EdelmetalllegierungBearbeiten
Edelmetalle wie Gold, Platin, Iridium, Silber und ihre Legierungen wurden wegen ihrer guten Korrosionsbeständigkeit schon früh in der Kieferorthopädie verwendet. Weitere Eigenschaften dieser Legierungen waren hohe Duktilität, variable Steifigkeit (bei Hitze), hohe Elastizität und leichte Lötbarkeit. Die Nachteile dieser Legierungen waren: Geringere Elastizität, geringere Zugfestigkeit und höhere Kosten. Die Beimischung von Platin und Palladium erhöhte den Schmelzpunkt der Legierung und machte sie korrosionsbeständig. Das Kupfermaterial und die Kaltverformung des Materials gaben der Legierung ihre Festigkeit. Die Legierungszusammensetzung der aus Edelmetallen hergestellten Drähte war Gold (55%-65%), Platin (5-10%), Palladium (5-10%), Kupfer (11-18%) und Nickel (1-2%). Diese Zusammensetzung entsprach der von Typ IV-Goldgusslegierungen. Edward Angle führte das Neusilber erstmals 1887 in der Kieferorthopädie ein, als er versuchte, die Edelmetalle in dieser Praxis zu ersetzen. Zu dieser Zeit verurteilte John Nutting Farrar Angle für die Verwendung eines Materials, das zu Verfärbungen im Mund führte. Daraufhin begann er 1888, die Legierungszusammensetzung um das Neusilber herum zu verändern. Die von Angle entwickelte Zusammensetzung ließ sich jedoch nur schwer reproduzieren, so dass sich die Verwendung von Legierungen auf Silberbasis in der Kieferorthopädie nicht durchsetzen konnte. Angle war auch dafür bekannt, Materialien wie Gummi, Vulkanit, Klavierdraht und Seidenfaden zu verwenden.
Bogen aus rostfreiem StahlBearbeiten
Im Jahr 1929 wurde rostfreier Stahl für die Herstellung von Geräten eingeführt. Dies war das erste Material, das die Verwendung von Edellegierungen in der Kieferorthopädie wirklich ablöste. Stahldrahtlegierungen waren im Vergleich zu den Edelmetallen relativ billiger. Außerdem waren sie besser verformbar und ließen sich für die Herstellung komplexer kieferorthopädischer Apparaturen problemlos löten und schweißen. Die nichtrostenden Stahllegierungen gehören zum austenitischen Typ „18-8“, der Chrom (17-25%), Nickel (8-25%) und Kohlenstoff (1-2%) enthält. Das Chrom in dieser Edelstahllegierung bildet eine dünne Oxidschicht, die die Diffusion von Sauerstoff in die Legierung blockiert und so die Korrosionsbeständigkeit dieser Legierung gewährleistet. Angle verwendete rostfreien Stahl in seinem letzten Jahr als Kieferorthopäde. Er benutzte ihn als Ligaturdraht im Mund seiner Patienten. Zu dieser Zeit war Emil Herbst der Hauptgegner der Legierungen aus rostfreiem Stahl. Ihm zufolge zog er die Verwendung von Edellegierungen dem rostfreien Stahl vor. Um 1950 verwendeten die meisten Kieferorthopäden in den Vereinigten Staaten eine Legierung aus rostfreiem Stahl der Serie 300, da die europäischen Kieferorthopäden funktionelle Apparaturen wie die Activator-Apparatur bei Zahnfehlstellungen ihrer Patienten bevorzugten.
Edelstahlbögen haben eine hohe Steifigkeit, eine geringe Elastizität, sind korrosionsbeständig, haben eine geringe Reichweite und sind gut formbar. Diese Drähte sind oft billiger als andere Bögen und können ohne weiteres als „Arbeitsbögen“ in einer kieferorthopädischen Behandlung verwendet werden. Zum Schließen von Lücken nach Extraktionen werden diese Bögen oft in den Mund eingesetzt.
Mehrdrähtige Bögen aus rostfreiem StahlBearbeiten
Diese Art von Bögen aus rostfreiem Stahl besteht aus mehreren 0,008 Edelstahldrähten, die zusammen gewickelt sind. Es gibt 3 Typen: Koaxial, geflochten und verdrillt. Der koaxiale Draht besteht aus 6 Litzen von 0,008 Zoll, die miteinander verdrillt sind. Der geflochtene Draht umfasst 8 Litzen und der gedrehte Draht umfasst 3 Litzen. Diese Drähte können entweder eine runde Form oder eine rechteckige Form aufweisen. Die Eigenschaften dieser Drähte unterscheiden sich drastisch von denen der herkömmlichen Edelstahlbögen. Sie weisen eine geringe Steifigkeit auf und können für die anfängliche Nivellierungs- und Ausrichtungsphase in der Kieferorthopädie verwendet werden. Aufgrund ihrer geringeren Elastizitätsgrenze können sie jedoch leicht verformt werden, wenn eine andere Kraft auf sie einwirkt, z. B. durch Nahrung.
Australischer DrahtbogenBearbeiten
Arthur J. Wilcock entwickelte zusammen mit Raymond Begg in den 1940er Jahren in Australien den „Australischen Drahtbogen“. Er war ein Metallurge aus Victoria, Australien. Dieser Draht wurde vor allem in der so genannten Begg-Technik verwendet. Begg suchte nach einem Draht aus rostfreiem Stahl, der leicht und flexibel war und über lange Zeiträume im Mund aktiv blieb. Der Draht hatte eine hohe Elastizität und Zähigkeit und wurde wärmebehandelt. Der erste hergestellte Draht hatte eine Größe von 0,018 Zoll. Diese Drähte werden häufig bei der Behandlung von Tiefbissen verwendet, da sie eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen bleibende Verformungen aufweisen. Der Draht besteht aus Eisen (64 %), Chrom (17 %), Nickel (12 %) und anderen Bestandteilen.
Kobalt-Chrom-BogendrahtBearbeiten
In den 1950er Jahren wurde die Kobalt-Chrom-Legierung erstmals in der Kieferorthopädie verwendet. Rocky Mountain Orthodontics begann in den 1950er Jahren mit der Vermarktung der Kobalt-Chrom-Legierung als Elgiloy. Es war die Elgin National Watch Company, die diese Legierung einführte, die aus Kobalt (40 %), Chrom (20 %), Eisen (16 %) und Nickel (15 %) besteht. Elgiloy bot eine höhere Elastizität und Festigkeit, allerdings war seine Steifigkeit gering. Diese Art von Drähten wird immer noch als Legierungen unter den Namen Remaloy, Forestaloy, Bioloy, Masel und Elgiloy verkauft. Ihre Verwendung ist jedoch im gesamten Bereich der Kieferorthopädie zurückgegangen, da bei der heutigen Behandlung keine komplexen Drahtbiegungen mehr erforderlich sind.
Elgiloy ist in vier Elastizitätsstufen erhältlich. Blaues Elgiloy (weich), gelbes Elgiloy (dehnbar), grünes Elgiloy (halb-elastisch) und rotes Elgiloy (elastisch).
Nickel-Titan (Niti) ArchwireEdit
NiTi-Legierung wurde 1960 von William F. Buehler entwickelt, der am Naval Ordinance Laboratory in Silver Springs, Maryland, arbeitete. Der Name Nitinol kommt von Nickel (Ni), Titan (Ti), Naval Ordinance Laboratory (nol). Die erste kieferorthopädische Legierung aus Nickel-Titan (NiTi), die von Andraeson eingeführt wurde. Diese Legierung basierte auf den Forschungen von Buehler. Seit ihrer Einführung sind die aus Niti-Legierungen hergestellten Drähte ein wichtiger Bestandteil der kieferorthopädischen Behandlung geworden. Die Zusammensetzung des Drahtes besteht aus 55% Nickel und 45% Titan. Die erste Nickel-Titan-Legierung für kieferorthopädische Drähte wurde von der Unitek Corporation vermarktet, die heute unter dem Namen 3M Unitek bekannt ist. Diese Legierungen haben eine geringe Steifigkeit, Superelastizität, hohe Rückfederung, einen großen elastischen Bereich und waren spröde. Die ersten Niti-Drähte wiesen aufgrund der Kaltverformung des Drahtes keinen Formgedächtniseffekt auf. Daher waren diese Drähte passiv und wurden als martensitisch-stabilisierte Legierung betrachtet.
Pseudoelastische Niti-Drähte wurden 1986 auf den Markt gebracht und waren als japanisches NiTi und chinesisches NiTi bekannt. Der japanische Niti-Bogendraht wurde erstmals 1978 von Furukawa Electric Co. hergestellt. Miura et al. berichteten erstmals über die Verwendung in der Kieferorthopädie. Die japanische Legierung wurde als Sentalloy vermarktet. Wärmeaktivierbare NiTi-Legierungen wurden in den 1990er Jahren populär und im Handel erhältlich. Chinesische Niti-Drähte wurden ebenfalls 1978 von Dr. Hua Cheng Tien in einem Forschungsinstitut in Peking, China, entwickelt. Dieser Draht wurde erstmals von Dr. Charles Burstone in der kieferorthopädischen Literatur beschrieben. Bei diesen Legierungen handelt es sich um eine austenitisch-aktive Legierung, und der Übergang von der austenitischen zur martensitischen Phase erfolgt durch den Kontakt des Drahtes mit einer Kraft.
Kupfer-Nickel-Titan-LegierungBearbeiten
Im Jahr 1994 führte die Ormco Corporation diese Legierung ein. Diese Legierung wurde mit Hilfe von Rohit Sachdeva und Suchio Miyasaki entwickelt. Ursprünglich war sie in drei Temperaturübergangsformen erhältlich: Superelastisch (CuNiTi 27 °C), wärmeaktiviert (CuNiTi 35 °C) und (CuNiTi 40 °C). Diese Legierung besteht aus Nickel, Titan, Kupfer (5%) und Chrom (0,2% – 0,5%). Der Zusatz von Kupfer führt zu besser definierten Übergangstemperaturen in dieser Legierung.
FormgedächtnisBearbeiten
Niti-Drähte sind dafür bekannt, dass sie eine einzigartige Eigenschaft des Formgedächtnisses haben. Niti-Drähte können in zwei Formen existieren, die als austenitisch und martensitisch bekannt sind. Eine Temperaturphase, die als Temperaturübergangsbereich (TTR) bekannt ist, dient zur Definition dieser beiden früheren Phasen des Niti-Drahtes. Unterhalb der TTR-Temperatur liegen die Kristalle von Niti-Drähten in der martensitischen Form vor, oberhalb der TTR-Temperatur liegen die Kristalle in der austenitischen Form vor. Die austenitische Form tritt bei hohen Temperaturen und geringen Spannungen auf, während die martensitische Phase bei niedrigen Temperaturen und hohen Spannungen auftritt. Die austenitische Form hat eine kubisch-raumzentrierte (BCC) Struktur und die martensitische eine verzerrte monokline, trikline oder hexagonale Struktur. Der Draht wird bei Temperaturen oberhalb des TTR-Wertes hergestellt und verarbeitet. Wenn der Draht über diese Temperatur erwärmt wird, nimmt er seine ursprüngliche Form wieder an und passt sich ihr an. Daher ist diese Eigenschaft des Drahtes als Formgedächtnislegierung bekannt.
SuperelastizitätBearbeiten
Niti-Drähte sind für eine weitere einzigartige Eigenschaft bekannt, die als Superelastizität bezeichnet wird. Dabei handelt es sich um das „gummiartige“ Verhalten der Niti-Formgedächtnislegierung. Superelastische Niti-Drähte haben im Vergleich zu anderen Niti-Drähten eine hervorragende Rückfederung. Sie können auch konstante Kräfte über eine große Drahtdurchbiegung hinweg liefern.
Beta-Titan (TMA) DrahtbogenEdit
Reintitan kann in zwei Phasen vorliegen: Alpha und Beta. Die Alpha-Phase steht für niedrige Temperaturen (unter 885 °C) und die Beta-Phase für hohe Temperaturen (über 885 °C). Charles J. Burstone und Dr. Goldberg entwickelten das β-Titan, als sie Molybdän mit Reintitan kombinierten. Sie entwickelten diese Legierung, damit diese Drähte im Vergleich zu Drähten aus rostfreiem Stahl und Kobalt-Chrom-Nickel geringere biomechanische Kräfte erzeugen können. Sie haben eine bessere Formbarkeit und Rückfederung als Drähte aus rostfreiem Stahl. Daher wurde diese Legierung auch als Beta-Titan-Legierung bezeichnet. Sie besteht aus Titan (79%), Molybdän (11%), Zirkonium (6%) und Zinn (4%). Diese Legierung ist im Handel unter dem Namen TMA oder Titan-Molybdän-Legierung bekannt. Diese Legierung enthält kein Nickel und kann bei Patienten mit einer Nickelallergie verwendet werden. TMA-Drähte haben eine raue Oberfläche und erzeugen von allen in der Kieferorthopädie verwendeten Drähten die meiste Reibung, was in einer Studie von Kusy et al. aus dem Jahr 1989 festgestellt wurde.
Connecticut new archwire (CNA)
Dieser Bogentyp ist eine Marke von Beta-Titan.