Nikel Titanyum NiTi Diş Telleri

Nikel Titanyum NiTi Diş Telleri

Ortodonti pratiğinde birçok farklı özellikte ve yapıda diş teli kullanılmaktadır. Günümüzde bunlardan en çok kullanılan Nikel Titanyum NiTİ diş tellerini biraz ayrıntılı olarak McNamaradan çevirilerle ilgili hastalar, diş hekimliği öğrencileri ve meslektaşlarımız için paylaşmak istedik.

Nikel Titanyum Diş Telleri

Nitinol (Ni:nikel, Ti:titanyum, n:navy, o:ordnance, ordu donatım, l:laboratory) ortodontideki ilk nikel titanyum alaşımdır. Bu tip materyal için araştırma orijinal olarak US Navy, NASA ve Iowa Üniversitesi tarafından 1971’de gerçekleştirilmiştir.

Uydular da kullanılan geniş solar paneller için güçlendirilmiş, nikel titanyum teller bu paneller için çatı oluşturmuştur. Dünya çevresindeki sıcaklıklarda dead soft olacak şekilde dizayn edilmiştir. Güneşin etrafındaki sıcaklığa maruz kaldığında ise dünyada ayarlandığı şekilde esnek bir tel olur. Tel genişler, solar panelleri açar. Sonralarda Andreasen bu telin ortodontik potansiyelini ilk fark eden kişidir. 1977’de ortodonti pratiğinde kullanımının ilk tanıtımından beri ortodontik ark teli kullanımı için teknolojisi ve üretimi önemli ölçüde değişmiştir.

Şekil hafızasının metalürjik özellikleri bir kristal yapıdan diğerine geçen fazın sonucudur. Bu faz transformasyonu faz transformasyonuna neden olan ısı veya faz transformasyonuna neden olan stres olduğu zaman oluşur.

Ortodontide tanıtılan ilk nikel titanyum tel Nitinol iken bu materyal son dönemdeki nikel titanyum tellerle aynı fiziksel özelliklere sahip değildir. Bu konunun tartışılmasının amacı ‘nitinol’ adının diğer nikel titanyum teller için jenerik ismi olarak kullanılmasıdır. Ortodontik literatür sıklıkla Nitinol olarak adlandırılan diğer nikel titanyum tellerin referanslarını içerir. Birçok nikel titanyum tel %55 nikel, %45titanyum içermesine rağmen her üreticinin ürünü farklı özellikler içerir. Orijinal Nitinol telleri (1977-1990) çalışma ile sertleşir ve özel superelastisite özelliğine sahip değildir.

Gittikçe karmaşıklaşan bu konuyu açıklamak için nikel titanyum alaşımların sıra dışı stres-strain eğrisine bakmak uygundur. Nikel titanyum ve diğer alaşımların stres-strain eğrisi arasındaki majör farklılık elastik sınırları içinde lineer olmamasıdır Bu elastik olmayan tip davranış pseudoelastik olarak adlandırılır. Bu orantısızlık için sebep stres uygulandığı için fazlar arasında geçiştir (strese neden olan faz transformasyonu). Elastik durumunda orantısal olan bir materyal (tek fazlı alaşım) aslında yük kaldırılırken yük açığa çıktığında yük altında tek bir stres-strain eğrisine sahip olmalıdır. Nikel titanyumun strese neden olan faz transformasyonunda unloading eğrisi farklıdır ve loading eğrisinden daha düşük kuvvettedir. Telin brakette ve dişte oluşturduğu kuvvet primer faktör olduğundan unloading eğrisi daha fazla önem taşır.

Süperelastisite

Nikel titanyum teller üretiminde özellikle dikakat edilirse superelastisite fiziksel özelliğine sahiptir. Süperelastisite rölatif olarak defleksiyondan bağımsız kuvvete sahip olma özelliğidir; yani geniş defleksiyon aralıklarında sabit kuvvet üretir. Stres-strain eğrisinde bu özellik unloading eğrisinde rölatif yatay kısım olarak gözlenir. Superelastisite elde etmek için temel olarak tel austenik fazında ve normal opere sıcaklığınde olmalıdır.

Ortodontik tellerin üretiminde daha geniş boyuttaki tel veye barın çekilmesi gerekmektedir. Tel istenen boyut ve şekli elde etmek için birçok kez çekilir. Her bir çekilme alaşımda çalışma sertliğine neden olur. İstenen final özellikleri final heat treatment’ı da içerecek şekilde elde etmek için başlangıç alaşım ingotu çalışma sertleşmesindeki gibi tüm üretim aşamalarına tabi tutulmalıdır. İlk nikel titanyum olan Nitinol, çalışma sertleşmesine sahiptir, martensitik (TTR 48?) ve bu nedenle istenen superelastisite özelliğine sahip değildir.

Burstone ve ark. bir makalesi süperelastisenin önemini tanımlamaya yardımcı olmuştur. Yayın öncelikle çalışma sertliğine sahip martensitik Nitinol ile superelastik Chinese NiTi arasındaki farkları belirtmiştir.

Superalastisite neden önemlidir? Bazı yayınlarda Burstone ve ark. birisi superelastik özellik gösteren (Chinese NiTi) ve diğeri çalışma sertliği gösteren ve süperelastik olmayan (Nitinol) nikel titanyumun tanımlayıcı kompozisyonları arasında önemli farklılıkları test etmiş ve göstermiştir. Superelastik olmayan nikel titanyum daimi deformasyona uğramış ve unloading faz transformasyonu göstermemiştir.

Chinese NiTi (market ismi Ni-Ti) 20?, 40?, 60?ve 80? deforme edilmiş ve her defleksiyonda unloading ölçülmüştür. İki önemli özellik gösterilmiştir. Yüksek defleksiyonlarda (60?-80?) unloading sırasında ortaya daha fazla enerji çıkmış, ve tel orijinal austenitik şekline geçerken NiTi en sert halini almıştır. Büyük defleksiyonlarda tel küçük defleksiyonlardan daha az kuvvet oluşturur. Büyük defleksiyonlarda NiTi paslanmaz çeliğin %7 sertliğindedir buna rağmen küçük deflaksiyonlarda paslanmaz çeliğin %28 sertliğindedir.

Bu testte gösterilen diğer özellik eğer bir tel superelastik ise orijinal şekline ne derece yaklaşırsa o kadar etkili olacağıdır. Bu gözlem eğer tel zamana bağlı stres serbestliğine geçmezse ve oluşturulan kuvvet istenen diş hareketi için yeterli ise telin pasif olana kadar bırakılabileceğini göstermiştir.

Isı Duyarlılığı

Tüm materyaller birkaç sıcaklık geçiş aralığında (TTR) faz transformasyonuna girer. Buzdan buhara geçiş H2O’nun TTR’da 0?C ve 100?C’de faz değiştirmesine neden olur. Materyal çevredeki sıcaklığın üzerindeTTR’dan geçtiğinde materyalin termal olarak aktif olduğu söylenir. Uydu solar panellerindeki teller 200?C civarında termal olarak aktifti. Termal olarak aktif ortodontik teller oda ısısının üstünde (?22?C) TTR’dan geçmeli ve ideal olarak ağız sıcaklığı civarında (?35-37?C)TTR’ına sahip olmalıdır. Sıcaklık geçiş aralığı alaşımın faz transformasyonuna başladığı en düşük sıcaklığı ve transformasyonunu tamamladığı en yüksek sıcaklığı göstermektedir.

TTR’ının altında nikel titanyum alaşımı temel olarak martensitik fazındadır. TTR’ını geçtiğinde austenitik fazına geçer. Heat treatment sırasında (450?C üstü ) büküldüğü şeklinden (ark formu durumlarında) geri döndüğü austenitik fazındadır. Bu dönüş (recovery) şekil hafızasının bir özelliğidir.

1991’de nikel titanyumun neredeyse aynı kompozisyonlardaki ürünleri (brand) arasında olabilecek farklı özellikleri farklı nikel titanyum telleri karşılaştırarak tanımlamıştır. Bu çalışma spring back (geri dönüş: recovery from deformation) ile ilişkili olarak süperelastisitenin önemini ortaya çıkarmıştır. Superelastik teller %65-70 geri dönüş değerine sahipken non superelastik tellerin değeri %40-60 arasında değişir.

Dünyamız genelde teknolojiye odaklandığından birçok ortodontik biomateryale sahibiz. Titanyumun ark tellerinde tanıtımı rutin ortodontik mekanikleri büyük ölçüde genişletmiştir. Titanyumun esnekliği başlangıç seviyeleme teli olarak kullanıldığında, hastanın daha az görülmesine ve hasta konforunun artmasına sebep olur. Ortodontik tedavilerle aynı zamanda hastaların ve hekimin vakit probleminin arttığı günümüzde bu büyük avantaj sağlamaktadır. Eski klasik diş tellerinde yapılan elastikiyet bükümleri NiTi tellerde ortadan kalkmış diş tellerinin ilk zamanlarında olan hasta şikayetleri büyük ölçüde azalmıştır. Titanyum molibdenyum alaşımlar oklüzyonu detaylandırmak ve sıralama için final aşamalar sırasında kullanılabilir. Ayrıca, düşük yük/defleksiyon oranına sahip bakır, nikel ve titanyumdan oluşan tellerin tanıtılması geniş çaptaki köşeli telin başlangıç seviyeleme ve sıralama teli olarak kullanılmasına olanak sağlamıştır. Bu opsiyon fasiyal-lingual moment (tork) kritik olduğunda avantajlıdır. Titanyum alaşımı tellerin çeşitlerinin kapasitelerinin anlaşılması ve maksimize edilmesiyle önemli ölçüde emek/iş gücü kazancı olur. Zamanda ve enerjideki kazanım bu kompleks ve farklı alaşımların ekstra maliyetini kompanse eder.

Ankara Ortodonti Uzmanı Dr.Enver Akın Özkan

KAYNAK MCNAMARA

 

Detaylı Bilgi ve Randevu Talebiniz İçin