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En ortodoncia, un arco de alambre es un alambre que se adapta al arco alveolar o dental y que se utiliza con aparatos de ortodoncia como fuente de fuerza para corregir irregularidades en la posición de los dientes . Un arco de alambre también se puede usar para mantener posiciones dentales existentes; en este caso, tiene una función retentiva . [ 1 ]
Los arcos de ortodoncia pueden fabricarse con diversas aleaciones , siendo las más comunes el acero inoxidable , la aleación de níquel-titanio (NiTi) y la aleación de beta-titanio (compuesta principalmente de titanio y molibdeno ).
Tipos
Aleación de metal noble
Los metales nobles como el oro, el platino, el iridio, la plata y sus aleaciones se utilizaron desde los inicios de la ortodoncia debido a su buena resistencia a la corrosión. Algunas de las cualidades de estas aleaciones eran su alta ductilidad, rigidez variable (con el calor), alta resiliencia y facilidad de soldadura. Las desventajas de estas aleaciones eran: menor elasticidad, menor resistencia a la tracción y mayor costo. La composición de platino y paladio elevaba el punto de fusión de la aleación y la hacía resistente a la corrosión. El cobre, junto con el trabajo en frío del material, aportaba resistencia a la aleación. La composición de la aleación de los alambres hechos de metales nobles era oro (55%-65%), platino (5-10%), paladio (5-10%), cobre (11-18%) y níquel (1-2%). Esta composición era similar a la de las aleaciones de fundición de oro tipo IV. Edward Angle introdujo la plata alemana en la ortodoncia en 1887, cuando intentó reemplazar los metales nobles en esta práctica. En aquel entonces, John Nutting Farrar criticó a Angle por usar un material que provocaba decoloración en la boca. En 1888, comenzó a modificar la composición de la aleación de plata alemana . Sin embargo, las composiciones de Angle eran extremadamente difíciles de reproducir y, por lo tanto, el uso de aleaciones a base de plata no se popularizó en ortodoncia. Angle también era conocido por usar materiales como caucho, vulcanita , alambre de piano e hilo de seda. [ 2 ]
Arco de alambre de acero inoxidable
En 1929, se introdujo el acero inoxidable para la fabricación de aparatos. Este fue el primer material que realmente reemplazó el uso de aleaciones nobles en ortodoncia. Las aleaciones de alambre de acero, en comparación con los metales nobles, eran relativamente más baratas. También tenían mejor conformabilidad y se podían usar fácilmente para soldar y unir para la fabricación de aparatos de ortodoncia complejos. [ 3 ] Las aleaciones de acero inoxidable son de tipo austenítico "18-8" que contienen cromo (17-25%), níquel (8-25%) y carbono (1-2%). [ 4 ] [ 5 ] El cromo en esta aleación de acero inoxidable forma una fina capa de óxido que bloquea la difusión de oxígeno en la aleación y permite la resistencia a la corrosión de esta aleación. Angle usó acero inoxidable en su último año de práctica de ortodoncia. Lo usó como alambre de ligadura en la boca de su paciente. En ese momento, Emil Herbst era el principal opositor de las aleaciones a base de acero inoxidable. Según él, prefería usar aleaciones nobles en lugar de acero inoxidable. Para 1950, la mayoría de los ortodoncistas en Estados Unidos utilizaban aleaciones de acero inoxidable de la serie 300 , ya que los ortodoncistas europeos creían en el uso de aparatos funcionales como el Activator para corregir las maloclusiones de los pacientes.
Los arcos de acero inoxidable poseen alta rigidez , baja elasticidad, resistencia a la corrosión, baja amplitud de movimiento y buena conformabilidad. Estos arcos suelen ser más económicos que otros y pueden utilizarse fácilmente como arcos de trabajo en un tratamiento de ortodoncia. El cierre de espacios tras extracciones se realiza frecuentemente mediante la colocación de estos arcos en la boca.
Arcos de alambre de acero inoxidable multifilamento
Este tipo de arco de acero inoxidable está compuesto por múltiples alambres de acero inoxidable de 0,008 pulgadas enrollados entre sí. Existen tres tipos: coaxial, trenzado y/o retorcido. El arco coaxial incluye seis hebras de 0,008 pulgadas enrolladas entre sí. El arco trenzado incluye ocho hebras y el retorcido, tres. Estos alambres pueden tener forma redonda o rectangular. Sus propiedades difieren drásticamente de las de los arcos de acero inoxidable tradicionales. Presentan baja rigidez y pueden utilizarse para la etapa inicial de nivelación y alineación en ortodoncia. Sin embargo, debido a su menor límite elástico, pueden deformarse fácilmente ante cualquier otra fuerza, como la de los alimentos. [ 6 ]
Arco de alambre australiano
Arthur J. Wilcock , junto con Raymond Begg , creó el "arco australiano" en la década de 1940 en Australia . Era un metalúrgico de Victoria, Australia . Este arco se utilizó prominentemente en lo que se conoce como la Técnica Begg. Begg buscaba un alambre de acero inoxidable que fuera ligero, flexible y que se mantuviera activo durante largos períodos de tiempo en la boca. El alambre tenía alta resiliencia y tenacidad y fue tratado térmicamente. El alambre producido inicialmente tenía una dimensión de 0,018 pulgadas. [ 7 ] Estos alambres se utilizan a menudo en el tratamiento de mordidas profundas debido a su mayor resistencia a la deformación permanente. [ 7 ] El alambre está compuesto de hierro (64%), cromo (17%), níquel (12%) y otros.
Arco de alambre de cobalto-cromo
En la década de 1950, la aleación de cobalto-cromo comenzó a utilizarse en ortodoncia. Rocky Mountain Orthodontics fue la primera en comercializarla bajo el nombre de Elgiloy en esa misma década. La empresa Elgin National Watch Company introdujo esta aleación, compuesta de cobalto (40%), cromo (20%), hierro (16%) y níquel (15%). Elgiloy ofrecía mayor resistencia y durabilidad, aunque su rigidez era baja. Estos alambres todavía se venden con nombres como Remaloy, Forestaloy, Bioloy, Masel y Elgiloy. Sin embargo, su uso ha disminuido en el campo de la ortodoncia debido a que en los tratamientos actuales no se requieren curvaturas complejas en los alambres. [ 8 ]
Elgiloy está disponible en cuatro niveles de resistencia: Elgiloy azul (blando), Elgiloy amarillo (dúctil), Elgiloy verde (semirresistente) y Elgiloy rojo (resistente).
Arco de alambre de níquel-titanio (Niti)
La aleación NiTi fue desarrollada en 1960 por William F. Buehler , quien trabajaba en el Laboratorio de Armamento Naval en Silver Springs, Maryland . El nombre Nitinol proviene de Níquel (Ni), Titanio (Ti), Laboratorio de Armamento Naval (nol). La primera aleación ortodóncica de níquel-titanio (NiTi) fue introducida por Andraeson. Esta aleación se basó en la investigación realizada por Buehler. Desde su introducción, los alambres fabricados con aleaciones de NiTi se han convertido en una parte importante del tratamiento de ortodoncia. La composición del alambre tiene un 55 % de níquel y un 45 % de titanio. La primera aleación de alambre ortodóncico de níquel-titanio fue comercializada por Unitek Corporation, ahora conocida como 3M Unitek. Estas aleaciones tenían baja rigidez, superelasticidad, alta recuperación elástica, amplio rango elástico y eran frágiles. Los alambres de NiTi iniciales no tenían efecto de memoria de forma debido al trabajo en frío del alambre. Por lo tanto, estos alambres eran pasivos y se consideraban una aleación estabilizada martensíticamente.
Los arcos de NiTi pseudoelásticos se lanzaron comercialmente en 1986 y se conocían como NiTi japonés y NiTi chino . El arco de NiTi japonés fue producido por primera vez por Furukawa Electric Co. en 1978. Fue reportado por primera vez para uso en ortodoncia por Miura et al. [ 9 ] La aleación japonesa se comercializó como Sentalloy . Las aleaciones de NiTi activadas por calor se hicieron populares y disponibles comercialmente en la década de 1990. [ 10 ] Los alambres de NiTi chinos también fueron desarrollados en 1978 por el Dr. Hua Cheng Tien en un instituto de investigación en Beijing, China . Este alambre fue reportado por primera vez en la literatura de ortodoncia por el Dr. Charles Burstone . Estas aleaciones son aleaciones austeníticas activas y la transición de la fase austenítica a la fase martensítica ocurre debido al contacto del alambre con una fuerza.
aleación de cobre, níquel y titanio
En 1994, Ormco Corporation introdujo esta aleación. Esta aleación fue desarrollada con la ayuda de Rohit Sachdeva y Suchio Miyasaki . Inicialmente, estaba disponible en tres formas de transición de temperatura: superelástica (CuNiTi 27 °C), activada térmicamente (CuNiTi 35 °C) y (CuNiTi 40 °C). Esta aleación está compuesta de níquel, titanio, cobre (5 %) y cromo (0,2 % - 0,5 %). [ 11 ] La adición de cobre conduce a temperaturas de transición mejor definidas en esta aleación. [ 10 ]
Memoria de forma
Los alambres de NiTi son conocidos por su propiedad única de memoria de forma. Pueden existir en dos formas: austenítica y martensítica . Un rango de temperatura, conocido como Rango de Transición de Temperatura (RTT), define estas fases iniciales del alambre de NiTi. Por debajo del RTT, los cristales se encuentran en forma martensítica, mientras que por encima del RTT, se encuentran en forma austenítica. La forma austenítica se presenta a altas temperaturas y bajas tensiones, y la fase martensítica a bajas temperaturas y altas tensiones. La forma austenítica tiene una estructura cúbica centrada en el cuerpo (BCC), mientras que la martensítica presenta una estructura monoclínica, triclínica o hexagonal distorsionada. El alambre se fabrica a temperaturas superiores al RTT. Al calentarse por encima de esta temperatura, el alambre recuerda su forma original y se adapta a ella. Por lo tanto, esta propiedad se conoce como aleación con memoria de forma . [ 12 ]
Los arcos termodinámicos graduados poseen diferentes TTR en distintos segmentos (frontal, premolar y molar), que corresponden respectivamente a las áreas frontal, premolar y molar del arco dental. Los segmentos frontales presentan la temperatura de transición más alta, seguidos por los segmentos premolares. Las temperaturas de transición más bajas se registraron para los segmentos molares. [ 13 ]
Superelasticidad
Los alambres de NiTi son conocidos por tener otra propiedad única llamada superelasticidad. Se trata del comportamiento "similar al caucho" presente en la aleación de memoria de forma NiTi. Los alambres de NiTi superelásticos tienen una excelente recuperación elástica en comparación con otros alambres de NiTi. También pueden proporcionar fuerzas constantes incluso con grandes deflexiones del alambre. [ 14 ]
Arco de alambre de titanio beta (TMA)
El titanio puro puede existir en dos fases: alfa y beta. La fase alfa representa la baja temperatura (por debajo de 885 °C) y la fase beta representa la alta temperatura (por encima de 885 °C). Charles J. Burstone y el Dr. Goldberg desarrollaron el β-titanio cuando combinaron molibdeno con titanio puro . [ 15 ] Diseñaron esta aleación para permitir que estos alambres produjeran fuerzas biomecánicas más bajas en comparación con los alambres de acero inoxidable y cobalto-cromo-níquel. Tienen mejor conformabilidad y recuperación elástica que los alambres de acero inoxidable. Así, esta aleación llegó a ser conocida como aleación de titanio beta. Está compuesta de titanio (79 %), molibdeno (11 %), circonio (6 %) y estaño (4 %). Esta aleación se conoce comercialmente con el nombre de TMA o aleación de titanio-molibdeno . [ 16 ] Esta aleación no contiene níquel y puede usarse en pacientes que tienen alergia al níquel. Los alambres TMA tienen superficies rugosas y producen la mayor fricción de todos los alambres utilizados en ortodoncia, lo cual fue hallado en un estudio realizado por Kusy et al. en 1989. [ 17 ]
Nuevo arco de alambre de Connecticut (CNA)
Este tipo de arco de alambre es de titanio beta.
Etapas de la ortodoncia
Nivelación y alineación
Los alambres utilizados en esta fase inicial del tratamiento de ortodoncia deben tener baja rigidez, alta resistencia y un amplio rango de trabajo. Los arcos de níquel-titanio son ideales para esta fase. Su baja rigidez permite generar fuerzas pequeñas al engancharse el alambre en las ranuras de los brackets. Su alta resistencia previene cualquier deformación permanente al engancharse en dientes con apiñamiento severo. [ 18 ]
La evidencia en forma de ensayos clínicos que prueban la efectividad (y otros beneficios) y los daños potenciales al comparar el uso de alambres de NiTi superelásticos, alambres superelásticos de una sola hebra, alambres de NiTi termoelásticos y alambres de NiTi superelásticos coaxiales es débil y no hay evidencia de que un alambre o tamaño de alambre en particular sea mejor que los demás. [ 19 ] La elección de diferentes alambres depende del juicio clínico del ortodoncista. [ 19 ] Hay evidencia débil que sugiere que los alambres de NiTi superelásticos pueden estar asociados con un poco más de dolor después del primer día en comparación con los alambres de NiTi termoelásticos. [ 19 ] Además, al comparar los alambres de NiTi superelásticos multielásticos y los alambres de NiTi superelásticos de una sola hebra con los alambres de NiTi superelásticos coaxiales, la tasa de alineación puede ser menor para los alambres de NiTi superelásticos. [ 19 ]
Términos utilizados para definir cables
- Estrés - Distribución interna de la carga
- Deformación - Distorsión interna producida por la carga
- Límite de proporcionalidad : punto en el que se observa la primera deformación permanente.
- Límite elástico : En este punto, un alambre de ortodoncia no volverá a su forma original.
- Resistencia máxima a la tracción : la carga máxima que puede soportar un cable.
- Punto de fallo: Punto en el que se rompe un cable.
- Módulo de elasticidad : Es la relación entre la tensión y la deformación. Se mide mediante la pendiente de la región elástica. Describe la rigidez del material.
- Tasa de carga-deflexión: se define como la cantidad de deflexión observada para una carga/fuerza dada, conocida como tasa de carga-deflexión.
- Rigidez : La pendiente de la gráfica de tensión/deformación de un alambre de ortodoncia es proporcional a su rigidez. Cuanto mayor sea la pendiente, mayor será la rigidez. Es similar al módulo de elasticidad. La rigidez del alambre es proporcional a su diámetro, pero inversamente proporcional a su longitud. El alambre de acero inoxidable tiene mayor rigidez que la aleación de titanio beta, que a su vez tiene mayor rigidez que la aleación de níquel-titanio.
- Rango: Es un rango de un alambre de ortodoncia que se doblará hasta que se produzca una deformación permanente.
- Recuperación elástica : Es la capacidad de un cable para experimentar grandes deformaciones sin sufrir una deformación permanente.
- Resiliencia (ciencia de los materiales) : representa la energía de un cable.
- Conformabilidad : Es la cantidad de flexión permanente que un alambre puede soportar antes de romperse.
- Ductilidad : Es la capacidad del alambre para soportar una gran cantidad de deformación permanente sin romperse.
- Biocompatibilidad : Un cable biocompatible sería resistente a la corrosión y tolerante a los tejidos de la mucosa oral.
- Aleación con memoria de forma : es la capacidad del alambre para recordar su forma original después de haber sido deformado plásticamente.
- Maclado : Es una propiedad de los metales que se refiere al movimiento que divide la red cristalina en dos partes simétricas. La deformación en ciertas estructuras se produce por maclado. Las aleaciones de NiTi se caracterizan por un maclado múltiple, en lugar de uno simple, a través del metal.
- Histéresis : La histéresis en ortodoncia se asocia con los alambres de níquel-titanio. Es la diferencia de temperatura entre la fase inicial y la fase final de un alambre de NiTi. También se conoce como la diferencia de temperatura que se produce cuando un alambre de NiTi pasa de su estado austenítico (alta temperatura) a un estado martensítico (baja temperatura).
- Temple - Enfriamiento rápido de un material después de haber sido recocido. Esto provoca que el material pierda su resistencia pero gane su ductilidad.
- Recocido (metalurgia) : proceso de calentamiento de un material que conlleva a que este gane resistencia y pierda ductilidad.
Referencias
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- Aparatos de ortodoncia
