Потеря силы эластомерных цепочек и никель-титановых закрывающих пружин в зависимости от времени растяжения

Авторы:
  • А. Н. Шаддуд
    Российский университет дружбы народов, Москва, Россия
  • Т. Ф. Косырева
    Российский университет дружбы народов, Москва, Россия
Журнал: Стоматология. 2018;97(6): 13-16
Просмотрено: 1401 Скачано: 178

Эластомерные цепочки используют для закрытия пространства после удаления зуба, вытяжения ретенированного клыка, исправления тортоаномалий и смещения средней линии. Они эффективны и удобны для пациента [2, 8]. Тем не менее работы [3, 5] показали некоторые недостатки эластомерных материалов. Они чувствительны к длительному воздействию воды, а клинические показатели этих материалов в полости рта (ПР) ухудшаются из-за наличия ферментов и температурных изменений. Кроме того, важно понимать изменение механических свойств, которые происходят в растянутых эластомерных цепочках разных производителей, так как они как лечебный аппаратурный фактор часто остаются в ПР относительно длительно.

Существует мнение, что идеальный механизм закрытия межзубного промежутка должен иметь механические свойства, которые обеспечивают легкую и непрерывную силу, чтобы уменьшить ортодонтический промежуток за короткий срок [4, 7].

Закрытие промежутка ортодонтическими пружинами с памятью формы является важным аспектом ортодонтического лечения.

У пружин NiTi не происходит быстрого снижения силы; они создают легкие непрерывные сохраняющиеся силы в течение длительного времени активации [1, 6]. Авторы считают, что они способны развивать более биологические благоприятные силы и, таким образом, потенциально вызывают более эффективное перемещение зуба, хотя они относительно дороже других материалов для закрытия пространства между зубами, таких как эластомерные цепочки и закрывающие стальные петли ортодонтической дуги.

Мы поставили перед собой задачу оценить снижение сил эластомерных цепочек и закрывающих пружин NiTi, которые подвергаются воздействию искусственной слюны при температуре 36,6 °C, поддерживаемой в инкубаторе.

Материал и методы

Исследовали образцы 40 прозрачных эластомерных цепочек без шага длиной 20 мм двух производителей: 20 образцов «Dentaurum» и 20 — G&H одного срока действия. Растяжение производили на расстояние 30 мм на прозрачной акриловой пластине толщиной 0,6 см, длиной 25 см и шириной 15 см с 60 отверстиями, отстоящими друг от друга на 15 мм и просверленными на глубину 7 мм. Штифты из ортодонтической стальной проволоки диаметром 1 мм были вставлены в отверстия и фиксированы прозрачным универсальным клеем Момент. Высота штифтов 12 мм. 2 марки эластомерных цепочек («Dentaurum», G&H) были растянуты на расстояние 30 мм между штифтами и погружены при температуре 36,6 °С в 100 мл искусственной слюны («Гипосаликс», Франция). Электронным динамометром (класс точности средний, III, по ГОСТ 29329–92) измеряли силу растяжения образцов (в г) через определенные промежутки времени: в начале исследования, через 1, 4, 7, 14, 21 и 28 дней. Показатели записывали.

Исследовались также 15 лабораторных закрывающих пружин NiTi (производства GAC, США) из сплава Sentalloy 9 мм длиной без деформации и изменений силы при растяжении в диапазоне от 3 до 15 мм. 15 пружин растягивались во время предварительного тестирования. Пружины крепились к крючкам динамометра. Хотя имелись небольшие вариации в уровнях растяжения каждой пружины, среднее значение было определено в 270 г. На этом уровне силы многие исследованные пружины смогли достичь почти полного диапазона активации с растяжением 12 мм, рекомендованным производителем. После тестирования 15 стягивающих пружин NiTi с исходной длиной 9 мм они активировались натяжением до 20 мм между штифтами акриловой пластины, которая была погружена в искусственную слюну Гипосаликс при температуре 36,6 °С. Температура поддерживалась в инкубаторе. Сила растяжения измерялась тем же динамометром через определенные промежутки времени: в начале исследования, через 1, 2 и 3 мес. Максимальная сила, достигнутая каждой пружиной при этой длине, была использована для сравнения снижения силы. Снижение силы соответствует максимальной силе, достигнутой пружиной при заданной длине предварительного использования, минус максимальная сила, достигнутая той же пружиной при той же длине после использования.

Результаты и обсуждение

Исходное значение и стандартное отклонение силы эластичной цепочки 2 производителей представлены в табл. 1.

Таблица 1. Снижение силы эластомерных цепочек в первые 4 сут; %
Эластомерная цепочка марки G&H показала наиболее высокое начальное значение силы — 440±13 г, а эластичные цепочки «Dentaurum» — 350±10 г. Через 1 день эластичные цепочки марки «Dentaurum» потеряли 37,14% силы, G&H — 34%. Таким образом, за 24 ч эластичные цепочки «Dentaurum» продемонстрировали большее снижение силы, чем эластичные цепочки марки G&H. Через 4 дня у эластичных цепочек марки «Dentaurum» исходная сила снизилась на 41,4%, в то время как у G&H — на 36,36%. Сила эластичной цепочки марки «Dentaurum» уменьшилась на 145±4 г (350—205), марки G&H — на 160±5 г (440—280 г). При этом начальная сила, развиваемая эластичной цепочкой марки «Dentaurum», была меньше — 350±10 г, а G&H — больше: 440±13 г.

В табл. 2 представлены

Таблица 2. Снижение силы эластомерных цепочек через 7, 14, 21, 28 сут, %
результаты изменения силы растяжения эластичных цепочек и закрывающих пружин NiTi через 7, 14, 21 и 28 дней. Через 7 дней тенденция сохранилась, эластичные цепочки марки «Dentaurum» потеряли исходную силу на 47,14%, G&H — на 42,04%. При этом снизилась и развиваемая эластичной цепочкой сила («Dentaurum» до 185 г, G&H до 255 г). За 7 дней сила эластичной цепочки марки G&H уменьшилась на 180 г (на 42,04%), а эластичной цепочки марки «Dentaurum» — на 165 г (на 47,14%). Через 14 дней силы растяжения эластомерных цепочек двух производителей изменились в пределах 2—3%. Следовательно, основное снижение силы происходило в течение первых 7 дней.

Через 21 день тенденция к снижению силы сохранилась в пределах 5%. При этом за 3 нед снижение силы было максимальным у эластичной цепочки фирмы «Dentaurum» — 56,42%, у G&H — 52,84%. Через 28 дней снижение силы растяжения за 1 нед у эластомерных цепочек составило в среднем 1,6%. Кроме того, за 1 мес показатели снижения силы растяжения эластичной цепочки фирмы «Dentaurum» по отношению к исходному уровню составило 58,57%, а G&H — 53,86%.

Таким образом, эластомерные цепочки фирмы «Dentaurum» в течение 1 мес теряют 205 г силы от первоначальных значений, а G&H — 237 г.

Данные о среднем снижении силы для стягивающих пружин NiTi до начала исследования и для каждой лабораторной пружины со временем (4, 8 и 12 нед) представлены в табл. 3.

Таблица 3. Средние значения силы и ее снижение у лабораторных пружин Примечание. p<0,01.
Все пружины показали статистически значимое снижение среднего уровня силы за период от начального до окончательного тестирования в каждый срок (р<0,01). У лабораторных стягивающих пружин NiTi среднее снижение силы через 4 нед растяжения составило 13,2%, через 8 нед — 19,1%, через 12 нед — 21,3%.

Увеличение снижения силы лабораторных стягивающих пружин NiTi с течением времени связано с их внутренними физическими свойствами. По мере растяжения к 3-му месяцу сила пружин снижалась почти в 2 раза.

Сравнивали снижение силы растянутых эластомерных цепочек и закрывающих пружин NiTi со временем в условиях искусственной слюны при температуре 36,6° (см. рисунок).

Снижение силы эластомерных цепочек в период от 0 до 28 дней в условиях искусственной слюны.
Результаты исследования показали, что закрывающие пружины NiTi были более стойкими к потере силы, чем эластомерные цепочки. У эластомерных цепочек отмечены быстрое первоначальное снижение силы в первые 24 ч (около 36%) и сохранение низкого постоянного снижения силы с 24 ч до 28 дней эксперимента (до 60%). Пружины в процессе эксперимента через 3 мес теряют около 21% первоначальной силы, а эластомерные цепочки — более 50% через 1 мес. У эластомерных цепочек первоначальное снижение силы происходит в течение первых 24 ч и продолжается низкое, постоянное снижение силы с 1-го дня до 28 дней эксперимента. В процессе исследования установлено статистически значимое снижение силы пружин (около 13%) через 4 нед растяжения (р<0,01). Это свидетельствует, что снижение силы испытываемых пружин в течение 4 нед связано, скорее, с их внутренними свойствами, чем с расхождениями между измерениями. Похожие результаты были получены через 8 и 12 нед. Снижение силы через 4 нед использования составило 13,2% для пружин NiTi. Отмечено значительное снижение силы пружин (приблизительно на 6%) в срок от 4 до 8 нед растяжения.

Ортодонтические приспособления в виде эластомерных цепочек и закрывающих пружин NiTi продемонстрировали наибольшее снижение силы в течение 1 мес соответственно на 60 и 13%. В лабораторных условиях пружины NiTi GAC теряют примерно 13% первоначальной силы через 4 нед растяжения. Дополнительное снижение силы около 6% происходит в срок от 4 до 8 нед использования, после чего сила практически не меняется.

Полученные данные имеют большое практическое значение для клиники ортодонтии. Во-первых, они указывают на необходимость соблюдения более жестких принципов производства, чтобы обеспечить достижение рекламируемых уровней силы большинства пружин и эластомерных цепочек. Врач-ортодонт должен использовать в клинике, а производитель поставлять пружины и эластомерные цепочки с более биологически благоприятными силами для закрытия межзубного промежутка. Врачам-ортодонтам следует использовать внутриротовой динамометр при активации пружин NiTi и эластомерных цепочек для измерения и обеспечения уровней желаемой силы, приложенной к перемещаемым зубам.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Шаддуд Айман — аспирант кафедры стоматологии детского возраста и ортодонтии ФГАОУ ВО РУДН; e-mail: maximovish89@gmail.com; Тел.: +7(964)560-5618

Список литературы:

  1. Angolkar PV, Arnold JV, Nanda RS, Duncanson MG,Jr. Force degradation of closed coil springs: An in vitro evaluation. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 1992;102(2):127-133. https://doi.org/10.1016/0889-5406(92)70024-5
  2. Ash JL, Nikolai RJ. Relaxation of orthodontic elastomeric chains and modules in vitro and in vivo. J Dent Res. 1978;5(5-6):685-690. https://doi.org/10.1177/00220345780570050301
  3. Baty DL, Storie DJ, Von Fraunhofer JA. Synthetic elastomeric chains: a literature review. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 1994;105(6):536-542. https://doi.org/10.1016/s0889-5406(94)70137-7
  4. Burstone CJ. The mechanics of the segmented arch techniques. Angle Orthod. 1966;36:99-120. https://doi.org/10.1016/0002-9416(62)90001-5
  5. Ferriter JP, Meyers CE, Lorton L. The effect of hydrogen ion concentration on the degradation rate of orthodontic polyurethane chain elastics. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 1990;98(5):404-410. https://doi.org/10.1016/s0889-5406(05)81648-8
  6. Iijima M, Ohno H, Kawashima I, Endo K, Mizoguchi I. Mechanical behavior at different temperatures and stresses for superelastic nickel—titanium orthodontic wires having different transformation temperatures. Dental Materials. 2002;1:18(1):88-93. https://doi.org/10.1016/s0109-5641(01)00025-2
  7. Proffit WR, Fields JR, Henry W. Ortodontia contemporânea. Rio de Janeiro: Guanabara Kogan; 1995.
  8. Stevenson JS, Kusy RP. Force application and decay characteristics of untreated and treated polyurethane elastomeric chains. Angle Orthod. 1994;64(6):455-467. https://doi.org/10.1007/bf00120277