درمان ارتودنسی یکی از شاخههای پیشرفته دندانپزشکی است که با هدف اصلاح موقعیت دندانها و بهبود عملکرد سیستم جویدن انجام میشود. موفقیت این درمان نه تنها وابسته به مهارت متخصص ارتودنسی و همکاری بیمار است، بلکه به انتخاب صحیح مواد و ابزار مورد استفاده نیز وابسته است. دو جز اصلی ابزار ارتودنسی شامل براکت ها (اتصال دهندههای کوچک که روی سطح دندان قرار میگیرند) و سیمها (Wire) هستند که وظیفه اعمال و انتقال نیروهای لازم برای حرکت کنترل شده دندان را بر عهده دارند.
اما این عناصر تحت شرایط سخت دهان شامل فشارهای متناوب ناشی از جویدن، تغییرات دمایی شدید، محیط اسیدی ناشی از مواد غذایی و فرایندهای فرسایش مکانیکی – قرار میگیرند. اگر ماده انتخابی مقاومت کافی نداشته باشد، شکست (Failure) یا تغییر شکل (Deformation) زودهنگام ممکن است منجر به توقف یا طولانی شدن درمان شود. هدف از این مقاله، ارائه یک ارزیابی جامع و علمی از مقاومت انواع براکت و سیم رایج در ارتودنسی، با تمرکز بر مطالعه آزمایشگاهی و سنجش عملکرد آنها در شرایط فشار بالا و ریسک شکست، است.
اهمیت مقاومت مکانیکی در ارتودنسی
براکت و سیمها به طور پیوسته تحت بارگذاری خمشی، کششی و خستگی قرار میگیرند. این بارها میتوانند ناشی از سه منبع اصلی باشند:
1 – نیروهای اکلوژال – فشار حین جویدن مواد غذایی.
2 – نیروهای فعال سازی سیمها – که در جلسات تنظیم دورهای توسط متخصص اعمال میشوند.
3 – تاثیرات محیطی – دما، pH و رطوبت که واکنشهای شیمیایی و مکانیکی را تشدید میکنند.
اگر ماده انتخابی، مقاومت خمشی و کششی کافی نداشته باشد، دچار تغییر فرم و سپس شکست میشود. اهمیت این ویژگیها در ارتودنسی به حدی است که استانداردهای بین المللی، آزمایشهای مخصوصی را برای سنجش مقاومت اجزا ارتودنسی تعریف کردهاند.
معرفی کامل براکتها
1 – براکت فلزی (Stainless Steel – SS)
براکت فلزی متداولترین نوع براکت در ارتودنسی است. این براکتها از فولاد ضد زنگ تولید میشوند که ترکیب آلیاژی
آنها باعث بالا رفتن مقاومت در برابر خوردگی و سایش میشود. نتایج تست خمشی نشان داد که مقاومت خمشی این نوع براکت، بالاترین میزان در میان انواع بررسی شده است.
– ویژگیها: مقاومت عالی، تغییر شکل تدریجی قبل از شکست، دوام طولانی در سیکلهای بالای بارگذاری.
– محدودیتها: ظاهر فلزی، کمتر مورد پسند بیماران با دغدغههای زیبایی.
– کاربرد ایده آل: بیماران با نیاز به نیروهای بالا یا درمان های پر ریسک از نظر زمان و پیچیدگی.
2- براکت سرامیکی
این براکتها همرنگ دندان بوده و زیبایی ظاهری بی نظیری دارند، به گونه ای که کمتر قابل تشخیص توسط اطرافیان هستند. مقاومت خمشی آن ها 220 MPa است.
– ویژگیها: ظاهر طبیعی، مقاومت نسبی مناسب برای نیروهای متوسط، عدم تغییر رنگ در طول زمان.
– محدودیتها: شکنندگی بیشتر، شکست ناگهانی بدون تغییر شکل محسوس، حساس به ضربه.
– کاربرد ایده آل: درمانهایی با نیرو کم تا متوسط که زیبایی اولویت اصلی بیمار است.
3 – براکت پلیمری
از پلاستیکهای پزشکی مخصوص ساخته میشوند و بسیار سبک هستند. مقاومت خمشی کمتر از 130 MPa است و در آزمایش خستگی، دوام مکانیکی آن کمتر از 100 هزار سیکل مشاهده شد.
– ویژگیها: سبک، قابل تولید در رنگهای مختلف، قیمت پایینتر.
– محدودیتها: مقاومت مکانیکی کم، تغییر رنگ سریع در محیط دهان، حساس به سایش و UV.
– کاربرد ایده آل: درمانهای کوتاه مدت یا ترکیبی با سایر براکتها، بیشتر در کودکان یا درمانهای موقت.
4 – براکت تیتانیومی
این براکتها از تیتانیوم خالص یا آلیاژهای آن ساخته میشوند و فاقد نیکل هستند، بنابراین واکنشهای آلرژیک ایجاد نمیکنند. مقاومت خمشی آنها نزدیک به فلزات مقاوم بوده و در محیط اسیدی دهان بدون خوردگی جدی باقی میمانند.
– ویژگیها: زیست سازگاری ممتاز، مقاومت بالا، دوام در برابر خوردگی.
– محدودیتها: هزینه بالاتر نسبت به سایر انواع.
– کاربرد ایده آل: بیماران حساس یا کسانی که سابقه آلرژی به نیکل دارند.
معرفی کامل سیمها
1 – سیم استیل ضد زنگ (SS)
این سیمها با مقاومت کششی حدود 2100 MPa، عملکرد بسیار پایدار دارند و تغییر شکل آن ها تدریجی است.
– ویژگیها: مناسب برای اعمال نیروهای پایدار، مقاومت در سیکل بالای خستگی .
– محدودیتها: سختی بالا که گاهی نیازمند نیروی زیاد برای تنظیم است.
2 – سیم نیکل – تیتانیوم (NiTi)
به دلیل خاصیت سوپرالاستیسیته، این سیمها پس از خم شدن یا کشش دوباره به حالت اولیه بازمیگردند. در آزمایشها بیش از 1 میلیون سیکل بدون افت عملکرد را ثبت کردند.
– ویژگیها: عملکرد پایدار، بازگشت عالی به شکل اولیه، مناسب حرکات تدریجی.
– محدودیتها: هزینه بالاتر، کمی حساس به تغییرات شدید دما.
3 – سیم بتا – تیتانیوم
تعادلی بین سختی و انعطاف دارد و مقاومت زیادی در محیط دهان دارد.
– ویژگیها: قابل استفاده در درمانهای پیچیده، دوام مناسب، انعطاف پذیری متوسط.
4 – سیم پوشش دار
با پلیمر یا مواد سرامیکی پوشانده شده تا اصطکاک کاهش یابد و ظاهر زیباتر گردد، اما مقاومت مکانیکی نسبت به نمونههای بدون پوشش کمی کمتر است.
مکانیسمهای شکست
در محیط دهان، اجزا ارتودنسی تحت چهار مکانیزم اصلی شکست قرار میگیرند:
1 – شکست مکانیکی ناشی از بارگذاری بیش از حد، خصوصا در براکت سرامیکی و پلیمری که شکنندگی یا مقاومت پایین دارند.
2 – سایش تدریجی سطح، در سیمها و براکتهای فلزی و پلیمری، که باعث کاهش عملکرد در درازمدت میشود.
3 – خوردگی شیمیایی، ناشی از اسیدهای غذایی و تغییر pH، بیشتر در فلزات معمول دیده میشود.
4 – ترکهای حرارتی، ناشی از تغییر دمای ناگهانی هنگام مصرف خوراکیهای بسیار گرم یا سرد.
روش آزمایش
– تست خمشی و کششی: توسط دستگاه Universal Testing Machine برای اندازه گیری مقاومت اولیه مواد.
– تست خستگی سیکلی: شبیه سازی بارگذاری متناوب طولانی مدت تا مشاهده نقطه شکست.
نتایج کلیدی
– براکت فلزی: بالاترین مقاومت و دوام؛ شکست تدریجی.
– براکت سرامیکی: مقاومت متوسط، شکست ناگهانی.
– براکت پلیمری: مقاومت پایین، شکست در سیکل کم.
– براکت تیتانیومی: مقاومت عالی، بی واکنشی زیستی.
– سیم NiTi: بهترین دوام و انعطاف؛ تا 1 میلیون سیکل پایدار.
– سیم استیل: مقاومت عالی، ترک سطحی پس از سیکل بالا.
اثرات بلندمدت ارتودنسی پیشرفته بر سلامت پریودنتال و تحلیل استخوان در اکلوژنهای ثابت و متحرک
توصیهها
ترکیب براکت فلزی یا تیتانیومی با سیم NiTi بهترین گزینه برای بیماران با فشار بالا و ریسک شکست زیاد است. برای موارد زیبایی، براکت سرامیکی با سیمهای پوششدار قابل استفاده است، اما باید مراقبت و تنظیم دقیق نیروها انجام شود.
عوامل محیطی و نگهداری
آموزش بیمار، رعایت بهداشت دهان، پرهیز از غذاهای بسیار سخت یا اسیدی و کنترل محیط دهان از نظر pH و دما نقش مهمی در دوام این اجزا دارد.
