Materialtechnische Besonderheiten orthodontischer Nickel-Titan-Drähte

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Abstract
Seit ihrer Einführung 1971 finden Nickel-Titan-Legierungen in großem Umfang Anwendung in der Kieferorthopädie. Heute existiert ein breites Angebot weiterentwickelter Legierungen, deren besondere Eigenschaften beschrieben werden. Orthodontische NiTi-Drähte gehören zu den Formgedächtnislegierungen. Neben dem Memory-Effekt zeichnen sie sich durch besondere Elastizitätseigenschaften aus, die durch niedriges Elastizitätsmodul, sehr hohes Deflektionsvermögen und Pseudoelastizität gekennzeichnet sind. Diese Merkmale basieren auf der Tatsache, daß diese Legierungen in Abhängigkeit von Temperatur und mechanischer Spannung in zwei Kristallstrukturen vorliegen: Martensit und Austenit. Der Übergang zwischen diesen Phasen, die martensitische Transformation, ist verantwortlich für den Memoryeffekt, bei dem ein Einweg- und ein Zweiwegeffekt unterschieden werden kann. Die für kieferorthopädische Anwendungen besonders günstig erscheinende Eigenschaft der Pseudoelastizität (Superelastizität) beruht auf der Erzeugung spannungsinduzierten Martensits. Die verfügbaren Drähte können in die Kategorien “aufgehärteter Martensit” und “pseudoelastische Legierung” eingeordnet werden. NiTi-Legierungen besitzen eine gute Biokompatibilität, die sie auch als Implantatmaterial geeignet erscheinen läßt. Since their introduction in 1971 nickel-titanium wires have been widely used in orthodontics. Today, there is a multitude of new NiTi-alloys, whose properties are described. Beside the memory effect, these alloys have particular elastic properties, which can be characterized by a low modulus of elasticity, excellent springback, and pseudoelasticity (superelasticity). These properties are a consequence of the fact that depending on temperature and mechanical stress NiTi-alloys have two crystalline structures: martensite and austenite. The transition between these two phases, called martensitic transformation, is responsible for the memory effect, where a one way and a two way effect can be distinguished. For orthodontic applications pseudoelasticity is regarded as a highly favourable property. Pseudoelastic behavior is caused by stress induced martensite. Analysing the elastic properties of the available wires two categories can be distinguished: “work hardended martensite” and “pseudoelastic alloy”. The biocompatibility of NiTi is sufficient, it can be used as an implant material.
Keywords