Jak działa aparat ortodontyczny?

Na hasło aparat ortodontyczny - wyobrażamy sobie zamki połączone cienką metalową nitką. W rzeczywistości system zamków to coś więcej, ale zamki i łuk druciany to nieodzowne elementy stałego aparatu ortodontycznego.

Jak to działa?

Głównym elementem systemu zamków jest urządzenie mechaniczne zdolne do wywoływania sił mechanicznych i za ich pośrednictwem poruszania zębami w określonych kierunkach. Oprócz zamków dentystycznych i łuku drucianego (głównych elementów aparatu) w skład wyrobu medycznego mogą wchodzić dowolne elementy lub przyrządy, które można mocować do głównych elementów lub łączyć z nimi. Łuk ortodontyczny pozwala przymocować aparat do powierzchni zęba. Każdy zamek ma specjalny rowek (specjalną szczelinę), co pozwala przyłożyć aparat do każdego zęba w dowolnym kierunku. To właśnie w rowki zamków wkładany jest ortodontyczny łuk druciany. Łuk ma właściwości sprężyste, więc ciągnie, popycha, obraca i rozkłada zęby. Do każdego zęba przyklejany jest zamek ortodontyczny. Dla każdego zęba zamek ma specjalną konstrukcję i indywidualne położenie na powierzchni szkliwa. Metalowe zamki są przyklejone i aparat jest gotowy do użycia, ale jeszcze nieaktywny. Łuk ortodontyczny ma swój naturalny kształt - idealny owal. Patrząc na drut od przodu wygląda jak linia prosta. Łuk jest wkładany w rowki zamków i mocowany za pomocą ligatur. W ten sposób drut ulega odkształceniu (zagięciu) i nabiera właściwości sprężystych. Zdeformowany łuk działa jak sprężyna wyrównująca zęby.

Czego używają dentyści?

Wszystkie sprężyny działają według tego samego prawa, które odkrył w 1660 roku angielski naukowiec Robert Hooke:

F = k Δl

F jest siłą używaną do rozciągania (ściskania) pręta, Δl jest absolutnym wydłużeniem (ściskaniem) pręta, a k jest współczynnikiem sprężystości (lub sztywności). Współczynnik sprężystości zależy zarówno od właściwości materiału, jak i od wymiarów pręta. Można wyróżnić zależność od wymiarów pręta (pole przekroju S i długość L). W języku potocznym wszystko sprowadza się do twierdzenia: im bardziej trzeba ściskać (odkształcać) sprężynę, tym więcej potrzeba do tego siły, tym silniej sprężyna nam reaguje.

Rozpoczynając leczenie ortodontyczne niemożliwe jest wygięcie stalowego drutu do momentu, w którym wpasuje się w rowki aparatu ortodontycznego. Są ku temu dwa powody. Po pierwsze: stal wyjdzie poza odkształcenia sprężyste. Dlatego na początkowych etapach ruchu zębów stosuje się łuki wykonane z wysokoelastycznych stopów. Są to stopy niklowo-tytanowe (NiTi) i stopy zawierające miedź (Cu NiTi). Zastosowanie stopów sprężystych pozwala na wykonanie dowolnych łuków ortodontycznych łuków drutowych przy jednoczesnym zachowaniu sprężystych właściwości głównego elementu mechanicznego urządzenia medycznego. Drugi efekt zapobiega stosowaniu stalowych prętów na początku leczenia. Stosowanie łuków stalowych na początku zabiegu prowadzi do zbyt dużego wysiłku, co powoduje ból, zaburzenia krążenia, lizę i procesy resorpcji tkanek. Zastosowanie łuków NiTi na początkowych etapach leczenia pozwala na zastosowanie niewielkiej siły, aby poruszać zębami. Takie wysiłki nie zwiększają siły ciśnienia kapilarnego, dzięki czemu nie powodują negatywnych skutków w organizmie człowieka. To efekt długotrwałych elastycznych łuków, z których korzystają ortodonci.