Dental and Medical Problems

Dent Med Probl
Index Copernicus (ICV 2020) – 128.41
MEiN – 70 pts
CiteScore (2021) – 2.0
JCI – 0.5
Average rejection rate (2021) – 81.35%
ISSN 1644-387X (print)
ISSN 2300-9020 (online)
Periodicity – quarterly

Download PDF

Dental and Medical Problems

2012, vol. 49, nr 3, July-September, p. 433–437

Publication type: review article

Language: English

Contemporary NiTi Archwires – Mechanical Properties

Współczesne łuki NiTi – właściwości mechaniczne

Karol Nosalik1,A,B,D,F, Maciej Kawala2,A,B,F

1 Orthodontics Clinic, 5th Military Hospital with polyclinic in Cracow, Poland

2 Division of Dental Prothetics, Wroclaw Medical University, Poland

Abstract

Nowadays, in times of strong commercialization of the medical sector, the conscious selection of orthodontic archwires based on scientific evidence has a crucial meaning. The unique mechanical properties of NiTi alloy make it one of the most commonly used materials for orthodontic archwires. This article defines terms specific to a group of NiTi archwires, such as thermoelastic martensitic transformation, temperature transitional range (TTR) of martensitic transformation, shape memory effect, superelasticity and the associated termoelasticity and pseudoelasticity. This article aims to systematize the knowledge of the mechanics of NiTi archwires available today based on the literature review.

Streszczenie

Obecnie, w czasach silnej komercjalizacji sektora medycznego, świadomy dobór leczniczych łuków ortodontycznych na podstawie dowodów naukowych nabiera zasadniczego znaczenia. Niezastąpione właściwości mechaniczne stopu NiTi spowodowały, że jest to jeden z najczęściej stosowanych materiałów do produkcji łuków ortodontycznych. W pracy zdefiniowano terminy swoiste dla grupy łuków NiTi, takie jak: termosprężysta przemiana martenzytyczna, zakres temperatur przemiany martenzytycznej (TTR), zjawisko pamięci kształtu, superelastyczność oraz związana z nią termoelastyczność i pseudoelastyczność. Celem pracy jest usystematyzowanie wiedzy z zakresu mechaniki dostępnych współcześnie łuków NiTi na podstawie przeglądu piśmiennictwa.

Key words

NiTi archwires, superelasticity, mechanical properties

Słowa kluczowe

łuki NiTi, superelastyczność, właściwości mechaniczne

References (38)

  1. Santoro M., Nicolay O.F., Cangialosi T.J.: Pseudoelasticity and termoelasticity of nickel-titanium alloys: A clinically oriented review. Part I: Temperature transitional ranges. Am. J. Orthod. Dentofac. Orthop. 2001, 119, 587–593.
  2. Santoro M., Nicolay O.F., Cangialosi T.J.: Pseudoelasticity and termoelasticity of nickel-titanium alloys: A clinically oriented review. Part II: Deactivation forces. Am. J. Orthod. Dentofac. Orthop. 2001, 119, 594–603.
  3. Proffit W.R., Fields H.W. Jr, Sarver D.M.: Zasady mechaniki w kontroli sił ortodontycznych. In: Ortodoncja Współczesna. Wyd. IV. Tom II. Eds.: Komorowska A. Elsevier Urban & Partner, Wrocław 2010, 31–66.
  4. Kusy R.P.: A review of contemporary archwires: their properties and characteristics. Angle. Orthod. 1997, 67, 197–208.
  5. Burstone C.J., Goldberg A.J.: Beta titanium: A new orthodontic alloy. Am. J. Orthod. 1980, 77, 121–132.
  6. Brantley W.A., Eliades T.: Łuki ortodontyczne. In: Materiały ortodontyczne w ujęciu naukowym i klinicznym. Czelej, Lublin 2003, 89–114.
  7. Sarul M., Mikulewicza M., Matthews-Brzozowska T.: Chropowatość powierzchni drutów ortodontycznych – przegląd piśmiennictwa. Dent. Forum 2007, 35, 1, 73–76.
  8. Ingram S.B., Gipe D.P., Smith R.J.: Comparative range of orthodontic wires. Am. J. Orthod. Dentofac. Orthop. 1986, 90, 296–307.
  9. Nikolai R.J.: Orthodontic Wire: A Continuing Evolution. Semin. Orthod. 1997, 3, 157–165.
  10. Warych B.: Łuki ortodontyczne. In: Materiały i techniki ortodontyczne. Wyd. I. Eds.: Komorowska A. PTO, Lublin 2009, 75–91.
  11. Chen R., Zhi Y.F., Arvystas M.G.: Advanced Chinese NiTi Alloy wire and clinical observations. Angle. Orthod. 1992, 60, 59–65.
  12. Santoro M., Beshers D.B.: Nickel-titanium alloys: stress-related temperature transitional range. Am. J. Orthod. Dentofac. Orthop. 2000, 118, 685–692.
  13. Koszewnik A.P.: Materiały z pamięcią kształtu. In: Metoda szybkiego prototypowania układu aktywnego tłumienia drgań konstrukcji mechanicznych – Rozprawa doktorska. Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Kraków 2011, 12–13.
  14. Buehler W., Gilfrich J., Weiley R.: Effect of low-temperature phase changes on mechanical properties of alloy near composition NiTi. J. Appl. Phys. 1963, 34, 1475–1477.
  15. Ziółkowski A.: Zjawiska pamięci kształtu w stopach metalicznych. In: Pseudosprężystość stopów z pamięcią kształtu badania doświadczalne i opis teoretyczny – Praca habilitacyjna. Prace Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN Warszawa, 2006, 14–23.
  16. Burstone C.J., Qin B., Morton J.Y.: Chinese NiTi wire: A new orthodontic alloy. Am. J. Orthod. 1985, 87, 445–452.
  17. Miura F., Mogi M., Ohura Y.: The super-elastic property of the Japanese NiTi alloy wire for use in orthodontics. Am. J. Orthod. Dentofac. Orthop. 1986, 90, 1–10.
  18. Wilkinson P.D., Dysart P.S., Hood J.A.A., Herbison G.P.: Load-deflection characteristics of superelastic nickeltitanium orthodontic wires. Am. J. Orthod. Dentofac. Orthop. 2002, 121, 483–495.
  19. Bishara S.E., Winterbottom J.M., Sulieman A.A., Kwan R.B., Jakobsen J.R.: Comparisons of the thermodynamic properties of three nickel-titanium orthodontic archwires. Angle. Orthod. 1995, 65(2), 117–122.
  20. Yoneyama T., Doi H., Hamanaka H.: Bending properties and transformation temperatures of heat treated NiTi alloy wires for orthodontic appliances. J. Biomed. Mater. Res. 1993, 27, 339–342.
  21. Moore R.J., Watts J.T.F., Hood J.A.A., Burritt D.J.: Intra-oral temperature variation over 24 hours. Eur. J. Orthod. 1999, 21, 3, 249.
  22. Kusy R.P.: Nitinol alloys: So, who’s on first? Leters to the editor. Am. J. Orthod. Dentofac. Orthop. 1991, 100, 25–26A.
  23. Andreasen G.F., Morrow R.E.: Laboratory and clinical analyses of nitinol wire. Am. J. Orthod. 1978, 73, 142–151.
  24. Otsubo K.: Development of the superelastic Ti-Ni alloy wire appropriate to the oral environment. J. Jpn. Orthod. Soc. 1994, 53, 641–650.
  25. Nakano H., Satoh K., Norris R., Jin T., Kamegai T., Ishikawa F., Katsura H.: Mechanical properties of several nickel-titanium alloy wires in three-point bending test. Am. J. Orthod. Dentofac. Orthop. 1999, 115, 390–395.
  26. Buehler W.J., Cross W.B.: 55 nitinol – unique wire alloy with memory. Wire Journal 1969, 41–49.
  27. Waters N.E.: Orthodontic products update. Superelastic nickeltitanium wires. Br. J. Orthod. 1992, 19, 319–322.
  28. Evans T.J.W., Durning P.: Orthodontic products update. Br. J. Orthod. 1996, 23, 1–4.
  29. Evans T.J.W., Durning P.: Orthodontic products update. Br. J. Orthod. 1996, 23, 269–275.
  30. Sakima M.T., Dalstra M., Melsen B.: How does temperature influence the properties of rectangular nickel – titanium wires? Eur. J. Orthod. 2006, 28, 282–291.
  31. Sebastian B.: Alignment efficiency of superelastic coaxial nickel-titanium vs superelastic single-stranded nickel-titanium in relieving mandibular anterior crowding. A randomized controlled prospective study. Angle. Orthod. 2011, 81, 58–66.
  32. Pandis N., Polychronopoulou A., Eliades T.: Alleviation of mandibular anterior crowding with copper-nickeltitanium vsnickel-titaniumwires: a double-blind randomized control trial. Am. J. Orthod. Dentofac. Orthop. 2009, 136, 151–157.
  33. Bolender Y., Vernière A., Rapin C., Filleul M.: Torsional superelasticity of NiTi archwires. Myth or reality. Angle. Orthod. 2010, 80, 6, 1100–1109.
  34. Bartzela T.N., Senn C., Wichelhaus A.: Load-Deflection Characteristics of Superelastic Nickel-Titanium Wires, Angle. Orthod. 2007, 77, 6, 991–998.
  35. Garrec P., Tavernier B., Jordan L.: Evolution of fl exural rigidity according to the cross-sectional dimension of a superelastic nickel titanium orthodontic wire. Eur. J. Orthod. 2005, 27, 402–407.
  36. Dalstra M., Melsen B.: Does the transition temperature of Cu-NiTi archwires affect the amount of tooth movement during alignment? Orthod. Craniofac. Res. 2004, 7(1), 21–25.
  37. Satpal S., Sandhu V., Shetty S., Mogra S., Varghese J., Sandhu J., Sandhu J.S.: Efficiency, behavior, and clinical properties of superelastic NiTi versus multistranded stainless steel wires. Angle. Orthod. 2012 (in press).
  38. Damon D.H.: The Damon low-friction bracket: a biologically compatible straight wire system. J. Clin. Orthod. 1998, 32, 670–680.