Les arcs orthodontiques à mémoire de forme : structures et propriétés

¹ Laboratoire de métallurgie structurale, École nationale supérieure de chimie de Paris
² Faculté de chirurgie dentaire, Université Denis Diderot, Paris VII
³ Faculté de chirurgie dentaire, Université René Descartes, Paris V

Résumé

L'objectif de cette étude est de caractériser les propriétés structurales et mécaniques des arcs de type nickel-titane (Ni-Ti), utilisés en orthodontie de façon empirique. L'avantage de ces alliages est de présenter des propriétés pseudo-élastiques particulières (superélasticité et mémoire de forme) particulièrement adaptées aux déplacements dentaires. Ces propriétés dépendent d'une transformation de phase réversible de type martensitique thermo-élastique.

Les températures de transformation de ces matériaux sont déterminées par calorimétrie différentielle à balayage (DSC). Les comportements mécaniques sont étudiés à l'aide d'une machine de torsion, spécialement mise au point pour ce type d'étude et reproduisant des conditions cliniques d'utilisation.

Nous montrons que les résultats obtenus par torsion sont liés aux évolutions structurales en température observées en DSC et que les propriétés de superélasticité et de mémoire de forme sont exploitables sous certaines conditions et offrent un certain choix au praticien.

Un protocole d'emploi est proposé afin d'optimiser l'exploitation clinique de ces nouveaux alliages.

Abstract

The objective of this paper is to scientifically characterize the structures and mechanics of Ni-Ti based wires which are currently used empirically in orthodontics. The pseudo-elastic and shape memory phenomenon observed in these wires have potential advantages when used to align malposed teeth. The basis of both pseudo-elasticity and shape memory is the reversible phase change from martensite to austenite.

The transformation temperature of these materials are determined by differential scanning calorimetry (DSC). The mechanical characteristics are studied with the aid of a torsion apparatus specially designed to simulate clinical situation.

The results show that the torsional data are directly related to the phase transformation as determined by DSC. Since these wires can potentially exhibit both superelasticity and shape memory, many possibilities exist in varying the heat treatment depending on the clinical application.

This paper can serve as a guide to the optimization of Ni-Ti wires for clinical orthodontics.