Ｌ＆Ｈ
Ｔｉｔａｎ镍钛丝独特的良好
万方数据
江西医学院学报２００９年第４９卷第８期 柔韧性。
４）
Ａｃｔａ Ａｃａｄｅｍｉａｅ
Ｍｅｄｉｃｉｎａｅ Ｊｉａｎｇｘｉ
［９］Ｂａｒｒｅｔｔ
２００９，Ｖｏｉ ４９．Ｎｏ ８
Ｒ Ｄ。Ｂｉｓｈａｒａ Ｓ
Ｅ，Ｑｕｉｎｎ Ｊ
Ｋ．Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ
ｏｆ
ａｎｄ
的加入可以提高合金的超弹性；Ｖ元素可以提高合金的屈服
等［９１研究镍钛弓丝在唾液中的Ｎｉ＋离子释放。在体外溶解 试验中。发现经过２８ ｄ的溶解，镍钛合金丝和不锈钢丝释放 的Ｎｉ＋离子总嚣大致相近，在１．８×１０－５左右。
４）
抗腐蚀性：生物医用金属材料的耐牛理腐蚀性是决
定材料应用推广的关键。大量体外实验显示，溶液的ｐＨ 值、温度、氯离子、氟离子、氧浓度等对镍钛合金的抗腐蚀性 具有比较大的影响。嵋腔内具有一定的温度，当菌斑黏附于 合金表面耗糖产酸时使得弓丝处在一定ｐＨ值环境，使得镍 钛合金弓丝在口腔中的腐蚀不容忽视。Ｈｕａｎｇ Ｈ．Ｈ．ＬＩ¨采 用酸性含氟溶液的浸泡实验研究ｐＨ值和温度对ｌＥ畸镍钛 弓丝的腐蚀影响，发现ｐＨ值为３．５时，溶液温度６０℃组的 镍钛弓丝的镍元素释放最多，弓丝表面发生了明显的腐蚀； 当溶液的ｐＨ值为６时，镍元素的释放量与温度没有明显相 关性。当溶液温度为５℃时，弓丝表面出现较小的腐蚀现 象，与ｐＨ值没有明显的相关性；这说明只有在合适的温度 和ｐＨ值环境条件下镍钛合金才会发生比较明显的腐蚀。 而Ｗｅｖｅｒ Ｄ．Ｊ．等［１“２］认为氟离子对钛和钛合金的保护性氧 化层具有侵袭性，可以降解钛和钛合金表面的保护性氧化 层。氟离子与ＴｉＯ反应形成ＴｉｏＦｚ，削弱并破坏了表面钛氧 化层的抗腐蚀能力，引起钛和钛合会表面的点状和缝隙腐蚀 从而影响机械性能。Ｐｒｙｍａｋ Ｏ．等ｎ胡在３７℃条件下，检测 了镍钛合金弓丝与含铜镍钛合金弓丝在蒸馏水、枸橼酸、氯 化钠溶液、人工唾液和氟化人工唾液等溶液中动态加载状态 下的抗疲劳性。结果显示：在窄气中，镍钛合金弓丝较含铜 镍钛合金弓丝有更好的抗疲劳性；这２种弓丝浸没于溶液中 都容易断裂，但在断裂之前均表现出几乎恒定的机械性能。 Ｗａｌｋｅｒ Ｍ．Ｐ．等［１们在将镍钛合金弓丝和含铜镍钛合金弓丝 浸于３７℃的酸性氟化溶液及中性氟化溶液中，观察二者的 加载和卸载弹性模量及屈服强度时发现：镍钛合金弓丝机械 性能硅著下降。而含铜镍钛弓丝加入的Ｃｕ能抑制Ｈ＋的 析出。降低Ｈ＋渗入镍钛合金晶格的量，进而对含铜镍钛弓 丝在氟化溶液中的机械性能起到一定的保护作用。 ５）减震性：由于咀嚼及夜磨牙对于弓丝造成的震动越 大・对牙根及牙周组织的损害越大。所以。正畸弓丝良好的 震动和减震特性对于牙齿的健康很重要。温控型镍钛弓丝 是一种新型的形状记忆合金材料，具有形状记忆特性、超弹 性和高阻尼特性３个显著的特性。其超弹性是一种特殊的
２温控型镍钛合金弓丝的机械性能及临床应用
１）
形状记忆和温度敏感性：镍钛合金的形状记忆性能
ｌ温控型镍钛合金弓丝的记忆原理
目前，正畸临床上常用的镍钛弓丝分为３种类型：普通 型镍钛弓丝、超弹性镍钛弓丝，温控型镍钛弓丝。而温控型 镍钛弓丝区别于前２种弓丝的最大特点就是形状记忆。形
状记忆效应（Ｓｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ｅｆｆｅｃｔ，ＳＭＥ）是指将在高温下
中图分类号：Ｒ７８３．１
文献标识码：Ａ
文章编号：１０００－－２２９４（２００９）０８－－０１１９－－０３
其相变温度Ａｆ在３５℃左右ｎ］。室温下为非稳定状态的马 氏体相，易于变形。众所周知，人类正常口腔温度相对恒定 在３５～３７℃左右。因此温控犁镍钛弓丝可在正常口腔温度 下发生相变，实现真正的正畸临床上所需要的形状记忆效
温度有明显差异；提示这两种镍钛合金正畸弓丝在临床应用
中有较明显的差别：其中ＴＯＭＹ公司Ｌ＆Ｈ镍钦合金弓丝 的相变温度为口腔温度。室温下呈现形状记忆效应，口腔温
度下呈现超弹性。矫治力柔和且持久稳定，对牙周损伤较小，
效果较好｛而有研公司镍钛合金弓丝的强度高，相变温度在 室温以下。在室温条件及口腔温度下均表现为超弹性，治疗 效果相对较差，且易造成患者牙周组织损伤。 ３）合金结构形貌：材料的结构决定着其性能。聂琼 等［”１对３种正畸用形状记忆合金镍钛丝（Ｔｏｍｙ Ｌ＆Ｈ
处理成一定形状的金属急冷下来，在低温相状态下经塑性变 形成另一种形状，然后再加热到高温相，即能成为稳定状态 的温度时。通过马氏体逆相变恢复副低温塑性变形前形状的 现象。形状记忆效应可分为单程（Ｏｎｅ－ｗａｙ）形状记忆效应、 双程（Ｔｗｏ－ｗａｙ）形状记忆效应、全程（Ａｌｌ—ｒｏｕｎｄ）形状记忆效 应。目前正畸临床上使用的热激活镍钛弓丝的形状记忆效 应都属于单程形状记忆效应ｕｊ。形状记忆效应是由马氏体 相变导致的，参与马氏体相变的高温相和低温相分别称为奥 氏体相和马氏体相。形状恢复的驱动力是在加热温度下奥 氏体相和马氏体相的自由能之差【２Ｊ。当镍钛形状记忆合金 从高温奥氏体相冷却至低于马氏体相的转变温度点时，产生 马氏体相变。这种马氏体相比奥氏体相软，称为热弹性马氏 体合金。而温控型镍钛弓丝的本质就是合金中热弹性马氏
应。
镍钛合金具有优良的超弹性能和形状记忆特性，以能释 放出较为持续、柔和矫治力的特点在正畸治疗中深受医生们 的欢迎。但是一直以来．正畸临床所利用的仅仅是镍钛合金 的“弹性”和“拟弹性”，直到９０年代，具有真正形状记忆功能 的镍钛弓丝才在ｌ临床正式使用，这就是温控型镍钛弓丝，又 称第３代热激活镍钛弓丝。本文就正畸温控型镍钛合金弓 丝的实验研究进展作一综述。
力。
３）
滞后耗能性能。邢德进等¨ｓ］关于形状记忆合金超弹性的减 振研究结果表明：ＳＭＡ具有较好的减振效果，是一种优质的 减振材料。但国内外关于不同矫正弓丝对牙齿的减震效应 的对比研究尚无。
生物相容性：镍钛合金的生物相容性研究主要集中
பைடு நூலகம்
３温控型镍钛合金弓丝形状记忆效应的影响因素
１）
在Ｎｉ＋离子释放对人体的毒副性作用，为此周内外对Ｎｉ＋ 离子析出进行ｒ一些体外和体内试验。Ｂｒａｎｔｌｅｙ Ｗ．Ａ．等¨］ 发现将镍钛记忆合金浸泡在０．９％氯化钠溶液中，Ｎｉ＋离子 优先析出到溶液中，１４ ｄ浸泡所析出的总量为０．４３ ｐ．ｇ／ｃｍ２， 远低于人体每天从食物中摄取的Ｎｉ＋含量。Ｂａｒｒｅｔ
江西医学院学报２壁塑堡箜４９卷第８期
Ａｃｔａ Ａｃａｄｅｍｉａｅ
Ｍｅｄｉｃｉｎａｅ Ｊｉａｎｇｘｉ
２００９。Ｖｏｉ ４９．Ｎｏ ８
正畸温控型镍钛合金弓丝的实验研究进展
吕海燕８（综述），葛红珊“（审校） （南昌大学ａ．研究生院医学部２００７级；ｂ．附属口腔医院正畸科，南昌３３０００６）
关键词：温控型；镍钛弓丝；形状记忆；影响因素
强度和超弹性；Ｎｂ元素町增大合金的相变滞后；加入Ｃｕ可 使合金的相变滞后减小并降低马氏体的变形应力，但相变温
度基本不变ｕ““。
２）
加工处理：记忆特性的实现必须通过记忆处理，镍
钛合金的记忆效应与其成材工艺和热处理条件等有很大的 关系。谢庆峰等ｒ”］研究表明，通过适当的热处理工艺可以 调节镍钛形状记忆合金的相变温度，在３００
Ｏｒｔｈｏ— Ｃｈｒｏ－
温度；温控犁镍钛弓丝相变温度接近与口腔温度，
ｄｏｎｔｉｃ Ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ．Ｐａｒｔ Ｉ．Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｍｉｕｍ
ｉｎ
Ｎｉｃｋｅｌ
而且对温度变化特别敏感的人的口腔温度受体温、外界温
ｖｉｔｒｏ［Ｊ］．Ａｍ Ｊ
Ｏｒｔｈｏｄ Ｄｅｎｔｏｆａｅｉａｌ Ｏｒｔｈｏｐ，１９９３，１０３
体相变∞Ｊ。
镍钛合金都有其诱发马氏体相变的特定温度范围。一 旦外界温度达到其相变温度范围。就能引发马氏体向奥氏体 转变或相应的逆转变。镍钛合金在奥氏体相时，经过一定的 形变与温度循环处理，即能“记住”特定的形状。因此，当外 界温度降低，镍钛合金开始向马氏体转变，从而其刚度降低， 变得十分柔软，易于弯曲变形。而一旦外界温度上升至相变 温度（Ａｕｓｔｅｎｉｔｅｆｉｎａｌ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，Ａｆ）以上，镍钛合金就转化 为奥氏体相，于是镍钛合金恢复至当初“记住”的特定的形
Ｔｉ－
ｔａｎ、３Ｍ Ｏｒｔｈｏ Ｆｏｒｍｍ、Ｃｓｄｓ Ｏｒｍｃｏ Ｄａｍｏｎ Ｃｕｎｉｔｉ）的结构形
貌进行了对比分析。结果表明，Ｔｏｍｙ Ｌ＆Ｈ Ｔｉｔａｎ镍钛丝具
有和３Ｍ Ｏｒｔｈｏ ＦｏｒｍＩｌｌ，Ｃｓｄｓ Ｏｒｍｃｏ Ｄａｍｏｎ Ｃｕｎｉｔｉ镍钛丝
明显不同的表面形貌结构，其表面呈现规整的微纳相问的沟 槽结构，这可能导致Ｔｏｍｙ
５００℃时效处
理，保温时问越短，Ａｆ降低越明显；在相同保温时间时，温度 越低，Ａｆ降低越明最。记忆处理可以先在一定温度下热成 型，随后进行记忆热处理；也可以在低温下变形，约束变形后 的形状在一定温度下热处理以实现合金的记忆功能。郝凤 渝等心叫研究结果表明，实验中２种镍钛合金正畸弓丝的化 学成分相近、结构相同。但由于拔幺幺成形和热处理工艺的不 同。使合金的显微组织分布均匀性和母相／马氏体相的转变
与其相变密切相关。Ｂｒａｎｔｌｅｙ Ｗ．Ａ．等［５３用控温差示扫描量 热法观察ＮｉＴｉ弓丝的相变过程发现。有形状记忆功能的弓 丝可以在口腔环境中完成从马氏体向奥氏体的完全转换，即 在口腔环境中可以恢复原先记住的形状。故可以利用这个优 点对患者的牙弓进行调整。在窀温下可以用较小的力入槽， 当弓丝的温度缓慢上升至口腔温度后，即对弓丝进行加热产 生逆相变网复到奥氏体相状态。此时弓丝就恢复到初始记住 的形状。热激活型镍钛弓丝释放的矫治力随口腔温度的变 化而变化．而其他弓丝的矫治力基本不受口腔内温度的影 响。范旭升［６１研究发现：４种品牌温控型镍钛弓丝力学性能 均表现出明显的温度敏感性；提示在临床使用过程中，可以 通过指导患者进食冷、热食物等方式来改变口腔温度，从而 调节温控型镍钛弓丝释放的矫治力。同一研究也发现当变 形量一定时．镍钛弓丝的卸载力值随着温度的升高而逐渐增 大，即矫治力增加。一方面。它可以加速牙齿的运动。这是因 为【１腔内的温度变化会刺激由于加力造成毛细滞息的血流 停滞部位的血液流动．从而使得在牙齿移动过程中修复细胞 得到充分营养，维持其生机和正常功能；另一方面，矫治力也 会随着口腔温度的降低而减小，所以对于正畸治疗过程中出 现加力过大的情况，町嘱患者降低口腔温度来减小弓丝释放 的矫治力，从而减少不适。 ２）超弹性：温控型镍钛弓丝是第３代镍钛合金弓丝， 同样具有超弹性。范旭升［６］在不同温度下检测不同品牌温 控型镍钛弓丝的力学性能后得出。４种品牌温控型镍钛弓丝 在外力作用下产生远大于其弹性极限应变量的应变，在卸载 时应变可自动恢复，表现出超弹性。并且随着温度的升高， 弓丝的卸载力值均有不同程度的增高。而且随着加载时间 延长，其超弹性及形状记忆性能并未改变。Ｍｕｌｌｉｎｓ Ｗ．Ｓ．