Materialtechnische Besonderheiten orthodontischer Nickel-Titan-Drähte

Zusammenfassung 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.

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Summary 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.

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Diese Arbeit wurde gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (Dr 196/1).     

Orthodontisches Meß- und Simulationssystem (OMSS) für die statische und dynamische Analyse der Zahnbewegung

Zusammenfassung Es wird ein orthodontisches Meß- und Simulationssystem (OMSS) vorgestellt. Hauptbestandteile dieses Systems sind zwei Meßtische, die sich jeweils aus einem Kraft/Momenten-Sensor und einem motorisch angetriebenen, dreidimensional beweglichen Positioniertisch zusammensetzen. Die Kraft/Momenten-Aufnehmer sind in der Lage, die auf einen Zahn einwirkenden Kraftsysteme vollständig zu erfassen, da sie sowohl alle Kräfte als auch alle Drehmomente simultan messen können. Unter Verwendung des Computerprogramms OMSS, das auf einem Personal-Computer läuft, können eine Vielzahl verschiedener Messungen ausgeführt werden. Zum einen gestattet das System die Durchführung sogenannter Absolutmessungen, die im einfachsten Falle das Aufnehmen von Kraft/Weg-Diagrammen, bei komplizierten Fragestellungen auch die Erfassung mehrdimensionaler Kraft/Weg- oder Drehmoment/Weg-Kurven erlauben. Zum anderen werden Simulationen der Zahnbewegung unterstützt, bei denen, basierend auf dem auf einen Zahn einwirkenden Kraftsystem, die resultierenden Bewegungen errechnet und ausgeführt werden. Mit Hilfe des so realisierten Computertypodonten kann nicht nur das statische, sondern auch das dynamische Verhalten kieferorthopädischer Behandlungselemente untersucht werden. Die Einsatzmöglichkeiten des Systems werden anhand mehrerer Beispiele demonstriert.

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Summary An orthodontic measurement and simulation system (OMSS) is presented. The major components of this system are two measuring tables each comprising a force/torque sensor and a motor driven, fully three-dimensionally adjustable positioning stage. The force/torque sensors are capable of measuring simultaneously all forces and torques acting on a tooth. Using the computer programm OMSS which runs on a personal computer, several different measurements can be conducted. On the one hand, the system supports absolute measurements such as the registration of a force/deflection diagram. Furthermore, even multidimensional force/deflection-or torque/distance curves can be measured. On the other hand, simulations of orthodontic tooth movement can be conducted. In such simulations, the force system acting on a tooth is measured and the resulting tooth movements are calculated. By using this computer typodont, not only the static but the dynamic behaviour of orthodontic appliances can be studied. The application of this system is demonstrated by the analysis of several orthodontic problems.

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Herrn Professor Dr. Dr.G. P. F. Schmuth zum 65. Geburtstag.

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Diese Arbeit wurde gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (Dr 196/1 und Schm 232/2-1).     

Species differences in acrylonitrile metabolism and toxicity between experimental animals and humans based on observations in human accidental poisonings

The high acute toxicity of acrylonitrile may be a result of its intrinsic biological reactivity or of its metabolite cyanide. Intravenous N-acetylcysteine has been recommended for treatment of accidental intoxications in acrylonitrile workers, but such recommendations vary internationally. Acrylonitrile is metabolized in humans and experimental animals via two competing pathways; the glutathione-dependent pathway is considered to represent an avenue of detoxication whilst the oxidative pathway leads to a genotoxic epoxide, cyanoethylene oxide, and to elimination of cyanide. Cases of acute acrylonitrile overexposure or intoxication have occurred within persons having industrial contact with acrylonitrile; the route of exposure was by inhalation and/or by skin contact. The combined observations lead to the conclusion of a much higher impact of the oxidative metabolism of acrylonitrile in humans than in rodents. This is confirmed by differences in the clinical picture of acute life-threatening intoxications in both species, as well as by differential efficacies of antidotes. A combination of N-acetylcysteine with sodium thiosulfate seems an appropriate measure for antidote therapy of acute acrylonitrile intoxications. Clinical observations also highlight the practical importance of human individual susceptibility differences. Furthermore, differential adduct monitoring, assessing protein adducts with different rates of decay, enables the development of more elaborated biological monitoring strategies for the surveillance of workers with potential acrylonitrile contact.     

Health care reform: who will lead?

The United States is almost alone among industrialized nations in failing to assure access to at least some health care for all of its citizens. Three major obstacles impede the provision of universal access. First is the deeply embedded sense among our citizens and in our health care system that some persons are more deserving than others of care. Second is a focus on costs and reimbursement mechanisms rather than on defining effective and appropriate care. Third and most serious is an absence of leadership in addressing the problems of access and of reform in the U.S. health care system. In choosing among the possible leaders, which include the federal government, the states, the business sector, unions, and physicians, a compelling argument can be made that physicians should lead, particularly in defining effective and appropriate care. Physicians may also lead in redesigning the health care system, but they are likely to be only one interested voice in the debates about financing health care.