DE102015017301B3 - Orthodontic treatment apparatus and method of making same - Google Patents
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Abstract
Beschrieben und dargestellt ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bogensegmente (15) und Befestigungselemente (14) aufweisenden orthodontischen Bogens (10).Die Besonderheit besteht in den Schritten:• Berechnen der Bogensegmente (15) hinsichtlich der Querschnitte und der Geometrie am Computer,• Herstellung des einstückig-stoffschlüssig ausgebildeten orthodontischen Bogens (10) in einem generativen Fertigungsverfahren, unter gemeinsamer einstückig-stoffschlüssiger Ausbildung der Befestigungselemente (14) mit den Bogensegmenten (15).Described and illustrated is a method for producing an orthodontic arch (10) having arch segments (15) and fastening elements (14). of the one-piece cohesive orthodontic arch (10) in a generative manufacturing process, with joint cohesive formation of the fastening elements (14) with the arch segments (15).
Description
Die vorliegende Anmeldung betrifft eine orthodontische Behandlungsapparatur zur Korrektur von Zahnfehlstellungen und ein entsprechendes Verfahren.The present application relates to an orthodontic treatment apparatus for correcting misaligned teeth and a corresponding method.
Die Orthodontie als Therapiemethode der Kieferorthopädie beschäftigt sich mit dem Bewegen von Zähnen, um Fehlstellungen auszugleichen.Orthodontics as a treatment method in orthodontics deals with moving teeth to compensate for misalignments.
Im Stand der Technik sind dem Anmelder aus der Praxis eine Reihe druckschriftlich nicht belegbarer - orthodontischer Behandlungsapparaturen bekannt und unterteilen sich grundsätzlich in herausnehmbare und festsitzende Apparaturen, umgangssprachlich auch „Klammern“ oder „Zahnspangen“ genannt.In the prior art, the applicant is aware of a number of orthodontic treatment appliances that cannot be documented in writing and are basically divided into removable and fixed appliances, colloquially also called “brackets” or “dental braces”.
Aus der
Die
Schließlich offenbart die
Ziel aller Apparaturen ist das gezielte Bewegen der Zähne durch Applikation von Kräften mit zumindest näherungsweise konstanten Vektoren möglichst gleichbleibender Stärke über einen ausreichend langen Zeitraum. Solche Kräfte werden vom Zahn über das Parodont auf den Knochen übertragen und resultieren letztendlich in einem Umbau der parodontalen Strukturen und einem Knochenumbau (nach Art eines An- und Abbaus), welcher schließlich für eine Bewegung der Zähne im Knochen sorgt.The aim of all appliances is the targeted movement of the teeth through the application of forces with at least approximately constant vectors of as constant strength as possible over a sufficiently long period of time. Such forces are transmitted from the tooth via the periodontium to the bone and ultimately result in a remodeling of the periodontal structures and bone remodeling (in the manner of attachment and depletion), which ultimately causes movement of the teeth in the bone.
Als nächstkommender Stand der Technik sei zunächst die sehr verbreitete - druckschriftlich nicht belegbare - sogenannte Multi-Bracket-Apparatur (kurz: MB-Apparatur) genannt, bei welcher es sich um eine „feste Zahnspange“ handelt. Diese Apparatur weist eine Vielzahl von separaten Halterungselementen, auch Brackets genannt, auf, welche an jedem Zahn befestigt werden. Hierzu wird die Zahnoberfläche in der Regel aufgeraut bzw. angeätzt und ein Bracket an jedem Zahn verklebt.As the closest state of the art, the very common so-called multi-bracket appliance (abbreviated: MB appliance), which is not documented in print, should be mentioned, which is a "fixed brace". This appliance has a large number of separate holding elements, also called brackets, which are attached to each tooth. For this purpose, the tooth surface is usually roughened or etched and a bracket is bonded to each tooth.
Ein solches Bracket weist zur Bereitstellung einer Halterungseigenschaft üblicherweise einen Schlitz (sogenannter „Slot“) auf. Die MB-Apparatur umfasst zudem einen sogenannten orthodontischen Bogen, welcher beispielsweise aus einem Draht (aus einer Formgedächtnislegierung) besteht. Dieser Bogen wird in die Schlitze der Brackets unter Deformation eingelegt und beispielsweise mittels Drahtligatur, Gummiligatur oder über ein kleines Schlösschen am Bracket befestigt. Aufgrund der Formgedächtniseigenschaften und/oder der elastischen Deformationseigenschaften des Materials übt der Bogen aufgrund seiner Rückstellkräfte die oben beschriebene Kraft auf die Zähne aus.Such a bracket usually has a slot (so-called “slot”) to provide a holding property. The MB appliance also includes what is known as an orthodontic arch, which consists, for example, of a wire (made of a shape-memory alloy). This bow is inserted into the slots of the brackets under deformation and attached to the bracket, for example, by means of a wire ligature, rubber ligature or a small lock. Due to the shape memory properties and/or the elastic deformation properties of the material, the arch exerts the force described above on the teeth due to its restoring forces.
Diese MB-Apparaturen weisen jedoch verschiedene Nachteile auf: So ist es notwendig, nacheinander eine Vielzahl ihrem Durchmesser nach immer größerer Bögen einzusetzen, wobei die anfänglich genutzten Bögen (mit geringem Durchmesser) typischerweise noch einen runden Querschnitt aufweisen. Spätere Bögen mit größerem Querschnittsdurchmesser weisen in der Regel einen rechteckigen Querschnitt auf. Diese Form dient dabei der Übertragung von Drehmomenten vom Bogen auf das Bracket (im Zusammenspiel mit dem ebenfalls rechteckigen Schlitz). Im Querschnitt rechteckige Bögen mit geringerem Durchmesser weisen aber ein relativ großes Spiel im Bracketschlitz auf, was mit einem erheblichen Torqueverlust (bei der Übertragung der Drehmomente) einhergeht.However, these MB apparatuses have various disadvantages: it is necessary to use a large number of arches of ever larger diameter in succession, with the arches used initially (with a small diameter) typically still having a round cross-section. Later arches with a larger cross-sectional diameter usually have a rectangular cross-section. This shape is used to transfer torque from the archwire to the bracket (in conjunction with the slot, which is also rectangular). However, archwires with a rectangular cross-section and a smaller diameter have a relatively large amount of play in the bracket slot, which is associated with a considerable loss of torque (when the torque is transmitted).
Zudem erweist sich der Bogen einer MB-Apparatur bei einem lingualen Einsatz (also im Bereich der Zahninnenseite) als relativ aufwendig in der Formgebung, da die Kontur des Bogens nur durch eine gesonderte Spezialapparatur erschaffbar ist, aufgrund der relativ kompliziert abzubildenden Gebissinnenseite (sogenannte „Mushroom“-Form).In addition, the arch of an MB appliance when used lingually (i.e. in the area of the inside of the tooth) proves to be relatively complex in terms of shaping, since the contour of the arch can only be created with a separate special appliance, due to the relatively complicated imaging of the inside of the dentition (so-called "mushroom "-Shape).
Das sogenannte Einlegieren des Bogens ist bei diesem Stand der Technik somit relativ kompliziert, da der Bogen mit einem Gummi, einer Drahtligatur, einem Schloss oder Ähnlichem mühsam am Bracket festgelegt werden muss, was auf der lingualen Seite wegen des vorhandenen Zungenspiels noch deutlich schwieriger ist als auf der Außenseite. Der klinische Zeitbedarf für das Anbringen des Bogens erstreckt sich somit auf mehrere Minuten, was für den Patienten durchaus mit einer gewissen Unannehmlichkeit verbunden sein kann.The so-called alloying of the archwire is relatively complicated with this prior art, since the archwire has to be painstakingly fixed to the bracket with a rubber band, a wire ligature, a lock or the like, which is even more difficult on the lingual side because of the tongue play that is present on the outside. The clinical time required for attaching the arch thus extends to several minutes, which can certainly be associated with a certain inconvenience for the patient.
Als weiterer Stand der Technik sei vorliegend die sogenannte Aligner-Schiene genannt, welche typischerweise aus einem thermoelastischen Kunststoff (z.B. PET oder Polycarbonat) besteht. Bei diesen Kunststoffschienen handelt es sich um sogenannte lose oder nichtfeste Zahnspangen.The so-called aligner splint, which typically consists of a thermoelastic plastic (e.g. PET or polycarbonate), should be mentioned as further prior art. These plastic splints are so-called loose or non-fixed braces.
Hierzu werden nach Erstellung eines Abdrucks der Zähne und Festlegung eines Soll-Zustandes (Behandlungsziel) computergestützt mehrere Zwischenschritte berechnet und eine entsprechende Anzahl von Plastikschienen (Aligner) gefertigt, beispielsweise in einem Druckform- oder Tiefziehverfahren. Diese Schienen überdecken mehr oder weniger den ganzen Zahn, im Gegensatz zu einem orthodontischen Bogen, welcher einen Zahn maßgeblich über ein auf nur einer Zahnseite festgelegtes Halterungselement kontaktiert bzw. beaufschlagt.For this purpose, after taking an impression of the teeth and determining a target state (treatment goal), computer-aided meh intermediate steps are calculated and a corresponding number of plastic splints (aligners) are manufactured, for example in a compression molding or deep-drawing process. These splints cover more or less the entire tooth, in contrast to an orthodontic archwire, which significantly contacts a tooth via a support element fixed on only one side of the tooth.
Die beschriebenen Aligner weisen allerdings einige Nachteile auf, insbesondere jenen, dass es sich um eine lose Zahnspange handelt, wodurch eine erfolgreiche Behandlung (auch) von der Zuverlässigkeit des Trägers abhängt. Zudem besteht eine eher ungenügende Kraft- und Drehmomentübertragung aufgrund des relativ glatten Aligner-Materials und der glatten Zahnoberfläche, besonders bei eher rundlich geformten Zähnen. Die Aligner bestehen naturgemäß nicht aus Formgedächtniswerkstoff.However, the aligners described have some disadvantages, in particular that they are loose braces, which means that successful treatment (also) depends on the reliability of the wearer. In addition, there is rather insufficient power and torque transmission due to the relatively smooth aligner material and the smooth tooth surface, especially in the case of teeth with a rather rounded shape. The aligners are naturally not made of shape memory material.
Außerdem kann es im Verlauf der Behandlung passieren, dass die tatsächliche Zahnstellung von der gewünschten Zwischen-Soll-Position derart abweicht, dass die bereits gefertigten Aligner gar nicht mehr einsetzbar sind. In diesem Fall muss eine Neuvermessung erfolgen und es muss ein neuer Satz Aligner hergestellt werden, was mit entsprechenden Zusatzkosten verbunden ist.In addition, it can happen during the course of the treatment that the actual tooth position deviates from the desired intermediate target position in such a way that the aligners that have already been manufactured can no longer be used at all. In this case, a new measurement must be carried out and a new set of aligners must be manufactured, which entails additional costs.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren für eine orthodontische Behandlungsapparatur bereitzustellen, welche auf einfache und flexible Weise herstellbar ist und eine größtmögliche Flexibilität bei sicherer Befestigung ermöglicht.It is therefore the object of the present invention to provide a manufacturing method for an orthodontic treatment apparatus which can be manufactured in a simple and flexible manner and allows the greatest possible flexibility with secure attachment.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe zunächst mit den Merkmalen des Anspruches 1, insbesondere durch die folgenden Schritte:
- • Berechnen der Bogensegmente hinsichtlich der Querschnitte und der Geometrie am Computer,
- • Herstellung des einstückig-stoffschlüssig ausgebildeten orthodontischen Bogens in einem generativen Fertigungsverfahren, unter gemeinsamer einstückig-stoffschlüssiger Ausbildung der Befestigungselemente mit den Bogensegmenten.
- • Calculation of the arc segments with regard to the cross-sections and the geometry on the computer,
- • Production of the one-piece, materially bonded orthodontic arch in a generative manufacturing process, with a joint, one-piece, materially bonded formation of the fastening elements with the arch segments.
Ein orthodontischer Bogen besteht in diesem Sinne aus Bogensegmenten und dazwischen angeordneten Befestigungselementen. Der orthodontische Bogen ist vollständig einstückig-stoffschlüssig ausgebildet.In this sense, an orthodontic arch consists of arch segments and fastening elements arranged between them. The orthodontic arch is completely integrally formed.
Die Befestigungselemente sind nicht-gleitend an dem Bogengrundgerüst festgelegt.The fasteners are non-slidably secured to the arch framework.
In sämtlichen Fällen weist der orthodontische Bogen aber ein bzw. mehrere Befestigungselemente auf, welche mit zahnseitigen Halterungselementen zur Bereitstellung eines Verschlusses kooperieren können. Der Querschnitt der Befestigungselemente weicht hierbei erfindungsgemäß vom Querschnitt der Bogensegmente (bzw. mindestens eines Bogensegmentes) ab. Mit anderen Worten wird das Befestigungselement nicht lediglich von einem besonders ausgeformten oder ausgerichteten Abschnitt eines Drahtbogens bereitgestellt, sondern es weist eine Verschlussstruktur auf, mit Mitteln, welcher ihrer Formgebung nach geeignet sind, mit entsprechenden Gegenmitteln eines zahnseitigen Halterungselementes zu kooperieren. Die Halterungselemente weisen somit eine gewisse Stabilität auf. Insbesondere können die Befestigungselemente weiblich im Bezug auf die Mittel ausgebildet sein, z.B. eingeschnürte Bereiche aufweisen, welche von stift- oder vorsprungartigen Bereichen des Halterungselementes zur Herstellung eines Eingriffs durchsteckbar sind. Vorteilhafterweise kann es sich hierbei also um Matrizen bzw. Patrizen handeln.In all cases, however, the orthodontic archwire has one or more attachment elements which can cooperate with tooth-side support elements to provide a closure. According to the invention, the cross section of the fastening elements deviates from the cross section of the arc segments (or at least one arc segment). In other words, the fastening element is not only provided by a specially shaped or aligned section of an archwire, but it has a locking structure with means which are suitable in terms of their shape to cooperate with corresponding counter-means of a tooth-side retaining element. The mounting elements thus have a certain stability. In particular, the fastening elements can be female in relation to the means, e.g. have constricted areas which can be pushed through by pin-like or projection-like areas of the mounting element to produce an engagement. Advantageously, these can therefore be matrices or patrices.
Die Clipse bzw. die Befestigungselemente können hierbei aus einem beliebigen, für die intra-orale Anwendung in Frage kommenden Material hergestellt sein, beispielsweise aus Stahl, NiTi, Polymer oder Ähnlichem. Auf jeden Fall sollte das verwendete Material dazu geeignet sein, den formschlüssigen Knopf- oder Schnappmechanismus zu unterstützen, wozu es in der Regel eine gewisse Federhärte oder Ähnliches aufweisen sollte.The clips or the fastening elements can be made from any material suitable for intra-oral use, for example steel, NiTi, polymer or the like. In any case, the material used should be suitable for supporting the positive button or snap mechanism, for which it should usually have a certain degree of spring hardness or the like.
Die Befestigungselemente können Anbindungsabschnitte für die sie umgebenden Bogensegmente aufweisen.The fastening elements can have connection sections for the arc segments surrounding them.
Ein weiterer Vorteil des Verschlusssystems bestehend aus bogenseitigem Befestigungselement und zahnseitigem Halterungselement besteht darin, dass die beiden Elemente in einer beliebigen Anordnung an einem Zahn angebracht werden können, d.h. in einem beliebigen Winkel. Dies ist bei den Vorrichtungen des Standes der Technik nicht ohne weiteres möglich.Another advantage of the arch-end fastener/tooth-side retainer closure system is that the two elements can be attached to a tooth in any configuration, i.e., at any angle. This is not readily possible with the devices of the prior art.
Die einzelnen Bogensegmente des erfindungsgemäßen orthodontischen Bogens können dabei identische Querschnitte aufweisen oder auch unterschiedliche oder unterschiedlich dicke Querschnitte. Wie bereits beschrieben, können sämtliche Bogensegmente einstückig-stoffschlüssig hergestellt werden.The individual arch segments of the orthodontic arch according to the invention can have identical cross sections or also different cross sections or cross sections with different thicknesses. As already described, all arch segments can be produced in one piece with a material connection.
Der fertiggestellte orthodontische Bogen ist somit im Wesentlichen U-förmig ausgebildet und entlang seiner Längserstreckung oder Axialerstreckung bezüglich des Querschnittes nicht gleichbleibend, sondern vielmehr mit einer sich ändernden Querschnittsgeometrie ausgestattet, insbesondere aufgrund der den Bogen zwischengeschalteten Befestigungselemente. Gemeinsam bilden Bogensegmente und Befestigungselemente den orthodontischen Bogen aus.The finished orthodontic archwire is thus generally U-shaped and is not consistent in cross-section along its longitudinal or axial extent, but rather has a varying transverse dimension cutting geometry, in particular due to the fasteners interposed between the arches. Together, arch segments and fasteners form the orthodontic arch.
Im Gegensatz zu den bekannten MB-Apparaturen, bei welchen der Bogen aus einem Draht mit konstant bleibendem Querschnitt herausgebogen wird, wird bei der vorliegenden Erfindung ein Bogen mit sich änderndem Querschnitt erstellt, weshalb der orthodontische Bogen in einem Ausführungsbeispiel auch nicht aus Bogendraht gefertigt ist.In contrast to the known MB appliances, in which the arch is bent out of a wire with a constant cross-section, in the present invention an arch is created with a changing cross-section, which is why the orthodontic arch in one embodiment is not made of arch wire.
Vielmehr wird der erfindungsgemäße orthodontische Bogen in einem generativen bzw. additiven Fertigungsverfahren hergestellt, so dass er direkt in der gewünschten Form erstellt oder ausgedruckt werden kann.Rather, the orthodontic arch according to the invention is produced in a generative or additive manufacturing process, so that it can be created or printed out directly in the desired form.
Dadurch, dass der bereitgestellte Bogen einen variierenden Querschnitt aufweist, können gleich mehrere Vorteile erreicht werden:
- So bietet ein variierender Querschnitt den Vorteil, einzelne Bogenabschnitte mit einer unterschiedlichen Materialstärke, also einem unterschiedlichen Querschnittsdurchmesser, zu versehen, so dass die einzelnen Abschnitte (auch Segmente genannt) unterschiedliche Kräfte auf die zu beaufschlagenden Zähne ausüben. Da z.B. die Molaren größere Wurzeloberflächen als die Schneidezähne haben, und daher größere Kräfte für die Ausübung eines gleich starken Druckes benötigen, weisen die den Molaren zugeordneten Segmente in der Regel einen größeren Querschnitt auf als die Segmente, welche im Frontzahnbereich angeordnet sind.
- A varying cross section offers the advantage of providing individual arcuate sections with a different material thickness, ie a different cross-sectional diameter, so that the individual sections (also called segments) exert different forces on the teeth to be acted upon. Since, for example, the molars have larger root surfaces than the incisors and therefore require greater forces to exert the same pressure, the segments assigned to the molars generally have a larger cross section than the segments arranged in the front tooth area.
Somit kann durch eine variierende Querschnittsausbildung eines orthodontischen Bogens eine größere Steifigkeit in speziellen Segmenten oder Bereichen des Bogens erreicht werden, womit ein sehr viel variablerer und vorteilhaft einsetzbarer orthodontischer Bogen erreichbar wird.Thus, by varying the cross-sectional configuration of an orthodontic archwire, greater stiffness can be achieved in specific segments or areas of the archwire, resulting in a much more variable and advantageously usable orthodontic archwire.
Andererseits kann durch den variierenden Querschnitt (selbst für den Fall von Segmenten gleichen Querschnittdurchmessers) eine (nur insbesondere integrale) Ausbildung von mit zahnseitigen Halterungselementen zusammenwirkenden Befestigungselementen (als integraler Teil des orthodontischen Bogens) erreicht werden. Durch die Querschnittsänderung des orthodontischen Bogens im Bereich der zugeordneten zahnseitigen Halterungselemente können bogenseitig mit den Halterungselementen kooperierende Befestigungselemente (insbesondere einstückig-stoffschlüssig mit dem Bogen) ausgebildet werden. Dies erleichtert die Anbringung des Bogens an den Zähnen bzw. an den zahnseitigen Halterungselementen, da nicht wie beim Stand der Technik ein Draht erst sehr aufwendig in entsprechende Bracket-Schlitze eingebracht werden muss, sondern ein einfacher Knopf- oder Schnappmechanismus ermöglicht wird.On the other hand, due to the varying cross-section (even in the case of segments with the same cross-sectional diameter), a (only in particular integral) formation of fastening elements cooperating with tooth-side retaining elements (as an integral part of the orthodontic arch) can be achieved. Due to the change in cross section of the orthodontic arch in the region of the associated tooth-side holding elements, fastening elements that cooperate with the holding elements on the arch side (in particular integrally bonded to the arch) can be formed. This facilitates the attachment of the bow to the teeth or to the tooth-side mounting elements, since a wire does not first have to be laboriously inserted into the corresponding bracket slots, as is the case in the prior art, but rather a simple button or snap mechanism is made possible.
All diese Vorteile können mit einem variierenden Querschnitt realisiert werden.All these advantages can be realized with a varying cross-section.
Im Gegensatz zu nicht-festen Zahnspangen, wie Alignern bzw. Kunststoffschienen, welche üblicherweise mehrere Zahnseiten umschließen, bezieht sich die vorliegende Erfindung vorteilhafterweise auf feste Zahnspangen, also feste orthodontische Behandlungsapparaturen und ist somit grundsätzlich eher mit MB-Apparaturen vergleichbar als mit Alignern, zumal der vorliegende erfindungsgemäße Bogen aus einem Formgedächtniswerkstoff bestehen kann (z.B. NiTi), aber nicht muss. Es kann auch ein (insbesondere federharter) Draht Verwendung finden.In contrast to non-fixed braces, such as aligners or plastic splints, which usually enclose several sides of the tooth, the present invention advantageously relates to fixed braces, i.e. fixed orthodontic treatment appliances and is therefore basically more comparable to MB appliances than to aligners, especially since the present sheet according to the invention can consist of a shape memory material (eg NiTi), but does not have to. A (particularly spring-hard) wire can also be used.
Ein Formgedächtniswerkstoff ist im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung vorzugsweise ein Nickel-Titan-Werkstoff (NiTi) oder auch eine andere Formgedächtnislegierung. Alternativ kann auch ein Formgedächtnispolymer eingesetzt werden, oder wie gesagt auch ein Nicht-Formgedächtnisstoff.A shape memory material within the meaning of the present patent application is preferably a nickel-titanium material (NiTi) or another shape memory alloy. Alternatively, a shape-memory polymer can also be used, or as mentioned also a non-shape-memory substance.
Die Werkstoffe können sich in der Regel trotz nachfolgender Verformung scheinbar an ihre frühere Formgebung „erinnern“ und streben diese frühere Formgebung zumindest an. Durch dieses Anstreben der vorherigen Form werden bei derartigen orthodontischen Behandlungsapparaturen insbesondere die geforderten Kräfte auf die Zähne ausgeübt.Despite subsequent deformation, the materials can usually seem to "remember" their earlier shape and at least strive for this earlier shape. By striving for the previous shape, in particular the required forces are exerted on the teeth in such orthodontic treatment apparatuses.
In diesem Sinne wird der erfindungsgemäße orthodontische Bogen zunächst direkt in einer Form hergestellt, welche dem finalen Sollzustand oder einem Zwischen-Sollzustand der Zähne entspricht. Beim Einsetzen des Bogens in das Gebiss erfolgt dann eine Verformung von der ursprünglichen Formgebung hin zu dem Istzustand der Zähne. Durch die Rückstellkräfte erfolgt schließlich die gewünschte Kraftapplizierung auf die Zähne.In this sense, the orthodontic arch according to the invention is first produced directly in a form which corresponds to the final desired state or an intermediate desired state of the teeth. When the bow is inserted into the bite, there is a deformation from the original shape to the actual state of the teeth. Finally, the desired force is applied to the teeth by the restoring forces.
Ein orthodontischer Bogen im Sinne der Erfindung kooperiert in der Regel lediglich mit einer Seite der Zähne (also beispielsweise der Zahninnenseite oder der Zahnaußenseite), während beispielsweise ein Aligner die Zähne an mehreren Seiten umgibt.An orthodontic arch within the meaning of the invention usually only cooperates with one side of the teeth (thus, for example, the inside of the tooth or the outside of the tooth), while, for example, an aligner surrounds the teeth on several sides.
Der Bogen ist dabei seiner Kontur nach im Wesentlichen U-förmig ausgebildet, wobei der Bereich zwischen den U-Schenkeln grundsätzlich freigelassen ist (mit Ausnahme von später noch beschriebenen Hilfsbögen).The contour of the arch is essentially U-shaped, with the area between the legs of the U being basically left free (with the exception of auxiliary arches, which will be described later).
Der orthodontische Bogen wird erfindungsgemäß mit Hilfe von zahnseitig festgelegten Halterungselementen im Gebiss (vorzugsweise lingual, also auf der Zahninnenseite) angeordnet, wahlweise im Oberkiefer oder im Unterkiefer, je nach Behandlungsbedarf (oder in der Regel beides).According to the invention, the orthodontic arch is arranged in the teeth (preferably lingually, i.e. on the inside of the tooth) with the aid of holding elements fixed on the tooth side, either in the upper jaw or in the lower jaw, depending on the treatment required (or usually both).
Hierfür wird an mindestens einem, insbesondere an jedem, Zahn des Kiefers ein Halterungselement angebracht, vergleichbar mit den Brackets bei dem beschriebenen MB-Verfahren. Diese Halterungselemente sind mit dem jeweiligen Zahn fest verbunden und werden auch Attachments genannt. Hierzu kann der Zahn insbesondere gereinigt und angeätzt werden (zur Oberflächenvergrößerung). Auch können ein Trocknen oder Bonding oder andere Maßnahmen erfolgen. Hieraufhin wird das jeweilige Halterungselement, z.B. durch einen Klebevorgang, am Zahn befestigt. Das Halterungselement kann beispielsweise aus einem oder mehreren zahnärztlichen Komposit(en) bestehen und am Zahn aushärten, wobei ein derartiges Verfahren in Anlehnung an übliche Verfahren zum direkten Anbringen von Brackets oder Attachments erfolgen kann.For this purpose, a holding element is attached to at least one, in particular to each, tooth of the jaw, comparable to the brackets in the MB method described. These mounting elements are firmly connected to the respective tooth and are also called attachments. For this purpose, the tooth can in particular be cleaned and etched (to enlarge the surface). Drying or bonding or other measures can also be carried out. The respective mounting element is then attached to the tooth, e.g. by means of a bonding process. The holding element can consist, for example, of one or more dental composite(s) and can harden on the tooth, with such a method being able to be based on conventional methods for directly attaching brackets or attachments.
Als zahnseitig festgelegte Halterungselemente gelten im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung aber auch Halterungselemente, welche an einem sogenannten Miniimplantat (TAD = Transitoric Anchoring Device) angebracht sind. Das Halterungselement wird hierbei nicht direkt an der Zahnkrone angebracht, sondern vielmehr am Kiefer den Zähnen zugeordnet. Die Anbringung des Befestigungselementes am Implantat kann hierbei auf ähnliche Art wie am Zahn selber erfolgen und auch das Verfahren zur Herstellung eines orthodontischen Bogens ist im Wesentlichen vergleichbar.However, within the meaning of the present patent application, mounting elements fixed on the tooth side also include mounting elements which are attached to a so-called mini-implant (TAD=Transitoric Anchoring Device). In this case, the holding element is not attached directly to the crown of the tooth, but rather is assigned to the teeth on the jaw. The fastening element can be attached to the implant in a similar way to that on the tooth itself, and the method for producing an orthodontic arch is also essentially comparable.
Vorteilhafterweise kooperieren die Halterungselemente zum Anbringen des orthodontischen Bogens im Mundraum mit speziell ausgebildeten Abschnitten bzw. mit speziellen Befestigungselementen des orthodontischen Bogens.Advantageously, the holding elements for attaching the orthodontic arch in the oral cavity cooperate with specially designed sections or with special fastening elements of the orthodontic arch.
Hierfür ist der orthodontische Bogen in mit den zahnseitigen Halterungselementen zusammenwirkende Befestigungselemente sowie zwischen den Befestigungselementen angeordnete Bogensegmente untergliedert.For this purpose, the orthodontic arch is subdivided into fastening elements that interact with the tooth-side fastening elements and arch segments arranged between the fastening elements.
Der orthodontische Bogen kann in den einzelnen Bogensegmenten insbesondere Schlaufen (sogenannte „Loops“) oder andere Formelemente aufweisen. Typischerweise hat der Bogensegmentquerschnitt einen Durchmesser von zwischen 0,2 mm und 3 mm. Der (typischerweise runde) Bogensegmentquerschnitt kann hierbei nicht nur zwischen den Segmenten variieren, sondern auch innerhalb eines einzelnen Bogensegmentes.The orthodontic arch can in particular have loops or other shaped elements in the individual arch segments. Typically, the arc segment cross-section has a diameter of between 0.2mm and 3mm. The (typically round) arc segment cross section can vary not only between the segments, but also within an individual arc segment.
Gemäß der Erfindung sind die Befestigungselemente und die Bogensegmente gemeinsam einstückig-stoffschlüssig ausgebildet, d.h. insbesondere in einem Stück hergestellt. Mit anderen Worten besteht der orthodontische Bogen inklusive Bogensegmenten und Befestigungselementen aus einem Stück oder aus einem Teil. Hierzu kann ein generatives Fertigungsverfahren zur Herstellung des orthodontischen Bogens verwendet werden.According to the invention, the fastening elements and the arcuate segments are formed together in one piece with a material connection, i.e. in particular manufactured in one piece. In other words, the orthodontic arch including arch segments and fastening elements consists of one piece or of one part. For this purpose, a generative manufacturing process can be used to produce the orthodontic arch.
Bei einem solchen, auch als additive Fertigung bezeichenbaren, Verfahren handelt es sich um ein urformendes Verfahren, bei welchem für ein konkretes Erzeugnis kein spezielles Werkzeug erforderlich ist, das die jeweilige Geometrie des fertig zu stellenden Stückes gespeichert hat (z.B. Gussform). Vielmehr wird auf Basis von rechnerinternen Datenmodellen aus formlosem Material (beispielsweise Pulver oder Flüssigkeiten oder ähnlichem) nach einer Free-Form-Fabrication-Methode ein entsprechender orthodontischer Bogen hergestellt. Insbesondere kann ein sogenanntes Selektiv-Laser-Melting-Verfahren (SLM) Verwendung finden. Daher ist in diesem Fall kein Bogendraht oder Drahtbogen im herkömmlichen Sinne notwendig.Such a process, which can also be described as additive manufacturing, is a primary forming process in which a specific product does not require a special tool that has stored the respective geometry of the piece to be finished (e.g. casting mold). Rather, a corresponding orthodontic arch is produced on the basis of computer-internal data models from formless material (e.g. powder or liquids or the like) using a free-form fabrication method. In particular, a so-called selective laser melting method (SLM) can be used. Therefore, in this case, no archwire or archwire in the conventional sense is necessary.
Es wird insbesondere ein 3D-Druckverfahren verwendet und hierzu kann ein entsprechender 3D-Drucker eingesetzt werden. Dies hat den Vorteil, dass sehr individuell auf die Gegebenheiten im Mundraum eines Patienten eingegangen werden kann, die Herstellung kostengünstig ist und insbesondere auch der Querschnitt der orthodontischen Bögen ideal angepasst und variiert werden kann. Vorzugsweise werden auch noch zu beschreibende Hilfsbögen direkt auf die beschriebene Weise einstückig mit dem orthodontischen Bogen hergestellt.In particular, a 3D printing method is used and a corresponding 3D printer can be used for this purpose. This has the advantage that the conditions in a patient's oral cavity can be addressed very individually, production is inexpensive and, in particular, the cross-section of the orthodontic arches can also be ideally adapted and varied. Auxiliary archwires which are still to be described are preferably also produced directly in one piece with the orthodontic archwire in the manner described.
Vorzugsweise können die Halterungselemente und die Befestigungselemente oder zumindest ein Paar von Halterungs-, Befestigungselementen, formschlüssig in Eingriff gebracht werden. Auf diese Weise kann auf besonders elegante Weise eine Befestigung des orthodontischen Bogens an den Halterungselementen erfolgen.Preferably, the holding elements and the fastening elements or at least one pair of holding, fastening elements can be brought into engagement in a form-fitting manner. In this way, the orthodontic arch can be attached to the holding elements in a particularly elegant manner.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können zahnseitige Halterungselemente und bogenseitige Befestigungselemente formschlüssig, knopf- oder schnappmechanismusartig in Eingriff gebracht werden.According to an advantageous embodiment, tooth-side retaining elements and bow-side fastening elements can be brought into engagement in a form-fitting manner, in the manner of a button or snap-in mechanism.
Mit anderen Worten besteht die Idee der vorteilhaften Ausgestaltung also darin, einen neuartigen Verschlussmechanismus zur kieferseitigen Anbringung eines orthodontischen Bogens bereitzustellen. Hierzu weist der Bogen speziell ausgeformte Clips oder Befestigungselemente auf, welche jeweils mit einem an einem Zahn befestigten Bracket oder Attachment formschlüssig, knopf- oder clips- oder schnapp- oder rastartig befestigt werden können.In other words, the idea of the advantageous embodiment is to provide a novel locking mechanism for attaching an orthodontic arch on the jaw side. For this purpose, the bow has specially shaped clips or fastening elements, each of which is attached to a bracket or a tooth Attachment can be fastened in a form-fitting manner, using buttons, clips, snaps or latches.
Auf diese Weise kann die Zeit zum Anbringen (sogenanntem Einlegieren) des Bogens erheblich verkürzt werden, da der Bogen nicht mehr mit separaten Elementen (wie Schlössern oder Gummis) befestigt wird, sondern mit Hilfe der vorgesehenen Schnappverschlüsse einfach aufgedrückt werden kann. Der klinische Zeitbedarf kann daher von einigen Minuten auf nur noch einige Sekunden reduziert werden.In this way, the time for attaching (so-called alloying) the bow can be significantly reduced, since the bow is no longer attached with separate elements (such as locks or elastics), but can simply be pressed open with the help of the snap fasteners provided. The clinical time requirement can therefore be reduced from a few minutes to just a few seconds.
Die Halterungselemente, welche zahnseitig festgelegt sind und bei welchen es sich beispielsweise um sogenannte Attachments (aber auch um Brackets) handeln kann, werden hierzu mit den bogenseitigen Befestigungselementen, auch Clips genannt, formschlüssig in Eingriff gebracht. Sowohl jeweils ein Befestigungselement als auch jeweils ein Halterungselement kann hierfür einen Teil eines Knopf- oder Schnappmechanismus ausbilden oder bereitstellen.The holding elements, which are fixed on the tooth side and which can be, for example, so-called attachments (but also brackets), are brought into positive engagement with the arch-side fastening elements, also called clips. Both a fastening element and a holding element can form or provide part of a button or snap mechanism for this purpose.
Beispielsweise kann ein Abschnitt des Halterungselementes in einen Bereich des Befestigungselementes einschnappen oder einklicken, insbesondere nach Art eines Knopfes. Das Befestigungselement weist hierfür eine extra vorgesehene (insbesondere weibliche) Form auf, welche demnach von der Querschnittsform des restlichen orthodontischen Bogens bzw. der Bogensegmente (oder der sie umgebenden Bogensegmente) abweicht.For example, a section of the holding element can snap or click into a region of the fastening element, in particular in the manner of a button. For this purpose, the fastening element has a specially provided (in particular female) shape, which accordingly differs from the cross-sectional shape of the rest of the orthodontic arch or the arch segments (or the arch segments surrounding them).
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können Halterungselemente und Befestigungselemente nach Art eines Patrizen-Matrizen-Verschlusses ausgebildet sein bzw. können die Halterungselemente und die Befestigungselemente nach Art eines Patrizen-Matrizen-Verschlusses in Eingriff gebracht werden. Auf diese Weise wird dann ein knopfartiges Befestigen des orthodontischen Bogens an den Zähnen bzw. an den Halterungselementen ermöglicht. Vorteilhafterweise ist hierbei die Matrize bogenseitig angeordnet und die Patrize zahnseitig (was eine flachbauende Ausbildung des orthodontischen Bogens ermöglicht). Matrize und Patrize können grundsätzlich gemäß dem Erfindungskern jedoch auch anderesherum angeordnet sein.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the retaining elements and fastening elements can be designed in the manner of a male-female closure or the retaining elements and the fastening elements can be brought into engagement in the manner of a male-female closure. In this way, a button-like fastening of the orthodontic arch to the teeth or to the holding elements is made possible. In this case, the matrix is advantageously arranged on the arch side and the patrix on the tooth side (which enables the orthodontic arch to be designed flat). In principle, however, the matrix and the patrix can also be arranged the other way around according to the core of the invention.
Insbesondere können Flügel- oder Stegelemente der Matrize entsprechende Halterungsflächen der Patrize übergreifen bzw. hintergreifen.In particular, wing or bar elements of the matrix can overlap or engage behind corresponding holding surfaces of the patrix.
Als Alternative kann aber auch eine Pilzkopfhalterung oder eine andere Art Schnappmechanismus gewählt werden. Beispielsweise kann also zwischen Halterungselementen und Befestigungselementen ein Hintergriff vorgesehen sein. Der Pilzkopf kann dabei beispielsweise eine Einschnürung durchgreifen und dahinter dem Pilzkopf zugeordnete Flächen, insbesondere einer Matrize, hintergreifen.As an alternative, however, a mushroom head mount or another type of snap-in mechanism can also be selected. For example, a grip can be provided between the mounting elements and the fastening elements. The mushroom head can, for example, reach through a constriction and behind it can reach behind surfaces assigned to the mushroom head, in particular a matrix.
Die bogenseitige Anordnung der Matrize bereitet außerdem drucktechnische Vorteile, da der Kiefer nicht von einer Matrize penetriert wird.The arrangement of the matrix on the arch side also offers advantages in terms of printing technology, since the jaw is not penetrated by a matrix.
Im Sinne dieser vorteilhaften Ausführung können Halterungselemente bzw. Befestigungselemente also Matrize bzw. Patrize bereitstellen oder ausbilden.In terms of this advantageous embodiment, holding elements or fastening elements can therefore provide or form a female part or male part.
Gemäß einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Befestigungselemente jeweils eine Befestigungsfläche aufweisen, die im Wesentlichen invers zu einer Halterungsfläche der zahnseitigen Halterungselemente ausgebildet ist. Befestigungsfläche und Halterungsfläche können sich hierbei beispielsweise hintergreifen oder aneinander anliegen. Sie sind insbesondere bei einem Matrizenverschluss besonders vorteilhaft einsetzbar. Die Flächen können kooperieren und den Knopf- oder Schnappmechanismus unterstützen oder ausbilden.According to a further, particularly advantageous embodiment of the invention, the fastening elements can each have a fastening surface which is formed essentially inversely to a fastening surface of the tooth-side fastening elements. Fastening surface and mounting surface can here, for example, engage behind one another or rest against one another. They can be used particularly advantageously in the case of a matrix closure. The surfaces can cooperate and support or form the button or snap mechanism.
Gemäß einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Behandlungsapparatur im Bereich eines Halterungselement-Befestigungselement-Paares einen Öffnungsmechanismus auf. Der Öffnungsmechanismus kann manuell aktiviert werden, um Halterungselement und Befestigungselement voneinander zu lösen, für den Fall, dass der orthodontische Bogen von den Halterungselementen bzw. aus dem Gebiss entfernt werden und beispielsweise durch einen anderen orthodontischen Bogen ersetzt werden soll.According to a further, particularly advantageous embodiment of the invention, the treatment apparatus has an opening mechanism in the region of a pair of holding element and fastening element. The opening mechanism can be activated manually in order to disengage the support element and fastening element from one another in the event that the orthodontic archwire is to be removed from the support elements or from the dentition and to be replaced by another orthodontic archwire, for example.
Ein entsprechender Öffnungsmechanismus sorgt insbesondere für das Aufheben eines formschlüssigen Eingriffs zwischen Halterungselement und Befestigungselement. Beispielsweise kann der Öffnungsmechanismus nach Art einer hintergreifbaren Lasche, die hier insbesondere bogenseitig und/oder matrizenseitig ausgebildet ist, bereitgestellt werden. Die Lasche kann nach Art eines Steges oder nach Art eines Auges ausgebildet sein und z.B. von einer zahnärztlichen Sonde oder einem ähnlichen Instrument hintergriffen werden, wodurch ein Öffnungsvorgang einleitbar ist (insbesondere durch ein Abbiegen des Bogenmaterials).A corresponding opening mechanism ensures, in particular, that a form-fitting engagement between the holding element and the fastening element is canceled. For example, the opening mechanism can be provided in the manner of a tab that can be gripped from behind, which is designed here in particular on the sheet side and/or on the matrix side. The tab can be designed in the manner of a bar or in the manner of an eye and can be gripped behind by a dental probe or a similar instrument, whereby an opening process can be initiated (in particular by bending the sheet material).
Bei der Lasche kann es sich entweder um Elemente (beispielsweise einen Steg) handeln, welcher ohnehin an dem Halterungselement oder dem Befestigungselement zur Bewerkstelligung des Knopf- oder Schnappmechanismus fest angeordnet ist (welcher beispielsweise eine hintergreifende Fläche bereitstellt). In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Lasche aber auch ein separates Element ausbilden, welches von den herkömmlichen Stegen absteht und auf diese Weise ein separates Auge oder eine separate Öse ausbildet.The lug can either be an element (e.g. a bar) which is in any case firmly arranged on the holding element or the fastening element for effecting the button or snap mechanism (which, for example, provides a surface that engages behind). In an alternative embodiment, the tab but also a separate Train element, which protrudes from the conventional webs and in this way forms a separate eye or a separate eyelet.
Der Öffnungsmechanismus ist dabei vorzugsweise bogenseitig, also am Befestigungselement angeordnet und insbesondere einstückigmaterialschlüssig mit dem Befestigungselement ausgebildet (beispielsweise als Lasche).The opening mechanism is preferably arranged on the bend side, that is to say on the fastening element, and is in particular designed as a one-piece material connection with the fastening element (for example as a tab).
Erfindungsgemäß sind die Befestigungselemente gemeinsam einstückig-stoffschlüssig mit den Bogensegmenten ausgebildet, so dass der gesamte orthodontische Bogen einstückig-stoffschlüssig ausgebildet ist. Daher kann er in einem generativen Fertigungsverfahren, beispielsweise in einem 3D-Druck, hergestellt werden, weiter insbesondere auch gemeinsam mit einem oder mehreren Hilfsbögen.According to the invention, the fastening elements are formed in one piece with the arch segments in a materially bonded manner, so that the entire orthodontic arch is formed in one piece with material bonding. It can therefore be produced in a generative manufacturing process, for example in 3D printing, and in particular also together with one or more auxiliary sheets.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Behandlungsapparatur mindestens einen Hilfsbogen zwischen nicht benachbarten Zähnen auf, welcher zumindest teilweise mit dem orthodontischen Bogen einstückig-stoffschlüssig ausgebildet sein kann. Mit anderen Worten wird ein entsprechender Hilfsbogen einstückig oder einteilig mit dem orthodontischen Bogen hergestellt, insbesondere gemeinsam in einem oben beschriebenen generativen Verfahren.According to a further advantageous embodiment of the invention, the treatment apparatus has at least one auxiliary arch between non-adjacent teeth, which can be formed at least partially in one piece with the orthodontic arch in a cohesive manner. In other words, a corresponding auxiliary arch is produced in one piece or in one piece with the orthodontic arch, in particular together in a generative process described above.
Ein Hilfsbogen bewirkt typischerweise eine zusätzliche Stützung bzw. eine zusätzliche Kraftausübung zwischen unterschiedlichen Bereichen des orthodontischen Bogens. Der Hilfsbogen kann hierbei mit seinen Enden beispielsweise im Bereich der Befestigungselemente angeordnet sein oder alternativ im Bereich der Bogensegmente. Die Hilfsbögen sind üblicherweise als Transpalatinalbogen im Oberkiefer oder als Lingualbogen im Unterkiefer ausgebildet.An auxiliary archwire typically provides additional support or force between different areas of the orthodontic archwire. The ends of the auxiliary arch can be arranged in the area of the fastening elements, for example, or alternatively in the area of the arch segments. The auxiliary arches are usually designed as transpalatal arches in the upper jaw or as lingual arches in the lower jaw.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe zudem mit einem orthodontischen Bogen, insbesondere hergestellt in einem Verfahren gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 7.The invention also solves the problem with an orthodontic arch, in particular produced in a method according to one of claims 1 to 7.
Ein Verfahren, in welchem ein solcher Bogen einsetzbar ist, ist insbesondere durch die folgenden Schritte gekennzeichnet:
- • Erstellen eines Modells des Gebisses in einem Soll-Zustand,
- • Herstellen eines Bogensegmente und Befestigungselemente aufweisenden orthodontischen Bogens auf Basis des Modells, wobei die Befestigungselemente einen von den Bogensegmenten abweichenden, eine Befestigungsfunktion bereitstellenden Querschnitt aufweisen,
- • Befestigen des orthodontischen Bogens an dem Gebiss durch ein formschlüssiges, knopf- oder schnappmechanismusartiges Ineingriffbringen der Befestigungslemente und vorher gebissseitig festgelegter Halterungselemente.
- • Creation of a model of the dentition in a target state,
- • Production of an orthodontic arch having arch segments and fastening elements on the basis of the model, the fastening elements having a cross-section which differs from the arch segments and provides a fastening function,
- Securing the orthodontic archwire to the denture by positive, button or snap-type engagement of the fasteners and previously fixed denture-side retaining members.
In diesem Sinne kann also mit einem Modell gearbeitet werden, wobei es sich insbesondere um ein physisches oder um ein virtuelles Modell handeln kann. Das Modell kann bereits Halterungselemente (physische oder virtuelle) aufweisen bzw. deren Positionierung bereits berücksichtigen.In this sense, it is therefore possible to work with a model, which can in particular be a physical or a virtual model. The model can already have support elements (physical or virtual) or already take their positioning into account.
Die Befestigungselemente können mit Halterungselementen also mehrfach verbunden werden, nämlich insbesondere zunächst mit Halterungselementen des Modells und anschließend mit Halterungselementen des menschlichen Kiefers.The fastening elements can thus be connected to mounting elements in multiple ways, namely in particular first to mounting elements of the model and then to mounting elements of the human jaw.
Ein physisches Modell kann in diesem Sinne auf herkömmliche Weise einem Gebiss nachempfunden werden. Auch für virtuelle Modelle sind Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden Modells bereits hinreichend bekannt. Das Modell stellt dabei den Sollzustand dar, also den letztendlichen gewünschten, geheilten Zustand. Alternativ kann als Sollzustand aber auch ein Zwischenzustand bezeichnet werden, welcher zunächst, als Zwischenschritt einer Abfolge von Zwischenschritten, zu erreichen ist.In this sense, a physical model can be modeled on a set of teeth in the conventional way. Methods for producing a corresponding model are also already sufficiently known for virtual models. The model represents the target state, i.e. the ultimately desired, healed state. Alternatively, an intermediate state can also be referred to as a target state, which is to be reached first, as an intermediate step in a sequence of intermediate steps.
In einem weiteren Schritt kann dann ein orthodontischer Bogen erstellt werden und zwar auf Basis des Modells. Die Befestigungselemente weisen dabei eine spezielle Form auf, welche insbesondere von dem Querschnitt der Bogensegmente abweicht, um einen späteren Verschluss zwischen Befestigungselementen und Halterungselementen zu ermöglichen. Die Befestigungselemente stellen in diesem Sinn dann einen Teil des Verschlusses zwischen Befestigungselement und Halterungselement bereit, wobei der andere Teil von dem Halterungselement bereitgestellt wird. Es kann sich hierbei insbesondere um einen knopfartigen oder schnapp- oder rastartigen Verschluss handeln.In a further step, an orthodontic arch can then be created based on the model. In this case, the fastening elements have a special shape which differs in particular from the cross section of the arcuate segments in order to enable subsequent closure between fastening elements and holding elements. In this sense, the fastening elements then provide part of the closure between the fastening element and the mounting element, with the other part being provided by the mounting element. This can in particular be a button-like or snap-type or latch-type closure.
Alternativ können die Befestigungselemente aber auch zunächst an den Bogensegmenten befestigt werden, wobei der orthodontische Bogen dann in Gänze in das Modell eingesetzt wird und ein Anbringen des orthodontischen Bogens an dem Modell durch ein Anbringen der Befestigungselemente an den Halterungselementen erfolgt. Hiernach oder hierdurch kann der orthodontische Bogen dann modelliert werden. Auch in diesem Fall kann dann der orthodontische Bogen entnommen und in ein menschliches Gebiss eingesetzt werden. Durch die oben beschriebenen Rückstellkräfte des orthodontischen Bogens kann dann die Heilwirkung einsetzen.Alternatively, the fastening elements can also first be fastened to the arch segments, the orthodontic arch then being inserted in its entirety into the model and the orthodontic arch being attached to the model by attaching the fastening elements to the holding elements. After this or as a result of this, the orthodontic arch can then be modeled. In this case, too, the orthodontic arch can then be removed and inserted into a human set of teeth. The healing effect can then set in as a result of the restoring forces of the orthodontic archwire described above.
Der wesentliche Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass in dem letzten Verfahrensschritt bei dem Befestigen an dem menschlichen Gebiss aufgrund des Knopf- oder Schnappmechanismus eine große zeitliche Ersparnis erreicht wird, wobei sich die Behandlung für den zu behandelnden Patienten sehr viel angenehmer gestaltet.The main advantage of this process is that in the last process step the fastening to the human dentition due to the button or snap mechanism, a large time saving is achieved, the treatment being designed much more comfortably for the patient to be treated.
Lediglich aus verfahrensökonomischen Gründen wurden sämtliche Merkmale und Beschreibungen nicht noch einmal bezüglich des Vorrichtungsanspruches 8 wiederholt. Sämtliche Merkmale und Beschreibungen bezüglich der Patentansprüche 1 bis 7 sollen im Zusammenhang mit dem Patentanspruch 8 jedoch, sofern übertragbar, als offenbart gelten.All the features and descriptions were not repeated again with regard to device claim 8 solely for reasons of process economy. However, all features and descriptions relating to patent claims 1 to 7 shall be deemed to be disclosed in connection with patent claim 8, insofar as they are transferrable.
Gleiches gilt selbstverständlich auch andersherum, d.h. sämtliche beschriebenen und in der Figurenbeschreibung zu beschreibenden Vorrichtungsmerkmale sollen auch auf die Patentansprüche 1 bis 7 übertragbar sein.The same applies, of course, the other way around, i.e. all device features described and to be described in the description of the figures should also be transferrable to patent claims 1 to 7.
Weitere Besonderheiten ergeben sich aus den nicht-zitierten Unteransprüchen sowie anhand der nun folgenden Beschreibung. In den Figuren zeigen:
-
1 eine sehr schematische, perspektivische Überblicksaufsicht eines orthodontischen Bogens einer erfindungsgemäßen orthodontischen Behandlungsapparatur unter Fortlassung eines Hilfsbogens, geltend für alle Ausführungsbeispiele -
2a eine Teilansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines orthodontischen Bogens, etwa in dem in1 mit IIa gekennzeichneten Bereich, -
2b eine Rückansicht des Bogenteils gemäß2a , etwa entlang des Ansichtspfeiles Ilb in2a , -
3 der orthodontische Bogen gemäß1 in einem in ein Gebiss eingesetztem Zustand, geltend für alle Ausführungsbeispiele unter Darstellung eines Transpalatinalbogens, -
4a in einer sehr schematischen Querschnittsansicht eine Darstellung eines Paares aus bogenseitigem Befestigungselement sowie zahnseitigem Halterungselement in geöffnetem Zustand, gemäß dem Ausführungsbeispiel nach2 , -
4b das in4a dargestellte Paar in eingerastetem oder geschlossenem Zustand, -
5a eine perspektivische, schematische Ansicht des Paares gemäß4a und -
5b eine perspektivische, schematische Ansicht des Paares gemäß4b .
-
1 a very schematic, perspective overview view of an orthodontic arch of an orthodontic treatment apparatus according to the invention with the omission of an auxiliary arch, valid for all exemplary embodiments -
2a a partial view of a first embodiment of an orthodontic arch, such as in1 area marked IIa, -
2 B a rear view of the bow part according to FIG2a , approximately along the view arrow Ilb in2a , -
3 the orthodontic arch according to1 in a state inserted into a dentition, valid for all exemplary embodiments showing a transpalatal arch, -
4a in a very schematic cross-sectional view, a representation of a pair of arch-side fastening element and tooth-side mounting element in the open state, according to the embodiment2 , -
4b this in4a pair shown in latched or closed condition, -
5a a perspective, schematic view of the pair according to4a and -
5b a perspective, schematic view of the pair according to4b .
Der Figurenbeschreibung sei vorausgeschickt, dass der Übersichtlichkeit halber gleiche oder miteinander vergleichbare Teile oder Elemente mit gleichen Bezugszeichen, teilweise unter Hinzufügung von Apostrophen oder von kleinen Buchstaben bezeichnet sind.The description of the figures should be preceded by the fact that, for the sake of clarity, parts or elements that are the same or comparable to one another are denoted by the same reference numbers, sometimes with the addition of apostrophes or lower-case letters.
Der orthodontische Bogen 11 gemäß
Der Bogen 11 ist in einem generativen Fertigungsverfahren, einstückig, als ein Werkstück hergestellt und besteht aus einem Formgedächtniswerkstoff, beispielsweise einem Nickel-Titan-Werkstoff.The
Der Bogen 11 wird, so wie er dargestellt ist, direkt in seiner Sollstellung gefertigt und bedarf keiner gesonderten Vorbereitung (im Gegensatz zu MB-Drähten, welche zunächst in einen Sollzustand zu bringen sind).As shown, the arch 11 is manufactured directly in its desired position and does not require any special preparation (in contrast to MB wires, which must first be brought into a desired position).
Die Soll-Stellung stellt dabei entweder die gewünschte Endstellung der zu beaufschlagenden Zähne dar oder aber, in der Regel, eine Zwischenstellung.The target position represents either the desired end position of the teeth to be loaded or, as a rule, an intermediate position.
Bereits in
Bereits auf den ersten Blick lässt sich
Die Befestigungselemente 14a und 14b sind ihrem Querschnitt nach derart ausgebildet, dass sie später noch genauer zu beschreibende Befestigungsflächen ausbilden, welche mit entsprechenden Halterungsflächen von in den
Desweiteren lässt sich den
In diesem Sinne ist das Bogensegment 15a ausweislich
Wie in den
Diese einstückige Herstellung erfolgt vorteilhafterweise in einem generativen Fertigungsverfahren, beispielsweise in einem SLM-Verfahren unter Nutzung von pulverförmigem oder flüssigem Ausgangsmaterial, insbesondere durch einen 3D-Drucker.This one-piece production is advantageously carried out in an additive manufacturing process, for example in an SLM process using powdered or liquid starting material, in particular by a 3D printer.
Auf diese Art und Weise kann ein Kieferorthopäde einen derartigen orthodontischen Bogen 11 selbstständig an einem geeigneten Drucker ausdrucken bzw. herstellen, ohne dabei auf Spezialwerkzeuge oder Dritte angewiesen zu sein.In this way, an orthodontist can independently print out or produce such an
Typischerweise weisen die Bogensegmente 15 einen im Wesentlichen runden Querschnitt auf, was vorteilhaft ist, da auf diese Weise ein möglichst glattes und schmerzloses Anliegen an den umliegenden Zähnen ermöglicht wird. Wie den
Eine weitere Möglichkeit der Regulierung der aufzubringenden Kräfte bietet die Variation des Querschnittes des orthodontischen Bogens 11 im Bereich der jeweiligen Bogensegmente 15 (dies gilt insbesondere für sämtliche Ausführungsbeispiele). So kann in einem Bereich, in welchem größere zu applizierende Kräfte benötigt werden, ein größerer Bogenquerschnitt (insbesondere bei gleicher Querschnittsform) verwendet werden. Beispielsweise wird im Molarenbereich ein größerer Bogenquerschnitt verwendet als im Frontzahnbereich. Alternativ kann ein geringerer Bogensegmentquerschnitt auch da vorgesehen werden, wo Zähne aufgrund einer geringeren Fehlstellung lediglich weniger zu bewegen sind.Another way of regulating the forces to be applied is to vary the cross section of the
Gemäß
Es sind natürlich auch Ausführungsformen realisierbar, bei welchen der Durchmesser des Querschnittes innerhalb eines Segmentes 15 variiert, z.B. in Längsrichtung I zum distalen Bereich hin größer wird. Auch fallen natürlich orthodontische Bögen bzw. Bogensegmente 15 in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, bei welchen nicht unbedingt der Durchmesser sondern eher die Querschnittsform innerhalb eines Segmentes 15 oder von Segment 15a zu Segment 15b variiert.Of course, embodiments can also be realized in which the diameter of the cross section varies within a
Der orthodontische Bogen 11 ist hierbei insbesondere an der Innenseite 21 (also lingualseitig) der dargestellten Zähne 22 angeordnet (wobei in
Die dargestellte orthodontische Behandlungsapparatur 11 weist ausweislich
Beim Einsatz in einem Unterkiefer kann eine entsprechende orthodontische Behandlungsapparatur aber selbstverständlich alternativ einen Lingual-Hilfsbogen vorsehen.When used in a lower jaw, a corresponding orthodontic treatment apparatus can, of course, alternatively provide a lingual auxiliary arch.
Ausweislich
Die leicht perspektivische Darstellung gemäß
Die Befestigungselemente 14 wirken hierfür auf nun zu beschreibende Weise mit zahnseitig festangeordneten Halterungselementen 24 zusammen:
- Während
Befestigungselemente 14 und Halterungselemente 24 in3 im zusammenwirkenden Zustand dargestellt und kaum zu differenzieren sind, zeigt5a in einer sehr schematischen perspektivischen Ansicht ein anein zahnseitiges Halterungselement 24 angenähertes beispielhaftes Befestigungselement 14, wobei auf Grund der Übersichtlichkeit andem Flansch 17 des Befestigungselementes 14 kein anschließendes Bogensegment 15 dargestellt ist.
- While
fasteners 14 andsupport members 24 in3 are shown in the interacting state and can hardly be differentiated5a in a very schematic perspective view, an example of afastening element 14 approximated to a tooth-side retaining element 24, wherein no adjoiningarcuate segment 15 is shown on theflange 17 of thefastening element 14 for the sake of clarity.
Vorangestellt werden soll jedoch, dass das Halterungselement 24 im Wesentlichen zwei Bereiche aufweist: nämlich zuerst einen mit dem Befestigungselement 14 zusammenwirkenden Patrizenbereich 25 sowie einen zahnseitigen Basisbereich 26. Dieser Basisbereich 26 wird nach Art eines Attachments oder eines Brackets an einem Zahn, insbesondere an der Innenseite 21 eines Zahnes 22, fest angeordnet. Vorzugsweise wird das Halterungselement 24 daher nach Art eines Attachments aus zahnärztlichem Komposit hergestellt, welches nur eine adhäsive Verbindungsfläche nutzt, wodurch der Verbund zwischen Zahn und Attachment bzw. Halterungselement 24 besser ist als bei der Anbringung eines herkömmlichen Brackets in einem MB-Verfahren (da dort in der Regel mehrere Schichten unterschiedlichen Materials miteinander verbunden werden: Zahn, Komposite, Zement, Bracketbasis).First of all, however, it should be noted that the mounting
Zwar weist zahnärztliches Komposit nur eine mittelmäßige Abrasionsstabilität auf. Dem wird jedoch dadurch entgegengewirkt, dass das Halterungselement fast während der gesamten Behandlungszeit von dem bogenseitigen Befestigungselement (auf noch beschriebene Art und Weise) umschlossen wird. Das zahnseitige Halterungselement hat - je nach Zahnform und patientenindividuellen Gegebenheiten - eine variable Größe mit einer mesio-distalen Länge von etwa 1,5 bis 3 mm, einer senkrecht von der Zahnoberfläche gemessenen Höhe von 0,7 bis 1,6 mm und einer gingival-koronalen Höhe von 2 bis 3 mm. Aufgrund dieser geringen Bauhöhe sind Abscherkräfte in der Regel als sehr gering anzusehen und der Tragekomfort bei einer lingualen Anbringung ist verbessert.Dental composite only has mediocre abrasion resistance. However, this is counteracted by the fact that the holding element is surrounded by the arch-side fastening element (in a manner that will be described below) for almost the entire treatment time. Depending on the shape of the tooth and the patient's individual circumstances, the tooth-side retaining element has a variable size with a mesio-distal length of around 1.5 to 3 mm, a height measured perpendicularly from the tooth surface of 0.7 to 1.6 mm and a gingival coronal height of 2 to 3 mm. Due to this low overall height, shearing forces are generally considered to be very low and the wearing comfort with a lingual attachment is improved.
Die Halterungselemente 24 werden hierbei insbesondere auf folgende Art und Weise aus einer virtuellen, computergenerierten Form in den Mund des Patienten übertragen: Zunächst wird ein Musterwerkstück des tatsächlichen Gebisses im Ist-Zustand mit angebrachten Halterungselementen, beispielsweise in einem Rapid-Prototyping-Verfahren, erstellt. Dann wird eine Übertragungsschablone hergestellt, beispielsweise aus Silikon oder in einem Tiefziehverfahren über dem ausgedruckten Modell. Die Befestigungselemente liegen hierbei als Hohlräume in der Übertragungsschablone vor und werden sodann mit einem zahnärztlichen Komposit (Licht-Dual- oder chemisch härtend) nicht ganz vollständig ausgefüllt. Nach dem Aushärten ist die Oberfläche des Komposits aufgrund der Sauerstoff-Inhibitionsschichten noch reaktiv. Nach vorbereitenden Maßnahmen an der Zahnoberfläche (z.B. Reinigung, Oberflächenvergrößerung durch Ätzen, Trocknen, Bonding, gegebenenfalls weitere Maßnahmen) werden die nach dem oben beschriebenen Auffüllen noch verbleibenden Hohlräume in der Übertragungsschablone durch ein vorzugsweise dual härtendes Komposit aufgefüllt und die Schablone dann ohne Zeitverzug in den Mund des Patienten gebracht, wo das Komposit aushärtet und so das Halterungselement mit der Zahnoberfläche verbindet.The mounting
Bezüglich der
Sind die Halterungselemente an den Zähnen (vorzugsweise an jedem Zahn ein Halterungselement) angebracht, kann eine Befestigung des orthodontischen Bogens 11 an den Zähnen, wie in
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach
Seitlich an der Matrize schließt sich eine bereits beschriebene Betätigungslasche 16 als Bestandteil des Befestigungselementes 14 an. Diese Lasche 16 bildet gemeinsam mit der Basis 26 einen Führungskanal oder ein Führungsauge 31 aus, welches beispielsweise für eine zahnärztliche Sonde oder für ein ähnliches Instrument zugänglich ist. Hierdurch kann das Halterungselement 24 bzw. die Matrize soweit aufgebogen werden, dass sich der der Lasche 16 zugeordnete Steg 27a aus dem Unterschnitt der Patrize 25 löst und an dem Patrizenkopf vorbeigelangt, so dass die Matrize bzw. das Befestigungselement 14 freigegeben wird. Wird dies für jedes Befestigungselement 14 des orthodontischen Bogens 11 durchgeführt, kann der orthodontische Bogen 11 problemlos aus dem Mundraum des Patienten entfernt werden und es kann insbesondere ein alternativer orthodontischer Bogen mit abweichender Behandlungsgeometrie eingesetzt werden.An
Ein Behandlungsverfahren mit der erfindungsgemäßen orthodontischen Behandlungsapparatur desersten Ausführungsbeispiels, welches in dieser Anmeldung ebenfalls offenbart sein soll, kann insbesondere wie folgt durchgeführt werden:
- Zunächst werden anhand eines Computermodells Sollpositionen jedes zu bewegenden Zahnes definiert. Es wird zudem eine Sequenzierung der Ist- zu den Sollpositionen festgelegt (Festlegung der Schrittweite und der Stellungsunterschiede der Zähne zwischen den einzelnen Schritten). Insbesondere werden außerdem virtuelle Abbildungen der Halterungselemente am Computer den einzelnen Zähnen zugeordnet und es werden die Bogensegmente hinsichtlich der Querschnitte und der Geometrie (Loops oder ähnlichem) am Computer anhand der klinischen Erfordernisse berechnet.
- First, target positions of each tooth to be moved are defined using a computer model. In addition, a sequencing of the actual to the target positions is determined (determination of the increment and the position differences of the teeth between the individual steps). In particular, virtual images of the mounting elements are also assigned to the individual teeth on the computer and the arch segments are calculated on the computer with regard to the cross sections and the geometry (loops or the like) on the basis of the clinical requirements.
Insbesondere erfolgt eine Berechnung derart, dass die relative Position der Halterungselemente zu dem jeweiligen Zahn immer gleich bleibt und dass die relative Position des jeweiligen Befestigungselementes in dem Halterungselement am Zahn immer gleich bleibt, d.h. dass in den unterschiedlichen Sequenzierungsstufen Befestigungselemente im orthodontischen Bogen ihre Position bzw. Lage verändern können, vorteilhafterweise jedoch gegenüber den Halterungselementen unverändert bleiben. Auf diese Weise werden die Sollpositionen der Zähne im jeweiligen Behandlungsschritt genau auf die Position des Befestigungselementes am Bogen übertragen.In particular, a calculation is carried out in such a way that the relative position of the fastening elements to the respective tooth always remains the same and that the relative position of the respective fastening element in the fastening element on the tooth always remains the same, i.e. in the different sequencing stages fastening elements in the orthodontic arch change their position or position. Can change position, but advantageously remain unchanged compared to the support elements. In this way, the target positions of the teeth in the respective treatment step are transferred exactly to the position of the fastening element on the arch.
Es werden den einzelnen Zwischenschritten zugeordnete Bögen gedruckt, welche sich insbesondere hinsichtlich der Querschnitte unterscheiden.Sheets assigned to the individual intermediate steps are printed, which differ in particular with regard to the cross sections.
Das vorgeschlagene Verfahren weist dabei kombiniert Vorteile des MB-Verfahrens und des Aligner-Verfahrens des Standes der Technik auf, ohne deren Nachteile zu übernehmen. So sind, wie bei Alignern, mehrere Einsätze für mehrere Zwischenschritte computergestützt herzustellen, wobei vorliegend das Problem der ungenügenden Kraftübertragung umgangen wird. Durch die variablen Bogenquerschnitte ist zudem eine Reduzierung der Therapieschritte möglich.The proposed method has the combined advantages of the MB method and the aligner method of the prior art, without adopting their disadvantages. As with aligners, several inserts for several intermediate steps can be produced with the aid of a computer, with the problem of insufficient power transmission being avoided in the present case. The variable arch cross-sections also make it possible to reduce the number of therapy steps.
Grundsätzlich ist es von der Erfindung mitumfasst, anstelle von Attachments sogenannte Brackets einzusetzen, also Halterungselemente, welche typischerweise aus Metall bestehen und mit einem gesonderten Komposit oder ähnlichem Bindemittel an dem Zahn festgelegt werden. Entscheidend ist hierbei lediglich die Ausbildung des Halterungselementes und dessen Eignung zur formschlüssigen (knopf- oder schnappmechanismusartigen) Ineingriffbringung mit einem entsprechenden Befestigungselement.In principle, the invention also includes the use of what are known as brackets instead of attachments, that is to say holding elements which are typically made of metal and are fixed to the tooth with a separate composite or similar binding agent. The only decisive factor here is the design of the holding element and its suitability for form-fitting engagement (like a button or snap mechanism) with a corresponding fastening element.
In sämtlichen Ausführungsbeispielen ist ein Vorteil darin zu sehen, dass bereits der orthodontische Bogen ein an ihm angeordnetes, speziell ausgebildetes (insbesondere weibliches) Befestigungselement aufweist, welches mit den am Zahn befestigen Brackets oder Attachments einen Formschluss zum einfachen Anklipsen des orthodontischen Bogens am Gebiss bereitstellen kann.In all of the exemplary embodiments, an advantage can be seen in the fact that the orthodontic arch already has a specially designed (in particular female) fastening element arranged on it, which can provide a form fit with the brackets or attachments attached to the tooth for simple clipping of the orthodontic arch to the dentition .
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