DD242171A1

DD242171A1 - Anwendung einer glimmer-cordierit-glaskeramik in der kieferorthopaedie/orthodontie

Info

Publication number: DD242171A1
Application number: DD28240185A
Authority: DD
Inventors: Guenter Carl; Harry Jungto; Werner Vogel; Wolfram Hoeland
Original assignee: Univ Schiller Jena
Priority date: 1985-11-04
Filing date: 1985-11-04
Publication date: 1987-01-21

Abstract

Die Erfindung betrifft die Anwendung einer Glimmer-Cordierit-Glaskeramik in der Kieferorthopaedie/Orthodontie. Das Ziel der Erfindung ist es, eine Glaskeramik fuer festsitzende Zahnregulierungselemente, vorzugsweise fuer Klebebrackets und Klebeknoepfchen, anzuwenden, wobei die Aufgabe der Erfindung darin besteht, dass die Glaskeramik hinsichtlich ihrer biologischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften, sowie ihrer aesthetischen Wirkung den Anforderungen bei der orthodontischen Behandlung voll entspricht. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess durch die Anwendung der Glimmer-Cordierit-Glaskeramik der Zusammensetzung in Ma.-% 43-50 SiO2; 26-30 Al2O3; 11-15 MgO; 7-10,5 Na2O/K2O; 3,3-4,8 F ; 0,01-0,6 Cl ; 0,1-3,0 CaO und 0,1-5 P2O5 geloest. Die erfindungsgemaesse Glaskeramik besitzt eine gute biologische Vertraeglichkeit, insbesondere auch im Mundmilieu, sowie eine gute bis sehr gute chemische Bestaendigkeit. Die Glimmer-Cordierit-Glaskeramik ist ausgezeichnet bearbeitbar und weist eine hohe mechanische Festigkeit auf. Bei Verwendung orthodontischer Adhaesive werden Haltfestigkeiten bis 18 MPa erzielt und durch das zahnfarbene Aussehen der erfindungsgemaessen Glaskeramik ist eine aesthetisch guenstige Wirkung gegeben.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Anwendung einer Glimmer-Cordierit-Glaskeramik in der Kieferorthopädie/Orthodontie vorzugsweise für Klebebrackets und Klebeknöpfchen als Fixationspunkte am Zahnschmelz für die Therapie mit festsitzenden Apparaturen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In den 60er Jahren wurde in den USA die Klebetechnik zur Fixierung von festsitzenden Zahnregulierungselementen, wie z. B. von Brackets und Knöpfchen, am Zahnschmelz entwickelt. Im Gegensatz zur Bandtechnik ergeben sich sowohl klinische als auch ökonomische Vorteile, die z. B. darin bestehen, daß approximal kein Raum für Bandmaterial und Zement benötigt wird (Separation entfällt) und am Ende der Behandlung bleiben keine Restlücken zurück, die dann noch geschlossen werden müssen. Des weiteren ist die Klebetechnik von Vorteil bei der Behandlung von Zähnen mit ungünstigen Zahnformen, kurzer klinischer Krone und operativ freigelegten Zähnen. Durch die Klebebrackets wird eine Irritation des Halteapparates, besonders im Bereich desmarginalen Periodontiums, kaum verursacht und die Zahnpflege ist wesentlich besser und leichtermöglich als bei Vollbebänderung und somit die Kariesgefahr geringer.

Bei der Anwendung von vorgefertigten Bändern ist ein reichhaltiges und sehr teueres Materiallager (pro Zahn etwa 15 bis 20 verschiedene Größen) erforderlich, während dies bei der Klebetechnik weitestgehend entfällt (z. B. maximal ein standartisiertes Bracket pro Zahn).

Als Material für Klebebrackets wurde bisher Metall, Kunststoff und Sinterkeramik beschrieben. Zur Zeit finden vorrangig Zahnregulierungselemente aus Metall, aufgrund ihrer guten mechanischen Stabilität und einer geringen Friktion des Regulierungsbogens im Schlitz, Anwendung. Die Ausgestaltung der Basisflächen der Zahnregulierungselemente aus Metall für orthodontische Adhäsive erfordert zur Erzielung ausreichender Verbundfestigkeiten aufwendige und komplizierte technologische Verfahren, wiez. B. nach DE 2.618.952 die Erzeugung peripher perforierter Basen oder die Schaffung retentiver Netzbasen, fotogeätzter sphärischer Vertiefungen z. B. nach DE 2.910.070 bzw. keilförmiger Rillfräsungen. Durch die Anwendung dieser aufwendigen Technologien sind bei Metallklebebrackets Verbundfestigkeiten bis maximal 12,3MPa erreichbar (Diedrich, P. u. Dickmeiß, B. in Fortschr. Kieferorthop. 44 [1983], 298-310). Als ein Problem beim Einsatz von Metallklebebrackets hat sich erwiesen, daß verschiedentlich Korrosionserscheinungen am Bracket auftraten und eine permanente Verfärbung des Zahnschmelzes bewirkten, die nach Kappert u.a. (Fortschr. Kieferorthop. 45 [1984], 271-283) auf Cr- und Fe-Spuren zurückzuführen ist. Die ästhetisch ungünstige Wirkung der Metallzahnregulierungselemente kann nach US 4.527.975 durch eine

zahnfarbene Kunststoffverblendung Verbessert werden, wobei jedoch neben dem erheblichen materiellen und zeitlichen Aufwand für die Herstellung und Eingliederung dieser Verblendungen auch das Kariesrisiko für die Patienten wesentlich erhöht wird. Kunststoffbrackets, z.B. nach GB 1.506.772, weisen gegenüber den Metallbrackets eine ästhetisch wesentlich günstigere Wirkung auf, die jedoch durch eine Verfärbung des Kunststoffs durch Nahrungs-und Genußmittel stark gemindert werden kann. Nachteilig bei Kunststoffbrackets ist auch deren geringe mechanische Festigkeit, die sich nach Dietrich (Fortschr. Kieferorthop. 42 [1981 ], 195-208) in einer mangelnden Torquefestigkeit, Slot-Deformation und Abrasion bzw. im Bruch der Bracketf lügel zeigt, sowie das Auftreten hoher Reibung im Schlitz. Auch durch den Einbau eines Metalleinsatzes in den Schlitz, wie z. B. nach DE 2.742.896, werden diese Nachteile nur unvollständig beseitigt.

Brackets aus Keramik, vorzugsweise aus AI₂O₃, wie sie in DE 2.913.509 und US 4.219.617 beschrieben werden, vereinigen eine ästhetisch günstige Wirkung und gute mechanische Festigkeit, und sind damit den Metall- bzw. Kunststoffbrackets überlegen. Als aufwendig und problematisch erweist sich jedoch bei den Keramikbrackets die Herstellung, da unter anderem die beim Sinterprozeß unkontrolliert auftretende Schrumpfung eine mechanische Nachbearbeitung unbedingt erforderlich macht, die aber nur mittels Diamantwerkzeugen zu realisieren ist. Gleichfalls ist eine individuelle Anpassung der Basisfläche der Keramikbrackets an die Zahnform, wie sie in bestimmten Fällen notwendig ist, nur sehr schwer möglich, da die Keramik aufgrund ihres Gefüges und der enthaltenen Kristallphasen nur sehr schlecht bearbeitbar ist. Nachteilig bei Keramikklebebrackets ist weiterhin, daß zur Erzielung ausreichender Verbundfestigkeiten Vertiefungen in der Basisfläche der Brackets zur besseren Adhäsion des orthodontischen Klebers erforderlich sind, die einen zusätzlichen Aufwand bei der Herstellung des Keramikklebebrackets bedingen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, durch die Anwendung einer Glimmer-Cordierit-Glaskeramik in der Kieferorthopädie/ Orthodontie die medizinsiche Versorgung zu verbessern und unter Ausnutzung der materialspezifischen Eigenschaften der Glaskeramik die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Glaskeramik in der Kieferorthopädie/Orthodontie, vorzugsweise für Klebebrackets und Klebeknöpfchen anzuwenden, welche gut biologisch verträglich ist, gute mechanische und chemische Eigenschaften besitzt, eine hohe Retentionskapazität gegenüber orthodontischen Klebern aufweist und durch entsprechende Farbgestaltung eine günstige ästhetische Wirkung erreichen läßt. Die Herstellung standardisierter Grundkörper soll den Einsatz ökonomisch vorteilhafter Fe'rtigungsverfahren erlauben und eine individuelle Formanpassung während des klinischen Einsatzes muß durch eine gute Bearbeitbarkeit der Glaskeramik gesichert sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Glimmer-Cordierit-Glaskeramik angewendet wird,.die durch Zusammensetzung in Ma.-%

SiO₂ 43-50

AI₂O₃ 26-30

MgO 11-15

Na₂O/K₂O 7-10,5

F" 3,3-4,8

er 0,01-0,6

CaO 0,1-3

P₂O₅ 0,1-5

besitzt, und Zusatzkomponenten, wiez.B. BaO, SrO und PbO bis8Ma.-%, bzw. zur Farbgestaltung Farbkomponenten, wie z.B. NiO, Cr₂O₃, MnO₂, FeO, Fe₂O₃, TiO₂ bis 4Ma.-% enthalten kann und die Anwendung vorzugsweise für Klebebrackets und Klebeknöpfchen erfolgt.

Gemäß der Erfindung „Glimmer-Cordierit-Glaskeramik" erfolgt die Herstellung der erfindungsgemäßen Glaskeramik durch eine thermische Behandlung des Ausgangsglases im Temperaturbereich von 600-1050⁰C, wobei bereits bei der Herstellung des Ausgangsglases durch Anwendung bekannter Urformungsverfahren, wie z. B. Gießen oder Pressen, eine weitgehende Verformung der Klebebrackets und Klebeknöpfchen erfolgen kann.

Die Endfertigung der Teile kann aufgrund der ausgezeichneten maschinellen Bearbeitbarkeit der Glimmer-Cordierit-Glaskeramik durch Bearbeiten mit herkömmlichen Hartmetallwerkzeugen erfolgen, wobei dieser Prozeß einerseits durch die Herstellung standardisierter Grundkörper und andererseits durch die ausgezeichnete maschinelle Bearbeitbarkeit der erfindungsgemäßen Glaskeramik automatisiert und damit ökonomisch vorteilhaft gestaltet werden kann.

Eine erforderliche individuelle Anpassung der Basisfläche der Klebebrackets an die Zahnform ist ebenfalls aufgrund der ausgezeichneten Bearbeitbarkeit der Glimmer-Cordierit-Glaskeramik z. B. durch Beschleifen mit in der zahnärztlichen Praxis gebräuchlichen Schleifkörpern sehr gut gewährleistet und bedeutet gegenüber den in DE 2.913.509 und US 4.219.617 beschriebenen Keramikbrackets einen wesentlichen Fortschritt.

Im Vergleich zu den Metallbrackets, wo aufwendige Verfahren zur Erzielung einer mikromechanischen Retentionsfläche für orthodontische Adhäsive erforderlich sind, bzw. im Vergleich zu Keramikbrackets, wo die Schaffung zusätzlicher Retentionshohlräume notwendig ist, wird bei den Glimmer-Cordierit-Glaskeramikklebebrackets bereits durch einen einfachen Feinschliff der Basisfläche eine ausgezeichnete mikromechanische Retentionsfläche erzielt, wodurch wesentlich höhere Verbundfestigkeitswerte als bei den Metall- bzw. Keramikklebebrackets erreicht werden.

Die erfindungsgemäße Glimmer-Cordierit-Glaskeramikzeichnet sich durch eine sehr gute chemische Beständigkeit aus, wie z. B. der hydrolytischen Klasse 1 bzw. 2 nach TGL 14809 und erweist sich auch im Mundmedium als sehr beständig und ist bioligisch gut verträglich. Darüber hinaus ist die Glimmer-Cordierit-Glaskeramik durch gute mechanische Eigenschaften, wie einer hohen Druckfestigkeit bei 450 MPa, einer Härte bis 800 HV_o,o7 und einer Biegefestigkeit von mehr als 80 MPa gekennzeichnet. Vorteilhaft für die Verbundfestigkeit zwischen Glaskeramikklebebrackets und Zahnschmelz ist die Möglichkeit, den linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Glimmer-Cordierit-Glaskeramik auf den Wert des Zahnschmelzes einstellen zu können und damit durch auftretende Temperaturschwankungen bedingte Spannungen zu vermeiden.

Das zahnfarbene Aussehen der Glimmer-Cordierit-Glaskeramik, das durch färbende Zusatzkomponenten noch verbessert werden kann, wirkt sich für den Patienten aus kosmetischer Sicht sehr günstig aus, wobei wesentlich ist, daß im Gegensatz zu den Kunststoff brackets keine dauerhaften und nachteiligen Verfärbungen durch z. B. Nahrungs- und Genußmittel auftreten. Weiterhin zeichnen sich die erfindungsgemäßen Glaskeramikklebebrackets für den Patienten, aufgrund ihrer Formgestaltung und dadurch, daß die Kanten der Glaskeramikklebebrackets gebrochen bzw. abgerundet sind, durch angenehme Trageeigenschaften aus.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

In den Figuren 1; 2; 3 und 4 sind verschiedene Ansichten bzw. Möglichkeiten für die Form von Glaskeramikklebebrackets dargestellt, wobei die Glaskeramik die im Wesen der Erfindung angegebene Zusammensetzung und Eigenschaften besitzt. Die Basisfläche der Brackets besitzt eine Kantenlänge a von 4,5mm und b von 2,5 bis 6mm und ist gewölbt oder eben gestaltet und durch Beschleifen mit herkömmlichen Schleifmitteln wird eine mikromechanische Rententionsfläche für orthodontische Adhäsive zur Erzielung von Haftfestigkeiten bis 18MPa erreicht. Die Höhe e der Brackets ist maximal 3mm und die Flügel sind entsprechend Figuren 2 und 3 gerade oder abgeschrägt, wobei die Kanten der Klimmer-Cordierit-Glaskeramikklebebrackets gebrochen bzw. abgerundet sind. Der Schlitz der Glaskeramikklebebrackets für die Aufnahme des Regulierungsbogens hat eine Breite c von 0,45-0,55 mm und eine Tiefe d von 0,6-0,7 mm. DieAngulation des Schlitzes, der Winkel g in Figur 3, kann bis 10° betragen und der Torque des Schlitzes, der Winkel fin Figur 4, kann bis 25° groß sein.

Entsprechend den Angaben zur Form, können für die unterschiedlichen Zahntypen standardisierte Grundkörper hergestellt werden.

Nach individueller Anpassung der standardisierten Glaskeramikklebebrackets werden diese, nach Konditionierung des Schmelzes, mittels orthodontischer Kleber, wie z. B. Polymethylmetacrylat, an den Zähnen befestigt und durch Einbinden hochelastischer Regulierungsbögen erfolgt die Korrektur der Zahnstellungsanomalien.

In den Figuren 5,6 und 7 sind verschiedene Ansichten bzw. Möglichkeiten der Form von Glaskeramikklebeknöpfchen dargestellt, wobei in den Figuren 5 und 6 der Aufbau auf der Basisfläche eine T-Form und in Figur 7 eine Haken-Form besitzt. Die Kanten der Glaskeramikklebeknöpfchen sind ebenfalls gebrochen bzw. abgerundet und die Kanten h-und i der Basisfläche sind 2,5—3 mm lang und die Höhe j ist maximal 3mm. Die Glimmer-Cordierit-Glaskeramikklebeknöpfchen werden, wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, an den Zähnen befestigt und dienen z. B. zur Aufnahme von Gummizügen.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Anwendung einer Glimmer-Cordierit-Glaskeramik in der Kieferorthopädie/Orthodontie, gekennzeichnet dadurch, daß die Glimmer-Cordierit-Glaskeramik die Zusammensetzung in Ma.-%

SiO₂ = 43-50

AI₂O₃ = 26-30

MgO =11-15

Na₂O/K₂O = 7-10,5

F" · = 3,3-4,8

er = 0,01-0,6

CaO = 0,1-3

P₂O₅ = 0,1-5

besitzt und die Anwendung dieser Glimmer-Cordierit-Glaskeramik vorzugsweise für Klebebrackets und Klebeknöpfchen erfolgt, wobei die konfektionierte Form dieser Teile eine Mindestwandstärke von 1 mm und eine Höhe bis maximal 3mm besitzt, die Bodenfläche gewölbt oder eben ist und zur Erzielung einer hohen Haftfestigkeit vorzugsweise eine große Rauhigkeit von mehr als 5 μηη aufweist, die Breite der Bodenfläche 2,5-6,0 mm beträgt, die Flügel gerade oder abgeschrägte Kanten und die Klebebrackets einen Schlitz von 0,45-0,55 mm Breite und einer Tiefe von 0,63-0,71 mm besitzen, wobei aufgrund der ausgezeichneten Bearbeitbarkeit der Glimmer-Cordierit-Glaskeramik eine der Anatomie des Zahnes und der mechanischen Beanspruchung der Teile, z. B. der Klebebrackets angepaßte individuelle Formgebung selbst während des klinischen Einsatzes gesichert ist, z. B. kann Winkligkeit erzielt bzw. die Basisfläche in ihrer Wölbung exakt angepaßt werden, wodurch bei Anwendung von Klebemitteln, wie z. B. orthodontischen Klebern, wie z. B. Polymethylmetacrylat oder anorganisch-organischen Verbundwerkstoffen, die hohe Retentionskapazität der Glimmer-Cordierit-Glaskeramik z. B. zu einer Verbundfestigkeit von 18MPa führt und die Druckfestigkeit bis 450 MPa und eine Härte bis 800 HV_o,o7 sowie eine gute chemische Beständigkeit, wie z. B. die hydrolytische Klasse von 1 bis 2, optimal angewendet und aufgrund des zahnfarbenen Aussehens eine günstige ästhetische Wirkung erzielt wird.

2. Anwendung einer Glimmer-Cordierit-Glaskeramik in der Kieferorthopädie/Orthodontie nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieTeile,wie z. B. Klebebrackets und Klebeknöpfchen, die aus Glimmer-Cordierit-Glaskeramik bestehen Zusatzkomponenten, wie z. B. BaO, SrO, PbO bis 8 Ma.-% und/oder Farbkomponenten, wie z. B. NiO, Co₂O₃, MnO₂, FeO, Fe₂O₃ und TiO₂ bis 4Ma.-% enthalten.

3. Anwendung einer Glimmer-Cordierit-Glaskeramik in der Kieferorthopädie/Orthodontie nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz der Klebebrackets eine Schrägstellung zur Basisfläche, einen Torque bis 25° und eine Angulation bis 10° aufweist, der Schlitz aus Metall sein kann und vorzugsweise in das Glaskeramik-Klebebracket eingeklebt wird.

4. Anwendung einer Glimmer-Cordierit-Glaskeramik in der Kieferorthopädie/Orthodontie nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebeknöpfchen, die aus Glimmer-Cordierit-Glaskeramik bestehen, eine Form mit einer Basisfläche von 2,5 bis 3 mm Kantenlänge besitzen und der Aufbau auf der Basisfläche vorzugsweise eine T-oder Haken-Form besitzt.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen