-
Die Erfindung bezieht sich auf einen schwenkbaren Kopf für ein Miniimplantat, insbesondere eine Miniimplantatschraube, der als orthodontisches Kupplungselement bzw. Kupplungsvorrichtung zwischen dem Miniimplantat und einer kieferorthopädischen Mechanik oder Apparatur dient.
-
Miniimplantationsschrauben oder Minischrauben, im englischsprachigen Raum auch Temporary Anchorage Devices (TAD) genannt, stellen eine relativ neue Art der Verankerungshilfe in der Kieferorthopädie dar.
-
Dadurch, dass die Minischrauben ausserhalb der Zähne bzw. des Zahnhalteapparates direkt in den Kieferknochen eingeschraubt werden und dadurch, dass sie, korrekte Platzierung und Belastung im physiologischen Bereich vorausgesetzt, keine Beweglichkeit besitzen, d. h. ihre Position innerhalb des Kiefers während einer Behandlung nicht ändern, eignen sie sich in idealer Weise als Verankerungs- bzw. Bezugspunkte im Mundbereich.
-
Mittels einer starren, verstellbaren, oder elastischen mechanischen Verbindung mit einer kieferorthopädischen Apparatur stellt die Minischraube aufgrund ihrer Beharrungskraft ein ideales Widerlager bzw. Verankerungselement dar.
-
Die Minischraube ist prinzipiell an einer Vielzahl von Punkten im Kiefer platzierbar und wird zudem mit den unterschiedlichsten kieferorthopädischen Apparaturen und Mechaniken gekoppelt.
-
Aufgrund von verschiedenen Dysgnathieformen und der demzufolge grossen Bandbreite von Behandlungszielen und Behandlungsmechaniken ist es von entscheidendem Vorteil, wenn der Schraubenkopf, sowohl in Bezug auf seine Lageausrichtung im Kiefer, d. h. insbesondere seine Schwenkbarkeit, als auch, was die Möglichkeit der Aufnahme von kieferorthopädischen Hilfs- und Verbindungselementen anbelangt, möglichst multifunktional und variabel gestaltet ist.
-
Dass man bemüht ist, diese oben beschriebenen Anforderungen zu lösen, ist daraus ersichtlich, dass bereits teilweise erfolgreich angewendete Vorschläge für einen schenkbaren Schraubenkopf bestehen, die alle prinzipiell die Merkmale eines Kugelgelenks aufweisen; vgl. insbesondere die
EP 2594225 .
-
In diesem Zusammenhang besteht jedoch neben der Schwenkbarkeit die Notwendigkeit, das Kugelgelenk in jeder Position stabil fixieren zu können. Diese Funktion wurde bisher über eine Spreizung des Kugelkopfes erreicht; vgl. die erwähnte
EP 2594225 oder die
WO92/02191 .
-
Die Grösse des Schwenk- oder Neigungswinkels, gebildet aus den Zentralachsen von Implantatschraube und Funktionsteil, mit Scheitelpunkt in der Gelenkkopfmitte, ist ausschlaggebend für das Mass der Anpassungsfähigkeit des Kopfes an die anatomische Situation und für die Funktionalität in Bezug auf die kieferorthopädische Mechanik.
-
Die Qualität oder Leistungsstärke eines Schwenkmechanismus kann demzufolge über die Grösse seines Neigungswinkels definiert werden. Er gibt an, um wie viel Grad die Gelenkkugel aus ihrer Zentralstellung, in diesem Fall gleich Verlängerung der Gewindezentralachse, seitlich geneigt werden kann, bis sie einen Anschlagpunkt erreicht. Der Anschlagpunkt liegt dort, wo der Kugelhals auf den Rand der Gelenkpfanne stösst. Die limitierenden mechanischen Merkmale sind der Durchmesser des Schraubenhalses und der Öffnungswinkel der Gelenkpfanne, bezogen auf deren Mittelpunkt. Je grösser also der Neigungswinkel, desto grösser ist die Funktionalität des Funktionskopfes. Daraus folgt die zentrale Forderung nach grösstmöglicher Reduzierung des Kugelhalses was der Aufnahme von Teilen eines Spreizmechanismus, etwa zum Spreizen der Gelenkkugel, widerspricht.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, als adaptives Kupplungselement zwischen Miniimplantatschraube und kieferorthopädischer Mechanik/Apparatur zu fungieren, wobei mit einem einfachen Aufbau der Kupplungsvorrichtung ein grosser Schwenkwinkel zwischen einer Miniimplantatschraube und der verbundenen kieferorthopädischen Mechanik oder Apparatur erreicht werden soll
-
Diese Aufgabe ist gemäss der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Dementsprechend betrifft die Erfindung eine orthodontische Kupplungsvorrichtung bzw. ein Kupplungselement zur Verbindung zwischen einem Miniimplantat und einer kieferorthopädischen Mechanik, wobei diese Kupplung eine Konstruktion ähnlich einem Kugelgelenk mit einer Pfanne und einer darin aufgenommenen Gelenkkugel aufweist. Die Kugel ist in der Pfanne fixierbar und mit einem Funktionsteil zur Aufnahme und Fixierung von kieferorthopädischen Hilfsteilen verbunden.
-
Die Pfanne ist zur Aufnahme der Gelenkkugel vorzugsweise zunächst aufgespreizt und umfasst die Gelenkkugel, leicht deren Äquator übergreifend. Zur Fixierung der Gelenkkugel wird die Pfanne an die Gelenkkugel angepresst.
-
Hierzu kann die Gelenkpfanne mehrere Pfannensegmente aufweisen, z. B. vier durch kreuzweise angeordnete Längsschlitze voneinander getrennte Segmente.
-
Über einen dünnen Hals mit der Gelenkkugel verbunden ist ein in etwa zylindrischer Funktionskopf, welcher zur Aufnahme kieferorthopädischer Hilfsteile dient.
-
Dieser Funktionskopf ist, unabhängig von der Einschraubposition und dem Einschraubwinkel einer Miniimplantatschraube zum Knochen, bestmöglich auf die kieferorthopädische Apparatur und deren Verbindungs- bzw. Befestigungselemente auszurichten. Deshalb ist der Funktionskopf mit dem Kopf des Kugelgelenks verbunden, der um 360 Grad schwenkbar und mit einem Neigungswinkel von ca. 40 Grad in der Gelenkpfanne gelagert ist. Die letztere Winkelangabe ist kritisch realistisch. Sie steht im umgekehrten Verhältnis zum Durchmesser des Kugelhalses, weshalb es das Ziel der technischen Umsetzung sein muss, den Halsdurchmesser auf das funktionell mögliche Minimum zu reduzieren.
-
Um den Gelenkkopf aufnehmen zu können, ist die Gelenkpfanne kreuzweise vertikal geschlitzt. Dadurch sind die so entstandenen Pfannensegmente leicht flexibel und lassen sich beim Einsetzen oder Entfernen der Gelenkkugel entsprechend elastisch nach aussen biegen. Andere Konstruktionen, z. B. mit Gelenken, sind möglich.
-
Damit der Funktionskopf nach entsprechender Ausrichtung dann in dieser Position fixiert werden kann, muss die Gelenkkugel starr mit der Gelenkpfanne verbunden werden.
-
Hierzu befindet sich gemäss einer Ausführung der Erfindung an der zylindrisch geformten und mit dem Gewinde versehenen Aussenwand der Gelenkpfanne eine Stellmutter, die, wenn sie in Richtung der Gelenkpfannenbasis geschraubt ist, die Pfannensegmente frei gibt. Wird diese Mutter nach oben in Richtung Pfannenöffnung geschraubt, bewegt sie die Segmente nach innen gegen die Gelenkkugel, wodurch eine Friktion entsteht, die die Kugel fixiert.
-
Da die Fläche, über der die Fixierungsfriktion zwischen Kugel und Pfanne erzeugt wird, aufgrund der geringen Dimension von Kugelkopf und Gelenkpfanne sehr gering ist, ist zur Verbesserung der Friktion eine feinkörnige Diamantbeschichtung des Gelenkpfannenbodens und/oder des Kugelkopfes – analog zur Beschichtung zahnärztlicher Bohrer – vorgesehen.
-
Wie oben erwähnt, ist die Funktions- bzw. Adaptationsbreite des Kupplungselements von der Schwenkbarkeit der Gelenkkugel, ausgedrückt durch den Neigungswinkel, und somit des Funktionskopfes abhängig. Da der Anschlagbereich dort liegt, wo bei maximaler Neigung Pfannenrand und Kugelhals einander berühren, folgt daraus: Je dünner der Kugelhals ist, desto grösser ist der Neigungswinkel.
-
Der Kugelhals ist am grazilsten zu gestalten, wenn er lediglich seine Verbindungsfunktion zwischen Kugel und Funktionsteil auszuführen hat und für keine weitere Funktion ausgelegt ist.
-
Neben der beschriebenen optimalen Ausrichtung eines einzelnen Funktionskopfes in Bezug auf eine kieferothopädische Apparatur bekommt das Kupplungsprinzip eine weiter reichende Bedeutung, wenn man bedenkt, dass im Bereich eines Kiefers mehrere Miniimplantatschrauben mit schwenkbarem Funktionskopf in entsprechenden Abständen nebeneinander eingeschraubt werden können. Wenn alle Funktionsköpfe entsprechend koordiniert ausgerichtet werden, können sie somit eine Komponente für ein den gesamten Unterkiefer vestibulär umfassendes Trägersystem bilden. Dieses Trägersystem bestünde, vergleichbar einer mehrfach pfeilergestützten Brückenkombination, einerseits aus den Miniimplantaten, die an anatomisch besonders geeigneten Knochenpunkten positioniert sind. In Verbindung mit einem entsprechend zu dimensionierenden Stahlbogen, der alle „Pfeiler” miteinander starr verbindet, ergibt sich dann ein umfassendes Trägersystem, das die Verankerungs- und Aktionsbasis für komplexere, den gesamten Kiefer einbeziehende, Massnahmen darstellt.
-
Durch die stabile Verbindung der „Pfeiler” miteinander würde, als positiver Nebeneffekt, eine gleichmässigere Belastungsverteilung für die Miniimplantate erreicht, wodurch Belastungsspitzen für den einzelnen Pfeiler zumindest reduziert werden.
-
Das andere wichtige Merkmal der Erfindung stellt der Funktionskopf dar, der z. B. über den Kugelhals mit dem Kugel-Pfannen-Mechanismus schwenkbar verbunden ist.
-
Er ist zylindrisch geformt und trägt an seinem freien Ende eine sog. Funktionsplattform. Diese ist so konzipiert, dass sie rillen- oder kanalförmige Vertiefungen aufweist, die durchgängig in diese Fläche eingelassen sind. Die Profile dieser Vertiefungen können eckig oder rund ausgeführt sein, wobei es zunächst naheliegend ist, sie entsprechend in der Kieferorthopädie üblicherweise verwendeter Drahtdimensionen auszuführen.
-
Es ist von Vorteil, dass die funktionelle Gestaltung dieser Fläche der Funktionsplattfotm eine grosse Variantenvielfalt zulässt, die auch einer Anpassung an zukünftige Entwicklungen Raum gibt.
-
Die sichere Fixierung der in die Vertiefungen eingebrachten Drähte, Bögen etc. geschieht vorzugsweise mittels eines Deckels, der, zentral angeordnet, ein Gewinde trägt, das in eine sich im Zentrum der Fläche befindende Gewindebohrung eingeschraubt, so die obere Abdeckung der Vertiefungen darstellt.
-
Durch entsprechende Massnahmen (z. B. Distanzscheiben) kann dieser Deckel bedarfsgemäss die Drähte/Bögen fest einklemmen oder ein geringes Spiel freigeben.
-
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind.
-
In den Zeichnungen stellen dar:
-
1: Ein schematisches Gesamtbild (vertikaler Schnitt) einer orthodontischen Kupplungsvorrichtung gemäss der Erfindung, zur funktionsstabilen Verbindung einer Miniimplantatschraube mit einer kieferorthopädischen Apparatur.
-
2: Einen horizontalen Schnitt (Ebene A) durch die Gelenkkugel, die segmentierte Gelenkpfanne sowie die Stellmutter.
-
3: Einen horizontalen Schnitt (Ebene B) durch die Ebene der Funktionsplattform des Funktionskopfes.
-
4: Ein schematisches Gesamtbild (vertikaler Schnitt) einer orthodontischen Kupplungsvorrichtung, die eine funktionsidentische Variante der Erfindung gemäss Anspruch 1/1 darstellt und in Anspruch 9 beschrieben ist.
-
5: Die schematische Darstellung (vertikaler Schnitt) der Variante eines Deckels für den Fall, dass die Zentralachse funktionstechnisch belegt ist.
-
In 1 ist eine orthodontische Kupplungsvorrichtung 1 dargestellt, die zur funktionsstabilen Verbindung einer Miniimplantatschraube M mit einer orthodontischen Apparatur (nicht dargestellt) dient.
-
Die Kupplungsvorrichtung 1 schliesst mit ihrem einer Gelenkpfanne entsprechenden Teil 2, in achsialer Verlängerung des Gewindes der Miniimplantatschraube M, an diese an. Dieses Teil 2 (weiterhin als Gelenkpfanne bezeichnet), dessen zylindrische Aussenwand 3 mit einem Gewinde 4 versehen ist, weist, mittig zentriert, einen kugelrunden, kelchförmigen Hohlraum 5 auf.
-
Die lateralen Wände 20 dieser Gelenkpfanne 2 sind senkrecht durch Längssschlitze 6 kreuzweise geschlitzt 6.
-
In der Gelenkpfanne 2 befindet sich, passgenau eingefügt, eine entsprechende Gelenkkugel 7. Sie ist über einen Kugelhals 8 mit einem Funktionsteil 9 verbunden, das, an seiner dem Kugelhals 8 gegenüber liegenden Stirnseite 10, verschiedenartige Vertiefungen 11 zur Aufnahme von kieferorthopädischen/orthodontischen Drähten 12 etc. aufweist.
-
In Verlängerung der Zentralachse 13, das ist die Schraubenachse der Miniimplantatschraube, die durch den Kugelhals 8 verläuft, ist das Funktionsteil 9 mit einer Gewindebohrung 14 versehen, die zur Aufnahme eines entsprechenden Gewindes 15 dient.
-
Mit dem Gewinde 15 verbunden ist ein Deckel 16 als Abdeckvorrichtung zur Fixierung der kieferorthopädischen Drähte 12.
-
Angegeben ist eine Art Unterlegscheibe 17, die eine rutschfeste Fixierung der eingebrachten Drähte 12 gewährleistet.
-
In der Mitte der Abdeckvorrichtung 16 ist eine Bohrung 18 o. ä. zur Aufnahme eines Schraubendrehers o. ä. vorgesehen.
-
Funktionell zu dem sich an der Aussenwand 3 der Gelenkpfanne 2 befindenden Gewinde 4 passend und in dieses eingeschraubt ist eine Stellmutter 19 dargestellt, deren Funktion darin besteht, wenn sie zur Gelenkpfannenöffnung in Richtung 21 hin verstellt wird, die Pfanne 2 zu schliessen und die Gelenkkugel 5 zu fixieren.
-
In 2 ist ein schematischer Querschnitt durch 1 in der Ebene A dargestellt. Er zeigt die Stellmutter 19 und die vier Gelenkpfannensegmente 20, die die Gelenkkugel 7 geringfügig umgreifen 22.
-
In 3 ist ein schematischer Querschnitt durch 1 in der Ebene B dargestellt.
-
Er stellt eine mögliche Anordnung der durchlaufenden kanalartigen Vertiefungen 11, deren unterschiedliche Dimensionierung a–d, sowie die zentral angeordnete Gewindebohrung 14, dar.
-
In 4 ist eine funktionsidentische Variante von 1 dargestellt. Die Merkmale, die direkter Bestandteil der Variante sind, haben ihre ursprüngliche Nummerierung behalten, wurden jedoch zusätzlich mit einem Apostroph -'- markiert.
-
Hierbei befindet sich die Gelenkkugel 7', direkt mit der Miniimplantatschraube M verbunden, in direkter Verlängerung der Gewindeachse – vergleichbar bzw. Bestandteil der Zentralachse 13 gemäss 1.
-
Entsprechend bildet die Gelenkpfanne 2' mit ihren vier Segmenten 6' mit dem Funktionsteil 9 eine räumliche Einheit, die ebenfalls die zylindrische Aussenwand 3 mit Gewinde 4 aufweist.
-
Des Weiteren ist wegen der besseren Übersichtlichkeit hier statt in 1 dargestellt, welche Bereiche der Gelenkkugel 7/7' und der Gelenkpfanne 2/2' mit einer Diamantbeschichtung 22 zu versehen sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf die Nummerierung weiterer, in 1 bereits erwähnter Bauteile etc. verzichtet.
-
5 stellt eine funktionsidentische Variante der Abdeckvorrichtung 23 für die Vertiefungen 11 für den Fall dar, dass die Zentralachse 13 bereits funktionstechnisch belegt ist, wie durch 27 angedeutet.
-
Über die Ebene B hinaus, mit ihr direkt verbunden und mit identischem Durchmesser wie die zentrale Bohrung 13, erstreckt sich ein Zylinder 24, der an seiner Aussenwand ein metrisches Gewinde 25 trägt. Auf dieses Gewinde 25 wird zur entsprechenden Fixierung der kieferorthopädischen Bögen etc. die Abdeckung 23 geschraubt, die zu diesem Zweck ein entsprechendes zentral angeordnetes Innengewinde 26 trägt.
-
Als Variante können die Gelenkkugel und die Pfanne lagemässig gegeneinander ausgetauscht wurden, so dass nun die Gelenkkugel in Verlängerung der Miniimplantatachse direkt mit der Implantatschraube verbunden ist und der Pfannenteil in Form des Zylinders mit dem Funktionsteil eine räumliche Einheit bildet.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 2594225 [0007, 0008]
- WO 92/02191 [0008]
