DE102016109007A1

DE102016109007A1 - Retainer sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102016109007A1
Application number: DE102016109007.7A
Authority: DE
Inventors: Yong-min Jo
Original assignee: Yong-min Jo
Current assignee: CA-DIGITAL GMBH, DE
Priority date: 2016-05-17
Filing date: 2016-05-17
Publication date: 2017-11-23
Also published as: CN109069226B; US20190090985A1; PT3457980T; ES2902443T3; KR20190008316A; CN109069226A; US11717383B2; WO2017198514A1; KR102189032B1; EP3457980B1; EP3457980A1; JP6797213B2; JP2019514630A

Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft einen Retainer (1) zur Stabilisierung der Stellung von Zähnen (2) eines menschlichen Gebisses, umfassend einen Bogen (3), der global betrachtet eine parabolisch gekrümmte Form aufweist, sodass der Retainer (1) an Zähnen (2) eines Oberkiefers oder eines Unterkiefers eines zu behandelnden Patienten angelegt werden kann, wobei der Retainer (1) lokal betrachtet eine Mehrzahl von entlang seiner Mittelachse (4) angeordneter, sich senkrecht zu der Mittelachse (4) erstreckender Ausformungen (5) aufweist, wobei die Ausformungen (5) jeweils dazu geeignet sind, mit Zahnzwischenräumen (6) zwischen benachbarten Zähnen (2) zusammenzuwirken, wobei der Retainer (1) einstückig ausgebildet ist. Um einen Retainer bereitzustellen, dessen Herstellung gegenüber den bekannten Verfahren günstiger möglich ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Retainer (1) von einem thermoplastischen Kunststoff gebildet ist, der dazu geeignet ist, im Rahmen eines 3D-Druck-Verfahrens verarbeitet zu werden. Weiterhin umfasst die vorliegende Anmeldung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Retainers (1).

Description

Einleitung
Die vorliegende Anmeldung betrifft einen Retainer zur Stabilisierung der Stellung von Zähnen eines menschlichen Gebisses, umfassend einen Bogen, der global betrachtet eine parabolisch gekrümmte Form aufweist, sodass der Retainer an Zähnen eines Oberkiefers oder eines Unterkiefers eines zu behandelnden Patienten angelegt werden kann, wobei der Retainer lokal betrachtet eine Mehrzahl von entlang seiner Mittelachse angeordneter, sich senkrecht zu der Mittelachse erstreckender Ausformungen aufweist, wobei die Ausformungen jeweils dazu geeignet sind, mit Zahnzwischenräumen zwischen benachbarten Zähnen zusammenzuwirken, wobei der Retainer einstückig ausgebildet ist.
Weiterhin betrifft die vorliegende Anmeldung ein Verfahren zur Herstellung eines Retainers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

a) Zu behandelnde Zähne werden mittels eines Abtastmittels erfasst und anschließend aus hierdurch gesammelten Daten ein digitales Modell der Zähne erstellt.
b) In dem digitalen Modell wird ein virtueller Retainer entworfen, der derart an das digitale Modell der erfassten Zähne angepasst ist, dass ein dem virtuellen Retainer nachempfundener, mit den zu behandelnden Zähnen in Kraft übertragender Weise verbundener, realer Retainer dazu geeignet ist, die zu behandelnden Zähne in ihrer im Moment der Abtastung mittels des Abtastmittels vorliegenden Stellung zumindest im Wesentlichen zu stabilisieren.

Unter einem „Bogen” wird im Sinne der vorliegenden Anmeldung ein lang gestrecktes Element verstanden, welches die beschriebene gekrümmte Form aufweist. Die Form ist dabei so ausgebildet, dass der Bogen an eine Form eines Unterkiefers oder Oberkiefers angepasst ist, sodass der Bogen an die Zähne des Unterkiefers bzw. Oberkiefers des jeweils zu behandelnden Patienten angelegt werden kann. Um eine Kraftübertragung zwischen dem Retainer und den zu behandelnden Zähnen zu ermöglichen, wird der an die Zähne angelegte Bogen mittels eines Verbindungsmittels in Kraft übertragender Weise mit den Zähnen verbunden. Idealerweise ist der Bogen so ausgeformt, dass er individuell an die jeweils zu behandelnden Zähne angepasst ist, sodass ein Abstand zwischen dem Bogen und jeweils zugewandten Zahnoberflächen möglichst minimal ist.
Unter den „Ausformungen”, von denen in aller Regel mehrere entlang der Mittelachse des Retainers angeordnet sind, sind insbesondere lokale Peaks zu verstehen, die sich senkrecht zu der Mittelachse des Retainers erstrecken. Die lokalen Ausformungen dienen dazu, den Retainer möglichst genau entlang von Zahnoberflächen der zu behandelnden Zähne zu führen. Dies gilt insbesondere im Bereich von Zahnzwischenräumen. Mittels der Ausformungen erstreckt sich der Retainer in die Zahnzwischenräume hinein anstatt diese gerade zwischen Anliegestellen des Retainers an den Zahnoberflächen zu überbrücken. Hierdurch entsteht idealerweise nach einem Anlegen des Retainers an die zu behandelnden Zähne gewissermaßen ein entlang der Mittelachse des Retainers betrachteter Formschluss, sodass eine Bewegung des Retainers in eine Richtung parallel zu seiner Mittelachse blockiert ist. Mit anderen Worten ist der Retainer vorteilhafterweise „passgenau” ausgeführt, wobei diese Ausführung mittels der beschriebenen Ausformungen ermöglicht ist.
Unter der „Mittelachse” des Retainers wird die Achse verstanden, entlang derer sich der Retainer mit seiner global betrachtet gekrümmten Form erstreckt. Betrachtet man den Retainer jeweils in seinem Querschnitt, so ist Mittelachse gewissermaßen die Summe aller Schwerpunkte des Retainers in seinen einzelnen Querschnitten.
Unter einer „einstückigen” Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Retainers wird ein solcher Retainer verstanden, der von einem einzigen Teil gebildet ist. Hierbei ist es grundsätzlich vorstellbar, dass der Retainer im Zuge seiner Herstellung ausgehend von separaten Teilen oder Elementen zusammengesetzt wird, nach Fertigstellung des Retainers bilden diese einzelnen Teile jedoch ein einziges, einteiliges Element, bei dem in aller Regel Fugen oder Materialgrenzen nicht länger feststellbar sind. Beispielsweise ist es denkbar, dass der Retainer von mehreren Elementen gebildet ist, die im Zuge der Herstellung des Retainers stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
Bezugnehmend auf das vorstehend beschriebene Verfahren, wird unter einem „Abtastmittel” im Sinne der vorliegenden Anmeldung ein Mittel verstanden, mittels dessen es möglich ist, zumindest einzelne Zähne eines menschlichen Gebisses zu erfassen. Ein derartiges Abtastmittel kann insbesondere von einem Intraoralscanner gebildet sein, der in die Mundhöhle des zu behandelnden Patienten eingeführt wird und dort die einzelnen Zähne mittels optischer Messmittel erfasst. Ebenso ist es grundsätzlich denkbar, dass das Abtastmittel von einer Abformmasse gebildet ist, beispielsweise von einer Gipsmasse.
Unter einem „digitalen Modell” der Zähne wird ein Modell verstanden, dass in Form von Daten vorliegt, mittels derer die Zähne virtuell an einer Datenverarbeitungsanlage grafisch dargestellt werden können.
Der „virtuelle Retainer” beschreibt einen solchen Retainer, der nicht tatsächlich, real, sondern lediglich virtuell an einer Datenverarbeitungsanlage, typischerweise mittels eines grafischen Verfahrens, entworfen wird. Im Gegensatz dazu ist ein „realer Retainer” ein tatsächlich existierender körperlicher Gegenstand, der greifbar ist und insbesondere mit den zu behandelnden Zähnen zusammenwirken kann.
Stand der Technik
Retainer sowie Verfahren zu deren Herstellung sind im Stand der Technik bereits bekannt. Insbesondere ist bereits ein Retainer bekannt, der unter Verwendung eines sogenannten CAD/CAM-Verfahrens hergestellt wird, wobei der Retainer aus einem Materialteil herausgearbeitet wird. Diese Vorgehensweise ist unter anderem in der europäischen Patentanmeldung EP 2 967 756 A1 beschrieben. Ebenfalls ist ein derartiger Retainer bereits unter der Bezeichnung Memotain^® am Markt erhältlich.
Der bekannte Retainer weist bereits eine Vielzahl von erheblichen Vorteilen auf, insbesondere ist er mit besonderer Präzision an die Oberfläche der zu behandelnden Zähne angepasst, sodass ein Abstand zwischen dem Retainer und den jeweils zugewandten Zahnoberflächen über die Länge des Retainers hinweg betrachtet durchgehend sehr gering ist. Hierdurch ergibt sich ein besonderer Tragekomfort des Retainers.
Der bekannte Retainer ist von einem Formgedächtnismaterial gebildet, insbesondere von Nitinol. Im Hinblick auf die besonders vorteilhaften elastischen Eigenschaften sowie die hohe Biokompatibilität ist dieses Material sehr geeignet. Gleichwohl ist die Herstellung des Retainers, die ein Herausarbeiten desselben aus einem massiven Materialteil erfordert, vergleichsweise aufwendig und kostenintensiv. Dies gilt insbesondere im Hinblick darauf, dass das für den Retainer verwendete Material sehr teuer ist und im Zuge der Herstellung des Retainers ein nicht unbeachtlicher Verschnitt des Ausgangsmaterials auftritt.
Aufgabe
Der vorliegenden Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, einen Retainer bereitzustellen, dessen Herstellung gegenüber den bekannten Verfahren günstiger möglich ist. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes Herstellverfahren bereitzustellen.
Lösung
Die zugrunde liegende Aufgabe wird ausgehend von einem Retainer der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Retainer von einem Kunststoff gebildet ist. Insbesondere sollte ein solcher Kunststoff verwendet werden, der thermoplastische Eigenschaften aufweist, wobei der Kunststoff vorzugsweise dazu geeignet ist, mittels eines 3D-Druckverfahrens verarbeitet zu werden. Hierzu kommen insbesondere folgende Kunststoffe infrage: Polyetherketone, insbesondere Polyetheretherketone (PEEK), thermoplastische Fluorkunststoffe, insbesondere Polyvinylidenfluorid (PVFD), Polyoxymethylen (POM) und Polymide, insbesondere Polyetherimid (PEI).
Unter einem „3D-Druck” wird im Sinne der vorliegenden Anmeldung das schichtweise Aufbauen dreidimensionaler Werkstück verstanden. Ein derartiges Verfahren läuft in aller Regel computergesteuert und auf Basis digital entworfene Modelle ab. Grundsätzlich ist es vorstellbar, dass verschiedenste Materialien mittels eines 3D-Druckverfahrens verarbeitet werden, insbesondere Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und Metalle. Die wichtigsten Techniken des 3D-Druckens sind das selektive Laserschmelzen, das selektive Lasersintern und die Stereolithographie, wobei insbesondere die beiden letztgenannten auch für Kunststoffe bzw. sogar vorwiegend für Kunststoffe zum Einsatz kommen.
Der erfindungsgemäße Retainer hat viele Vorteile. Zum einen ist das Ausgangsmaterial eines Kunststoffes deutlich günstiger als das im Stand der Technik verwendeten Nitinol. Weiterhin ermöglicht die Verwendung eines solchen Kunststoffes die Anwendung eines 3D-Druckverfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen Retainers. Im Zuge eines solchen Verfahrens wird der Retainer typischerweise urgeformt, wobei die Menge des verbrauchten Materials in aller Regel zumindest im Wesentlichen auf den Retainer selbst entfällt und kaum, vorzugsweise gar kein, Verschnitt anfällt. Weiterhin ist es ohne weiteres möglich, einen Kunststoff mit geeigneten mechanischen Eigenschaften auszuwählen, die für den Einsatz als Material für einen Retainer geeignet sind. Dasselbe gilt im Hinblick auf die Biokompatibilität eines solchen Kunststoffes. Ein von Kunststoff gebildeter Retainer ist folglich grundsätzlich ohne weiteres tatsächlich in der Praxis anwendbar. Weiterhin ist ein erfindungsgemäßer Retainer aufgrund der verwendeten Technik günstiger und in weniger Herstellungsschritten herstellbar als bekannte Retainer gemäß dem Stand der Technik.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Retainers gehört der verwendete Kunststoff der Stoffgruppe der Polyaryletherketone an. Vorzugsweise ist der Kunststoff ein Polyetheretherketon (PEEK). Dieser Kunststoff ist insoweit von besonderem Vorteil, als er sowohl ideale mechanische Eigenschaften als auch eine besonders hohe Biokompatibilität aufweist und somit für den Einsatz als Retainer grundsätzlich sehr geeignet ist. Als superelastisches Material neigt PEEK im Vergleich zu anderen Kunststoffen kaum dazu, zu zerbrechen. Dies ermöglicht eine besonders detaillierte Ausgestaltung des Retainers mit besonders spitz zulaufenden Bereichen wie nachstehend beschrieben. Weiterhin sind mittlerweile Herstellverfahren bekannt, die es erlauben, einen derartigen Kunststoff mittels eines 3D-Druckverfahrens herzustellen. Folglich ist es denkbar, dass ein von PEEK gebildeter Retainer unmittelbar auf Basis eines CAD-Modells mittels einer entsprechenden Druckvorrichtung ausgedruckt wird. Ein entsprechendes Verfahren ist Gegenstand der vorliegenden Anmeldung und nachstehend genauer erläutert. Die Verwendung eines bestimmten 3D-Druckverfahrens ist hierfür nicht zwingend. Insbesondere ist es vorstellbar, einen von PEEK gebildeter Retainer zum Beispiel mittels eines Lasersinter-Verfahrens oder mittels eines Stereolithographie-Verfahrens herzustellen. Auch sind alternative 3D-Druckverfahren denkbar, wobei womöglich in Zukunft noch weitere Verfahren hervorgebracht werden und sich sodann gleichermaßen eignen.
In einer weiterhin vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Retainers weist mindestens eine lokale Ausformung desselben, vorzugsweise mehrere Ausformungen, einen Krümmungsradius von weniger als 1,0 mm, vorzugsweise weniger als 0,5 mm, weiter vorzugsweise weniger als 0,2 mm, auf. Derartig ausgebildete Ausformungen sind gewissermaßen „spitz” ausgebildet, sodass sie besonders gut in die spitz zulaufenden Zahnzwischenräume zwischen benachbarten Zähnen des zu behandelnden Patienten eingreifen können. Ein derartig ausgebildeter Retainer kann besonders gut an die Zähne angepasst werden, sodass er nur sehr geringfügig sich ausgehend von den Zähnen in die Mundhöhle des zu behandelnden Patienten erstreckt und entsprechend für den Patienten besonders angenehm zu tragen ist. Ferner unterliegt ein solcher gut angepasster Retainer einer vergleichsweise geringen Verschmutzung, da sich wenige bis keine Zwischenräume zwischen dem Retainer und den Zähnen erstrecken, in denen sich beispielsweise Essensreste ansammeln könnten. Insoweit ist ein besonders exakt an den Zähnen anliegender Retainer auch im Hinblick auf die Hygiene besonders von Vorteil.
Weiterhin ist ein solcher Retainer von besonderem Vorteil, der eine dreidimensionale Form aufweist. Der Begriff der „dreidimensionalen Form” ist in diesem Zusammenhang so zu verstehen, dass sich die Mittelachse des Retainers, die im mathematischen Sinne für sich allein betrachtet ein eindimensionales Gebilde ist, nicht vollständig innerhalb einer zweidimensionalen Ebene angeordnet ist. Das heißt, dass mindestens zwei Ebenen existieren, die jeweils zwei Punkte entlang der Mittelachse des Retainers beinhalten, wobei diese beiden Ebenen nicht linear voneinander abhängig sind. Bildlich gesprochen erstreckt sich ein solcher dreidimensionaler Retainer nicht nur entlang eines Bogens, sondern zudem aus der Bogenebene heraus.
Ein derartiger dreidimensionaler Retainer ist besonders gut dazu geeignet, an die individuellen Gegebenheiten bei einem jeweiligen Patienten angepasst zu werden. Insbesondere ist es möglich, den Retainer ausschließlich über seine Länge hinweg möglichst ausschließlich über die Zähne zu führen, wobei der Retainer vorteilhafterweise so ausgeformt ist, dass er den interdentalen Zahnfleischpapillen „ausweicht”. Hierzu wird der Bogen des Retainers an den seitlichen Rändern eines jeweiligen Zahns „nach oben” geführt und somit aus der Bogenebene heraus. Die erfindungsgemäße dreidimensionale Ausformung erlaubt gegenüber einer zweidimensionalen Ausformung gemäß dem Stand der Technik folglich, dass sich der Retainer gewissermaßen in eine Hochrichtung der Zähne erstreckt und somit den Zahnfleischpapillen ausweichen kann.
Den erfindungsgemäßen Retainer weiter ausgestaltend, ist selbiger zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, flächig ausgebildet. Insbesondere kann der Retainer plattenförmig ausgebildet sein, wobei eine Dicke des Retainers dessen Höhe deutlich übersteigt. Vorzugsweise ist die zu einer parallel zu einer Hochachse des Retainers gemessene Höhe desselben doppelt so groß wie die senkrecht zu der Hochachse sowie senkrecht zu der Mittelachse des Retainers gemessene Dicke desselben. Weiter vorzugsweise ist die Höhe des Retainers mindestens fünfmal so groß wie dessen Dicke.
Die flächige Ausgestaltung des Retainers hat den besonderen Vorteil, dass der Retainer flächig mit den zu behandelnden Zähnen zusammenwirken kann. Im Stand der Technik bekannte Retainer sind hingegen typischerweise drahtförmig ausgebildet, wobei sie einen entweder quadratischen oder elliptischen Querschnitt aufweisen. Eine Verbindung derartiger Retainer mit den zu behandelnden Zähnen erfolgt mittels eines Verbindungsmittels, typischerweise mittels eines Klebkunststoffs, dass flächig mit Zahnoberflächen der Zähne zusammenwirkt.
Mittels der flächigen Ausgestaltung kann der Retainer entlang seiner Höhe an die Kontur der jeweils anliegenden Zähne angepasst werden und auf diese Weise einen besonders guten Verbund mit den Zähnen ausbilden. Entsprechend ist die Stabilisierungswirkung eines solchen Retainers gegenüber heute bekannten Retainern gesteigert. Auch kann ein solcher Retainer vergleichsweise dünn ausgestaltet werden, sodass er in der Mundhöhle des Patienten kaum einen störenden Einfluss hat und somit zu einem besonders gesteigerten Tragkomfort des Retainers beiträgt. Weiterhin lässt sich ein solcher Retainer auf besonders hygienische Weise tragen, da er kaum bis gar nicht dazu neigt, sich mit Speiseresten zu verfangen.
Vorteilhafterweise ist ein flächig ausgebildeter Retainer relativ zu seiner Hochachse betrachtet geneigt bzw. konisch ausgeführt. Das heißt, dass ein Abstand eines oberen Randes des Retainers von der Hochachse größer ist als ein Abstand eines unteren Randes des Retainers. Diese Form ergibt sich auch aus den nachstehenden Ausführungsbeispielen. Sie ist besonders gut dazu geeignet, mit Zähnen zusammenzuwirken, da die Zahnoberflächen sich in aller Regel ausgehend von einem unteren, in unmittelbarer Umgebung des Zahnfleischs befindlichen Rand hin zu einem oberen, dem Zahnfleisch abgewandten Rand „nach vorne”, das heißt in eine Labialrichtung erstrecken. Die konische Aufweitung bzw. geneigte Anordnung des erfindungsgemäßen Retainers im Raum ist dieser Form der Zahnoberflächen angepasst und ermöglicht es dem Retainer dadurch, über seine Höhe hinweg flächig an den Zahnoberflächen anzuliegen.
Es versteht sich, dass ohne weiteres ein Retainer vorstellbar ist, der sowohl flächig als auch „dreidimensional” im Sinne der vorstehenden Beschreibung ausgeführt ist. Das heißt, dass auch ein flächiger Retainer vorstellbar ist, dessen Mittelachse sich zumindest teilweise außerhalb einer Ebene erstreckt.
Weiterhin kann ein solcher Retainer von besonderem Vorteil sein, der mindestens eine flächige Übertragungseinrichtung, vorzugsweise eine Mehrzahl flächiger Übertragungseinrichtungen, umfasst. Eine derartige Übertragungseinrichtung ist dazu geeignet, mit einer Zahnoberfläche eines Zahnes flächig verbunden werden. Insoweit dienen derartige Übertragungseinrichtungen der Kraftübertragung zwischen dem Retainer und den zu behandelnden Zähnen. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die mindestens eine Übertragungseinrichtung einstückig mit dem übrigen Retainer ausgeformt. Insbesondere ist es vorstellbar, dass die Übertragungsfläche als Teil des Retainers im Zuge eines 3D-Druckverfahrens gemeinsam mit dem übrigen Retainer ausgedruckt wird. Eine solche Ausführung ist insbesondere bei einer stabförmigen Ausgestaltung des Bogens des zugehörigen Retainers vorteilhaft.
Sofern der Retainer als Lingualretainer konzipiert ist, der dazu geeignet ist, mit einer Lingualfläche der zu behandelnden Zähnen zusammenzuwirken, kann es weiterhin von besonderem Vorteil sein, wenn der Retainer über mindestens ein an ihn angeschlossenes Veneer verfügt, das dazu geeignet ist, mit einer der Lippe zugewandten Labialfläche mindestens eines Zahnes zusammenzuwirken. Ein derartiges Veneer hat den Zweck, die jeweilige Labialfläche des jeweiligen Zahns optisch zu verdecken, sodass die natürliche Zahnoberfläche für einen Betrachter der Zähne unsichtbar ist. Ein derartig ausgebildeter Retainer weist demzufolge nicht nur einen therapeutischen Nutzen auf, indem er die Zähne in ihrer jeweils aktuellen Stellung stabilisiert, sondern kann zudem einen kosmetischen Zweck erfüllen, indem die Zähne mittels des mindestens einen Veneers optisch verdeckt werden. Vorteilhafterweise umfasst der Retainer eine Mehrzahl von Veneeren, wobei typischerweise jeweils eines mit einer Labialfläche eines jeweiligen Zahnes zusammenwirkt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Retainers ist selbiger in Form einer Zahnschiene ausgebildet, die dazu geeignet ist, über zu behandelnde Zähne gestülpt zu werden. Dieses „Stülpen” erfolgt derart, dass der Retainer sowohl mit Lingualflächen als auch mit Labialflächen der zu behandelnden Zähne zusammenwirkt. Insbesondere ist die Zahnschiene in Form eines Negativs der zu behandelnden Zähne ausgeformt, sodass sich die Zahnschiene passgenau auf die Zähne legt und somit an deren Labialflächen als Veneer und an deren Lingualflächen stabilisierend wirken kann.
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art wird die zugrunde liegende Aufgabe erfindungsgemäß durch den folgenden Verfahrensschritt gelöst:

c) Der reale Retainer wird auf Basis von Daten des virtuell entworfenen Retainers mittels eines 3D-Druckers urgeformt.

Der vorstehend beschriebene Retainer ist unabhängig von seiner detaillierten Ausgestaltung mittels dieses erfindungsgemäßen Verfahrens besonders einfach herstellbar. Das Verfahren ist dabei insoweit besonders von Vorteil, als der zu erzeugenden Retainer unmittelbar aus einem Material urgeformt wird, wobei der Materialeinsatz für diesen Vorgang zumindest im Wesentlichen, vorzugsweise vollständig, der Materialmenge entspricht, aus der der spätere, fertige Retainer besteht. Eine Verschwendung von Material findet somit kaum, vorzugsweise gar nicht, statt.
Auch ist das erfindungsgemäße Verfahren für eine präzise Ausgestaltung eines Retainers besonders von Vorteil, da die Daten des virtuell erstellten Retainers unmittelbar mittels eines 3D-Druckers umgesetzt werden und es somit keinen weiteren Zwischenschritt gibt, der dazu beitragen könnte, dass eine zusätzliche Differenz zwischen dem virtuellen Modell und dem späteren realen Retainer erzeugt wird. Mit anderen Worten ist mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens der Retainer besonders präzise herstellbar, sodass er passgenau an den zu behandelnden Zähnen anlegen kann. Das so ausgebildete erfindungsgemäße Verfahren stellt ein CAD/CAM-Verfahren dar.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der Retainer nach Beendigung des 3D-Drucks unmittelbar seine vollendete Form auf. Das heißt, dass der Retainer keiner weiteren Nachbearbeitung beispielsweise mittels eines mechanischen Werkzeuges oder dergleichen bedarf, um bei einem Patienten eingesetzt zu werden. Hierdurch ist zum einen der Arbeitsaufwand für die Herstellung des Retainers reduziert und zum anderen die Präzision der Fertigung begünstigt, da die Qualität des vollendeten Produkts nicht von individuellen Fähigkeiten einer den Retainer bearbeitenden Person abhängig ist. Dies wirkt sich zudem positiv auf die Gleichmäßigkeit und konstante Qualität zu fertigender Retainer aus.
Für die Herstellung des Retainers mittels eines 3D-Drucks ist es besonders von Vorteil, wenn der Retainer schichtweise gedruckt wird. Dabei fährt eine Materialdüse des 3D-Druckers vorzugsweise fortwährend zyklisch eine Kontur des Retainers parallel der Mittelachse des Retainers ab. Mit anderen Worten bewegt sich die Materialdüse gewissermaßen von einem Ende des Bogens des Retainers zu dem gegenüberliegenden Ende des Retainers und bringt im Zuge dieser Bewegung eine Materialschicht auf. Nach Beendigung der Schicht wird sodann die Materialdüse „nach oben”, das heißt in eine Richtung parallel zu der Hochachse des Retainers, bewegt. Dabei wird die Materialdüse um das Maß der Dicke der zuvor aufgebrachten Schicht des Retainers angehoben. Anschließend bewegt sich die Materialdüse wieder entlang der Kontur des Retainers zurück zu dem gegenüberliegenden Ende des Bogens, wobei die aufgebrachte Schicht auf die vorausgehende Schicht aufgelegt wird. Mittels einer zyklischen Bewegung der Materialdüse auf diese Weise entlang der Kontur des Retainers werden folglich nach und nach die einzelnen Schichten des Retainers aufgebracht, bis dieser fertiggestellt ist und seine vollständige Höhe aufweist. Die einzelnen Schichten können beispielsweise eine Dicke von jeweils ca. 0,1 mm aufweisen.
Im Zuge des Druckverfahrens wird der thermoplastische Kunststoff erwärmt, sodass er fließfähig ist, wobei der Kunststoff nach seinem Austreten aus der Materialdüse abkühlt und schließlich wieder erstarrt. Das vorstehend beschriebene schichtweise Druckverfahren sollte daher derart durchgeführt werden, dass eine jeweils nachfolgende Schicht auf die jeweils vorhergehende Schicht aufgebracht wird, während die vorhergehende Schicht noch nicht erstarrt ist, sodass sich nach Möglichkeit zwischen den benachbarten Schichten im Zuge des Druckverfahrens ein Stoffschluss ausbildet. Auf diese Weise ist der Retainer nach seiner Fertigstellung von einem einzigen massiven Bauteil gebildet.
Ein besonderer Vorteil des beschriebenen schichtweisen Druckverfahrens besteht darin, dass der fertiggestellte Retainer keine Stützstrukturen aufweist, die ansonsten vor einer weiteren Verwendung des Retainers aufwendig entfernt werden müssen. Derartige Stützstrukturen sind bei gängigen Druckverfahren üblich, um Teile des jeweiligen Druckexemplars fertigen zu können, die über den Grundriss der ersten mittels des Druckers aufgebrachten Lage vorstehen. Die Stützstrukturen dienen dazu, derartige „Überhänge” in vertikale Richtung zu stützen. Dies ist mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht notwendig, da sie jeweils vorausgehenden Schicht die jeweils nachfolgenden Schichten derartig stützen, dass Überhänge auch ohne Stützstrukturen vertikal gehalten sind. Ein mittels des vorteilhaften verfahrensgefertigter Retainer ist folglich unmittelbar und ohne jegliche Nachbearbeitung einsetzbar.
Ausführungsbeispiele
Der erfindungsgemäße Retainer sowie das erfindungsgemäße Verfahren werden nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt:
1: Ein digitales Modell von erfassten Zähnen eines Oberkiefers in einem Querschnitt mit einem virtuellen Retainer,
2: Das digitale Modell gemäß 1, jedoch in einer Totalen,
3: Ein digitales Modell von Zähnen eines Oberkiefers mit einem virtuellen, dreidimensionalen Retainer im Entwurfsstadium und
4: Ein digitales Modell von Zähnen eines Oberkiefers mit einer vereinfachten Darstellung eines virtuellen, stabförmigen Retainers inklusive zugehöriger Übertragungseinrichtungen.
Die Ausführungsbeispiele umfassen mehrere Retainer 1, die entsprechend den 1 bis 4 ausgebildet sind.
Der Retainer 1 gemäß den 1 und 2 umfasst einen Bogen 3, der global betrachtet eine parabolisch gekrümmte Form aufweist. Der Bogen 3 ist dabei so ausgebildet, dass er mit Zähnen 2 eines Oberkiefers eingreifen kann, wobei der Bogen 3 über eine Mittelachse 4 des Retainers 1 hinweg betrachtet in einem besonders geringen Abstand zu Zahnoberflächen 10 der Zähne 2 verläuft. Der Retainer 1 ist flächig ausgeführt und weist eine sich parallel zu einer Hochachse 7 erstreckende Höhe 8 auf, die ungefähr fünfmal größer ist als eine Dicke 13 des Retainers 1. Weiterhin verfügt der Retainer 1 über lokale Ausformungen 5, mittels derer sich der Bogen 3 des Retainers 1 in Zahnzwischenräume 6 zwischen benachbarten Zähnen 2 erstreckt. Die Ausformungen 5 weisen in einem Längsschnitt des Bogens 3 betrachtet eine spitze Form auf, wobei ein Krümmungsradius der Ausformungen hier jeweils ungefähr 0,5 mm beträgt.
Wie sich aus den 1 und 2 ergibt, liegt der erfindungsgemäße Retainer flächig an Lingualflächen 11 der zu behandelnden Zähne an. Zur Herstellung einer kraftübertragenden Verbindung zwischen dem Retainer 1 und den zugewiesenen Zahnoberflächen 10 ist eine den Zähnen 2 zugewandte Oberfläche des Retainers 1 mit einem Haftmittel versehen, das vor dem Einsetzen des Retainers 1 an die Zähne 2 des zu behandelnden Patienten auf die Oberfläche des Retainers 1 aufgebracht wird.
Der gezeigte Retainer 1 ist mittels eines 3D-Druckverfahrens hergestellt worden und ist von einem Polyetheretherketon (PEEK) gebildet. Wie sich insbesondere aus 1 ergibt erstreckt sich der Retainer 1 über seine Höhe 8 betrachtet in eine zu seiner Mittelachse 4 sowie seiner Hochachse 7 senkrechte Richtung. Mit anderen Worten ist ein global betrachteter Radius des Retainers 1 in einem oberen Randbereich größer als in einem unteren Randbereich. Diese Form ist der natürlichen Form der Zahnoberflächen 10 der Zähne 2 geschuldet, denen der Retainer 1 nachempfunden ist. Es versteht sich somit, dass der Retainer 1 einen stark ausgeprägten Überhang aufweist, mit dem sich der Retainer 1 gewissermaßen über eine Tiefe 12 erstreckt.
Der gezeigte Retainer 1 wurde mit einem 3D-Druckverfahren hergestellt, bei dem der thermoplastische Kunststoff des Retainers 1 schichtweise aufgebracht wurde. Hierbei ist eine in den Figuren nicht dargestellte Materialdüse eines gleichfalls nicht dargestellten 3D-Druckers zyklisch entlang einer Kontur des Retainers 1 gefahren, wobei die Materialdüse nach dem Aufbringen einer jeweiligen Schicht um ein bestimmtes Maß parallel zu der Hochachse 7 sowie – sofern erforderlich – in Richtung der Tiefe 12 des Retainers 1 bewegt wurde und sodann die nächste Materialschicht aufgebracht hat. Dabei legt sich eine jeweilige Schicht des Kunststoffes auf die jeweils vorausgehende auf. Mittels dieses Vorgehens wurde der Retainer 1 nach und nach über seine gesamte Höhe 8 gedruckt, bis er schließlich seine in den Figuren gezeigte Form aufwies. Bei diesem Vorgehen war es nicht erforderlich, den Retainer 1 im Zuge seiner Herstellung mit Stützstrukturen zu versehen, um den Überhang des Retainers 1 abzufangen. Stattdessen ist der Retainer 1 durch die schichtweise Produktion auch im Bereich von Überhängen von seiner eigenen Struktur gestützt, sodass nach Fertigstellung des Retainers 1 keine Nacharbeit erforderlich ist, um diesen unmittelbar bei einem jeweiligen Patienten einzusetzen.
Wie sich insbesondere aus 2 ergibt erstreckt sich der erfindungsgemäße Retainer 1 in allen drei Dimensionen, wie sich insbesondere im Bereich der Zahnzwischenräume 6 zeigt. Hier wird der Retainer 1 relativ zu den Zähnen 2 betrachtet gewissermaßen „angehoben”, sodass er den Zahnfleischpapillen jeweils zwischen zwei benachbarten Zähnen 2 „ausweicht”. Diese dreidimensionale Ausgestaltung des Retainers 1 hat zur Folge, dass in einem untersten Längsschnitt, gewissermaßen in der ersten Schicht bezogen auf das verwendete 3D-Druckverfahren, der Retainer 1 aus einer Mehrzahl, nicht miteinander verbundener, einzelner Bereiche besteht. Erst durch die Entwicklung des Retainers im Zuge des 3D-Druckverfahren in seine Hochrichtung werden diese einzelnen Bereiche miteinander verbunden, sodass sich am Ende der gezeigte Retainer 1 insgesamt ergibt. Hierbei ist im Zuge der Auftragung einer jeweiligen Schicht des Retainers 1 die jeweils vorausgehenden Schicht noch nicht erstarrt, sodass die Schichten untereinander einen Stoffschluss ausbilden, bevor der Kunststoff erstarrt. Dies führt dazu, dass der Retainer 1 nach dessen Fertigstellung zwar im Zuge der Herstellung ursprünglich von einzelnen Schichten gebildet war, jedoch aufgrund des sich ausbildenden Stoffschlusses zwischen den einzelnen Schichten schlussendlich einstückig und ohne Materialgrenzen ausgebildet ist.
3 zeigt den Retainer 1 in einem virtuellen Planungsstadium, wobei hier besonders gut erkennbar ist, wie eine Geometrie des Retainers 1 dreidimensional entlang der zu behandelnden Zähne 2 geplant ist. Insbesondere ist erkennbar, dass die Ausformungen 5 des Retainers 1 im Bereich der Zahnzwischenräume 6 soweit entlang einer seitlichen Flanke der jeweiligen Zähne 2 nach oben gezogen sind, dass die Zahnfleischpapillen nicht von dem Retainer 1 beeinträchtigt sind.
Wie vorstehend bereits beschrieben ist, ist es denkbar, den Retainer 1 gemeinsam mit Übertragungseinrichtungen 9 auszubilden, die vorzugsweise einstückig mit dem Bogen 3 des Retainers 1 verbunden sind. Insbesondere können derartige Übertragungseinrichtungen 9 unmittelbar im Zuge der Herstellung des Retainers 1 mit ausgedruckt werden. Eine idealisierte Darstellung eines entsprechenden Retainers 1 ist 4 entnehmbar. Die Übertragungseinrichtungen 9 sind besonders gut dazu geeignet, mit den jeweils anliegenden Zähnen 2 bzw. deren Zahnoberflächen 10 in Kraft übertragender Weise verbunden, insbesondere verklebt, zu werden. Derartige Übertragungseinrichtungen 9 sind insbesondere dann von Vorteil, wenn der Retainer 1 im Übrigen stabförmig bzw. drahtförmig ausgebildet ist und somit einer zusätzlichen Haftfläche zur Verbindung mit den zu behandelnden Zähnen 2 bedarf.
Bezugszeichenliste

1: Retainer
2: Zahn
3: Bogen
4: Mittelachse
5: Ausformung
6: Zahnzwischenraum
7: Hochachse
8: Höhe
9: Übertragungseinrichtung
10: Zahnoberfläche
11: Lingualfläche
12: Tiefe
13: Dicke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2967756 A1 [0010]

Claims

Retainer (1) zur Stabilisierung der Stellung von Zähnen (2) eines menschlichen Gebisses, umfassend einen Bogen (3), der global betrachtet eine parabolisch gekrümmte Form aufweist, sodass der Retainer (1) an Zähnen (2) eines Oberkiefers oder eines Unterkiefers eines zu behandelnden Patienten angelegt werden kann, wobei der Retainer (1) lokal betrachtet eine Mehrzahl von entlang seiner Mittelachse (4) angeordneter, sich senkrecht zu der Mittelachse (4) erstreckender Ausformungen (5) aufweist, wobei die Ausformungen (5) jeweils dazu geeignet sind, mit Zahnzwischenräumen (6) zwischen benachbarten Zähnen (2) zusammenzuwirken, wobei der Retainer (1) einstückig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Retainer (1) von einem thermoplastischen Kunststoff gebildet ist, der dazu geeignet ist, im Rahmen eines 3D-Druck-Verfahrens verarbeitet zu werden.
Retainer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff zur Stoffgruppe der Polyaryletherketone gehört, insbesondere der Kunststoff ein Polyetheretherketon ist.
Retainer (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine lokale Ausformungen (5) des Retainers (1) einen Krümmungsradius von weniger als 1,0 mm, vorzugsweise weniger als 0,5 mm, weiter vorzugsweise weniger als 0,2 mm, aufweist.
Retainer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Retainer (1) eine dreidimensionale Form aufweist, sodass zumindest eine durch zwei Punkte der Mittelachse (4) des Retainers (1) gelegte Ebene von mindestens einer anderen durch zwei Punkte der Mittelachse (4) gelegten Ebene linear unabhängig ist.
Retainer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Retainer (1) zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, flächig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise eine parallel zu einer Hochachse (7) des Retainers (1) gemessene Höhe (8) des Retainers (1) dessen senkrecht zu der Hochachse (7) sowie senkrecht zu der Mittelachse (4) gemessene Dicke (13) des Retainers (1) um mindestens das doppelte übersteigt, vorzugsweise die Höhe (8) des Retainers (1) mindestens 5-mal so groß ist wie dessen Dicke (13).
Retainer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch mindestens eine flächige Übertragungseinrichtung (9), die dazu geeignet ist, mit einer Zahnoberfläche (10) eines Zahnes (2) flächig verbunden zu werden, wobei vorzugsweise die Übertragungseinrichtung (9) einstückig mit dem Retainer (1) ausgebildet ist.
Retainer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Retainer (1) als Lingualretainer konzipiert ist, sodass er dazu geeignet ist, mit einer Lingualfläche (11) zu behandelnder Zähne (2) zusammenzuwirken, gekennzeichnet durch mindestens ein an den Retainer (1) angeschlossenes Veneer, das dazu geeignet ist, mit einer Labialfläche mindestens eines Zahnes (2) derart zusammenzuwirken, dass die Labialfläche für einen Betrachter der Zähne (2) optisch verdeckt ist.
Retainer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Retainer (1) in Form einer Zahnschiene ausgebildet ist, die dazu geeignet ist, über zu behandelnde Zähne (2) gestülpt zu werden, sodass der Retainer (1) sowohl mit Lingualflächen (11) als auch mit Labialflächen der zu behandelnden Zähne (2) zusammenwirken kann.
Verfahren zur Herstellung eines Retainers (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: a) Zu behandelnde Zähne (2) werden mittels eines Abtastmittels erfasst und anschließend aus hierdurch gesammelten Daten ein digitales Modell der Zähne (2) erstellt. b) In dem digitalen Modell wird ein virtueller Retainer (1) entworfen, der derart an das digitale Modell der erfassten Zähne (2) angepasst ist, dass ein dem virtuellen Retainer nachempfundener, mit den zu behandelnden Zähnen (2) in Kraft übertragender Weise verbundener, realer Retainer (1) dazu geeignet ist, die zu behandelnden Zähne (2) in ihrer im Moment der Abtastung mittels des Abtastmittels vorliegenden Stellung zumindest im Wesentlichen zu stabilisieren, gekennzeichnet durch den folgenden Verfahrensschritt: c) Der reale Retainer (1) wird auf Basis von Daten des virtuell entworfenen Retainers mittels eines 3D-Druckers urgeformt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Retainer (1) aus Kunststoff, vorzugsweise aus einem Kunststoff der Stoffgruppe Polyaryletherketone, weiter vorzugsweise aus einem Polyetheretherketon, geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Retainer (1) nach Abschluss des Urformprozesses unmittelbar seine schlussendliche Form aufweist, sodass der Retainer (1) ohne weitere Bearbeitung an den zu behandelnden Zähnen (2) angebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Retainer (1) schichtweise gedruckt wird, wobei vorzugsweise eine Materialdüse des 3D-Druckers fortwährend zyklisch eine Kontur des Retainers entlang seiner Mittelachse (4) abfährt, wobei nach einem vollständigen Bildung einer jeweiligen Schicht die Materialdüse parallel zu einer Hochachse (7) des Retainers (1) betrachtet um ein Dickenmaß der gebildeten Schicht nach oben bewegt wird, sodass eine unmittelbar nachfolgende Schicht in Richtung der Hochachse (7) des Retainers (1) betrachtet oberhalb der vorausgehenden Schicht gebildet wird.