DE112014001330T5

DE112014001330T5 - Bogendrahtanordnung mit nichtlinearem crimpbarem kieferorthopädischem Anschlag und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE112014001330T5
Application number: DE112014001330.7T
Authority: DE
Inventors: B. Cameron Thomas; Joseph Porciello William, Jr.; J. Case Brian
Original assignee: Ultimate Wireforms Inc
Current assignee: Ultimate Wireforms Inc
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2016-01-14
Also published as: US9084652B2; CN105208964B; US20140272760A1; WO2014158871A1; US20160015481A1; CN105208964A; US9999482B2

Abstract

Ein Bogendrahtanschlag definiert einen nichtlinearen Weg durch den Anschlag, der zu einem Biegemoment zwischen einem kieferorthopädischen Anschlag und dem durch den Anschlag passierenden Teil eines kieferorthopädischen Bogendrahts führt. Dem Biegemoment wird durch elastische Verformung des Bogendrahts und Anschlags Rechnung getragen, was zu einem vorhersagbaren Reibschluss zwischen dem Anschlag und dem Bogendraht führt, was bei dem Angebrachthalten eines Anschlags an einem Bogendraht bei Verpackung, Versand und Handhabung in einem klinischen Umfeld nützlich ist. Ein nichtlinearer Weg durch einen Bogendrahtanschlag kann durch einen nichtlinearen röhrenförmigen Anschlag oder durch geeignete innere Merkmale des Anschlags geschaffen werden. Der nichtlineare Weg durch den Anschlag kann so gewählt werden, dass der Reibschluss zu den freien Enden des Bogendrahts hin am größten ist, wodurch ein Herunterrutschen des Anschlags von den Enden eines Bogendrahts verhindert wird, während Einstellung des Anschlags vorne im Mund bei der Behandlung eines Patienten gestattet wird.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Offenbarung betrifft Anschläge, die gemeinhin an kieferorthopädischen Bogendrähten in Kombination mit am Zahn angebrachten kieferorthopädischen Brackets zur Behandlung von Zahnstellungsproblemen verwendet werden. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung Anschläge, die einen nichtlinearen Weg für einen Bogendraht zur Minimierung eines Rutschens am Bogendraht definieren, Bogendrahtanordnungen, die solche zuvor auf den Bogendraht gefädelten Anschläge enthalten, und Verfahren zur Herstellung von Bogendrahtanordnungen mit solchen Anschlägen.
Eine kieferorthopädische Behandlung umfasst normalerweise das Anlegen von mechanischen Kräften zum Drücken von falsch positionierten Zähnen in die richtige Stellung. Eine häufige Form von kieferorthopädischer Behandlung umfasst die Verwendung von kieferorthopädischen Brackets, die gemeinhin durch direktes Kleben der Brackets an die Zähne an den Zähnen befestigt werden. Dann wird ein elastisch gekrümmter Bogendraht in den Bogendrahtschlitzen der Brackets angeordnet, um die Zähne über das Bracket mit mechanischen Kräften zu beaufschlagen. Bei einer herkömmlichen kieferorthopädischen Behandlung können die Bogendrähte durch Bindedrähte oder elastische Bänder, die eine relative Bewegung zwischen dem Bogendraht und den Brackets begrenzen können, an den Brackets befestigt werden. Es hat sich herausgestellt, dass eine freie Bewegung des Bogendrahts bezüglich kieferorthopädischen Brackets eine Zahnbewegung, die das Ziel einer kieferorthopädischen Behandlung ist, erleichtert. Brackets der selbstligierenden Art wurden entwickelt, um das Erfordernis von Drähten oder elastischen Ligaturen bei der Befestigung von Bogendrähten an kieferorthopädischen Brackets zu eliminieren und eine größere Freiheit der relativen Bewegung zwischen dem Bogendraht und den Brackets zu gestatten.
Brackets der selbstligierenden Art enthalten eine bewegliche Abdeckung, die den Bogendrahtschlitz der Brackets gezielt schließt, um den Bogendraht an dem Bracket zu befestigen, wodurch das Erfordernis von Bindedrähten oder elastischen Bändern eliminiert wird. Die bewegliche Abdeckung wird zum Einführen des Bogendrahts geöffnet und dann zum Festhalten des Bogendrahts in dem Bogendrahtschlitz geschlossen. Der Bogendraht wird elastisch verformt, um die Brackets in Eingriff zu bringen, und strebt danach, in seinen Ausgelegungsbogen zurückzukehren, wodurch eine mechanische Kraft ausgeübt wird, die die Zähne dazu drängt, sich im Laufe der Zeit in die richtige Stellung zu bewegen. Nach der Befestigung des Bogendrahts in dem Bogendrahtschlitz durch die Abdeckung kann sich der Bogendraht lateral im Bogendrahtschlitz frei bewegen, wodurch die Zahnbewegung während der Behandlung erleichtert wird.
Die verbesserte Bewegungsfreiheit des Bogendrahts bezüglich selbstligierender Brackets kann zu einer unerwünschten Migration des Bogendrahts aus seiner beabsichtigten installierten Position führen. Unausgewogene Kräfte, die durch die Zunge, Muskeln im Mund und Kauen erzeugt werden, bewegen den Bogendraht lateral durch die Bogendrahtschlitze der Brackets. Diese Bewegung kann bewirken, dass ein freies Ende des Bogendrahts aus einem der an den Molaren befestigten Brackets vorragt und Zahnfleischgewebe oder Wangengewebe berührt. Infolge der Bewegung kann sich auch das gegenüberliegende freie Ende des Bogendrahts von seinem Bracket lösen. Die vorragenden Enden des Bogendrahts können das Zahnfleisch- oder Wangengewebe reizen. Ferner wird die kieferorthopädische Behandlung durch Loslösen der Bogendrähte von den Brackets unterbrochen.
Es werden mehrere herkömmliche Techniken verwendet, um die Bewegung des Bogendrahts in den Bracket-Schlitzen zu begrenzen, um ein Loslösen des Bogendrahts von den Brackets sowie ein Leiten von Kräften zu einem oder mehreren Zähnen zu verhindern. Eine Technik besteht darin, den Bogendraht durch eine crimpbare Hülse, wie zum Beispiel ein Röhrchen mit geringem Durchmesser, einzuführen, dann den Bogendraht in den Bracket-Schlitzen mit zwischen zwei benachbarten Brackets positionierter Hülse zu positionieren. Dann wird die Hülse in einer festen Position an dem Bogendraht befestigt (gecrimpt), um einen Anschlag zu bilden. Die Hülse ist so konfiguriert, dass sie nicht durch einen Bogendrahtschlitz passieren oder sich darüber hinaus bewegen kann, wenn sich der Bogendraht in lateraler Richtung bewegt. Auf diese Weise wird die maximale Bewegung des Bogendrahts so begrenzt, dass sie etwas geringer als der Abstand zwischen den benachbarten Brackets ist. Diese Anordnung verhindert effektiv, dass sich die freien Enden des Bogendrahts von den Molaren hinten im Mund loslösen, während eine freie Bewegung des Bogendrahts bezüglich des Brackets gestattet wird.
Die Verwendung von Anschlägen in einem klinischen Umfeld ist mit Komplikationen verbunden. Das grundlegende Problem besteht in ihrer sehr geringen Größe. Typische Anschläge weisen ca. 10 bis 30% der Größe eines kieferorthopädischen Brackets auf. Für die Anschläge verwendete Röhrchen weisen oftmals einen Durchmesser von 0,03'' bis 0,04'' und eine Länge von nur 0,08'' auf. Im klinischen Umfeld, wie zum Beispiel in einer Arztpraxis, werden Röhrchen üblicherweise durch den Zahnarzt oder eine(n) Assistent(en) an dem Bogendraht angebracht. Es kann schwierig sein, diese sehr kleinen Komponenten zu sehen und zu handhaben, wobei sie dazu neigen, unter ihrem Eigengewicht frei entlang dem Bogendraht zu gleiten. Diese kleinen Röhrchen können nach dem Auffädeln auf den Bogendraht, aber vor Beendigung der Installation, entweder an die falsche Stelle für die Behandlung gleiten oder vollständig von dem Draht herunterrutschen. Zu einer ähnlichen Komplikation kommt es, wenn der Arzt mehrere Anschläge auf einem einzigen Draht verwendet und die Anschlagposition kontrollieren muss, während der Bogendraht in den Mund des Patienten platziert wird. 2 zeigt einen auf einem Bogendraht angebrachten Anschlag nach dem Stand der Technik, wobei der Anschlag frei entlang dem Bogendraht gleiten kann, wie oben beschrieben.
Es ist bekannt, Anordnungen mit Röhrchen (Anschlägen) bereitzustellen, die zuvor auf Bogendrähten angebracht wurden. Ein häufiges Verfahren besteht darin, die Anschläge gegen den Bogendraht zu verformen (teilweise zu crimpen) (auch als ”Flachdrücken” bezeichnet), um die Gleitbewegung zu begrenzen und dadurch zu verhindern, dass der Anschlag von dem Bogendraht fällt. Da Bogendrähte in der Regel in einer flachen Ebene gekrümmt sind, ist das Flachdrücken des Anschlags in einer 90 Grad zur Ebene P des Bogendrahts verlaufenden Richtung intuitiv, wie in 3 gezeigt. Das Flachdrückverfahren versucht, eine Gleitreibung zwischen dem Draht und dem Anschlag zu erzeugen, indem das Röhrchen hart gegen den Draht gedrückt wird, um einen lokalen Draht-Anschlag-Kontaktdruck über die Breite des Drahts zu erzeugen, wie in 4 gezeigt.
Damit der Flachdrückvorgang auf klinisch akzeptable Weise funktioniert, ist es wichtig, ein kontrolliertes Reibungsausmaß zwischen dem Anschlag und dem Draht aufrechtzuerhalten. Reibung wird durch Klemmdruck des flachgedrückten Anschlags über den Durchmesser des Drahts erzeugt, wie in 4 gezeigt. Obgleich Anschlagflachdrücken ein einfaches Konzept ist, haben Fertigungsversuche gezeigt, dass die typischen geringen Schwankungen bei den Abmessungen der Drähte und Anschläge zu großen Schwankungen bei der Reibung der Anschläge auf den Drähten führen. Große Schwankungen bei der Reibung führen dazu, dass einige Anschläge entweder von dem Bogendraht fallen oder zu eng sind und sich nicht leicht von dem Arzt bewegen lassen. Andere Verfahren zur Verformung der Anschläge, wie zum Beispiel Kerben und Vorcrimpen (lokalisierte Eindrücke, wie in 5 gezeigt) oder Teilcrimpen verwenden die gleichen allgemeinen Phänomene (Druck gegen die Breite des Drahts), um eine lokale Röhrchen-Draht-Reibung an der Stelle der Kerbe oder des Crimps zu verwenden, und unterliegen somit der gleichen inakzeptablen großen Reibungsschwankung.
Ein anderer Nachteil des Ansatzes des Flachdrückens der Anschläge besteht darin, dass sich die Reibung zwischen dem Anschlag und dem Draht ändert, während der Anschlag entlang dem Draht bewegt wird. Dazu kommt es, weil die Gleitreibung durch kleine Kontaktbereiche zwischen dem Anschlag und dem Draht erzeugt wird, und sich diese kleinen Kontakte bei geringem Gleiten schnell abnutzen. Ein Anschlag mit adäquater anfänglicher Reibung kann diese Reibung mit klinischen Gleiteinstellungen verlieren. Es wurde auch ein Verstärken der Gleitreibung beobachtet, das durch geringe Vergrößerungen der Drahtabmessungen verursacht werden kann (da sich Drahtabmessungen während Produktionsprozessen lokal innerhalb ihres Toleranzbereichs ändern können). Des Weiteren sind die Anschläge selbst oftmals aus einem Weichmetall, und Festfressen (weicher Metallabrieb) kann Reibung schnell verstärken. Im Grunde resultieren diese Probleme daraus, dass man sich auf Kontaktdruck zwischen dem Anschlag und dem Draht verlässt, der über die Dickenabmessungen des Drahts verläuft. Dieser Kontaktdruck (und die sich ergebende Reibung) ändert sich bei geringen Änderungen der Abmessungen in ihren Kontaktzonen dramatisch, sei es aufgrund von lokalem Verschleiß oder Drahtabmessungsänderungen.
Es besteht Bedarf an einer verbesserten Bogendrahtanordnung, die das Erfordernis des Anfügens von Anschlägen an den Bogendraht vor Ort eliminiert. Ein zusätzliches Erfordernis besteht darin, dass ein am Bogendraht platziertes Röhrchen während Verpackung, Versand und Installation vorhersagbar in Position bleibt, sich aber leicht zu einer gewünschten Position für das endgültige Crimpen bewegen lässt.
KURZFASSUNG DER OFFENBARUNG
Ein Bogendrahtanschlag definiert einen nichtlinearen Weg durch den Anschlag, der zu Reibschluss zwischen dem Bogendraht und dem Anschlag führt. Der nichtlineare Weg durch den Anschlag ist dazu ausgelegt, Kontakt zwischen dem Bogendraht und dem Anschlag zu schaffen, um den Bogendraht mit einer Biegung zu beaufschlagen, während er durch den Anschlag passiert. Der Begriff ”Biegung”, wie er in dieser Anmeldung verwendet wird, ist mit ”Biegemoment” synonym und beschreibt eine Situation eines unausgewogenen Kontakts zwischen dem Anschlag und dem Bogendraht. In Abhängigkeit von den Struktureigenschaften des Bogendrahts und des entsprechenden Anschlags kann die Beanspruchung der sich ergebenden Biegung durch reversible Deformation (Biegen) des Bogendrahts, des Anschlags oder eine Kombination von beiden aufgenommen werden. Die Abmessungen und Eigenschaften des Anschlags und des Bogendrahts können zu Biegekräften führen, die schwer zu messen sind, sich aber in dem variablen Reibschluss zwischen dem Anschlag und dem Bogendraht an verschieden gekrümmten Teilen des Bogendrahts zeigen, wie unten ausführlicher beschrieben wird.
Der Biegekraft wird durch die elastische Beschaffenheit des Bogendrahts und des Anschlags entgegengewirkt und führt zu einem vorhersagbaren Reibschluss zwischen dem Anschlag und dem Bogendraht, der dabei nützlich ist, einen Anschlag auf einem Bogendraht während Verpackung, Versand und Handhabung in einem klinischen Umfeld angebracht zu halten. Ein nichtlinearer Weg durch einen Bogendrahtanschlag kann durch einen nichtlinearen röhrenförmigen Anschlag oder durch geeignete innere Merkmale des Anschlags geschaffen werden. Der nichtlineare Weg durch den Anschlag kann so gewählt werden, dass der Reibschluss zu den freien Enden des Bogendrahts hin am größten ist, wodurch ein Herunterrutschen des Anschlags von den Enden eines Bogendrahts verhindert wird. Bei einigen Ausführungsformen ist der Reibschluss zu der Mitte (anterior) des Bogendrahts hin, wo die Krümmung des Bogendrahts der durch den Anschlag erteilten Biegung am stärksten entspricht, am geringsten, wodurch die Neupositionierung des Anschlags während einer kieferorthopädischen Behandlung in einem klinischen Umfeld einfach wird. Verschiedenste nichtlineare Anschlagkonfigurationen verleihen den gewünschten Bogen in einem Bogendraht und umfassen gekrümmte, gebogene, vertiefte, symmetrische und asymmetrische Konfigurationen.
Bei der kieferorthopädischen Behandlung werden mehrere Arten von Bogendrähten verwendet. Zu gängigen Bogendrahtmaterialien gehören NiTi (Nickel-Titan), rostfreier Strahl und Materialien, die kein Nickel enthalten, wie zum Beispiel Beta-Titan. NiTi-Legierungen können zwischen 1 bis 10% Cu, Co, Nb, Pd oder Kombinationen davon enthalten. Drähte aus nickelfreiem Beta-Titan können Primärelemente von Ti, Mo, Zr und 0–5% zusätzliche Elemente, die aus Sn, Al, Cr, V und Nb ausgewählt sind, oder Kombinationen davon enthalten. Bogendrähte sind in der Regel aus Vollmetall mit Querschnitten, die rund, quadratisch oder rechteckig sind. Es werden auch andere Arten von Drähten verwendet, und diese können Litzen- oder geflochtene Metalldrähte sowie neueres (neuere(n)) Polymer, Kunststoff, Keramik und Kombinationen aus diesen Materialien enthalten. Nicht metallische Materialien können mit metallischen Materialien kombiniert werden, um einen Verbundbogendraht zu erzeugen. Aus diesen Materialien hergestellte Bogendrähte sind dazu ausgelegt, die Brackets (und die zugehörigen Zähne), durch die sie passieren, mit vorbestimmten mechanischen Kräften zu beaufschlagen. Bogendrahtmaterialen weisen signifikante elastische Eigenschaften auf, die es ihnen gestatten, verformt zu werden, um durch falsch ausgerichtete am Zahn angebrachte kieferorthopädische Brackets zu passieren und in ihre Form vor der Verformung zurückzukehren, wobei sie Zähne bewegen. Wie in dieser Anmeldung verwendet, soll der Ausdruck ”Bogendraht” kieferorthopädische Bogendrähte ohne Berücksichtigung des Materials, aus dem die Bogendrähte hergestellt sind, oder ihrer Querschnittskonfiguration, seien sie massiv, litzenförmig, rund, rechteckig oder quadratisch, umfassen. Wie in dieser Anmeldung verwendet, ist Bogendraht ausdrücklich nicht auf kieferorthopädische Bogendrähte, die aus metallischen Drahtmaterialien hergestellt sind, beschränkt.
Bogendrahtanschläge werden in Formen hergestellt, die mit den verschiedenen Bogendrähten kompatibel sind, und werden somit in kreisförmigen, quadratischen und rechteckigen Querschnittsformen produziert. Anschläge können aus nahtlosen Röhrchen, geschweißten Röhrchen, geteilten Röhrchen oder geschlitzten Röhrchen, zum Beispiel einem Röhrchen, das in seinem Umfang unterbrochen ist, hergestellt sein. Röhrenförmige Anschläge werden in der Regel aus duktilem Schmiedemetall gefertigt. Für die Verformung durch Flachdrücken, Kerben oder Crimpen, die zur Erzeugung der Draht-Anschlag-Reibung benötigt wird, ist Duktilität erforderlich. Oftmals wird weicher rostfreier Stahl zur Herstellung von kieferorthopädischen Anschlägen verwendet. Da das Röhrchenmaterial in der Regel weicher ist als der Metalldraht, ist nicht zu erwarten, dass die meisten Metalldrähte durch den Vorgang des Verformens des Röhrchens beschädigt werden. Es wird jedoch nicht erwartet, dass die Flachdrück-, Crimp- und Kerbprozesse für Metallröhrchen mit Nichtmetalldrähten kompatibel sind. Kieferorthopädische Anschläge können durchgehende runde Formen, quadratische Formen, rechteckige Formen komplexere oder willkürliche Querschnittsformen umfassen. Kieferorthopädische Anschläge können aus anderen, nichtmetallischen Materialien oder metallischen Materialien, die aus ästhetischen Gründen beschichtet sind, damit sie eine ähnliche Farbe wie die Zähne aufweisen, hergestellt sein. Der Ausdruck ”Anschlag”, wie er in dieser Anmeldung verwendet wird, ist so definiert, dass er ohne Berücksichtigung des Materials oder der Querschnittskonfiguration einen kieferorthopädischen Anschlag umfasst. Die Ausdrücke ”Röhrchen” und ”Hülsen” werden austauschbar verwendet und sind beide Formen eines kieferorthopädischen ”Anschlags”.
Offenbarte Herstellungsverfahren umfassen die Verwendung eines Gesenkpaars zum Verformen eines oder mehrerer Anschläge, während die Anschläge auf einem Bogendraht angebracht sind. Der Bogendraht stützt den Anschlag während des Formens, um Änderungen des röhrenförmigen Querschnitts des Anschlags zu begrenzen. Der relativ elastische Bogendraht wird nicht verformt, aber der Anschlag wird zu einer nichtlinearen Konfiguration verformt, die den Bogendraht ”ergreift”, indem der Bogendraht dazu gezwungen wird, sich leicht zu biegen, während er durch den Anschlag passiert. Die nichtlineare Form des Anschlags kann dazu ausgewählt werden, zwischen dem Anschlag und dem Bogendraht einen vorbestimmten Reibschluss zu gewähren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt einem Bogendraht mit zwei zur Bildung einer Bogendrahtanordnung an den Bogendraht angefügten Anschlägen;
2 ist eine Darstellung eines üblichen geraden röhrenförmigen Anschlags an einem kieferorthopädischen Draht;
3 stellt ein gängiges Verfahren nach dem Stand der Technik zum Flachdrücken eines röhrenförmigen Anschlags auf einem Bogendraht dar;
4 ist ein Querschnitt eines flachgedrückten röhrenförmigen Anschlags nach dem Stand der Technik, der die Röhrchenkräfte zeigt, die einen diametralen Druck am Bogendraht erzeugen;
5 ist ein Querschnitt eines mit einer Vertiefung versehenen röhrenförmigen Anschlags, der die durch den mit der Vertiefung versehenen Anschlag am Bogendraht erzeugten Kräfte darstellt;
6 ist eine Darstellung eines nichtlinearen röhrenförmigen Anschlags auf einem Bogendraht gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
7 ist ein Querschnitt einer einen nichtlinearen röhrenförmigen Anschlag enthaltenden Bogendrahtanordnung, der das 3-Punkt-Kontaktmuster darstellt, das eine Biegekraft am Bogendraht innerhalb des Anschlags erzeugt;
8 ist eine perspektivische Darstellung eines Verfahrens zum Bilden einer Anordnung aus einem nichtlinearen röhrenförmigen Anschlag und einem Bogendraht gemäß Aspekten der Offenbarung;
9 ist eine perspektivische Darstellung eines alternativen Verfahrens für eine Anordnung aus einem nichtlinearen röhrenförmigen Anschlag und einem Bogendraht gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
10 und 11 sind schematische Ansichten alternativer nichtlinearer Anschlagkonfigurationen gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
12 ist eine schematische Darstellung eines linearen Anschlags, der einen nichtlinearen Weg für das Passieren des Bogendrahts durch den Anschlag definiert; und
13 zeigt einen Bogendraht mit zwei Anschlägen, die daran angefügt sind und die kurz vor der Beaufschlagung mit Gesenken stehen, die den Anschlägen eine nichtlineare Konfiguration verleihen werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER OFFENBARTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es werden mehrere Ausführungsformen einer nichtlinearen Konfiguration für crimpbare kieferorthopädische Anschläge offenbart. Der Begriff ”nichtlinear”, wie er in dieser Anmeldung verwendet wird, bedeutet ”nicht gerade” und soll jegliche Anschlagkonfigurationen mit umfassen, die den durch den Anschlag passierenden Bogendraht mit einer Biegung (einem Biegemoment) beaufschlagen. Kontaktpunkte 12 auf der Innenfläche eines Anschlags 10 zwingen einen Bogendraht 20 dazu, sich zu biegen, wenn er durch den Anschlag passiert. Geeignete Merkmale an der Innenfläche eines nichtlinearen Anschlags 10 können ohne Biegen des gesamten Anschlags geschaffen werden, können aber aus einem bestimmten Muster von Vorsprüngen 14 zu einer mittleren Achse des Anschlags 10c resultieren, wie in 12 gezeigt wird. Ein alternativer Ansatz besteht darin, den gesamten Anschlag oder einen Teil davon zu einer nichtlinearen Konfiguration, wie zum Beispiel einem Bogen mit einem geeigneten Radius, zu biegen. Nichtlineare Konfigurationen, die speziell als in die Bedeutung dieses Begriffs fallend betrachtet werden, werden in den 6, 7 und 10 bis 12 dargestellt. Eine erste Ausführungsform ist eine Ausführung, die eine Längskrümmung in einem Röhrchen verwendet, um eine zuverlässige Kontrolle über die Gleitreibung auf einem Bogendraht zu erzeugen. Wie in den 6 und 7 gezeigt, ist ein nichtlinearer Anschlag 10 auf einem Bogendraht 20 angebracht. Es können ein oder mehrere nichtlineare Anschläge 10 an einen Bogendraht angefügt werden, um eine Bogendrahtanordnung 30, wie in 1 gezeigt, zu erzeugen.
Anschlagquerschnittsabmessungen werden dazu ausgewählt, eine Bewegung in den Schlitz eines kieferorthopädischen Brackets zu verhindern. Aus diesem Grunde sind die Röhrchenabmessungen absichtlich größer als die Bracket-Schlitze, mit denen sie verwendet werden. Zum Beispiel betragen Nennabmessungen der Breite eines üblichen Schlitzes eines kieferorthopädischen Brackets 0,018'' und 0,022'', und Werte für den Außendurchmesser (AD) des Anschlags zur Verwendung mit einem bestimmten Bracket werden größer als diese Schlitzabmessungen sein, wie unten ausführlicher besprochen wird. Die Anschläge 10 sind aus röhrenförmigen Materialien hergestellt, die einen mittleren Durchgang definieren, der zum Gleiten auf einem Bogendraht 20 gewählt ist. Infolgedessen wird der Nenninnendurchmesser (oder die kleine Abmessung für andere Formen) etwas größer sein als der Durchmesser der Bogendrähte 20, mit denen die Anschläge 10 verwendet werden.
Nichtlineare Anschläge erzeugen Reibung durch die Erzeugung eines Biegemoments zwischen einer Länge des Drahts gegen mindestens einen Teil der Länge des Röhrchens (siehe 7 und 10–12). Der Vorteil des Biegemoments besteht darin, dass es die inhärente Flexibilität des Drahts (und in einem geringeren Ausmaß des Anschlags) verwendet, um eine vorhersagbarere und wiederholbare Gleitreibung zu erzeugen. Die durch ein Biegemoment erzeugte Reibung wird durch Schwankungen bei den Anschlag- und Drahtquerschnittsabmessungen bedeutend weniger beeinflusst und ist deshalb in sich vorhersagbarer. Weiterhin ist es aufgrund des Gleitens des Anschlags auf dem Bogendraht während der Installation oder Einstellung weniger wahrscheinlich, dass Reibung zwischen einem nichtlinearen Anschlag und einem Bogendraht variiert.
Ein zusätzlicher Vorteil von nichtlinearen Anschlägen besteht darin, dass dank der Ausführung das Problem eines Herunterfallens von Röhrchen von den Enden des Bogendrahts beseitigt wird. Bogendrähte können so beschrieben werden, dass sie eine Form aufweisen, die einem umgedrehten ”U” ähnelt, wie in 1 gezeigt. Der anteriore (vordere) Teil 16 eines Bogendrahts 20 weist eine größere Krümmung auf als die posterioren (hinteren) Endteile 18. Eine andere Art und Weise der Beschreibung der Krümmung des Bogendrahts 20 ist, dass er durch einen kleineren Krümmungsradius als der Vorderteil (das Anterior) des Munds und einen größeren Krümmungsradius zu den freien Enden 19 des Bogendrahts 20 hin, die sich zu den Molaren im hinteren (posterioren) Teil des Munds erstrecken, definiert wird. Bogendrahtkrümmungen sind nicht auf auf einem oder mehrere Radien basierende kreisförmige Bogenteile begrenzt und können parabolisch, elliptisch und/oder asphärisch gekrümmte Teile enthalten. Krümmungsbeschreibungen, die einen Krümmungsradius angeben, sind eine zweckmäßige Weise der Besprechung des Unterschieds zwischen der ausgelegten Krümmung eines Bogendrahts und der Krümmung des Bogendrahts, die sich aus dem Biegemoment ergibt, das auf den Bogendraht ausgeübt wird, wenn dieser durch einen nichtlinearen Anschlag passiert. Bei den offenbarten Ausführungsformen wird der durch die offenbarten Anschläge 10, 10a, 10b, 10c definierte nichtlineare Weg dazu ausgewählt, eine Biegung mit einem Krümmungsradius, der kleiner ist als der größte Krümmungsradius am Bogendraht, zu verleihen. Diese Konfiguration gewährleistet, dass der Anschlag 10, 10a, 10b, 10c in den posterioren Bereichen (Schenkeln) 18 des Bogendrahts, die den größten Krümmungsradius aufweisen, dazu konfiguriert ist, den Bogendraht 20 zu ergreifen und nicht herunterzurutschen. Ein alternativer offenbarter Anschlag kann dazu konfiguriert sein, eine Biegung mit einem Krümmungsradius zu verleihen, der kleiner ist als der kleinste Krümmungsradius am Bogendraht 20, um selbst am vorderen Teil des Bogendrahts (anterioren Teil 16), wo der Krümmungsradius in der Regel der kleinste ist, zumindest einen gewissen Reibschluss zwischen dem Anschlag 10 und dem Bogendraht 20 zu gewährleisten.
Es wichtig, darauf hinzuweisen, dass die meisten kieferorthopädischen Bogendrähte zwar in einer flachen Ebene P gekrümmt sind, wie in 1 gezeigt, andere Bogendrähte aber eine Krümmung in zwei senkrechten Ebenen haben. Solche gekrümmten Verbundbogendrähte sind mit den offenbarten nichtlinearen Anschlägen kompatibel und sollen durch den Begriff ”Bogendraht”, wie er in dieser Anmeldung und in den angehängten Ansprüchen verwendet wird, mit umfasst werden.
Mit Blick auf die gewünschten Attribute eines nichtlinearen Wegs durch den Anschlag ist es möglich, die Abmessungen und die inneren Merkmale eines Anschlags, die dem Bogendraht 20 bei seinem Passieren durch den Anschlag 10 ein Biegemoment verleihen, zu berechnen. Relevante Variablen sind: das Material, der Durchmesser, die Querschnittsform und die Krümmung des Bogendrahts 20 sowie der Innendurchmesser und die Länge des Anschlags 10. Für einen gegebenen Satz von Variablen gibt es ein Minimum an Nichtlinearität, die dazu erforderlich ist, zu gewährleisten, dass der Anschlag 10 dem Bogendraht 20 bei seinem Passieren durch den Anschlag 10 ein Biegemoment verleiht. Von besonderer Bedeutung ist die Krümmung des Bogendrahts an den posterioren (hinteren) Teilen 18, die als ”Schenkel” bezeichnet werden können. Ein Ziel des durch den nichtlinearen Weg induzierten Biegemoments besteht darin, zu gewährleisten, dass der Anschlag 10, 10a, 10b, 10c nicht von den posterioren freien Enden 19 des Bogendrahts 20 herunterfällt. Dies erfordert einen Mindestreibschluss zwischen dem Bogendraht 20 und dem Anschlag 10, 10a, 10b, 10c zumindest an den posterioren Teilen 18 des Bogendrahts.
Ein Vorteil bestimmter Ausführungsformen der offenbarten nichtlinearen Anschläge 10 besteht darin, dass der Reibschluss mit dem Bogendraht 20 mit abnehmender Krümmung des Bogendrahts zunimmt. Dieser variable Reibschluss ist am wahrscheinlichsten, wenn die Nichtlinearität des Anschlags in der gleichen Krümmungsrichtung wie der zugehörige Bogendraht 20 auftritt. Anders ausgedrückt, wenn die Differenz zwischen dem Krümmungsradius des Bogendrahts 20 (in einem freien Zustand) und dem durch den Anschlag 10 verliehenen Biegeradius zunimmt, so tut dies auch der Reibschluss zwischen dem Anschlag 10 und dem Bogendraht 20. Dies führt zu einem vergrößerten Reibschluss zwischen dem Anschlag 10 und dem Bogendraht 20 an den relativ geraden hinteren (posterioren) Teilen 18 (Schenkeln) des Bogendrahts 20 und zu einem reduzierten Reibschluss am anterioren Teil 16 des Bogendrahts zum vorderen Teil des Munds hin, wo eine Neupositionierung des Anschlags 10 auf dem Bogendraht 20 wünschenswert ist. Es wird verhindert, dass Anschläge mit der offenbarten nichtlinearen Konfiguration von den Enden 19 des Bogendrahts 20 herunterfallen, und sie bleiben dort beweglich, wo dies für den Arzt erforderlich ist. Durch diese Ausführung wird die Möglichkeit eines versehentlichen Verlusts von Anschlägen 10 von dem posterioren Teil (hinteren Schenkel 18/freien Enden 19) während der Handhabung und Patientenbehandlung stark minimiert.
Im Gegensatz zu den Verfahren mit flachgedrücktem Anschlag oder teilweisem Crimpen, die Reibschluss an diametral gegenüberliegenden Punkten an einem Bogendraht erzeugen (siehe 3–5), sind die offenbarten nichtlinearen Anschläge 10, 10a, 10b, 10c absichtlich dazu ausgelegt, ein Biegemoment in Längsrichtung zwischen dem Bogendraht 20 und dem Anschlag 10, 10a, 10b, 10c zu erzeugen, wie in den 7 und 10–12 gezeigt. Der nichtlineare Anschlag 10 führt zu einem Kontakt mit dem Bogendraht 20 an in Längsrichtung getrennten Punkten 12 am Bogendraht 20, um das Innere des Bogendrahts 20 mit einem Biegemoment zu beaufschlagen. Das Biegekonzept erfordert mindestens drei Kontaktpunkte 12 zwischen dem Anschlag 10 und dem Bogendraht 20, wobei zwei der Kontaktpunkte 12 durch mindestens einen Zwischenkontaktpunkt 12a getrennt sind. Die getrennten Kontaktpunkte 12 liegen auf einer gegenüberliegenden Seite des Bogendrahts bezüglich des Zwischenkontaktpunkts bzw. der Zwischenkontaktpunkte 12a, es liegen sich aber keine Kontaktpunkte diametral gegenüber. Wie in den 7 und 10–12 gezeigt, werden die Kontaktpunkte 12 zwischen dem Anschlag 10, 10a, 10b, 10c und dem Bogendraht 20 durch den nichtlinearen Anschlag definiert und sind bezüglich einander im Wesentlichen festgelegt. Dem durch den Anschlag 10, 10a, 10b, 10c auferlegten Biegemoment wird durch die elastische Beschaffenheit des Bogendrahts 20 entgegengewirkt, wodurch der vorhersagbare Reibschluss erzeugt wird. Aus den 7 und 10–12 geht hervor, dass die Kontaktpunkte 12, 12a zwischen dem Anschlag 10, 10a, 10b, 10c und dem Bogendraht 20 in Längsrichtung getrennt sind und sich nicht diametral gegenüberliegen, wie dies bei dem in den 4 und 5 gezeigten Ansatz mit dem flachgedrückten oder gekrümmten Röhrchen der Fall ist. Diese Konfiguration reduziert den Einfluss von Maßschwankungen auf den Reibschluss zwischen dem Anschlag und dem Bogendraht. Ein bedeutender Unterschied zwischen dem Stand der Technik und den vorliegend offenbarten nichtlinearen Anschlägen 10, 10a, 10b, 10c wird durch Vergleichen der 4 und 5 (2-Punkt-Kontakt/diametral gegenüberliegend) mit den 7 und 10–12 (Mehrpunktkontakt/in Längsrichtung getrennt/nicht diametral gegenüberliegend) veranschaulicht.
Nichtlineare Anschläge 10 gemäß der Offenbarung erzeugen einen Biegemomentkontaktbelastungszustand bei Verwendung mit einem geeigneten Bogendraht 20. Ein nichtlinearer Anschlag 10 gemäß der Offenbarung wird mindestens 3 im Wesentlichen festgelegte Punkte 12, 12a auf der Innenfläche des Anschlags 10, 10a, 10b, 10c haben, die so angeordnet sind, dass sie gleichzeitig in Kontakt mit dem Bogendraht 20 treten, wobei keine 2 Kontaktpunkte einander diametral gegenüberliegen. Gekrümmte Röhrchenformen, die diese Anforderung erfüllen, können ein einfacher Längsradius sein, wie in den 6 und 7 gezeigt, oder eine komplexere Form, die Verbundradien oder ein Röhrchen mit asymmetrischen Bogenauslegungen (nicht gezeigt) enthält. Die 10 und 11 zeigen nichtlineare Anschlagkonfigurationen, wobei der röhrenförmige Anschlag 10a, 10b zwei oder mehr gerade Segmente enthält, die dazu angeordnet sind, die erforderlichen Kontaktpunkte 12, 12a und das erforderliche Biegemoment am Bogendraht 20 bereitzustellen. 10 zeigt einen gebogenen röhrenförmigen Anschlag 10a, wobei sich zwei Segmente gleicher Länge in einem stumpfen Winkel treffen, der dazu ausgewählt ist, das gewünschte Biegemoment im Bogendraht 20 zu erzeugen. 11 zeigt einen gebogenen röhrenförmigen Anschlag 10b, wobei sich drei Segmente in zwei stumpfen Winkeln treffen. Der nichtlineare Anschlag 10b von 11 hat vier Kontaktpunkte mit dem Bogendraht, zwei auf der Innenseite des Bogendrahts 12a und zwei auf der Außenseite des Bogendrahts 12, wobei sich keine zwei Kontaktpunkte 12, 12a diametral gegenüberliegen. Die nichtlinearen Anschlagformen 10, 10a, 10b, die in den 7, 10 und 11 dargestellt werden, sind symmetrisch, jedoch ist dies nicht erforderlich. Ein gekrümmter oder segmentierter Anschlag kann asymmetrisch sein und immer noch mehrere Kontaktpunkte 12, 12a enthalten, die zum Induzieren eines Biegemoments in dem durch den Anschlag 10 passierenden Bogendraht 20 benötigt werden. Ein einfaches Beispiel wäre der aus zwei Segmenten bestehende Anschlag von 10, wobei ein Segment länger ist als das andere. Gekrümmte Formen können entlang der Röhrchenlänge (Innen- und Außendurchmesser) oder nur am Innendurchmesser erzeugt werden.
Ein Aspekt des offenbarten nichtlinearen Anschlags besteht darin, dass die Öffnung in dem durch den Anschlag definierten inneren Durchgang an einem beliebigen gegebenen Punkt entlang dem Anschlag die Querschnittsabmessungen des Bogendrahts übertrifft, während Kontakt zwischen dem Draht an mindestens drei Punkten auf der Innenfläche des Anschlags ein beabsichtigtes Biegemoment zwischen dem Anschlag und dem Bogendraht erzeugt, das dazu ausreicht, Reibschluss zwischen dem Anschlag 10 und dem Bogendraht 20 zu induzieren. Es sei darauf hingewiesen, dass es beabsichtigt ist, dass ein zwischen dem Anschlag 10, 10a, 10b, 10c und dem Bogendraht 20 verliehenes Biegemoment dazu ausreicht, eine adäquate Reibung zu erzeugen, aber da die Kontaktlänge des Anschlags sehr kurz ist und die Belastungen gering sind, nicht erwartet wird, dass diese sehr lokalen Kräfte eine Biegekraft verleihen, die groß genug ist, den elastischen Bereich des Bogendrahts zu übersteigen, was den Bogendraht von seiner beabsichtigten klinischen Form verwinden würde.
In Abhängigkeit von den Abmessungen des Bogendrahts 20 und des entsprechenden Anschlags 10 kann das Biegemoment den Anschlag 10, den Bogendraht 20 oder beide elastisch verformen. Welche Komponente sich auch immer als Reaktion auf das Biegemoment verformt, das Ergebnis ist ein vorhersagbarer Reibschluss zwischen dem Anschlag 10 und dem Bogendraht 20.
12 zeigt einen kieferorthopädischen Anschlag, der einen nichtlinearen Weg durch den Anschlag 10c definiert, während der Anschlag 10c selbst im Wesentlichen linear bleibt. Vertiefungen 14, 14a ragen in das Innere des Anschlags 10c, um drei Kontaktpunkte 12, 12a, die der Bogendraht 20 auf seinem Weg durch den Anschlag 10c passieren muss, zu definieren. Zwei der Vertiefungen 14 befinden sich auf der gleichen Seite des Anschlags 10c, während die dritte Vertiefung 14a zwischen den anderen beiden Vertiefungen 14 und auf einer gegenüberliegenden Seite des Anschlags 10c positioniert ist. Die drei Vorsprünge 14, 14a in das Innere des Anschlags 10c beaufschlagen den Bogendraht 20 mit einem Biegemoment, während dieser durch den Anschlag 10c passiert, wodurch ein vorhersagbarer Reibschluss zwischen dem Anschlag 10c und dem Bogendraht 20 erzeugt wird.
Nichtlineare Konfigurationen, die sich für eine Bogendrahtgröße eignen, sind möglicherweise für eine ganz andere Drahtgröße nicht geeignet. Verschieden konfigurierte Bogendrähte können Anschläge mit einer speziellen Nichtlinearität erfordern, um eine geeignete Reibung zu erzeugen (möglicherweise funktioniert ein gekrümmtes Röhrchen nicht auf allen Drahtgrößen). Bei rechteckigen Drähten (die Querschnittsbreite unterscheidet sich von der Drahthöhe) kann die Ausrichtung des gekrümmten Anschlags die erzeugte Reibung ändern. In diesem Fall ist die Ausrichtung des Anschlags von Bedeutung. Unterschiedlich konfigurierte Anschläge können für Drähte mit sehr unterschiedlichen Biegesteifigkeits- oder Oberflächenbeschaffenheitseigenschaften (zum Beispiel rostfreier Stahl vs. NiTi) erforderlich sein.
Anschläge sind in der Regel aus einem hohlen, runden duktilen Metall, es sind aber auch andere Formen möglich. Diese Formen umfassen hohle Querschnitte, die kreisförmig, elliptisch, quadratisch, rechteckig sind oder komplexere oder unregelmäßige Geometrien haben. Röhrchen zur Verwendung als Anschläge an kieferorthopädischen Drähten werden gemeinhin aus einem enthärteten (weichgeglühten) rostfreien Stahl hergestellt. Aber andere Röhrchenherstellungsverfahren (zum Beispiel Gießen) können mit den offenbarten nichtlinearen Anschlägen kompatibel sein. Andere Materialien als Metall sind mit den offenbarten nichtlinearen Anschlägen kompatibel, es kann aber eine andere dauerhafte Befestigung als Crimpen erforderlich sein (zum Beispiel kann Kleben oder Heißverkleben bei Polymerröhrchen besser funktionieren als Crimpen).
Herstellungsverfahren werden unter Bezugnahme auf den in 6 gezeigten nichtlinearen Anschlag 10 besprochen. Für die Besprechung kann der in einem röhrenförmigen Anschlag induzierte Bogen durch Bezugnahme auf einen einzigen Krümmungsradius beschrieben werden. Ein durch einen Radius beschriebener Bogen impliziert eine(n) symmetrische(n) Biegung oder Bogen in dem Anschlag. Der zum Erzeugen einer eine geeignete Reibung erzeugenden Biegung im Bogendraht erforderliche Radius wird eine Funktion der Drahtgröße und -krümmung, der Größe des Röhrcheninnendurchmessers und der Röhrchenlänge sein. Es werden mehrere Verfahren zum Erzeugen eines geeigneten Bogens oder Radius in einem Röhrchen offenbart. Ein Verfahren besteht darin, einen gewählten röhrenförmigen Anschlag 10 mit einer vorbestimmten Länge und vorbestimmten Querschnittsabmessungen zwischen gekrümmten Gesenken 40 zu pressen, wie in den 8 und 13 gezeigt. Dies kann bewerkstelligt werden, während der Anschlag 10 an einen Bogendraht 20 angefügt ist, oder mit von einem Bogendraht unabhängigem röhrenförmigem Anschlag. Das Gesenkpressverfahren der 8 und 13 kann mit den in den 10 und 11 gezeigten nichtlinearen Anschlagkonfigurationen kompatibel sein. Ein zweites offenbartes Verfahren besteht darin, ein Roll- oder Formelement 50 an eine Seite des Anschlags 10 anzulegen, wobei die gegenüberliegende Seite des Anschlags 10 gegen ein geformtes Gesenk 52, ein starres Substrat, ein nachgiebiges Substrat oder ein anderes Form- oder Rollelement platziert wird, wie in 9 gezeigt. Alle diese Kombinationen können zum Erzeugen eines Bogens in einem Röhrchen verwendet werden, und alle können unabhängig davon, ob sich das Röhrchen auf einem Draht befindet oder nicht, verwendet werden. Für den Fachmann sind andere Herstellungsverfahren offensichtlich, und alle solche Verfahren können mit den offenbarten nichtlinearen Anschlägen kompatibel sein.
Wie zuvor angemerkt, kann eine Krümmung, die kein durch einen einzigen Radius definierter symmetrischer Bogen ist, jedoch immer noch wie beabsichtigt für einen nichtlinearen Anschlag gemäß der Offenbarung funktionieren. Asymmetrische Bögen, bei denen der Krümmungsmittelpunkt zu einem der Enden des Anschlags schräg verläuft, können den Mehrpunktkontakt und das Biegemoment bereitstellen, wie unter Bezugnahme auf symmetrische nichtlineare Anschläge offenbart. Die offenbarten Herstellungsverfahren können angewandt werden, um nichtlineare Konfigurationen zu erzeugen, die komplexer als die in den 7, 10 und 11 offenbarten einfachen nichtlinearen Konfigurationen sind.
Ein anderer Ansatz für die Herstellung der offenbarten nichtlinearen Anschläge besteht darin, Röhrchen mit geeigneter Krümmung unter Verwendung von kommerziellen Rohrumformtechnologien herzustellen. Einzelne Röhrchen können auf diese Weise hergestellt werden. Des Weiteren können durchgehende und semidurchgehende Längen mit einer gewünschten nichtlinearen Konfiguration hergestellt und auf geeignete Längen zugeschnitten werden.
Experimente mit der Herstellung von nichtlinearen gekrümmten Bogendrahtanschlägen zeigen, dass die offenbarten Anschläge vorhersagbaren und wiederholbaren Reibschluss mit einem Bogendraht erzeugen. Des Weiteren haben Experimente gezeigt, dass ein akzeptabler Reibschluss zwischen einem nichtlinearen kieferorthopädischen Anschlag und den gängigsten Größen und Formen von Bogendrähten unter Verwendung von nur zwei Größen von Anschlagmaterial und zwei nichtlinearen gekrümmten Konfigurationen wie folgt erreicht werden kann. ”Kleine” Anschläge sind für die Verwendung mit Runddrähten mit einem Durchmesser von 0,13'', 0,014'', 0,016'' und 0,018'' geeignet. Ein kleiner Anschlag weist eine Länge von 0,080'', einen Außendurchmesser (AD) von 0,032'' und einen Innendurchmesser (ID) von 0,020'' auf. ”Große” Anschläge sind für die Verwendung mit quadratischen Drähten von 0,016'', 0,018'' und 0,020'' und rechteckigen Drähten von 0,014'' × 0,25'', 0,016'' × 0,022'', 0,016'' × 0,025'', 0,017'' × 0,025'', 0,018'' × 0,025'' und 0,019'' × 0,025'' geeignet. Große Anschläge weisen eine Länge von 0,080'', einen AD von 0,042'' und einen ID von 0,032'' auf.
Es wurden passende Gesenksätze zum Formen von kleinen und großen Anschlägen vorbereitet, während die Anschläge auf einen der zugehörigen Bogendrähte gefädelt werden, wie in 13 gezeigt. Jeder Gesenksatz enthält einen zylindrischen Stempel 40a und einen passenden Matrizenblock 40b mit einer konkaven zylindrischen Fläche, die dem Stempel 40a gegenüberliegt, wie in 13 gezeigt. Der Gesenksatz für kleine Röhrchen enthält einen Stempel mit einem Formflächenradius von 0,710'' und einen Matrizenblock, der eine Fläche mit einem Radius von 0,750'' aufweist. Der Gesenksatz für große Röhrchen enthält einen Stempel mit einem Formflächenradius von 0,960'' und einen Matrizenblock, der eine Fläche mit einem Radius von 1,00'' definiert. Zwei Anschläge 10 wurden auf einen Bogendraht 20 gefädelt und zwischen dem Ober- und Untergesenk 40a, 40b platziert, wie in 13 gezeigt. Die Gesenke 40a, 40b werden dann mit vorbestimmten Drücken auf der Bogendrahtanordnung geschlossen, wodurch die Anschläge 10 mit einer Krümmung gebildet werden, die ein Biegemoment verleiht, wenn der Bogendraht durch den Anschlag passiert. Die sich ergebenden nichtlinearen Anschläge 10 wurden getestet, um zu sehen, wie viel Kraft erforderlich war, um den Anschlag 10 bezüglich des Bogendrahts 20 sowohl am posterioren Teil (an den hinteren Schenkeln) 18 als auch am anterioren (vorderen) Teil 16 des Bogendrahts 20 zu bewegen.
Tabelle 1 unten zeigt die ”Mindest”-Gesenkdrücke, die die Anschläge bilden und zu einer akzeptablen durchschnittlichen Gleitkraft an den posterioren (hinteren) Teilen der jeweiligen Bogendrähte führen. Ein Reibschluss, der eine entlang der Länge des Bogendrahts gerichtete Kraft von ungefähr 0,5 lbs erfordert, ist ausreichend, um zu verhindern, dass der Anschlag während Verpackung, Transport und Patientenversorgung von dem Bogendraht herunterrutscht. Somit ist es die linke Spalte, die den Mindestreibschluss bei den posterioren Teilen des Bogendrahts zeigt, die in dem Mindestdruckszenario von Bedeutung ist. Es ist zu sehen, dass die zum Bewegen der Anschläge auf dem anterioren (vorderen) Teil der Bogendrähte erforderliche Gleitkraft durchgängig geringer ist als die zum Bewegen des Anschlags auf den posterioren (hinteren) Teilen des Bogendrahts erforderliche Gleitkraft. Es sei auf die Gleichförmigkeit des Reibschlusses der geformten nichtlinearen Anschläge am anterioren Teil des Bogendrahts hingewiesen, wie durch die Standardabweichung angezeigt. Gesenkdruckbereiche für das Anfügen von Röhrchen auf Bogendrähten Ergebnisse aus auf 'Mindestdruck' eingestellten Presswerten
Tabelle 1
Tabelle 2 unten zeigt Versuchsergebnisse für Gesenkdrücke bei Werten, die einen maximal zulässigen Reibschluss zwischen dem Anschlag und dem anterioren (vorderen) Teil des Bogendrahts erzeugen, wie in der rechten Spalte gezeigt. Dieser Reibschluss kann nicht so groß sein, dass er die klinische Installation der Bogendrahtanordnung, die eine Einstellung der Position des Anschlags entlang dem Bogendraht erfordert, behindert. Der Reibschluss mit dem Anterior des Bogendrahts ist wieder bedeutend kleiner als der Reibschluss mit dem Posterior des Bogendrahts. Ergebnisse aus auf 'Maximaldruck' eingestellten Presswerten
Diese Ergebnisse zeigen, dass ein vorhersagbarer Reibschluss zwischen einem kieferorthopädischen Anschlag und einem Bogendraht durch Verwendung der offenbarten Verfahren zum Definieren eines nichtlinearen Wegs durch einen kieferorthopädischen Anschlag erreicht werden kann. Der nichtlineare Weg erzeugt Kontaktpunkte innerhalb des Anschlags, die den Bogendraht biegen, wenn er durch den Anschlag passiert. Der unterschiedliche Reibschluss bei den posterioren und anterioren Teilen des Bogendrahts beweist, dass die gebildeten Anschläge nichtlinear sind und dass die Nichtlinearität mit der Krümmung des Bogendrahts dahingehend zusammenwirkt, eine bedeutende und vorteilhafte Schwankung beim Reibschluss zwischen Anschlag und Bogendraht zu erzeugen. Die Ergebnisse zeigen, dass durch Verwendung von realen Komponenten und Verfahren gleichbleibend nützliche Ergebnisse erzielbar sind. Unerwarteterweise kann allen üblichen Drahtgrößen und -formen mit nur zwei Anschlaggrößen und nur zwei Gesenksätzen, einen für jede Anschlaggröße, Rechnung getragen werden.
Wie in 12 gezeigt, wurden die oben besprochenen Versuche mit einem so positionierten Bogendraht durchgeführt, dass sich jegliche durch den Anschlag definierte Nichtlinearität in der gleichen Ebene wie die Krümmung des Bogendrahts befindet. Mit dem nichtlinearen Weg durch den Anschlag in der gleichen Ebene wie die Krümmung des Bogendrahts variiert der Reibschluss zwischen dem Anschlag und dem Bogendraht gemäß der Differenz zwischen der Krümmung des Bogendrahts und der Krümmung des in dem Anschlag verliehenen Biegemoments.
Das Ausrichten der Krümmung der durch den Anschlag verliehenen Biegung führt zu einem variablen Reibschluss, jedoch ist solch eine Beziehung zwischen der durch den Anschlag definierten Nichtlinearität und der Krümmung des Bogendrahts nicht zwingend erforderlich. Ein einen nichtlinearen Weg für den Bogendraht definierender Anschlag erzeugt auch einen nützlichen und wiederholbaren Reibschluss mit dem Bogendraht, wenn die durch den Anschlag definierte Nichtlinearität senkrecht zu der die Krümmung des Bogendrahts enthaltenden Ebene verläuft. Solch ein Anschlag würde den gleichen Reibschluss mit dem Bogendraht entlang der gesamten Länge des Bogendrahts, dessen Krümmung sich in einer flachen Ebene befindet, haben. Der Reibschluss würde dazu gewählt werden, ein Herunterfallen des Anschlags von dem Bogendraht während Verpackung, Transport und klinischer Verwendung zu verhindern, während gleichzeitig ein leichtes Einstellen während der Patientenversorgung gestattet wird. Durch Variieren der Konfiguration des nichtlinearen Wegs, der sich ergebenden Biegung, mit der der Bogendraht beaufschlagt wird, und anderer Variablen kann ein geeigneter Reibschluss gemäß den offenbarten Verfahren geschaffen werden.
Es wird erwartet, dass die offenbarten nichtlinearen Anschläge direkt verwendet werden können, wenn ein Auffädeln der Röhrchen vor Ort angegeben ist. Geeignete Röhrchengrößen werden für die verwendete Drahtgröße erforderlich sein. Weiter wird erwartet, dass vorher aufgefädelte Röhrchen auf Drähten als eine Anordnung vertrieben werden. Anordnungen von Röhrchen auf Drähten können durch mehrere Prozesse hergestellt werden, einschließlich von Hand sowie durch zahlreiche halb- oder vollautomatisierte Prozesse.

Claims

Bogendrahtanordnung für eine kieferorthopädische Behandlung, umfassend: einen gekrümmten Bogendraht, der eine Länge aus elastischem Material zwischen zwei freien Enden und eine Krümmung entlang der Länge aufweist, wobei die Krümmung durch mindestens einen Krümmungsradius definiert wird; und einen crimpbaren Anschlag auf dem Bogendraht, der entlang der Länge des Bogendrahts beweglich ist, wobei eine Innenfläche des crimpbaren Anschlags mehrere Kontaktpunkte mit dem Bogendraht enthält, wobei zwei der Kontaktpunkte in Längsrichtung entlang dem Bogendraht voneinander beabstandet sind und mindestens ein Kontaktpunkt zwischen den beiden der Kontaktpunkte liegt, wobei die Kontaktpunkte einen Teil des Bogendrahts in dem crimpbaren Anschlag mit einem Biegemoment beaufschlagen und die Kontaktpunkte einen nichtlinearen Weg durch den Anschlag mit einem Krümmungsradius, der kleiner ist als der größte Krümmungsradius, der die Krümmung des Bogendrahts definiert, definieren, was zu einem Reibschluss zwischen dem crimpbaren Anschlag und dem Bogendraht führt, der dazu ausreicht, zu verhindern, dass sich der crimpbare Anschlag auf einem Teil des Bogendrahts mit dem größten Krümmungsradius bewegt, wenn er einer Kraft ausgesetzt ist, die gleich dem Gewicht des crimpbaren Anschlags ist.
Bogendrahtanordnung nach Anspruch 1, wobei die Bogendrahtkrümmung in einer ersten Ebene liegt und die Biegung in der ersten Ebene und in Richtung der Bogendrahtkrümmung liegt.
Bogendrahtanordnung nach Anspruch 1, wobei der crimpbare Anschlag ein nichtlineares Röhrchen mit einer Krümmung in der gleichen Ebene wie der Bogendraht ist und die Krümmung des crimpbaren Anschlags durch einen Radius, der kleiner ist als jeglicher durch die Krümmung des Bogendrahts definierte Radius, definiert wird.
Bogendrahtanordnung nach Anspruch 1, wobei die beiden der Kontaktpunkte auf einer Seite des Bogendrahts liegen und der mindestens eine der Kontaktpunkte auf der gegenüberliegenden Seite des Bogendrahts liegt.
Bogendrahtanordnung nach Anspruch 4, wobei die Bogendrahtkrümmung eine Innenseite und eine Außenseite aufweist, wobei die beiden der Kontaktpunkte auf der Außenseite der Bogendrahtkrümmung liegen und der mindestens eine Kontaktpunkt auf der Innenseite der Bogendrahtkrümmung liegt.
Bogendrahtanordnung nach Anspruch 1, wobei das Biegemoment in einer senkrecht zu einer Ebene, die die Krümmung des Bogendrahts enthält, verlaufenden Ebene liegt.
Bogendrahtanordnung nach Anspruch 1, wobei der nichtlineare crimpbare Anschlag ein Röhrchen mit offenen Enden und einem bezüglich der Enden in Richtung der Bogendrahtkrümmung versetzten Zwischenteil ist.
Bogendrahtanordnung nach Anspruch 1, wobei die Krümmung des Bogendrahts entlang seiner Länge variiert und der Reibschluss zwischen dem crimpbaren Anschlag und dem Bogendraht gemäß der Krümmung des Bogendrahts variiert, wobei der Reibschluss zwischen dem crimpbaren Anschlag und dem Bogendraht mit dem Krümmungsradius des Bogendrahts zunimmt.
Bogendrahtanordnung nach Anspruch 1, wobei die Krümmung des Bogendrahts entlang seiner Länge variabel ist, wobei der Bogendraht einen ersten Krümmungsradius an einem von den freien Enden gleich weit entfernten Punkt, einen zweiten Radius, der größer ist als der erste Radius, neben den freien Enden und mindestens einen Übergangsradius, der sich zwischen dem ersten Radius und dem zweiten Radius erstreckt, aufweist, wobei der Reibschluss an Teilen des Bogendrahts mit einem größeren Krümmungsradius am größten ist und an Teilen des Bogendrahts mit einem kleineren Krümmungsradius am kleinsten ist.
Bogendrahtanordnung nach Anspruch 1, wobei der Bogendraht eine variable Krümmung in einem freien Zustand aufweist und der Reibschluss zwischen dem Anschlag und dem Bogendraht proportional zu der Differenz zwischen der Krümmung des Bogendrahts und dem Radius des nichtlinearen Wegs durch den Anschlag zunimmt.
Bogendrahtanordnung nach Anspruch 1, wobei der Bogendraht aus einem Vollmetalldraht oder einer Kombination von Metalldrähten in einer litzenförmigen oder geflochtenen Konfiguration hergestellt ist.
Bogendraht nach Anspruch 11, wobei der Bogendraht aus einer superelastischen Metalllegierung aus der Gruppe bestehend aus NiTi oder 1 bis 10% Cu, Co, Nb, Pd enthaltendem NiTi oder Kombinationen davon hergestellt ist.
Bogendraht nach Anspruch 11, wobei der Bogendraht aus einer Metalllegierung aus der Gruppe bestehend aus einer nickelfreien Beta-Titan-Familie von Legierungen mit den Primärelementen Ti, Mo, Zr und 0–5% zusätzlichen Elementen aus der Familie Sn, Al, Cr, V und Nb oder Kombinationen davon hergestellt ist.
Bogendrahtanordnung nach Anspruch 1, wobei der Bogendraht aus einem nichtmetallischen Material aus der Gruppe bestehend aus Kunststoff, Polymer, Keramik und Kombinationen davon hergestellt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Bogendrahtanordnung, umfassend: Anfügen eines crimpbaren Anschlags an einen Bogendraht mit einem Bogen in mindestens einer ersten Ebene; Bilden des röhrenförmigen crimpbaren Anschlags zum Definieren eines nichtlinearen Wegs durch den Anschlag, während sich der röhrenförmige crimpbare Anschlag auf dem Bogendraht befindet; wobei der nichtlineare Weg ein Biegemoment zwischen dem Bogendraht und dem crimpbaren Anschlag in dem crimpbaren Anschlag verleiht, wodurch ein Reibschluss zwischen dem crimpbaren Anschlag und dem Bogendraht erzeugt wird, wobei der Reibschluss dazu ausreicht, den crimpbaren Anschlag auf dem Bogendraht zu halten, aber eine Neupositionierung des crimpbaren Anschlags entlang dem Bogendraht gestattet.
Verfahren zur Herstellung einer Bogendrahtanordnung nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Bildens Folgendes umfasst: Platzieren des Bogendrahts und des crimpbaren Anschlags zwischen einem Paar Gesenken, wobei der Bogendraht so positioniert wird, dass eine Bewegung eines Gesenks bezüglich des anderen Gesenks in einer auf die erste Ebene ausgerichteten Richtung erfolgt, wobei die Gesenke dazu konfiguriert sind, den crimpbaren Anschlag zu einer nichtlinearen Konfiguration zu verformen; und Zusammenbringen der beiden Gesenke auf dem crimpbaren Anschlag und Bogendraht, wodurch der crimpbare Anschlag zu der nichtlinearen Konfiguration verformt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Bogendrahtanordnung nach Anspruch 15, wobei der Bogendrahtbogen durch verschiedene Krümmungsradien definiert wird, was zu einer Krümmung führt, die entlang einer Länge des Bogendrahts zwischen dem ersten und dem zweiten freien Ende des Bogendrahts variiert, wobei die Krümmung von einem ersten Krümmungsradius neben den freien Enden des Bogendrahts zu einem zweiten Krümmungsradius an einem Punkt zwischen den freien Enden variiert, wobei der zweite Krümmungsradius kleiner ist als erste Krümmungsradius, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: der Schritt des Anfügens umfasst Platzieren eines röhrenförmigen crimpbaren Anschlags auf den Bogendraht, wobei der röhrenförmige crimpbare Anschlag eine im Wesentlichen lineare mittlere Achse aufweist, die allgemein auf eine Länge des Bogendrahts ausgerichtet ist; und der Schritt des Bildens umfasst Anlegen von ausreichendem Druck an den geraden röhrenförmigen crimpbaren Anschlag zum Verformen des geraden röhrenförmigen crimpbaren Anschlags zu einer gekrümmten Konfiguration, die eine mittlere Achse mit einem Krümmungsradius, der kleiner ist als der erste Krümmungsradius, definiert.
Verfahren zur Verwendung eines kieferorthopädischen Anschlags auf einer kieferorthopädischen Bogendrahtanordnung, umfassend: Bereitstellen eines crimpbaren Anschlags, der einen nichtlinearen Weg durch den Anschlag definiert; und Anfügen mindestens eines solchen Anschlags an den Bogendraht zum Bilden einer Bogendrahtanordnung, wobei der nichtlineare Weg ein Biegemoment zwischen dem Bogendraht und dem crimpbaren Anschlag in dem crimpbaren Anschlag verleiht, wodurch ein Reibschluss zwischen dem crimpbaren Anschlag und dem Bogendraht erzeugt wird, wobei der Reibschluss dazu ausreicht, den crimpbaren Anschlag auf dem Bogendraht zu halten, aber eine Neupositionierung des crimpbaren Anschlags entlang dem Bogendraht gestattet; Neupositionieren des crimpbaren Anschlags an eine gewünschte Stelle auf dem Bogendraht; und Crimpen des crimpbaren Anschlags zum Befestigen des Anschlags an dem Bogendraht an der gewünschten Stelle.
Verfahren zur Verwendung eines kieferorthopädischen Anschlags auf einem kieferorthopädischen Bogendraht nach Anspruch 18, wobei der kieferorthopädische Bogendraht eine Krümmung in mindestens einer ersten Ebene aufweist und der Schritt des Bereitstellens Folgendes umfasst: Auswählen eines röhrenförmigen crimpbaren Anschlags mit einem nichtlinearen Weg, der so konfiguriert ist, dass der Bogendraht den Anschlag an mehreren in Längsrichtung beabstandeten Punkten entlang einer Innenfläche des röhrenförmigen Anschlags berührt, wobei zwei der Punkte auf einer Außenseite der Krümmung liegen und mindestens einer der Punkte auf einer Innenseite der Krümmung und zwischen den beiden der Punkte liegt.
Verfahren zur Verwendung eines kieferorthopädischen Anschlags auf einem kieferorthopädischen Bogendraht nach Anspruch 18, wobei der Bogendraht eine variable Krümmung aufweist, die durch mehrere Krümmungsradien von einem maximalen Krümmungsradius bis zu einem Mindestkrümmungsradius definiert wird, und der Schritt des Bereitstellens Folgendes umfasst: Auswählen des crimpbaren Anschlags derart, dass der nichtlineare Weg den Bogendraht mit einer Biegung beaufschlagt, wobei die Biegung einen Krümmungsradius aufweist, der kleiner ist als der maximale Krümmungsradius.