DE19746487A1

DE19746487A1 - Selbstklemmende kieferorthopädische Klammern

Info

Publication number: DE19746487A1
Application number: DE19746487A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-10-22
Filing date: 1997-10-22
Publication date: 1998-04-30
Also published as: US5711666A; JPH10192302A

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft Verbesserungen bei oder in Bezug auf selbstklemmende kieferorthopädische Klammern, nämlich kiefer orthopädische Klammern, die als einen permanenten Bestandteil klemmende Federmittel aufweisen.

Stand der Technik

Die Mehrheit kieferorthopädischer Verfahren verwendet eine Vielzahl von Klammern, die an den entsprechenden Zähnen befe stigt werden, in zunehmendem Maße dadurch, daß sie an die Zähne geklebt bzw. gekittet werden. Jede Klammer hat einen sich von mesial nach distal erstreckenden Schlitz und die Klammern werden miteinander unter Verwendung eines Bogendrah tes verbunden, der so genannt ist, weil er in eine optimale Bogenform vorgeformt ist, die der gewünschten Anordnung der Zähne beim Abschluß des Verfahrens entspricht. Der Bogendraht bzw. Drahtbogen wird durch Klemmittel in dem Schlitz gehal ten. Ursprünglich war das Klemmittel normalerweise ein Me talldraht, der um die Klammer und den Bodendraht gewunden wurde. Nun werden immer häufiger elastomere Bügel oder Schleifen benutzt. In einer anderen Entwicklungslinie hat jede Klammer ein permanent montiertes selbstklemmendes Federglied; spezifische Beispiele derartiger Klammern sind solche, wie sie in meinen US-Patenten Nr. 3,772,787; 4,248,588; 4,492,573 und 5,586,882 offenbart und beansprucht sind. Diese Klammern werden derzeit in dem Hanson SPEED- System (Marke) verwendet.

Es gibt in der Kieferorthopädie konstante Bemühungen, Klam mern zu schaffen, die äußerlich so klein und glatt wie mög lich sind, um aus kosmetischen Gründen den Patienten zu erfreuen, und um soweit wie möglich die Wahrscheinlichkeit von rauhem Kontakt zwischen den Klammern, der Zunge und dem angrenzenden Mundgewebe mit daraus folgendem Unwohlsein zu reduzieren und um aus hygienischen Gründen die Anzahl der Bereiche zu reduzieren, in denen sich Nahrung und Zahnbelag ansammeln können. Der Kieferorthopäde ist außerdem daran interessiert, Klammern zu verwenden, die eine schnelle, prä zise und effektive Bewegung und Einstellungskontrolle der Zähne ermöglichen.

Es gibt auch ein zunehmendes Interesse an der sogenannten Lingual-Technik, bei der die Klammern an den lingualen, d. h. der Zunge zugewandten Zahnoberflächen montiert werden, so daß sie und der Draht aus einer Vorderansicht verdeckt sind. Lingual-Verfahren sind schwieriger anzuwenden und es ist ein Kompromiß, eine Lingual-Technik nur für den oberen Bogen an zuwenden, wo die Klammern und der Draht sonst am meisten sichtbar wären, und eine Labial-Technik für den unteren Bo gen, wo die Klammern und der Draht normalerweise am meisten durch die untere Lippe versteckt werden. Linguale und ge mischte Lingual-/Labial-Verfahren sind von besonderem Inte resse für erwachsene Patienten, die mehr als Kinder um ihr Erscheinungsbild während der zwei bis drei Jahre dauernden Zeit besorgt sind, die für ein typisches Verfahren erforder lich ist. Kleine, glatte Klammern werden insbesondere für die linguale Anordnung benötigt wegen des einfachen Zugangs durch die Zunge und wegen der natürlichen Neigung, die Zunge zur Untersuchung jeglicher Fremdkörper im Mund zu verwenden. Versuche, einfach die Größe existierender Klammern zu redu zieren, sind nicht generell erfolgreich, weil zumindest teilweise Änderungen in der Größe Größenparameter in ver schiedenen Verhältnissen ändern. Beispielsweise verringern sich Flächen im quadratischen Verhältnis, während sich Volu men im kubischen Verhältnis verringern mit dem Ergebnis, daß es immer schwieriger wird, insbesondere mit den winzigen, bei selbstverbindenden bzw. selbstklemmenden Klammern erforder lichen Federn, Materialien mit den notwendigen Eigenschaften zu finden. Beispiele solcher kleiner, äußerlich glatter Klam mern, die für linguale Verfahren geeignet sind, sind solche, wie sie in meinem US-Patent Nr. 4,698,017 und meiner Anmel dung mit Seriennummer 08/568,219, eingereicht 06/12/1995, beschrieben und beansprucht sind.

Die Herstellung von kieferorthopädischen Ausrüstungen ist eine ausgereifte Industrie, und die andauernde Forderung zur Bereitstellung von Ausrüstungen, die effizient, ökonomisch und einfach zu nutzen sind, hat zunehmend das zusätzliche Erfordernis, so kostengünstig wie möglich zu sein, insbeson dere wenn Kieferorthopäden überzeugt werden müssen, Änderun gen in ihren Verfahren vorzunehmen, die die Übernahme neuer Klammern normalerweise mit sich bringt.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist ein vordringliches Ziel der Erfindung, daher neue selbstklemmende Klammern mit kleiner Größe und glatter äuße rer Kontur zu schaffen.

Es ist ein weiteres Ziel, solche neuen selbstklemmenden Klam mern bereitzustellen, die eine minimale Anzahl von Teilen erfordern und bei denen die Kosten ihrer Herstellung mini miert werden.

Gemäß der Erfindung wird eine kieferorthopädische Klammer geschaffen mit:
einem Klammerkörper mit einem darin befindlichen, sich von mesial nach distal erstreckenden Schlitz für einen Bogen draht; und
einem Klemmriegel-Federglied, das die Form eines dünnen, flachen Metallstreifens hat;
dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmriegel-Federglied ent lang seiner Länge in der angegebenen Reihenfolge einen Ankerabschnitt, einen Biegeabschnitt, einen Klemmabschnitt und einen Klinkenabschnitt aufweist.

Das Federglied kann zwischen dem Biege- bzw. Faltungsab schnitt und dem Klemmabschnitt an der okklusalen Oberfläche des Schlitzes einen Vorspannabschnitt haben oder statt dessen einen Vorspannabschnitt zwischen dem Klemmabschnitt und dem Klinkenabschnitt an der gingivalen Oberfläche des Schlitzes, wobei der Vorspannabschnitt gegen die linguale Wandung des Schlitzes konvex ist und in den Schlitz vorspringt.

Das Federglied kann einen Ankerabschnitt innerhalb eines eng paßenden Schlitzes im Klammerkörper haben, um das Federglied an dem Klammerkörper zu halten und um jegliche Bewegung des Ankerabschnittes zu verhindern, so daß eine Biegung bzw. Fal tung des Federgliedes bei seiner Bewegung zwischen einer ge öffneten und einer geschlossenen Position des Schlitzes nur im Rest des Federgliedes stattfinden kann.

Die Form des Federgliedes in der unbelasteten Öffnungsposi tion des Schlitzes und seiner Halterung durch den Körper können derart sein, daß es sich in der geöffneten Position des Schlitzes labial erstreckt, um eine Plattform bereitzu stellen, auf der ein Bogendraht während des Verlaufes des Verfahrens ruhen kann.

Das Federglied kann aus einem Formgedächtnis-Metall herge stellt sein und ist vorzugsweise aus einer Nickel-Titan- Formgedächtnis-Legierung hergestellt.

Beschreibung der Zeichnungen

Besondere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden jetzt durch Beispiele mit Bezug auf die begleitenden, dia grammartigen Zeichnungen beschrieben werden, bei denen:

Fig. 1 und 2 perspektivische Ansichten von mesial einer ersten Ausführungsform sind, die die Form einer mit doppelten Befestigungsflügeln ver sehenen, "siamesischen" Klammer hat, wie sie in Labial-Verfahren verwendet wird und mit der zusätzliche Klemmeinrichtungen verwendet werden können, wobei das Klemmriegel-Feder glied in einer Position mit geöffnetem Schlitz bzw. einer Position mit geschlossenem Schlitz gezeigt ist und einen Federglied-Vorspannab schnitt an der okklusalen Oberfläche des Schlitzes hat;

Fig. 3 bis 5 ähnliche Querschnitte in einer gingival-okklu salen Ebene durch eine Klammer nach Fig. 1 und 2 ist, die in dem Schlitz für den Bogen draht Bogendrähte mit rundem, rechteckigem und D-förmigem Querschnitt zeigen;

Fig. 6 eine perspektivische Explosiv-Ansicht einer Klammer der Fig. 1 und 2 ist, die die Art und Weise zeigt, in der der Klammerkörper mit zwei spiegelbildlichen Teilen aufgebaut ist;

Fig. 7 eine Seitenansicht eines Federgliedes allein ist, die in durchgezogenen Linien seine Aus bildung in einer Position mit geöffnetem Schlitz und in gestrichelten Linien seine Aus bildung in einer Position mit geschlossenem Schlitz zeigt;

Fig. 8a und 8b Seitenansichten des Federgliedes allein sind, die die Radien und gegenüberliegenden Winkel von verschiedenen seiner Abschnitte zeigt, jeweils mit Formgebung bei geschlossenem bzw. geöffnetem Schlitz;

Fig. 9 eine Draufsicht des Federgliedes in abgeflach ter Form vor seiner Umwandlung in eine der Formgebungen von Fig. 7, 8a oder 8b ist;

Fig. 10 und 11 Perspektivansichten einer flügellosen Klammer der Erfindung ist, die insbesondere für lin guale Verfahren und für die Anbringung an oberen Backenzähnen vorgesehen ist, wobei das Federglied in einer Position mit geöffnetem Schlitz gezeigt ist mit einem Bogendraht mit rundem Querschnitt, der an dem Federglied fertig zur Einführung in den Bogendrahtschlitz positioniert ist bzw. in einer Position mit geschlossenem Schlitz, wobei der Bogendraht in dem Schlitz gehalten ist;

Fig. 12 und 13 Perspektivansichten einer flügellosen Klammer der Erfindung sind, die insbesondere für lin guale Verfahren und zur Anbringung an oberen Eck- oder Schneidezähnen vorgesehen ist, wobei das Federglied in Position mit geöffnetem Schlitz bzw. geschlossenem Schlitz gezeigt ist;

Fig. 14 ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm ist, das typisch für Formgedächtnis-Metalle, insbeson dere für Nickel-Titan-Formgedächtnis-Legierun gen ist;

Fig. 15 ein Querschnitt ähnlich zu Fig. 3 bis 5 ist, der eine Befestigungsflügel-Klammer zeigt, bei der das Federglied einen Vorspann abschnitt an der gingivalen Oberfläche des Schlitzes hat;

Fig. 16 ein Querschnitt ähnlich Fig. 15 ist, der eine Befestigungsflügel-Klammer zeigt, bei der das Federglied alternativ mit zwei labial-lingual beabstandeten Schnappriegeln verriegelbar ist; und

Fig. 17 ein Umriß eines zentralen Schneidezahnes eines Erwachsenen ist, an dem eine Klammer der Er findung an dessen lingualer Oberfläche ange klebt ist und zum Größenvergleich eine Klammer des Hanson SPEED-Systems, die an die labiale Oberfläche geklebt ist.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

In dieser Beschreibung und den angefügten Ansprüchen wird aus Gründen der Sprachbequemlichkeit auf die Klammern und ihre Teile, wenn nicht anders angegeben, so Bezug genommen, als würden sie montiert im oberen Gaumenbereich eines Patienten mundes verwendet und in einem labialen Verfahren angewendet, obwohl die Klammern sowohl für labiale, als auch für linguale Verfahren bzw. Prozeduren verwendet werden können und be stimmte der Klammern insbesondere für linguale Prozeduren vorgesehen sind. Angewendet auf die Klammerstruktur werden die Labial- und Lingual-Richtungsangaben zwischen den beiden Prozeduren umgekehrt, d. h., daß eine in der Labial-Prozedur als labiale Oberfläche bezeichnete Klammeroberfläche in der lingualen Prozedur eine linguale Oberfläche wird, und umge kehrt und der Bogendrahtschlitz sich lingual und nicht labial öffnet. Wieder aus Gründen der Beschreibungsbequemlichkeit werden die Klammern beschrieben, als wenn sie spezifisch ge nannte Oberflächen haben, aber, wie deutlich werden wird, können glatte äußere Konturen- nur durch Vermeidung scharfer Kanten und scharfkantiger Verbindungen erreicht werden, wo immer dies möglich ist. Die verschiedenen Oberflächen gehen normalerweise glatt ineinander über, ohne daß eine definierte Verbindung zwischen ihnen erkennbar würde.

Ähnliche Teile tragen die gleichen Bezugszeichen in allen Figuren der Zeichnungen, wo immer dies angemessen ist.

Die Klammern der Erfindung, wie sie hier beschrieben und ge zeigt sind, sind für die Verwendung mit der sogenannten Ge raddraht-Technik vorgesehen, bei der jede Klammer an ihrem jeweiligen Zahn in einer derartigen Stellung befestigt wird, daß der Zahn in Richtung auf seine gewünschte optimierte Position und Stellung bewegt wird, wenn der Bogendraht ver sucht, zu seiner vorgeformten Bogenform zurückzukehren und in einer Labial-Lingual-Ebene betrachtet, gerade zu sein. Damit der Bogendraht am Ende der Prozedur gerade ist, müssen sich die Klammern für verschiedene Zähne an die sehr ver schiedenen Neigungen der Zahnoberflächen, an denen sie ange bracht sind, anpassen. Es gibt zwei Hauptmethoden, durch die dieses getan wird. Entweder durch geeignete Formgebung der Klammerbasen oder ihrer Basisoberflächen, die die Zahnober flächen kontaktieren, oder durch Veränderung der Neigung der Bogendrahtschlitze.

Bei den hier gezeigten Klammern werden alle Drehmomentanfor derungen (Drehung um eine Mesial-Distal-Achse) Winkelstel lungs-Anforderungen (Drehung um eine Labial-Lingual-Achse) und Einstellungen erster Ordnung durch geeignete Formgebung der Klammerbasen erreicht, insbesondere der Oberfläche, die an der Zahnoberfläche angreift, und durch Variation der Dicke der Basis, so daß, wenn die Zähne in ihrer optimalen Stellung und Drehposition sind, alle der Schlitzoberflächen, die durch einen Bogendraht ergriffen sind, ausgerichtet sind. Die Form der Basen der in den Fig. 1 bis 6, 10, 11, 15 und 16 gezeigten Klammern macht sie zur Anbringung an einen obe ren, mittleren Schneidezahn geeignet, während die Basisform für die Klammer der Fig. 12, 13 und 17 sie für einen obe ren, ersten zentralen Schneidezahn geeignet macht. Die für die anderen Zähne erforderlichen Formen werden für den Fach mann offensichtlich sein und müssen hier nicht im Detail be schrieben werden.

Die zweite Methode der Schlitzneigung kann auch bei den Klam mern der Erfindung verwendet werden, entweder allein oder in Kombination mit der ersten Methode. Bei manchen Klammern kann die Neigung des Schlitzes so extrem sein, daß beispielsweise bei einer an der lingualen Oberfläche eines zentralen Schnei dezahnes fixierten Klammer kein Versuch gemacht wird, den Schlitz parallel mit der Labial-Lingual-Achse zu belassen und er sich statt dessen zur okklusiven Parallele zu der Gin gival-Okklusal-Achse (betrachtet von mesial oder distal) öff net, wie es bei den in den Fig. 12, 13 und 17 gezeigten Klammern gesehen werden wird; trotzdem liegt eine derartige Klammer innerhalb des Wortsinns der angefügten Ansprüche.

Die Fig. 1 bis 6, 15 und 16 zeigen eine von außen klemm bare Form der Klammer der Erfindung, die von manchen Kiefer orthopäden bevorzugt sein kann, obwohl die Klammern inhärent selbstklemmend sind. Daher können in einer Prozedur Situa tionen auftreten, die die Verwendung einer externen Klemmung notwendig machen zusätzlich zu, oder sogar anstatt der Klem mung, die durch das Federglied bereitgestellt wird, zum Bei spiel wo ursprünglich ein Zahn so stark deplaziert ist, daß es unmöglich ist, den Bogendraht in den Schlitz einzubringen oder, wenn er in Eingriff ist, wo es nicht möglich ist, das Federglied in der geschlossenen Position des Schlitzes zu verriegeln, ohne daß Federglied und/oder den Bogendraht zu überspannen. Eine andere Überlegung ist, daß Kieferorthopä den, die bisher nur externe Klemmer in ihren Prozeduren ver wendet haben, anfänglich etwas zögerlich sein könnten, eine Klammer anzunehmen, die eine komplett neue Prozedur invol viert und die ihnen nicht zumindest die Möglichkeit läßt, ihre gesicherten Fähigkeiten einzusetzen und die beruhigt sind, wenn ihnen eine selbstklemmende Klammer zur Verfügung gestellt wird, die auch Einrichtungen für eine externe Klem mung hat. Solche Klammern werden üblicherweise als Doppel befestigungsflügel- oder siamesische Befestigungsflügel- Klammern bezeichnet und sind in der Praxis wegen ihrer vor stehenden Befestigungsflügel nur in labialen Verfahren ver wendbar.

Der Klammerkörper hat labiale, linguale, gingivale, okklusa le, mesiale und distale Oberflächen 10, 12, 14, 16, 18 bzw. 20 und ist an einem Zahn 22 (Fig. 17) durch Zementieren bzw. Ankleben oder Ankitten befestigt, wobei die linguale Oberflä che 12 mit zwei Serien von parallelen, sich überschneidenden Nuten oder Rillen 24 versehen ist. Die zwei Serien über schneiden sich im rechten Winkel, um ein Gittermuster (siehe Fig. 3 bis 5, 10, 11 und 16) zu bilden, das den Zement, Kitt oder Kleber aufnimmt. Der Körper hat zwei Paare von Be festigungsflügeln 26 für die Aufnahme und Halterung einer ex ternen Klemme, wie beispielsweise einer elastomeren Schlei fenklemme, in Ausnehmungen 27, die zwischen der konkaven lin gualen Oberfläche des Befestigungsflügels und der ihr zuge wandten labialen Oberfläche des Klammerkörpers ausgebildet ist. Die zwei Flügel jedes Paares erstrecken sich gingival und okklusal voneinander weg und die beiden Paare sind me sial-distal voneinander beabstandet. Die Befestigungsflügel können externe Draht-Befestigungsdrähte, elastomere Bügel klemmen und Zug- und Druckglieder aufnehmen und verankern; die Art und Weise, in der solche kieferorthopädischen Ele mente verwendet werden, ist dem Fachmann wohlbekannt und benötigt hier keine Erklärung oder Illustration.

Der Körper ist mit einem sich mesial-distal erstreckenden, sich labial öffnenden Bogendrahtschlitz 28 versehen, der bei dieser Ausführungsform von rechtwinkliger Querschnittsform in einer Gingival-Okklusal-Ebene ist, wobei sich der Schlitz zur labialen Oberfläche 10 öffnet und linguale, gingivale und okklusale Oberflächen 30, 32 bzw. 34 hat. Der Schlitz nimmt einen Bogendraht bzw. Drahtbogen 36 (siehe Fig. 3 bis 5, 10, 11 und 15 bis 17) auf, der üblicherweise im Anfangssta dium einer Prozedur von kreisrundem Querschnitt ist (Fig. 3, 10, 11 und 17) und einen Durchmesser hat, der klein genug ist, damit die Klammer frei an ihm entlang gleitet, wenn der Bogendraht völlig innerhalb des Schlitzes und völlig mit diesem ausgerichtet ist. Gewöhnlich wird nachfolgend der runde Bogendraht durch einen mit rechtwinkligem Querschnitt (Fig. 4) oder D-förmigem Querschnitt (Fig. 5) ersetzt, die von dem Federglied ergriffen werden, um ein hohes Maß an Kontrolle um die Mesial-Distal-Achse zur finalen Kontrolle des Kippens der Zähne in Position zu ermöglichen, wobei ein derartiger Eingriff jedoch einen unvermeidbaren Anstieg im Gleitreibungswiderstand verursacht. Mittel zur Halterung des Bogendrahtes in dem Schlitz und zum elastisch nachgiebigen Drücken des Drahtes in Eingriff mit mindestens der lingualen Oberfläche 30 des Schlitzes und vorzugsweise auch in Eingriff mit der gingivalen Oberfläche 32 oder der okklusalen Oberflä che 34 des Schlitzes, wie im Detail im folgenden beschrieben, umfassen ein selbstklemmendes Verriegelungs-Federglied aus dünnem, flachem, federndem Metall, das an den Klammerkörper in einer Ausnehmung montiert ist, die zwischen den zwei vor stehenden Paaren von Befestigungsflügeln 26 ausgebildet ist.

Zur Bequemlichkeit bei der Beschreibung kann das Federglied aufgefaßt werden als umfasse es eine Anzahl von unterschied lichen Abschnitten, von denen jeder eine spezifische Funktion in einer Gesamt-Arbeitsweise des Federgliedes hat. Bei der hier gezeigten Ausführungsform hat es entlang seiner Länge in der hier angegebenen Reihenfolge einen Verankerungsab schnitt oder Ankerabschnitt 38 mit sich mesial-distal er streckenden Schulteroberflächen 39, einen Faltungsabschnitt oder Biegeabschnitt 40, der eine sich mesial-distal er streckende Verbindung 42 (Fig. 9) mit dem Ankerabschnitt hat, einen Vorspannabschnitt 44, der eine sich mesial-distal erstreckende Verbindung 46 (Fig. 9) mit dem Faltungsab schnitt hat, einen Klemmabschnitt 48, der eine sich mesial distal erstreckende Verbindung 50 (Fig. 9) mit dem Vorspann abschnitt hat und einem Verriegelungsabschnitt 52, der eine sich mesial-distal erstreckende Verbindung 54 mit dem Klemm abschnitt hat.

Der Verankerungsabschnitt 38 ist breiter als der Faltab schnitt, um eine T-Form zu ergeben, die sich mesial-distal erstreckende, nach labial gewandte Schultern 39 hat, wie in Draufsicht (siehe Fig. 9) zu sehen, die an entsprechende sich mesial-distal erstreckende, lingual gewandte Schultern (nicht gezeigt) innerhalb des Körpers anstoßen, um ein Zu rückziehen des Federgliedes zu verhindern. So ist der Anker abschnitt innerhalb eines engpaßenden Schlitzes 56 im Klam merkörper aufgenommen, wobei die Passung innerhalb des Schlitzes so eng ist, daß der Abschnitt 38 sich während einer Bewegung des Federgliedes von der Position mit geöffnetem Schlitz, die in den Fig. 1, 10 und 12 gezeigt ist, zu der verriegelten Position mit geschlossenem Schlitz, die in den Fig. 2 bis 5, 11, 13 und 15 bis 17 gezeigt ist, nicht ver biegen kann und jede solcher Verbiegungsbewegung nur statt finden kann im Rest des Federgliedes, beginnend an der Ver bindung 42. Der Ankerabschnitt ist flach, der Schlitz 56 ist auch flach und sein Mund, an dem jede Verbiegungsbewegung des Federgliedes anfangen wird, erstreckt sich über die volle Breite des Federgliedes. Bei dieser Ausführungsform ist der Schlitz 56 um ungefähr 45° zu der okklusalen Oberfläche 16 und zu der labial-lingualen Referenzachse geneigt, um den Faltungsabschnitt 40 vorzusetzen und um die Kraft zu bestim men, die notwendig ist, um den Verbiegungsabschnitt für eine Bewegung des Federgliedes in die Position mit geschlossenem Schlitz zu verbiegen, wobei die Kraft in einem vorbestimmten Bereich durch Änderung dieses Winkels variabel ist.

Nun mit Bezug auf die Fig. 8a und 8b ist der Biegungsab schnitt 40 vorgeformt, um konkav zu sein gegen die angren zende labiale Oberfläche des Klammerkörpers um einen Radius 58 (Fig. 8a und 8b) mit einem gegenüberliegenden Winkel 60, und es ist in diesem Abschnitt, wo das meiste der Biege bewegung bei der Bewegung des Federgliedes zwischen den zwei Positionen stattfinden wird, wie im folgenden in größerem Detail beschrieben wird. Während dieser Bewegungen wird etwas Verbiegung natürlich in den Vorspannabschnitt, dem Klemmab schnitt und dem Verankerungsabschnitt stattfinden, wobei das, was in den Vorspann- und Klemmabschnitten stattfindet, von der Größe, dem Querschnitt und der Ausrichtung jedes Bogen drahtes in dem Bogendrahtschlitz 28 abhängt und das, was in dem Verriegelungsabschnitt stattfindet, notwendig ist für die Verriegelung und Entriegelung. Die Konzentration der Ver biegung in dem Verbiegungsabschnitt wird erleichtert durch die Tatsache, daß dessen mesial-distale Breite im Vergleich zu den Verankerungs- und Klemmabschnitten reduziert ist, wie am besten in Fig. 9 gesehen werden kann. Der Radius 58 des Verbiegungsabschnittes ist reduziert und der zugeordnete Win kel 60 steigt an, wenn das Federglied in Richtung auf die Position mit geschlossenem Schlitz sich bewegt und mehr und mehr davon stößt gegen die angrenzende, glatt gekrümmte labi ale Oberfläche 10 des Klammerkörpers. In der Position mit ge schlossenem Schlitz tritt der Biegeabschnitt in einen Schlitz 62 ein, der in der lingualen Oberfläche des Klammerkörpers ausgebildet ist, so daß seine Kanten durch die Schlitzwandun gen abgedeckt sind und nicht durch die Zunge des Patienten oder innere Mundoberflächen ergriffen werden können.

Der Vorspannabschnitt 44 ist vorgeformt, um gegen die lin guale Wandung 28 des Schlitzes konvex zu sein um einen Radius 64 und nimmt einen Winkel 66 ein, wobei seine Anordnung ent lang des Federgliedes derart ist, daß bei dieser Ausführungs form in der Position mit geschlossenem Schlitz sein gerunde ter Scheitel auf demselben Niveau ist wie die okklusale Ober fläche 34 des Schlitzes und in Abwesenheit eines Bogendrahtes in dem Schlitz der Teil des Abschnittes von dem gerundeten Scheitel zum Gingivalen etwas in den Schlitz vorsteht, um eine potentielle Angriffsfläche für den Bogendraht zu schaf fen, die gegen die sich mesial-distal erstreckende Verbindung der lingualen und gingivalen Oberflächen des Schlitzes ge richtet ist. Die Funktion dieses Abschnittes wird im folgen den beschrieben.

Ein kleiner Teil des sich von der Verbindung 50 erstreckenden Klemmabschnittes ist um den Radius 68 geformt und liegt einem Winkel 70 gegenüber, während der Rest des Klemmabschnittes und der Verriegelungsabschnitt vorgeformt sind um einen ge meinsamen Radius 72 und einem Winkel 74 gegenüberliegt. Der Klemmabschnitt ist konkav gegen die linguale Wandung des Schlitzes während der Verriegelungsabschnitt konkav gegen die gingivale Wandung des Schlitzes ist. Der Verriegelungsab schnitt ist auch von kleinerer mesial-distaler Breite als der Klemmabschnitt, wobei dies seine Verbiegung für den Eingriff und das Loslassen der Riegel erleichtert. Der Verriegelungs abschnitt tritt auch in den entsprechenden Teil des Schlitzes 62 ein, so daß seine Kanten durch die Schlitzwandungen ge schützt werden.

Bei dieser Ausführungsform haben die Verriegelungsmittel für den erforderlichen Verriegelungseingriff zwischen dem Ver riegelungsabschnitt 52 und dem Klammerkörper zwei symmetri sche, rechtwinklig geformte Verriegelungskerben 76 jeweils an den mesialen und distalen Kanten des Verriegelungsabschnittes nahe dessen freiem Ende, wobei die Kerben mit passenden, sich okklusal erstreckenden Riegelstollen 78 des Körpers zusammen wirken, wobei die Stollen mesial und distal gegeneinander vorstehen. Während das Federglied in der in den Fig. 1, 10 und 12 gezeigten, unangespannten Position mit offenem Schlitz ist, ist der Einführwinkel des Verankerungsabschnittes in den Körper nicht nur angeordnet, um die Verbiegungsoperation des Verbiegungsabschnittes einzustellen, sondern er ist auch so gemacht, daß der Rest des Federgliedes sich labial erstreckt, so daß der Klemmabschnitt ein Brett oder eine Plattform schafft, auf der ein Bogendraht 36 ruhen kann, wie in Fig. 10 gezeigt, und dabei ungefähr so positioniert gehalten wer den kann, daß er fertig für die Einführung in den Schlitz ist, während der Draht in die ersten paar Klammern einge klemmt wird. Wenn gewünscht, können die Befestigungsflügel mit (nicht gezeigten) stirnzapfenartigen Vorsprüngen versehen sein, die sich gegeneinander erstrecken und gegen welche das Federglied eingreift, wenn es das Brett oder die Plattform schafft, wodurch übermäßige Öffnung des Federgliedes und mög liche Überspannung verhindert wird. Das Vorsehen solcher Glieder ermöglicht eine Reduktion in der Dicke des Materials des Federgliedes (z. B. von 0,125 mm (0,005 inch) zu 0,112 mm (0,0045 inch)). Der Verriegelungsabschnitt trägt den Bogen draht mit sich, wenn das Federglied gebogen wird; nachfolgend ergreift das freie Ende des Verriegelungsabschnittes lingual okklusal geneigte Flächen 80 der Verriegelungsstollen, wobei diese Flächen Rampen darstellen, die eine okklusale Bewegung des freien Endes erzeugen, bis die Verriegelungsstollen 78 in die Verriegelungskerben 26 eingreifen, worauf das freie Ende sich gingival unter dem Zwang des Restes des Federgliedes, insbesondere des Biegungsabschnittes in die voll verriegelte Position bewegt. Der Eingriff der Riegel wird durch einfachen Fingerdruck gegen das Federglied erzeugt, während eine Ent riegelung durch Einführen eines geeigneten angespitzten Werk zeuges 82 (Fig. 3) okklusal durch die gingivalen, durch den Schlitz 62 gebildeten Öffnungen erfolgt, wobei das Werkzeug das freie Ende des Verriegelungsabschnittes ergreift und es okklusal gegen den Zwang der Feder drückt. Die Abwärtsbewe gung ergreift das freie Ende des Federgliedes mit einer labi al-okklusal verlaufenden Rampenoberfläche 84, die den Riegel abschnitt labial bewegt, um sicherzustellen, daß die Riegel außer Eingriffgeraten. Bei seinem Freiwerden springt das Federglied sofort unter seinem eigenen Federzwang zurück in die Position mit offenem Schlitz. Der Aufnahmeschlitz 62 für das Federglied ist so schmal (z. B. 0,75 mm oder 0,030 inch), daß ein Entriegeln ohne Verwendung des besonderen angespitz ten Werkezuges 82 extrem schwierig, wenn nicht unmöglich ist, und insbesondere nicht durch Verwendung eines Fingernagels des Patienten möglich ist.

Andere Verriegelungsmittelstrukturen können auch verwendet werden, zum Beispiel solche, die in den Klammern verwendet werden, die in meinem US-Patent Nr. 5,224,858, ausgegeben am 6. Juli 1993, gezeigt und beschrieben sind. Bei diesen Klam mern stehen die Verriegelungsstollen mesial und distal gegen einander vor anstatt okklusal, und der Endbereich des Verrie gelungsabschnittes 52 zwischen den zusammenarbeitenden Kerben 76 würde in einer solchen Struktur mit einem zentralen Schlitz versehen sein, um es den resultierenden Endteilen zu ermöglichen, sich für den Eingriff der Riegel zusammen zu be wegen und um eine Entriegelung der Verriegelungsstollen von den Kerben durch Zusammendrücken der Endteile zu ermöglichen, beispielsweise unter Verwendung einer kleinen Zange.

In den anfänglichen Stadien des Verfahrens können Niedrig kraftdrähte mit Untergröße und rundem Querschnitt, wie in Fig. 3 gezeigt, oder mehrlitzige Kabel wie solche, die in meinem US-Patent mit Seriennummer 5,334,315, ausgegeben am 6. September 1994, offenbart und beansprucht sind, normalerweise verwendet werden, die einen lockeren Sitz in dem Schlitz ha ben, um eine reibende Bindung zu verhindern, die Bewegungen verhindern kann, die mit dem "Entwirren" zusammengedrängter Zähne entlang des Bogendrahtes zu ihrer gewünschten ausge richteten Konfiguration verbunden sind. Während dieser frühen Stadien ist es unwahrscheinlich, daß ein in den Schlitz 28 eingeführter Bogendraht völlig in den Schlitz aufgenommen wird, sondern er wird zumindest versuchen, aus dem Schlitz mund hervorzustehen und/oder sich in dem Schlitz zu drehen. Wenn sich das Federglied in Richtung auf die Position mit ge schlossenem Schlitz bewegt, ergreift der Klemmabschnitt 48 den Draht und drückt ihn in den Schlitz, wobei sich diese Aktion mit Drehung und Biegung der angrenzenden Abschnitte des Drahtes fortsetzt, bis das Federglied in der vollen, verriegelten Position mit geschlossenem Schlitz ist. Die Schließbewegung spannt dabei gewöhnlicherweise sowohl den Bogendraht als auch den Klemmabschnitt, und das selbstklem mende Federglied ist in der Lage, akkurat und zu allen Zeiten zu der wiederherstellenden Kraft beizutragen, die die Zähne zu ihren endgültigen, optimalen Positionen drängt.

Wie es am klarsten in Fig. 3 zu sehen ist, bildet der Teil des Vorspannabschnittes 44 von dessen Verbindung mit dem Klemmabschnitt zu dessen gerundetem Scheitel effektiv eine spezielle Erweiterung des Klemmabschnittes, die in den okklu salen Teil des Schlitzes vorspringt. Wenn er den darin be findlichen Draht mit rundem Querschnitt ergreift, zwingt er diesen nicht nur in Richtung auf die linguale Wandung des Schlitzes, sondern auch gegen die Verbindung der lingualen und gingivalen Wände, wodurch er diesbezüglich als eine ge neigte Ebene funktioniert, entlang derer der Draht sich zu bewegen gezwungen ist, so daß der Draht sogar noch genauer innerhalb des Schlitzes positioniert wird für eine präzisere Winkelkontrolle als sie erreicht werden könnte mit einem Klemmabschnitt, der nur den Mund des Schlitzes schließt. So mit wird, mit der Klammer in optimaler Position bezüglich des Drahtbogens, sie mesial oder distal mit minimalem Reibwider stand am Bogendraht entlanggleiten und wird nur minimale Be träge von Drehung um die labial-linguale Achse und/oder um die Okklusal-Gingival-Achse erlauben, ohne das Federglied dazu zu aktivieren, seine Position wiederherzustellen. Dies ermöglicht zum Beispiel extrem genaue Kontrolle über die Wurzelposition und -stellung, wenn die Zähne bewegt werden, um Räume zu schließen, aus denen Zähne herausgezogen wurden Die Kontrolle der Querschnittsform, die in kommerzieller Praxis mit Bogendrähten erreichbar ist, ist viel größer als die zur Verfügung stehende Dimensionskontrolle und, zum Bei spiel, ein Draht mit einem nominalen Durchmesser von 0,5 mm (0,020 inch) kann geringer sein um bis zu 0,013 mm (0,0005 inch), und ist gewöhnlicherweise nicht mehr. Das Federglied der Erfindung ist viel toleranter gegenüber sol chen Variationen im Durchmesser, indem es sicherstellt, daß mit welcher Dimension auch immer der Draht schließlich immer fest in die Lingual-Gingival-Schlitzverbindung gedrückt wird, und deshalb ergibt das eine viel präzisere und vorhersagbare Kontrolle des Fortschritts des Verfahrens.

Die Fig. 4 und 5 erläutern die exzellente, präzise Winkel kontrolle, die mit Klammern der Erfindung erreichbar ist, wenn sie mit rechtwinkligen oder D-förmigen Bogendrähten 36 verwendet werden, die in einem Schlitz mit rechtwinkligem Querschnitt arbeiten. In der Praxis beispielsweise ist eine Gingival-Okklusal-Standarddimension für einen Drahtbügel schlitz 0,55 mm -0,0 mm und +0,013 mm (0,022 inch -0,0 inch und +0,0005 inch), während der größte verwendete Draht eine nominelle Gingival-Okklusal-Dimension von 0,53 mm (0,021 inch) hat, aber üblicher 0,52 mm (0,0205 inch); Drähte mit geringeren Dimensionen wie zum Beispiel 0,50 mm (0,020 inch) werden auch allgemein benutzt. Wie mit runden Drähten ist die Formkontrolle viel größer als die zur Verfü gung stehende Dimensionskontrolle und ein Draht, der sogar um einen sehr kleinen Winkel drehversetzt ist, ist einem wieder herstellenden Drehmoment unterworfen, das die erforderliche Drehung um eine mesial-distale Achse erzeugt, dadurch daß der Klemmabschnitt 48 den Draht in den Schlitz preßt, bis die flache linguale Fläche des Drahtes gegen die linguale Schlitzoberfläche 30 anliegt, während der Vorspannabschnitt 44 arbeitet, um die gingivale Oberfläche des Drahtes fest gegen die gingivale Oberfläche 32 des Schlitzes zu drücken. Ein ähnlich präziser Wiederherstellungsprozeß wird erzeugt, wenn das Vorstehen des Bogendrahtes aus dem Schlitz durch eine Dreh-Deplazierung des Zahnes um die gingival-okklusale Achse verursacht wird. Die konkave Form des Klemmabschnittes des Federgliedes gegen die linguale Oberfläche des Schlitzes macht es besonders effektiv, wenn die Benutzung mit Bogen drähten mit D-förmigem Querschnitt, wie in Fig. 5 gezeigt, erfolgt, weil der rechtwinklige Abschnitt gut mit den Wänden des rechtwinkligen Schlitzes zusammenwirkt, während die ge rundete labiale Oberfläche gut mit der anliegenden konkaven Oberfläche des Klemmabschnittes zusammenwirkt.

Fig. 6 erläutert einen einfachen und effektiven Weg, mit dem die Klammern der Erfindung unter Verwendung von nur drei Teilen zusammengebaut werden können. Der Klammerkörper ist aus zwei spiegelbildlichen Teilen hergestellt, von denen einer einen mesial-distal verlaufenden Stiel 86 mit quad ratischem Querschnitt hat, der sich mesial oder distal von dem Teil erstreckt und der in eine passende mesial-distal verlaufende Bohrung mit quadratischem Querschnitt 87 in dem anderen Teil einführbar ist. Bei der Bewegung der zwei Kör perteile zusammen tritt der Ankerabschnitt des Federgliedes in die jeweiligen Teile seines Halteschlitzes 56 ein. Der Stiel tritt in die Bohrung ein und stellt sicher, daß die Körperteile akkurat passend zueinander gehalten werden, wäh rend sie entlang ihrer Stoßverbindung aneinander befestigt werden, beispielsweise durch Laserschweißen, um den Körper zu komplettieren und um gleichzeitig das Federglied permanent in seinen Verankerungsschlitz 56 zu halten, wobei diese Halte rung, wie oben beschrieben, durch labial gerichtete Schulter oberflächen 39 sichergestellt ist.

Die hier gezeigten Klammerkörper sind, gesehen von labial oder lingual, generell rechtwinklig, sie können aber statt dessen von rhomboedrischer Form sein mit mesialen und dista len Flächen, die um einen kleinen Winkel gegen eine neutrale gingival-okklusal verlaufende Ebene geneigt sind, wobei eine derartige Klammerform erfordert, daß das Federglied in der Form rhomboid ist. Dieser Winkel hängt ab von der entspre chenden Neigung, die für den Zahn gewünscht ist, an dem die Klammer befestigt ist, und derartige Klammern werden von vielen Kieferorthopäden bevorzugt, weil sie die Positionie rung der Klammern auf den Zähnen zu Beginn des Verfahrens erleichtern. Somit ist der Winkel so, daß mit dem Zahn in dem erforderlichen Winkel der Schlitz 28 für den Bogendraht sich mesial-distal horizontal im Mund erstreckt in völliger Aus richtung mit dem ungespannten Bogendraht. Die Verwendung sol cher rautenförmig geformter Klammern ist nun etabliert und dem Fachmann wohlbekannt und erfordert hier keine weitere Er klärung.

Die Federkraft für individuelle Klammern kann durch Ausbil dung der Federglieder mit verschiedenen Ausmaßen von Vorspan nung, zum Beispiel durch Einstellung der Winkel 60, 66, 70 und 74 und auch der entsprechenden Krümmungsradien einge stellt werden, bevor die Klammer zusammengebaut wird. Ein fortdauerndes Problem, das bei selbstklemmenden Klammern auftritt, die metallische Klemmfedern verwenden, resultiert auf der extrem kleinen Größe der Klammern. Wegen der For derung nach Metallen mit hohem Elastizitätsmodul und der hochkorrosiven Umgebung des Mundes sind bisher fast univer sell rostfreie Stähle benutzt worden. Obwohl rostfreie Stähle der höchsten praktischen Elastizitätsmodule verwendet werden, werden die winzigen Federn sehr nahe an der Elastizitäts grenze des Metalls belastet, wenn sie zwischen der geöffne ten und der geschlossenen Position des Schlitzes bewegt wer den und das Ausmaß an Verschiebung, das erforderlich ist, um die Elastizitätsgrenze zu überschreiten, ist relativ klein.

Wenn diese Grenze überschritten worden ist, beispielsweise durch einen Bediener, der die Feder unvorsichtig bewegt und/oder durch den Versuch, die Feder über einen steifen Bogendraht zu schließen, der zu weit aus dem Schlitz hervor steht, dann kann sie so eine permanente Stellung annehmen, daß sie nicht länger als Feder funktionieren kann. Dies kann es nötig machen, daß die Klammer komplett ersetzt wird, weil es normalerweise für den Kieferorthopäden nicht bequem ist, die Feder "in situ" zu ersetzen, insbesondere weil die Mon tage der Feder am Klammerkörper diese nahe an ihre elastische Grenze bringt; solch eine Ersetzung ist natürlich unbequem und unangenehm sowohl für den Patienten als auch für den Kieferorthopäden.

Es ist eine neue Familie von Nickel-Titan-Legierungen ent wickelt worden, die rasch bei der Herstellung von Bogendräh ten, Klemm- und Zugfedern Verwendung finden, wobei das wich tigste Merkmal dieser Legierungen ihre außergewöhnlich hohe Elastizität mit entsprechender Widerstandsfähigkeit gegen Überbeanspruchung und permanente Verformung im Vergleich zu rostfreiem Stahl ist. Fig. 14 zeigt eine typische Span nungs/Dehnungscharakteristik für solch eine Legierung. An fangs ist die Spannungs/Dehnungs-Beziehung im wesentlichen linear, wie bei den meisten Metallen, und steigt relativ schnell an, aber an einem gewissen Punkt, normalerweise bei weniger als ungefähr 1% Dehnung, treten sie in eine super elastische Phase ein, in der die Charakteristik fast eben wird und in der die Spannung so hoch wie etwa 6 bis 8% ansteigen kann ohne Überbeanspruchung oder Versagen bei der Rückkehr in die unangespannte Form. Am Ende der superelasti schen Phase nimmt die Charakteristik eine viel steilere Aufwärtsneigung an. Ihre Elastizität während der superela stischen Phase ist derart, daß die daraus gefertigten Drähte und Federn trotz relativ großer Verschiebungen nicht über spannt werden und ihre originale Form wiedererlangen können, wenn sie diesen hohen Spannungen unterworfen werden, im Vergleich zu dem Maximum für rostfreie Stähle von ungefähr 0,5%. Aus diesem Grund werden sie üblicherweise als super elastische Metallegierungen bezeichnet. Ein anderes Merkmal ist es, daß aus diesen Legierungen gefertigte Federn in der Lage sind, über diesen viel breiteren Bereich von Auslenkung eine relativ konstante Rückstellkraft bereitzustellen. Die atomare Struktur, die diese Superelastizität erzeugt, bewirkt auch, daß die Legierungen ein sogenanntes Gedächtnis-Phänomen zeigen, bei dem aus ihnen gefertigte Artikel von einer ge wünschten originalen "Gedächtnis"-Form in eine neue, ganz verschiedene Form verbogen werden können und in diese spätere Form durch geeignete Wärmebehandlung hineinversetzt werden können; anschließend werden sie, wenn sie über eine Umwand lungstemperatur hinaus erhitzt werden, in ihre originale Ge dächtnisform zurückkehren. Aus diesem Grund werden sie allge mein auch als superelastische Form-Wiederherstellungs-Metallegierungen bezeichnet. Ein Beispiel von aus diesen Legierun gen hergestellten erfolgreichen Produkten sind die viellitzi gen Kabel, die in meinem US-Patent Nr. 5,344,315, auf das oben Bezug genommen wurde, beschrieben und beansprucht sind, wobei solche Kabel zunehmend verwendet werden, um Bogendrähte zu formen. Ein Bogendraht aus diesem Material kann ausrei chend gebogen werden, um in Schlitzen von hochgradig relativ zueinander versetzten Klammern ergriffen zu werden in einem Ausmaß, das mit rostfreien Stählen unmöglich wäre oder, wenn möglich, gefährlich hohe Kräfte auf die Zähne und das Zahn fleisch bewirken würde.

Die Eigenschaften dieser Legierungen machen sie speziell ge eignet für die Verwendung bei den Klammern der Erfindung, bei denen ein endseitiger Ankerabschnitt 38 des Federgliedes über seine gesamte mesial-distale Breite im Verankerungs schlitz 56 festgehalten wird. Dies stellt sicher, daß die anfängliche Verbiegungsbewegung des Federgliedes, zum Bei spiel von der Position mit geöffnetem Schlitz zur Position mit geschlossenem Schlitz bei der Verbindung 42 als Hooksche elastische Verschiebung anfängt. Der an der und nahe der Ver bindung liegende Teil des Biegeabschnittes 40 wird schnell in die superelastische Phase eintreten, während der Rest des Abschnittes noch in der elastischen Phase ist, so daß, wie durch den durch Fig. 7 angegebenen Vergleich gesehen werden kann, der Vorspannabschnitt, der Klemmabschnitt und der Ver riegelungsabschnitt dazu neigen, zumindest während dieser anfänglichen Bewegung in den relativen Formgebungen zu verbleiben, die sie bei der Position mit geöffnetem Schlitz hatten. Wenn der Abschnitt nahe der Verbindung das Ende der superelastischen Phase erreicht und die Charakteristik plötzlich ihre steilere Steigung annimmt, wird statt dessen mehr des Biegeabschnittes in die superelastische Phase ein treten, und der Übergang von der elastischen Phase zur super elastischen Phase wird sich zunehmend in wellenartiger Form entlang des Biegeabschnittes bewegen. Die Deformation des Federgliedes wird verhältnismäßig größer, wo der Übergang von elastischem zu superelastischem Verhalten stattfindet, und der Effekt ist, daß die für das Federglied erforderliche Biegebewegung zu einem ansonsten unverhältnismäßigem Ausmaß auf den Biegeabschnitt beschränkt wird, zumindest bis der Klemmabschnitt einen deplazierten Bogendraht ergreift und bis der Verriegelungsabschnitt sich verbiegen muß, um die Riegel zu ergreifen, wobei beides signifikant größere Spannungen auf diese Teile des Bogendrahtes bewirken wird. Dies stellt sicher, daß die Vorspann-, Klemm- und Verriegelungsabschnitte in großem Ausmaß ihre vorbestimmten Formen so lang wie mög lich behalten werden und in dem Hookschen elastischen Bereich steiler Steigung bleiben werden, was sie entsprechend wirksam für ihre jeweiligen Aufgaben beläßt. Insbesondere werden, wenn das Federglied völlig eingeklinkt ist, in Abwesenheit jeglicher durch den Bogendraht ausgeübter signifikanter Span nungen die Vorspann-, Klemm- und Verriegelungsabschnitte dazu neigen, ihre unverriegelte Formgebung zu behalten, wobei jede labiale Verschiebung vorwiegend in dem Verbiegungsabschnitt stattfindet, was am klarsten beispielsweise aus Fig. 5 erse hen werden kann, die einen Bogendraht mit einem D-förmigen Querschnitt in dem Schlitz zeigt. Somit wandelt der Biegeab schnitt des Federgliedes in der Position mit geschlossenem Schlitz effektiv den offenmundigen Bogendrahtschlitz in eine sich mesial-distal erstreckende Röhre mit einer hochgradig nachgiebigen labialen Wandung und mit einer Querschnittsform um, die ein freies Gleiten mit Bogendrähten geeigneter Form und Größe ermöglicht. Wegen seiner lingualen Vorsprünge wird der Vorspannabschnitt 44 dazu neigen, einen deplazierten Bogendraht vor den angrenzenden Abschnitten zu ergreifen, und die Kräfte des Bogendrahtes können diesen Abschnitt früher als diese benachbarten Abschnitte in den superelastischen Be reich labial abflachen und wölben, wobei die entsprechende Formerholung die Wirkung des Bogendrahtes durch ihre gleich mäßige Anwendung geringer Kräfte auf diese vermehrt.

Eine bevorzugte Familie von superelastischen Formgedächtnis- Legierungen ist Nickel-Titan, normalerweise mit einer nomi nellen atomaren Zusammensetzung von 50%:50% Nickel und Titan, aber mit kleinen Zusätzen von Kupfer, Eisen, Kobalt oder Chrom, wobei die Legierung einer Wärmebehandlung unter worfen wird, um die gewünschte Charakteristik zu entwickeln. Derzeit werden diese Nickel/Titan-Legierungen bevorzugt, weil sie die größte Duktilität, größere erholbare Bewegung, exzel lenten Korrosionswiderstand vergleichbar zu rostfreien Stäh len der Serie 300, stabile Umwandlungstemperaturen für die Formerholung, hohe Biokompatibilität und die Fähigkeit haben, zur Formerholung elektrisch aufgeheizt zu werden. Andere Legierungen sind auch bekannt und sind offenbart in meinen US-Patenten Nrn. 5,344,315 und 5,586,882, auf die oben Bezug genommen ist.

Der Nutzen einer größeren Toleranz gegen Verschiebung von so wohl dem Klemmabschnitt als auch dem Verriegelungsabschnitt des Federgliedes, die durch die Verwendung dieser superela stischen Formgedächtnis-Metallegierungen bereitgestellt werden, ist derart, daß sie trotz ihrer hohen Kosten und ihrem niedrigeren Festigkeitsmodul im Vergleich mit geeigne ten rostfreien Stählen bevorzugt werden müssen, so daß die Federglieder normalerweise etwas dicker sein müssen. Trotzdem können natürlich Klemmverriegelungs-Federglieder aus rost freiem Stahl auch erfolgreich mit diesen neuen Klammern ver wendet werden.

Die Fig. 10 bis 13 zeigen bevorzugte Formen von Klammern der Erfindung, die für die Verwendung bei lingualen Verfahren vorgesehen sind. In solchen Verfahren sind Befestigungsflügel weder praktisch noch erwünscht und die Klammern können daher sogar noch kleiner gemacht werden als solche, die für labiale Verfahren vorgesehen sind. Die Klammer der Fig. 10 und 11 ist für die Anwendung an der lingualen Oberfläche von oberen Bicuspiden und Backenzähnen vorgesehen, während die der Fig. 12 und 13 für die Anwendung an der lingualen Oberfläche von oberen Schneidezähnen und Eckzähnen vorgesehen ist. Weil der Wunsch, eine möglichst glatte äußere Kontur aufrechtzuer halten, es unpraktisch macht, Haken- oder Flügelverankerungen für andere kieferorthopädische Elemente vorzusehen, wie zum Beispiel elastomere Schleifen oder Ketten, wird der Klammer körper, wo immer die Form des Klammerkörpers dies ermöglicht, wie bei dem in Fig. 3 gezeigten, zwischen dem Drahtbogen schlitz 28 und der gingivalen Oberfläche 14 mit einem zweiten mesial-distal verlaufenden Schlitz 88 versehen, wobei dieser zweite Schlitz eine sich mesial-distal erstreckende Öffnung 90 zur lingualen Oberfläche hat, die reduzierte gingival okklusale Dimensionen hat, durch die ein (nicht gezeigtes) elastomeres kieferorthopädisches Element in den Schlitz ein geführt werden kann und dort gehalten werden wird. So kann das elastomere Element ein Faden sein, der mesial oder distal durch den Schlitz geführt ist, oder er kann gedehnt werden, bis seine gingival-okklusalen Abmessungen sich ausreichend verringert haben, damit er durch den Schlitzmund 90 durchtre ten kann; sobald die Spannung abgebaut wird, wird er sich ausdehnen, um den Schlitz auszufüllen und darin gehalten zu werden. Bei dieser Ausführungsform hat der Schlitz einen D-förmigen Querschnitt mit einer konvexen lingualen Oberfläche und kann zusätzlich zu elastomeren Elementen D-förmige und im Querschnitt runde Bogendrähte und Hilfsmittel aus D-förmigem Draht, zum Beispiel elastische Haken, aufnehmen und verwen den.

Fig. 15 zeigt eine alternative Version einer Klammer mit doppelten Befestigungsflügeln, bei der der Vorspannabschnitt 44 des Federgliedes zwischen dem Klemmabschnitt und dem Ver riegelungsabschnitt an der gingivalen Oberfläche des Schlit zes vorgesehen ist, wobei der Vorspannabschnitt gegen die linguale Wand des Schlitzes konvex ist und derart in den Schlitz vorsteht, daß er den Bogendraht im wesentlichen gegen die lingual-okklusale Verbindung des Schlitzes zwingen wird. Vom Standpunkt des Erhaltens einer genaueren Kontrolle der Klammer-Positionierung durch den Bogendraht ist es unwesent lich, ob der Vorspannabschnitt an der okklusalen oder gingi valen Oberfläche des Schlitzes vorgesehen ist, aber die Fe dergeometrie und ihre Anwendung ist etwas einfacher, wenn er an der okklusalen Oberfläche des Schlitzes angeordnet ist, und entsprechend ist dies bevorzugt. Dieser Aspekt der Erfin dung ist natürlich sowohl für Formen von Klammern mit Befe stigungsflügeln als auch für flügellose Formen anwendbar. Bei dieser Ausführungsform ist die linguale Oberfläche nicht mit integralen Furchen 24 zur Aufnahme des Befestigungszementes versehen, sondern hat statt dessen ein an die linguale Ober fläche 12 geschweißtes Stück aus Edelstahl-Drahtgeflecht 92, wobei der Zement oder Kleber oder Kitt in die offenen Zwi schenräume des Geflechtes eintritt, um die notwendige erhöhte Verankerung zu schaffen.

Fig. 16 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Klammerkör per mit einem zweiten Paar von Verriegelungsstollen 94 ver sehen ist, die labial von dem ersten Paar 78 beabstandet sind. Diese labial verschobenen zweiten Stollen ermöglichen es dem Federglied, mit verringerter Bindung oder ohne Bindung verriegelt zu werden, wenn der Bogendrahtschlitz einen Draht mit etwas größerem Querschnitt enthält, beispielsweise einen rechtwinkligen, kantigen Draht mit Dimensionen 0,525 mm× 0,625 mm (0,021 inch×0,025 inch) und/oder wenn der Bogen draht leicht verschoben ist und anderenfalls an einem Teil des Federgliedes reibend angreifen würde. Zu jeder Zeit kann das Federglied durch Fingerdruck auf das erste Paar von Schnappriegeln bewegt werden.

Fig. 17 illustriert und betont die kleine Größe, mit erfin dungsgemäße Klammern herstellbar sind, im Vergleich zur Größe eines typischen Zahnes 22 eines Erwachsenen, an dem die Klam mer angebracht ist und im Vergleich zu einer typischen Klam mer 96 des Hanson SPEED-Systems, die an die labiale Oberflä che des Zahnes geklebt gezeigt ist. Typischerweise hat eine dieser derzeit verwendeten Klammern des Standes der Technik einen Körper, der 2,7 mm bis 3,0 mm (0,108 inch bis 0,130 inch) in gingival-okklusaler Höhe, 2,7 mm bis 3,0 mm (0,108 inch bis 0,130 inch) in seiner breitesten mesial distalen Breite angrenzend an die linguale Körperoberfläche und 2,1 mm bis 2,7 mm (0,094 inch bis 0,108 inch) in labial lingualer Tiefe mißt. Das Feder-Klemmglied ist aus rostfreiem Stahl mit einem Elastizitätsmodul von ungefähr 193 bis 200 ×10⁹ Pa (28-29×10⁶ psi) (was ein Maß für seine Steifheit ist) und mißt in der Dicke 0,125 mm (0,005 inch) und 1,57 mm bis 1,83 mm (0,062 inch bis 0,072 inch) in den mesial-dista len Dimensionen. Wegen der Anwesenheit der Befestigungsflügel mißt eine geflügelte Klammer der Erfindung ungefähr dasselbe wie eine Klammer des Standes der Technik in gingival-okklu saler Höhe und mesial-distaler Breite, kann aber so klein sein wie 1,6 mm (0,064 inch) in labial-lingualer Dicke. Eine flügellose Klammer der Erfindung kann viel kleiner sein und eine besondere Ausführung mißt 1,5 mm (0,060 inch) in gin gival-okklusaler Höhe, so wenig wie 1,05 mm (0,042 inch) in labial-lingualer Dicke und 2,0 mm (0,08 inch) in mesial distaler Breite. Das Federglied ist aus einer superelasti schen Nickel/Titan-Formgedächtnis-Legierung mit ungefähr 69×10⁹ Pa (10×10⁶ psi) Elastizitätsmodul bei Körpertempe ratur (38,5°C), wobei die Legierung etwas temperaturempfind lich ist und beispielsweise der Modul dieser besonderen Le gierung nach ungefähr 48×10⁹ Pa (7×10⁶ psi) bei einer Temperatur von 21,3°C abfällt. Wie es in Fig. 9 flach ge sehen werden kann, mißt das Federglied 0,127 mm bis 0,178 mm (0,005 inch bis 0,007 inch) in der Dicke, 1,4 mm (0,056 inch) in der mesial-distalen Breitendimension am Verankerungsab schnitt 38; 1,125 mm (0,045 inch) in der mesial-distalen Dimension bei den Biegungs- und Verriegelungsabschnitten 40 und 52; und 1,8 mm (0,072 inch) in der mesial-distalen Dimen sion am Klemmabschnitt 48.

Es wird eine kieferorthopädische Klammer beschrieben, die einen Klammerkörper mit einem mesial-distal verlaufenden Bogendrahtschlitz und ein Klemmriegel-Federglied in Form eines dünnen, flachen Metallstreifens hat. Das Federglied hat entlang seiner Länge in der angegebenen Reihenfolge einen Verankerungsabschnitt, der in dem Klammerkörper verankert ist, einen Biegeabschnitt, in dem der Großteil der Biegung stattfindet, einen Klemmabschnitt, der den Schlitzmund ver schließt und jeglichen Bogendraht darin ergreift, und einen Verriegelungsabschnitt, durch den das Federglied am Klammer körper verriegelbar ist. Das Federglied kann einen Vorspann abschnitt zwischen dem Biege- und dem Klemmabschnitt an der okklusalen Oberfläche des Schlitzes haben oder zwischen dem Klemmabschnitt und dem Verriegelungsabschnitt an der gingi valen Oberfläche des Schlitzes, wobei dieser Vorspannab schnitt konvex gegen die linguale Oberfläche des Schlitzes ist und in den Schlitz vorsteht, um den Bogendraht in die jeweilige Verbindung der Schlitzoberflächen für eine präzi sere Kontrolle zu drücken. Der Klammerkörper kann aus zwei spiegelbildlichen Teilen hergestellt sein, die durch Las erschweißen miteinander verbunden sind und zwischen denen das Federglied montiert ist. Die Riegel zwischen dem Feder glied und dem Klammerkörper können Kerben an den Kanten der Feder aufweisen, die durch Verriegelungsstollen am Körper ergreifbar sind und es können zwei labial-lingual beabstan dete Stollen vorgesehen sein. Vorzugsweise besteht das Feder glied aus einer Nickel-Titan-Formgedächtnis-Legierung. Der Klammerkörper kann zwei Paare von Befestigungsflügeln zur Aufnahme eines externen Klemm-Mittels haben, zwischen denen das Federglied angeordnet ist.

Bezugszeichenliste

10

. Labiale Oberfläche des Klammerkörpers

12

. Linguale Oberfläche des Klammerkörpers

14

. Gingivale Oberfläche des Klammerkörpers

16

. Okklusale Oberfläche des Klammerkörpers

18

. Mesiale Oberfläche des Klammerkörpers

20

. Distale Oberfläche des Klammerkörpers

22

. Zahn

24

. Furchen in lingualer Oberfläche

12

26

. Befestigungsflügel des Klammerkörpers

27

. Aussparung zwischen Befestigungsflügeln und Ober fläche

12

28

. Bogendrahtschlitz

30

. Linguale Oberfläche des Bogendrahtschlitzes

32

. Gingivale Oberfläche des Bogendrahtschlitzes

34

. Okklusale Oberfläche des Bogendrahtschlitzes

36

. Bogendraht

38

. Verankerungsabschnitt des Federgliedes

39

. Labial gerichtete Schultern des Verankerungsab schnittes des Federgliedes

40

. Biegungsabschnitt des Federgliedes

42

. Verbindung zwischen Verankerungsabschnitt und Biegeabschnitt

44

. Vorspannabschnitt des Federgliedes

46

. Verbindung zwischen Biegeabschnitt und Vorspann abschnitt

48

. Klemmabschnitt des Federgliedes

50

. Verbindung zwischen Vorspannabschnitt und Klemm abschnitt

52

. Verriegelungsabschnitt des Federgliedes

54

. Verbindung zwischen Klemmabschnitt und Klemmabschnitt

56

. Schlitz des Klammerkörpers zur Aufnahme des Verankerungsabschnittes

58

. Radius des Biegeabschnittes

60

. Winkel gegenüber dem Biegeabschnitt

62

. Schlitz in lingualer Oberfläche des Klammerkörpers

64

. Radius des Vorspannabschnittes

66

. Winkel gegenüber dem Vorspannabschnitt

68

. Radius des Klemmabschnittes

70

. Winkel gegenüber einem Teil des Klemmabschnittes

72

. Gemeinsamer Radius des Restes von Klemmabschnitt und Verriegelungsabschnitt

74

. Winkel gegenüber dem Rest von Klemmabschnitt und Verriegelungsabschnitt

76

. Verriegelungskerben des Verriegelungsabschnittes

78

. Verriegelungsstollen des Verriegelungsabschnittes

80

. Geneigte Flächen der Verriegelungsstollen

82

. Riegelöffnungswerkzeug

84

. Rampenoberfläche des Riegels

86

. Teil des Klammerkörpers, der mit Stiel zusammenpaßt

87

. Teil des Klammerkörpers, der mit Ausnehmung zusammenpaßt

88

. Zweiter mesial-distal verlaufender Schlitz

90

. Mesial-distal verlaufende Öffnung des zweiten Schlitzes

92

. Klebstoff aufnehmendes Drahtgeflecht

94

. Zweites Paar von Verriegelungsstollen

96

. Hanson SPEED-System-Klammer des Standes der Technik

Claims

1. Kieferorthopädische Klammer mit:
einem Klammerkörper (10 bis 20), in dem ein mesial distal verlaufender Bogendrahtschlitz (28) vorgesehen ist; und einem Klemmriegel-Federglied (38 bis 54) mit der Form eines dünnen, flachen Metallstreifens, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmriegel-Federglied (38 bis 54) entlang seiner Länge in der angegebenen Reihenfolge einen Verankerungsabschnitt (38), einen Biegeabschnitt (40), einen Klemmabschnitt (48) und einen Verriegelungs abschnitt (52) hat; daß der Verankerungsabschnitt (38) durch den Klammerkörper gehalten ist, insbesondere durch dessen Einsetzen in einen engpaßenden Schlitz (56) im Klammerkörper, um das Federglied (38 bis 54) am Klammer körper zu halten; daß der Klemmabschnitt und der Verrie gelungsabschnitt (48 und 52) durch Verbiegung des Biege abschnittes (40) zwischen einer Position mit offenem Schlitz (28) und einer verriegelten Position mit ge schlossenem Schlitz bewegbar ist; und daß das Federglied (38 bis 54) in der Position mit geschlossenem Schlitz durch Verriegelungseingriff zwischen dem Verriegelungs abschnitt (52) und dem Klammerkörper (10 bis 20) verrie gelbar ist.

2. Klammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Federgliedes (38 bis 54) in der unbelasteten Position mit geöffnetem Schlitz und seine Halterung an dem Körper derart ausgebildet ist, daß es sich in der Position mit geöffnetem Schlitz labial erstreckt, um eine Plattform zu schaffen, auf der ein Bogendraht während des Verlaufs eines Verfahrens ruhen kann.

3. Klammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Klammerkörper (10 bis 20) zwischen dem Bogen drahtschlitz (28) und der gingivalen Oberfläche (14) mit einem zweiten mesial-distal verlaufenden Schlitz (88) versehen ist, wobei der zweite Schlitz (88) eine mesial distal verlaufende Öffnung zur lingualen Oberfläche (12) mit reduzierten gingival-okklusalen Dimensionen hat, durch die ein elastomeres kieferorthopädisches Element in den Schlitz (88) eingeführt und dort gehalten werden kann.

4. Klammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmabschnitt (48) des Feder gliedes gegen die linguale Oberfläche (30) des Schlit zes (28) konkav ist.

5. Klammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federglied (38 bis 54) aus einem Formgedächtnis-Metall hergestellt ist, vorzugsweise aus einer Nickel-Titan-Formgedächtnislegierung.

6. Klammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federglied (38 bis 54) auch einen Vorspannabschnitt (44) zwischen dem Biegeabschnitt und den Klemmabschnitt (40 und 48) oder zwischen dem Klemmabschnitt und dem Verriegelungsabschnitt (48 und 52) hat, wobei der Vorspannabschnitt (44) konvex gegen die linguale Oberfläche (30) des Schlitzes ist.

7. Klammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Klammerkörper (10 bis 20) zwei Paare von Befestigungsflügeln (26) zur Aufnahme und Halterung eines externen Klemm-Mittels hat, wobei die zwei Paare mesial-distal voneinander beabstandet sind und die beiden Flügel jedes Paares sich gingival und okklusal voneinander weg erstrecken und dadurch, daß das Federglied (38 bis 54) am Körper zwischen den Befesti gungsflügeln (26) angeordnet ist.

8. Klammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Klammerkörper (10 bis 20) als zwei spiegelbildliche Teile hergestellt ist, die anein ander an einer Verbindung anstoßen und zwischen denen das Klemmriegel-Federglied (38 bis 54) angebracht ist, wobei die zwei Körperteile an ihrer Verbindung aneinan der befestigt sind, um das Federglied (38 bis 54) daran zu halten.

9. Klammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegeabschnitt (40) in mesial distaler Richtung von kleinerer Breite ist als der Verankerungs- und der Klemmabschnitt (38 und 48), wodurch die Biegsamkeit des Biegeabschnittes (40) größer ist als die des Verankerungsabschnittes und des Klemm abschnittes (38 und 40).

10. Klammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erzeugung eines Verriege lungseingriffes zwischen dem Verriegelungsabschnitt (52) des Federgliedes und dem Klammerkörper (10 bis 20) vor gesehen sind, die ein Paar von Kerben (76) an den mesia len und distalen Kanten des Verriegelungsabschnittes (52) nahe bei dessen freiem Ende und damit zusammenwir kende, sich okklusal erstreckende Verriegelungsstollen (78) am Klammerkörper aufweisen, die in die jeweilige Kerbe zur Erzeugung der Verriegelung eingreifen, wobei zwei labial voneinander beabstandete Paare von Verrie gelungsstollen (78 und 94) vorgesehen sind, wobei jedes Paar von Stollen alternativ mit den Verriegelungskerben (76) in Eingriff bringbar ist.