DE4311319C2 - Zahnbracket - Google Patents
ZahnbracketInfo
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- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
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- A61C7/12—Brackets; Arch wires; Combinations thereof; Accessories therefor
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- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
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- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/30767—Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth
- A61F2002/30922—Hardened surfaces
Description
Die Erfindung betrifft ein Zahnbracket für eine Zahnregu
liereinrichtung.
Zahnreguliereinrichtungen können üblicherweise in zwei Grup
pen unterteilt werden, und zwar in "reaktive" und "aktive".
Herkömmlicherweise werden Einrichtungen wie Brackets als
"reaktive" Einrichtungen angesehen, da ihr einziger Zweck
darin besteht, ein krafterzeugendes "aktives" Mittel wie
einen Zahnbogendraht an Ort und Stelle zu halten. Es ist die
Reaktionskraft des Bogendrahtes, die eine Zahnbewegung zur
Folge hat. Zahnbrackets werden hergestellt aus Materialien
wie z. B. rostfreiem Stahl (US 4,536,154 und US 4,659,309), Ke
ramik, bestimmten Kunststoffarten oder Kunststoffverbund
werkstoffen.
Bekannt sind Brackets aus Chrom-Nickel-Legierungen, also
nicht-rostende Stahllegierungen mit mindestens 15% Chrom,
wobei aus der DE 35 19 213 A1 bekannt ist, derartige
Brackets mit einer Titannitrid-Beschichtung zu versehen.
Brackets aus Keramik oder bestimmtem rostfreiem Stahl besit
zen im allgemeinen eine große Steifigkeit und Festigkeit.
Andererseits erfahren Kunststoffe aufgrund ihrer relativ ge
ringen Festigkeit eine permanente Deformation während der
Behandlung. Dieser Nachteil wird durch die Spannungen ver
stärkt, die durch die belastenden Kräfte, hervorgerufen von
"aktiven" Elementen wie z. B. einem Bogendraht, sowie durch
Kaukräfte erzeugt werden.
Brackets aus rostfreiem Stahl scheinen sich zu verformen,
wenn Scherkräfte aufgebracht werden. Dies führt zu einem Lö
sen des Brackets, ehe die Kohäsionsbruchfestigkeit des Kle
bers erreicht ist. Dieses Phänomen verhindert einen Bruch
des Zahnschmelzes oder Brackets. Ein Stahlbruch, der zu
einer Verformung oder sogar zum Bruch des Brackets führen
kann, wurde nicht als sonderlich dramatisch angesehen.
Während die mechanische Festigkeit des Brackets einen wich
tigen Auslegungsaspekt darstellt, ist die Korrosionsbe
ständigkeit in gleicher Weise von Bedeutung. Diese Eigen
schaft bestimmt die Biodegradation und das Austreten von
möglicherweise schädlichen Ionen in den Mundraum. Daher ist
die Wahl eines Materials, das eine hohe Korrosionsbeständig
keit besitzt, während es gleichzeitig biokompatibel ist, für
den Einsatz im Mundraum von ausschlaggebender Bedeutung.
Beim Anbringen von Brackets an den Zähnen werden die Zähne
üblicherweise durch ein Säureätzverfahren behandelt, wobei
anschließend das Zahnbracket eingesetzt wird. Es wurde be
richtet, daß bei Verwendung von Backets aus rostfreiem Stahl
304 das Vorhandensein von Hohlräumen zusammen mit einer
schlechten Mundhygiene zu einer Korrosion des Stahls 304 und
dem Entstehen von gefärbten Korrosionsprodukten führt, was
Flecken im Zahnschmelz zur Folge hat (R. Maÿer et al., Am
J. Orthod. 1982; 81: 43-48).
Sowohl die Fleckenbildung im Schmelz wie auch das äußerst
kritische Problem mukosaler Allergien, die auch davon her
rühren können, daß Schwermetalle von den korrodierten Teilen
abgehen, sind Phänomene, die häufig auftreten und umfassend
untersucht worden sind. Was das Problem noch kritischer
macht, ist die Tatsache, daß Nickel, das sich bei allen
rostfreien Stählen für die Zahnregulierung findet, mehr al
lergische Reaktionen als alle anderen Metalle zusammen er
zeugt; außerdem ist dieses Ion cytotoxisch. Eine verzögerte
hypersensitive Reaktion auf Nickel enthaltenden Stahl (z. B.
AISI 304 und 316 Stahl) wurde beschrieben (W.R. Schriver et
al., Oral Surg. 1976; 42: 578-581).
Andererseits sollen Titan und Legierungen auf Titanbasis die
größte Korrosionsbeständigkeit aller bekannten Metalle ha
ben. Implantate bei Affen aus praktisch reinem Titan (minde
stens 99 Gew.% Titan) zeigen keinerlei Korrosionserscheinun
gen oder die Abgabe von Titan in benachbarte Gewebe nach so
langen Zeiträumen wie z. B. 1 1/4 Jahren (A.Schroeder et al.,
J.Max-Fac. Surg. 1981; 9: 15-25). Dies rührt von stabileren
passiven (Oxid-)Filmen her, die sich auf Titan und Legierun
gen auf Titanbasis bilden. Verwandte Metalle wie z. B. Cr und
Co sowie Legierungen von Cr und Co wie auch Legierungen von
Zr, Si, B, Be und Nb sollten ähnliche Vorteile wie Ti und
seine Legierungen haben.
Aus der US 4,197,643 ist es bekannt, Titanlegierungen für
Zahnbogendrähte zu verwenden.
Reibwiderstand ist eine weitere wichtige Eigenschaft eines
Zahnbrackets. Eine Translationsbewegung entlang des Bogen
drahtes erfordert eine Kraft, die groß genug ist, um die
Reibkräfte zwischen dem Bracket und dem Bogendraht zu über
winden. Sowohl die statischen wie auch kinetischen Reib
kräfte, die während des Gleitvorganges zwischen den Brackets
und den Bogendrähten erzeugt werden, sollten so klein wie
möglich sein, um eine optimale Zahnbewegung während der
Zahnregulierung zu ermöglichen.
Es wird berichtet, daß der Beiwert der kinetischen Reibung
für rostfreien Stahl (0,139) kleiner ist als der für das
Bracket aus polykristallinem Aluminiumoxid (0,174), wobei
beide Messungen in Verbindung mit einem Bogendraht aus
rostfreiem Stahl durchgeführt wurden (R.P.Kusy et al., Am J.
Orthod. Dentofac. Orthop. 1990; 98: 300-312). Wenngleich diese
Werte sowohl für trockene (Luft) und nasse (künstliche
Speichellösung) Bedingungen gelten, zeigen die Reibbeiwerte
in nasser Umgebung im allgemeinen kleinere Werte als die in
trockener Umgebung, da der Speichel selbst als Schmiermittel
dient (D.H.Pratten et al. Am. J. Orthod. Dentofac. Orthop.
1990; 98: 398-403).
Wenn ferner ein Bracket aus rostfreiem Stahl mit verschie
denen Arten von Bogendrahtmaterialien kombiniert wurde,
ergab sich eine Reihenfolge der Beiwerte der kinetischen
Reibung vom rostfreien Stahl (kleinster Beiwert) über CoCr,
TiNi bis zu β-Ti (höchster Beiwert) unabhängig von der
Bracket- oder Schlitzgröße, und die Beiwerte betrugen 0,140,
0,163, 0,337 bzw. 0,357 (R.P.Kusy et al., Am J. Orthod.
Dentofac. Orthop. 1990; 98: 300-312).
Somit ist es wünschenswert, ein Zahnbracket aus einem
Material bereitzustellen, das eine ausgezeichnete Korro
sionsbeständigkeit und Biokompatibilität, einen niedrigen
Reibbeiwert, ein großes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
und gute Hafteigenschaften besitzt. Es ist ferner wünschens
wert, den Aufbau des Zahnbrackets dadurch zu vereinfachen,
daß es als einteiliges Stück hergestellt wird.
Ein weiterer zu beachtender Gesichtspunkt ist die Rolle des
Zahnbrackets, wenn sich der Patient einer medizinischen
Abbildungstechnik unterziehen muß. Bei erwachsenen Patien
ten, die Zahnbrackets tragen, müssen 20 bis 25 Prozent der
Bevölkerung sich im Verlauf der Zahnregulierung irgendeiner
Operation unterziehen. Metalle, insbesondere die, die Eisen
enthalten, sind magnetisch und werden als ferromagnetische
Materialien bezeichnet. Wenn Brackets aus derartigen ferroma
gnetischen Materialien bestehen, stören sie bei MRI und CT-Abbildeverfahren.
Ti, insbesondere anodisiertes Ti, ist un
magnetisch und würde somit eine Störung des aufgezeichneten
Bildes unterbinden, wodurch die Zuverlässigkeit derartiger
diagnostischer Bilder erhöht wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Zahnbracket zu schaffen, das eine ausgezeichnete Korrosions
beständigkeit, eine sehr gute Biokompatibilität zur Verrin
gerung der Gefahr von allergischen Reaktionen beim Patien
ten, sehr große Rückfedereigenschaften, die Möglichkeit
einer chemischen Haftverbindung mit den derzeit verwendeten
Dentalklebstoffen, einen niedrigen Reibbeiwert, insbesondere
im Schlitzbereich des Brackets und ein sehr großes Verhält
nis von Festigkeit und Steifigkeit zu Gewicht besitzt.
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin
dung sind in den Patentansprüchen definiert.
Das ausgebildete Zahnbracket zeichnet sich
durch eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Biokom
patibilität aus. Es hat eine große Festigkeit und gute Rück
federeigenschaften, so daß es sich relativ einfach elastisch
oder superelastisch (pseudoelastisch) verformen kann, um in
einfacher Weise Funktionsmittel wie z. B. Zahnbogendrähte mit
großem Querschnitt aufnehmen zu können. Es besitzt einen
niedrigen Reibbeiwert, und es eignet sich ausgezeichnet
dazu, an dem Zahnschmelz mit ausreichender Festigkeit che
misch haftend angebracht zu werden, so daß das Bracket ein
teilig hergestellt werden kann, ohne daß zusätzliche mecha
nische Verriegelungsmittel an dem Basisteil vorgesehen wer
den müssen.
Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel des
Zahnbrackets näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Zahnbrackets
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einem Zahnbrackets
wie in Fig. 1, das mit einem Zahnbogendraht
verbunden ist.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
wurde ein Zahnbracket aus kommerziell reinem Titan
hergestellt. Das Zahnbracket besitzt ein Basisteil und
mindestens zwei Flügel. Es ist ein aus Titan gegossenes
Zahnbracket.
In Fig. 1 ist ein Zahnbracket 2 mit zwei beabstandeten
Flügeln 4 dargestellt, die sich von einem Basisteil 12 nach
außen erstrecken. Der Raum zwischen den Flügeln ist ein quer
geschnittener Abschnitt 6. Einer der Flügel ist der mesiale
Flügel mit einer gingivalen und einer oklusalen Seite, und
der andere Flügel ist der distale Flügel mit einer gingi
valen und einer oklusalen Seite. Zwei Drahtbogen-Schlitze 8
sind als Öffnungen zwischen der gingivalen und oklusalen
Seite jedes Flügels 4 gebildet. Jeder Schlitz hat einen
Grundabschnitt 10. Der Basisteil 12 besitzt zwei Seiten
flächen, wobei die Flügel an einer konvexen Seitenfläche
gebildet ist, während eine rückwärtige konkave Seitenfläche
bzw. Zahnkontaktfläche 14 so ausgebildet ist, daß sie mit
einem entsprechenden chemischen Kleber an einer Zahnober
fläche angebracht werden kann.
Bei einem derart aufgebauten Zahnbracket 2, das als reaktive
(fest eingesetzte) Einrichtung dient, wird ein Zahnbogen
draht 16 (entweder von rundem oder rechteckigem Querschnitt und
aus entweder rostfreiem Stahl, einer Titanlegierung oder
einer Titan-Nickel-Legierung) in den Schlitz
8 eingesetzt, der als aktive (funktionale) Ein
richtung dient, um Richtungskräfte zu erzeugen, die eine
Zahnbewegung zur Folge haben. Bei einem anderen Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung wurde das Zahnbracket dadurch
hergestellt, daß kommerziell reines Titan (Reinheitsgrad von
mehr als 99,9%) in einer Phosphatbond-Form mit Aluminium
oxid gegossen wurde. Das Mischungsverhältnis von Aluminium
oxid betrug 10 Gew.% der gemischten Gießmaterialien. Das
Gießen des reinen Titans erfolgt unter normalen Vakuumgieß
bedingungen, um ein einteiliges Zahnbracket gemäß dem in
Fig. 1 gezeigten Aufbau herzustellen. Wenngleich bei diesem
Ausführungsbeispiel das Titan-Zahnbracket mittels einer
Gießmethode hergestellt wurde, läßt es sich jedoch auch
durch andere Formgebungstechniken herstellen. Für ein
Bauteil wie dieses miniaturisierte Teil ist ein Festzustand-Superplast-Formgebungsverfahren
besonders geeignet.
Das Ausgangsmaterial für das Superplast-Formgebungsverfahren
ist nicht auf geschmiedetes oder geknetetes Material
beschränkt, sondern kann auch aus einem durch Superplastizi
tät gesinterten Pulver bestehen; eine entsprechende Techno
logie ist auch als HIP-Verfahren (hot isostatic pressing)
bekannt. Das Material für das Zahnbracket ist außerdem nicht
auf kommerziell reines Titan beschränkt, sondern kann aus
irgendeiner Legierung auf Titanbasis einschließlich Ti-6A1-4V,
Ti-5A1-2.5Fe, Ti-4.5A1-3V-2Fe-2Mo, Ti-Ni oder dgl.
bestehen.
Zahnbrackets aus Titan oder auf Titanbasis lassen sich
statt dessen auch durch ein Mikroabtragungsverfahren wie bei
dem zweiten Ausführungsbeispiel oder durch ein
Laser-Abtragungsverfahren herstellen.
Die Tabelle I vergleicht die Scher- und Zug-Haftfestigkeit
eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Titan-Zahnbrackets,
wobei dieses Zahnbracket eine
ebene Rückseite hat und keine zusätzlichen mechanischen
Mittel wie einen Maschendraht auf der Zahnkontaktfläche
benötigt, mit denen eines Zahnbrackets aus rostfreiem Stahl
mit oder ohne Maschendraht. Die Tabelle I zeigt, daß die
Scher-Haftfestigkeit des Titan-Brackets 7,70 MN/m² betrug,
was der eines Zahnbrackets aus rostfreiem Stahl mit einem
Maschendraht auf der Rückseite entspricht. Wenngleich die
Haftfestigkeit dieser beiden Bracketarten die vorgeschlagene
Haftfestigkeit von MN/m² erfüllt, ist bemerkenswert, daß das
Zahnbracket aus Titan die gleiche Haftfestigkeit erreicht,
ohne daß zusätzliche Mittel wie z. B. ein Maschendraht an der
Zahnkontaktfläche des Zahnbrackets vorgesehen ist.
Dennoch läßt sich, falls erforderlich, die Zahnkontaktfläche
des Brackets auf Titanbasis durch Kugelstrahlen behandeln,
um die Haftfestigkeit aufgrund des erhöhten effektiven Ober
flächenbereichs zu vergrößern, was eine verbesserte Benetz
barkeit gegenüber den Klebern zur Folge hat (Y. Oshida et
al, Jour. Materials Sci: Materials in Medicine, noch zu
veröffentlichen, 1992).
Eine weitere Verbesserung der Haftverbindung des Basisteils
des Brackets läßt sich durch Herstellen einer hochporösen
Oberfläche erreichen, um eine gute mechanische Verbindung
herzustellen. Zwei Verfahren, die sich einsetzen lassen,
sind das Ionenstrahlätzen und das reaktive Ionenätzen. Diese
Verfahren werden bei niedriger Temperatur durchgeführt und
haben daher, im Gegensatz zu einem Sintervorgang, der bei
hoher Temperatur stattfindet, keine Degradation der Dauer
festigkeit der Legierungen zur Folge.
Es gibt weitere mechanische Verfahren zum Verbessern der
Haftfestigkeit des Brackets am Zahn. Ein Verfahren besteht
darin, die Zahnkontaktfläche des Brackets zu hinterschnei
den, um einen zusätzlichen Oberflächenbereich zu schaffen.
Ein weiteres Verfahren besteht darin, den Basisteil des
Brackets mit einer Monoschicht von im wesentlichen gleich
großen Partikeln in der Größenordnung von 5 von 200 Mikron
zu versehen, wie dies in der US 5,071,344 offenbart ist.
Es wurde ferner festgestellt, daß eine Voroxidierung des
Titans und seiner Legierungen die Oberflächenbenetzbarkeit
(Y. Oshida, ebenda, 1992) verbessert und die Reibung ver
ringert. Die Schlitzgrundfläche kann ferner durch Nitrieren
behandelt werden, um Titannitrid zu bilden, das wohl die
Oberflächenschicht härtet, so daß der Reibbeiwert, insbe
sondere bezüglich der Drahtbogenfläche, merklich verringert
wird. Das Nitrieren ist nicht die einzige Technik, die zur
Verfügung steht, um Oberflächen auf Titanbasis zu härten;
andere Verfahren wie z. B. das Diamantbeschichten lassen sich
ebenfalls einsetzen.
Eine Ionenimplantation hat sich als sehr wirksam erwiesen,
um die Abnutzung von Gelenkimplantaten auf Titanbasis im
Bereich der Orthopädie zu verringern. Eine Ionenimplantation
des Titans mit Stickstoff oder Kohlenstoff erhöht die Mikro
härte der Legierung. Eine dreifache Erhöhung der Mikrohärte
läßt sich ohne weiteres erreichen. Die Ionenimplantation
erhöht die Bruchfestigkeit der Oberfläche, setzt die Mög
lichkeit einer plastischen Verformung und eines Freßver
schleißes auf ein Minimum herab, erhöht den Widerstand gegen
Abrieb und verlängert die Lebensdauer der Teile auf Titan
basis um ungefähr das Zehnfache.
Andere Beschichtungen, die sich verwenden lassen, umfassen
C₁C und i-BN (Ar, O, diamantähnliche Beschichtungen). Diese
Beschichtungen sind transparent, quasiamorph und besitzen
eine extrem hohe Haftung am Substrat. Die Ionenimplantation
verbessert ferner die Passivierung und Biokompatibilität.
Eine weitere Möglichkeit zum Verringern des Reibbeiwertes
der Schlitzgrundfläche des Zahnbrackets auf Titanbasis
besteht in einer Behandlung durch Kugelstrahlen, wie oben
erwähnt. Die Vielzahl von konvexen Oberflächenvertiefungen,
die durch das Kugelstrahlen erzeugt werden, können als
Speichelbehälter dienen, was wiederum als Schmiermittel für
das Bracket-Bogendraht-System im Mundraum dienen kann. Die
gestrahlte Fläche wird außerdem gehärtet, so daß die
mechanische Festigkeit des Brackets erhöht wird.
Diese Vorteile des Kugelstrahlens kann nicht bei keramischen
Brackets angewendet werden, da sie einfach zu spröde sind,
um der Strahlenergie zu widerstehen. Wenn diese Methode auf
Brackets aus austenitischem Stahl angewendet wird, muß
besondere Vorsicht angewendet werden; es ist anzunehmen, daß
rostfreier Stahl der 300er Reihe einer spannungsinduzierten
martenitischen Umwandlung ausgesetzt wird, so daß ein
Einphasen-Stahl in einen Zweiphasen-Stahl (kugelgestrahlte
Martenitphase und ungestrahlte austenitische Phase) verwan
delt wird. Diese beiden Phasen zeigen unterschiedliche elek
trochemische Potentiale, so daß eine unerwartete lokale
Korrosion aufgrund des sogenannten Elektrogalvanismus in
einem Speichelelektrolyten auftreten kann. Wenn Spannungen
einer bestimmten Größe den Potentialstellen der elektrogal
vanischen Korrosion überlagert werden, wird das Bracket
aufgrund eines Spannungskorrosionsbruchs zerstört. Anderer
seits besitzen sowohl kommerziell reines Titan wie auch jede
Titanlegierung einschließlich Ti-6A1-4V und Ti-5A1-2.5Fe
stabile Phasen während und nach dem Kugelstrahlen.
Es kann wünschenswert sein, Legierungen auf Titan-Nickel-Basis
aufgrund ihrer Superelastizität und ihres Former
innerungsvermögens zur Herstellung von Zahnbrackets zu
verwenden. Eine Nickelablösung vom Substrat läßt sich durch
ein Beschichten mit Titan unter Verwendung eines dynamischen
Ionenstrahlmischvorganges verhindern. Eine derartige
Beschichtung ist sehr stark haftend, widerstandsfähig gegen
Biegekräfte und zeigt eine verbesserte Korrosionsbeständig
keit.
Legierungen auf Titanbasis besitzen eine weitere wichtige
Eigenschaft, und zwar eine hohe spezifische Festigkeit,
definiert als Verhältnis von Festigkeit (in MN/m²) zur
Dichte (in gr/cm²). Leichtere und stärkere Materialien
werden aufgrund des erhöhten Bedarfs einer Miniaturisierung
aus ästhetischen Gründen verlangt. Ein weiterer Vorteil
eines kleineren Brackets besteht darin, daß der Raum
zwischen den Zahnbrackets erhöht wird, was die Steifigkeit
des Zahnbogendrahtes verringert. Dies wiederum verringert
die auf den Bogendraht ausgeübten Kräfte und mindert die vom
Patienten auszuhaltenden Schmerzen.
Die Tabelle II vergleicht die spezifischen Festigkeiten
verschiedener Bracketmaterialien. Wie in Tabelle II zu sehen
ist, sind Materialien auf Titanbasis allen anderen metalli
schen Dentalmaterialien überlegen.
Spezifische Festigkeit | |
Aluminiumoxid | |
500-680 | |
Co-Cr-Legierung | 80- 90 |
Rostfreier Stahl | 100-120 |
Reines Titan | 100-150 |
Legierungen auf Titanbasis | 200-280 |
Eine vollständige dreidimensionale Kontrolle der Zahnbe
wegung erfordert die Verwendung eines rechteckigen Drahtes,
um das auf das Bracket ausgeübte Moment (torque) von Be
handlungsbeginn an zu steuern. Derzeit verwendete Zahn
brackets aus rostfreiem Stahl oder Keramik erlauben nicht
die Verwendung von Bogendrähten großen Querschnitts (größer
als 0,17′′ × 0,25′′) aus rostfreiem Stahl oder einer Titan-Molybden-Legierung
bei Beginn der Behandlung, insbesondere
bei der Torsionsbelastung. Dies rührt teilweise daher, daß
die Steifigkeit des Brackets aus rostfreiem Stahl so groß
ist, daß der Eingriff des Zahnbogendrahtes seine Verformung
zur Folge hat. Im Fall von keramischen Zahnbrackets tritt
ein Bruch des Zahnbrackets ein. In beiden Fällen ist die
Folge, daß sich der Patient weiteren Behandlungen
unterziehen muß, indem entweder beschädigte Zahnbrackets
ausgewechselt oder neue Drähte eingesetzt werden, die
weniger steif sind oder einen kleineren Querschnitt haben.
Die Elastizität von Zahnbrackets aus Titan und auf Titan
basis erlauben die Verwendung eines Zahnbogendrahtes größe
ren Querschnittes, wodurch der frühe Eingriff der Drähte
großen Querschnitts erleichtert und eine bessere Steuerung
der Zahnbewegung von Behandlungsbeginn an erreicht wird.
Zahnbrackets aus Titan oder Legierungen auf Titanbasis sind
nicht nur "reaktiv", sondern auch "aktiv". Sie speichern
etwas Energie als Folge ihrer elastischen Verformung und
geben sie mit der Zeit wieder ab, um die Zahnbewegung zu
vergrößern.
Material | |
% der näherungsweisen Rückverformung nach Verformung | |
Rostfreier Stahl | |
15 | |
Beta-3 Titan | 35 |
Titan-Nickel-Legierung | 90 |
Keramik (allgemein) | <15 |
Kunststoff (allgemein) | <10 |
Anhand der Tabelle III, die den Grad der Rückverformungs
fähigkeit verschiedener Materialien vergleicht, läßt sich
deutlich sehen, daß der Arbeitsbereich (in anderen Worten
der Elastizitätsgrad) von Titan und Legierungen auf Titan
basis größer ist als der Rest der untersuchten Materialien.
(Beispielsweise ist die Elastizität mindestens um 50% größer
als die von rostfreiem Stahl, wobei der Elastizitätsmodul
zwischen 2 und 20 Millionen psi (137.000 und 1.370.000 bar,
je nach dem Anteil von Titan in der Legierung, beträgt).
Dies legt die Vermutung nahe, daß Zahnbrackets aus diesen
Materialien eine wesentliche Rolle bei Zahnreguliereinrich
tungen spielen können. Dies ermöglicht einen frühen Eingriff
des Drahtes in seiner ganzen Größe bei der Behandlung, da
der Schlitz sich elastisch verformt, um die Anordnung des
Zahnbogendrahtes zu ermöglichen.
Zusammengefaßt, bildet ein Zahnbracket aus Titan oder einer
Legierung auf Titanbasis eine leichtere und stärkere,
kleinere, ästhetisch anspruchsvollere, fest eingesetzte
(reaktive) Einrichtung mit ausgezeichneter Korrosionsbe
ständigkeit sowie guter Biokompatibilität. Außerdem verrin
gern Oberflächenbehandlungen wie Nitrieren, Diamantbeschich
ten oder Kugelstrahlen der Schlitzgrundfläche den Reibbei
wert, um die translationsförmige Zahnbewegung zu erleich
tern. Außerdem erhöht ein Kugelstrahlen, Ionenstrahlätzen
oder reaktives Ionenätzen der Zahnkontaktfläche des Basis
teils des Brackets die Haftfestigkeit am Zahnschmelz. Ein
weiterer Vorteil besteht darin, daß das Zahnbracket als
aktive Einrichtung wirken kann.
Claims (4)
1. Zahnbracket, hergestellt aus mindestens einem Be
standteil einer Gruppe von Legierungen auf der Basis der
Elemente Ti, Zr, Si, B, Be, Cr, Nb und Co in einer Zusammen
setzung, bei der zumindest eines der Elemente dieser Gruppe
in dem Zahnbracket in einem Bereich zwischen 40 Gew.% und
mehr als 99 Gew.% vorhanden ist, wobei die der Mundhöhle
ausgesetzten Oberflächen des Zahnbrackets zur Erzielung sei
ner Biokompatibilität nickel- und nickellegierungsfrei aus
gebildet sind.
2. Zahnbracket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Grundfläche des Schlitzes (8) entweder zur Her
stellung einer Titannitridbeschichtung nitriert oder dia
mantbeschichtet oder voroxidiert ist, um den Reibbeiwert be
züglich des Bogendrahtes (16) zu verringern und außerdem die
Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb, Fressen und Korrosion zu
erhöhen.
3. Zahnbracket nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Schlitzgrund durch Kugelstrahlen,
Ionenstrahlätzen oder reaktives Ionenstrahlätzen behandelt
ist, um den Reibbeiwert bezüglich des Bogendrahtes (16) zu
verringern.
4. Zahnbracket nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß der effektive Flächenbereich der
Zahnkontaktfläche des Basisteils (12) durch Kugelstrahlen,
Ionenstrahlätzen, reaktives Ionenstrahlätzen, spanabhebende
Bearbeitung zur Herstellung von Hinterschneidungen oder die
Befestigung an einem Maschendraht erhöht ist.
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