KR102537650B1 - 치과 교정용 형상 기억 밴드 - Google Patents

치과 교정용 형상 기억 밴드 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 치과 교정 장치의 밴드를 제조하는 방법으로서, 상기 방법은 a) 환자의 치아들을 치료하기에 적합한 치과 교정 치료를 결정하는 단계; b) 상기 형상 기억 밴드의 본딩 영역들이 부착될 필요가 있는 상기 치아들의 표면의 형상 및 상기 치과 교정 치료를 얻기 위하여 상기 치아들에 국부적으로 적용되는 힘들의 세트 (a set of forces) 를 결정하는 단계; c) 상기 형상 기억 밴드를 제조하는 단계로서, 상기 형상 기억 밴드의 국부 단면, 특히 상기 형상 기억 밴드의 부착 부분들 사이의 섹션들의 국부 단면은 상기 힘들에 따라 그리고 상기 본딩 영역들이 부착되는 상기 치아들의 표면들과 실질적으로 동일한 본딩 영역들을 규정하는 방식으로 결정되는, 상기 형상 기억 밴드를 제조하는 단계를 포함한다.

Description

치과 교정용 형상 기억 밴드
본 발명은 능동형, 반수동형 또는 수동형 형상 기억 치과 교정 장치 (orthodontic appliance) 및 이런 치과 교정 장치를 설계하는 방법에 관한 것이다.
수동형 치과 교정 장치 또는 "리테이너" 는 일반적으로 적극적인 치과 교정 치료 후에 환자의 치아들을 제자리에 유지하도록 의도된 장치이다.
수동형 치과 교정 장치는 작은 결함들을 보정하기 보다는 작은 결함들을 유지하는 단점을 나타낸다. 게다가, 음식의 경질 조각이 치아들 사이의 영역에서 브레이스를 구부리는 경우, 브레이스가 활성화되어 치아 정렬이 손실된다.
능동형 치과 교정 장치는 환자의 비정상적으로 위치된 치아들을 이동시키도록 의도된 장치이다.
가장 널리 보급된 치과 교정 장치인 "다중 고정 (multi-fixings)" 장치는 치아들에 본딩된 "브래킷들" 로 구성되고, 그리고 상기 브래킷들 내로 아치 와이어가 도입된다.
다중 고정의 능동형 치과 교정 장치들의 작용으로 아치 와이어들을 통해 치아들에 힘들의 세트 (a set of forces) 가 가해져서 치아들이 이동되어 정렬된다.
일반적으로, 정렬은 특정 역할들을 하는 일련의 아치 와이어들 (a sequence of archwires) 의 작용에 의해서 얻어진다:
- 니켈/티타늄 합금으로 제조된 아치 와이어들:
- 둥근 섹션: 둥근 단면을 증가시키고 동일한 치열궁 (dental arch) 의 치아들을 평평하게 하는 일련의 아치 와이어들 (a succession of archwires) 을 사용하는 정렬;
- 직사각형 섹션: 치아들 (또는 토크) 의 메인 축선의 보정;
- 강으로 제조된 직사각형 섹션 아치 와이어들: 악간 탄성물들 (intermaxillary elastics) 의 작용을 통한 치열궁들 사이의 오프셋들 및 토크 보정;
- TMA (티타늄 및 몰리브덴 합금) 로 제조된 직사각형 섹션 아치 와이어들: 공간에서 모든 방향들로의 이동들의 완료.
형상 기억 재료들은 치과 교정학에서 널리 사용된다. 이들 재료들은 특히 2001년 12월에 업데이트된 "Alliages a memoire de forme [Shape memory alloys]" (CARMA (CENTRE D'ANIMATION REGIONAL EN MATERIAUX AVANCES)) 이라는 제목의 보고서에서, 또는 "Les alliages Nickel-Titane (NiTi) [Nickel-titanium (NiTi) alloys]" (the Societe Francophone de Biomateriaux Dentaires [Francophone society of dental biomaterials] (2009-2010) 으로부터 L. Jordan, P. Rocher 명의) 이라는 제목의 문헌에 기재된다. 또한, AFNOR 표준이 있다: "Alliages a memoire de forme : Vocabulaire et mesures [Shape memory alloys: terminology and measurements]" (classification index: A　51080.), April　1991.
강 합금들은 원치 않는 부작용들 없이 악간 탄성물들의 사용을 허용하는 아치 와이어 강성을 제공한다.
TMA 는 강을 사용하는 것 보다 더 낮은 힘들로 치과 교정 전문의가 마무리 구부림들을 수행할 수 있고, 환자들은 더 잘 견딜 수 있다.
이런 일련의 아치 와이어들의 거의 표준화된 사용은 이하의 단점들을 나타낸다:
- 둥근 섹션의 제 1 아치 와이어들은 특히 토크의 보정을 위해 공간에서 모든 방향들로 정렬을 허용하지 않으므로 전체 치료 시간이 길어지고;
- 특히 아치 와이어들을 교체하기 위하여 다수의 치과 교정 전문의 예약들이 필요하다. 이들 교체들은 종종 일련의 아치 와이어들이 불연속적인 힘들을 발생시킬 수 있기 때문에 환자들에게 통증을 느끼게 하고;
- 브래킷들이 분리되거나 아치 와이어들이 미끄러져 환자의 볼들이 병변들에 노출될 위험이 있고;
- 이것은 치과 교정 전문의가 수행하는 매우 일상적이고 반복적인 작용이고;
- 시간 소모적인 마무리 구부림들을 수행해야 한다.
또한, 공개특허공보 제10-2015-0128917호(2015.11.18 공개; US 10,278,791 에 대응)에는 금속판을 가공하여 일정한 단면을 갖는 리테이너가 개시되어 있다.
또한, 미국 특허 공개 공보 US 2012/0028221 (2012.2.2 공개)에는 치과 교정 악화를 방지하기 위해 이동하는 또는 불안정한 치아 또는 단단히 뿌리를 내린 치아를 안정화하기 위한 치과용 부목이 개시되어 있다.
따라서, 이들 단점들을 나타내지 않는 치과 교정 장치가 필요하다.
본 발명의 하나의 목적은 적어도 부분적으로 이러한 요구를 충족시키는 것이다.
본 발명은 단면이 상기 단면의 종방향 위치에 따라 변할 수 있고, 그리고 치아의 형상과 실질적으로 동일한 형상을 나타내도록 구성된 본딩 영역을 포함하는 일체형 형상 기억 밴드를 포함하는 치과 교정 장치를 제안한다.
상세한 설명에서 더 상세하게 알 수 있는 바와 같이, 형상 기억 밴드를 따라서 단면을 변경하는 것은 유리하게는 치료의 시작으로부터 바로 공간에서 여러 개의 방향들로 힘들이 적용되도록 허용한다. 이들 힘들은 이동될 치아들의 뿌리들의 크기에 따라 조정될 수도 있다. 결과적으로, 치료 시간을 단축시킬 수 있고, 그리고 치과 교정 전문의 예약들의 횟수를 제한할 수 있다.
바람직하게는, 모든 본딩 영역들은 대응하는 치아의 형상과 실질적으로 동일한 형상을 갖고, 즉 "측정하여 제조되고" 특히 환자에게 맞춤된다.
게다가, 본딩 영역의 형상은 형상 기억 밴드가 치아들에 "직접" 고정되도록 허용한다. 결과로서, 치과 교정 치료는 유리하게는 단순화된다.
마지막으로, 치과 교정 치료는 더 정확해질 수 있고, 이에 따라 환자의 통증 및 히알린화 (hyalinization) 현상들을 제한할 수 있다.
본 발명에 따른 치과 교정 장치는 또한 이하의 선택적 및 바람직한 특징들 중 하나 이상을 나타낼 수 있다:
- 단면의 윤곽 및/또는 단면의 메인 방향에 대한 단면의 각 위치 (angular position) 는 상기 단면의 종방향 위치에 따라 변할 수 있고;
- 단면을 규정하는 재료 또는 재료들의 성질 및/또는 단면을 규정하는 재료들의 배열은 상기 단면의 종방향 위치에 따라 변할 수 있고;
- 상기 단면은 하나의 동일한 재료에 의해서 규정된 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하며, 상기 재료의 특성들은 제 2 영역을 규정하는 재료의 특성들과 상이한 제 1 영역을 규정하고;
- 상기 상이한 특성들은 고려된 영역에 따라 상이한 열처리들에 기인하고;
- 단면적 및/또는 단면을 규정하는 재료 또는 재료들의 조성 및/또는 단면을 규정하는 재료 또는 재료들의 기계적 특성들은 상기 단면의 종방향 위치에 따라 변할 수 있고;
- 메인 방향 (X) 을 따른 단면의 변화는 형상 기억 밴드의 길이의 1% 이상, 바람직하게는 5% 이상에 걸쳐서 점진적이고;
- 단면의 변화는 박육화 (thinning) 를 포함하고;
- 각각이 형상 기억 밴드의 길이의 5% 이상을 나타내는 형상 기억 밴드의 적어도 2 개의 부분들은 인접한 부분(들)의 단면들과 상이한 단면들을 나타내고;
- 형상 기억 밴드는 상기 형상 기억 밴드의 길이의 50% 이상, 바람직하게는 60% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 바람직하게는 실질적으로 100% 에 걸쳐서 메인 방향 (X) 을 따라서 점진적으로 변하는 단면을 나타내고;
- 형상 기억 밴드의 고정 부분들 사이의 부분들 (inter-fixings portions) 은 결합된 모든 고정 부분들 사이의 부분들의 전체 길이의 50% 이상, 바람직하게는 60% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 바람직하게는 실질적으로 100% 에 걸쳐서 메인 방향 (X) 을 따라서 점진적으로 변하는 단면을 나타내고;
- 형상 기억 밴드는 결합된 모든 고정 부분들의 전체 길이의 50% 이상, 바람직하게는 60% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 바람직하게는 실질적으로 100% 에 걸쳐서 메인 방향 (X) 을 따라서 점진적으로 변하는 단면을 나타내고;
- 형상 기억 밴드는 니켈 티타늄 NiTi, CuAlZn 및 열적 CuNiAl 합금들, 및 강들로 형성된 그룹으로부터 선택된 재료로 제조된 적어도 하나의 영역을 포함하고;
- 치과 교정 장치는 고정 부분들 및 고정 부분들 사이의 부분들을 포함하고, 상기 고정 부분들 및 상기 고정 부분들 사이의 부분들은 형상 기억 밴드의 메인 방향으로 서로 이어지고 NiTi 합금 또는 강으로 제조되고; 하지만, 바람직하게는, 고정 부분들 및 고정 부분들 사이의 부분들은 형상 기억 합금, 바람직하게는 동일한 형상 기억 합금으로 제조되어 제조가 더 용이해지고 입 안의 2 개의 상이한 금속들의 존재와 관련된 위험들을 제거하고;
- 치과 교정 장치는 형상 기억을 갖고 있지 않은 재료로 제조된 부착 부분들과 형상 기억 재료로 제조된 고정 부분들 사이의 부분들을 포함하고, 상기 고정 부분들 및 상기 고정 부분들 사이의 부분들은 형상 기억 밴드의 메인 방향으로 서로 이어지고;
- 치과 교정 장치는 또한 바람직하게는 강으로 제조된 보강물을 포함하고, 그리고 형상 기억 밴드는 상기 형상 기억 밴드의 형상을 안정화시키기 위하여 보강물이 수용될 수 있는 슬롯을 포함하고;
- 각각의 고정 부분들 사이의 부분은, 적어도 서비스 위치에서 치아들을 향하지 않는 쪽에서, 날카로운 코너들을 갖지 않는 볼록한 외부 표면을 규정한다.
본 발명의 다른 주제는 본 발명에 따른 치과 교정 장치의 밴드를 제조하는 방법이고, 상기 방법은 이하의 단계들을 포함한다:
a) 환자의 상기 치아들을 치료하기에 적합한 치과 교정 치료를 결정하는 단계;
b) 상기 형상 기억 밴드의 본딩 영역들이 본딩되는 상기 치아들의 표면의 형상 및 상기 치과 교정 치료를 얻기 위하여 상기 치아들에 국부적으로 가해지는 힘들의 세트 (a set of forces) 를 결정하는 단계;
c) 상기 형상 기억 밴드를 제조하는 단계로서, 상기 형상 기억 밴드의 국부 단면, 특히 상기 형상 기억 밴드의 고정 부분들 사이의 부분들의 국부 단면은 상기 힘들에 따라 그리고 상기 본딩 영역들이 본딩되는 상기 치아들의 표면들과 실질적으로 동일한 본딩 영역들을 규정하는 방식으로 결정되는, 상기 형상 기억 밴드를 제조하는 단계.
따라서, 본 발명에 따른 방법은 형상 및 작용이 개인에게 맞춤된 치과 교정 장치를 제조하는 것을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 방법은 또한 이하의 선택적 및 바람직한 특징들 중 하나 이상을 나타낼 수 있다:
- 상기 변화는 단면의 윤곽 및/또는 메인 방향 (X) 에 대한 단면의 각 위치 및/또는 단면을 규정하는 재료 또는 재료들의 성질 및/또는 단면을 규정하는 재료들의 배열 및/또는 단면을 규정하는 재료 또는 재료들의 특성들에 관한 것이고;
- 단계 c) 에서, 형상 기억 밴드의 길이의 10% 이상, 5% 이상, 2% 이상 또는 1% 이상을 나타내는 부분이 일정한 단면을 나타내지 않는 형상 기억 밴드가 제조되고; 따라서, 국부적으로 가해지는 힘들의 세트에 적합한 단면의 맞춤은 유리하게도 매우 정확하고;
- 단계 c) 에서, 단면, 특히 및 바람직하게는 단면의 윤곽이 상기 형상 기억 밴드의 길이의 50% 이상, 바람직하게는 60% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 바람직하게는 실질적으로 100% 에 걸쳐서, 상기 형상 기억 밴드의 메인 방향 (X) 을 따라서, 바람직하게는 전진적으로, 변하는 형상 기억 밴드가 제조되고;
- 단계 c) 에서, 메인 방향 (X) 으로 서로 이어지는 제 1 본딩 영역과 제 2 본딩 영역 사이에서 연장되는 고정 부분들 사이의 부분의 국부 단면은, 공간에서 3 차원으로, 상기 제 1 본딩 영역 및 상기 제 2 본딩 영역이 각각 본딩되도록 의도되는 제 1 치아 및 제 2 치아에 가해지는 힘들에 따라 국부적으로 변하게 되고;
- 단계 c) 에서, 3D 프린터가 사용된다.
일 실시 형태에서, 단계 c) 에서, 형상 기억 밴드의 하나 이상의 영역들은 서비스 위치에서 치아들에 가해진 힘들을 국부적으로 감소시키도록 열처리된다.
바람직하게는, 단계 c) 에서, 형상 기억 밴드의 영역의 열처리의 강도 (지속 시간 및/또는 온도) 는 상기 환자의 앞니들로부터 서비스 위치에서 상기 영역 주변의 치아들의 거리에 의존한다.
본 발명의 추가의 특징들 및 이점들은 이하의 상세한 설명을 읽고 첨부된 도면을 검토하는 것으로부터 더욱 명백해질 것이다.
- 도 1, 도 3 및 도 5a ~ 도 5c 는 각각 서비스 위치 (치과 교정 장치가 치아들에 작용을 가하는 위치) 에있는 본 발명에 따른 치과 교정 장치의 개요를 도시하고;
- 도 2a 는 본 발명에 따른 치과 교정 장치의 메인 방향 (X) 과, 도 2b ~ 도 2j 의 경우의 본 발명에 따른 치과 교정 장치의 형상 기억 밴드가 섹션화된 3 개의 평면들 (P1, P2 및 P3) 의 예를 도시하고;
- 도 2b ~ 도 2j 및 도 4 는 메인 방향 (X) 을 따라서 형상 기억 밴드의 단면의 변화들의 다수의 예들을 예시하고;
- 도 6 은 종방향 보강물을 포함하는 본 발명에 따른 형상 기억 밴드의 하나의 예를 개략적으로 도시하고;
- 도 7a 및 도 7b 는 본 발명에 따른 치과 교정 장치의 작동을 예시한다.
도 2b ~ 도 2j 의 각각에서, 좌측의 형상은 도 2a 의 횡평면 (P1) 에서의 단면을 나타내고, 중간의 형상은 횡평면 (P2) 에서의 단면을 나타내고, 그리고 우측의 형상은 횡평면 (P3) 에서의 단면을 나타낸다.
이들 형상들은 예시로써 제공된다. 실제로, 각도들 및 날카로운 코너들은 바람직하게는 보다 양호한 편안함을 위해 둥글게 된다.
다양한 도면들에서, 동일하거나 유사한 부재들은 동일한 도면 부호들로 식별된다.
정의
"밴드" 는 길이가 최대 폭 및/또는 최대 두께 보다 3 배 이상, 바람직하게는 5 배 이상 더 큰 구성 요소이다. 최대 폭과 최대 두께 사이의 비율은 제한되지 않는다.
"길이" 는 형상 기억 밴드의 메인 방향 (X), 바람직하게는 구부러진 방향으로 측정된다.
"단면" 은 메인 방향 (X) 에 수직인 평면에서의 섹션이다.
형상 기억 밴드의 "부분" 은 2 개의 단면들로 구분된 상기 밴드의 세그먼트이다.
도 2, 도 3b 또는 도 4 에 도시된 메인 방향 (X) 을 따르는 형상 기억 밴드의 단면들의 그래픽 도시는 "단면 프로파일" 이라고 불린다.
"점진적인" 또는 "연속적인" 변화는 갑작스러운 변화들이 없는 변화를 의미하는 완만한 변화이다.
"포함하다" 라는 동사는 광범위하고 비배타적인 의미로 해석되어야 한다.
"치과 교정 전문의" 가 의미하는 바는 치과 교정 치료에 관련된 모든 전문가이다. 이어서, 상기 치과 교정 전문의가 의미하는 바에는 치과 교정 전문의 자격이 없는 경우에도 치과 교정 장치의 제조자가 포함된다.
치과 교정 장치
도 1 은 형상 기억 밴드로 구성된 본 발명에 따른 치과 교정 장치의 제 1 실시예를 도시한다.
치과 교정 장치는 일체형이고, 이는 단지 하나의 부품, 즉 형상 기억 밴드로 구성되어 있다는 것을 의미한다.
형상 기억 밴드는 파선으로 도시된 메인 방향 또는 "축선" (X) 을 따라서, 바람직하게는 실질적으로 전체 평면 (P) (도 1 에서 페이지의 평면) 에서 연장된다. 형상 기억 밴드는 바람직하게는, 서비스 위치에서, 전체 평면 (P) 이 교합 평면에 실질적으로 평행한 방식으로 성형된다.
상기 형상 기억 밴드는 서로에 대해 치아들 (Di (i = 1..7) (이하 총칭하여 "D" 라고 함)) 을 이동시키도록 작용이 가해지는 서비스 위치로 도시된다.
바람직하게는, 도 5a ~ 도 5c 에 도시된 바와 같이, 형상 기억 밴드의 단부들 (10a, 10b) 중 적어도 하나, 바람직하게는 각각은 바람직하게는 어떠한 날카로운 에지 코너들도 갖지 않는 둥근 형상들을 나타낸다. 따라서, 분리시, 환자를 상해할 위험은 제한적이다.
형상들을 둥글게 하는 하나의 방법은 날카로운 코너들을 무디게 하기 위하여 형상 기억 밴드를 산 (acid) 에 담그는 것이다.
메인 방향 (X) 을 따라서, 부착 부분들 (11) 및 부착 부분들 사이의 부분들 (inter-attachments portions) 또는 "브릿지들" (14) 은 서로 이어져 있다.
부착 부분 (11) 은 치아들에 형상 기억 밴드를 고정하도록 의도된 본딩 영역 (12) 또는 "부착 부분들의 후방면" 을 포함하는 형상 기억 밴드의 일부이다. 메인 방향 (X) 을 따라서, 고정 부분 (11) 은 본딩 영역 (12) 의 경계들에 의해서 구분된다 (도 6).
각각의 본딩 영역 (12) 은 치아 (D), 바람직하게는 치아들의 후방면, 즉 치아들의 설측면 (lingual face) 에 "직접", 즉 브래킷들을 매개로 하지 않으면서, 바람직하게는 견고하게 고정되고, 그리고 이것은 유리하게는 형상 기억 밴드가 보이지 않게 한다.
특히 임상 상황이 그렇게 나타날 때, 형상 기억 밴드는 또한 치아들의 전정면 (vestibular face) 에 본딩될 수 있다.
본딩은 특히 화학적으로 중합 가능한 치과 교정학에서 통상적으로 사용되는 접착 복합제, 예를 들면 Transbond XT (3M), FUJI ORTHO LC 또는 RELIANCE 에 의해서 수행될 수도 있다.
하나의 바람직한 실시 형태에서, 모든 본딩 영역들은 상기 본딩 영역들이 고정되도록 의도되는 치아들 (D) 의 형상과 실질적으로 동일한 형상을 나타내는 방식으로 구성된다. 이 형상은 환자의 치아들의 3 차원 스캔 또는 적어도 한번의 본뜨기로부터 얻어진 환자의 치아들의 석고 모델로부터 취해진 측정들의 결과로서 결정될 수도 있다. 본딩 영역들의 형태는 바람직하게는 "개개인에게 맞춤"되고, 이는 특정 환자의 치아들의 치수들 및 배열에 특별히 맞춤되는 것을 의미한다. 이것은 치과 교정 장치의 효율성을 향상시킨다.
본딩 영역들은 바람직하게는 본딩을 향상시키는 표면 마무리를 갖는다. 본딩 영역은 특히 텍스쳐링된 표면, 특히, 예를 들면, 그리드 패턴의 형태로 샌드 블라스팅되거나 널링된 표면을 나타낼 수 있다. 일 실시 형태에서, 본딩 영역들은 마이크로 릴리프들을 생성하도록 레이저 처리되고, 이에 따라 본딩 영역과 접착제 사이의 접촉 영역을 증가시킨다. 종래의 치과 교정 장치의 브래킷들의 본딩 표면들에 통상적으로 적용되는 텍스쳐들은 본딩 영역을 증가시키도록 본딩 영역에 적용될 수도 있다.
바람직하게는, 본딩 영역들 (12) 의 적어도 일부, 바람직하게는 본딩 영역들 (12) 의 각각은 1 ㎟ 초과, 바람직하게는 2 ㎟ 초과, 바람직하게는 5 ㎟ 초과의 표면적을 나타낸다.
브릿지 (14) 는 치아에 직접적으로 또는 간접적으로 본딩되지 않는 치과 교정 장치의 일부이다. 브릿지 (14) 는 인접하거나 또는 인접하지 않을 수도 있는 2 개의 치아들 사이에서 연장될 수 있다.
형상 기억 밴드의 적어도 일부는 형상 기억 재료로 제조된다.
형상 기억 재료는 특히 초탄성, 단일 및/또는 양방향 형상 기억 특성들을 나타내는 재료들로 형성된 그룹으로부터 선택될 수도 있다.
형상 기억 재료는 특히 니켈 티타늄 NiTi, CuAlZn 및 CuNiAl 합금들, 바람직하게는 NiTi 합금들로 형성된 그룹으로부터 선택될 수도 있다.
형상 기억 재료는 또한 생체 적합성 중합체일 수도 있다.
니켈 티타늄 합금들이 바람직한 재료들이다.
일 실시 형태에서, 형상 기억 밴드는 악간 탄성물들의 부착을 허용하고 바람직하게는 감소된 형상 기억을 갖는 니켈 티타늄 또는 강으로 제조된 하나 이상의 강성 보강물들 (22) 및/또는 후크들을 포함한다.
바람직하게는, 바이메탈 효과들을 회피하기 위하여, 보강물 및/또는 후크는 형상 기억 밴드의 형상 기억 합금에 포함된 금속들 중 하나로 제조된다.
보강물의 존재는 형상 기억 밴드의 특정 부분들의 탄성 도메인을 넘어서는 힘을 발생시키는 액세서리들을 사용할 때, 특히 악간 탄성물들을 사용할 때, 형상 기억 밴드의 원치 않는 변형을 회피하는데 목적이 있다.
보강물 (22) 은 바람직하게는 형상 기억 밴드에 형성된 오목부, 예를 들면, 슬롯 (24) 에서, 형상 기억 밴드의 상기 본딩 영역과 반대측에서 본딩 영역을 대면하게 배열되는 것이 바람직하다.
일 실시 형태에서, 보강물은 1 cm 초과, 2 cm 초과, 또는 5 cm 초과의 길이에 걸쳐서 형상 기억 밴드를 따라서 연장된다.
보강물은 와이어의 형태, 특히 아치 와이어의 형태를 채택할 수 있다.
보강물은 슬라이딩에 의해서 슬롯 (24) 내로 삽입될 수 있는 적어도 2 개의 강성 와이어들 또는 "바들"을 포함한다.
보강물은 형상 기억 밴드 내에 내장될 수도 있다. 일 실시 형태에서, 상기 보강물은 바람직하게는 형상 기억 밴드의 외측면에 형성되는 종방향 슬롯 (이는 메인 방향 (X) 에 실질적으로 평행한 것을 의미함) 에 배열되고, 상기 외측면은, 서비스 위치에서, 입의 내부를 향하여 배향되는 형상 기억 밴드의 외측면을 의미한다.
하나의 바람직한 실시 형태에서, 보강물은 치아들이 재위치 설정된 후, 즉 형상 기억 밴드가 활성화를 멈추고 안정된 형상을 채택한 후까지 종방향 슬롯에 위치되지 않는다. 따라서, 종방향 슬롯은 형상 기억 밴드가 수동형 치과 교정 장치로 변환되게 하고 바람직하게는 감소된 형상 기억을 갖는 니켈 티타늄 또는 강으로 제조된 보강물을 수용하는데 사용될 수 있다. 따라서, 유리하게는, 동일한 치과 교정 장치는 연속적으로 능동적으로, 그리고 나서 수동적으로 사용될 수 있다. 반대로, 수동형 장치는 보강물을 제거함으로써 활성화될 수 있다.
후크들은 의도된 치료에 특정된 위치들에 위치된다.
후크들은 특히 보강물 및/또는 고정 부분에 위치될 수도 있다.
하나의 바람직한 실시 형태에서, 형상 기억 밴드는 형상 기억 재료, 예를 들면 NiTi 로 전체적으로 제조되고, 상기 보강물들 및 상기 후크들은 예외가 가능하다.
바람직하게, 형상 기억 밴드는 3D 금속 프린터를 사용하여 부가적인 제조에 의해서 얻어진다. 따라서, 형상 기억 밴드는 형상 기억 밴드의 다양한 부분들 사이에 용접들 또는 다른 부착 수단을 갖지 않는다.
형상 기억 밴드는 또한 합금 시트로부터의 레이저 절단에 의해서, 후속하여 로봇 또는 자동화 기계 장치에 의한 구부러짐에 의해서 제조될 수도 있다.
바람직하게는, 형상 기억 밴드는 악간 견인 탄성물들의 기생 효과들을 견디도록 구성된다. 바람직하게는, 이 목적을 위해, 상기 형상 기억 밴드는 국부 후육 영역들 (local thickened regions) 및/또는 보강물들을 갖는다. 바람직하게는, 상기 형상 기억 밴드는 또한 이런 탄성물들을 부착하는 후크들을 포함한다.
일 실시 형태에서, 형상 기억 밴드는 그 길이의 적어도 일부에 걸쳐서 변할 수 있는 단면을 갖는다. 따라서, 서로 상이한 적어도 2 개의 단면들이 존재한다.
단면의 변화는 형상의 변화, 즉 이하의 변화를 포함할 수 있거나, 또는 심지어 상기 변화로 이루어질 수 있다:
- 예를 들면, 윤곽이 둥글어지기 때문에 단면의 윤곽의 변화; 및/또는
- 메인 방향에 대한 단면의 각 위치, 즉 그 배향의 변화.
상기 변화는 조성의 변화를 포함할 수 있거나, 또는 심지어 상기 변화로 이루어질 수 있고, 상기 조성의 변화는 이하의 변화를 의미한다:
- 단면을 규정하는 재료 또는 재료들의 성질의 변화; 및/또는
- 단면을 규정하는 재료들의 배열의 변화.
상기 변화는 또한, 특히 고려된 단면의 영역들에 따라 상이한 열처리들의 효과 하에서 하나의 동일한 재료의 특성들의 변화를 포함할 수 있다.
형상의 변화들
바람직하게는, 형상 기억 밴드는 특정 환자에 따라 결정되는 것을 의미하는 개별화된 치과 교정 치료에 대응하는, 공간에서 3 차원으로, 역장 (a field of forces) 을 가하는 방식으로 형상이 변하는 단면을 나타낸다. 예를 들면, 통상적으로, 큰 어금니들 (molars) 에 가해지는 힘들은 앞니들에 가해질 필요가 있는 힘들 보다 더 크다. 큰 어금니들 및 앞니들에 작용들을 가하는 고정 부분들 사이의 부분들의 단면 형상의 차이는 유리하게도 힘들이 적절하게 조절되게 한다.
바람직하게는, 형상 기억 밴드는 형상이 상기 형상 기억 밴드의 길이의 50% 이상, 바람직하게는 60% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 바람직하게는 실질적으로 100% 에 걸쳐서 메인 방향 (X) 을 따라서 바람직하게는 점진적으로 변하는 단면을 나타낸다. 다시 말해서, 일정한 형상의 단면을 나타내는 형상 기억 밴드의 부분들의 결합된 길이는 바람직하게는 형상 기억 밴드의 길이의 50% 미만, 바람직하게는 40% 미만, 바람직하게는 30% 미만, 바람직하게는 20% 미만, 바람직하게는 10% 미만, 바람직하게는 실질적으로 0% 를 나타낸다.
도 5 에 예시된 바와 같이, 바람직한 실시 형태에서, 단면 형상의 변화는 형상 기억 밴드의 전체 길이에 걸쳐서 연속적이다. 따라서, 단면 형상의 변화는 하나의 특정 환자의 요구들에 완벽하게 맞춤될 수도 있다.
도 5 의 바람직한 실시 형태에서, 형상 기억 밴드는 바람직하게는 일체형이다. 테스트들은, 특히 브래킷들에 고정된 아치 와이어를 포함하는 치과 교정 장치와 비교할 때, 이 접근법을 사용하여 형상 기억 밴드의 작용을 제어하는 것이 상당히 더 쉽다는 것을 입증했다.
바람직하게는, 메인 방향 (X) 을 따른 단면 형상의 변화는 점진적이다. 유리하게는, 형상의 점진적 변화는 환자를 상해할 수 있는 날카로운 코너의 생성을 회피한다.
일 실시 형태에서, 단면의 변화들은 메인 방향 (X) 에 대한 배향 및/또는 윤곽에 대한 변경을 포함한다.
윤곽의 변화는 이 윤곽의 전체 형상을 변경하게 될 수 있다. 예를 들면, 상기 윤곽의 변화는 형상 기억 밴드의 제 1 부분에서 평행육면체일 수도 있고, 다음에 다른 부분에서 원형일 수도 있다.
예를 들면, 도 2d 에서, 단면의 전체 형상은 메인 방향 (X) 을 따라서, 특히 적어도 하나의 고정 부분들 사이의 부분에서 변한다.
일 실시 형태에서, 특히 적어도 하나의 고정 부분에서 형상 기억 밴드의 단면의 윤곽은 국부적으로 적어도 "내부"측에서 오목한 곡률을 나타내고, 상기 내부측은, 도 2e (좌측의 형상 및 우측의 형상) 에 도시된 바와 같이, 서비스 위치에서 치아들을 향하여 배향된 쪽을 의미한다. 이런 오목한 곡률은 메인 방향 (X) 을 따라서 변할 수 있다. 특히, 상기 오목한 곡률은 본딩 영역을 규정하는 역할을 할 수 있다.
바람직하게는, 특히 적어도 하나의 고정 부분들 사이의 부분에서, 바람직하게는 각각의 고정 부분들 사이의 부분들에서, 형상 기억 밴드의 단면의 윤곽은 국부적으로 "외부"측에서 볼록한 곡률을 나타내고, 상기 "외부"측은 서비스 위치에서 치아들을 향하여 대면하지 않는 쪽, 예를 들면 반원반, 반달 모양의 전체 형상의 단면을 의미한다. 국부적으로, 형상 기억 밴드는, 예를 들면, 하프 비드 (half-bead) 이다.
이에 따라, 환자를 상해할 위험은 감소된다.
바람직하게는, 적어도 고정 부분들은 내부측에 오목한 곡률을 갖고, 그리고 외부측에 볼록한 곡률, 예를 들면, 초승달의 전체 형상의 단면을 갖는다. 바람직하게는, 적어도 고정 부분들 사이의 부분들은 외부측에 볼록한 곡률을 갖는다.
윤곽의 변화는 단면적의 변화를 초래할 수 있다.
도 2b 에서, 단면의 전체 형상은 직사각형을 유지하지만, 상기 단면의 폭 및 길이는 메인 방향 (X) 을 따른 위치에 따라서 변할 수 있다.
일 실시 형태에서, 윤곽의 변화는 윤곽에 대한 단순한 상사 (homothetic) 변경으로 이루어질 수 있다.
도 2c 에서, 단면의 윤곽은 일정하게 유지되지만, 메인 방향 (X) 에 대한 배향은 메인 방향 (X) 을 따른 위치에 따라서 변한다.
일 실시 형태에서, 단면의 변화는 반드시, 메인 방향 (X) 에 대한 배향의 임의의 잠재적 변화들과는 독립적으로, 단면적의 변화가 있거나 없이, 윤곽의 변화를 포함한다.
일 실시 형태에서, 단면의 변화는, 바람직하게는 측방향으로, 즉 전체 평면 (P) 에 평행한 방향으로 박육화되는 것이다.
형상 기억 밴드, 특히 고정 부분들 사이의 부분은, 예를 들면, 공간 개방 또는 폐쇄 루프를 나타내는 스프링의, 침입 (intrusion) 루프 (뼈 포켓의 방향으로 치아에 대한 힘) 의, 진출 (egression) 루프 (진입에 대한 반대 작용) 의, 토크를 적용하도록 설계된 루프 (아치 와이어가 비틀어지는 것처럼 고정 부분들 사이의 부분에 대한 에지 토션) 의, 그 자체가 비틀리는, 구부림들을 갖거나 갖지 않으면서, 우측 실린더의 형상을 채택할 수 있다.
형상 기억 밴드는 단일 형상 기억 재료 (도 2b ~ 도 2e) 로 제조될 수도 있다.
바람직하게는, 특히 형상 기억 밴드가 하나의 단일 형상 기억 재료로 제조될 때, 상기 형상 기억 밴드는 바람직하게는 고정 부분들에서 후육 영역들을 갖는다. 바람직하게는, 고정 부분, 바람직하게는 임의의 고정 부분의 최대 두께는 인접한 고정 부분들 사이의 부분 또는 부분들, 즉 상기 고정 부분가 연결되는 부분 또는 부분들의 최대 두께 보다 더 크다.
유리하게는, 추가의 두께는 본딩 영역들의 분리를 야기할 수 있는 변형들을 제한할 수 있게 한다.
일 실시 형태에서, 하나의 고정 부분의 추가의 두께는 상기 고정 부분이 제조되는 재료의 형상 기억의 거동을 감소시키거나, 또는 심지어 실질적으로 제거하기에 충분하다. 따라서, 일 실시 형태에서, 형상 기억 밴드는 형상 기억을 나타내는 고정 부분들 사이의 부분들과, 형상 기억 재료로 제조되지만 형상 기억을 거의 나타내지 않는 고정 부분들로 구성된다.
여러 개의 인접한 고정 부분 및 고정 부분들 사이의 부분의 후육화는 실질적으로 변형되지 않는 앵커 영역을 형성할 수 있게 한다. 앵커 영역은 특히 앵커 강도가 더 낮은 하나 이상의 치아들에 견인력을 적용하는데 사용될 수도 있다.
간단한 테스트들은 필요한 추가의 두께들을 결정할 수 있게 한다.
단면의 변화들, 특히 단면 형상의 변화들은 유리하게는 치아들에 국부적으로 가해지는 힘이 정확하게 맞춤되게 한다.
열처리의 변화들
고정 부분들 사이의 부분들은 또한 동시에 형상 기억 특성들을 유지하면서 치아들에 가해지는 힘들을 감소시키는 열처리들을 받게 될 수 있다.
이런 열처리들은, 특히, 2001년 12월에 업데이트된 보고서 ("Alliages a memoire de forme [Shape memory alloys]" - CARMA (CENTRE D'ANIMATION REGIONAL EN MATERIAUX AVANCES)) 에 기재된다.
일 실시 형태에서, 서비스 위치에서 입술들에 가장 근접하도록 의도된 것을 의미하는 형상 기억 밴드의 근심 (mesial) 영역들은 열처리를 받게 된다. 바람직하게는, 형상 기억 밴드는 국부적으로 열처리들을 받고, 상기 열처리의 지속 시간들은 서비스 위치에서 입술들로부터 이격되는 상기 형상 기억 밴드의 단부까지의 처리된 영역의 근접성이 증가함에 따라 증가한다.
이런 열처리의 차이는 단일 뿌리 치아들 (single-rooted teeth) 로 구성된 치열궁의 전방 (anterior) 섹터가 후방 (posterior) 섹터 보다 더 낮은 힘들을 받게 될 필요가 있을 때 특히 유리하다. 단면 형상의 변경은 유리하게는 항상 필수적인 것은 아니다.
조성의 변화들
일 실시 형태에서, 도 2f ~ 도 2j 에 도시된 바와 같이, 형상 기억 밴드는 여러 개의 재료들을 포함하고, 상기 재료들 중 적어도 하나는 형상 기억 재료이다. 일 실시 형태에서, 모든 재료들은 형상 기억 재료들이다.
하나 이상의 재료들은 단면으로 도시될 수 있다. 예를 들면, 도 2j 에서, 단면의 윤곽은 일정하지만, 단면을 규정하는 재료의 성질은 메인 방향 (X) 을 따라서 변할 수 있다. 하지만, 각각의 단면은 단지 하나의 단일 재료로 규정된다.
일 실시 형태에서, 메인 방향 (X) 를 따라서, 형상 기억 밴드는 형상 기억 재료로 제조된 부분들과 형상 기억을 갖지 않는 재료로 제조된 부분들의 연속물을 포함한다.
바람직하게는, 고정 부분들 (11) 은 형상 기억을 갖지 않는 재료로 제조된 부분들에 포함된다. 형상 기억을 갖지 않는 재료는 특히 강일 수도 있다. 따라서, 유리하게는, 고정 부분들 (11) 의 형상은 안정적이고, 이에 따라 분리, 또는 심지어 맞물림 해제의 위험들을 제한한다.
형상 기억 재료는 바람직하게는 니켈 티타늄 합금이다. 바람직하게는, 형상 기억 재료로 제조된 부분들은 각각의 고정 부분들 사이의 부분들에 포함된다.
일 실시 형태에서, 메인 방향 (X) 을 따라서, 형상 기억 밴드는, 그 길이의 적어도 일부에 걸쳐서, 강으로 제조된 고정 부분들과 NiTi 로 제조된 고정 부분들 사이의 부분들의 연속물을 포함한다.
일 실시 형태에서, 도 2g ~ 도 2i 에 도시된 바와 같이, 단면은 여러 개의 재료들로 규정될 수도 있다. 이들 도면들에서, 단면을 규정하는 재료 또는 재료들의 성질 및/또는 배열은 메인 방향 (X) 을 따라서 변할 수 있다.
도 2f 에 도시된 바와 같이, 다양한 재료들은, 예를 들면, 전체 평면 (P) 또는 전체 평면 (P) 에 수직인 평면에서 중첩층들의 형태로 배열될 수도 있다.
재료의 성질의 변화는 연속적일 수도 있고, 상기 재료의 함량은 점진적으로 증가되거나 감소된다. 형상 기억 밴드 (10) 의 거동의 변화는 특히 형상 기억 합금의 구성의 점진적인 변화에 기인할 수 있다.
일 실시 형태에서, 형상 기억 밴드의 후방 영역들은 전방 영역들과 상이한 조성을 갖는다. 이런 조성의 차이는 단일 뿌리 치아들로 구성된 치열궁의 전방 섹터가 후방 섹터 보다 더 낮은 힘들을 받게 될 필요가 있을 때 특히 유리하다. 단면 형상의 변경은 유리하게는 항상 필수적인 것은 아니다.
도 3 은 본 발명에 따른 치과 교정 장치의 다른 실시예를 도시한다.
도 3 에서, 일체형 형상 기억 밴드 (10) 는 3 개의 치아들 (D1, D2 및 D3) 의 반대편으로 연장된다. 상기 일체형 형상 기억 밴드는, 본딩 영역들 (121, 122) 에 의해서, 외측 치아들 (D1, D3) 에 본딩되고, 상기 본딩 영역들 (121, 122) 은 이들이 놓이는 외측 치아들 (D1, D3) 의 표면들을 보완하는 형상들을 갖는다.
형상 기억 밴드는 상기 형상 기억 밴드가 안정된 위치로 복귀할 때 이동되는 치아 (D2) 에 작용하도록 성형된다. 바람직하게는, 형상 기억 밴드는 치아 (D2) 를 가압한다.
도 3b 는 단면이 메인 방향 (X) 을 따라서 전개되는 방식을 도시한다. 특히 형상 기억 밴드 (10) 는 단면적이 감소되는 박육 부분들 (16) 을 포함한다.
형상 기억 밴드의 단면의 일 치수의 감소, 특히 그 두께의 감소는 적용되는 이동들이 간단하고 강도가 낮은 경우, 특히 고정 부분들 사이의 부분들에 이용될 수 있다. 이것은 치수의 감소가 적용되는 힘의 감소를 동반하기 때문이다. 낮은 강도의 힘의 적용은 특히 치아들이 단일 뿌리이고 뿌리들이 상대적으로 작은 전방 치열 섹터들에서 요구된다. 적용된 힘들의 강도의 감소는 또한, 전술한 바와 같이, 고정 부분들 사이의 부분들의 열처리의 결과일 수도 있다.
바람직하게는, 단면의 치수들의 감소는 바람직한 방향으로, 예를 들면 전체 평면 (P) 의 방향으로 및 전체 방향 (X) 에 수직인 방향으로 수행된다. 따라서, 형상 기억 밴드는 전체 평면 (P) 에 수직인 축선을 중심으로 구부러지는 경향이 있다.
메인 방향 (X) 에 대한 단면의 배향은 또한 형상 기억 밴드 (10) 의 휨을 배향할 수 있게 한다.
중심 영역에서, 구조는 복합적이고, 부분 (18) 은 제 1 형상 기억 재료로 제조되고 제 2 부분 (20) 은 제 2 형상 기억 재료로 제조될 수 있다.
복합 구조물은 특정 처리, 예를 들면 특정 열처리의 적용으로 인한 영역의 특정 특성의 결과일 수도 있어, 가해지는 힘들을 감소시키는 것을 가능하게 한다. 예를 들면, 열처리는 형상 기억 밴드의 전방 영역에 적용되어 전달된 힘들이 약해지고, 따라서 고정 부분들 사이의 부분의 상당량의 편향을 보장할 수 있다. 더 약한 힘들을 가하는 것은 특히 작은 뿌리들을 갖는 앞니들에 유용할 수도 있다.
실시 형태가 무엇이든, 바람직하게는, 형상 기억 밴드의 적어도 2 개, 바람직하게는 2 개 이상, 3 개 이상, 4 개 이상, 5 개 이상, 또는 심지어 8 개 이상의 부분들은 인접한 부분 또는 부분들의 단면들과 상이한 단면들을 갖고, 각각의 부분은 형상 기억 밴드의 길이의 1% 이상, 바람직하게는 5% 이상, 바람직하게는 10% 이상, 또는 심지어 20% 이상을 나타낸다. 도 4 에서, 예를 들면, 단면 프로파일은 각각이 인접한 부분 또는 부분들의 단면과 상이한 단면을 나타내는 5 개의 부분들 (L1 ~ L5) 을 포함한다.
일 실시 형태에서, 형상 기억 밴드는 적어도 1 개, 바람직하게는 적어도 2 개, 바람직하게는 2 개 이상, 3 개 이상, 4 개 이상, 5 개 이상, 또는 심지어 8 개 이상의 부분들 (단면이 연속적으로 변함) 을 포함하고, 상기 부분들의 각각은 상기 형상 기억 밴드의 길이의 1% 이상, 바람직하게는 5% 이상, 바람직하게는 10% 이상, 또는 심지어 20% 이상에 걸쳐서 연장된다. 예를 들면, 도 3b 에 도시된 형상 기억 밴드는 단면이 메인 방향 (X) 을 따라서 연속적으로 변하는 단일 부분을 갖는다.
또한, 바람직하게는, 형상 기억 밴드의 길이의 80% 이상, 60% 이상, 40% 이상, 20% 이상, 10% 이상, 5% 이상, 또는 심지어 2% 이상을 나타내는 형상 기억 밴드의 부분은 일정한 섹션을 갖지 않는다. 다시 말해서, 일정한 섹션의 밴드의 긴 부분이 존재하지 않는다.
도 5a ~ 도 5c 는 높이 (도 5a) 또는 두께 (도 5c) 의 관점에서 형상 기억 밴드의 단면의 변화들을 예시한다. 형상 기억 밴드의 횡방향 치수들은 형상 기억 밴드의 단부들이 접근함에 따라 증가하거나 감소할 수 있다.
제조 방법
본 발명에 따른 형상 기억 밴드의 제조는 바람직하게는 전술한 단계 a) ~ 단계 c) 를 포함한다.
단계 a) 에서, 치과 교정 전문의는 환자의 비정상적으로 위치된 치아들을 결정하고, 그리고 상기 치아들의 초기 배열로부터 시작하여 원하는 배열을 달성하기 위하여 상기 치아들이 어떻게 이동되어야 하는지를 결정한다. 이를 위해, 치과 교정 전문의는 치아들의 본뜨기를 취하고, 치아들의 석고 모델을 만들고 나서 다양한 치아들이 어떻게 이동되어야 하는지를 평가할 수 있다.
바람직하게는, 치과 교정 전문의는 치아들의 초기 디지털 모델을 얻기 위하여 환자의 비정상적으로 위치된 치아들의 3 차원 스캔을 취한다.
이어서, 치과 교정 전문의는 상기 치료를 달성하기 위하여 상기 치아들에 적용되는 일련의 이동들 및 힘들을 결정하도록 치료의 시뮬레이션, 바람직하게는 컴퓨터 시뮬레이션을 수행한다.
치과 교정 전문의는 특히 치아들의 원하는 배열에 해당하는 최종 디지털 모델을 얻을 때까지 초기 디지털 모델을 변경할 수 있다. 최종 디지털 모델과 초기 디지털 모델간의 비교는 치과 교정 전문의가 필요한 다양한 이동들을 정확하게 결정할 수 있게 한다.
단계 b) 에서, 치과 교정 전문의는 원하는 최종 배열을 향하여 환자의 치아들을 이동시키는데 필요한 모든 힘들을 평가한다. 바람직하게는, 치과 교정 전문의는 또한 이들 힘들이 적용되어야 하는 순간을 결정한다.
단계 c) 에서, 치과 교정 전문의가 적절한 순간에 단계 b) 에서 결정된 모든 힘들을 가할 수 있도록 치과 교정 전문의는 치과 교정 장치, 특히 치과 교정 밴드를 제조한다.
특히, 고정 부분들 사이의 부분들의 치수들은 적용될 힘 또는 앵커리지에 적합하도록 맞춤된다.
앵커리지의 목적은 실질적으로 이동되지 않는 상태로 유지될 수 있는 하나 이상의 치아들에 형상 기억 밴드를 부착하는 것이다. 바람직하게는, 여러 개의 치아들은 형상 기억 밴드의 "앵커링 부분" 에 의해서 함께 견고하게 고정된다. 바람직하게는, 앵커링 부분은 강으로 제조되고, 그리고/또는 변형을 제한하도록 설계된 단면, 특히 증가된 두께를 갖는다. 단면의 맞춤은 형상 기억 밴드가 전체적으로 형상 기억 재료로 제조될 때 특히 매우 적합하다.
단계 b) 및 단계 c) 에서, 치과 교정 전문의는 바람직하게는 적절한 컴퓨터 프로그램을 사용한다. 특히, 본 발명에 따른 치과 교정 장치가 어떻게 거동하는지를 예측하기 위하여, 즉 형상 기억 밴드를 시뮬레이션 및 "프로그래밍"하기 위하여, 치과 교정 전문의는 원리들이 잘 알려진 방법들을 사용할 수 있다.
특히, 환경에 따라, 특히 다른 재료들과의 상호 작용들에 따라 재료들의 거동을 이론적으로 모델링하는 것이 가능하다.
대안으로, 거동은 다양한 테스트들로부터 예측될 수도 있다. 따라서, 테스트들의 수를 늘리고 이들을 분석하는 것은 경험적으로 특정 형상 기억 밴드가 어떻게 거동하는지 예측할 수 있게 한다.
이론적인, 그리고 경험적인 2 가지 접근법들은 환경에 따라 그리고 시간의 함수로서 형상 기억 밴드의 거동의 디지털 모델을 이끈다. "예측적" 이라고 불리는 이 모델은 특정 형상 기억 밴드의 작용을 예견할 수 있게 한다. 반대로, 원하는 특정 작용을 얻기 위하여, 예측 모델은 바람직하게는 컴퓨터에 의해서 보조된 치과 교정 전문의가 상기 원하는 작용에 따라 형상 기억 밴드를 제조할 수 있게 한다.
실제로, 치과 교정 전문의는 테스트되는 형상 기억 밴드의 디지털 모델을 생성한 다음, 예측 모델을 사용하여, 이 형상 기억 밴드가 시간의 함수로서 치아들에 가하게 되는 작용을 시뮬레이션할 수 있다. 따라서, 치과 교정 전문의는 바람직하게는 컴퓨터 프로그램의 보조로 의도된 치료에 가장 적합한 밴드 구성을 찾을 수 있다.
경험적 접근법의 정확도는 일반적으로 이론적 접근법을 사용하여 얻은 정확도 보다 떨어진다. 하지만, 경험적 접근법은 구현하기가 더 쉽다.
따라서, 단계 c) 에서, 치과 교정 전문의는 국부적으로 가해지는 힘에 따라, 바람직하게는 이 힘이 가해지는 순간에 따라 상기 형상 기억 밴드의 국부 단면을 결정할 수 있다. 바람직하게는, "국부적으로" 가해지는 힘 및 따라서 단면의 "국부" 형상이 이동되는 치아들의 각각에 대해서 평가된다.
상기 형상 기억 밴드를 설계할 때, 상기 형상 기억 밴드의 폭 및 두께는 적용될 힘들의 강도 및 뿌리 영역의 크기 및/또는 고정 부분들 사이의 거리에 따라 변할 수 있다. 동일한 두께에 대해, 고정 부분들 사이의 거리가 짧을수록 힘이 커진다. 이들 치수들은 또한 동시에 힘들을 가하지 않으면서 증가될 수도 있다. 이 경우에, 다른 한편으로, 필요한 것은 특정 타입들의 이동, 특히 앵커리지의 손실, 휨 현상, 래빗팅 (rabbiting) 등의 원치 않는 이동들을 방지하는 것이다.
형상 기억 밴드를 제조하기 위하여, 치과 교정 전문의는 바람직하게는 3D 프린터를 사용한다. 이런 프린터는 유리하게는 복잡한 형상의 형상 기억 밴드 및/또는 여러 개의 재료들로 제조된 형상 기억 밴드가 양호한 정확도로 제조되도록 한다.
3D 인쇄는 또한 치료의 끝에서 필요한 형상으로 형상 기억 밴드를 즉시 제조하게 한다.
3D 프린팅에 대한 대안으로서, 금속 기술들이 또한 본 발명에 따른 형상 기억 밴드를 제조하기 위해 사용될 수도 있다.
바람직하게는, 제조 중에, 치과 교정 전문의는 대응하는 임계 온도 이하로 냉각함으로써 형상 기억을 비활성화시킨다. 이어서, 치과 교정 전문의는 비정상적인 위치들을 갖는 치열궁의 초기 상태에 해당하게 제조되도록, 3 차원으로, 형상 기억 밴드를 성형한다. 바람직하게, 성형은 로봇을 사용하여 수행된다. Sure Smile 또는 Incognito 의 회사들은 이런 성형이 가능한 로봇들을 제공한다.
후속 단계 d) 동안, 치과 교정 전문의는 동시에 상기 임계 온도 이하로 온도를 유지하면서 형상 기억 밴드를 본딩한다.
일단 본딩되면, 형상 기억 밴드의 온도는 환자의 체온을 향하여 상승한다. 따라서, 온도가 임계 온도를 초과하고, 그리고 이것은 형상 기억을 활성화시키고 공간에서 모든 3 차원으로 치아들의 위치 설정의 보정을 얻도록 즉각적으로 맞춤형 힘들을 생성한다.
도 7a 는 형상 기억 밴드 (10) 가 2 개의 치아들 (D1, D2) 을 어떻게 함께 더 근접하게 이동시킬 수 있는지를 예시한다. 형상 기억 밴드는 각각의 본딩 영역들 (121, 122) 에 의해서 치아들 (D1, D2) 의 면들 각각에 본딩된다. 형상 기억 밴드는 루프 (30) 를 갖고, 상기 루프는 입안에서 발견되는 온도 조건들 하에서 모여드는 (close up) 경향을 가지므로 서로를 향하여 치아들 (D1, D2) 을 이동시킨다.
도 7b 는, 형상 기억 부분 (141) 의 연장을 통하여, 치아들 (D1, D2) 을 떨어지게 이동시키고, 그리고 치아들 (D1, D2) 뿐만 아니라 중간 치아 (D3) 에 고정된 제 2 형상 기억 부분 (142) 의 연장에 의해서 치아들 (D1, D2) 과 치아 (D3) 를 정렬시키는 것을 동시에 가능하게 하는 형상 기억 밴드를 예시한다. 도 7a 에 예시된 형상 기억 밴드와는 달리, 도 7b 에 도시된 형상 기억 밴드는 루프들을 포함하고, 상기 루프들은 형상 기억 밴드가 환자의 입 내부에 위치될 때 벌어지는 (open) 경향을 갖는다.
본 발명에 따른 형상 기억 밴드는 또한 미니 스크류들의 배치를 위한 외과용 가이드로서 작용할 수 있다. 특히, 연장들에 의해서 형상 기억 밴드에 연결되는 부싱을 프린팅/용접하는 것이 가능하다. 부싱은 파일럿 홀을 드릴링하기 위하여 드릴의 도입을 허용한다. 이 단계는 앵커링 미니 스크류가 보정 축선을 따라서 원하는 깊이로 쉽게 삽입되도록 한다.
본 발명에 따른 형상 기억 밴드는 또한 이런 가이드를 포함하는 채널 섹션 형상을 규정할 수 있다. 이 경우에, 부싱은 채널 섹션에 내장된다.
미니 스크류는 유리하게는 형상 기억 밴드가 본딩된 직후에 끼워 맞춤될 수 있다.
이제 알기 쉽게 명백한 바와 같이, 본 발명은 개개인에게 맞춤되는 형상 기억 밴드를 제공하는데, 이는 하나의 특정 치과 교정 치료를 위해 특별히 프로그래밍되는 것을 의미한다. 이 프로그래밍은 어느 순간에 치과 교정 장치의 작용이 원하는 작용과 정확하게 대응하도록 보장할 수 있게 한다.
따라서, 치과 교정 장치의 작용은 신속한 치료를 위해, 그리고/또는 히알린화 현상을 제한하기 위해 최적화될 수도 있다. 또한, 최적화는 치과 교정 치료의 변경들의 횟수, 특히 치과 교정 예약들의 횟수를 제한할 수 있다.
게다가, 선행 기술의 치과 교정 치료들과는 달리, 치아 정렬을 달성하기 위하여 치과 교정용 아치 와이어들의 수를 증가시킬 필요가 없다.
특히, 본 발명에 따른 치과 교정 장치는 정렬되는 치아들의 윤곽들에 완벽하게 일치한다. 상기 치과 교정 장치는 치아의 비정상적인 위치 설정 정도 및 치아들의 뿌리 영역에 따라 다양한 강도의 힘들을 가한다. 상기 뿌리 영역이 클수록 적용되는 힘들이 커진다.
치과 교정 치료 동안 적용되는 힘들의 제어는 또한 분리의 위험을 제한한다.
게다가, 형상 기억 밴드는 유리하게는 치아들에 직접 고정되고, 이에 따라 서비스 위치에서의 위치 설정을 단순화할 수도 있다.
따라서, 치과 교정 치료는 더 신속하고, 더 효과적이고, 비용이 저렴하다.
물론, 본 발명은 설명되고 도시된 실시 형태들로 제한되지 않고 이들 실시 형태들은 단지 예시적인 목적으로 제공된다. 특히, 전술한 다양한 변화들이 조합될 수 있다.
게다가, 치과 교정 장치는 본 발명에 따른 몇 개의 형상 기억 밴드들을 포함할 수 있다.
치과 교정 장치는 능동형, 반수동형 또는 수동형 치과 교정 장치일 수도 있다. 일 실시 형태에서, 치과 교정 장치는 리테이너로서 작용하지만, 필요하다면, 치아들의 원치 않는 이동의 경우에, 활성화될 수 있는 치과 교정 장치이다.
치과 교정 장치는 적극적인 치료 후에 정렬이 유지되도록 하는 반수동형 형상 기억 밴드일 수도 있다.
형상 기억 밴드는 적극적인 치료를 위해서만, 유지를 위해서만 또는 둘의 혼합을 위해 사용될 수 있다. 형상 기억 밴드는 치아들을 정렬하고, 그리고 나서 송곳니들 (canines) 의 원위측에서 절단된다. 2 개의 측방향 부분들은 분리되지만, 전방 부분은 반수동 또는 반능동 리테이너로서 작용하도록 제자리에 남아 있다.
일 실시 형태에서, 형상 기억 밴드는 재발 후에 사용된다. 특히, 상기 형상 기억 밴드는 환자가 이미 적극적인 치료를 받고 나서, 리테이너를 착용하고, 여기서 리테이너가 파손되고, 그리고 재발이 발생한 경우들에 사용될 수 있다. 이런 경우들에서, 형상 기억 밴드의 제조는 재발과 관련된 결함들을 보정하고 리테이너로서 작용할 수 있게 한다.
일 실시 형태에서, 형상 기억 밴드는 필요한 마무리 작동들을 수행하고 나서 리테이너로서 작용하기 위하여 적극적인 치료의 끝에서 사용된다. 예를 들면, Invisalign® 치료들은 치료의 끝에서 작은 결함들을 남길 수 있다. 형상 기억 밴드는 마무리 작동들을 수행할 수 있게 한 다음 리테이너로서 작용한다.
특허 US2016058527A 이후로 반능동형 리테이너들이 존재하였다. 치아들이 초기 위치 또는 상이한 위치 (초기 위치도 최종 위치도 아닌) 를 향하여 시프팅하려는 경향이 있는 경우에 리테이너는 다시 활성화된다.
형상 기억 밴드가 치아로부터 분리되는 경우에, 치아가 더 이상 제자리에 유지되어 있지 않기 때문에 치아가 다시 시프팅될 가능성이 있다. 이 경우에, 검진 예약 동안, 치과 교정 전문의는 재부착될 필요가 있는 영역에 인접한 고정 부분들 사이의 영역들을 냉각시킬 수 있다. 이런 냉각은 형상 기억 밴드가 시프팅된 치아와 접촉하여 위치될 수 있도록 형상 기억 밴드가 보다 쉽게 조작될 수 있게 한다. 재부착 후, 체온은 형상 기억 밴드 (리테이너) 를 부분적으로 재활성화시키고 치아를 재정렬한다. 이런 절차는 의사가 전체 리테이너를 제거하고 브래킷들을 재부착하여 짧은 치료를 다시 수행한 다음에 종래의 리테이너를 다시 끼워 맞춤해야 하는 현재의 관행 보다 훨씬 더 신속하다.
전통적인 리테이너들은 환자가 음식의 경질 조각을 베어 문 후에 소성 변형될 수 있다. 자주 발생하는 이런 경우들에서, 전통적인 리테이너는 수동형으로부터 능동형으로 전환될 것이다. 하지만, 변형된 리테이너의 작용은 관련된 치아 또는 치아들의 비정상적인 위치 설정을 향하는 경향이 있다.
본 발명에 따른 형상 기억 리테이너 밴드는 유리하게는 스스로 변형 후에 그 형상을 회복할 수 있다. 유리하게는, 치아들은 형상 기억 밴드가 그의 서비스 형상으로 되돌아 가기 전에 이동될 시간을 갖지 않는다.

Claims (17)

  1. 삭제
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  3. 삭제
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  5. 치과 교정 장치로서,
    상기 치과 교정 장치는 단면이 상기 단면의 종방향 위치에 따라 변하고, 그리고 치아 (D1 ;D3) 의 형상과 동일한 형상을 나타내도록 구성된 본딩 영역 (12; 121 ;122) 을 포함하는, 3D 프린터로 제조되는 일체형 형상 기억 밴드 (10) 를 포함하고,
    메인 방향 (X) 을 따른 단면의 변화는 상기 형상 기억 밴드의 길이의 5% 이상에 걸쳐서 점진적이고,
    상기 단면의 변화는 조성의 변화, 형상의 변화, 또는 조성 및 형상의 변화를 포함하고,
    상기 형상 기억 밴드의 길이의 5% 이상을 나타내는 부분이 일정한 단면을 나타내지 않고,
    상기 형상 기억 밴드의 적어도 일부는 형상 기억 재료로 제조되는, 치과 교정 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 단면이 상기 메인 방향 (X) 을 따라서 점진적으로 변하는 하나 이상의 부분(들)을 포함하고, 상기 부분(들)의 누적 길이는 상기 형상 기억 밴드 (10) 의 길이의 50% 이상을 나타내는, 치과 교정 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 부분(들)의 누적 길이는 상기 형상 기억 밴드 (10) 의 길이의 90% 이상을 나타내는, 치과 교정 장치.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형상 기억 밴드는 니켈 티타늄 NiTi, CuAlZn 및 CuNiAl 합금들로 형성된 그룹으로부터 선택된 재료로 제조된 적어도 하나의 영역을 포함하는, 치과 교정 장치.
  9. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    강으로 제조된 고정 부분들 (11) 과 형상 기억 재료로 제조된 상기 고정 부분들 사이의 부분들 (14) 을 포함하고, 상기 고정 부분들 및 상기 고정 부분들 사이의 부분들은 상기 형상 기억 밴드의 상기 메인 방향 (X) 으로 서로 이어지는, 치과 교정 장치.
  10. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형상 기억 밴드는 상기 형상 기억 밴드의 형상을 안정화시키기 위하여 보강물 (22) 이 수용될 수 있는 슬롯 (24) 또는 악간 탄성물들의 부착을 허용하는 후크들을 포함하는, 치과 교정 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 후크들 중 일부는 보강물 또는 고정 부분에 위치하는, 치과 교정 장치.
  12. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형상 기억 밴드는 전적으로 니켈 티타늄 NiTi 합금으로 형성되는, 치과 교정 장치.
  13. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형상 기억 밴드는 상기 단면이 연속적으로 변하는 적어도 하나의 부분을 포함하고,
    상기 부분은 상기 형상 기억 밴드의 길이의 20% 이상에 걸쳐서 연장되거나, 상기 형상 기억 밴드의 길이의 2% 이상을 나타내는 상기 형상 기억 밴드의 부분이 일정한 단면을 갖지 않는, 치과 교정 장치.
  14. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 고정 부분들 사이의 부분은, 서비스 위치에서 치아들을 향하지 않는 측에서, 날카로운 코너들을 갖지 않는 볼록한 외부 표면을 규정하는, 치과 교정 장치.
  15. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단면의 변화는, 서비스 위치에서, 교정 치료를 얻기 위하여 환자의 치아에 힘들의 세트를 가하는, 치과 교정 장치.
  16. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 치과 교정 장치는 능동형 또는 반수동형인, 치과 교정 장치.
  17. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형상 기억 밴드는 환자의 체온보다 낮은 임계 온도 초과의 온도에서 활성화될 수 있는 기억된 안정 형상을 갖고, 상기 기억된 안정 형상은 상기 임계 온도 미만으로 형상 기억 재료를 냉각함으로써 치과 교정 전문의에 의해 비활성화될 수 있고,
    상기 형상 기억 밴드는 교정 전 환자의 치아에 대응되도록 로봇에 의해 3 차원으로 성형되고,
    상기 형상 기억 밴드의 온도를 상기 임계 온도 미만으로 유지하면서 동시에 상기 형상 기억 밴드가 상기 치아에 접합될 수 있도록 하고,
    상기 치아에 상기 형상 기억 밴드가 일단 접합되면, 상기 형상 기억 밴드의 온도가 환자의 체온을 향하여 상승하고, 상기 온도는 상기 임계 온도를 초과하며, 상기 기억된 안정 형상이 활성화되어 공간의 3차원 모두에서 상기 치아의 위치의 보정을 얻도록 맞춤형 힘들을 생성하는, 치과 교정 장치.
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