DE10045802C1 - Zusammengesetzter Palatinalbogen für die Zahnstellungskorrektur - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird ein Palatinalbogen zur Zahnstellungskorrektur, DOLLAR A welcher aus mehreren Draht-Abschnitten (1, 2, 3, 4, 5) zusammengesetzt ist, die aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, von denen einer eine Formgedächtnislegierung ist, welche sich unter den im Mund vorherrschenden Temperaturen in einem superelastischen Zustand befindet, DOLLAR A und welcher zwei Endabschnitte (2, 3) hat, die zum Festlegen des Palatinalbogens in einem Zahnschloß (16, 17) bestimmt sind und aus einem Werkstoff bestehen, welcher normalelastisch ist, DOLLAR A wobei der superelastische Abschnitt (4, 5) weicher als die normalelastischen Abschnitte (1, 2, 3) ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß sich der superelastische Werkstoff nur in zwei Zwischenabschnitten (4, 5) zwischen den beiden Endabschnitten (2, 3) und einem mittleren Abschnitt (1) befindet und die zwei Zwischenabschnitte (4, 5) jeweils einem der Endabschnitte (2, 3) benachbart sind, DOLLAR A und daß der mittlere Abschnitt (1) des zusammengesetzten Palatinalbogens aus einem normalelastischen Werkstoff besteht.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Palatinalbogen mit den im Oberbegriff des An­ spruchs 1 angegebenen Merkmalen. Ein solcher Palatinalbogen ist aus der US 5,312,247 A bekannt. Er besteht aus einem Draht, dessen mittlerer Abschnitt aus einer superelastischen Formgedächtnislegierung auf der Basis von Nickel und Ti­ tan besteht, und dessen zwei Endabschnitte aus Stahl bestehen. Er dient dazu, zwei Zähne im Oberkiefer miteinander zu verspannen, insbesondere einen Bac­ kenzahn auf der rechten Seite des Oberkiefers mit einem Backenzahn auf der lin­ ken Seite des Oberkiefers. Um ihn an den Backenzähnen (Molaren) zu befesti­ gen, bringt man an diesen ein Zahnschloß an, welches auch als Molarenschloß bezeichnet wird, wenn es sich an Molaren befindet, und welches auch als Lin­ gualschloß bezeichnet wird, wenn es an auf der der Zunge zugewandten Seite des Zahnes angeordnet ist. Üblicherweise handelt es sich bei dem Zahnschloß um ein Röhrchen oder dergleichen Halterung, welches auf ein den Zahn umge­ bendes Metallband aufgeschweißt ist, und durch welches der jeweilige Endab­ schnitt des Palatinalbogens hindurchgesteckt werden kann.

Um eine Korrektur der Zahnstellung zu erreichen, wird der Palatinalbogen so ak­ tiviert, d. h. vorgeformt und angebracht, daß er nach dem Anbringen an den bei­ den Zähnen unter mechanischer Spannung steht. Diese Spannung wird durch die fortschreitende Zahnstellungskorrektur allmählich abgebaut. Die Gestalt des Pa­ latinalbogens und die Richtung seiner Vorspannung bestimmen die Richtung der Zahnstellungskorrektur. Außer durch die US 5,312,247 A sind Palatinalbögen durch die Arbeiten von Korkhaus, Graber, Goshgarian, Rohit, Sachdeva sowie Wendell und Behrendt bekannt.

Bei dem aus der US 5,312,247 A bekannten Palatinalbogen macht der superela­ stische mittlere Abschnitt den größten Teil seiner Länge aus und hat den Zweck, die Kraft, welche zur Zahnstellungskorrektur führt, trotz des Fortschreitens der Zahnstellungskorrektur auf einem gleichbleibenden und verhältnismäßig niedri­ gen Niveau zu halten. Das wird durch den in der US 5,312,247 A offenbarten Auf­ bau des Palatinalbogens aber nicht erreicht, denn um auf der das elastische Ver­ halten des Palatinalbogens beschreibenden Kennlinie das für superelastisches Verhalten charakteristische Martensitplateau zu erreichen, müßte der Palatinal­ bogen zum Vorspannen in größerem Ausmaß verformt werden, als es dem Kie­ ferorthopäden unter den gegebenen Umständen möglich ist. Deshalb erfolgt mit dem bekannten Palatinalbogen die Zahnstellungskorrektur im wesentlichen auf dem ansteigenden anfänglichen Teil der das elastische Verhalten beschreiben­ den Kennlinie, auf welchem eine zunehmende Dehnung eine erheblich anstei­ gende Kraft erfordert, anstatt auf dem Martensitplateau, so daß bei der Entspan­ nung des Palatinalbogens im Verlauf der Zahnstellungskorrektur die Korrektur­ kraft mit entsprechendem Gefälle gegen Null strebt.

Die US Re 35,170 E offenbart einen anderen Palatinalbogen, welcher im Mittel­ teil aus einer Formgedächtnis zeigenden Nickel-Titan-Legierung und an den En­ den aus Stahl besteht. Dabei wird jedoch eine solche Formgedächtnislegierung eingesetzt, deren Umwandlungstemperatur von Martensit zu Austenit unter der im Mund vorherrschenden Temperatur liegt. Das bedeutet, daß der Palatinalbogen im Mund nicht superelastisch ist, weil er sich dort nicht auf dem Martensitplateau befinden kann. Vielmehr lehrt die US Re 35,170 E, den Palatinalbogen in austenitischem Zustand in genau die Gestalt zu bringen, welche er am Ende der Zahnstellungskorrektur haben soll. Danach wird der Palatinalbogen durch plasti­ sche Verformung in martensitischem Zustand in eine Gestalt gebracht, welche der Zahnstellung vor Beginn der Korrektur entspricht, so daß der Palatinalbogen leicht und spannungsfrei in das Gebiß eingesetzt werden kann. Durch Erwärmen im Mund erfolgt dann der Übergang in den austenitischen Zustand, in welchem der Palatinalbogen die im martensitischen Zustand eingeprägte Gestalt einzu­ nehmen versucht (Memory-Effekt). Dadurch übt der Palatinalbogen auf die Zäh­ ne, mit denen er verspannt ist, Kräfte oder Momente aus, die mit Erreichen seiner ihm im martensitischen Zustand eingeprägten Gestalt automatisch verschwinden. Auch in diesem Fall gibt es keine gleichbleibende Korrekturkraft während der Zahnstellungskorrektur, sondern eine von einem Spitzenwert steil auf Null abfal­ lende Kraft, wobei zum einen der Spitzenwert zu einer Überbelastung führen kann und zum anderen die Zahnstellungskorrektur fortschreitend langsamer wird. Das ist unerwünscht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie mit einem Palatinalbogen tatsächlich eine annähernd gleichbleibende Korrek­ turkraft erzeugt werden kann, welche ohne übermäßige Belastung der Zähne und des Kiefers ein schnelleres Ende der Zahnstellungskorrektur bewirkt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Palatinalbogen mit den im Anspruch 1 und mit den im Anspruch 2 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildun­ gen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im Gegensatz zum Stand der Technik befindet sich bei dem erfindungsgemäßen Palatinalbogen gemäß Anspruch 1 der superelastische Werkstoff nicht im mittle­ ren Abschnitt des Palatinalbogens, sondern in zwei Zwischenabschnitten zwi­ schen seinen beiden Endabschnitten und dem mittleren Drahtabschnitt, welcher erfindungsgemäß aus einem normalelastischen Werkstoff besteht. Durch diese neue Merkmalskombination werden wesentliche Vorteile erzielt:

• - Verglichen mit dem Stand der Technik ist die aus superelastischem Werkstoff bestehende Länge im Palatinalbogen unter Erhöhen der aus normalelastischem Werkstoff bestehenden Länge im Palatinalbogen verringert. Die superelastischen Zwischenabschnitte gelangen beim Aktivieren deshalb bereits durch geringere Verformung auf das Martensitplateau der elastischen Kennlinie als bei einem vergleichbaren Palatinalbar aus dem Stand der Technik gemäß der US 5,312,247, denn die Verformung findet im wesentlichen nur in dem weicheren superelastischen Abschnitt statt. Die superelastischen Zwischenabschnitte des Palatinalbogens können erfindungsgemäß beim Aktivieren auch weit auf das Martensitplateau gelangen, so daß die Zahnstellungskorrektur im wesentlichen auf dem Martensitplateau stattfinden kann.
• - Dadurch, daß sich das superelastische Material nicht im Mittelabschnitt befindet, sondern in Zwischenabschnitten zwischen den Endabschnitten und dem mittleren Abschnitt, erfolgt die Krafteinleitung in die zu korrigierenden Zähne sehr viel unmittelbarer als im Stand der Technik, so daß die Größe der Kraft und die für die Korrektur sehr wichtige Richtung der Kraft genauer und in höherem Maße zielgerichtet eingestellt und vorherbestimmt werden können. So ist es möglich, durch entsprechende Formgebung des Palatinalbogens einen Zahn, an welchem er verankert ist, in einer bestimmten Richtung zu drehen oder zu verschieben oder zu kippen oder auch definierte Überlagerungen dieser Möglichkeiten zu verwirklichen.
• - Durch entsprechende Auswahl des superelastischen Werkstoffes und der Dicke der superelastischen Drahtabschnitte läßt sich die Korrekturkraft gezielt so hoch wählen, daß sie die Zähne und den Kiefer gerade noch nicht überbelastet und für den Patienten gerade noch nicht unangenehm ist, und mit dieser optimal hoch gewählten Kraft findet dann die Korrektur der Zahnstellung sehr viel schneller als im Stand der Technik statt.

Die Lösung gemäß dem unabhängigen Anspruch 2 unterscheidet sich von der Lösung gemäß dem Anspruch 1 darin, daß im Palatinalbogen nur ein einziger su­ perelastischer Abschnitt vorgesehen ist, und zwar zwischen einem der beiden Endabschnitte und dem mittleren, normalelastischen Abschnitt, welcher bei die­ ser Variante der Erfindung unmittelbar in den anderen Endabschnitt des Palati­ nalbogens übergeht.

Mit einem solchen Palatinalbogen kann in besonderem Ma­ ße unsymmetrisch mit Kräften und Momenten auf die beiden Zähne, die durch den Palatinalbogen miteinander verspannt werden, eingewirkt und auf unter­ schiedlich starke Fehlstellungen der beiden Zähne Rücksicht genommen werden. Im übrigen weist der Palatinalbogen gemäß dem Anspruch 2 dieselben Vorteile auf wie der Palatinalbogen gemäß dem Anspruch 1. Die Kraft für die Zahnstel­ lungskorrektur wird durch die Aktivierung infolge der Verformung des superelasti­ schen Zwischenabschnittes bestimmt, welcher so kurz ausgebildet ist, daß man beim Einsetzen des Palatinalbogens in den Kiefer ohne weiteres das Martensit­ plateau erreicht. Die Kraft wird in unmittelbare Nähe des Zahnes erzeugt, dessen Stellung korrigiert werden soll und mittels des normalelastischen Endabschnittes, welcher verglichen mit dem superelastischen Zwischenabschnitt härter und ver­ gleichsweise starr ist, auf den zu korrigierenden Zahn übertragen.

Das Aktivieren des Palatinalbogens kann so geschehen, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, nämlich dadurch, daß der Abstand der Endabschnitte voneinander und deren Ausrichtung durch Verbiegen seiner normalelastischen Abschnitte verändert und der Korrekturaufgabe angepaßt wird. Dadurch gerät der Palatinalbogen beim Verankern an den Zähnen unter Vorspannung und übt Zug­ kräfte, Druckkräfte, Drehmomente und/oder Kippmomente auf die beiden Zähne aus, welche miteinander verspannt werden. Eine solche Änderung des gegensei­ tigen Abstandes und der Ausrichtung der Endabschnitte des Palatinalbogens durch plastische Verformung von normalelastischen Drahtabschnitten ist erfin­ dungsgemäß geeignet, beim Einsetzen des Palatinalbogens in den Kiefer die su­ perelastischen Drahtabschnitte so stark zu verformen, daß diese sich danach weit auf ihrem Martensitplateau befinden. Das diese Möglichkeit durch plastische Verformung der normalelastischen Abschnitte gegeben ist, ist wichtig, weil eine solches bewirkende entsprechende plastische Verformung eines superelasti­ schen Abschnittes gerade wegen der vorhandenen Superelastizität außerordent­ lich schwierig und in der kieferorthopädischen Praxis nicht durchführbar wäre.

Die superelastischen Zwischenabschnitte können nicht beliebig kurz gehalten werden, denn wenn sie zu kurz sind, ist das Ausmaß der Korrektur, welche sie ohne Nachaktivierung auf dem Martensitplateau bewirken können, zu gering, so daß häufigere Nachaktivierungen durch Verbiegen des Palatinalbogens in einem seiner normalelastischen Abschnitte erforderlich wären. Der superelastische Zwi­ schenabschnitt soll aber so kurz sein, daß bereits bei einer mäßigen Verbiegung des Palatinalbogens, welche dessen Gestalt nicht grundsätzlich ändert, der supe­ relastische Zwischenabschnitt auf jeden Fall so stark verformt wird, daß er mög­ lichst weit auf das Martensitplateau gelangt.

Zu diesem Zweck wird es bevorzugt, daß der jeweilige superelastische Zwischen­ abschnitt kürzer ist als der normalelastische mittlere Abschnitt. Vorzugsweise sollten die beiden superelastischen Zwischenabschnitte gemäß Anspruch 1 zu­ sammengenommen kürzer sein als der normalelastische mittlere Abschnitt.

Als eine geeignete Länge für den superelastischen Abschnitt wurden 3 mm bis 15 mm gefunden, vorzugsweise 5 mm bis 12 mm, gemessen als abgewickelte bieg­ bare Länge.

Als superelastischer Abschnitt eignet sich besonders eine Formfeder in Gestalt eines U-förmiger Bogens. Mit ihr lassen sich durch Spreizung des U Zugkräfte und entsprechende Drehmomente, durch Zusammendrücken des U Druckkräfte und entsprechende Drehmomente und durch Auslenken der Schenkel des U aus ihrer gemeinsamen Ebene Kippmomente erzeugen. Unter einer Formfeder wird hier ein federnder Draht verstanden, welcher in seinem biegsamen Abschnitt in entspanntem Zustand nicht geradlinig verläuft. Der superelastische Drahtabschnitt kann auch eine anders gestaltete Formfeder sein und z. B. einen mäanderförmigen oder S-förmigen oder zick-zack-förmigen Verlauf aufweisen.

Um den Palatinalbogen aktivieren und nach einem Korrekturschritt erforderli­ chenfalls nachaktivieren zu können, ist sein mittlerer Abschnitt zweckmäßigerwei­ se als Formdraht ausgebildet. Unter einem Formdraht wird hier ein Draht verstan­ den, welcher in seinem biegsamen Abschnitt in entspanntem Zustand nicht ge­ radlinig verläuft. Vorzugsweise weist der Formdraht wenigstens einen Aktivie­ rungsbogen auf, insbesondere einen Aktivierungsbogen, welcher die Gestalt ei­ nes U hat. Durch Erweitern oder Verengen dieses Bogens, welches mit Hilfe von Zangen erreicht werden kann, läßt sich der Palatinalbogen vom behandelnden Kieferorthopäden leicht aktivieren oder nachaktivieren. Anstelle eines oder meh­ rerer Aktivierungsbögen können auch eine oder mehrere Aktivierungsschlaufen verwendet werden, wie sie z. B. von der als Quad-Helix bezeichneten Ausfüh­ rungsform von herkömmlichen Palatinalbögen bekannt sind. Der normalelasti­ sche mittlere Drahtabschnitt kann auch ein anders gestalteter Formdraht sein und z. B. einen mäanderförmigen, S-förmigen oder zick-zack-förmigen Verlauf aufwei­ sen. Auch in diesem Fall kann durch Verändern der Gestalt des Formdrahtes mit Hilfe von Zangen der Palatinalbogen aktiviert, erneut aktiviert, dem Behandlungs­ fortschritt angepaßt oder zur Veränderung von Ausmaß und Richtung der Zahn­ stellungskorrektur verändert werden.

Für die normalelastischen Drahtabschnitte eignet sich Edelstahl, insbesondere ein federharter Edelstahl, z. B. ein solcher mit der Werkstoff-Nummer 1.4310. Die normalelastischen Drahtabschnitte bestehen zweckmäßigerweise aus demselben Werkstoff, können grundsätzlich aber auch aus unterschiedlichen normalelasti­ schen Werkstoffen bestehen.

Federharte Werkstoffe aus Edelstahl lassen sich nicht gut mit Werkstoffen aus Nickel-Titan verbinden. Deshalb wird bevorzugt, die unterschiedlichen Drahtab­ schnitte des Palatinalbogens mit Hilfe von Quetschhülsen (Krimphülsen) miteinander zu verbinden. In eine solche Quetschhülse können in derselben Richtung oder aus entgegengesetzten Richtungen ein Ende eines superelasti­ schen Drahtabschnittes und ein Ende eines normalelastischen Drahtabschnittes eingeführt und durch Quetschen miteinander verbunden werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, nur auf die Enden eines jeden superelastischen Drahtabschnittes eine Quetschhülse aus einem Material, welches sich gut schweißen oder löten läßt, insbesondere aus einem Edelstahl, zu quetschen und an der Außenseite der Quetschhülse jeweils ein Ende eines der normalelasti­ schen Drahtabschnitte anzuschweißen oder anzulöten, insbesondere durch Laserschweißen.

Das Verändern der wirksamen Länge des Palatinalbogens kann nicht nur da­ durch bewirkt werden, daß man seinen mittleren, normalelastischen Abschnitt verbiegt, sondern auch dadurch, daß man in vorteilhafter Weiterbildung der Erfin­ dung den mittleren Drahtabschnitt in zwei Teile teilt, welche zur Veränderung ih­ res gegenseitigen Abstandes durch eine Dehnschraube oder durch ein Dehnge­ schiebe miteinander verbunden sind. Für diesen Zweck geeignete Dehnschrau­ ben und Dehngeschiebe sind dem Fachmann zum Zwecke der Zahnstellungskor­ rektur an sich bekannt. Beispiele geeigneter Dehnschrauben sind in der DE 824 832 C und in der EP 0 817 596 B1 offenbart. Dehnschrauben haben zwei Körper, deren gegenseitiger Abstand mittels einer Spindel veränderbar ist, die einen Be­ tätigungsteil und davon ausgehend einen oder zwei Gewindeteile hat. Das Betäti­ gungsteil ist drehbar in dem einen Körper und ein Gewindeteil drehbar in dem an­ deren Körper gelagert. Geradführungsmittel, z. B. zylindrische Stifte, stehen mit beiden Körpern in Eingriff und führen sie unter Vermeidung einer Relativdrehung beim Verändern des Abstandes der beiden Körper gerade. Das Verändern des Abstandes geschieht dadurch, daß die Spindel verdreht wird. Die Spindel kann unmittelbar in ein Gewinde des jeweiligen Körpers eingreifen, so daß eine Ver­ drehung der Spindel direkt in eine Veränderung des Abstandes der beiden Kör­ per umgesetzt wird. Es ist aber auch möglich, die Spindel nicht direkt, sondern über Federn auf die beiden Körper der Dehnschraube einwirken zu lassen. Man spricht dann von einer Federdehnschraube. Zu diesem Zweck kann, wie es in der EP 0 817 596 B1 offenbart ist, auf jedem der Gewindeteile der Spindel eine Ge­ windehülse angeordnet sein, welche in einer Ausnehmung des jeweiligen Körpers gegen Drehungen gesichert längs der Spindel geführt ist und ihre Verschiebebe­ wegung den Körpern über die Feder mitteilt, welche die Dehnkraft bestimmt. Um die Dehnkraft trotz fortschreitender Zahnstellungskorrektur konstant halten zu können, ist die Feder vorzugsweise superelastisch.

Geeignete Dehngeschiebe sind in der DE 198 44 616 A1 offenbart. Dehngeschie­ be haben ebenfalls zwei durch Geradführungsmittel, insbesondere zylindrische Stifte, verbundene Körper, deren gegenseitiger Abstand veränderbar ist. Die Ver­ änderung des Abstandes erfolgt jedoch nicht durch eine Schraube oder Spindel, sondern durch zwischen den Körpern vorgesehene, entfernbare Abstandhalter und/oder eine oder mehrere Federn, welche aus dem bereits genannten Grund vorzugsweise superelastisch sind.

Die Verwendung einer Dehnschraube oder eines Dehngeschiebes im Palatinal­ bogen hat den Vorteil, daß das Ausmaß der Zahnstellungskorrektur, welches oh­ ne Nachaktivieren des Palatinalbogens erreicht werden kann, wesentlich größer ist und daß das Aktivieren und das Nachaktivieren einfacher bewerkstelligt wer­ den können, weil zur Veränderung der wirksamen Länge des Palatinalbogens dieser in seinem normalelastischen Abschnitt nicht verbogen werden muß. Die­ ses kann vielmehr durch Verstellen der Dehnschraube bzw. des Dehngeschiebes geschehen. Für den Patienten ist das ebenfalls vorteilhaft, weil er weniger häufig den Kieferorthopäden aufsuchen muß, weil die Korrektur der Zahnstellung be­ schleunigt wird und weil die Gefahr von Überlastungen der beteiligten Zähne wei­ ter verringert wird.

Als superelastische Legierung eignet sich besonders eine Formgedächtnislegie­ rung auf der Basis von Nickel und Titan, welche Nickel und Titan in ungefähr glei­ chen Atomprozenten enthält. Solche Legierungen können - abhängig von der gewählten Temperatur - entweder in austenitischem oder in martensitischem Zu­ stand vorliegen. Martensit liegt bei niedrigerer Temperatur, Austenit bei höherer Temperatur vor. Die Temperatur, bei welcher sich die Legierung beim Abkühlen von Austenit in Martensit umzuwandeln beginnt, bezeichnet man als den Ms- Punkt. Im martensitischen Zustand unterhalb des Ms-Punktes können solche Le­ gierungen Formgedächtnis zeigen: Eine im martensitischen Zustand erfolgte plastische Verformung kann durch Erwärmen auf Temperaturen oberhalb des Ms-Punktes wieder rückgängig gemacht werden. In einem an den Ms-Punkt nach oben anschließenden Temperaturbereich kann eine solche Formgedächtnislegie­ rung superelastisches Verhalten zeigen. Das superelastische Verhalten ist da­ durch gekennzeichnet, daß der Kraftbedarf für eine zunehmende Dehnung zwar zunächst wie bei einem Austenit erwartet deutlich ansteigt, dann jedoch nach Er­ reichen von ungefähr 1% bis 2% Dehnung mit weiter fortschreitender Dehnung nur noch geringfügig zunimmt und erst nach Erreichen größerer Dehnungen von 6% bis 8% wieder steil ansteigt. Der mittlere Dehnungsbereich wird als das "Martensitplateau" bezeichnet. Der Name stammt daher, daß sich in der Legie­ rung unter der Einwirkung der Zugspannung Martensit bildet. Wird das Material vom Zug entlastet, kehrt es in den austenitischen Zustand zurück. Diese Deh­ nungen sind in hohem Ausmaß, bis zu Dehnungen über 6% bis 8%, reversibel und werden deshalb als superelastisch bezeichnet. Die Superelastizität gehorcht wegen des ausgeprägten Martensitplateaus dem Hooke'schen Gesetz nicht und wird deshalb auch als Pseudoelastizität bezeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen darge­ stellt. Gleiche oder einander entsprechende Teile sind in den verschiedenen Aus­ führungsbeispielen mit übereinstimmenden Bezugszahlen bezeichnet.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsfarm eines erfindungsgemäßen Palati­ nalbogens in der Draufsicht,

Fig. 2 zeigt als Detail eine Quetschhülse, mit welcher die unterschiedli­ chen Drahtabschnitte des Palatinalbogens fest miteinander verbun­ den werden können,

Fig. 3 zeigt als Detail eine weitere Möglichkeit der Verbindung eines supe­ relastischen Zwischenabschnittes und eines normalelastischen Drahtabschnittes, an zwei Molaren angebracht,

Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Palatinalbogens in der Draufsicht,

Fig. 5 zeigt den Palatinalbogen aus Fig. 1 an zwei Molaren angebracht, welche er miteinander verspannt,

Fig. 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Palatinalbogens an zwei Molaren angebracht, welche er miteinander verspannt,

Fig. 7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines Patatinalbogens an zwei Molaren angebracht, welche er miteinander verspannt,

Fig. 8 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Palatinalbogens an zwei Molaren angebracht, welche er miteinander verspannt,

Fig. 9 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Palatinalbogens mit integrierter Dehnschraube, und

Fig. 10 zeigt ein typisches Zug-Dehnungs-Diagramm für einen superelasti­ schen Draht.

Der in Fig. 1 dargestellte Palatinalbogen besteht aus einem mittleren Abschnitt 1 aus einem Edelstahl und aus zwei Endabschnitten 2 und 3 aus einem Edelstahl sowie aus zwei Zwischenabschnitten 4 und 5 aus einer Nickel-Titan-Formge­ dächtnislegierung, welche Nickel und Titan in ungefähr gleichen Atomprozenten enthält und so vorbehandelt ist, daß sie unter den im Mund vorherrschenden Temperaturen superelastisch ist. Für die superelastischen Zwischenabschnitte 4 und 5 eignen sich besonders Drähte mit rechteckigem Querschnitt von 0,46 mm × 0,64 mm. Vorzugsweise haben die superelastischen Zwischenabschnitte 4 und 5 eine wirksame Länge von 5 mm bis 10 mm. Diese Länge ist nicht nur günstig für den oben angegebenen Querschnitt, sondern auch für davon abweichende Quer­ schnittsformen und für größere oder kleinere Querschnitte. Als wirksame Länge des superelastischen Zwischenabschnittes 4 bzw. 5 wird jener Abschnitt verstan­ den, welcher biegbar ist, also ohne die Einbeziehung der mit den normalelasti­ schen Drahtabschnitten verbundenen Enden, welche z. B. in einer Quetschhülse stecken. Für die normalelastischen Abschnitte 1, 2 und 3 eignet sich insbesonde­ re ein Runddraht mit 0,90 mm Durchmesser aus dem federharten Werkstoff 1.4310.

Die superelastischen Zwischenabschnitte 4 und 5 haben eine U-förmige Gestalt. Der mittlere Abschnitt 1 hat die Gestalt eines Bügels mit zwei annähernd recht­ winklig abgebogenen Endabschnitten 1a und 1b und mit einem in seiner Mitte vorgesehenen U-förmigen Aktivierungsbogen 1c. Die Endabschnitte 2 und 3 des Palatinalbogens bestehen jeweils aus einem U-förmigen Bogen 2a, 3a mit einem kürzeren Schenkel 2b, 3b und einem längeren Schenkel 2c, 3c, welcher durch Umbiegen um 180° zweilagig ausgebildet ist, wobei der um 180° umgebogene Teil 2d, 3d des Schenkels sich über die Basis des U-förmigen Bogens 2a, 3a in einen Fortsatz 2d, 3d fortsetzt.

Die Schenkel der superelastischen Zwischenabschnitte 4 und 5 sind paarweise mit den abgebogenen Enden 1a und 1b des mittleren Drahtabschnittes bzw. mit den kürzeren Schenkeln 2b und 3b der normalelastischen Endabschnitte 2 und 3 in Quetschhülsen 6 gesteckt und durch Verquetschen paarweise fest miteinander verbunden. Die Quetschhülsen 6 sind stark vergrößert in Fig. 2 dargestellt. Sie bestehen aus einem im wesentlichen rechteckigen Hohlprofil, welches an zwei einander gegenüberliegenden Innenseiten längsverlaufende, keilförmige Schneiden 7 und 8 hat, welche auf der Außenseite der Quetschhülse 6 durch ebenfalls längs verlaufende Rippen 9 und 10 verstärkt sind und so eine zuverläs­ sige Quetschverbindung gewährleisten. Ein geeigneter Werkstoff für die Quetschhülsen 6 ist der Edelstahl mit der Werkstoff-Nummer 1.4305.

Fig. 3 zeigt eine andere Möglichkeit, einen superelastischen Drahtabschnitt, z. B. den Zwischenabschnitt 4, mit einem normalelastischen Drahtabschnitt, z. B. mit dem mittleren Abschnitt 1, zu verbinden. Zu diesem Zweck wird eine im Quer­ schnitt rechteckige Quetschhülse 18 verwendet, in welche das Ende des Zwi­ schenabschnittes 4 geschoben und danach die Quetschhülse 18 gequetscht wird, so daß die Quetschhülse 18 unverrückbar auf dem Zwischenabschnitt 4 festliegt. Die Quetschhülse 18 besteht aus einem normalelastischen Edelstahl, insbesondere aus dem Edelstahl 1.4305 und kann deshalb ohne weiteres mit dem normalelastischen Mittelabschnitt 1 verschweißt werden, z. B. durch Laser­ schweißen. Dazu wird das Ende des mittleren Drahtabschnittes 1 an eine der Au­ ßenseiten der Quetschhülse 18 geschweißt.

Fig. 4 zeigt einen Palatinalbogen in einer möglichen Einbaulage, in welcher er zwei Molaren 12 und 13 miteinander verspannt. Zu diesem Zweck sind die beiden Molaren 12 und 13 mit jeweils einem Edelstahlband 14, 15 umgeben, auf dessen der Zunge des Patienten zugewandten Seite jeweils ein Zahnschloß 16 bzw. 17 aufgeschweißt ist, welches auch als Lingualschloß bezeichnet wird, weil es auf der lingualen Seite des Zahnes verwendet wird, und welches auch als Molaren­ schloß bezeichnet wird, weil es an Molaren verwendet wird. In die Molarenschlös­ ser 16 und 17 sind die doppelten Schenkel 2c und 3c der Endabschnitte 2 und 3 des Palatinalbogens eingeführt und festgelegt, wobei auf an sich bekannte Weise mit Hilfe der Fortsätze 2d und 3d eine weitere Verankerung an benachbarten Mo­ laren erfolgen kann, wenn diese ebenfalls mit Lingualschlössern versehen sind. Wenn eine zusätzliche Verankerung nicht vorgenommen wird, trennt der Kieferor­ thopäde die überflüssigen Fortsätze 2d, 3d ab. Infolge der Festlegung des Palati­ nalbogens in den Molarenschlössern 16 und 17 weisen die superelastischen Zwischenabschnitte 4, 5 eine andere Krümmung auf als in entspanntem Zustand. Durch das Vorspannen des Palatinalbogens werden die U-förmigen superelasti­ schen Abschnitte 4 und 5 z. B. verengt und befinden sich auf dem Martensitpla­ teau. Dadurch wirken auf die beiden Molaren 12 und 13 Korrekturkräfte, welche diese nach außen drücken und gleichzeitig ein Drehmoment auf sie ausüben.

Fig. 5 zeigt einen dem Palatinalbogen aus Fig. 1 ähnlichen Palatinalbogen in einer Einbaulage wie in Fig. 4.

Der in Fig. 4 dargestellte Palatinalbogen unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten Palatinalbogen nur darin, daß im mittleren Drahtabschnitt 1 anstelle eines U förmigen Aktivierungsbogens eine Aktivierungsschlaufe 11 vorgesehen ist.

Das in Fig. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel darin, daß der Aktivierungsbogen 1c in die umgekehrte Richtung weist. Dadurch ergibt sich eine Änderung der Richtung der Korrekturkraft und der damit einhergehenden Drehmomente, die auf die Mo­ laren 12 und 13 wirken. Eine andere Richtung der Korrekturkraft und der Drehmomente kann der Kieferorthopäde aber auch durch andersartiges Verbie­ gen der normalelastischen Abschnitte 1, 2 und 3 herbeiführen.

Das in Fig. 7 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel darin, daß die beiden superelastischen Zwischenabschnitte 4 und 5 U-förmige Bögen sind, welche umgekehrt orientiert sind als in Fig. 6. Dadurch kann eine andere Richtung der Kräfte und Drehmo­ mente herbeigeführt werden.

Das in Fig. 8 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel darin, daß die beiden superelastischen Zwischenabschnitte 4 und 5 U-förmige Bögen sind, welche umgekehrt orientiert sind als in Fig. 6. Auch dadurch kann eine andere Richtung der Kräfte und Drehmomente herbeigeführt werden.

Das in Fig. 9 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel darin, daß sein mittlerer Abschnitt in zwei Teile 19 und 20 getrennt ist, welche durch eine Dehnschraube 21 miteinander verbunden sind. Die Dehnschraube 21 ersetzt den Aktivierungsbogen 1c aus Fig. 1. Die Dehnschraube 21 hat zwei Körper 22 und 23, welche durch zylindrische Füh­ rungsstangen 24 und 25 verbunden und geradegeführt sind. Die Führungsstan­ gen 24 und 25 durchsetzen passende Führungsbohrungen in den Körpern 22 und 23. Zwischen den Führungsstangen 24 und 25 und parallel zu ihnen verlau­ fend ist eine Doppelspindel 26 angeordnet, welche einen zwischen den Körpern 22 und 23 angeordneten Betätigungsteil 27 und davon ausgehend zwei Gewinde­ abschnitte mit gegenläufigem Gewinde hat. Die Gewindeabschnitte stecken in dazu passenden Gewindebohrungen der Körper 22 und 23. Durch Verdrehen des Betätigungsteils 27 ist der Abstand der beiden Körper 22 und 23 voneinander veränderbar.

Auf der Außenseite des Körpers 22 ist der Teil 19 befestigt, auf der Außenseite des Körpers 23 der Teil 20 des mittleren normalelastischen Abschnittes des Pala­ tinalbogens, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die beiden Teile 19 und 20 miteinander fluchten. Die Verbindung mit den beiden Körpern 22 und 23 kann durch Schweißen geschehen. Die Dehnschraube 21, welche in diesem Ausfüh­ rungsbeispiel keine Feder enthält, besteht zweckmäßigerweise aus Edelstahl. Durch Betätigen der Dehnschraube 21 können selbst dann, wenn der Palatinal­ bogen in das Gebiß des Patienten eingesetzt ist, die superelastischen Zwischen­ abschnitte 4 und 5 gespannt oder nachgespannt und der Palatinalbogen dadurch aktiviert oder nachaktiviert werden.

In allen Fällen erfolgt die Vorspannung der superelastischen Drahtabschnitte 4, 5 in der Nähe des Zahnes 12, 13 bzw. des Molarenschlosses 16 bzw. 17. Das ist wichtig, weil sich gezeigt hat, daß beim Biegen eines superelastischen Drahtes anders als bei einem normalelastischen Draht die größte Verbiegung an der Einspannstelle auftritt. Diese Verbiegung ist es jedoch, welche schließlich die korrigierenden Momente auf den Zahn überträgt.

Der erfindungsgemäße Palatinalbogen ermöglicht daher durch die Verbindung kurzer Drahtabschnitte aus superelastischem Material, daß bei der Aktivierung des Palatinalbogens auch tatsächlich konstante Kräfte auf den Zahn ausgeübt werden. Die Anbringung der Drahtabschnitte aus superelastischem Material in der Nähe der Einspannstelle des Palatinalbogens sorgt für konstante Drehmo­ mente, die auf die Molaren übertragen werden. Anders als beim Stand der Tech­ nik werden erfindungsgemäß tatsächlich unschädliche physiologische Kräfte, die als nahezu konstant zu betrachten sind, sowie konstante Momente auf die Zähne übertragen.

Mit entsprechender Anpassung kann der erfindungsgemäße Palatinalbogen statt für den Oberkiefer auch für den Unterkiefer verwendet werden.

Fig. 10 zeigt ein typisches Zug-Dehnungs-Diagramm für einen superelastischen Nickel-Titan-Draht. Wird ein solcher Draht durch Zug gedehnt, so benötigt man zunächst eine mäßig steil ansteigende Zugkraft, um den Draht fortschreitend zu dehnen. Ab einer Dehnung von ungefähr 2% wächst die für eine fortschreitende Dehnung erforderliche Zugkraft nur noch sehr geringfügig an, bis sie bei etwa 8 % Dehnung wieder stärker zu steigen beginnt (oberer Zweig A der Kurve). Entla­ stet man danach den Draht, so bildet sich die Dehnung längs des unteren Zwei­ ges B der Kurve zurück. Die Erscheinung zeigt eine Hysterese. Der flach verlau­ fende Teil der Kennlinie, im dargestellten Beispiel zwischen 2% und 8%, das sog. Martensitplateau, wird für Zwecke der Erfindung ausgenützt.

Bezugszahlenliste

1

mittlere Abschnitt

1

a Endabschnitt

1

b Endabschnitt

1

c Aktivierungsbogen

2

Endabschnitt

2

a U-förmiger Bogen

2

b kürzerer Schenkel

2

c längerer Schenkel

2

d umgebogene Teil

3

Endabschnitt

3

a U-förmiger Bogen

3

b kürzerer Schenkel

3

c längerer Schenkel

3

d umgebogene Teil

4

Zwischenabschnitt

5

Zwischenabschnitt

6

Quetschhülse

7

keilförmige Schneiden

8

keilförmige Schneiden

9

Rippen

10

Rippen

11

Aktivierungsschlaufe

12

Molaren

13

Molaren

14

Edelstahlband

15

Edelstahlband

16

Zahnschloß

17

Zahnschloß

18

Quetschhülse

19

Teil

20

Teil

21

Dehnschraube

22

Körper

23

Körper

24

Führungsstange

25

Führungsstange

26

Doppelspindel

27

Betätigungsteil

Claims (20)

1. Palatinalbogen zur Zahnstellungskorrektur,
welcher aus mehreren Draht-Abschnitten (1, 2, 3, 4, 5) zusammengesetzt ist, die aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, von denen einer eine Form­ gedächtnislegierung ist, welche sich unter den im Mund vorherrschenden Temperaturen in einem superelastischen Zustand befindet,
und welcher zwei Endabschnitte (2, 3) hat, die zum Festlegen des Palatinal­ bogens in einem Zahnschloß (16, 17) bestimmt sind und aus einem Werkstoff bestehen, welcher normalelastisch ist,
wobei der superelastische Abschnitt (4, 5) weicher als die normalelastischen Abschnitte (1, 2, 3) ist,
dadurch gekennzeichnet, daß sich der superelastische Werkstoff nur in zwei Zwischenabschnitten (4, 5) zwischen den beiden Endabschnitten (2, 3) und einem mittleren Abschnitt (1) befindet und die zwei Zwischenabschnitte (4, 5) jeweils einem der Endabschnitte (2, 3) benachbart sind,
und daß der mittlere Abschnitt (1) des zusammengesetzten Palatinalbogens aus einem normalelastischen Werkstoff besteht.

2. Palatinalbogen zur Zahnstellungskorrektur,
welcher aus mehreren Draht Abschnitten zusammengesetzt ist, die aus unter­ schiedlichen Werkstoffen bestehen, von denen einer eine Formgedächtnisle­ gierung ist, welche sich unter den im Mund vorherrschenden Temperaturen in einem superelastischen Zustand befindet,
und welcher zwei Endabschnitte hat, die zum Festlegen des Palatinalbogens in einem Zahnschloß bestimmt sind und aus einem Werkstoff bestehen, wel­ cher normalelastisch ist,
wobei der superelastische Abschnitt weicher als die normalelastischen Ab­ schnitte ist,
dadurch gekennzeichnet, daß sich der superelastische Werkstoff nur in ei­ nem Zwischenabschnitt zwischen einem der Endabschnitte und einem mittle­ ren Abschnitt befindet und der Zwischenabschnitt dem betreffenden Endab­ schnitt benachbart ist,
und daß der mittlere Abschnitt des zusammengesetzten Palatinalbogens aus einem normalelastischen Werkstoff besteht.

3. Palatinalbogen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der superelastische Zwischenabschnitt (4, 5) kürzer ist als der normalelastische mittlere Abschnitt (1).

4. Palatinalbogen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden superelastischen Zwischenabschnitte (4, 5) zusammengenommen kürzer sind als der normalelastische mittlere Abschnitt (1).

5. Palatinalbogen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die biegbare Länge des eines jeden superelastischen Ab­ schnittes (4, 5) 3 mm bis 5 mm, vorzugsweise 5 mm bis 12 mm beträgt.

6. Palatinalbogen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die superelastischen Zwischenabschnitte (4, 5) als Formfeder ausgebildet sind.

7. Palatinalbogen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die supere­ lastischen Zwischenabschnitte (4, 5) die Gestalt eines U-förmigen Bogens ha­ ben oder einen U-förmigen Bogen enthalten.

8. Palatinalbogen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die supere­ lastischen Zwischenabschnitte einen mäanderförmigen, S-förmigen oder zick- zack-förmigen Verlauf aufweisen.

9. Palatinalbogen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sein mittlerer Draht-Abschnitt (1) als Formdraht ausgebildet ist.

10. Palatinalbogen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sein mittle­ rer Draht-Abschnitt (1) wenigstens einen Aktivierungsbogen (1c) oder eine Aktivierungsschlaufe (11) aufweist.

11. Palatinalbogen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sein mittle­ rer Draht-Abschnitt einen mäanderförmigen, S-förmigen oder zick-zack-förmi­ gen Verlauf aufweist.

12. Palatinalbogen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß seine normalelastischen Draht-Abschnitte (1, 2, 3) aus einem Edelstahl bestehen, insbesondere aus einem federharten Edelstahl.

13. Palatinalbogen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß seine unterschiedlichen Draht Abschnitte (1, 2, 3, 4, 5) durch Quetschhülsen (6) miteinander verbunden sind.

14. Palatinalbogen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Enden der superelastischen Zwischenabschnitte (4, 5) jeweils ei­ ne Quetschhülse (18) tragen, welche mit dem benachbarten normalelasti­ schen Draht-Abschnitt (1, 2, 3) verschweißt oder verlötet ist.

15. Palatinalbogen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Formgedächtnislegierung eine Legierung auf der Basis von Nickel und Titan ist, welche Nickel und Titan in ungefähr gleichen Atompro­ zenten enthält.

16. Palatinalbogen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der mittlere Draht-Abschnitt in zwei Teile (19, 20) geteilt ist, welche zur Veränderung ihres gegenseitigen Abstandes durch eine Dehn­ schraube (21) miteinander verbunden sind.

17. Palatinalbogen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehn­ schraube (21) als Federdehnschraube ausgebildet ist, in welcher wenigstens eine Feder vorgesehen ist, welche eine Dehnkraft erzeugt.

18. Palatinalbogen nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeich­ net, daß der mittlere Draht-Abschnitt in zwei Teile (19, 20) geteilt ist, welche zur Veränderung ihres gegenseitigen Abstandes durch ein Dehngeschiebe miteinander verbunden sind.

19. Palatinalbogen nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Dehn­ geschiebe als Federdehngeschiebe ausgebildet ist, in welchem wenigstens ei­ ne Feder vorgesehen ist, welche eine Dehnkraft erzeugt.

20. Palatinalbogen nach Anspruch 17 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Feder superelastisch ist.