DE20015992U1

DE20015992U1 - Zusammengesetzter Palatinalbogen für die Zahnstellungskorrektur

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Publication number: DE20015992U1
Application number: DE20015992U
Authority: DE
Original assignee: Bernhard Foerster GmbH
Current assignee: Bernhard Foerster GmbH
Priority date: 2000-09-07
Filing date: 2000-09-07
Publication date: 2001-03-01
Anticipated expiration: 2010-09-08

Description

pOfta Patentanwälte

Dipl.Phys. Ulrich Twelmeier Dr. techn. Waldemar Leitner Dr. phi I. not. Rudolf Bauer -1990 Dipl. Ing. Helmut Hubbuch -1991 European Patent Attorneys

F0E1E031DEU/MS00S109/TW/ms/07.09.2000

Bernhard Förster GmbH, Westliche Karl-Friedrich-Straße 151, 75172 Pforzheim

Zusammengesetzter Palatinalbogen für die Zahnstellungskorrektur Beschreibung:

Die Erfindung geht aus von einem Palatinalbogen mit den im Oberbegriff des Anspruchs 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 Titan besteht, und dessen zwei Endabschnitte aus Stahl bestehen. Er dient dazu, zwei Zähne im Oberkiefer miteinander zu verspannen, insbesondere einen Bakkenzahn auf der rechten Seite des Oberkiefers mit einem Backenzahn auf der linken Seite des Oberkiefers. Um ihn an den Backenzähnen (Molaren) zu befestigen, bringt man an diesen ein Zahnschloß an, welches auch als Molarenschloß bezeichnet wird, wenn es sich an Molaren befindet, und welches auch als Lingualschloß 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 umgebendes Metallband aufgeschweißt ist, und durch welches der jeweilige Endabschnitt des Palatinalbogens hindurchgesteckt werden kann.

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Um eine Korrektur der Zahhstellung zu erreichen, wird der Palatinalbogen so aktiviert, d.h. vorgeformt und angebracht, daß er nach dem Anbringen an den bei-Qen Zähnen unter mechanischer Spannung steht. Diese Spannung wird durch die fortschreitende Zahnstellungskorrektur allmählich abgebaut. Die Gestalt des Palatinalbogens und die Richtung seiner Vorspannung bestimmen die Richtung der Zahnstellungskorrektur. Außer durch die US 5,312,247 A sind Palatinalbogen 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 superelastische 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 niedrigen Niveau zu halten. Das wird durch den in der US 5,312,247 A offenbarten Aufbau des Palatinalbogens aber nicht erreicht, denn um auf der das elastische Verhalten des Palatinalbogens beschreibenden Kennlinie das für superelastisches Verhalten charakteristische Martensitplateau zu erreichen, müßte der Palatinalbogen zum Vorspannen in größerem Ausmaß verformt werden, als es dem Kieferorthopäden 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 beschreibenden Kennlinie, auf welchem eine zunehmende Dehnung eine erheblich ansteigende Kraft erfordert, anstatt auf dem Martensitplateau, so daß bei der Entspannung des Palatinalbogens im Verlauf der Zahnstellungskorrektur die Korrekturkraft mit entsprechendem Gefälle gegen Null strebt.

Die US 00Re35,170 E offenbart einen anderen Palatinalbogen, welcher im Mittelteil aus einer Formgedächtnis zeigenden Nickel-Titan-Legierung und an den Enden 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

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im Mund nicht superelastisch ist, weil er sich dort nicht auf dem Martensitplateau befinden kann. Vielmehr lehrt die US 00Re35,170 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 plastisehe 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 einzunehmen versucht (Memory-Effekt). Dadurch übt der Palatinalbogen auf die Zähne, 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 abfallende 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 Korrekturkraft 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 Weiterbildungen 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 mittleren Abschnitt des Palatinalbogens, sondern in zwei Zwischenabschnitten zwischen seinen beiden Endabschnitten und dem mittleren Drahtabschnitt, welcher

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erfindungsgemäß aus einem normalelastischen Werkstoff besteht. Durch diese neue Merkmalskombination werden wesentliche Vorteile erzielt:

&diams; 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.

&diams; 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.

&diams; 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.

II

Die Lösung gemäß dem unabhängigen Anspruch 2 unterscheidet sich von der Lösung gemäß dem Anspruch 1 darin, daß im Palatinalbogen nur ein einziger superelastischer Abschnitt vorgesehen ist, und zwar zwischen einem der beiden Endabschnitte und dem mittleren, normalelastischen Abschnitt, welcher bei dieser Variante der Erfindung unmittelbar in den anderen Endabschnitt des Palatinalbogens übergeht. Mit einem solchen Palatinalbogen kann in besonderem Maße unsymmetrisch mit Kräften und Momenten auf die beiden Zähne, die durch den Palatinalbogen miteinander verspannt werden, eingewirkt und auf unterschiedlich 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 Zahnstellungskorrektur wird durch die Aktivierung infolge der Verformung des superelastischen Zwischenabschnittes bestimmt, welcher so kurz ausgebildet ist, daß man beim Einsetzen des Palatinalbogens in den Kiefer ohne weiteres das Martensitplateau 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 vergleichsweise 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 Zugkräfte, Druckkräfte, Drehmomente und / oder Kippmomente auf die beiden Zähne aus, welche miteinander verspannt werden. Eine solche Änderung des gegenseitigen Abstandes und der Ausrichtung der Endabschnitte des Palatinalbogens durch plastische Verformung von normalelastischen Drahtabschnitten ist erfindungsgemäß geeignet, beim Einsetzen des Palatinalbogens in den Kiefer die superelastischen Drahtabschnitte so stark zu verformen, daß diese sich danach

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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 supereJastischen Abschnittes gerade wegen der vorhandenen Superelastizität außerordentlieh 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 Zwischenabschnitt soll aber so kurz sein, daß bereits bei einer mäßigen Verbiegung des Palatinalbogens, welche dessen Gestalt nicht grundsätzlich ändert, der superelastische Zwischenabschnitt auf jeden Fall so stark verformt wird, daß er möglichst weit auf das Martensitplateau gelangt.

Zu diesem Zweck wird es bevorzugt, daß der jeweilige superelastische Zwischenabschnitt kürzer ist als der normalelastische mittlere Abschnitt. Vorzugsweise sollten die beiden superelastischen Zwischenabschnitte gemäß Anspruch 1 zusammengenommen 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 biegbare Länge.

Als superelastischer Abschnitt eignet sich besonders eine Fonmfeder 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

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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 erforderlichenfalls nachaktivieren zu können, ist sein mittlerer Abschnitt zweckmäßigerweise als Formdraht ausgebildet. Unter einem Formdraht wird hier ein Draht verstanden, welcher in seinem biegsamen Abschnitt in entspanntem Zustand nicht geradlinig verläuft. Vorzugsweise weist der Formdraht wenigstens einen Aktivierungsbogen auf, insbesondere einen Aktivierungsbogen, welcher die Gestalt eines 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 mehrerer Aktivierungsbogen können auch eine oder mehrere Aktivierungsschlaufen verwendet werden, wie sie z.B. von der als Quad-Helix bezeichneten Ausführungsform von herkömmlichen Palatinalbogen bekannt sind. Der normalelastisehe mittlere Drahtabschnitt kann auch ein anders gestalteter Formdraht sein und z.B. einen mäanderförmigen, S-förmigen oder zick-zack-förmigen Verlauf aufweisen. Auch in diesem Fall kann durch Verändern der Gestalt des Formdrahtes mit Hilfe von Zangen der Palatinalbogen aktiviert, erneut aktiviert, dem Behandlungsfortschritt 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 normalelastisehen Werkstoffen bestehen.

Federharte Werkstoffe aus Edelstahl lassen sich nicht gut mit Werkstoffen aus Nickel-Titan verbinden. Deshalb wird bevorzugt, die unterschiedlichen Drahtabschnitte des Palatinalbogens mit Hilfe von Quetschhülsen (Krimphülsen)

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miteinander zu verbinden. In eine solche Quetschhülse können in derselben Richtung oder aus entgegengesetzten Richtungen ein Ende eines superelastischen 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 normalelastischen Drahtabschnitte anzuschweißen oder anzulöten, insbesondere durch Laserschwei ßen.

Das Verändern der wirksamen Länge des Palatinalbogens kann nicht nur dadurch bewirkt werden, daß man seinen mittleren, normalelastischen Abschnitt verbiegt, sondern auch dadurch, daß man in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung den mittleren Drahtabschnitt in zwei Teile teilt, welche zur Veränderung ihres gegenseitigen Abstandes durch eine Dehnschraube oder durch ein Dehngeschiebe miteinander verbunden sind. Für diesen Zweck geeignete Dehnschrauben und Dehngeschiebe sind dem Fachmann zum Zwecke der Zahnstellungskorrektur an sich bekannt. Beispiele geeigneter Dehnschrauben sind in der DE 824 832 und in der EP 0 817 596 B1 offenbart. Dehnschrauben haben zwei Körper, deren gegenseitiger Abstand mittels einer Spindel veränderbar ist, die einen Betätigungsteil und davon ausgehend einen oder zwei Gewindeteile hat. Das Betätigungsteil ist drehbar in dem einen Körper und ein Gewindeteil drehbar in dem anderen 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 Verdrehung der Spindel direkt in eine Veränderung des Abstandes der beiden Körper umgesetzt wird. Es ist aber auch möglich, die Spindel nicht direkt, sondern über Federn auf die beiden Körper der Dehnschraube einwirken zu lassen. Man

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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 Gewindehülse angeordnet sein, welche in einer Ausnehmung des jeweiligen Körpers gegen Drehungen gesichert längs der Spindel geführt ist und ihre Verschiebebewegung 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. Dehngeschiebe haben ebenfalls zwei durch Geradführungsmittel, insbesondere zylindrische Stifte, verbundene Körper, deren gegenseitiger Abstand veränderbar ist. Die Veränderung 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 Palatinalbogen hat den Vorteil, daß das Ausmaß der Zahnstellungskorrektur, welches ohne Nachaktivieren des Palatinalbogens erreicht werden kann, wesentlich größer ist und daß das Aktivieren und das Nachaktivieren einfacher bewerkstelligt werden können, weil zur Veränderung der wirksamen Länge des Palatinalbogens dieser in seinem normalelastischen Abschnitt nicht verbogen werden muß. Dieses 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 beschleunigt wird und weil die Gefahr von Überlastungen der beteiligten Zähne weiter verringert wird.

Als superelastische Legierung eignet sich besonders eine Formgedächtnislegierung auf der Basis von Nickel und Titan, welche Nickel und Titan in ungefähr gleichen Atomprozenten enthält. Solche Legierungen können - abhängig von der

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gewählten Temperatur - entweder in austenitischem oder in martensitischem Zustand 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 Legierungen 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 Formgedächtnislegierung superelastisches Verhalten zeigen. Das superelastische Verhalten ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftbedarf für eine zunehmende Dehnung zwar zunächst wie bei einem Austenit erwartet deutlich ansteigt, dann jedoch nach Erreichen 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 Legierung unter der Einwirkung der Zugspannung Martensit bildet. Wird das Material vom Zug entlastet, kehrt es in den austenitischen Zustand zurück. Diese Dehnungen 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 Hooke¹ sehen Gesetz nicht und wird deshalb auch als Pseudoelastizität bezeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Gleiche oder einander entsprechende Teile sind in den verschiedenen Ausführungsbeispielen mit übereinstimmenden Bezugszahlen bezeichnet.

Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Palatinalbogens in der Draufsicht,

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Figur 2 zeigt als Detail eine Quetschhülse, mit welcher die unterschiedlichen Drahtabschnitte des Palatinalbogens fest miteinander verbunden werden können,

Figur 3 zeigt als Detail eine weitere Möglichkeit der Verbindung eines superelastischen Zwischenabschnittes und eines normalelastischen Drahtabschnittes, an zwei Molaren angebracht,

Figur 4

Figur 5

Figur 6

Figur 7

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Figur 9

zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Palatinalbogens in der Draufsicht,

zeigt den Palatinalbogen aus Figur 1 an zwei Molaren angebracht, welche er miteinander verspannt,

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

zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines Palatinalbogens an zwei Molaren angebracht, welche er miteinander verspannt,

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

zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Palatinalbogens mit integrierter Dehnschraube, und

Figur 10 zeigt ein typisches Zug-Dehnungs-Diagramm für einen superelastischen Draht.

Der in Figur 1 dargestellte Palatinalbogen besteht aus einem mittleren Abschnitt aus einem Edelstahl und aus zwei Endabschnitten 2 und 3 aus einem Edelstahl sowie aus zwei Zwischenabschnitten 4 und 5 aus einer Nickel-Titan-Formgedächtnislegierung, welche Nickel und Titan in ungefähr gleichen Atomprozenten

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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 &khgr; 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 Querschnittsformen und für größere oder kleinere Querschnitte. Als wirksame Länge des superelastischen Zwischenabschnittes 4 bzw. 5 wird jener Abschnitt verstanden, welcher biegbar ist, also ohne die Einbeziehung der mit den normalelastisehen Drahtabschnitten verbundenen Enden, welche z.B. in einer Quetschhülse stecken. Für die normalelastischen Abschnitte 1, 2 und 3 eignet sich insbesondere 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 rechtwinklig abgebogenen Endabschnitten 1 a und 1 b 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 1 a und 1 b 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 Figur 2 dargestellt. Sie bestehen aus einem im wesentlichen rechteckigen Hohlprofil, welches an zwei einander gegenüberliegenden Innenseiten längsverlaufende, keilförmige

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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 zuverlässige Quetschverbindung gewährleisten. Ein geeigneter Werkstoff für die Quetschhülsen 6 ist der Edelstahl mit der Werkstoff-Nummer 1.4305.

Figur 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 Querschnitt rechteckige Quetschhülse 18 verwendet, in welche das Ende des Zwischenabschnittes 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 Laserschweißen. Dazu wird das Ende des mittleren Drahtabschnittes 1 an eine der Außenseiten der Quetschhülse 18 geschweißt.

Figur 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 üngualschloß bezeichnet wird, weil es auf der lingualen Seite des Zahnes verwendet wird, und welches auch als Molarenschloß bezeichnet wird, weil es an Molaren verwendet wird. In die Molarenschlösser 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 Molaren erfolgen kann, wenn diese ebenfalls mit Lingualschlössern versehen sind. Wenn eine zusätzliche Verankerung nicht vorgenommen wird, trennt der Kieferorthopäde die überflüssigen Fortsätze 2d, 3d ab. Infolge der Festlegung des Palatinalbogens 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 superelastischen Abschnitte 4 und 5 z.B. verengt und befinden sich auf dem Martensitplateau. Dadurch wirken auf die beiden Molaren 12 und 13 Korrekturkräfte, welche diese nach außen drücken und gleichzeitig ein Drehmoment auf sie ausüben.

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

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

Das in Figur 6 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 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 Molaren 12 und 13 wirken. Eine andere Richtung der Korrekturkraft und der Drehmomente kann der Kieferorthopäde aber auch durch andersartiges Verbiegen der normalelastischen Abschnitte 1, 2 und 3 herbeiführen.

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

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

Das in Figur 9 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 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 Figur 1. Die Dehnschraube 21 hat zwei Körper 22 und 23, welche durch zylindrische Führungsstangen 24 und 25 verbunden und geradegeführt sind. Die Führungsstangen 24 und 25 durchsetzen passende Führungsbohrungen in den Körpern 22 und 23. Zwischen den Führungsstangen 24 und 25 und parallel zu ihnen verlaufend ist eine Doppelspindel 26 angeordnet, welche einen zwischen den Körpern 22 und 23 angeordneten Betätigungsteil 27 und davon ausgehend zwei Gewindeabschnitte 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 PaIatinalbogens, 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 Ausführungsbeispiel keine Feder enthält, besteht zweckmäßigerweise aus Edelstahl. Durch Betätigen der Dehnschraube 21 können selbst dann, wenn der Palatinalbogen in das Gebiß des Patienten eingesetzt ist, die superelastischen Zwischenabschnitte 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

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Einspannstelle auftritt. Diese Verbiegung ist es jedoch, welche schließlich die korrigierenden Momente auf den Zahn überträgt.

Der erfindungsgemäße Paiatinalbogen 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 Drehmomente, die auf die Molaren übertragen werden. Anders als beim Stand der Technik 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 Paiatinalbogen statt für den Oberkiefer auch für den Unterkiefer verwendet werden.

Figur 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). Entlastet man danach den Draht, so bildet sich die Dehnung längs des unteren Zweiges B der Kurve zurück. Die Erscheinung zeigt eine Hysterese. Der flach verlaufende Teil der Kennlinie, im dargestellten Beispiel zwischen 2 % und 8 %, das sog. Martensitplateau, wird für Zwecke der Erfindung ausgenützt.

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-22-Bezugszahlenliste:

1 mittlere Abschnitt 1a Endabschnitt 1b Endabschnitt 1c Aktivierungsbogen

2 Endabschnitt

2a U-förmiger Bogen

2b kürzerer Schenkel

2c längerer Schenkel

2d umgebogene Teil

3 Endabschnitt

3a U-förmiger Bogen

3b kürzerer Schenkel

3c längerer Schenkel

3d 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

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 Formgedächtnislegierung 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 Palatinalbogens 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 unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, von denen einer eine Formgedächtnislegierung 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, welcher normalelastisch ist,
wobei der superelastische Abschnitt weicher als die normalelastischen Abschnitte ist,
dadurch gekennzeichnet, daß sich der superelastische Werkstoff nur in einem Zwischenabschnitt zwischen einem der Endabschnitte und einem mittleren Abschnitt befindet und der Zwischenabschnitt dem betreffenden Endabschnitt 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 gekennzeichnet, daß die biegbare Länge des eines jeden superelastischen Abschnittes (4, 5) 3 mm bis 5 mm, vorzugsweise 5 mm bis 12 mm beträgt.

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

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

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

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

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

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

12. Palatinalbogen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 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 gekennzeichnet, 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 gekennzeichnet, daß die Enden der superelastischen Zwischenabschnitte (4, 5) jeweils eine Quetschhülse (18) tragen, welche mit dem benachbarten normalelastischen Draht-Abschnitt (1, 2, 3) verschweißt oder verlötet ist.

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

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

17. Palatinalbogen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnschraube (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 gekennzeichnet, 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 Dehngeschiebe als Federdehngeschiebe ausgebildet ist, in welcher wenigstens eine Feder vorgesehen ist, welche eine Dehnkraft erzeugt.

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