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Die
Erfindung betrifft Brackets zur Befestigung an Zahninnen- oder Zahnaußenseiten
mit einem Slot zur Aufnahme eines Drahtbogens, wobei der Drahtbogen
die Zähne über die
Brackets verbindet und Kräfte
und Drehmomente ausübt,
um die Zähne
in eine vom Kieferorthopäden
vorgesehene Endposition zu bringen, die der Idealposition möglichst
nahekommt, sowie ein Verfahren zur Herstellung von Brackets.
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Bei
vielen Menschen weicht die Stellung der Zähne von der Idealposition ab.
Eine Optimierung der Zahnstellung ist für die betroffenen Personen
nicht nur aus ästhetischen
Gründen
wünschenswert,
sondern auch aus medizinischen. So kann eine falsche Zahnstellung
zu einer Vielzahl von Problemen im Bereich des stomatognathen Systems
führen.
Insbesondere bei zu starken Abweichungen der Zähne von der Idealstellung ist
eine kieferorthopädische
Behandlung nahezu unumgänglich,
um Folgeschäden zu
verhindern.
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Neben
herausnehmbaren Zahnspangen kommen dabei festsitzende Apparaturen
zur Anwendung. Derartige festsitzende kieferorthopädische Apparaturen
umfassen meist sogenannte Brackets, die sowohl bukkal an der Zahnaußenseite
als auch lingual an der Zahninnenseite für die Zeit der Behandlung dauerhaft
angebracht werden können.
Sie dienen der Fixierung von Drahtbögen, die korrigierende Kräfte und
Drehmomente auf die Zähne
ausüben,
um sie letztlich in ihre Endposition zu bringen. Die Kräfte basieren
auf einer elastischen Verformung. Idealerweise ist diese elastische
Verformung aufgehoben, wenn sich die Zähne in ihrer Endposition befinden,
so daß keine weiteren
Kräfte
auf sie einwirken. Der Drahtbogen weist üblicherweise einen rechteckigen oder
runden Querschnitt auf, und verläuft
durch in den Brackets vorgesehene Schlitze, die als „Slots" bezeichnet werden.
Der Querschnitt der Slots ist an den der zur Aufnahme vorgesehenen
Drahtbögen angepaßt, d. h.
rechteckig. Über
den in den Slots festgelegten Drahtbogen sind die Zähne miteinander verbunden.
Die Verwendung derartiger Brackets als Teil einer festsitzenden
Apparatur spielt gerade auch in der Erwachsenenbehandlung, die zunehmend
an Bedeutung gewinnt, eine große
Rolle.
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Herkömmliche
Brackets aus dem Stand der Technik sind im wesentlichen rechteckig
und weisen insgesamt vier Vorsprünge
auf, wobei jeweils zwei dieser Vorsprünge so gegenüberliegend
angeordnet sind, daß sich
zwischen ihnen eine Lücke
befindet, durch die der Drahtbogen verlaufen kann. Die beiden zwischen
den beschriebenen Vorsprungspaaren befindlichen Lücken bilden
zusammen den Slot. Entsprechend verläuft der Slot im Mund des Patienten
im wesentlichen waagerecht. Um den durch den Slot verlaufenden Drahtbogen
dauerhaft festzulegen, benötigt
man daher zusätzliche
Mittel. Klassischerweise handelt es sich hierbei um elastische Bänder oder Drähte, die
an den genannten Vorsprüngen
befestigt werden. Mittlerweile sind jedoch auch Brackets mit diversen
Klappmechanismen zur Festlegung der Drahtbögen bekannt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
die Form der Brackets und damit auch die Form der Basis den Zähnen individuell
anzupassen, so daß die
Brackets an jedem Zahn eindeutig positionierbar werden. Dies ermöglicht es,
auf die zur Positionierung von Brackets aus dem Stand der Technik üblicherweise
verwendeten Übertragungshilfen
zu verzichten. Letztere sind notwendig, da die Bracketform, insbesondere die
Grundfläche,
standardisiert und nicht an die individuelle Zahnform des Patienten
angepaßt
ist bzw. in den üblichen
Brackets wegen der kleinen Fläche
der Basis keine eindeutige Positionierung zu erzielen ist.
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Es
ist vorteilhaft, die kieferorthopädische Behandlung für einzelne
Patienten zu individualisieren. Dabei sollen die individuellen Brackets
so geformt werden, daß in
ihnen bereits sämtliche
Informationen enthalten sind, um die Zähne in die vorgesehene Endposition
zu bringen. In der klassischen Kieferorthopädie werden üblicherweise standardisierte
Brackets verwendet, die lediglich Unterschiede für die einzelnen Zahnarten aufweisen,
nicht jedoch die speziellen Gegebenheiten des Zahnes jedes einzelnen Patienten
berücksichtigen.
Die Halterung des Drahtbogens und somit die auf die Zahnbögen wirkenden Kräfte und
Drehmomente sind somit nicht optimiert, sondern bedürfen der
ständigen
Kontrolle und ggf. der Korrektur durch den behandelnden Kieferorthopäden. Die
Behandlung wird dadurch aufwendiger, da der Kieferorthopäde in vergleichsweise
kurzen Zeitabständen
den Fortgang der Behandlung überprüfen muß, und häufig auch
insgesamt langwieriger.
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Ein
Verfahren zur Herstellung individualisierter Brackets ist bereits
in der
EP 0 667 753
B1 offenbart, in der die anatomischen Formen im Mund des Patienten
vermessen werden und eine ideale Zahnbogenform abgeleitet wird,
auf deren Basis die Form der Brackets und des Drahtbogens festgelegt
werden. Anschließend
wird der individuelle kieferorthopädische Apparat mit der zuvor
konstruierten Konfiguration hergestellt, wobei insbesondere ein CNC-maschinenlesbarer
Code zur Steuerung der Fertigungsanlage eingesetzt wird.
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Hierbei
werden jedoch hinsichtlich der Grundform herkömmliche Brackets verwendet
und mit Hilfe der Apparatur Slots im berechneten Winkel und in berechneter
Tiefe in schlitzlose Standardbrackets gefräst. Die so hergestellten Brackets
weisen die Nachteile aus dem Stand der Technik auf, insbesondere
den mäßigen Tragekomfort
und die Tendenz des Drahtbogens, aus den Slots herauszurutschen, und
können
darüber
hinaus aufgrund ihrer nicht vollständig individualisierten Basis
nicht ohne Übertragungshilfe
am Zahn positioniert werden.
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Die
erfindungsgemäßen Brackets
haben hingegen eine deutlich andere Gestalt als die im genannten
Stand der Technik und sollen darüber
hinaus insbesondere auch eine individualisierte Basis aufweisen,
so daß eine
Positionierung am Zahn ohne Übertragungshilfe
möglich
wird. Das Verfahren zur Herstellung der Brackets weist daher folgende
Schritte auf:
Zunächst
wird die Form des Zahnbogens vor der Behandlung eingescannt, was
sowohl im Mund des Patienten als auch anhand eines vom Zahnbogen angefertigten
Modells erfolgen kann. Anschließend
wird eine Simulation des Behandlungszieles in bezug auf funktionelle
Aspekte des stomatognathen Systems durchgeführt. Dies bedeutet letztlich
die virtuelle Optimierung der Zahnbogenstellung mit den Zähnen des
Patienten in der Endposition, was dem manuellen Erstellen eines
Setups nach dem Stand der Technik entspricht. Hierbei wird ein Computer
mit einer dafür
vorgesehenen Software verwendet. Im Vergleich zur manuellen Erstellung
eines Setups können jedoch
bei der Simulation am Computer mehr Aspekte berücksichtigt werden, wodurch
die Behandlung insgesamt auf eine breitere wissenschaftlichere Grundlage
gestellt wird, während
die herkömmliche Behandlung
deutlich stärker
vom Erfahrungsschatz des behandelnden Kieferorthopäden geprägt ist.
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Anhand
der durchgeführten
Simulation des Behandlungszieles wird anschließend die Form der Brackets
sowie des Drahtbogens wiederum mit einer geeigneten Software errechnet
und festgelegt. Dabei werden insbesondere die auf die Zähne einwirkenden
Kräfte
und Drehmomente berücksichtigt.
Die so generierten Daten dienen dem computergesteuerten Fräsen oder
Auspolymerisieren der Brackets.
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Alternativ
kann auch das Setup zunächst manuell
in konventioneller Weise hergestellt werden, bevor das so hergestellte
Setup gescannt wird, um die notwendigen Daten zur Simulation der
Bracket- und Drahtbogenform zu generieren und anschließend die
computergesteuerte Fräsung
oder Auspolymerisation der Brackets durchzuführen.
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Die
weitere kieferorthopädische
Behandlung sieht vor, die erfindungsgemäßen Brackets an den Zahninnen-
bzw. Zahnaußenseiten über eine
herkömmliche
Säure-Ätztechnik
oder auch durch Verwendung eines Glas-Ionomer-Zements zu befestigen,
wobei eine Lichthärtung
durchgeführt
wird, und den Drahtbogen durch die Slots zu führen. Der Drahtbogen wird in
den einzelnen Slots durch eine Ligatur festgelegt. Im übrigen erfolgt
die Behandlung klassisch kieferorthopädisch.
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Die
entsprechende Software zur Durchführung eines virtuellen Setups
und zur Simulation der optimalen Bracket- und Drahtbogenform entspricht im wesentlichen
Software, wie sie für
CAD- und CAM-Verfahren verwendet wird. Aus den Berechnungen erzeugt
der Computer einen CNC-maschinenlesbaren Code zur Steuerung der
Fertigungsanlage.
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Zum
Scannen wird vorzugsweise ein Laser verwendet, möglich ist aber auch die Verwendung von
Ultraschallscanner, Videoimaging, mechanischer Abtastung oder anderer
Bilderzeugungsapparaturen. Der Scanner, insbesondere der Laser,
sollte dabei so beschaffen sein, daß er die Struktur der Zähne möglichst
genau erfassen kann, wobei insbesondere auch Hinterschneidungen
etc. bedeutsam sind, um die Form der Basis des Brackets zwecks optimaler Positionierbarkeit
möglichst
exakt an die Zahnoberfläche
anzupassen.
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Neben
der Optimierung der Haftung der Brackets an der Zahnoberfläche dient
die Simulation der Bracketform auch der Festlegung von Winkeln und Tiefe
der in die Brackets eingelassenen Slots. Diese Slots werden an die
ebenfalls simulierte optimale Form des Zahnbogens nach der Behandlung
angepaßt.
Eine kieferorthopädische
Behandlung, die auf den erfindungsgemäß hergestellten Brackets basiert, führt somit
deutlich zielgerichteter zur optimalen Zahnbogenform als dies bislang
möglich
war. Dies gilt um so mehr, als es mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens
möglich
ist, die Form der Brackets für
jeden einzelnen Zahn individuell festzulegen.
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Da
es vorgesehen ist, die erfindungsgemäßen Brackets individuell an
jeden einzelnen Zahn des Patienten anzupassen, ist es sinnvoll,
die Brackets computergesteuert zu fräsen, was naturgemäß auch die
Verwendung eines fräsbaren
Materials bedingt. Besonders vorteilhaft ist hier Zirkonoxid als
keramisches Material, da Zirkonoxid zahnfarben und entsprechend
unauffällig
ist. Derartige zahnfarbene, unauffällige Brackets sind aus ästhetischen
Gründen
für viele
Menschen wünschenswert.
Keramische Materialien werden zwar bereits in der Kieferorthopädie verwendet,
zumeist jedoch gegossen und nicht gefräst. Alternativ können die
erfindungsgemäßen Brackets aber
auch aus einem metallischen Werkstoff wie Titan oder einem Kunststoff
hergestellt werden.
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In
letzterem Fall können
die Brackets beispielsweise durch Polymerisation, etwa mit Hilfe
von Strahlung, aus einem Monomerbad gewonnen werden. Auch kann eine
keramische Masse (mit härtbarem
Kunststoff als Bindemittel) mittels Strahlung in der gewünschten
Form verfestigt werden.
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Neben
dem beschriebenen Verfahren betrifft die Erfindung auch die erfindungsgemäß hergestellten
Brackets, deren Form einschließlich
der Basis für jeden
Zahn individuell festgelegt ist.
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Nachteilig
macht sich bei aus dem Stand der Technik bekannten Brackets zum
einen bemerkbar, daß die
Slots waagerecht verlaufen, so daß die durch die Slots verlaufenden
vorgeformten Drahtbögen
in der Lingualtechnik die Tendenz haben, aus den Slots herauszurutschen.
Entsprechend ist eine besonders große Sorgfalt bei der Fixierung
der Drahtbögen
in den Slots notwendig. Zum anderen ist aufgrund der vergleichsweise
kantigen Gestalt der Brackets mit insgesamt vier Vorsprüngen, die
zusätzliche
Ecken zur Befestigung eines elastischen Bands aufweisen können, der
Tragekomfort für
den Patienten nicht unerheblich eingeschränkt.
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Vorteilhaft
ist daher ein Bracket zur Befestigung an einer Zahninnen- oder Zahnaußenseite
mit einem Slot zur Aufnahme eines Drahtbogens und einer an der Zahninnen-
oder Zahnaußenseite
anliegenden Basis, wobei der Slot in die Basis eingelassen ist und
im Mundraum im wesentlichen senkrecht verläuft.
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Im
wesentlichen senkrecht bedeutet hierbei im wesentlichen senkrecht
zur Raumachse, d. h. der Slot verläuft nahezu parallel zur Zahnoberfläche. Der Winkel
zwischen der vertikalen Raumachse und dem Slot kann –20 bis
+20° betragen.
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Da
die durch den Drahtbogen hervorgerufenen Kräfte im wesentlichen horizontal
wirken, hat der durch die Slots verlaufende Drahtbogen keine Tendenz
mehr, aus den Slots herauszurutschen. Entsprechend ist auch die
Festlegung des Drahtbogens in den Slots weniger aufwendig und erfordert
nur leichte elastische Bänder.
Durch den Verzicht auf zusätzliche
Festlegungsmittel wird auch der Tragekomfort weiter erhöht.
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Das
erfindungsgemäße Bracket
weist eine im ganzen deutlich rundere Form mit weniger Kanten als
ein Bracket aus dem Stand der Technik, da hier auf die Ausbildung
von insgesamt vier Vorsprüngen, zwischen
denen der Slot verläuft,
verzichtet werden kann. Diese verbesserte Form wird für den Patienten insbesondere
bei Berührung
der Brackets mit seiner Zunge deutlich spürbar, so daß der Tragekomfort erhöht wird.
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Das
erfindungsgemäße Bracket
verzichtet nicht nur auf die bei herkömmlichen Brackets aufgrund
der hervortretenden Vorsprünge
entstehenden Ecken und Kanten, sondern hat vorteilhafterweise auch
eine Basis mit abgerundeter Oberfläche. Insbesondere kann die
Basis die Form eines die Zahninnen- oder Zahnaußenfläche bedeckenden Tropfens haben.
Im Gegensatz dazu ist die Grundfläche bei Brackets aus dem Stand
der Technik im wesentlichen rechteckig. Die Basis des erfindungsgemäßen Brackets
mit abgerundeter Oberfläche
umgreift große Bereiche
der Zahninnen- oder Zahnaußenseite,
an der die Brackets befestigt sind, was nicht nur den Tragekomfort
aufgrund der Abrundung erhöht,
sondern zusätzlich
auch noch die Haftung des Brackets auf den Zähnen verbessert. Typischerweise
bedeckt die Basis einen Großteil
der Fläche
(z. B. ≥ 60%)
der Zahninnen- oder Zahnaußenseite.
Die Gefahr des Haurausbrechens eines Brackets und die damit verbundenen
Komplikationen werden so im Vergleich zum Stand der Technik, bei
dem Brackets nur vergleichsweise kleine Bereiche der Zahnoberfläche bedecken,
erfindungsgemäß deutlich
vermindert.
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Der
Slot ist sinnvollerweise in die zur Krone weisende Seite des Brackets
eingelassen, die bei tropfenförmiger
Ausgestaltung im Vergleich zur der Wurzel zugewandten Seite breiter
ist. Für
den Slot verbleibt somit ausreichender Raum, ohne daß die angrenzenden
Bereiche des Brackets zu schmal werden, als daß sie noch eine ausreichende
Widerstandsfähigkeit
gegen die auftretenden Belastungen hätten. Eine zu schmale Ausbildung
der an den Slot und damit auch den eingesetzten Drahtbogen angrenzenden
Bereiche des Brackets würde
ansonsten die Gefahr bergen, daß der
Bereich des Brackets aufgrund der auftretenden Kräfte abbricht
und sich der Drahtbogen löst.
Die kronenseitige Ausbildung des Slots im Bracket weist darüber hinaus
den Vorteil einer einfacheren Zugänglichkeit für den behandelnden
Kieferorthopäden
auf, was das Einsetzen des Drahtbogens, das im Laufe einer kieferorthopädischen
Behandlung gegebenenfalls wiederholt erfolgen muß, vereinfacht.
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Desweiteren
ist ein Slot auf der zur Krone weisenden Seite des Brackets auch
deshalb vorteilhaft, weil so aufgrund der Hebelwirkung höhere Drehmomente
durch den Drahtbogen auf den mit dem Bracket verbundenen Zahn ausgeübt werden
können.
Da die erfindungsgemäßen Brackets
sinnvollerweise große
Bereiche der Zahnoberfläche
bedecken, besteht auch für
die Positionierung des Slots ein besonders großer Spielraum, so daß sich höhere Drehmomente
erzielen lassen als bei herkömmlichen
Brackets mit kleiner Grundfläche
und einem Slot, der sich in der Mitte des Brackets befindet.
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Besondere
Vorteile weisen die erfindungsgemäßen Brackets in der sogenannten
Lingualtechnik auf, bei der die Brackets lingual, d. h. zungenseitig
an der Zahninnenfläche,
befestigt werden. Die Lingualtechnik ist insbesondere in ästhetischer
Hinsicht vorteilhaft, da lingual angebrachte Brackets von außen nicht
sichtbar sind. Gerade in der Erwachsenenbehandlung wird dies von
vielen Patienten als großer Vorteil
angesehen, da das Tragen kieferorthopädischer Vorrichtungen hier
weit weniger gesellschaftlich akzeptiert ist als bei Jugendlichen.
Dies hindert Erwachsene häufig
daran, die aus medizinischer Sicht wünschenswerte Korrektur der
Zahnstellung vornehmen zu lassen.
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Das
erfindungsgemäße Bracket
bietet sich gerade für
die Lingualtechnik besonders an, da lingual angebrachte Brackets
stärker
als bukkal angebrachte zur Berührung
mit der Zunge freigestellt sind. Entsprechend wird die Form der
Brackets auch stärker
mit der Zunge „erfühlt", so daß die Abrundungen des
Brackets und damit die Erhöhung
des Tragekomforts hier eine besonders hohe Bedeutung haben.
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Neben
der individuellen Anpassung der Form der Brackets an die Zahninnen- oder Zahnaußenfläche sollen
auch die Lage, der Neigungswinkel und die Tiefe der Slots für jeden
Zahn individuell angepaßt
werden, wobei der Verlauf der Slots in den einzelnen Brackets und
somit auch der Verlauf des durch die Slots verlegten Drahtbogens
der optimierten Form des Zahnbogens nach der Behandlung angepaßt ist.
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Insbesondere
sollen die erfindungsgemäßen Brackets
auch die Ausübung
möglichst
optimaler Drehmomente auf den mit dem Bracket verbundenen Zahn erlauben.
Da bei herkömmlichen
Brackets der Slot als Zwischenraum zwischen den am Bracket befindlichen
Vorsprüngen
gebildet wird, der sich in der Mitte des Brackets befindet, und
die Brackets eine standardisierte Grundform haben, kann der Slot
und damit auch der Drahtbogen am Zahn nicht in jeder beliebigen
Position festgelegt werden, so daß der wirksame Hebelarm u.
U. nicht optimal ist. Im Gegensatz dazu erlauben es die erfindungsgemäßen, individuell
angepaßten
Brackets, die Oberfläche
der Basis und die Lage des Slots so zu wählen, daß ein optimales Drehmoment
auf den Zahn ausgeübt
wird. Bei großem
Abstand des Slots und damit auch des hindurchgelegten Drahtbogens
vom Kiefer ist das ausgeübte
Drehmoment beispielsweise besonders hoch.
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Die
erfindungsgemäßen Brackets
können
einen von der Basis ausgehenden Hook aufweisen, der als Ansatzpunkt
für Ligaturen
oder zusätzliche
Elemente zur Abgabe von Kräften
und Drehmomenten dient. Insbesondere kann der Hook in Verbindung
mit einer daran angesetzten Ligatur die Retention des Drahtbogens
im Slot bewirken. Hierbei kann zwischen Hook und Basis ein zusätzlicher
Schlitz zur Festlegung der Ligatur liegen. Vorteilhafterweise ist auch
der Hook abgerundet ausgebildet.
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Für den Fall,
daß bei
der kieferorthopädischen
Behandlung eine intrusive Zahnbewegung, d. h. ein tieferes Eintreiben
des Zahnes in den Kiefer, gewünscht
ist, kann das Bracket mit einem Aufbißplateau versehen sein. Dieses
Aufbißplateau
stellt eine Abflachung des Brackets auf der Kronenseite dar, die
zum Kontakt mit den entsprechenden Zähnen des Gegenkiefers oder
aber mit an diesen Zähnen
angebrachten Hilfsmitteln freigestellt ist. Im Rahmen der normalen
Kau- und Mundschließbewegungen
wird damit von den Zähnen
des Gegenkiefers eine Kraft auf das Bracket und damit auch auf den hiermit
verbundenen Zahn ausgeübt,
der auf die Dauer intrusiv tiefer in den Kiefer hineinbewegt wird. Bei
lingualer Befestigung der Brackets kommen derartige Aufbißplateaus
insbesondere bei maxillaren Frontzähnen in Frage.
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Die
Erfindung wird verdeutlicht anhand der beigefügten Zeichnung.
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1:
Zeigt ein erfindungsgemäßes Bracket,
das an einem Zahn befestigt ist in der Seitenansicht.
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Das
erfindungsgemäße Bracket,
das in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist,
ist lingual an der Zahninnenseite des Zahns 2 befestigt,
bei dem es sich um einen Oberkieferfrontzahn handelt. Die Befestigung
des Brackets 1 an einem Zahn 2 kann über eine
herkömmliche
Säure-Ätztechnik
erfolgen. Das Bracket 1 setzt sich aus einer Basis 3 und
einem von der Basis 3 ausgehenden Hook 4 zusammen,
wobei zur Krone 5 hin ein Slot 6 in die Basis 3 eingelassen
ist. Der Slot 6 dient der Aufnahme des Drahtbogens und
hat wie dieser einen rechteckigen Querschnitt. Die Basis 3 hat
insgesamt eine Tropfenform und ist kronenseitig breiter als am der Wurzel
zugewandten Ende. Zur Wurzel hin läuft die Basis 3 im
Querschnitt sich verjüngend
aus. Auf der Seite der Krone 5 hingegen ist die Basis 3 im
Querschnitt breit genug, um problemlos einen Slot 6 aufzunehmen,
ohne daß die
an den Slot 6 angrenzenden Bereiche aufgrund des geringen
Materialquerschnitts zu fragil werden. Wurzelseitig geht von der Basis
ein Hook 4 aus, so daß sich
ein zusätzlicher Schlitz 7 bildet,
der der Festlegung der Ligatur zur Sicherung des Drahtbogens im
Slot 6 dient.
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Das
Bracket 1 weist darüber
hinaus auf der Seite der Krone 5 des Zahnes 2 eine
Abflachung auf, die ein Aufbißplateau 8 darstellt.
Dieses dient dem Kontakt mit den entsprechenden Zähnen des
Gegenkiefers oder aber mit an diesen Zähnen angebrachten Hilfsmitteln.
Auf diese Weise entsteht eine Kraft in Richtung des Pfeiles 9,
die auf die Dauer den Zahn 2 intrusiv tiefer in den Kiefer
hineinbewegt.