DE4311319A1

DE4311319A1 - Zahnbracket

Info

Publication number: DE4311319A1
Application number: DE4311319A
Authority: DE
Inventors: Rohit C L Sachdeva; Yoshiki Oshida
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-04-06
Filing date: 1993-04-06
Publication date: 1993-10-07
Anticipated expiration: 2013-04-07
Also published as: JP3116072B2; USRE35863E; DE4311319C2; JPH0614942A; US5232361A

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Zahnreguliereinrich tung und insbesondere ein Zahnbracket, das eine ausgezeich nete Korrosionsbeständigkeit, eine sehr gute Biokompatibi lität zur Verringerung der Gefahr von allergischen Reak tionen beim Patienten, sehr große Rückfedereigenschaften, Eigenschaften, die eine chemische Haftverbindung mit den derzeitig verwendeten Dentalklebstoffen möglich machen, einen niedrigen Reibbeiwert insbesondere im Schlitzbereich des Brackets und ein sehr großes Verhältnis von Festigkeit und Steifigkeit zu Gewicht besitzt.

Zahnreguliereinrichtungen können üblicherweise in zwei Gruppen unterteilt werden, und zwar in "reaktive" und "aktive". Herkömmlicherweise werden Einrichtungen wie Brackets als "reaktive" Einrichtungen angesehen, da ihr einziger Zweck darin besteht, ein krafterzeugendes "aktives" Mittel wie einen Zahnbogendraht an Ort und Stelle zu halten. Es ist die Reaktionskraft des Bogendrahtes, die eine Zahn bewegung zur Folge hat. Zahnbrackets werden hergestellt aus Materialien wie z. B. rostfreiem Stahl (US 4,536,154 und 4,659,309), Keramik (US 4,954,080, 5,011,403 und 5,071,344), bestimmte Kunststoffarten (US 4,536,154) oder Kunststoffver bundwerkstoffe (US 5,078,596).

Brackets aus Keramik oder bestimmtem rostfreiem Stahl besitzen im allgemeinen eine große Steifigkeit und Festig keit. Andererseits erfahren Kunststoffe aufgrund ihrer relativ geringen Festigkeit eine permanente Deformation während der Behandlung. Dieser Nachteil wird durch die Spannungen verstärkt, die durch die belastenden Kräfte, hervorgerufen von "aktiven" Elementen wie z. B. einem Bogendraht, sowie durch Kaukräfte erzeugt werden.

Brackets aus Polycarbonat erfahren eine Verformung unter den von den Zahnbogendrähten erzeugten Torsionskräften und besitzen ferner eine hohe Neigung zur Wasserabsorption, was eine Entfärbung des Brackets und eine unerwünschte Flecken bildung zur Folge haben kann (G.V. Newman, Am J. Orthod. 1969;56:573-588). Diese Faktoren begrenzen den Einsatz derartiger Brackets im Mundraum.

keramische Brackets sind extrem spröde, und selbst der kleinste Oberflächenriß kann die für einen Bruch erforder liche Kraft dramatisch verringern (G.E. Scott, The Angle Orthodontist, 1988;58:5-8). Brackets, die sich während der Behandlung verformen oder gar ausfallen, machen die Zahn regulierung unwirksam, wodurch die Behandlungsdauer ver längert wird. Die chemische Halterung der Basis des kera mischen Brackets an dem Klebstoff wird im allgemeinen erleichtert durch eine Beschichtung aus einem Siliziumoxid- und Silan-Verbindungsmittel. Die entstehende chemische Haft verbindung ist sehr stark und kann dazu führen, daß die Zahnschmelz-Klebstoff-Zwischenfläche während des Lösens oder einer plötzlichen Oklussionskraft hoch beansprucht wird. Hierdurch kann dem Schmelz des gesamten Zahnes ein irre versibler Schaden zugefügt werden, und dies kann besonders signifikant sein, wenn endodontisch behandelte Zähne oder Zähne mit großen Verstellungen mit einem Haftkleber versehen werden (M. Schwartz, J. Clinical Orthod. 1988;22:82-88). Außerdem kann aufgrund der Härte der keramischen Brackets der Abrieb während des Kauvorganges zu einer Abnützung des Zahnschmelzes führen.

Es wurde vorgeschlagen, daß die Haftfestigkeit für Brackets im Bereich von 5,9 bis 7,8 MN/m² liegen sollte. Bei Keramik kann eine Haftfestigkeit bis zu 28,27 MN/m² erzielt werden, was den Sicherheitsbereich der Spannungen, die von der Kohäsionsfestigkeit des Zahnschmelzes ausgehalten werden kann, beeinträchtigen kann (V.P.Joseph et al., Am. J. Orthod. 1990.97:121-125). Dies kann zu Rissen im Zahnschmelz führen. Das Auftreten von Brüchen der keramischen Brackets selbst ist ebenfalls ein Problem. Es wurde berichtet, daß die Häufigkeit derartiger Brüche in der Größenordnung von 6,66% liegt (VPJ, ebendar). Teile des Brackets können versehentlich verschluckt oder inhaliert werden, wenn im Mund während der Behandlung ein Bruch eintritt.

Andererseits scheinen sich Brackets aus rostfreiem Stahl zu verformen, wenn Scherkräfte aufgebracht werden. Dies führt zu einem Lösen des Brackets, ehe die Kohäsionsbruchfestig keit des Klebers erreicht ist. Dieses Phänomen verhindert einen Bruch des Zahnschmelzes oder Brackets. Ein Stahlbruch, der zu einer Verformung oder sogar zum Bruch des Brackets führen kann, wurde nicht als sonderlich dramatisch angesehen.

Während die mechanische Festigkeit des Brackets ein wichtiger Auslegungsaspekt darstellt, ist die Korrosions beständigkeit in gleicher Weise von Bedeutung. Diese Eigenschaft bestimmt die Biodegradation und das Austreten von möglicherweise schädlichen Ionen in den Mundraum. Daher ist die Wahl eines Materials, das eine hohe Korrosionsbe ständigkeit besitzt, während es gleichzeitig biokompatibel ist, für den Einsatz im Mundraum von ausschlaggebender Bedeutung.

Beim Anbringen von Brackets an den Zähnen werden die Zähne üblicherweise durch ein Säureätzverfahren behandelt, wobei anschließend das Zahnbracket eingesetzt wird. Es wurde berichtet, daß bei Verwendung von Brackets aus rostfreiem Stahl 304 das Vorhandensein von Hohlräumen zusammen mit einer schlechten Mundhygiene zu einer Korrosion des Stahls 304 und das entstehen von gefärbtem Korrosionsprodukten führt, was Flecken im Zahnschmelz zur Folge hat (R.Maÿer et al., Am J. Orthod. 1982;81:43-48).

Sowohl die Fleckenbildung im Schmelz wie auch das äußerst kritische Problem mukosaler Allergien, die auch davon herrühren können, daß Schwermetalle von den korrodierten Teilen abgehen, sind Phänomene, die häufig auftreten und umfassend untersucht worden sind. Was das Problem noch kritischer macht ist die Tatsache, daß Nickel, das sich bei allen rostfreien Stählen für die Zahnregulierung findet, mehr allergische Raktionen als alle anderen Metalle zusammen erzeugt; außerdem ist dieses Ion cytotoxisch. Eine verzöger te hypersensitive Reaktion auf Nickel enthaltenden Stahl (z. B. AISI 304 und 316 Stahl) wurde beschrieben (W.R.Schriver et al., Oral Surg. 1976;42:578-581).

Andererseits sollen Titan und Legierungen auf Titanbasis die größte Korrosionsbeständigkeit aller bekannten Metalle haben. Implantate bei Affen aus praktisch reinem Titan (mindestens 99 Gew.% Titan) zeigen keinerlei Korrosionser scheinungen oder die Abgabe von Titan in benachbarte Gewebe nach so langen Zeiträumen wie z. B. 1 1/4 Jahren (A.Schroeder et al., J. Max-Fac. Surg. 1981;9:15-25). Dies rührt von stabilieren passiven (Oxid-) Filmen her, die sich auf Titan und Legierungen auf Titanbasis bilden. Verwandte Metalle wie z. B. Cr und Co sowie Legierungen von Cr und Co wie auch Legierungen von Zr, Si, B, Be und Nb sollten ähnliche Vorteile wie Ti und seine Legierungen haben.

Reibwiderstand ist eine weitere wichtige Eigenschaft eines Zahnbrackets. Eine Translationsbewegung entlang des Bogen drahtes erfordert eine Kraft, die groß genug ist, um die Reibkräfte zwischen dem Bracket und dem Bogendraht zu überwinden. Sowohl die statischen wie auch kinetischen Reibkräfte, die während des Gleitvorganges zwischen den Brackets und den Bogendrähten erzeugt werden, sollten so klein wie möglich sein, um eine optimale Zahnbewegung während der Zahnregulierung zu ermöglichen.

Es wird berichtet, daß der Beiwert der kinetischen Reibung für rostfreien Stahl (0,139) kleiner ist als der für das Bracket aus polykristallinem Aluminiumoxid (0,174), wobei beide Messungen in Verbindung mit einem Bogendraht aus rostfreiem Stahl durchgeführt wurden (R.P.Kusy et al., Am J. Orthod. Dentofac. Orthop. 1990;98:300-312). Wenngleich diese Werte sowohl für trockene (Luft) und nasse (künstliche Speichellösung) Bedingungen gelten, zeigen die Reibbeiwerte in nasser Umgebung im allgemeinen kleinere Werte als die in trockener Umgebung, da der Speichel selbst als Schmiermittel dient (D.H.Pratten et al. Am. J. Orthod. Dentofac. Orthop. 1990;98:398-403).

Wenn ferner ein Bracket aus rostfreiem Stahl mit verschie denen Arten von Bogendrahtmaterialien kombiniert wurde, ergab sich eine Reihenfolge der Beiwerte der kinetischen Reibung vom rostfreien Stahl (kleinster Beiwert) über CoCr, TiNi bis zu β-Ti (höchster Beiwert) unabhängig von der Bracket- oder Schlitzgröße, und die Beiwerte betrugen 0,140, 0,163, 0,337 bzw. 0,357 (R.P.Kusy et al., Am J. Orthod. Dentofac. Orthop. 1990;98:300-312).

Somit ist es wünschenswert, ein Zahnbracket aus einem Material bereitzustellen, das eine ausgezeichnete Korro sionsbeständigkeit und Biokompatibilität, einen niedrigen Reibbeiwert, ein großes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und gute Hafteigenschaften besitzt. Es ist ferner wünschens wert, den Aufbau des Zahnbrackets dadurch zu vereinfachen, daß es als einteiliges Stück hergestellt wird.

Ein weiterer zu beachtender Gesichtspunkt ist die Rolle des Zahnbrackets, wenn sich der Patient einer medizinischen Abbildungstechnik unterziehen muß. Bei erwachsenen Patien ten, die Zahnbrackets tragen, müssen 20 bis 25 Prozent der Bevölkerung sich im Verlauf der Zahnregulierung irgendeiner Operation unterziehen. Metalle, insbesondere die, die Eisen enthalten, sind magnetisch und werden als ferromagnetisch Materialien bezeichnet. Wenn Brackets aus derartigen ferro magnetischen Materialien bestehen, stören sie bei MRI und CT-Abbildeverfahren. Ti, insbesondere anodisiertes Ti, ist unmagnetisch und würde somit eine Störung des aufgezeich neten Bildes unterbinden, wodurch die Zuverlässigkeit derartiger diagnostischer Bilder erhöht wird.

Ti und seine Legierungen sowie Cr, Co und Legierungen von Cr, Co, Zr, Si, B, Be und Np sollten alle diese erwünschten Eigenschaften besitzen. Ti ist voll befriedigend bei einem Anteil im Bereich von 45 bis über 99% (wobei der letztere Prozentsatz für "komerziell reines" Titan gilt). Das Ver halten verbessert sich, je höher der Anteil von Ti in der Legierung ist.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Zahnbracket mit hoher Festigkeit und hoher Rückfedereigenschaft zu schaffen, das sich relativ einfach elastisch oder super elastisch (pseudoelastisch) verformen kann, um leichter Funktionsmittel wie z. B. Zahnbogendrähte mit großem Querschnitt aufnehmen zu können.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Zahnbracket mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität zu schaffen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Schlitzfläche mit niedrigem Reibbeiwert durch mechanische und/oder chemo physikalische Behandlungen zu schaffen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Zahn bracket zu schaffen, dessen Basisteil in der Lage ist, an dem Zahnschmelz mit ausreichender Festigkeit chemisch haftend angebracht zu werden, so daß das neue Bracket einteilig hergestellt werden kann, ohne daß zusätzliche mechanische Verriegelungsmittel an dem Basisteil vorgesehen werden müssen.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Zahnbrackets gemäß der vorliegenden Erfindung,;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Zahnbrackets wie in Fig. 1, das mit einem Zahnbogendraht verbunden ist.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wurde ein Zahnbracket aus komerziell reinem Titan hergestellt. Das Zahnbracket besitzt ein Basisteil und mindestens zwei Flügel. Es ist ein aus Titan gegossenes Zahnbracket.

In Fig. 1 ist ein Zahnbracket 2 mit zwei beabstandeten Flügeln 4 dargestellt, die sich von einem Basisteil 12 nach außen erstrecken. Der Raum zwischen den Flügeln ist ein quer geschnittener Abschnitt 6. Einer der Flügel ist der mesiale Flügel mit einer gingivalen und einer oklusalen Seite, und der andere Flügel ist der distale Flügel mit einer gingi valen und einer oklusalen Seite. Zwei Drahtbogen-Schlitze sind als Öffnungen zwischen der gingivalen und oklusalen Seite jedes Flügels 4 gebildet. Jeder Schlitz hat einen Grundabschnitt 10. Der Basisteil 12 besitzt zwei Seiten flächen, wobei die Flügel an einer konvexen Seitenfläche gebildet ist, während eine rückwärtige konkave Seitenfläche bzw. Zahnkontaktfläche 14 so ausgebildet ist, daß sie mit einem entsprechenden chemischen Kleber an einer Zahnober fläche angebracht werden kann.

Bei einem derart aufgebauten Zahnbracket 2, das als reaktive (fest eingesetzte) Einrichtung dient, wird ein Zahnbogen draht (entweder von rundem oder rechteckigem Querschnitt und aus entweder rostfreiem Stahl, einer Titanlegierung oder einer Titan-Nickel-Legierung) in einen Schlitzöffnungs abschnitt 8 eingesetzt, der als aktive (funktionale) Ein richtung dient, um Richtungskräfte zu erzeugen, die eine Zahnbewegung zur Folge haben. Bei einem anderen Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung wurde das Zahnbracket dadurch hergestellt, daß kommerziell reines Titan (Reinheitsgrad von mehr als 99,9%) in einer Phosphatbond-Form mit Aluminium oxid gegossen wurde. Das Mischungsverhältnis von Aluminium oxid betrug 10 Gew.% der gemischten Gießmaterialien. Das Gießen des reinen Titans erfolgt unter normalen Vakuumgieß bedingungen, um ein einteiliges Zahnbracket gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau herzustellen. Wenngleich bei diesem Ausführungsbeispiel das Titan-Zahnbracket mittels einer Gießmethode hergestellt wurde, läßt es sich jedoch auch durch andere Formgebungstechniken herstellen. Für ein Bauteil wie dieses miniaturisierte Teil ist ein Festzustand- Superplast-Formgebungsverfahren besonders geeignet.

Das Ausgangsmaterial für das Superplast-Formgebungsverfahren ist nicht auf geschmiedetes oder geknetetes Material beschränkt, sondern kann auch aus einem durch Superplastizi tät gesinterten Pulver bestehen; eine entsprechende Techno logie ist auch als HIP-Verfahren (hot isostatic pressing) bekannt. Das Material für das Zahnbracket ist außerdem nicht auf kommerziell reines Titan beschränkt, sondern kann aus irgendeiner Legierung auf Titanbasis einschließlich Ti-6A1- 4V, Ti-5A1-2.5Fe, Ti-4.5A1-3V-2Fe-2Mo, Ti-Ni oder dgl. bestehen.

Zahnbrackets aus Titan oder auf Titanbasis lassen sich stattdessen auch durch ein Mikroabtragungsverfahren wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung oder durch ein Laser-Abtragungsverfahren herstellen.

Die Tabelle I vergleicht die Scher- und Zug-Haftfestigkeit eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Titan-Zahnbrackets der vorliegenden Erfindung, wobei dieses Zahnbracket eine eben Rückseite hat und keine zusätzlichen mechanischen Mittel wie einen Maschendraht auf der Zahnkontaktfläche benötigt, mit denen eines Zahnbrackets aus rostfreiem Stahl mit oder ohne Maschendraht. Die Tabelle I zeigt, daß die Scher-Haftfestigkeit des Titan-Brackets 7,70 MN/m² betrug, was der eines Zahnbrackets aus rostfreiem Stahl mit einem Maschendraht auf der Rückseite entspricht. Wenngleich die Haftfestigkeit dieser beiden Bracketarten die vorgeschlagene Haftfestigkeit von MN/m² erfüllt, ist bemerkenswert, daß das Zahnbracket aus Titan die gleiche Haftfestigkeit erreicht, ohne daß zusätzliche Mittel wie z. B. ein Maschendraht an der Zahnkontaktfläche des Zahnbrackets vorgesehen ist.

Dennoch läßt sich, falls erforderlich, die Zahnkontaktfläche des Brackets auf Titanbasis durch Kugelstrahlen behandeln, um die Haftfestigkeit aufgrund des erhöhten effektiven Ober flächenbereichs zu vergrößern, was eine verbesserte Benetz barkeit gegenüber den Klebern zur Folge hat (Y. Oshida et al, Jour. Materials Sci: Materials in Medicine, noch zu veröffentlichen, 1992).

Eine weitere Verbesserung der Haftverbindung des Basisteils des Brackets läßt sich durch Herstellen einer hochporösen Oberfläche erreichen, um eine gute mechanische Verbindung herzustellen. Zwei Verfahren, die sich einsetzen lassen, sind das Ionenstrahlätzen und das reaktive Ionenätzen. Diese Verfahren werden bei niedriger Temperatur durchgeführt und haben daher, im Gegensatz zu einem Sintervorgang, der bei hoher Temperatur stattfindet, keine Degradation der Dauer festigkeit der Legierungen zur Folge.

Es gibt weitere mechanische Verfahren zum Verbessern der Haftfestigkeit des Brackets am Zahn. Ein Verfahren besteht darin, die Zahnkontaktfläche des Brackets zu hinterschnei den, um einen zusätzlichen Oberflächenbereich zu schaffen. Ein weiteres Verfahren besteht darin, den Basisteil des Brackets mit einer Monoschicht von im wesentlichen gleich großen Partikeln in der Größenordnung von 5 von 200 Mikron zu versehen, wie dies in der US 5,071,344 offenbart ist.

Es wurde ferner festgestellt, daß eine Voroxidierung des Titans und seiner Legierungen die Oberflächenbenetzbarkeit (Y. Oshida, ebenda, 1992) verbessert und die Reibung ver ringert. Die Schlitzgrundfläche kann ferner durch Nitrieren behandelt werden, um Titannitrid zu bilden, das wohl die Oberflächenschicht härtet, so daß der Reibbeiwert, insbe sondere bezüglich der Drahtbogenfläche, merklich verringert wird. Das Nitrieren ist nicht die einzige Technik, die zur Verfügung steht, um Oberflächen auf Titanbasis zu härten; andere Verfahren wie z. B. das Diamantbeschichten lassen sich ebenfalls einsetzen.

Eine Ionenimplantation hat sich als sehr wirksam erwiesen, um die Abnutzung von Gelenkimplantaten auf Titanbasis im Bereich der Orthopädie zu verringern. Eine Ionenimplantation des Titans mit Stickstoff oder Kohlenstoff erhöht die Mikro härte der Legierung. Eine dreifache Erhöhung der Mikrohärte läßt sich ohne weiteres erreichen. Die Ionenimplantation erhöht die Bruchfestigkeit der Oberfläche, setzt die Mög lichkeit einer plastischen Verformung und eines Freßver schleißes auf ein Minimum herab, erhöht den Widerstand gegen Abrieb und verlängert die Lebensdauer der Teile auf Titan basis um ungefähr das Zehnfache.

Andere Beschichtungen, die sich verwenden lassen, umfassen C₁C und i-BN (Ar, O, diamantähnliche Beschichtungen). Diese Beschichtungen sind transparent, quasiamorph und besitzen eine extrem hohe Haftung am Substrat. Die Ionenimplantation verbessert ferner die Passivierung und Biokompatibilität.

Eine weitere Möglichkeit zum Verringern des Reibbeiwertes der Schlitzgrundfläche des Zahnbrackets auf Titanbasis besteht in einer Behandlung durch Kugelstrahlen, wie oben erwähnt. Die Vielzahl von konvexen Oberflächenvertiefungen, die durch das Kugelstrahlen erzeugt werden, können als Speichelbehälter dienen, was wiederum als Schmiermittel für das Bracket-Bogendraht-System im Mundraum dienen kann. Die gestrahlte Fläche wird außerdem gehärtet, so daß die mechanische Festigkeit des Brackets erhöht wird.

Diese Vorteile des Kugelstahlens kann nicht bei keramischen Brackets angewendet werden, da sie einfach zu spröde sind, um der Strahlenergie zu widerstehen. Wenn diese Methode auf Brackets aus austenitischem Stahl angewendet wird, muß besondere Vorsicht angewendet werden; es ist anzunehmen, daß rostfreier Stahl der 300er Reihe einer spannungsinduzierten martenitischen Umwandlung ausgesetzt wird, so daß ein Einphasen-Stahl in einen Zweiphasen-Stahl (kugelgestrahlte Martenitphase und ungestrahlte austenitische Phase) verwan delt wird. Diese beiden Phasen zeigen unterschiedliche elek trochemische Potentiale, so daß eine unerwartete lokale Korrosion aufgrund des sogenannten Elektrogalvanismus in einem Speichelelektrolyten auftreten kann. Wenn Spannungen einer bestimmten Größe den Potentialstellen der elektrogal vanischen Korrosion überlagert werden, wird das Bracket aufgrund eines Spannungskorrosionsbrucks zerstört. Anderer seits besitzen sowohl komerziell reines Titan wie auch jede Titanlegierung einschließlich Ti-6A1-4V und Ti-5A1-2.5Fe stabile Phasen während und nach dem Kugelstrahlen.

Es kann wünschenswert sein, Legierungen auf Titan-Nickel- Basis aufgrund ihrer Superelastizität und ihres Former innerungsvermögens zur Herstellung von Zahnbrackets zu verwenden. Eine Nickelablösung vom Substrat läßt sich durch ein Beschichten mit Titan unter Verwendung eines dynamischen Ionenstrahlmischvorganges verhindern. Eine derartige Beschichtung ist sehr stark haftend, widerstandsfähig gegen Biegekräfte und zeigt eine verbesserte Korrosionsbeständig keit.

Legierungen auf Titanbasis besitzen eine weitere wichtige Eigenschaft, und zwar eine hohe spezifische Festigkeit, definiert als Verhältnis von Festigkeit (in MN/m²) zur Dichte (in gr/cm²). Leichtere und stärkere Materialien werden aufgrund des erhöhten Bedarfs einer Miniaturisierung aus ästhetischen Gründen verlangt. Ein weiterer Vorteil eines kleineren Brackets besteht darin, daß der Raum zwischen den Zahnbrackets erhöht wird, was die Steifigkeit des Zahnbogendrahtes verringert. Dies wiederum verringert die auf den Bogendraht ausgeübten Kräfte und mindert die vom Patienten auszuhaltenden Schmerzen.

Die Tabelle II vergleicht die spezifischen Festigkeiten verschiedener Bracketmaterialien. Wie in Tabelle II zu sehen ist, sind Materialien auf Titanbasis allen anderen metalli schen Dentalmaterialien überlegen.


Spezifische Festigkeit
Aluminiumoxid
500-680
Co-Cr-Legierung	80- 90
Rostfreier Stahl	100-120
Reines Titan	100-150
Legierungen auf Titanbasis	200-280

Eine vollständige dreidimensionale Kontrolle der Zahnbe wegung erfordert die Verwendung eines rechteckigen Drahtes, um das auf das Bracket ausgeübte Moment (torque) von Be handlungsbeginn an zu steuern. Derzeit verwendete Zahn brackets aus rostfreiem Stahl oder Keramik erlauben nicht die Verwendung von Bogendrähten großen Querschnitts (größer als 0,17′′×0,25′′) aus rostfreiem Stahl oder einer Titan- Molybden-Legierung bei Beginn der Behandlung, insbesondere bei der Torsionsbelastung. Dies rührt teilweise daher, daß die Steifigkeit des Brackets aus rostfreiem Stahl so groß ist, daß der Eingriff des Zahnbogendrahtes seine Verformung zur Folge hat. Im Fall von keramischen Zahnbrackets tritt ein Bruch des Zahnbrackets ein. In beiden Fällen ist die Folge, daß sich der Patient weiteren Behandlungen unterziehen muß, indem emtweder beschädigte Zahnbrackets ausgewechselt oder neue Drähte eingesetzt werden, die weniger steif sind oder einen kleineren Querschnitt haben.

Die Elastizität von Zahnbrackets aus Titan und auf Titan basis erlauben die Verwendung eines Zahnbogendrahtes größe ren Querschnittes, wodurch der frühe Eingriff der Drähte großen Querschnitts erleichtert und eine bessere Steuerung der Zahnbewegung von Behandlungsbeginn an erreicht wird. Zahnbrackets aus Titan oder Legierungen auf Titanbasis sind nicht nur "reaktiv", sondern auch "aktiv". Sie speichern etwas Energie als Folge ihrer elastischen Verformung und geben sie mit der Zeit wieder ab, um die Zahnbewegung zu vergrößern.

Material
% der näherungsweisen Rückverformung nach Verformung
Rostfreier Stahl
15
Beta-3-Titan	35
Titan-Nickel-Legierung	90
Keramik (allgemein)	<15
Kunststoff (allgemein)	<10

Anhand der Tabelle III, die den Grad der Rückverformungs fähigkeit verschiedener Materialien vergleicht, läßt sich deutlich sehen, daß der Arbeitsbereich (in anderen Worten der Elastizitätsgrad) von Titan und Legierungen auf Titan basis größer ist als der Rest der untersuchten Materialien. (Beispielsweise ist die Elastizität mindestens um 50% größer als die von rostfreiem Stahl, wobei der Elastizitätsmodul zwischen 2 und 20 Millionen psi (137.000 und 1.370.000 bar, je nach dem Anteil von Titan in der Legierung, beträgt.) Dies legt die Vermutung nahe, daß Zahnbrackets aus diesen Materialien eine wesentliche Rolle bei Zahnreguliereinrich tungen spielen können. Dies ermöglicht einen frühen Eingriff des Drahtes in seiner ganzen Größe bei der Behandlung, da der Schlitz sich elastisch verformt, um die Anordnung des Zahnbogendrahtes zu ermöglichen.

Zusanmengefaßt, bildet ein Zahnbracket aus Titan oder einer Legierung auf Titanbasis eine leichtere und stärkere, kleinere, ästhetisch anspruchsvollere, fest eingesetzte (reaktive) Einrichtung mit ausgezeichneter Korrosionsbe ständigkeit sowie guter Biokompatibilität. Außerdem verrin gern Oberflächenbehandlungen wie Nitrieren, Diamantbeschich ten oder Kugelstrahlen der Schlitzgrundfläche den Reibbei wert, um die translationsförmige Zahnbewegung zu erleich tern. Außerdem erhöht ein Kugelstrahlen, Ionenstrahlätzen oder reaktives Ionenätzen der Zahnkontaktfläche des Basis teils des Brackets die Haftfestigkeit am Zahnschmelz. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Zahnbracket als aktive Einrichtung wirken kann.

Claims

1. Zahnbracket mit einem Körperabschnitt, der hergestellt ist aus mindestens einem Bestandteil einer Gruppe von Legierungen auf der Basis der Elemente Ti, Zr, Si, B, Be, Cr, Nb und Co in einer Zusammensetzung, bei der zumindest eines der Elemente dieser Gruppe in dem Körper abschnitt in einem Bereich zwischen 40 Gew.% und mehr als 99 Gew.% vorhanden ist.

2. Zahnbracket nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Bracket hergestellt ist aus mindestens einem Bestandteil einer Gruppe von Legierungen auf der Basis von Ti, Zr, Si, B, Be, Cr, Nb oder Co in einer Zusammen setzung, bei der der Anteil zumindest eines der vorgenannten Elemente größer als 40 Gew.% ist.

3. Zahnbracket nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die chemischen Haftungseigenschaften der Zahnkontaktfläche des Basisteils bezüglich der Dentalkleb stoffe verbesssert ist entweder durch eine weitere chemische Behandlung des Basisteils, durch den Zusatz von Mitteln für eine mechanische Haftung, durch Befestigung von Partikeln an der Basis oder durch den Zusatz von Mitteln zur Befestigung an Legierungen, die zum chemischen Haften an den Klebstoffen fähig sind.

4. Zahnbracket nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche des Schlitzes entweder zur Herstellung einer Titannitridbeschichtung nitriert oder diamantbeschichtet oder voroxidiert ist, um den Reibbeiwert bezüglich des Bogendrahtes zu verringern und außerdem die Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb, Fressen und Korrosion zu erhöhen.

5. Zahnbracket nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitzgrundabschnitt durch Kugelstrahlen, Ionenstrahlätzen oder reaktives Ionenstrah lätzen behandelt ist, um den Reibbeiwert bezüglich des Bogendrahtes zu verringern.

6. Zahnbracket nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der effektive Flächenbereich der Zahnkontaktfläche des Basisteils durch Kugelstrahlen, Ionen strahlätzen, reaktives Ionenstrahlätzen, spanabhebende Bear beitung zur Herstellung von Hinterschneidungen oder die Befestigung an einem Maschendraht erhöht ist.