ES2683219T3 - Aparatos ortodóncicos y métodos de hacerlos - Google Patents
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Abstract
Un aparato ortodóncico (10, 110, 132, 152, 210, 310, 410) incluyendo: una porción hecha de una aleación de memoria de forma que tiene una composición de aleación base de al menos dos elementos metálicos diferentes y una región tratada (28, 126, 146, 173, 184, 246, 340, 440) que tiene una composición de aleación que está empobrecida en al menos uno de los elementos metálicos de la composición de aleación base.
Description
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DESCRIPCION
Aparatos ortodoncicos y metodos de hacerlos Campo tecnico
La invencion se refiere en general a aparatos ortodoncicos y, mas en concreto, a aparatos ortodoncicos metalicos y a metodos de hacerlos.
Antecedentes
El tratamiento ortodoncico implica a menudo unir un aparato al diente o montar un aparato en otro aparato ortodoncico previamente unido al diente. Las fuerzas aplicadas al aparato o a los aparatos son transferidas entonces al diente y por ello lo mueven. Como tales, los aparatos ortodoncicos representan un componente principal de tratamiento ortodoncico correctivo dedicado a mejorar la denticion del paciente. Los aparatos ortodoncicos pueden incluir brackets, arcos de alambre, ganchos, bandas y otros dispositivos.
Utilizando el bracket ortodoncico como ejemplo, un ortodoncista puede fijar con adhesivo brackets ortodoncicos a los dientes del paciente y a continuacion enganchar un arco de alambre en una ranura de cada bracket. El arco de alambre ejerce esfuerzos de flexion y/o torsionales en los brackets ortodoncicos creando fuerzas de restauracion, incluyendo fuerzas de rotacion, inclinacion, extrusion, intrusion, traslacion y/o par, que tienden a poner los dientes en una posicion estetica deseada. Las ligaduras tradicionales, tales como pequenas juntas toricas elastomericas o hilos metalicos finos, pueden emplearse para retener el arco de alambre dentro de cada ranura de bracket. Debido a las dificultades que surgen al aplicar una ligadura individual a cada bracket, se han desarrollado brackets ortodoncicos autoligantes que eliminan la necesidad de ligaduras basandose en una porcion o elemento movil, tal como un reten, clip o corredera, para retener el arco de alambre dentro de la ranura de bracket.
En una secuencia tfpica de tratamiento ortodoncico se usa un arco de alambre metalico redondo de diametro pequeno para el movimiento preliminar del diente, seguido del uso de arcos de alambre metalicos rectangulares en las etapas de tratamiento posteriores. La etapa final puede implicar el uso de un arco de alambre de seccion transversal rectangular que llena la ranura del bracket. Por ejemplo, puede usarse inicialmente un arco de alambre redondo pequeno (por ejemplo, de 0,356 mm de diametro) y puede introducirse un arco de alambre rectangular en seccion transversal (por ejemplo, de 0,533 por 0,635 mm) cuando se precise par para orientar con precision los dientes, por lo general en o cerca del final del tratamiento. Dado que su forma rectangular lo hace no rotativo con respecto a cada bracket, el arco de alambre impone fuerzas de par o enderezamiento en los dientes. Como resultado, el alambre rectangular puede retorcerse ligeramente entre dientes adyacentes. Pueden introducirse otros arcos de alambre de diferentes tamanos durante las etapas intermedias del tratamiento.
Donde la maloclusion es severa, por lo general no es practico iniciar el tratamiento con arcos de alambre de gran seccion transversal por varias razones. Es muy significativo que las ranuras de bracket no estan por lo general en alineacion una con otra de modo que el arco de alambre debe retorcerse o flexionarse sustancialmente al inicio del tratamiento. Dado que los arcos de alambre de gran seccion transversal experimentan deformacion permanente mas facilmente que los alambres mas pequenos, la torsion o la deflexion iniciales pueden hacerlos casi inutiles al inicio del tratamiento. Los alambres grandes tambien pueden ejercer fuerzas impredeciblemente grandes durante la fase inicial del tratamiento, lo que puede ser sumamente doloroso para el paciente. Por esta razon al menos, a menudo hay que usar inicialmente arcos de alambre mas pequenos y luego sustituir los arcos de alambre pequenos por arcos de alambre de mayor seccion transversal a medida que el tratamiento avanza. Para el paciente, esto significa frecuentes citas y pasar un penodo de tiempo significativo en “el sillon”. Para el medico, esto significa mayores costos y menor capacidad de tratamiento.
Los alambres de la primera etapa se hacen tfpicamente de aleaciones con memoria de forma (AMFs) con propiedades superelasticas. Las AMFs experimentan una transformacion de fase cristalina reversible de una fase martensftica a una fase austenftica cuando se calientan en un rango de temperatura concreto. Por lo general, la martensita es blanda y ductil mientras que la austenita es ngida y elastica. Dado que estas dos fases proporcionan propiedades mecanicas individualmente unicas, la temperatura de la aleacion durante el uso dicta las propiedades mecanicas de la aleacion segun las proporciones de martensita y austenita. Por lo tanto, las fases presentes cuando un aparato ortodoncico se usa a la temperatura del cuerpo humano determinara las propiedades mecanicas del aparato.
A este respecto, la temperatura a la que se inicia el cambio de fase martensftica a austemtica se designa en general As, denominada la “temperatura de inicio austenftico” y la temperatura a la que finalizan los cambios de fase al calentamiento se denomina Af, denominada la “temperatura de acabado austenftico”. Por encima de Af, la fase estable de la aleacion es la fase austemtica. Durante el enfriamiento, la temperatura a la que se inicia el cambio de fase de austenita a martensita se denomina Ms, denominada la “temperatura de inicio martensftico”, y la temperatura a la que finaliza el cambio de fase se denomina Mf, denominada la “temperatura de acabado martensftico”. La transformacion de fase reversible permite que las AMFs se deformen a una temperatura y luego se calienten a una
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temperatura elevada donde la AMF recupera todos o casi toda su forma predeformada u original. Las aleaciones a base de NiTi son aleaciones con memoria de forma conocidas y son aleaciones de mquel (Ni) y titanio (Ti). Por ejemplo, un tipo de aleacion a base de NiTi es nitinol, que es una aleacion de aproximadamente 50/50 de mquel a titanio.
Ademas, las AMFs exhiben a menudo caractensticas superelasticas. La superelasticidad resulta de la transformacion de fase de austenita a martensita inducida por esfuerzo a o ligeramente por encima de Af. La reversion a austenita tiene lugar cuando la deformacion se reduce o elimina. El comportamiento de esfuerzo- deformacion de los materiales superelasticos usados en ortodoncia aprovecha toda la ventaja de dicho cambio de fase y a menudo permite la recuperacion de hasta 6% de deformacion, muy por encima de los aceros inoxidables convencionales.
La tecnologfa de fabricacion actual se centra en un proceso predefinido que controla la composicion de la aleacion, el tratamiento termico de la aleacion, y los esfuerzos inducidos en la aleacion durante la fabricacion del aparato ortodoncico. Estos parametros establecen en conjunto las propiedades de transformacion, es decir, la forma de la curva de transformacion definida por las temperaturas As, Ms, Af y Mf, de la AMF.
Aunque los aparatos ortodoncicos han tenido exito en general, los fabricantes de aparatos ortodoncicos se esfuerzan continuamente por mejorar el rendimiento de sus aparatos. A este respecto, subsiste la necesidad de aparatos ortodoncicos superelasticos y/o de memoria de forma que proporcionen mejores prestaciones durante el tratamiento ortodoncico.
Resumen de la invencion
La presente invencion supera los inconvenientes anteriores y otros inconvenientes y desventajas de los brackets ortodoncicos. Aunque la presente invencion se describira en conexion con algunas realizaciones, se entendera que la presente invencion no se limita a estas realizaciones. Por el contrario, la presente invencion incluye todas las alternativas, modificaciones y equivalentes que puedan quedar incluidos dentro del espmtu y alcance de la presente invencion.
Segun los principios de la presente invencion, un aparato ortodoncico incluye una porcion hecha de una aleacion con memoria de forma que tiene una composicion de aleacion base de al menos dos elementos metalicos y una region tratada que tiene una composicion de aleacion que esta empobrecida en al menos uno de los elementos metalicos de la composicion de aleacion base.
En una realizacion, la aleacion con memoria de forma es una aleacion de mquel titanio (NiTi) y la composicion de aleacion de la region tratada esta empobrecida en mquel con relacion a la composicion de aleacion base.
En una realizacion, la aleacion con memoria de forma es una aleacion de cobre cromo mquel titanio (CuCrNiTi) y la composicion de aleacion de la region tratada esta empobrecida en uno de cobre, mquel y titanio con relacion a la composicion de aleacion base.
En una realizacion, la aleacion con memoria de forma es una aleacion de cobre aluminio mquel (CuAINi) y la composicion de aleacion de la region tratada esta empobrecida en al menos aluminio con relacion a la composicion de aleacion base.
En una realizacion, la aleacion con memoria de forma es una aleacion de cobre aluminio mquel (CuAINi) y la composicion de aleacion de la region tratada esta empobrecida en al menos cobre con relacion a la composicion de aleacion base.
En una realizacion, la composicion de aleacion base tiene una primera temperatura de acabado austemtico y la region tratada tiene una temperatura de acabado austemtico que es mas alta que la primera temperatura de acabado austenftico.
En una realizacion, la porcion forma una parte de un arco de alambre, un tope, un gancho, una corona, una banda o un bracket ortodoncico.
En una realizacion, la aplicacion ortodoncica es un arco de alambre que tiene una longitud medida desde un extremo a otro extremo y donde la porcion incluye una primera zona a lo largo de la longitud del arco de alambre.
En una realizacion, el arco de alambre incluye una region no tratada que forma una segunda zona, teniendo la region no tratada la composicion de aleacion base y estando la segunda zona adyacente a la primera zona.
Segun un aspecto de la presente invencion, se facilita un aparato ortodoncico para colocacion en un diente. El aparato ortodoncico incluye un cuerpo hecho de una aleacion con memoria de forma que tiene una composicion de aleacion base de al menos dos elementos metalicos. El cuerpo incluye una pared lateral que tiene un margen apical
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que define una abertura para recibir el diente. La pared lateral incluye ademas una region tratada que esta empobrecida en al menos uno de los elementos metalicos de la composicion de aleacion base.
En una realizacion, el cuerpo incluye ademas una superficie interior configurada para contactar el diente y la superficie interior incluye la region tratada.
En una realizacion, la region tratada de la superficie interior tiene mayor ductilidad que una region no tratada del cuerpo a temperatures de o cerca de la temperature del cuerpo humano.
En una realizacion, la region tratada de la superficie interior esta configurada para deformarse plasticamente cuando se comprime contra el diente.
En una realizacion, el cuerpo esta configurado para permanecer en una posicion con relacion al diente sin adhesivo.
En una realizacion, al menos una dimension en seccion transversal del cuerpo es mayor que una dimension en seccion transversal del diente antes de someterse a la temperatura oral.
En una realizacion, el cuerpo tiene una forma en seccion transversal anular.
En una realizacion, el cuerpo esta configurado para transicion desde un estado ampliado deformado a un estado contrafdo cuando se calienta a una temperatura operativa.
Segun otro aspecto de la presente invencion, se facilita un aparato ortodoncico para colocacion en un arco de alambre ortodoncico. El aparato ortodoncico incluye un cuerpo en forma de C hecho de una aleacion con memoria de forma que tiene una composicion de aleacion base de al menos dos elementos metalicos. El cuerpo en forma de C esta configurado para enganchar el arco de alambre. El cuerpo en forma de C incluye porciones opuestas primera y segunda que definen una abertura entremedio. Una tercera porcion se extiende entre las porciones primera y segunda y esta enfrente de la abertura. Una region tratada forma una porcion de al menos una de las porciones primera, segunda y tercera. La region tratada esta empobrecida en al menos uno de los elementos metalicos de la composicion de aleacion base.
En una realizacion, el cuerpo esta configurado para transicion entre una posicion abierta y una posicion cerrada cuando se calienta, y el cuerpo esta configurado para enganchar el arco de alambre en la posicion cerrada.
En una realizacion, el cuerpo esta configurado para transicion entre las posiciones abierta y cerrada sin entrada mecanica durante el calentamiento.
En una realizacion, la region tratada esta expuesta a lo largo de una superficie interior de al menos una de la primera porcion, la segunda porcion o la tercera porcion.
En una realizacion, la superficie interior de al menos una de la primera porcion, la segunda porcion o la tercera porcion incluye al menos un nervio que esta configurado para deformarse plasticamente cuando el nervio contacta el arco de alambre.
En una realizacion, el al menos unico nervio es paralelo a un borde periferico del cuerpo.
En una realizacion, el al menos unico nervio es transversal a un borde periferico del cuerpo.
Segun otro aspecto de la presente invencion, un bracket ortodoncico para acoplar un arco de alambre con un diente incluye un cuerpo de bracket hecho de una aleacion con memoria de forma que tiene una composicion de aleacion base de al menos dos elementos metalicos. El cuerpo de bracket incluye una ranura de arco de alambre que esta configurada para recibir el arco de alambre y una region tratada que forma al menos una porcion del cuerpo de bracket. La region tratada esta empobrecida en al menos uno de los elementos metalicos de la composicion de aleacion base.
En una realizacion, el cuerpo de bracket incluye ademas un elemento ligante integral que tiene una posicion abierta en la que el arco de alambre puede insertarse en la ranura de arco de alambre y una posicion cerrada en la que el elemento ligante integral esta configurado para evitar la extraccion del arco de alambre de la ranura de arco de alambre. El bracket ortodoncico es un bracket ortodoncico autoligante, donde el elemento ligante integral incluye la region tratada.
En una realizacion, la region tratada esta configurada para exhibir propiedades superelasticas durante el tratamiento ortodoncico.
En una realizacion, el bracket ortodoncico incluye regiones no tratadas que no exhiben propiedades superelasticas durante el tratamiento ortodoncico.
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En una realizacion, la region tratada tiene propiedades de memoria de forma a un rango de temperatura inferior a la temperatura operativa normal de la cavidad oral.
En una realizacion, el cuerpo de bracket incluye ademas una porcion mesial y una porcion distal separadas por una porcion central; cada una de la porcion mesial, la porcion distal y la porcion central define la ranura de arco de alambre. La porcion central incluye el elemento ligante integral.
En una realizacion, el cuerpo de bracket incluye ademas una porcion de cuerpo gingival y una porcion de cuerpo oclusal que estan separadas por la ranura de arco de alambre. El elemento ligante integral se extiende desde solamente una de la porcion de cuerpo gingival o la porcion de cuerpo oclusal.
En una realizacion, el elemento ligante integral tiene forma de un clip ligante integral que tiene una primera porcion que se extiende sobre la ranura de arco de alambre en la posicion cerrada, una segunda porcion en la que el clip ligante integral esta formado con el cuerpo de bracket, y una tercera porcion entre la primera y la segunda porcion, al menos la segunda porcion incluye la region tratada.
En una realizacion, el cuerpo de bracket incluye ademas una pluralidad de alas de union que se extienden desde el cuerpo de bracket. Al menos parte de la region tratada esta dispuesta en al menos una de las alas de union.
En una realizacion, el cuerpo de bracket incluye una pluralidad de las regiones tratadas. Cada region tiene una composicion de aleacion diferente de la composicion de aleacion base. Las multiples regiones tratadas estan configuradas para absorber el choque de impacto en el cuerpo de bracket.
En una realizacion, cada una de la pluralidad de regiones tratadas difiere en la proporcion de martensita a austenita presente a la temperatura de la cavidad oral y, en una o varias regiones tratadas, la austenita se transforma a martensita cuando se somete a un impacto en el cuerpo de bracket.
Segun otro aspecto de la presente invencion, un metodo de fabricar un aparato ortodoncico incluye exponer a una fuente de energfa el aparato ortodoncico hecho de una aleacion con memoria de forma que tiene una composicion de aleacion base de al menos dos elementos metalicos. El metodo incluye ademas tratar una superficie del aparato ortodoncico con la fuente de energfa para quitar al menos uno de los elementos metalicos de una region incluyendo la superficie para formar una region tratada que se empobrece en al menos un elemento metalico con relacion a la composicion de aleacion base.
En una realizacion, exponer el aparato ortodoncico incluye exponer uno de un grupo que consta de un arco de alambre, un tope, un gancho, una banda, una corona, y un bracket ortodoncico a la fuente de energfa.
Segun otro aspecto un metodo usa un aparato ortodoncico hecho de una aleacion con memoria de forma que tiene una composicion de aleacion base de al menos dos elementos metalicos e incluye una region tratada que tiene una composicion que se empobrece en al menos un elemento metalico de la composicion de aleacion base e incluye almacenar el aparato ortodoncico a una temperatura que es diferente de la temperatura normal de la cavidad oral. El metodo incluye ademas instalar el aparato ortodoncico en la boca del paciente, por lo que la composicion de fase de la region tratada difiere de la composicion de fase de la composicion de aleacion base.
En una realizacion, el almacenamiento incluye ademas almacenamiento a una temperatura que es inferior a la temperatura normal de la cavidad oral.
En una realizacion, despues de la instalacion y durante el tratamiento, el metodo incluye ademas reducir la temperatura del aparato ortodoncico para aumentar la proporcion de martensita con relacion a austenita y a continuacion deformar plasticamente el aparato incluyendo una porcion de la region tratada enfriada.
En una realizacion, el aparato ortodoncico es una banda o la corona y la instalacion de la banda o la corona en un diente deforma plasticamente la region tratada y la instalacion carece de adhesivo entre la banda o la corona y el diente.
Breve descripcion de los dibujos
Los dibujos acompanantes, que se incorporan y constituyen una parte de esta memoria descriptiva, ilustran realizaciones de la invencion y con la descripcion general expuesta anteriormente, junto con la descripcion detallada expuesta a continuacion, sirven para explicar la invencion.
La figura 1 es una vista en perspectiva de un arco de alambre ortodoncico segun una realizacion de la invencion.
La figura 2 es una vista en seccion transversal en perspectiva del aparato ortodoncico de la figura 1 tomada a lo largo de la lmea de seccion 2-2.
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La figura 3 es una vista en alzado de un arco de alambre ortodoncico segun una realizacion de la invencion que ilustra esquematicamente diferentes regiones o zonas tratadas.
La figura 4 es una microfotograffa de microscopio electronico de exploracion (SEM) de multiples regiones tratadas segun una realizacion de la invencion.
La figura 5 es una vista en perspectiva de la zona rodeada con drculo 5 de la figura 1 que ilustra esquematicamente una pluralidad de zonas tratadas dentro de una region o zona tratada.
La figura 6 es una microfotograffa de SEM de una region de un arco de alambre redondo tratado con un haz laser segun una realizacion de la invencion.
La figura 7 ilustra graficamente un cambio en la composicion de aleacion del arco de alambre a traves de la region tratada con el haz laser representado en la figura 6.
La figura 8 es un grafico de la deformacion en funcion del esfuerzo de una region no tratada de un arco de alambre.
La figura 9 es un grafico de la deformacion en funcion del esfuerzo para la region no tratada del arco de alambre representado en la figura 8 en comparacion con una region tratada del arco de alambre segun una realizacion de la invencion.
La figura 10 es un grafico de la deformacion en funcion del esfuerzo para la region no tratada del arco de alambre representado en la figura 8 en comparacion con una region tratada del arco de alambre segun una realizacion de la invencion.
La figura 11 es un grafico de la deformacion en funcion del esfuerzo para la region no tratada del arco de alambre representado en la figura 8 en comparacion con una region tratada del arco de alambre segun una realizacion de la invencion.
La figura 12 es un grafico de la deflexion en funcion de la carga que compara la deflexion en funcion de la carga para cada una de las regiones tratadas que tiene la relacion del esfuerzo en funcion de la deformacion ilustrada en las figuras 9, 10 y 11 en comparacion con la deflexion en funcion de la carga para dos regiones de un arco de alambre que se puede obtener en el mercado.
La figura 13 es un grafico teorico de la deflexion en funcion de la carga para una aleacion de CuAINi despues de una pluralidad de tratamientos segun una realizacion de la invencion.
Las figuras 14A y 14B son graficos de la friccion en funcion del angulo y el momento en funcion del angulo, respectivamente, para arcos de alambre rectangulares tratados segun una realizacion e intencion en comparacion con un arco de alambre no tratado.
Las figuras 15A y 15B son graficos de la friccion en funcion del angulo y el momento en funcion del angulo, respectivamente, para arcos de alambre redondos tratados segun una realizacion e intencion en comparacion con un arco de alambre no tratado.
La figura 16 es un grafico de la deformacion en funcion del esfuerzo para un arco de alambre no tratado en carga de tension dclica.
La figura 17 es un grafico de la deformacion en funcion del esfuerzo para un arco de alambre tratado segun una realizacion de la invencion en carga de tension dclica para comparacion con la figura 16.
La figura 18 ilustra graficos de resultados OSIM para arcos de alambre tratados para comparacion sin arcos de alambre tratados y arcos de alambre disponibles en el mercado.
Las figuras 19 y 20 son ilustraciones esquematicas de la distribucion de fuerza vertical y la distribucion de fuerza horizontal a lo largo de un arco dental, respectivamente, para una realizacion de la presente invencion en comparacion con arcos de alambre disponibles en el mercado.
La figura 21 es un grafico del esfuerzo equivalente por zona para una realizacion de un arco de alambre que tiene multiples zonas de tratamiento.
La figura 22 es un grafico de la liberacion de iones mquel en funcion del tiempo que compara una realizacion de la invencion con un arco de alambre no tratado.
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La figura 23 es un grafico del potencial de polarizacion en funcion de la densidad de corriente que compara realizaciones de la invencion con un arco de alambre no tratado.
La figura 24 es una vista en perspectiva de un aparato ortodoncico en la configuracion de una corona, segun una realizacion de la invencion.
La figura 25 es una vista en perspectiva de otro aparato ortodoncico en la configuracion de una banda, segun una realizacion de la invencion.
La figura 26 es una vista en perspectiva de otro aparato ortodoncico en la configuracion de un gancho segun una realizacion de la invencion, representado en una posicion abierta.
La figura 27 es una vista en perspectiva del gancho de la figura 26 representado en una posicion cerrada.
La figura 28 es una vista en perspectiva de una realizacion de un gancho segun la presente invencion.
La figura 29 es una vista en seccion transversal del gancho de la figura 28 tomada a lo largo de la lmea de seccion 29-29.
La figura 30 es una vista en perspectiva de una realizacion de un gancho segun la presente invencion.
La figura 31 es una vista en seccion transversal del gancho de la figura 30 tomada a lo largo de la lmea de seccion 31-31.
La figura 32 es una vista en perspectiva de una realizacion de un gancho segun la presente invencion.
La figura 33 es una vista en seccion transversal del gancho de la figura 32 tomada a lo largo de la lmea de seccion 33-33.
Las figuras 34A-34C son vistas en perspectiva de un tope segun una realizacion de la invencion en varias etapas de apertura/cierre.
Las figuras 35-37 son vistas en seccion transversal tomadas a lo largo de la lmea de seccion 35-35 del tope representado en la figura 34A que ilustran regiones tratadas ejemplares segun realizaciones de la presente invencion.
La figura 38 es una microfotograffa de SEM de una seccion transversal de un tope ejemplar segun una realizacion de la invencion.
La figura 39 es una fotograffa de un tope y un gancho segun realizaciones de la presente invencion.
La figura 40 es una fotograffa de un tope segun una realizacion de la invencion.
La figura 41 es un grafico teorico del cambio en funcion de la fuerza para ganchos segun realizaciones de la invencion.
La figura 42 es una vista en perspectiva de un bracket ortodoncico autoligante segun otra realizacion de la invencion.
La figura 43A es una vista en seccion transversal del bracket ortodoncico de la figura 42 tomada a lo largo de la lmea de seccion 43A-43A que ilustra un elemento ligante integral en la posicion cerrada.
La figura 43B es una vista en seccion transversal del bracket ortodoncico de la figura 42 similar a la figura 43A pero que ilustra el elemento ligante integral en la posicion abierta.
La figura 44 es una vista en alzado del bracket ortodoncico de la figura 42.
La figura 45 es una vista en perspectiva de una realizacion del bracket ortodoncico segun la presente invencion.
La figura 46A es una vista en seccion transversal del bracket ortodoncico de la figura 45 tomada a lo largo de la lmea de seccion 46A-46A que ilustra un elemento ligante integral en la posicion cerrada.
La figura 46B es una vista en seccion transversal del bracket ortodoncico de la figura 45 similar a la figura 46A pero que ilustra el elemento ligante integral en la posicion abierta.
La figura 47 es una vista en perspectiva de una realizacion de un bracket ortodoncico autoligante segun la presente invencion.
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La figura 48 es una vista en alzado del bracket ortodoncico autoligante de la figura 47.
La figura 49 es una vista en perspectiva de una realizacion de un bracket ortodoncico autoligante segun la presente invencion.
La figura 50 es una vista en alzado del bracket ortodoncico autoligante de la figura 49.
La figura 51 es una vista en perspectiva de una realizacion de un bracket ortodoncico segun la presente invencion que ilustra una disposicion del tipo en capas de una pluralidad de regiones tratadas.
La figura 52 es una vista en perspectiva de una realizacion de un bracket ortodoncico segun la presente invencion que ilustra una disposicion diferente de una pluralidad de regiones tratadas en comparacion con el bracket ortodoncico de la figura 51.
La figura 53 es una vista en perspectiva de una realizacion de un bracket ortodoncico segun la presente invencion que ilustra una disposicion diferente de una pluralidad de regiones tratadas en comparacion con los brackets ortodoncicos de las figuras 51 y 52.
Y la figura 54 es una vista en perspectiva de una realizacion de un bracket ortodoncico segun la presente invencion que ilustra una disposicion diferente de una pluralidad de regiones tratadas en comparacion con los brackets ortodoncicos de las figuras 51-53.
Descripcion detallada
Arcos de alambre
Arcos de alambre de aleaciones con memoria de forma (AMFs) que exhiben propiedades superelasticas estan disponibles para uso en el tratamiento ortodoncico. Actualmente, los fabricantes de arcos de alambre tienen como objetivo temperaturas de acabado austemtico espedficas, Af, dependiendo de la fuerza que se desea ejercer sobre todos los dientes del arco dental del paciente durante el uso. Reduciendo Af, el alambre exhibe mayor rigidez y elasticidad durante el uso. Incrementando Af, el alambre es mas blando y mas ductil. Por lo tanto, teniendo como objetivo un Af deseado, el arco de alambre permitira ejercer una carga conocida deseada en todos los dientes durante el tratamiento.
Ademas de arcos de alambre que tienen propiedades formadas de forma generalmente uniforme a lo largo de sus longitudes, se han desarrollado arcos de alambre que tienen variaciones de propiedades a lo largo de sus longitudes para diferentes regiones o zonas deseadas del arco dental del paciente con fuerzas correctivas diferentes. Para ello, en un esfuerzo por proporcionar un arco de alambre con variaciones en las propiedades mecanicas, tal como dentro de diferentes zonas o secciones que tienen diferentes elasticidades, algunos fabricantes han unido secciones individuales de alambre con cada seccion que tiene una temperatura de acabado austemtico diferente. Otros fabricantes han desarrollado metodos de tratamiento por calor localizado para generar una diferencia en Af a lo largo de la longitud del arco de alambre o alternativamente han fabricado arcos de alambre con diferentes configuraciones en seccion transversal a lo largo de la longitud del arco de alambre. Otra tecnica utilizada para afrontar las variaciones en los dientes en el arco dental del paciente incluye curvar localmente el arco de alambre de modo que proporcione una fuerza correctiva unica a un diente espedfico segun la necesaria reorientacion de dicho diente. Cada una de estas tecnicas, proporcionando al mismo tiempo variacion en las propiedades mecanicas a lo largo de la longitud del arco de alambre, requiere mucho proceso y, como consecuencia, por lo general no es de costo razonable.
Con referencia ahora a los dibujos, y a las figuras 1-3 en particular, una realizacion de la invencion incluye un arco de alambre ortodoncico 10 para uso en el tratamiento ortodoncico. El arco de alambre 10 incluye multiples regiones o zonas 12, 14, 16 y/o 18. Como se expone en detalle mas adelante, al menos dos zonas cualesquiera 12, 14, 16 y/o 18 difieren en las propiedades mecanicas en virtud de una variacion en la composicion de aleacion en dichas zonas. Por ejemplo, la zona posterior 12 puede generar una carga alta en los molares mientras que la zona anterior 18 genera una carga inferior en los incisivos. Las propiedades mecanicas de al menos cualesquiera dos zonas se predeterminan cambiando selectivamente la composicion (es decir, los porcentajes en peso de los elementos presentes) de la AMF dentro de dicha zona de tal manera que, durante el uso, la zona aplique una carga predeterminada a un diente o grupo de dientes correspondiente. Como resultado, dos zonas cualesquiera 12, 14, 16 y/o 18 difieren en la composicion con el fin de aumentar o disminuir la Af para toda o una porcion de dicha zona de la Af de la aleacion o composicion base. Cambiar la composicion de la AMF a lo largo de la longitud del arco de alambre puede permitir al clmico producir selectivamente fuerzas diferentes en dientes diferentes. El proceso de producir selectivamente zonas diferentes que tienen propiedades diferentes dentro de una AMF puede denominarse aqrn Tecnologfa de Multiples Materiales de Memoria (MMMT). Por ejemplo, suponiendo que hay 14 dientes en un arco dental, cada arco de alambre puede fabricarse de forma personalizada para distribuir una fuerza unica a cada uno de los 14 dientes o cualquier combinacion de los mismos. Por lo tanto, el clmico puede personalizar el arco de
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alambre para la maloclusion espedfica del paciente. Personalizando el tratamiento en el nivel dental individual, el clmico puede poner mas rapidamente cada diente en su posicion estetica deseada.
Para ello, segun una realizacion de la invencion, y como se expone con mas detalle mas adelante, el arco de alambre 10 se trata selectivamente con un laser en una o varias zonas 12, 14, 16, y/o 18. El tratamiento con laser de materiales con memoria de forma se describe en la Publicacion de Estados Unidos numero 2012/01 92999. En general, la aplicacion de energfa mediante un haz laser a la superficie de una AMF puede producir un cambio local en la qmmica de la AMF. Este cambio local en los constituyentes puede ser por medio de extraccion de un elemento seleccionado o elementos seleccionados o por adicion de un elemento seleccionado. En cualquier caso, la relacion atomica relativa de los elementos en la zona tratada se cambia con respecto a la relacion atomica relativa original.
En la realizacion representada, el arco de alambre ortodoncico tiene una seccion transversal rectangular, representada mejor en la figura 2, de modo que el arco de alambre tiene una anchura 20 y una altura 22 que definen la seccion transversal rectangular. Se apreciara, sin embargo, que las realizaciones de la presente invencion no se limitan a arcos de alambre que tienen secciones transversales rectangulares, puesto que otras secciones transversales de arco de alambre son conocidas en la tecnica, por ejemplo, de configuraciones circulares en seccion transversal. Las realizaciones de la presente invencion incluyen espedficamente arcos de alambre redondos.
Segun realizaciones de la presente invencion, el arco de alambre 10 se hace de una pieza unitaria de AMF, tal como NiTi. En otros terminos, y como se describira con mas detalle mas adelante, el arco de alambre 10 no es una coleccion de secciones individuales de una AMF que se sueldan o sueldan con soldadura fuerte para formar un arco de alambre. Ademas, en una realizacion, el arco de alambre 10 tiene una configuracion en seccion transversal uniforme desde un extremo 24 al otro extremo 26. Por ejemplo, donde el arco de alambre 10 tiene dimensiones de anchura 20 y altura 22 correspondientes a una configuracion rectangular en seccion transversal, la anchura 20 y la altura 22 son sustancialmente constantes desde un extremo 24 al otro extremo 26, como se representa. En otros terminos, la diferencia en las propiedades mecanicas entre al menos dos zonas cualesquiera 12, 14, 16, 18 no se logra tratando con calor secciones individuales del alambre de AMF y montando despues dichas secciones en la configuracion de un arco de alambre o cambiando las dimensiones en seccion transversal del arco de alambre 10 a lo largo de su longitud.
En una realizacion de la presente invencion, el arco de alambre 10 se hace de una AMF y es tratado con el fin de cambiar la composicion de la aleacion dentro de una o varias regiones o zonas 12, 14, 16, 18 (figura 3) de modo que sea diferente de la composicion de aleacion base original. A modo de ejemplo, y con referencia a las figuras 4 y 5, en una realizacion, puede utilizarse un haz laser para tratar una o varias zonas 12, 14, 16, 18, por ejemplo, la zona 12, del arco de alambre 10. Con referencia a las figuras 4 y 5, el haz laser (no representado) puede ser enfocado sobre la superficie del arco de alambre 10 para producir zonas de tratamiento aproximadamente circulares 28. La repeticion de las zonas tratadas 28, pulsando el haz laser a traves de la superficie de arco de alambre 10, puede dar lugar a zonas de solapamiento 30 entre zonas adyacentes 28. A modo de ejemplo solamente, y no de limitacion, el haz laser puede ser enfocado para producir una zona 28 que tenga dimensiones de solo aproximadamente 5 pm de diametro hasta aproximadamente 1000 pm (1 mm) de diametro. Ademas, aunque no se representa, las zonas de tratamiento 28 se pueden disponer con el fin de cubrir toda o una fraccion de la superficie del arco de alambre 10. Por lo tanto, formando las zonas de tratamiento 28 con o sin zonas de solapamiento 30, una o varias regiones o zonas tratadas 12, 14, 16 y/o 18 o cualquier porcion de las mismas se puede formar con el haz laser a lo largo del arco de alambre 10. Multiples regiones tratadas pueden estar adyacentes una a otra o separadas por regiones del arco de alambre 10 si se dejan sin tratar (es decir, las regiones no tratadas son de la composicion de aleacion base.)
El tratamiento de la AMF con el haz laser puede quitar selectivamente uno o varios elementos constituyentes de la aleacion y, por lo tanto, cambia la composicion de la aleacion en la zona tratada 28. Cambiando la composicion de la aleacion, puede lograrse un cambio local en la Af en la zona de tratamiento con relacion a una composicion de aleacion base no tratada. Por ejemplo, para NiTi, el haz laser puede quitar selectivamente mquel dando lugar a un aumento fraccional de titanio de la composicion de aleacion en la zona tratada con relacion a la composicion de aleacion en masa original. La extraccion selectiva del mquel de una aleacion de 50-50 NiTi, por ejemplo, puede dar lugar a una aleacion que tenga mas de 50% en peso de titanio en la zona tratada. La Af para la zona tratada puede aumentar con relacion a la composicion de aleacion en masa o base. A modo de ejemplo adicional, para CuAINi, se considera que el procesamiento con el laser u otra alta energfa localizada quita selectivamente cobre y/o mquel dando lugar a un aumento fraccional del aluminio de la composicion de aleacion en la zona tratada con relacion a la composicion de aleacion en masa original. Con respecto a esta aleacion, sin embargo, la Af para la zona tratada puede disminuir con relacion a la composicion de aleacion en masa o base. Ademas, la proporcion relativa de aluminio en la region tratada escala con el esfuerzo de estancamiento de una respuesta de deformacion-esfuerzo para la region tratada.
El tratamiento puede aumentar la concentracion de un elemento metalico seleccionado por adicion de dicho elemento a una composicion de aleacion base. Esto se puede lograr rodeando la composicion de aleacion base con una aleacion que tiene el elemento metalico seleccionado. Por ejemplo, el rodeo puede incluir intercalar una composicion de aleacion base entre hojas de lamina del elemento metalico seleccionado a anadir a la aleacion base. Una vez rodeado, se puede usar un laser para calentar localmente la lamina con el fin de sublimar selectivamente o
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vaporizar de otro modo al menos el elemento metalico seleccionado. El elemento vaporizado puede difundirse entonces a la aleacion base con la ayuda de la energfa termica suministrada por el laser. Por lo tanto, la aleacion base recibe un pico de un elemento metalico seleccionado con el fin de formar una region tratada que difiere de la composicion de aleacion base por el aumento selectivo del elemento metalico.
Ademas, el tratamiento con laser, que produce sublimacion de uno o varios de los elementos metalicos constituyentes, puede proporcionar mejores propiedades superficiales. Por ejemplo, incrementar el porcentaje fraccional de titanio puede inducir el crecimiento de una capa tenaz de oxido. Los beneficios de la capa de oxido pueden incluir mejor resistencia a la corrosion y/o una reduccion de cualquier liberacion de mquel de aleaciones que contienen mquel. Otros beneficios de cambiar la superficie qmmica de la aleacion incluyen la formacion de precipitantes en la superficie. Por ejemplo, en aleaciones de NiTi, una reduccion de mquel puede permitir la formacion de precipitantes de mquel ricos en titanio, tal como Ti2Ni, que son relativamente duros en comparacion con la composicion de aleacion de NiTi base. Tales precipitantes en la superficie pueden reducir la dinamica de union/friccion en las regiones de contacto de alambre-bracket. Aunque se hace referencia espedfica a las aleaciones de NiTi, se pueden utilizar otras aleaciones para fabricar aparatos ortodoncicos segun realizaciones de la invencion incluyendo, aunque sin limitacion, cobre mquel titanio (CuNiTi), cobre cromo mquel titanio (CuCrNiTi), cobre aluminio mquel (CuAINi), cobre aluminio manganeso (CuAIMn), cobre aluminio berilio (CuAIBe), hierro paladio (FePd), mquel manganeso galio (NiMnGa), y hierro manganeso silicio (FeMnSi), asf como otras composiciones de aleacion en las que los elementos constituyentes seleccionados pueden sublimarse o quitarse de otro modo de una region o zona para producir por ello un cambio localizado en la composicion de aleacion en dicha region o zona.
Con el fin de facilitar una comprension mas completa de las realizaciones de la invencion, se ofrecen los ejemplos no limitadores siguientes.
Ejemplo 1
Se trato un arco de alambre redondo de CuNiTi representado en la figura 6 con un laser durante un numero predeterminado de pulsos. La composicion de aleacion base del arco de alambre de CuNiTi era 5% atomico de Cu, 44,8% atomico de Ni, 49,8% atomico de Ti, y 0,2% atomico de Cr. El arco de alambre de CuNiTi se pudo obtener en el mercado de Ormco Corporation y se comercializa bajo la marca comercial Damon Copper Ni-Ti®. El arco de alambre se trato con un laser de fibra con un tamano de punto del haz laser de 50 pm operando a una potencia maxima de 30% con un tiempo de parada de 0,01 ms. El arco de alambre representado en la figura 6 se trato con un pulso del laser y a continuacion se analizo el arco de alambre con un espectrometro de dispersion de energfa (EDS) en los puntos indicados en la figura 6. La informacion EDS se representa en la figura 7. Igualmente, el arco de alambre se trato con 3 pulsos totales, 5 pulsos totales y 10 pulsos totales, analizandose cada tratamiento con laser correspondiente adicional con el EDS. Como se representa en la figura 7, generalmente entre los puntos 3 y 12 de EDS, hay un aumento relativo del porcentaje atomico de titanio y disminuciones generales correspondientes del porcentaje atomico de mquel y del porcentaje atomico de cobre. Estos cambios relativos indican que se quita mquel y cobre de la zona tratada, presumiblemente mediante sublimacion.
Como se ha descrito anteriormente, el arco de alambre 10 de la presente invencion puede incluir una o varias zonas 12, 14, 16, 18 en las que la composicion de la aleacion difiere entre cualesquiera dos o mas zonas. Esto se ilustra en el Ejemplo 1, en el que la zona tratada tiene una composicion de aleacion con un contenido de titanio generalmente mas alto con relacion al contenido de aleacion inicial. Y, despues del tratamiento, la zona tratada tiene una composicion diferente de la composicion de cualquiera de las zonas no tratadas adyacentes. Como consecuencia, el tratamiento siguiente con laser de las zonas seleccionadas 12, 14, 16 y 18 (figura 3) puede diferir en Af y asf cada zona puede diferir en la carga producida por la zona durante el uso. Espedficamente, como se representa con mas detalle mas adelante, el cambio de la composicion de la aleacion a lo largo de la longitud del arco de alambre cambia el correspondiente esfuerzo de estancamiento de transformacion en la descarga del arco de alambre 10 en una prueba de traccion. A modo de ejemplo, un cambio en la composicion de la aleacion con relacion a la aleacion en masa original puede reducir el esfuerzo de estancamiento de transformacion hasta aproximadamente 75%, hasta aproximadamente 50%, o hasta aproximadamente 20%. Se apreciara que el cambio en el esfuerzo de estancamiento de transformacion puede depender de la composicion de la aleacion en masa original y del tratamiento seleccionado.
Ejemplo 2
Con referencia ahora a las figuras 3 y 8-11, zonas seleccionadas de un arco de alambre rectangular de CuNiTi de 0,014 pulgada por 0,025 pulgada con la misma composicion que la descrita en el Ejemplo 1 se trataron con el laser de fibra. La zona 12 se dejo sin tratar. Los datos mecanicos para la zona no tratada 12 se muestran en la figura 8. Como se representa, el esfuerzo de estancamiento de transformacion a la descarga (indicado en 31) excede de aproximadamente 175 MPa.
Las zonas 14, 16 y 18 se trataron individualmente con el laser de fibra a diferentes potencias maximas para producir propiedades mecanicas diferentes para cada zona. La zona 14 se trato con el laser de fibra con un tamano de punto del haz laser de 50 pm y un programa de un tiempo de parada de 0,01 ms a una potencia maxima de 30%. La figura
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9 ilustra los datos mecanicos despues del tratamiento de la zona 14. Como se representa, el esfuerzo de estancamiento de transformacion despues de la descarga (indicado en 32) mide aproximadamente 150 MPa ± 20 MPa. Asf, despues del tratamiento, la zona 14 exhibfa un esfuerzo de estancamiento de transformacion inferior en comparacion con el esfuerzo de estancamiento de transformacion de la region no tratada indicado en 31. Con referencia a las figuras 3 y 10, la zona 16 se trato con el laser de fibra similar al tratamiento de la zona 14, pero con una potencia maxima de 40%. La figura 10 ilustra los datos mecanicos con respecto a la zona 16 despues el tratamiento antes descrito. Como se representa, el esfuerzo de estancamiento de transformacion despues de la descarga (indicado en 34) es aproximadamente 100 MPa ± 20 MPa. Asf, despues del tratamiento, la zona 16 exhibfa un esfuerzo de estancamiento de transformacion inferior en comparacion con los esfuerzos de estancamiento de transformacion de cada zona no tratada 12 en 31 y la zona 14 en 32 (representado en la figura 9). Con referencia ahora a las figuras 3 y 11, la zona 18 se trato con el laser de fibra expuesto anteriormente con respecto al tratamiento de las zonas 14 y 16, pero con una potencia maxima de 60%. La figura 11 ilustra los datos mecanicos para la zona 18 despues del tratamiento con laser. Como se representa, el esfuerzo de estancamiento de transformacion despues de la descarga (indicado en 36) es aproximadamente 50 MPa ± 20 MPa. Asf, despues del tratamiento, la zona 18 exhibfa un esfuerzo de estancamiento de transformacion inferior en comparacion con los esfuerzos de estancamiento de transformacion de cada zona no tratada 12 en 31, la zona 14 en 32 (representado en la figura 9) y la zona 16 en 34 (representado en la figura 10).
El arco de alambre de zonas multiples del Ejemplo 2 (anterior) se comparo con un arco de alambre que se puede obtener en el mercado de GAC Internacional, Inc. Bajo la marca comercial Bioforce®. El arco de alambre Bioforce® era un arco de alambre de NiTi (no CuNiTi). Como se representa en la figura 12, zonas diferentes en cada arco de alambre se sometieron a una prueba de curvado de 3 puntos en una maquina Instron. Como se representa, aunque hay una pequena diferencia en los esfuerzos de estancamiento de molares y premolares en los arcos de alambre Bioforce®, el arco de alambre tratado segun el Ejemplo 2 proporciona un mayor rango en propiedades mecanicas que el arco de alambre Bioforce®.
En otra realizacion, pueden tratarse zonas individuales de una aleacion de arco de alambre de CuAINi con un laser, tal como el laser de fibra, a diferentes potencias maximas para producir propiedades mecanicas diferentes para cada zona. Este tratamiento con laser puede ser similar al descrito anteriormente. Se considera que este tratamiento de CuAINi quitara selectivamente uno de cobre y mquel o ambos con el fin de cambiar una o varias de la relacion de cobre a mquel, la relacion de aluminio a mquel, y la relacion de cobre a aluminio. Como resultado, la proporcion relativa de aluminio en la region tratada puede aumentar. En este caso, los datos mecanicos para diferentes zonas en el arco de alambre, que contienen diferentes relaciones de los elementos constituyentes, pueden ser similares a los mostrados en la figura 13.
En esta representacion teorica, y sin quedar vinculados por la teona, se considera que la extraccion de cobre y/o mquel de cada zona tratada puede producir zonas en las que la temperatura de transformacion de dicha zona disminuye con relacion a la composicion original. En otros terminos, la temperatura de transformacion para una zona particular puede disminuir con un aumento de la concentracion de aluminio en la zona en funcion de la composicion original.
Ademas, por ejemplo, y con referencia a la figura 13, la composicion original de una aleacion de CuAINi puede tener una curva de esfuerzo-deformacion ilustrada por la curva 40. Despues del procesamiento en el que se quita cobre y/o mquel y por el que se incrementa la proporcion relativa de aluminio en la zona tratada, la curva de esfuerzo- deformacion puede ser ilustrada por la curva 42. A modo de ejemplo y no de limitacion, el porcentaje en peso de cobre y/o mquel quitado puede ser de aproximadamente 0,01% a aproximadamente 1%. Despues de procesamiento adicional en el que se quita mas cobre o mquel y por el que se incrementa la proporcion relativa de aluminio en la zona tratada con relacion a la asociada con la curva 42, la curva de esfuerzo-deformacion puede ilustrarse con la curva 44. Esto contrasta con NiTi en el que se observa una disminucion debido al procesamiento. Ventajosamente, se puede producir un arco de alambre de fuerzas multiples de una aleacion base de CuAINi que tiene zonas con un aumento de aluminio con relacion a la composicion base. Las zonas de tratamiento pueden tener un aumento predecible de la respuesta de deformacion-esfuerzo con relacion a la composicion base.
En resumen, el efecto del tratamiento de una aleacion de CuAINi puede ser aumentar la magnitud del esfuerzo asociado con la deformacion creciente en la zona tratada. El aumento relativo del contenido de aluminio de la aleacion en la zona tratada puede manifestarse en una disminucion de la Af. Esta relacion puede ser lineal en aumentos al menos pequenos (es decir, menos de 1% en peso) del contenido de aluminio. Por ejemplo, el tratamiento que da lugar a un aumento del contenido de aluminio puede dar lugar a un cambio en el esfuerzo de estancamiento de aproximadamente - 2,2MPa/°C y aproximadamente un aumento de 305 MPa en el esfuerzo de estancamiento por aumento porcentual de aluminio. Otro efecto del tratamiento puede ser un cambio en la microstructura. Para aleaciones de CuAINi monocristal, el tratamiento puede dar lugar a la formacion de una aleacion policristalina de CuAINi, que es generalmente mas ngida que una aleacion monocristal.
Ejemplo 3
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Con referencia ahora a las figuras 14A, 14B, 15A y 15B, se procesaron arcos de alambre de CuNiTi adicionales de la misma composicion que la del Ejemplo 1 segun el proceso descrito en el Ejemplo 2. Un conjunto de arcos de alambre eran arcos de alambre rectangulares de 0,018 pulgada por 0,025 pulgada y otro conjunto de arcos de alambre eran arcos de alambre redondos de 0,018 pulgada diametro. De forma similar al Ejemplo 2, el tratamiento produjo similares esfuerzos de estancamiento medios de 50 MPa, 100 MPa y 150 MPa correspondientes a las designaciones “S_50”, “S_100” y “S_150”, respectivamente, para los arcos de alambre rectangulares y “S_Base” para el material base de arco de alambre no tratado como se indica en el grafico “FX Rectangular” de las figuras 14A y 14B. De forma similar al Ejemplo 2, el tratamiento produjo esfuerzos de estancamiento medios similares de 50 MPa, 100 MPa y 150 MPa correspondientes a las designaciones “R_50”, “R_100” y “R_150”, respectivamente, para los arcos de alambre redondos y “R_Base” para el material base de arco de alambre no tratado como se indica en el grafico “FX redondo” de las figuras 15A y 15B.
Cada arco de alambre tratado se sometio a prueba de friccion en el conjunto de pruebas de friccion de la Universidad de Alberta. La prueba de friccion consiste en pasar un tramo corto de arco de alambre a traves de un bracket ortodoncico. El arco de alambre se sujeta en el conjunto de fijacion, que se monta en el extremo de un microaccionador lineal programable. El accionador lineal se programo para movimiento en incrementos a una velocidad constante preestablecida en una distancia predeterminada.
Se unio un bracket ortodoncico a una etapa rotativa que se conecto a una celula de carga de 6 ejes. El alambre se paso a traves del bracket en orientaciones angulares espedficas entre el bracket y el arco de alambre girando la etapa a un angulo predeterminado con relacion a la direccion de traccion del arco de alambre. El angulo de rotacion se diseno con el fin de simular la inclinacion, o rotacion de segundo orden, del bracket con relacion al arco de alambre.
Un sistema de adquisicion de datos a alta velocidad capturo datos de la celula de carga registrando las fuerzas y los momentos cuando el arco de alambre era pasado a traves del cuerpo de bracket por el accionador lineal. Entre otras fuerzas, se midio la componente de la fuerza en la direccion del movimiento del arco de alambre (“FX (N)” en las figuras 14A y 15A) y el momento del bracket alrededor de una direccion perpendicular a la direccion de traccion (“MY (N mm)” en las figuras 14B y 15B). El aparato de friccion se preparo con los parametros siguientes:
Tasa de adquisicion de datos: 2000 Hz
Muestreo de canal: 400 muestras, media no movil
Velocidad del alambre: 0,05 mm/s
Incremento del alambre: 0,5 mm
Recorrido total del alambre: 2,5 mm
Incremento de angulo: 2°
Rango de movimiento del angulo: 0°, 2°, 4°, 6°, 8° (“ANGULO (Grados)” en las figuras 14A, 14B, 15A y 15B).
La longitud de cada incremento de traccion se selecciono de modo que el incremento se extendiese completamente a traves de la al menos unica de las zonas procesadas en el arco de alambre tratado como se describe en el Ejemplo 2.
Como se representa en las figuras 14A, 14B, 15A y 15B, las fuerzas y los momentos observados en los arcos de alambre tratados eran en general menos que la composicion de aleacion base representada por “S_Base” y “R_Base” y la diferencia entre la composicion de aleacion tratada y base (es decir, aleacion no tratada) era mas pronunciada a angulos mas altos. Los datos indican que, ademas de cambiar el esfuerzo de estancamiento de transformacion del arco de alambre, el cambio en composicion reduce la friccion entre un bracket y el arco de alambre en las superficies tratadas.
Ejemplo 4
Igualmente, se trataron otros cuatro arcos de alambre de CuNiTi segun el procedimiento expuesto en el Ejemplo 2 para el esfuerzo de estancamiento de transformacion de “50 MPa”, a saber, con el laser de fibra a 60% de potencia maxima y tamano de punto de 50 pm y un tiempo de parada de 0,01 ms. Los arcos de alambre eran un arco de alambre redondo de 0,014 pulgada (“14 redondo” en la Tabla siguiente), un arco de alambre redondo de 0,018 pulgada (“18 redondo” en la Tabla siguiente), un arco de alambre rectangular de 0,014 pulgada por 0,025 pulgada (“14 rect” en la Tabla siguiente), y un arco de alambre rectangular de 0,018 pulgada por 0,025 pulgada (“18 rect” en la Tabla siguiente).
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Cada uno de los arcos de alambre se paso a traves de 3 brackets desviados en saliva artificial con una maquina de prueba Instron. En la preparacion de la prueba, el bracket ortodoncico central en la serie de tres brackets estaba horizontalmente desviado 1 mm de la alineacion de los dos brackets restantes en un cuenco de saliva sintetica a 35°C. Se ligo pasivamente un arco de alambre en cada uno de los brackets y luego se paso a traves de los brackets. La fuerza de traccion del alambre se midio y promedio en un recorrido de 11 mm. Las dimensiones de la ranura de bracket eran 0,022 pulgada x 0,028 pulgada x 0,115 pulgada.
- A fuerza de union media de 11 mm (N)
- 14 redondo 18 redondo 14 rect 18 rect
- Base
- 2,337984 17,18927 8,641715 17,18927
- 50 MPa
- 2,277736 4,739781 6,116437 10,00069
- 150 MPa
- 1,583601 4,811611 5,667267 16,52066
- 50 MPa Diferencia (en comparacion con la composicion de aleacion base)
- -3% -72% -29% -42%
- 150 MPa Diferencia (en comparacion con la composicion de aleacion base)
- -32% -72% -34% -4%
Todos los arcos de alambre tratados con laser presentaron cierta mejora en la reduccion de la fuerza de union con relacion a la composicion de aleacion base.
Ejemplo 5
Se proceso un arco de alambre de CuNiTi de 0,018 pulgada por 0,025 pulgada con el laser de fibra con un tamano de punto del haz laser de 50 pm y un programa de 0,01 ms a una potencia maxima de 35%. El arco de alambre tratado (designado “35%P-10|js” en la figura 17) y un arco de alambre no tratado de la misma composicion (designado “018x025-BM” en la figura 16) se ciclaron 10 veces en una prueba de traccion para determinar si el tratamiento con laser deterioraba la resistencia a la fatiga con relacion a la composicion de metal base.
La figura 16 ilustra los resultados de cargas dclicas en la composicion de aleacion base no tratada. La figura 17 ilustra los resultados de cargas dclicas en la composicion de aleacion tratada con laser. Comparando la figura 16 con la figura 17, los resultados de las pruebas indican que el tratamiento con laser no produce fatiga o degradacion de las propiedades mecanicas dclicas de la composicion de aleacion base.
Ejemplo 6
Los arcos de alambre de 0,018 pulgada por 0,025 pulgada del Ejemplo 5 se utilizaron en un Simulador Ortodoncico (OSIM) desarrollado por la Universidad de Alberta. Los resultados del OSIM se muestran en la figura 18. En la figura, los “Lfmites de fuerza absoluta (N)” corresponden a la fuerza aplicada en el diente por el arco de alambre en las posiciones diferentes indicadas en la leyenda “Posicion de fuerza media”. En particular, la posicion central (incisivo) del arco dental se indica en 1-1, la posicion bicuspide (canino) se indica en 1-3, y la posicion premolar se indica en 1-5 para cada uno de los arcos de alambre. La figura 18 tambien indica la direccion de la fuerza medida, es decir, “VERTICAL” se refiere a fuerzas medidas en la direccion oclusal-gingival, “HORIZ OUT” se refiere a las fuerzas medidas en la direccion hacia fuera o labial, y “HORIZ IN” se refiere a las fuerzas medidas en la direccion hacia dentro o lingual.
Los arcos de alambre de 0,018 pulgada por 0,025 pulgada procesados por MMM fueron procesados segun el Ejemplo 2. Cada uno inclrna una region o zona que tema un esfuerzo de estancamiento de 50 MPa, 100 MPa y 150 MPa. Durante la prueba OSIM, la region de 50 MPa se alineo con 1-1, el de 100 MPa se alineo con 1-3, y la region de 150 MPa se alineo con 1-5.
Los resultados de la prueba OSIM de los arcos de alambre procesados por MMM se compararon con resultados similares de la prueba de arcos de alambre disponibles en el mercado en la misma orientacion. Espedficamente, en la figura 18, los arcos de alambre procesados por MMM se comparan con arcos de alambre de CuNiTi disponibles en el mercado sin procesamiento (es decir, “Alambre Ormco Original (18x25)”), un arco de alambre Bioforce®, y un arco de alambre de Gradient 3 que se puede obtener en el mercado de Ultimate Wireforms, Inc. El arco de alambre Bioforce ® y el arco de alambre de Gradient 3 eran aleaciones de NiTi.
La altura relativa de cada barra representa la capacidad de gradiente de fuerza relativa del arco de alambre en la direccion de la fuerza medida. En general, cuanto mayor es la barra para cada direccion de fuerza medida individual y mas solapamiento hay entre las barras para cada medicion de direccion de fuerza, mayor es la capacidad clmica del arco de alambre. La notable diferencia con los gradientes de fuerza representados en la figura 18 es que el arco de alambre procesado por MMM proporciono sistematicamente una fuerza equidistante entre la posicion central (11) y la posicion premolar (1-5) en cada direccion medida. En contraposicion, los arcos de alambre de Gradient 3 y Bioforce® proporcionaron fuerzas en la posicion cuspide (1-3) y la posicion central (1-1) que estaban mucho mas
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proximas, lo que es indicativo de un aumento brusco de la fuerza a lo largo del arco de alambre antes de los premolares.
Con referencia ahora a las figuras 19 y 20, los datos OSIM representados en la figura 18 se ilustran esquematicamente para facilitar una comparacion visual diferente de la capacidad del arco de alambre Bioforce® y el arco de alambre de Gradient 3 al arco de alambre procesado por MMM segun una realizacion de la invencion.
Como se indica esquematicamente en cada una de las figuras 19 y 20, el arco de alambre procesado por MMM proporciona una disminucion gradual de la fuerza a lo largo de la longitud del arco en comparacion con cada uno de los arcos de alambre de Gradient 3 y Bioforce®. El arco de alambre procesado por MMM exhibe la fuerza mas alta generada en los dientes posteriores, pero luego proporciona una disminucion gradual de la fuerza aplicada a los dientes anteriores.
Ejemplo 7
Los arcos de alambre de CuNiTi de 0,018 pulgada por 0,025 pulgada del Ejemplo 6 se sometieron a evaluacion de corrosion. En esta prueba, la lixiviacion de iones mquel del arco de alambre se midio en un penodo de 7 dfas en una solucion de saliva artificial incubada a temperatura corporal. Se utilizo un sistema de espectroscopfa de emision optica por plasma acoplado inductivamente (ICP-OES) para detectar la cantidad de iones mquel en la solucion en penodos predeterminados durante la prueba de una semana. La cantidad de iones mquel para cada arco de alambre se expone en la figura 22.
La concentracion de iones mquel estaba por debajo del nivel de deteccion del ICP-OES para el alambre redondo de 0,018 pulgada. Cada uno de los arcos de alambre de 0,018 pulgada por 0,025 pulgada libero cantidades detectables de iones mquel con el arco de alambre no tratado original y el arco de alambre procesado por MMM. Como se representa, el alambre procesado por MMM no aumenta la cantidad de concentracion de iones mquel en la solucion de saliva artificial con relacion a la cantidad de mquel liberado del arco de alambre no tratado original.
Ademas de la prueba de liberacion de iones mquel, cada uno del arco de alambre de 0,018 pulgada por 0,025 pulgada no tratado original y el arco de alambre de 0,018 pulgada por 0,025 pulgada procesado por MMM se sometio a pruebas de polarizacion dclica en la saliva artificial. Los resultados de las pruebas se exponen en la figura 23.
Con referencia a la figura 23, hubo un aumento observable en el potencial de corrosion de los arcos de alambre procesados por MMM que es indicativo de una disminucion general de la reactividad superficial o una mejora de la resistencia a la corrosion de los arcos de alambre procesados por MMM. Sin intentar quedar vinculados por la teona, se considera que el procesamiento con laser de la superficie crea un recubrimiento de oxido superficial protector (por ejemplo, TO2) que reduce al mismo tiempo la concentracion de mquel en la superficie.
En otra realizacion y con referencia a la figura 21, un arco de alambre ortodoncico 50, por ejemplo, de una aleacion de NiTi o una composicion base de aleacion de CuNiTi, incluye multiples regiones o zonas 52, 54, 56, 58, 60, 62 y 64. Cada una de las zonas 52, 54, 56, 58, 60, 62 y 64 difiere en propiedades mecanicas en virtud de una variacion en la composicion de aleacion. Por ejemplo, la zona posterior 52 puede generar un esfuerzo alto en los molares mientras que la zona anterior 64 genera un esfuerzo mas bajo en los incisivos, produciendo las zonas 54-62 esfuerzos entre la zona posterior 52 y la zona anterior 64. Las propiedades mecanicas de cada zona se predeterminan cambiando selectivamente la composicion (es decir, los porcentajes en peso de los elementos presentes) de la AMF dentro de dicha zona de modo que, durante el uso, la zona aplique un esfuerzo predeterminado a un diente correspondiente o grupo de dientes. En esta realizacion, cada una de las zonas 52, 54, 56, 58, 60, 62 y 64 difiere en composicion con el fin de aumentar o disminuir de forma predecible la Af para toda o una porcion de dicha zona de la Af de la aleacion o composicion base.
Como resultado y segun una realizacion, cada diente al que se fija el arco de alambre 50 durante el tratamiento ortodoncico puede recibir un esfuerzo predeterminado deseado. Este esfuerzo deseado puede predeterminarse por calculos espedficos para la anatoirna del paciente y/o en base a la experiencia del clmico. El cambio de la composicion de la aMf a lo largo de la longitud del arco de alambre 50 puede permitir al clmico producir fuerzas selectivamente diferentes en dientes diferentes dentro de una zona a lo largo del arco de alambre 50, y asf obtener un esfuerzo deseado para cada diente, o grupos de dientes, mediante colocacion en el arco especificado.
Por ejemplo, un arco de alambre redondo de CuNiTi Damon de 0,014” puede ser procesado para obtener fuerzas para zonas individuales de tratamiento segun la tabla siguiente.
- Zona
- L1-1 en 64 L1-2 en 62 L2-3 en 60 L3-4 en 58 L4-5 en 56 L5-6 en 54 L6-7 en 52
- Esfuerzo deseado normalizado1
- 1 1 0,76 0,81 0,68 0,41 0,46
- Relacion E2
- 1 1 1,32 1,23 1,47 2,44 2,17
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- Fuerza (Newtons)3
- 0,77 0,77 0,81 1,06 0,96 1,19 1,9
- Esfuerzo deseado normalizado4
- 0,59 0,9 0,64 0,67 0,66 0,36 0,38
- Relacion E5
- 1,69 1,11 1,56 1,49 1,52 2,78 2,63
1 Para dientes en la zona identificada en la figura 21 en el arco inferior
2 Donde E es el modulo del arco de alambre que se calcula en el supuesto de igual distancia entre brackets
(DEB) en el arco inferior
3 Calculado segun la relacion E para el arco inferior
4 Para dientes en la zona identificada en la figura 21 en el arco superior
5 Donde E es el modulo del arco de alambre que se calcula bajo el supuesto de igual DEB en el arco superior
En general, la tabla enumera fuerzas espedficas para el arco inferior que el arco de alambre 50 ha de producir. Estas fuerzas se calculan en base al esfuerzo deseado para dientes concretos en una posicion concreta en el arco. A su vez, el esfuerzo deseado puede ser usado para calcular el modulo elastico requerido (E) del arco de alambre en dicha zona. Este calculo se puede basar en una DEB igual. En base al modulo elastico (E) puede predeterminarse la cantidad de tratamiento por zona (es decir, en alguna de 52-64). Es sabido que si la distancia entre brackets (DEB) cambia, la fuerza requerida en una zona concreta tambien cambiara y por ello el calculo de fuerza/esfuerzo tambien puede incluir cambios en la DEB.
Por lo tanto, se puede preparar un par de arcos de alambre, uno para el arco superior y otro para el arco inferior. Cada arco de alambre puede ser procesado para obtener un esfuerzo deseado para una zona concreta, segun la tabla anterior, con el fin de producir una fuerza deseada en un diente en dicha zona concreta. En una realizacion, cada rafz de diente (es decir, PDL) puede recibir un esfuerzo aproximadamente equivalente
Coronas y bandas
Los clmicos pueden usar una corona o una banda para montar un aparato corrector en la denticion del paciente. Por lo general, las coronas y/o las bandas se crean a partir de un molde de una porcion del diente del paciente de modo que la corona o banda se adapte exactamente a la superficie del diente. Al objeto de retener la corona o la banda en el diente, se utilizan agentes de union, tal como adhesivos, entre el diente y la corona o la banda. Dado que la calidad de la union entre la corona o la banda y el diente es una funcion de los conocimientos de la persona que aplica el adhesivo e instala el aparato en el diente, la union es a menudo el punto debil de la instalacion. Cuando la instalacion falla, a menudo la union es el punto de fallo. Asf, hay que reducir la probabilidad de fallo de union en la instalacion de coronas y/o bandas.
Segun realizaciones de la presente invencion, la utilizacion de MMMT puede reducir o eliminar el uso de un agente de union y asf mejorar la experiencia del paciente, puede reducir el tiempo que el paciente pasa en la clmica de ortodoncia, y en general puede ahorrar tiempo al clmico y al paciente.
Para ello, y con referencia a la figura 24, un aparato ortodoncico segun una realizacion de la invencion, incluye una corona 1l0. La corona 110 incluye un cuerpo 1l2 hecho de una AMF, tal como las descritas anteriormente. Como se describe aqrn, “hecho de” se entiende en el sentido de que todo el cuerpo 112 consta solamente de la AMF, tal como NiTi y CuNiTi. El cuerpo 112 puede ser esencialmente una envuelta de la AMF formada de manera que tenga una pared lateral 114 y una porcion coronal 116. La porcion coronal 116 de la envuelta puede estar configurada para imitar la forma de una porcion coronal del diente del paciente. La pared lateral 114 puede ser continua alrededor de la circunferencia del cuerpo 112 y puede terminar en un margen apical 118 y definir una abertura 120 para recibir el diente del paciente u otra estructura montada en el arco del paciente. Como se representa, la abertura 120 comunica con una cavidad que se define por la pared lateral 114 y la porcion coronal 116. El cuerpo 112 incluye una superficie interior 124, que puede contactar el diente cuando la corona 110 se coloca encima. En una realizacion, la superficie interior 124 se trata con una forma de energfa, tal como un haz laser, como se ha descrito anteriormente, para definir por ello una region tratada 126. La region tratada 126 puede tener zonas o puntos tratados, tal como las zonas tratadas 28 con o sin zonas de solapamiento 30 (representadas en la figura 5), formadas por el haz laser que choca sobre la superficie. Por lo tanto, la region tratada 126 puede ser de composicion de aleacion diferente de la composicion de aleacion base de la AMF. Espedficamente, la composicion de aleacion de la region tratada 126 puede diferir por una deficiencia relativa en uno o varios de los elementos metalicos constituyentes, como se ha descrito anteriormente. Se apreciara que, aunque la superficie interior 124 incluye la region tratada 126, la region tratada 126 puede extenderse mas alla de la superficie y al cuerpo 112 a una profundidad predeterminada o puede extenderse totalmente a traves del grosor de la envuelta de la corona 110 con el fin de formar una porcion de la superficie interior 124 y la superficie exterior de la corona 110.
Dado que la region tratada 126 incluye una composicion qmmica diferente de la composicion de aleacion base, exhibe diferentes caractensticas del material. En una realizacion, la region tratada 126 exhibe un aumento de Af con relacion a la Af de la composicion de aleacion en masa. La Af de la region tratada 126 puede ser menor que la temperatura normal del cuerpo humano de 98,6 °F, puede ser menor que la temperatura oral tfpica de 98,2 °F, y puede ser menor que la temperatura corporal o temperatura oral minima cuando se toman en cuenta las variaciones diarias normales en cada una de dichas temperaturas. Con referencia continuada a la figura 24, en una realizacion,
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la region tratada 126 puede definir solamente una porcion de la superficie interior 124. Por ejemplo, la superficie interior 124 puede incluir una o varias regiones tratadas 126 separadas por una o varias regiones no tratadas 128 de la AMF. Una “region no tratada” es una porcion de la corona 110 que no ha sido tratada con la forma de energfa. Por lo tanto, la composicion de la aleacion en las regiones no tratadas 128 puede ser la de la composicion de aleacion base. Alternativamente, en una realizacion, no representada, la region tratada 126 forma toda la superficie interior 124, mientras que la superficie exterior 130 permanece no tratada.
Como se ha descrito anteriormente, la corona 110 es adecuada para colocacion en un molar, un premolar, u otro diente, y se puede colocar en un diente maxilar o mandibular o usar para sustituirlo. Sin embargo, los expertos en la tecnica reconoceran que la corona 110 puede estar configurada para colocacion en otros dientes o sustitucion de los mismos, tal como caninos e incisivos. Ademas, la corona 110 aqu descrita puede estar configurada para recibir aparatos correctores, tales como brackets ortodoncicos. Alternativamente, la corona 110 puede usarse en casos donde hay que efectuar una accion de reparacion o de correccion de la denticion del paciente, tal como con un diente roto o resquebrajado.
Durante la instalacion, el clmico puede deformar la corona 110, espedficamente ampliando la abertura 120, si es necesario, antes de insertar la corona 110 en la boca del paciente. Una vez colocada sobre el diente u otra estructura dentro de la boca del paciente, la corona 110 se calentara a la temperatura corporal del paciente, por ejemplo, la temperatura ambiente. En algunos casos, el clmico puede enfriar inicialmente la corona 110 por debajo de la temperatura ambiente antes de la deformacion. Por ejemplo, si la temperatura ambiente es superior a As, el enfriamiento puede incluir reducir la temperatura de la corona 110 a una temperatura inferior a As antes de la deformacion. En cualquier caso, la corona 110 se calienta por el contacto con el paciente desde una temperatura inferior a la temperatura normal de la cavidad oral, y posiblemente inferior a As, a la temperatura de la boca del paciente (es decir, la temperatura normal de la cavidad oral), que puede ser aproximadamente la misma temperatura o superior a Af de la composicion de aleacion base.
Durante el calentamiento, la corona 110 recuperara su forma original en virtud de su propiedad de memoria de forma con el fin de adaptarse o ser ligeramente menor en una o varias dimensiones que la estructura sobre la que se coloca la corona 110. Asf, cuando la corona 110 se calienta a la temperatura del cuerpo del paciente, puede desarrollarse una fuerza de compresion o fijacion en la estructura del diente. La fuerza de fijacion puede ser suficiente para eliminar el requisito de un adhesivo de union. Por lo tanto, en una realizacion, la instalacion de la corona 110 puede estar libre de adhesivo.
Ademas, en una realizacion, las regiones tratadas 126 pueden mejorar el contacto de superficie con superficie entre la estructura y la corona 110 debido a un aumento relativo de la ductilidad a temperatura corporal que acompana a un aumento de Af asociado con las regiones tratadas 126. En una realizacion, la Af de la region tratada 126 es mas grande que la Af de la composicion de aleacion base. Se apreciara que con una Af relativa mas alta de la region tratada 126 en comparacion con la Af de la composicion de aleacion base, la region tratada 126 contendra proporciones de martensita relativamente mayores que la composicion de aleacion base a la temperatura oral normal. La mayor ductilidad de las regiones tratadas 126 asociada en general con las cantidades relativamente mayores de martensita puede permitir que la superficie interior se adapte mas mtimamente, posiblemente por deformacion, a la estructura del diente mientras este bajo compresion.
Con referencia ahora a la figura 25, en otra realizacion de un aparato ortodoncico, una banda 132 tiene un cuerpo 134 definido por una pared lateral 136 entre los margenes coronal y apical 138, 140, respectivamente. Como se representa, el cuerpo 134 tiene una forma generalmente anular y, en la realizacion ejemplar representada, tiene una forma cilmdrica. Se apreciara, sin embargo, que el cuerpo 134 puede adaptarse mas estrechamente a la forma del diente, de modo que no es necesario que el cuerpo 134 tenga una configuracion anular regular. Espedficamente, el cuerpo 134 puede tener una configuracion anular irregular.
Con referencia continuada a la figura 25, el cuerpo 134 incluye una abertura 142 que se define entre los margenes coronal y apical 138, 140 y que esta configurada para recibir el diente del paciente cuando la banda 132 se coloque encima. La pared lateral 136 incluye una superficie interior 144, que contacta el diente cuando la banda 132 se coloca en el diente e incluye una superficie exterior 147. De forma similar a la corona 110, descrita anteriormente, la superficie interior 144 se trata con una forma de energfa, tal como con un haz laser, para definir por ello una region tratada 146 que es deficiente en uno o varios de los elementos metalicos con relacion a la composicion de aleacion base. En la realizacion ejemplar representada, la region tratada 146 abarca toda la porcion superficial interior 144, mientras que la superficie exterior 147 permanece sin tratar. Se apreciara, sin embargo, que solamente parte de la superficie interior 144 puede incluir la region tratada 146. Los expertos en la tecnica entenderan que la region tratada 146 puede extenderse al cuerpo 134 a una cierta profundidad, hacia la superficie exterior 147.
De forma similar a la region tratada 126 de la corona 110, descrita anteriormente, la region tratada 146 tiene una composicion de aleacion diferente de la de la composicion de aleacion base y, por lo tanto, posee diferentes caractensticas del material, como se ha descrito anteriormente. A saber, el tratamiento de la AMF con una forma de energfa, tal como un haz laser, puede quitar selectivamente uno o varios elementos constituyentes de la composicion de aleacion base de modo que la region tratada 146 sea deficiente en al menos un elemento metalico
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con relacion a la composicion de aleacion base. Como resultado, la region tratada 146 puede exhibir un cambio en una o varias de las temperatures de transicion (es decir, Ms, Mf, Af y As) con relacion a la composicion de aleacion base. En una realizacion, al menos la Af de la region tratada 146 es mas grande que la Af de la composicion de aleacion base.
Como se ha descrito anteriormente con respecto a la instalacion de la corona 110, durante la instalacion de la banda 132 en un diente, la banda 132 es calentada por el cuerpo del paciente. El calentamiento de la banda 132 a la temperatura del cuerpo del paciente puede incluir calentar la banda 132 desde una temperatura de aproximadamente la temperatura ambiente a la temperatura del cuerpo del paciente. Esta puede ser la situacion donde un clmico saca la banda 132 de un paquete almacenado a temperatura ambiente e instala la banda 132 en la boca del paciente. Mas espedficamente, el calentamiento de la banda 132 puede incluir calentar a partir de una temperatura mas fna que la temperatura ambiente a la temperatura del cuerpo del paciente. Esta puede ser la situacion donde un clmico guarda la banda 132 en un refrigerador u otro aparato que enfne la banda 132 a una temperatura inferior a la temperatura ambiente antes de la instalacion de la banda 132 en la boca del paciente.
En cualquier caso, la banda 132, en particular la region tratada 146, puede exhibir caractensticas de mayor ductilidad a temperaturas inferiores a las temperaturas de la boca del paciente. A temperaturas inferiores a la temperatura del cuerpo, por ejemplo, a temperatura ambiente, el clmico puede deformar la banda 132 para ampliar la abertura 142 con el fin de ajustar la banda 132 en el diente. En otros terminos, debido a la ductilidad de la banda 132, el clmico sera capaz de estirar esencialmente la pared lateral 136, en particular la region tratada 146, y manipular de otro modo su forma con el fin de colocar la banda 132 en el diente. Una vez que la banda 132 se ha colocado en el diente y se ha calentado a la temperatura oral, la caractenstica de memoria de forma de la AMF hara que la banda 132 vuelva a su forma original, adaptandose por ello mas estrechamente a la forma del diente. En particular, la banda 132 puede recuperar su configuracion original cuando se calienta a la temperatura oral.
La fuerza de compresion debida a la propiedad de memoria de forma de la banda 132 puede proporcionar suficiente fuerza de fijacion para fijar la banda 132 al diente del paciente. Espedficamente, dado que la banda deformada 132 recupera su forma original cuando la temperatura de la banda aumenta, la recuperacion puede incluir una reduccion del tamano de la abertura 142 o una o varias dimensiones de la banda 132 con el fin de aplicar compresion al diente.
Ademas o alternativamente, la mayor ductilidad relativa de la region tratada 146, en virtud del aumento relativo de Af en comparacion con la Af de la composicion de aleacion base, puede fijar la banda 132 al diente. Se apreciara que la region tratada 146 puede incluir una proporcion de martensita mayor que la proporcion de martensita en la composicion de aleacion base a la temperatura oral. La mayor proporcion de martensita en la superficie interior 144 puede facilitar la deformacion plastica de al menos la region no tratada 146 bajo la carga de compresion de la accion de memoria de forma. La deformacion de la superficie interior 144 crea un contacto mas mtimo entre la superficie interior 144 y la superficie de diente. A causa de estas caractensticas ventajosas de la banda 132, el uso de agentes de union, tal como adhesivo, para fijar con adhesivo la banda 132 al diente puede ser innecesario. En una realizacion, por lo tanto, el clmico puede instalar la banda 132 sin adhesivo de modo que la instalacion esta libre de adhesivo.
Topes y ganchos
Los topes y los ganchos ortodoncicos se hacen a menudo de metal. Durante la instalacion, se pueden rizar sobre el arco de alambre. Con el tiempo, sin embargo, el metal se relaja debido a su ductilidad. Como consecuencia, la fuerza que sujeta el tope o el gancho en el arco de alambre se degrada, produciendo el desenganche parcial o total del tope o gancho del arco de alambre. En este estado, el tope o el gancho pierde su funcion y requiere la intervencion del clmico. Asf, se necesitan topes y ganchos que permanezcan mas plenamente fijados en posicion durante el tratamiento ortodoncico.
Con referencia ahora a las figuras 26 y 27 se representa otra realizacion de un aparato ortodoncico. Espedficamente, un tope ortodoncico 150 para colocacion en un arco de alambre (no representado) incluye un cuerpo en forma de C 152 hecho de una aMf. El cuerpo 152 define un eje longitudinal 162. El cuerpo 152 incluye lados o porciones opuestos primero y segundo 154, 156 teniendo cada uno salientes o labios opuestos 158, 160. Se define una abertura 164 entre las porciones opuestas primera y segunda 154, 156. Como es conocido en la tecnica, la abertura 164 permite introducir un arco de alambre a su traves de modo que coincida en general con el eje 162 durante la instalacion. Asf, durante la instalacion, el tamano de la abertura 164 puede ampliarse separando mas el labio 158 del labio 160 de modo que un arco de alambre pueda pasar entre ellos. El cuerpo 152 incluye ademas un tercer lado o porcion 166 que se extiende entre las porciones primera y segunda 154, 156 y enfrente de la abertura 164. El cuerpo en forma de C 152 tiene una superficie exterior 168 y una superficie interior 170 configuradas para enganchar con friccion el arco de alambre. Se apreciara que el cuerpo 152 puede tener otras configuraciones en seccion transversal de modo que las realizaciones de la invencion no se limitan al cuerpo en forma de C 152 representado. Por ejemplo, la forma de la seccion transversal del cuerpo en forma de C 152 tambien puede depender de la forma del arco de alambre correspondiente (no representado) y a ese respecto el cuerpo 152 puede tener una configuracion de seccion transversal circular en general. Como se representa, en una realizacion, el tope 150 puede incluir un gancho 172, que puede usarse para proporcionar un punto de fijacion para elasticos
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ortodoncicos, dispositivos auxiliares, u otros aparatos ortodoncicos o dentales, como es conocido en la tecnica. El gancho 172 se puede hacer de una AMF, aunque el gancho 172 se puede hacer de otros materiales y luego soldar, unir o fijar de otro modo al cuerpo 152.
En la realizacion representada, las porciones primera, segunda y tercera 154, 156, 166, respectivamente, definen la superficie exterior 168 incluyendo porciones superficiales exteriores correspondientes 168a, 168b, y 168c. Igualmente, las porciones primera, segunda y tercera 154, 156, 166, respectivamente, definen la superficie interior 170 incluyendo porciones superficiales interiores correspondientes 170a, 170b, 170c. En una realizacion, una porcion de la superficie interior 170 se trata con una forma de energfa, tal como con un haz laser, como se ha descrito anteriormente, para definir una region tratada 173. Como se representa en las figuras 26 y 27, la region tratada 173 puede abarcar o ser coextensiva con toda la superficie interior 170. Alternativamente, la region tratada 173 puede ser coextensiva con una o varias de las porciones superficiales interiores 170a, 170b, 170c. Asf, la region tratada 173 se puede disponer a lo largo de solamente cualquier porcion o una combinacion de las porciones superficiales interiores primera, segunda y tercera 170a, 170b, 170c y no tiene que ser necesariamente coextensiva con la superficie interior 170. A modo de ejemplo, cada una de las porciones superficiales interiores 170a y 170b, y no incluyendo la porcion superficial interior 170c, puede formar la region tratada 173. Otras configuraciones y posiciones de las regiones tratadas 173 son posibles y no se limitan a las posiciones a lo largo de la superficie interior del cuerpo 152 como se describe aquf Ademas, se apreciara que la region tratada 173 puede extenderse al cuerpo 152 una cierta profundidad hacia la superficie exterior 168, como se describe mas adelante.
De forma similar a las regiones tratadas descritas anteriormente con respecto al arco de alambre, la banda y la corona, la region tratada 173 difiere en composicion de una region no tratada 175 de la composicion de aleacion base. Por lo tanto, la region tratada 173 tiene diferentes caractensticas del material similares a las expuestas anteriormente. A saber, la composicion de la region tratada 173 puede incluir un cambio en las temperaturas de transicion, tal como, aunque sin limitacion, un cambio de Af con relacion a la region no tratada 175. Por lo tanto, de forma analoga a la corona y la banda, descritas anteriormente, el cuerpo 152 es una pieza monolttica de AMF que, despues de formarse inicialmente de una composicion de aleacion base, tal como NiTi, se somete a un proceso secundario con el que la composicion de aleacion de una porcion seleccionada del cuerpo 152 se modifica con el fin de producir la region tratada 173.
Durante la instalacion, en una realizacion, el tope 150 se coloca sobre un arco de alambre pasando el arco de alambre a traves de la abertura 164 de modo que coincida con el eje 162. Una vez en posicion, el cuerpo 152 se fija alrededor del arco de alambre de modo que los labios opuestos 158, 160 se acerquen uno a otro y la superficie interior 170 entra en contacto de friccion con el arco de alambre. A este respecto, la region tratada 173 puede ayudar a evitar el cambio del tope 150 del arco de alambre una vez colocado encima y puede mejorar el enganche de friccion a largo plazo entre el tope 150 y el arco de alambre. Espedficamente, la region tratada 173 esta configurada para deformarse plasticamente una vez que el tope 150 pasa de la posicion abierta (figura 26) a la posicion cerrada (figura 27). De forma similar a las regiones tratadas 126 y 146 de la corona 110 (figura 24) y banda 132 (figura 25), respectivamente, descritas anteriormente, la region tratada 173 puede exhibir una ductilidad mayor que la region no tratada 175, o una ductilidad mayor que el resto del cuerpo en forma de C 152, a temperaturas de o cerca de la temperatura del cuerpo humano. La mayor ductilidad permite que la primera region tratada 173 se deforme plasticamente de forma mas facil y mantenga la posicion instalada cuando la region tratada 173 se comprima contra el arco de alambre y caliente a la temperatura de la cavidad oral. La deformacion plastica, debido a un mayor porcentaje fraccional de martensita en la region tratada 173, es ventajosa porque puede permitir que al menos parte de la superficie interior 170 se adapte a la forma del arco de alambre, creando por ello un contacto mas mtimo de superficie con superficie entre el tope 150 y el arco de alambre que se mantiene a la temperatura de la cavidad oral. Una vez deformadas, al menos porciones de la region tratada 173 mantienen la configuracion deformada durante todo el tratamiento ortodoncico. En contraposicion, la region no tratada 175 puede contener mas austenita a la temperatura operativa. En una realizacion, la region no tratada 175 puede tener caractensticas superelasticas de modo que la region no tratada 175 esta configurada para absorber el impacto durante el tratamiento. En una realizacion, como se describe mas adelante, el tope 150 no tiene que fijarse o rizarse en el arco de alambre con una herramienta.
La superficie interior 170 puede incluir elementos para mejorar mas el ajuste de friccion entre el tope 150 y el arco de alambre. Para ello, en una realizacion representada en las figuras 28 y 29, la superficie interior 170 incluye porciones superficiales interiores opuestas 170a, 170b que tienen nervios 174 que se extienden en la direccion del eje 162, y situados transversales a cada uno de los labios 158, 160. En una realizacion, los nervios opuestos 174 son transversales uno a otro. Los nervios 174 se extienden entre un primer borde periferico 176 y un segundo borde periferico 177 en un angulo © con relacion al borde periferico 176. Como se representa, © puede ser de aproximadamente 60°. Sin embargo, en otras realizaciones, © puede ser de entre aproximadamente 30 y aproximadamente 90°. Ademas, puede haber multiples nervios 174 en las porciones superficiales interiores 170a, 170b. Por ejemplo, puede haber 2 o mas nervios que se extiendan desde la una o ambas porciones superficiales interiores 170a, 170b que estan situadas paralelas una a otra. Alternativamente, los nervios podnan estar situados transversales uno a otro de modo que formen esencialmente una configuracion en forma de X o en forma de retfculo.
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Durante la instalacion, la configuracion de los nervios 174 impone altas presiones unitarias en los nervios 174 por contacto con el arco de alambre y asf es mas probable que los nervios 174 se deformen. La deformacion de los nervios 174 puede mejorar mas el ajuste, y asf la friccion, entre el tope 150 y el arco de alambre que se extiende en general coincidente con el eje 162.
En una realizacion, como se representa en las figuras 30 y 31, cada una de las porciones superficiales interiores 170a, 170b, 170c incluye al menos un nervio 178. Los nervios 178 difieren en configuracion de los nervios 174 representados en las figuras 28 y 29, pero pueden formar una porcion de la region tratada 173 y asf los nervios 178 pueden funcionar de manera similar a los nervios 174. Como se representa en las figuras 30 y 31, los nervios 178 se definen en parte por vacfos de forma semicircular igualmente espaciados 180 o muescas a lo largo de la anchura del cuerpo 152. Como se representa, los nervios 178 de las porciones superficiales interiores primera y segunda 170a, 170b se extienden hacia el eje 162 y estan situadas transversales al borde periferico 176. Por ejemplo, los nervios 178 de las superficies interiores primera y segunda 170a, 170b son perpendiculares al borde periferico 176 y estan uno enfrente de otro a traves del eje 162. El nervio 178 de la tercera porcion 166 se extiende hacia el eje 162 y es paralelo al eje 162. Como se representa, las porciones primera y segunda 154, 156 incluyen dos nervios 178, mientras que la tercera porcion 166 incluye un nervio 178. Sin embargo, en otras realizaciones, puede haber el mismo o diferente numero de nervios 178 en cada una de las porciones primera, segunda y tercera 154, 156, 166, respectivamente.
En una realizacion, como se representa en las figuras 32 y 33, el tope 150 incluye un par de nervios 182. A diferencia de los nervios 174, 178, cada nervio 182 representado en las figuras 32 y 33 es transversal (por ejemplo, es perpendicular) al eje 162 entre la tercera porcion superficial interior 170c y los labios 158, 160 o esta orientado trasversal al eje 162. Los nervios 182 son paralelos en general al borde periferico 176 del tope 150 y tienen una seccion transversal generalmente rectangular, segun se ve desde arriba (se representa mejor en la figura 33). En otras realizaciones, puede haber mas de un nervio 182 en cada una de las porciones superficiales interiores primera y segunda 170a, 170b. Ademas, los nervios 182 pueden incluir formas diferentes y no se limitan a tener secciones transversales generalmente rectangulares.
Como se ha descrito anteriormente, el tope 150 esta configurado para colocarse en un arco de alambre. En consecuencia, el tope 150 tiene una posicion abierta (figura 26) y una posicion cerrada (figura 27). En una realizacion, el tope 150 esta en un estado normal relajado en la posicion cerrada y es capaz de pasar de la posicion cerrada a la posicion abierta. La instalacion del tope 150 puede incluir separar a la fuerza las porciones primera y segunda 154, 156 usando una herramienta (no representada), tal como pinzas dentales. Debido a sus propiedades de memoria de forma, la separacion de las porciones primera y segunda 154, 156 da lugar a que el tope 150 este en una configuracion deformada. Una vez que el clmico pone el tope 150 en la posicion apropiada en el arco de alambre, el tope 150 vuelve a la posicion cerrada cuando la temperatura del tope 150 se aproxima a la temperatura operativa, que puede ser o estar cerca de la temperatura oral normal de la boca humana. En esta realizacion, el tope 150 esta configurado para moverse desde la posicion abierta a la posicion cerrada sin entrada mecanica, tal como sin rizado.
Para ello y con referencia a las figuras 34A-34C, el tope 150 se puede fabricar por maquinado, por ejemplo, por maquinado por descarga electrica (MDE), una composicion de aleacion base hecha de una aleacion AMF en la configuracion en forma de C del cuerpo 152, como se representa en la figura 34A sin el gancho 172. Despues del maquinado, una porcion de superficie exterior 168 de al menos una de la primera, segunda o tercera porcion 154, 156, 166 es tratada con una forma de energfa, tal como un haz laser, para formar una o varias regiones tratadas 184, como se representa en las figuras 34B y 34C. Como se representa, las regiones tratadas 184 estan situadas en la porcion de superficie exterior 168 en la transicion o las esquinas entre las porciones primera y tercera 154, 166, y las porciones segunda y tercera 156, 166, respectivamente. En una realizacion, el tratamiento con una forma de energfa quita constituyentes seleccionados de la composicion de aleacion base con el fin de formar regiones 184 que se empobrecen en al menos un elemento metalico de la composicion de aleacion base. Las regiones tratadas 184 pueden exhibir propiedades de memoria de forma. En una realizacion, Af es de aproximadamente 30°C. Despues de tratar selectivamente el cuerpo 152 para definir por ello las regiones tratadas 184 (figura 34B), el cuerpo 152 puede deformarse mecanicamente a una posicion abierta (figura 34C), por lo que las porciones primera y segunda 154, 156 se alejan una de otra para recibir un arco de alambre a traves de la abertura 164. Aunque no se representa, la deformacion del cuerpo 152 puede producirse primariamente o unicamente en las regiones tratadas 184. Los topes 150 pueden empaquetarse entonces para transporte a la clmica de ortodoncia para su uso.
Una vez que el cuerpo 152 se deforma a una posicion abierta (figura 34C) antes de la instalacion, el cuerpo 152 permanece en la posicion abierta hasta que es sometido a un aumento de temperatura a al menos una temperatura operativa, por ejemplo, la temperatura oral. A temperaturas proximas o superiores a la temperatura operativa, el cuerpo 152 recupera su configuracion normal o no deformada (figura 34B) o posicion cerrada. Al cerrarse, la porcion superficial interior del cuerpo 152 engancha el arco de alambre. Esencialmente, una vez colocado en la boca del paciente, el tope 150 se cerrara de modo que las porciones primera y segunda 154, 156 se aproximen una a otra sin una entrada mecanica, tal como rizado. Se apreciara que el ortodoncista puede quitar el tope 150 separando los salientes 158, 160 con un escalar o pinzas como es conocido en la tecnica. El ortodoncista tambien puede enfriar el
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tope 150 antes de la extraccion para aumentar la proporcion de martensita en las regiones 184, lo que puede facilitar la extraccion del tope 150.
Con referencia ahora a la figura 35, en una realizacion, las regiones tratadas 184 pueden abarcar el grosor del cuerpo 152. En otros terminos, la region tratada 184 puede formar porciones de ambas superficies interior y exterior 168, 170. En la realizacion ejemplar representada, las regiones tratadas secundarias 184 pueden estar situadas en la union entre las porciones primera y tercera 154, 166 y las porciones segunda y tercera 156, 166, respectivamente, de modo que la tercera porcion 166 incluye partes de dos regiones tratadas separadas 184.
En una realizacion alternativa, como se representa en la figura 36, la region tratada 184 esta situada unicamente dentro de la tercera porcion 166. Se apreciara, sin embargo, que una pequena porcion de la region tratada 184 tambien puede estar situada sobre o en las porciones primera o segunda 154, 156. De forma similar a la representada en la figura 35, en la realizacion representada en la figura 37, las regiones tratadas 184 pueden extenderse a traves de todo el grosor del cuerpo 152. Sin embargo, las regiones tratadas secundarias 184 pueden estar configuradas alternativamente de tal manera que solamente atraviesen una porcion del todo el grosor del cuerpo 152. Por ejemplo, como se representa en la figura 38, la region tratada 184 puede penetrar solamente una porcion del grosor del cuerpo. En la realizacion representada, “d” es la profundidad de la region tratada secundaria 184 y “D” es la profundidad general o el grosor del tope 150 medido perpendicular a una tangente a lo largo de la superficie exterior del tope 150. La relacion d/D es aproximadamente 0,63. Por lo tanto, la region tratada 184 puede extenderse a traves de aproximadamente 63% del grosor del cuerpo 152.
Con referencia ahora a la figura 37, en una realizacion, el cuerpo 152 puede incluir la region tratada 173 que define la superficie interior 170, como se ha descrito anteriormente con referencia a las figuras 26-33, y la region tratada 184, como se ha descrito anteriormente con referencia a las figuras 35 y 36, formando una porcion de la superficie exterior 168. Segun al menos esta realizacion, cuando el cuerpo 152 se engancha con un arco de alambre y luego se somete a temperaturas de o cerca de la temperatura operativa, el cuerpo 152 puede cerrarse alrededor del arco de alambre debido a las caractensticas de memoria de forma atribuidas a la region tratada 184. Durante el cierre, la region tratada 173 puede deformarse plasticamente para mejorar la friccion de superficie con superficie entre el arco de alambre en la region tratada 173. Se apreciara que las composiciones de la aleacion en cada una de las regiones tratadas 173 y 184 puede no ser la misma. En una realizacion, la Af de la region retirada 173 es mas alta que la Af de la region tratada 184, que, a su vez, puede ser mas alta que la Af de la composicion de aleacion base.
Ejemplo
Un tope y gancho representados en las figuras 39 y 40, por ejemplo, son tratados con un laser un numero predeterminado de pulsos. Por ejemplo, la composicion de aleacion base de un gancho de NiTi puede ser procesada con el laser de fibra, descrito anteriormente. A modo de ejemplo, la potencia se puede variar entre 30% y 80% con una duracion de pulso de aproximadamente 10 ps. El tiempo de parada y solapamiento tambien se puede variar. De esta forma, se pueden producir topes/ganchos personalizados con variacion controlada de la capacidad de agarre o fijacion. Con referencia a la figura 41, puede producirse un tope/gancho segun una realizacion de la invencion de modo que la carga a la que comienza el deslizamiento sea predeterminada. En otros terminos, la magnitud de la friccion entre el arco de alambre y el tope puede controlarse. Esto se puede lograr controlando la fuerza de fijacion. Un aumento de la fuerza de fijacion da lugar a un aumento de la friccion.
Como se ilustra en la figura 41, y sin quedar vinculados por la teona, la fuerza a la que el tope comienza a deslizar puede ajustarse tratando con laser el aparato, tal como el tope o gancho (representados en las figuras 26 y 34A, respectivamente, por ejemplo). El tope/gancho tratado puede montarse entonces sobre un arco de alambre como se ha descrito anteriormente. Una vez fijado, se puede aplicar una carga al tope/gancho y se mide la fuerza a la que el tope/gancho comienza a deslizar a lo largo del arco de alambre. Puede utilizarse una maquina Instron y un sistema de fijacion, como pueden apreciar los expertos en la tecnica, para medir la fuerza a la que comienza el deslizamiento.
Los resultados de las pruebas pueden ser coherentes con lo ilustrado en la figura 41. Como se representa, las variaciones en el tratamiento de topes/ganchos individuales pueden proporcionar variaciones en la fuerza de inicio del deslizamiento, como se indica en 80, 82, 84, 86, y 88. La fuerza necesaria para iniciar el deslizamiento pueden aumentar o disminuir con relacion a la composicion base y puede ser mas grandes que la fuerza necesaria para iniciar el deslizamiento de un tope/gancho de acero inoxidable, como se indica en “SS” en la figura 41. Por ejemplo, un tope con la composicion de aleacion base puede indicarse en 80. Con tratamiento con laser, el tope puede requerir una fuerza para iniciar el deslizamiento como indica la lmea 82. El procesamiento adicional puede proporcionar un tope que puede comenzar a deslizar en 84. El procesamiento adicional puede proporcionar un tope que comienza a deslizar en 86, y el procesamiento adicional con relacion al tope indicado por la lmea 86 puede producir un tope que comienza a deslizar en la lmea 88. La relacion inversa entre procesamiento y fuerza de deslizamiento tambien puede ser posible para una composicion de aleacion dada.
A este respecto, y a modo de ejemplo, un tope de una composicion de aleacion base puede comenzar a deslizar segun la lmea 88. El procesamiento con un laser como se describe aqrn puede reducir la capacidad de agarre del
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tope de modo que comience a deslizar a una fuerza mas baja como la indicada con la lmea 86. El procesamiento adicional puede producir topes con una fuerza consecutivamente inferior a la que se inicia el deslizamiento, como se indica en las lmeas 84, 82, y 80. Se apreciara que la composicion de la aleacion base puede determinar si la fuerza de agarre puede incrementarse o disminuirse a partir de la composicion de aleacion base con procesamiento con laser. En cualquier caso, sin embargo, el tope/gancho puede ser procesado para lograr una fuerza umbral deseable a la que se inicia el deslizamiento. Ventajosamente, los clmicos pueden especificar una fuerza a la que el tope/gancho comienza a deslizar en el arco de alambre. Esto puede tener la finalidad de maximizar la comodidad del paciente u otra razon.
Brackets ortodoncicos autoligantes
Los brackets autoligantes son conocidos en la tecnica. Sin embargo, los brackets autoligantes actuales son a menudo conjuntos de piezas multiples. Por ejemplo, los brackets autoligantes metalicos y ceramicos actuales se montan a menudo a partir de al menos dos piezas, a saber, al menos un cuerpo de bracket que define una ranura de arco de alambre y un elemento ligante, tal como un clip movil o corredera que tiene una posicion abierta que permite la introduccion del arco de alambre y una posicion cerrada que captura el arco de alambre en la ranura de arco de alambre. El clip o corredera se mueve con relacion al cuerpo de bracket. Tales brackets puede ser costosos, debido en parte a la complejidad de la fabricacion de las tolerancias ajustadas entre las piezas necesarias para encajar sistematicamente multiples piezas pequenas. Ademas, los conjuntos de dos piezas pueden presentar un riesgo de dano para el paciente debido a la deglucion o aspiracion de las piezas separadas. Por lo tanto, es deseable resolver estos y otros problemas conocidos de los brackets ortodoncicos autoligantes.
Para estos y otros fines, una realizacion de un aparato ortodoncico autoligante, como se representa en la figura 42, incluye un bracket 210, que es un unico elemento unitario que tiene un elemento ligante integral. En particular, el bracket 201 incluye un cuerpo de bracket 212 que define una ranura de arco de alambre 214. El cuerpo de bracket 212 esta configurado para recibir un arco de alambre 215 para aplicar fuerzas correctoras al diente. Como se describe con detalle mas adelante, el bracket 210 se hace de una AMF que tiene una composicion de aleacion base con una o varias regiones tratadas con una forma de energfa para cambiar la composicion de dichas regiones con relacion a la composicion de aleacion base de la AMF. Las temperaturas de transicion de las regiones tratadas pueden diferir de las temperaturas de transicion de la composicion de aleacion base. Como resultado, un cambio en la temperatura puede producir un cambio de fase diferente en las regiones tratadas con relacion a la composicion de aleacion base o permitir que porciones del bracket 210 exhiban caractensticas superelasticas y/o de memoria de forma mientras que otras porciones no exhiben estas propiedades o exhiben una propiedad diferente.
En la realizacion representada, el cuerpo 212 tiene alas de union oclusales y gingivales opuestas 216, 218, respectivamente, para recibir una o varias ligaduras (no representadas), como es conocido en la tecnica. Aunque aqrn se describen alas de union 216, 218 y ligaduras, se anticipa que, en algunos casos, las alas de union 216, 218 y las ligaduras pueden ser innecesarias.
Las realizaciones aqrn descritas, a no ser que se indique lo contrario, se describen aqrn usando un marco de referencia con el bracket 210 montado en una superficie labial de un diente en la mandfbula superior. En consecuencia, en el sentido en que se usa aqrn, terminos tales como labial, lingual, mesial, distal, oclusal y gingival usados para describir el bracket 210 se entienden con relacion al marco de referencia elegido. Las realizaciones de la invencion, sin embargo, no se limitan al marco de referencia elegido y los terminos descriptivos, puesto que el bracket ortodoncico 210 puede ser usado en otros dientes y en otras orientaciones dentro de la cavidad oral. Por ejemplo, el bracket 210 tambien puede estar situado en la mandfbula inferior y caer dentro del alcance de la invencion. Los expertos en la tecnica reconoceran que los terminos descriptivos aqrn usados pueden no aplicarse directamente cuando hay un cambio en el marco de referencia. No obstante, se preve que la invencion sea independiente de la posicion y la orientacion dentro de la cavidad oral y los terminos relativos usados para describir realizaciones del bracket ortodoncico tienen simplemente la finalidad de proporcionar una descripcion clara de los ejemplos en los dibujos. Como tales, los terminos relativos labial, lingual, mesial, distal, oclusal y gingival no limitan de ninguna forma la invencion a una posicion u orientacion concretas.
Cuando el bracket 210 se instala en la superficie labial de un diente soportado en la mandfbula superior del paciente, el cuerpo 212 tiene un lado lingual 220, un lado oclusal 222, un lado gingival 224, un lado mesial 226, un lado distal 228 y un lado labial 230. El lado lingual 220 del cuerpo 212 esta configurado para fijacion al diente de manera convencional, por ejemplo, con un cemento o adhesivo ortodoncico apropiado o con una banda alrededor de un diente adyacente (no representado).
Con referencia a la figura 42, en una realizacion, el cuerpo 212 incluye una porcion mesial 231, una porcion distal 233 y una porcion central 237. Una superficie base 232 y una pluralidad de superficies mesial, distal y central opuestas 234a-c, 235a-c que corresponden a la porcion mesial 231, la porcion distal 233 y la porcion central 237, respectivamente, sobresalen labialmente de la superficie base 232 y definen en conjunto la ranura de arco de alambre 214 en el cuerpo 212. La ranura de arco de alambre 214 se extiende en una direccion mesial-distal desde el lado mesial 226 al lado distal 228 del cuerpo de bracket. La porcion central 237 esta espaciada de cada una de la porcion mesial 231 y la porcion distal 233 por espacios 238 (es decir, intervalos) entre las superficies mesiales 234a,
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235a y las superficies centrales correspondientes 234c, 235c y entre las superficies distales 234b, 235b y las superficies centrales correspondientes 234c, 235c. La porcion mesial 231 y la porcion distal 233 estan conectadas por puentes 245 correspondientes a los espacios 238, como se representa mejor en la figura 44. Los puentes 245 forman esencialmente una porcion de la superficie base 232 con el fin de formar una superficie base continua 232 desde la porcion mesial 231 a traves de la porcion distal 233.
Con referencia ahora a las figuras 42 y 43A, en una realizacion, la porcion central 237 incluye el elemento ligante integral en la configuracion de una porcion ligante 236. A este respecto, en la realizacion ejemplar representada, la porcion central 237 incluye una pared gingival 240 y una pared oclusal 242 que definen respectivamente las superficies centrales 243c y 235c de la ranura de arco de alambre 214. Al menos un saliente o proyeccion 244 se extiende desde una de la pared gingival 240 o desde la pared oclusal 242. Sin embargo, se apreciara que el saliente 244 puede extenderse desde cada una de la pared gingival 240 y la pared oclusal 242, como se representa en la figura 42. El saliente 244 se extiende hacia fuera de la pared gingival 240 o la pared oclusal 242 con el fin de definir un lfmite labial de la ranura de arco de alambre 214 cuando el saliente 244 esta en una posicion cerrada (figura 43A). En la realizacion representada en las figuras 42 y 43A, los salientes 244 pueden estar adyacentes uno a otro en una relacion opuesta en la direccion mesial-distal, extendiendose cada uno a traves de una porcion sustancial de la ranura de arco de alambre 214 una distancia suficiente para evitar o al menos resistir la extraccion de un arco de alambre de la ranura 214.
Con referencia continuada a la figura 43B, la porcion central 237, espedficamente las paredes 240 y 242, tienen una posicion abierta, en la que el arco de alambre 215 (figura 42) puede insertarse pasando por los salientes 244 y a la ranura de arco de alambre 214, y una posicion cerrada (figura 43A), en la que los salientes 244 evitan la extraccion inadvertida del arco de alambre de la ranura de arco de alambre 214. Los espacios 238 permiten que las paredes 240, 242 se aproximen y alejen una de otra entre las posiciones abierta y cerrada, como se describe mas adelante. Ademas, y con referencia a la figura 44, el lado lingual 220 del cuerpo de bracket 212 puede incluir una porcion superficial mesial 250 a lo largo de la porcion mesial 231 del cuerpo de bracket 212 y una porcion superficial distal 252 a lo largo de la porcion distal 233 del cuerpo de bracket 212. Cada una de la porcion superficial mesial 250 y la porcion superficial distal 252 puede estar configurada para fijacion a una almohadilla (no representada) u otra superficie antes de unirse a un diente. Como se representa en la figura 44, la porcion central 237 incluye una porcion superficial central 254 que esta desviada una dimension, D, alejandose labialmente de un plano definido por las porciones superficiales mesial y distal 250, 252. Como se describe mas adelante, la desviacion de la porcion superficial central 254 puede proporcionar holgura entre las paredes 240, 242 cuando una o ambas paredes son movidas a una posicion abierta.
Como se ha descrito anteriormente, en una realizacion, una porcion superficial del cuerpo de bracket 212 puede ser tratada selectivamente con una forma de energfa, tal como un haz laser, de modo que la porcion superficial incluya una region tratada 246 cuya composicion qrnmica difiera de la composicion de aleacion base de la AMF. La region tratada 246 se puede formar de forma similar a las zonas tratadas 28 o las regiones tratadas 126, 146, 173 y 184, descritas anteriormente, para quitar elementos metalicos seleccionados de dicha region del cuerpo de bracket 212. Como se ha indicado en 246 en las figuras 43A y 43B, parte de la superficie base 232 y las superficies centrales 234c, 235c, asf como las superficies exteriores de las paredes 240, 242 se tratan con una forma de energfa de modo que incluyan una composicion qrnmica diferente de la composicion de aleacion base de las porciones no tratadas del cuerpo de bracket 212. Como antes, se apreciara que, aunque las regiones tratadas 246 pueden considerarse incluidas en las porciones superficiales, las regiones tratadas 246 pueden extenderse mas alla de la superficie y al cuerpo 212 una cierta profundidad o por todo el grosor (como se representa en las figuras 43A y 43B). Debido al cambio en la composicion de la aleacion, la region tratada 246 puede exhibir un cambio a las temperaturas de transicion con relacion a las temperaturas de transicion de la composicion de aleacion base de las regiones no tratadas del cuerpo de bracket 212. La posicion de las regiones tratadas 246 puede proporcionar o al menos facilitar la caractenstica autoligante del bracket ortodoncico 210. Aunque las regiones tratadas 246 se representan como ligeras depresiones de manera que sean zonas de grosor reducido, se apreciara que puede no haber discontinuidad en el plano de la superficie desde una region no tratada a las regiones tratadas 246.
En una realizacion, las regiones tratadas 246 representadas en las figuras 43A y 43B pueden impartir propiedades superelasticas o propiedades de memoria de forma a estas zonas con relacion a las porciones restantes del cuerpo de bracket 212. Tratando una o varias de estas regiones 246 o tratando el grosor de una o ambas paredes 240, 242, las regiones 246 pueden comportarse como una bisagra o proporcionar de otro modo una region alrededor de la que uno o ambos hombros o salientes 244 pueden alejarse en general de la ranura de arco de alambre 214. En particular, como se representa en la figura 43B, cuando el saliente 244 se aleja de la ranura de arco de alambre 214, puede insertarse o quitarse un arco de alambre de la ranura de arco de alambre 214. Una vez que el arco de alambre se ha insertado en la ranura de arco de alambre 214, la pared 240 puede volver a la posicion cerrada de modo que el saliente 244 evite la extraccion inadvertida del arco de alambre de la ranura de arco de alambre 214.
Como se ha descrito anteriormente, cuando las paredes 240, 242 son movidas hacia fuera, la desviacion entre la superficie 254 y el plano definido por las porciones superficiales medial y distal 250, 252 puede proporcionar holgura para la accion a modo de bisagra de las regiones 246, que puede incluir el movimiento de una porcion de la region
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246 o una porcion de una de las paredes 240, 242 a la zona de holgura, como se indica en general con D en la figura 44.
En una realizacion, como se representa en las figuras 42, 43A, y 43B, el saliente 244 puede estar ahusado como se ha indicado en 248. Esta region ahusada 248 del saliente 244 puede facilitar la introduccion de un arco de alambre a la ranura con solo empujar el arco de alambre contra la region ahusada 248 del saliente 244. Se apreciara que el empuje del arco de alambre contra la region ahusada 248 del saliente 244 puede hacer que la pared 242 se flexione espontaneamente alejandose de la ranura de arco de alambre 214, permitiendo asf que el clmico inserte un arco de alambre en la ranura de arco de alambre 214 sin la ayuda de herramientas.
En las realizaciones en las que las regiones 246 tienen propiedades superelasticas, una o varias regiones 246 pueden incluir una composicion de aleacion en la que la temperatura de transicion Af se cambia a una temperatura diferente con relacion a la temperatura de transicion Af de la composicion de aleacion base del resto del cuerpo de bracket 212. En una realizacion, Af de la region tratada 246 se cambia a una temperatura mas alta con relacion a la Af de la aleacion base. Consiguientemente, con referencia a la figura 43B, una o ambas paredes 240, 242 pueden incluir una region 246 de aleacion superelastica de tal manera que la flexion de las paredes 240, 242 en direcciones opuestas hacia fuera en las direcciones oclusal y gingival correspondientes exponga la superficie base 232 y no deforme plasticamente ninguna porcion de la pared 240, 242. En una realizacion, sujetando la pared 242 de tal manera que el saliente 244 este en la posicion abierta, el clmico puede insertar o quitar entonces un arco de alambre de la ranura de arco de alambre 214. Despues de la introduccion o de la extraccion del arco de alambre de la ranura de arco de alambre 214, cada una de las paredes 240, 242 recupera elasticamente su posicion cerrada inicial. En otros terminos, despues de la extraccion de la fuerza necesaria para mantener los salientes 244 en la posicion abierta, las regiones tratadas 246 vuelven a la configuracion original de tal manera que las paredes 240, 242 se mueven a sus posiciones cerradas. Ademas, la region ahusada 248 puede facilitar la introduccion de un arco de alambre en la ranura de arco de alambre 214 sin usar ninguna herramienta para mantener el saliente 244 alejado de la ranura de arco de alambre en una posicion abierta.
En realizaciones en las que las regiones 246 tienen propiedades de memoria de forma, una o varias regiones 246 pueden incluir una composicion de aleacion en la que la temperatura de transicion Af es menor que la temperatura de la cavidad oral. Consiguientemente, con referencia a la figura 43A, una o ambas paredes 240, 242 pueden tener una posicion normal, no deformada, como la posicion cerrada, es decir, con los salientes 244 colocados sobre la ranura de arco de alambre 214. El clmico puede enfriar inicialmente el bracket 210, espedficamente las regiones 246, antes de instalar y/o quitar un arco de alambre de la ranura de arco de alambre 214. Despues del enfriamiento, las paredes 240, 242, espedficamente las regiones 246, pueden deformarse cuando los salientes 244 son empujados hacia fuera alejandolos de la ranura de arco de alambre 214 a la posicion abierta representada en la figura 43B. Una vez que los salientes 244 estan en la posicion abierta, el clfnico puede insertar y/o quitar un arco de alambre de la ranura de arco de alambre 214. En esta realizacion, puede no ser necesario que el clfnico mantenga los salientes 244 en la posicion abierta, puesto que el movimiento inicial de las paredes 240, 242 puede dar lugar a deformacion plastica de las regiones 246. Es decir, las paredes 240, 242 pueden permanecer en la posicion abierta una vez que son empujadas hacia fuera alejandolas de la ranura de arco de alambre 214.
Una vez que el arco de alambre se ha instalado en la ranura de arco de alambre 214, el bracket 210 puede calentarse naturalmente a la temperatura de la cavidad oral, y al hacerlo, las regiones 246 pueden recuperar sus posiciones no deformadas iniciales con los salientes 244 sobre la ranura de arco de alambre 214 en la posicion cerrada representada en la figura 43A. Se apreciara que el movimiento de cierre de las paredes 240, 242 y los salientes correspondientes 244 durante el movimiento a la posicion cerrada es espontaneo debido a las propiedades de memoria de forma de las regiones 246. Alternativamente, el clfnico puede volver las paredes 240, 242 a la posicion cerrada.
Ademas, en una realizacion, las regiones no tratadas del cuerpo de bracket 212 pueden ser relativamente ngidas en comparacion, por ejemplo, con las regiones 246, con el fin de proporcionar el control de par deseado. Por ejemplo, las superficies de la ranura de arco de alambre incluyendo las superficies mesiales y distales de las porciones mesiales y distales 231 y 233 pueden ser de una composicion de aleacion base mas ngida que cualquiera de las regiones 246. Ademas, tambien se apreciara que cada una de las regiones 246 puede diferir de otra en la composicion de aleacion, asf como ser diferente de la composicion de aleacion base. Por ejemplo, una region 246 puede exhibir propiedades de memoria de forma mientras que otra region 246 puede exhibir propiedades superelasticas a la misma temperatura. Por lo tanto, las paredes 240, 242 pueden diferir en su respuesta a una fuerza aplicada. Por ejemplo, una pared 240 puede moverse elasticamente entre posiciones abierta y cerrada debido a una region superelastica 246 y la otra pared 242 puede moverse plasticamente a la posicion abierta y luego moverse espontaneamente a la posicion cerrada debido a memoria de forma al calentarse. Consiguientemente, las realizaciones de la presente invencion no se limitan a que cada region 246 tenga la misma composicion de aleacion.
En una realizacion, y con referencia ahora a las figuras 45, 46A, y 46B, una disposicion alternativa para el elemento ligante integral o la porcion ligante 236 se representa con la porcion central 237 que tiene hombros o salientes opuestos 244. Cada uno de los salientes 244 se extiende a menos de la mitad de la distancia de la anchura de la ranura de arco de alambre 214 en una relacion opuesta a modo de espejo. La realizacion del bracket ortodoncico
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autoligante de una sola pieza 210 representado en las figuras 45, 46A, y 46B tiene regiones 246 similares a las descritas anteriormente con respecto a la realizacion representada en las figuras 34-36. A este respecto, las paredes 240, 242 y los salientes opuestos 244 tienen posiciones abiertas (figura 46B) y cerradas (figura 46A) de modo que el bracket ortodoncico 210 es autoligante y opera de manera similar a la expuesta anteriormente, siendo las regiones 246 de una composicion de aleacion diferente de la composicion de aleacion base de manera que tenga propiedades superelasticas o de memoria de forma similares a las regiones 246 expuestas anteriormente con respecto a las figuras 42-44.
Con referencia ahora a las figuras 47 y 48, en otra realizacion del aparato ortodoncico, un bracket ortodoncico autoligante 310 incluye un cuerpo de bracket 312 y un elemento ligante integral. En la realizacion ejemplar representada, el elemento ligante integral es un clip ligante integral 314. De forma similar a las realizaciones de los aparatos ortodoncicos anteriores, el bracket ortodoncico 310 es un cuerpo unitario de una sola pieza, hecho de una AMF. El elemento ligante integral no se fabrica por separado y luego se monta con el cuerpo de bracket 312. Aunque las porciones del elemento ligante son moviles con relacion al cuerpo de bracket 312, el elemento ligante no se mueve con relacion al cuerpo de bracket 312 durante la introduccion o la extraccion de un arco de alambre de la ranura de arco de alambre. Mas bien, el cuerpo de bracket 312 y el elemento ligante integral se funden conjuntamente, por ejemplo, en un solo proceso de vaciado o se maquinan a partir de una pieza monolttica de AMF, por ejemplo, el bracket 310 se puede hacer de una aleacion de NiTi, CuNiTi u otra AMF descrita anteriormente. Solamente una porcion del elemento ligante se puede mover con relacion al cuerpo de bracket. De forma similar a las realizaciones del aparato ortodoncico descrito anteriormente, una o varias regiones seleccionadas del cuerpo de bracket 312 son tratadas con una forma de energfa, tal como con un haz laser, para cambiar la composicion de la aleacion en las regiones seleccionadas. Como se describe mas adelante, el cambio de la composicion de aleacion en las regiones tratadas facilita las caractensticas autoligantes del bracket 310 y asf facilita la introduccion y la extraccion de un arco de alambre del cuerpo de bracket 312, evitando al mismo tiempo la extraccion inadvertida del arco de alambre de la ranura de arco de alambre 316 durante el tratamiento ortodoncico.
Para ello, con referencia a las figuras 47 y 48, el cuerpo de bracket 312 incluye una ranura de arco de alambre 316 formada en el que esta configurada para recibir un arco de alambre 318 (figura 48) para aplicar fuerzas correctoras a los dientes. Cuando esta montado en la superficie labial de un diente soportado en la mandfbula inferior del paciente, el cuerpo de bracket 312 tiene un lado lingual 320, un lado oclusal 322, un lado gingival 324, un lado mesial 326, un lado distal 328 y un lado labial 330. El lado lingual 320 del cuerpo de bracket 312 esta configurado para fijarse al diente de manera convencional, por ejemplo, con un cemento o adhesivo ortodoncico apropiado o por una banda alrededor de un diente adyacente. El lado lingual 320 puede estar provisto de una almohadilla 332 que define una base de union que se fija a la superficie del diente. La almohadilla 332 puede acoplarse al cuerpo de bracket 312 como una pieza o elemento separado, o alternativamente, la almohadilla 332 puede estar formada integralmente con el cuerpo de bracket 312.
En particular, el cuerpo de bracket 312 incluye una superficie base 334 y un par de superficies de ranuras opuestas 336, 338 que sobresalen labialmente de la superficie base 334 y que definen en conjunto la ranura de arco de alambre 316 que se extiende en una direccion mesial-distal desde el lado mesial 326 al lado distal 328. En una realizacion, las superficies de ranura 336, 338 y la superficie base 334 son sustancialmente integrales dentro del material del cuerpo de bracket 312. Sin embargo, se apreciara que una o varias superficies de ranura 334, 336 y 338 pueden definirse por un inserto (no representado) o revestimiento (no representado) para mejorar las caractensticas de desgaste de la ranura de arco de alambre 316 o por otras razones. La ranura de arco de alambre 316 del cuerpo de bracket 312 puede disenarse para recibir el arco de alambre ortodoncico 318 de cualquier manera adecuada.
Con referencia continuada a la figura 47, en una realizacion, el cuerpo de bracket 312 incluye una porcion de cuerpo gingival 360 y una porcion de cuerpo oclusal 362 que estan separadas en general por la ranura de arco de alambre 316. La porcion de cuerpo gingival 360 define en general la superficie de ranura 338. En particular, un elemento de apoyo 364 de la porcion de cuerpo gingival 360 puede definir la superficie de ranura 338. La porcion de cuerpo gingival 360 puede incluir un elemento puente 366 que define en general una superficie labial del cuerpo de bracket 312. Como se representa mejor en la figura 48, el clip integral 314 se ha formado en un espacio entre el elemento de apoyo 364 y el puente 366. En una realizacion, la porcion de cuerpo gingival 360 tambien define un ala de union gingival 368 por la que un arco de alambre puede fijarse al cuerpo de bracket 312 con un elemento elastomerico (no representado) como es conocido en la tecnica.
La porcion de cuerpo oclusal 362 define en general la superficie de ranura 336 e incluye un rebaje de herramienta 370 en la que un clmico puede poner una herramienta para apalancar contra el clip integral 314. De forma similar a la porcion de cuerpo gingival 360, la porcion de cuerpo oclusal 362 puede definir el ala de union oclusal 372, como se representa. Puede usarse ligaduras ademas de o como una alternativa al clip 314 para fijar el arco de alambre al bracket 310 mediante el ala de union oclusal 372. Por ejemplo, donde el clmico es incapaz de asentar el arco de alambre 318 dentro de la ranura 316 lo suficiente para capturar el arco de alambre 318 con el clip 314 en la posicion cerrada, puede ser necesario usar una ligadura para fijar el cuerpo de bracket 312, mediante las alas de union 368, 372, al arco de alambre para mover el diente a una posicion donde el arco de alambre 318 pueda asentar entonces dentro de la ranura de arco de alambre 316. Se apreciara que, aunque aqrn se describen alas de union 368, 372 y ligaduras, las realizaciones de la presente invencion no se limitan solamente a los brackets que tienen alas de union.
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En una realizacion representada en las figuras 47 y 48, el bracket 310 incluye uno o varios marcadores de alineacion 386a, 386b, 386c, 386d, 386e que pueden incluir zonas elevadas o rebajadas en la superficie para crear una caractenstica visiblemente discernible en el bracket 310. Los marcadores de alineacion 386a-386e se describen mas plenamente en la Publicacion de Estados Unidos numero 2012/0058442.
Como se ha descrito anteriormente, el clip ligante 314 se ha formado integralmente con el cuerpo de bracket 312. El clip ligante integral 314 tiene en general forma de C e incluye una porcion labial 344 que se extiende sobre y esta enfrente de la superficie base 334 de la ranura de arco de alambre 316 e incluye una porcion gingival 346 y una porcion lingual 348 en o cerca de la zona en la que el clip 314 esta integralmente conectado con el cuerpo de bracket 312. Como se representa en la figura 48, la porcion labial 344 define un lfmite labial de la ranura de arco de alambre 316 cuando la porcion labial 344 del clip integral 314 esta en la posicion cerrada. El clip integral 314 puede contactar el elemento puente 366 durante la flexion de la porcion labial 344 del clip 314, por ejemplo, cuando un arco de alambre tira labialmente de la porcion labial 344 del clip 314, lo que puede hacer que la porcion gingival 346 del clip integral 314 contacte el elemento puente 366. El contacto entre el clip integral 314 y el elemento puente 366 puede evitar la liberacion inadvertida del arco de alambre 318 de la ranura de arco de alambre 316. Aunque el clip 314 se coloca cerrando la ranura de arco de alambre 316 enfrente de la superficie base 334 para evitar la extraccion inadvertida del arco de alambre 18 durante el tratamiento, una porcion del clip integral 314 puede moverse intencionadamente a una posicion abierta para que un arco de alambre dentro de la ranura 316 pueda quitarse y otro arco de alambre pueda insertarse a medida que progrese el tratamiento.
En una realizacion, una porcion del bracket ortodoncico 310 se trata selectivamente con una forma de energfa, tal como un haz laser, de modo que la porcion superficial incluye una region tratada 340 cuya composicion qmmica difiere de la composicion de aleacion base de la AMF. Como se representa en las figuras 47 y 48, porciones de cada uno del clip integral 314 y el cuerpo de bracket 312 pueden incluir una region tratada 340. En una realizacion, la porcion lingual 348 en o cerca de la interseccion del clip integral 314 con el cuerpo 312 y la porcion gingival 346 del clip integral 314 pueden tratarse con una forma de energfa de modo que incluyan la region tratada 340 que tiene una composicion qmmica diferente de las porciones adyacentes del clip integral 314 y el cuerpo de bracket 312. La region tratada 340 puede incluir las porciones seleccionadas de la superficie del clip integral 314 y puede extenderse a o a traves del grosor del clip integral 314, como se representa en la figura 48. La region tratada 340 puede extenderse al cuerpo 312 en la interseccion del clip integral 314 y el cuerpo 312, como se indica en la posicion 374. Ademas, se entendera que la diferencia de composicion qmmica entre la region tratada 340 y las regiones no tratadas no estara en un punto exacto de delineacion entremedio. Mas bien, la diferencia de composicion qmmica puede producirse gradualmente a partir de la region tratada 340 en cualquier direccion. Este puede ser el caso cualquiera de las regiones tratadas aqm descritas. Ademas, se apreciara que todo el clip integral 314 puede tratarse como se ha expuesto anteriormente de modo que las propiedades asociadas con la region tratada 340 puedan aplicarse al clip integral 314 en conjunto. La region tratada 340 puede impartir caractensticas superelasticas o de memoria de forma a una porcion del clip 314.
Donde se imparten cualidades superelasticas, el clip integral 314 puede moverse ffsicamente (con una herramienta, por ejemplo) a la posicion abierta de modo que el arco de alambre pueda dirigirse a la ranura de arco de alambre 316 o quitarse de ella. Entonces, una vez que el arco de alambre se ha insertado o quitado a voluntad, el clmico puede liberar el clip 314 de modo que pueda volver a la posicion cerrada. Debido a las propiedades superelasticas de las regiones tratadas 340, el clip ligante 314 tambien puede estar configurado para ligar activamente el arco de alambre 18. Como es conocido, la ligazon activa del arco de alambre 318 por el clip integral 314 puede depender del tamano y de la forma del arco de alambre 318. Tal ligadura activa puede realizarse, sin la degradacion de la fuerza aplicada al arco de alambre como sucedena con elementos de acero inoxidable u otros elementos metalicos, debido a las propiedades superelasticas de la region tratada 340 del clip integral 314. Alternativamente, el clip ligante 314 puede estar configurado para ligadura pasiva del arco de alambre 318.
La region tratada 340 tambien puede exhibir caractensticas de memoria de forma, similares a las explicadas anteriormente con respecto a las otras realizaciones de aparatos ortodoncicos. En una realizacion, el clip integral 314 puede efectuar una transicion entre las posiciones abierta y cerrada sin entrada mecanica. Un cambio en la temperatura del clip integral 314, espedficamente la region tratada 340, puede ser suficiente para que el clip integral 314 se mueva espontaneamente desde la posicion abierta a la posicion cerrada. Por ejemplo, el clmico puede enfriar el clip integral 314 a una temperatura por la que la composicion de la region tratada 340 incluye una proporcion sustancial de martensita con relacion a austenita. Esto puede efectuarse enfriando la region tratada 340 desde la temperatura normal de la cavidad oral a una temperatura mas fna, por ejemplo, inferior a Af, inferior a Ms o inferior a Mf. En esta realizacion, el clmico puede usar un metodo de compresion en fno, gas comprimido u otro para reducir la temperatura de la region tratada 340 a un punto a o por debajo de la temperatura normal de la cavidad oral del paciente antes de deformar el clip integral 314. El clmico puede mover entonces a la fuerza el clip integral 314 a una posicion abierta. Esto puede incluir deformar plasticamente el clip integral 314 en particular en la region tratada 340. Una vez deformado, el clip integral 314 puede permanecer en la posicion abierta mientras la temperatura de la region tratada 340 sigue siendo relativamente fna en comparacion con la temperatura normal de la cavidad oral. El clmico puede quitar y/o insertar entonces un arco de alambre de la ranura de arco de alambre 316. Cuando el clip integral 314 es calentado por el cuerpo del paciente o por aplicacion de una fuente externa de calor, el clip integral
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314 puede pasar a la posicion cerrada. Alternativamente, el clmico puede deformar plasticamente el clip integral 314 volviendolo a la posicion cerrada. En cualquier caso, una vez que la region tratada 340 llega a la temperature normal de la cavidad oral, puede exhibir propiedades superelasticas y puede proporcionar ligadura activa o pasiva, como se ha expuesto anteriormente.
Otra realizacion de un bracket ortodoncico autoligante se representa en las figuras 49 y 50, en las que los numeros de referencia analogos se refieren a elementos analogos de las figuras 47 y 48. Un bracket ortodoncico autoligante 500 es similar al bracket ortodoncico 310 descrito con referencia a las figuras 47 y 48 y descrito anteriormente. El bracket ortodoncico 500 incluye un cuerpo de bracket 512 y un clip ligante integral 514 en el que el bracket 500 es una pieza unitaria de metal hecha de una AMF. Es decir, el cuerpo de bracket 512 y el clip 514 se forman durante el mismo proceso de formacion. Por ejemplo, el cuerpo de bracket 512 y el clip 514 pueden maquinarse a partir de una pieza maciza de AMF, pueden fundirse durante un solo proceso de vaciado, o se pueden formar durante un solo proceso de formacion.
El cuerpo de bracket 512 define una ranura de arco de alambre 516 que en general separa una porcion de cuerpo oclusal 518 de una porcion de cuerpo gingival 520. El cuerpo de bracket 512 difiere del cuerpo de bracket 312 del bracket ortodoncico 310 representado en las figuras 47 y 48 por la ausencia del elemento puente 366. Es decir, la porcion de cuerpo gingival 520 carece de cualquier estructura que cubra labialmente el clip integral 514 en la direccion labial. El clip integral 514 esta asf completamente expuesto a lo largo de la superficie labial del bracket 500.
Durante la ligadura, la deflexion labial del clip integral 514, espedficamente la porcion labial 344 del clip 514, no queda restringida en la direccion labial por ninguna porcion del cuerpo de bracket 512. Sin embargo, ventajosamente, la ausencia del elemento puente 366 u otra estructura sobre el clip integral 514 permite al clmico acceso no restringido para mover el clip integral 514 cuando el tratamiento exige el cambio del arco de alambre. Asf, el clmico puede operar mas facilmente el clip integral 514 sujetando elasticamente la porcion labial 344 del clip 514 en una posicion abierta o deformando plasticamente el clip integral 514 a una posicion abierta para insertar y quitar arcos de alambre de la ranura de arco de alambre 516 como se ha descrito anteriormente. Como se expone anteriormente, las regiones tratadas 340 del clip integral 514 pueden facilitar el tratamiento proporcionando propiedades superelasticas y/o de memoria de forma a al menos porciones del clip integral 514.
Brackets ortodoncicos multimodulo
Los brackets ortodoncicos se unen de ordinario a los dientes con adhesivos. La resistencia de los adhesivos comerciales es limitada. Durante el tratamiento ortodoncico, fuerzas de impacto y cizalladura aplicadas a los brackets ortodoncicos pueden romper la union adhesiva y asf desenganchar o desplazar los brackets de los dientes. Cuando la union adhesiva falla, el paciente debe programar una visita extra a la clmica de ortodoncia para que le vuelvan a unir el bracket o lo sustituyan. Esto es un inconveniente tanto para el paciente como para el clmico. Ademas, en el tiempo que va desde el fallo de la union a la reparacion, el bracket flojo no hace nada para facilitar el tratamiento ortodoncico. Consiguientemente, este penodo de ineficacia puede aumentar el tiempo general de tratamiento.
Para resolver este y otros problemas relacionados con el fallo de la union adhesiva, una realizacion de la invencion incluye elementos que absorben la energfa de fuerzas de impacto aplicadas al aparato ortodoncico, reduce la transmitancia de la magnitud de dichas fuerzas a la union, y asf disminuye la probabilidad de fallo de la union adhesiva entre un aparato ortodoncico y el diente. Como se representa en las figuras 51-54, en una realizacion de la invencion, un bracket ortodoncico 410 incluye un cuerpo de bracket 412, que se representa como un cuerpo unitario hecho de una AMF que tiene una composicion de aleacion base. En la realizacion ejemplar representada, el cuerpo de bracket 412 es un bracket ortodoncico del tipo de dos alas de union. Se apreciara, sin embargo, que las realizaciones de la presente invencion no se limitan a brackets ortodoncicos del tipo de dos alas de union. Con referencia a la figura 51, el cuerpo de bracket 412 define una ranura de arco de alambre 414a, 414b que esta configurada para recibir un arco de alambre (no representado) para aplicar fuerzas correctoras a un diente. El cuerpo de bracket 412 tiene pares de alas de union oclusales y gingivales opuestas 416a, 416b, 418a, 418b, respectivamente, para recibir una o varias ligaduras (no representadas), como es conocido en la tecnica.
Cuando esta montado en la superficie labial de un diente soportado en la mandfbula inferior del paciente, el cuerpo de bracket 412 tiene un lado lingual 420, un lado oclusal 422, un lado gingival 424, un lado mesial 426, un lado distal 428 y un lado labial 430. El lado lingual 420 del cuerpo de bracket 412 esta configurado para fijacion al diente de manera convencional, por ejemplo, con un cemento o adhesivo ortodoncico apropiado o con una banda alrededor de un diente adyacente. El lado lingual 420 puede estar provisto de una almohadilla 432 que define una base de union que esta fijada a la superficie del diente. La almohadilla 432 puede estar acoplada al cuerpo de bracket 412 como una pieza o elemento separado o, alternativamente, la almohadilla 432 puede estar formada integralmente con el cuerpo de bracket 412. La almohadilla 432 puede ser similar o incluir elementos similares a la almohadilla descrita en la Patente de Estados Unidos publicada numero 2011/0189624.
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El cuerpo 412 incluye una superficie base 433 y una pluralidad de superficies mesiales y distales opuestas 434a, 434b, 436a, 436b que sobresalen labialmente de la superficie base 433 y que definen colectivamente la ranura de arco de alambre 414a, 414b en el cuerpo 412. La ranura de arco de alambre 414a, 414b se extiende en una direccion mesial-distal desde el lado mesial 426 al lado distal 428 del cuerpo de bracket 412.
En realizaciones ejemplares representadas en las figuras 51-54, una o varias porciones del cuerpo de bracket 412 son tratadas selectivamente con una forma de energfa, tal como un laser, con el fin de definir una region tratada o una pluralidad de regiones tratadas que incluyan propiedades que difieran de las propiedades asociadas con la composicion de aleacion base. En una realizacion, las regiones tratadas exhiben diferencias de composicion una con relacion a otra y con relacion a la composicion de aleacion base de modo que cada una tiene una proporcion diferente de martensita y austenita a la temperatura de la cavidad oral. A este respecto, en las regiones tratadas, la relacion de martensita a austenita se puede variar de modo que una carga de impacto produzca menos recuperacion elastica o deformacion plastica completa en una o varias regiones tratadas. Variando selectivamente la relacion de martensita a austenita, se puede variar la cantidad de energfa absorbida por la transformacion de fase correspondiente de dicha region tratada. Consiguientemente, una carga de impacto en el cuerpo de bracket 412 puede producir transformacion de fase de una region tratada, pero no de otra region tratada. La transformacion de fase se usa para absorber el choque o esfuerzo repentino del impacto. De esta manera, las regiones tratadas estan configuradas para experimentar transformacion de fase variable cuando se someten a un impacto de modo que el cuerpo de bracket 412 absorbe parte o toda la energfa de impacto. Ventajosamente, debido a las cualidades superelasticas de las regiones tratadas, el cuerpo de bracket 412 absorbe la energfa de impacto y luego vuelve a su posicion original de tal manera que la energfa de impacto no sea totalmente transferida a la union adhesiva entre el bracket 410 y el diente.
Con referencia espedficamente a la realizacion representada en la figura 51, el cuerpo de bracket 412 puede tener una pluralidad de regiones tratadas, cada una con una cantidad de tratamiento variable. En general, la variacion se gradua en todo el cuerpo de bracket 412 tratando el cuerpo de bracket 412 en capas. Espedficamente, la variacion de la cantidad de tratamiento en cualquiera de las realizaciones puede efectuarse tratando cada region individual con una cantidad variada (es decir, intensidad) de energfa, o durante un tiempo mas largo o mas corto que otras regiones tratadas. Como se ha descrito anteriormente, puede usarse un haz laser para tratar selectivamente varias porciones del cuerpo de bracket 412 con el fin de cambiar la composicion qmmica de la AMF en dichas regiones.
Espedficamente, en una realizacion, el cuerpo de bracket 412 representado en la figura 43 incluye tres regiones tratadas diferentes 440a, 440b, 440c. En general, cada una de las regiones tratadas 440a, 440b, 440c esta dispuesta en una configuracion en capas, apilandose las capas en la direccion generalmente lingual-labial. A modo de ejemplo solamente, la region tratada 440c puede experimentar transformacion de fase antes de alguna de las regiones 440b o 440a. Asf, un impacto en el cuerpo de bracket 412 en las porciones labiales del cuerpo de bracket 412 sera absorbido al menos parcialmente por la transformacion de fase en la region 440c. Cualquier energfa de impacto no absorbida en la region 440c puede producir transformacion de fase en la region 440b. Igualmente, cualquier energfa de impacto no absorbida en la region 440b puede ser absorbida por la transformacion de fase en la region 440a. En ultimo termino, absorber la energfa por transformacion de fase desde las regiones exteriores a las regiones interiores reduce la energfa de impacto transferida a la union adhesiva y asf reduce la probabilidad de que el bracket 412 se desuna inadvertidamente del diente durante el tratamiento ortodoncico.
En particular, en una realizacion, la primera region tratada 440a se coloca comenzando por el punto lingual del cuerpo 412 adyacente a la almohadilla 432. La primera region tratada 440a se extiende desde ad a un plano espaciado en la direccion lingual desde la ranura de arco de alambre 414a, 414b. La segunda region tratada 440b esta adyacente a la primera region tratada 440a y se extiende labialmente desde la primera region tratada 440a. Parte de la segunda region tratada 440b esta situada a lo largo de la superficie base 433a, 433b y las superficies oclusales y gingivales 434a, 434b, 436a, 436b de la ranura de arco de alambre 414a, 414b. Parte de la segunda region tratada 440b tambien esta situada sobre o en una region en forma de arco 450 de las alas de union 416a, 416b, 418a, 418b. La tercera region tratada 440c es adyacente a la segunda region tratada 440b y se extiende labialmente desde la segunda region tratada 440b al lado labial 430 del cuerpo de bracket 412. Mas espedficamente, la tercera region tratada 440c comienza esencialmente en o cerca de la region en forma de arco 450 de las alas de union 416, 418, y se extiende labialmente desde ad a las superficies labiales 452 del cuerpo de bracket 412 y las alas de union 416a, 416b, 418a, 418b. Parte de la tercera region tratada 440c tambien esta situada en las caras de extremo mesial y distal 446, 448, asf como las superficies mesial y distal 434, 436 de la ranura de arco de alambre 414.
Cada una de las regiones tratadas 440a, 440b, 440c puede corresponder a un cambio en la composicion de aleacion base. Como se expone anteriormente, espedficamente con respecto a los arcos de alambre, cada una de las regiones tratadas 440a, 440b, 440c puede exhibir una diferencia en la composicion de fase entre austenita y martensita a la temperatura de la cavidad oral. Por lo tanto, la relacion esfuerzo-deformacion en cada region se comporta de forma diferente bajo carga de impacto. El cuerpo de bracket del tipo de capas 412 representado en la figura 51 puede absorber energfa de impacto y asf puede reducir la probabilidad de que la union adhesiva entre el cuerpo de bracket 412 y el diente experimente un esfuerzo suficiente para romper la union adhesiva.
Se apreciara que las realizaciones de la invencion no se limitan al bracket en capas ilustrado en la figura 51. El tratamiento de un cuerpo de bracket con un haz de energfa, tal como un haz laser, permite efectuar cualquier numero de configuraciones de regiones tratadas y no tratadas. A modo de ejemplo, y no de limitacion, con referencia ahora a las figuras 52-54, en las que numeros de referencia analogos se refieren a caractensticas analogas de la 5 figura 51, el bracket ortodoncico 410 puede incluir una region tratada 440 en cada una de las regiones en forma de arco 450 de las alas de union 416a, 416b, 418a, 418b, como se representa en las figuras 52 y 54. A modo de ejemplo adicional y con referencia a la figura 53, en otra realizacion, la region tratada 440 puede incluir la superficie base 433 de la ranura de arco de alambre 414a, 414b. La region tratada 440 se extiende a e incluye cada una de las alas de union 416a, 416b, 418a, 418b. Como en otras realizaciones, se apreciara que, aunque las regiones tratadas
10 440 pueden considerarse incluidas dentro, sobre o en una porcion superficial, la region tratada 440 puede
extenderse mas alla de la superficie y al cuerpo una cierta profundidad. Ademas, se entendera que la diferencia en la composicion qmmica entre diferentes regiones tratadas 440 o entre regiones tratadas y no tratadas no se producira en un punto exacto de delineacion entre ellas. Mas bien, la diferencia en la composicion qmmica puede producirse de forma gradual y sera visible con metodos conocidos, por ejemplo, microscopfa.
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Aunque la presente invencion se ha ilustrado mediante una descripcion de varias realizaciones preferidas y aunque estas realizaciones se han descrito en cierto detalle, el alcance de la invencion se define por las reivindicaciones anexas.
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Claims (16)
- 5101520253035404550556065REIVINDICACIONES1. Un aparato ortodoncico (10, 110, 132, 152, 210, 310, 410) incluyendo: una porcion hecha de una aleacion de memoria de forma que tiene una composicion de aleacion base de al menos dos elementos metalicos diferentes y una region tratada (28, 126, 146, 173, 184, 246, 340, 440) que tiene una composicion de aleacion que esta empobrecida en al menos uno de los elementos metalicos de la composicion de aleacion base.
- 2. El aparato ortodoncico de la reivindicacion 1, donde: (i) la aleacion con memoria de forma es una aleacion de mquel titanio (NiTi) y la composicion de aleacion de la region tratada esta empobrecida en mquel con relacion a la composicion de aleacion base; o: (ii) la aleacion con memoria de forma es una aleacion de cobre cromo mquel titanio (CuCrNiTi) y la composicion de aleacion de la region tratada esta empobrecida en mquel y/o titanio con relacion a la composicion de aleacion base; o (iii) la aleacion con memoria de forma es una aleacion de cobre aluminio mquel (CuAINi) y la composicion de aleacion de la region tratada esta empobrecida en al menos cobre con relacion a la composicion de aleacion base, o (iv) la aleacion con memoria de forma es una aleacion de cobre aluminio mquel (CuAINi) y la composicion de aleacion de la region tratada esta empobrecida en al menos aluminio con relacion a la composicion de aleacion base.
- 3. El aparato ortodoncico de la reivindicacion 1, donde la composicion de aleacion base tiene una primera temperatura de acabado austemtico y la region tratada tiene una temperatura de acabado austemtico que es mas alta que la primera temperatura de acabado austenftico.
- 4. El aparato ortodoncico de la reivindicacion 1, donde la porcion forma una parte de un arco de alambre, un tope, un gancho, una corona, una banda, o un bracket ortodoncico.
- 5. El aparato ortodoncico de la reivindicacion 1, donde el aparato es un arco de alambre que tiene una longitud medida desde un extremo a otro extremo y donde la porcion incluye una primera zona a lo largo de la longitud del arco de alambre, y donde preferiblemente el arco de alambre incluye una region no tratada que forma una segunda zona, teniendo la region no tratada la composicion de aleacion base y estando la segunda zona adyacente a la primera zona.
- 6. El aparato ortodoncico de la reivindicacion 1, donde la porcion hecha de una aleacion con memoria de forma incluye un cuerpo en forma de C configurado para enganchar el arco de alambre, incluyendo el cuerpo en forma de C porciones opuestas primera y segunda que definen una abertura entremedio, y una tercera porcion que se extiende entre las porciones primera y segunda y enfrente de la abertura, formando la region tratada una porcion de al menos una de las porciones primera, segunda y tercera.
- 7. El aparato ortodoncico de la reivindicacion 6, donde el cuerpo esta configurado para transicion entre una posicion abierta y una posicion cerrada cuando se calienta, estando configurado el cuerpo para enganchar el arco de alambre en la posicion cerrada sin entrada mecanica.
- 8. El aparato ortodoncico de la reivindicacion 6, donde la region tratada esta expuesta a lo largo de una superficie interior de al menos una de la primera porcion, la segunda porcion o la tercera porcion.
- 9. El aparato ortodoncico de la reivindicacion 6, donde el cuerpo tiene un borde periferico y la superficie interior incluye al menos un nervio que esta configurado para deformarse plasticamente cuando el nervio contacta el arco de alambre.
- 10. El aparato ortodoncico de la reivindicacion 1, donde la porcion hecha de una aleacion con memoria de forma incluye un cuerpo incluyendo una pared lateral que tiene un margen apical que define una abertura para recibir un diente, incluyendo ademas la pared lateral la region tratada.
- 11. El aparato ortodoncico de la reivindicacion 10, donde el cuerpo incluye ademas: una superficie interior configurada para contactar el diente, incluyendo la superficie interior la region tratada.
- 12. El aparato ortodoncico de la reivindicacion 10, donde el cuerpo esta configurado para la transicion desde un estado ampliado deformado a un estado contrafdo cuando se calienta a una temperatura operativa.
- 13. El aparato ortodoncico de la reivindicacion 1, donde la porcion hecha de una aleacion con memoria de forma incluye un cuerpo de bracket incluyendo una ranura de arco de alambre configurada para recibir el arco de alambre, formando la region tratada al menos una porcion del cuerpo de bracket.
- 14. El aparato ortodoncico de la reivindicacion 13, donde el cuerpo de bracket incluye ademas un elemento ligante integral que tiene una posicion abierta y una posicion cerrada, de modo que el bracket ortodoncico es un bracket ortodoncico autoligante, donde el elemento ligante integral incluye la region tratada.
- 15. El aparato ortodoncico de la reivindicacion 13, donde el cuerpo de bracket incluye regiones no tratadas de la composicion de aleacion base y las regiones no tratadas no exhiben propiedades superelasticas durante el tratamiento ortodoncico.5 16. El aparato ortodoncico de la reivindicacion 13, donde la region tratada tiene propiedades de memoria de forma aun rango de temperature inferior a la temperature operativa normal de la cavidad oral.
- 17. Un metodo de fabricar un aparato ortodoncico (10, 110, 132, 152, 210, 310, 410) incluyendo:10 exponer el aparato ortodoncico hecho de una aleacion con memoria de forma que tiene una composicion de aleacion base de al menos dos elementos metalicos diferentes a una fuente de energfa; ytratar una superficie del aparato ortodoncico con la fuente de energfa para quitar al menos uno de los elementos metalicos de una region incluyendo la superficie para formar una region tratada (28, 126, 146, 173, 184, 246, 340, 15 440) que se empobrece en al menos un elemento metalico con relacion a la composicion de aleacion base.
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