СПОСОБ ДЕФОРМАЦИИ ЧЕЛЮСТНО-ОРТОПЕДИЧЕСКОЙ ПРОВОЛОКИ ИЗ МАТЕРИАЛА С ЭФФЕКТОМ ЗАПОМИНАНИЯ ФОРМЫ И СООТВЕТСТВУЮЩАЯ ПРОВОЛОКА
METHOD FOR DEFORMATION OF DENTO-ORTHOPAEDIC WIRE FROM MATERIAL WITH SHAPE MEMORY EFFECT AND CORRESPONDING WIRE

Изобретение относится к способу деформации челюстно-ортопедической проволоки из материала с эффектом запоминания формы и к соответствующей проволоке. Также изобретение относится к способу изготовления челюстно-ортопедической проволоки.
При челюстно-ортопедическом лечении пациентов с прочно сидящими скобками к подлежащим лечению зубам пациента приклеивают назубные скобы, которые соединяют между собой посредством челюстно-ортопедической проволоки. Назубные скобы имеют мягкую прокладку для соединения с зубом и корпус, на котором располагается проволочная дуга.
В начале челюстно-ортопедического лечения челюстно-ортопедическую проволоку из материала с эффектом запоминания формы часто вставляют в назубные скобы для «грубой» ориентации зубов. И лишь к концу челюстно-ортопедического лечения начинают применять, например, стальную проволоку для придания зубам по возможности точного заданного положения.
Для обеспечения передачи требуемого усилия челюстно-ортопедической проволокой на назубные скобы и, следовательно, на зубы она должна иметь определенную геометрию (целевую геометрию). Как известно, стальной челюстно-ортопедической проволоке требуемую целевую геометрию придают с помощью щипцов.
В отношении челюстно-ортопедической проволоки из материала с эффектом запоминания формы это не работает, так как эта проволока не обладает обычной упругостью при деформации.
К наиболее важным материалам с эффектом запоминания формы относятся сплавы Cu-Zn-X (X: Si, Sn, Al) и интерметаллический сплав NiTi (при содержании никеля ок. 55 вес.%), при этом благодаря своим оптимальным свойствам сплав NiTi приобрел большее технологическое значение. Эффект запоминания формы основан на термоэластичном мартенситном превращении, обратимом фазовом превращении, обусловленном сдвигом плоскостей решеток. Охлаждение с высокотемпературной фазы, называемой аустенитом, до специфичной для сплава температуры начала мартенситного превращения ведет к фазовому превращению без формоизменения и без необратимой пластической деформации, как это происходит в сталях. Сплавы с эффектом запоминания формы легко деформируются в мартенситном состоянии; обратимая деформация может достигать до 8% у сплава NiTi. Эта деформация сохраняется до тех пор, пока сплав находится в мартенситном состоянии. Нагрев до температуры свыше специфичной для сплава температуры начала аустенитного превращения ведет затем к восстановлению первоначальной формы.
В DE 19540755 C2 описано родственное изготовление дугообразной проволоки из материала с эффектом запоминания формы путем заливки гипсом передаточных элементов, вставленных в щелевые отверстия назубных скоб модели с целевой конфигурацией, высвобождения передаточных элементов из щелевых отверстий, замены участков передаточных элементов устройствами для размещения проволоки и расположения проволочной дуги в этих устройствах с последующим нагревом под длительную деформацию.
Для придания целевой геометрии челюстно-ортопедической проволоке из материала с эффектом запоминания формы ее помещают в специальную форму для спекания и затем нагревают до температуры перехода, специфичной для материла с эффектом запоминания формы. Затем челюстно-ортопедическую проволоку снова охлаждают и вставляют с деформацией в челюстно-ортопедический аппарат пациента, например, в прочно сидящие, направленные в сторону языка или щеки назубные скобы. В полости рта пациента челюстно-ортопедическая проволока снова нагревается и вспоминает о своей целевой геометрии, которую она затем обратно принимает. Во время этой деформации челюстно-ортопедическая проволока воздействует с усилием на назубные скобы, вследствие чего происходит движение соответствующих зубов.
Недостатком при деформации челюстно-ортопедической проволоки из материала с эффектом запоминания формы для придания ей целевой геометрии является то, что способ является очень трудоемким и, следовательно, дорогостоящим.
В DE 69815155 T2 описан на примере виртуальной модели расчет усилий, которые должны быть произведены проволочной дугой.
Задачей изобретения является создание альтернативного способа изготовления челюстно-ортопедической проволоки из материала с эффектом запоминания формы с целевой геометрией, в частности, более простого и более дешевого способа, обеспечивающего изготовление челюстно-ортопедической проволоки из материала с эффектом запоминания формы с целевой геометрией.
Указанная задача решается согласно изобретению с помощью способа с признаками пункта 1 формулы изобретения, обеспечивающего изготовление соответствующей челюстно-ортопедической проволоки согласно независимому пункту формулы изобретения.
На этапе 1a) изготавливают предпочтительно или целевое устройство из гипса или виртуальное устройство.
На этапе 1b) предпочтительно располагают со стороны языка назубные скобы на подлежащих лечению зубах целевого устройства.
На этапе 1c) предпочтительно изготавливают двухмерную фотографию, в частности, с использованием камеры с оптикой.
Предпочтительно на этапе 1c) в целевое устройство проецируют световую полосу, которая показывает фокальную плоскость оптики для изготовления фотографии, затем предпочтительно световую полосу проецируют в плоскость щелевого отверстия для получения четкости изображения щелевых отверстий на фотографии.
Предпочтительно на этапе 1c) получают цифровую фотографию.
На этапе 1d) предпочтительно цифровую фотографию или результат сканирования аналоговой фотографии загружают в ЭВМ.
В качестве ЭВМ используется предпочтительно компьютер, в частности персональный компьютер Desktop PC.
Идентификация на этапе 1e) проводится предпочтительно вручную или автоматически, в частности, с помощью алгоритмов Морфинга.
Предпочтительно после идентификации на этапе 1e) можно изменить вручную положение, по меньшей мере, одного щелевого отверстия в окклюзионной плоскости, в частности, в мезиальном, дистальном направлениях, в сторону языка или щеки или путем их комбинации, в частности, вращением.
На этапе 1e) после идентификации предпочтительно может быть увеличена или уменьшена длина, по меньшей мере, одного щелевого отверстия в мезиальном и/или дистальном направлении.
Предпочтительно экспортированием на этапе 1f) является запись данных в компьютерный файл.
Предпочтительно на этапе 1g) изготавливается форма для спекания из металлической пластины, в частности, из стали или алюминия.
Предпочтительно на этапе 1g) фрезеруют в металлической пластине или металлической полосе участки для фиксации проволоки, а также свободное пространство для проволоки между смежными участками для фиксации проволоки, в котором проволока не удерживается.
Предпочтительно дно участков для фиксации проволоки и дно свободных пространств фрезеруют с возможностью их расположения на одном уровне, в результате чего проволока может ровно располагаться в форме для спекания.
Предпочтительно на этапе 1h) проволоку вставляют вручную в форму для спекания.
Другие признаки, детали и преимущества изобретения приведены в формуле изобретения и в нижеследующем описании предпочтительных вариантов выполнения со ссылкой на чертежи, на которых схематически изображено:
фиг. 1 - вид в перспективе на целевое устройство с назубными скобами;
фиг. 2 - вид сверху на целевое устройство на фиг. 1;
фиг. 3 - скриншот программного обеспечения для обработки вида сверху на фиг. 2;
фиг. 4 - фрагмент изображения на фиг. 3 в увеличении, при этом дополнительно показаны вспомогательные средства ориентации для идентификации щелевых отверстий в назубных скобах;
фиг. 5a - схематический вид в разрезе на форму для спекания в развертке по кривой линии и фрезерная головка, при этом в форме для спекания отфрезерованы свободные пространства под челюстно-ортопедическую проволоку;
фиг. 5b - вид на изображение на фиг. 5а, но участки для фиксации проволоки отфрезерованы между свободными пространствами;
фиг. 6 - вид сверху на готовую форму для спекания;
фиг. 7 - форма для спекания на фиг. 6, в которую вложена челюстно-ортопедическая проволока.
Изготавливается гипсовый слепок нижней челюсти пациента, требующей челюстно-ортопедического лечения. Гипсовый слепок разрезают и отделяют зубы. Затем зубы помещают в целевое устройство 3, фиг. 1, которое должно означать требуемый результат в конце лечения. В целевом устройстве 3 на фиг. 1 на зубы 7 наклеены обращенные к языку назубные скобы 5. В конце челюстно-ортопедического лечения все щелевые отверстия 5S обращенных к языку назубных скоб 5 должны располагаться по существу в одной плоскости, так называемой плоскости щелевых отверстий, как это показано на фиг. 1.
Целевое устройство 3 на фиг. 1 фотографируют (см. схематическое изображение на фиг. 2) с видом сверху следующим образом. Целевое устройство 3 располагают в центре с обеспечением куполообразного освещения для его равномерного освещения. Камеру с оптикой направляют на целевое устройство 3 для получения фотографии с видом сверху.
Камера оснащена проектором для лазерной полосы 17, при этом лазерная полоса 17 указывает фокальную плоскость оптики камеры. Вертикальная высота целевого устройства 3 задается лазерной полосой 17 таким образом, чтобы плоскость щелевого отверстия обращенной к языку назубной скобы 5 целевого устройства 3 лежала на одном вертикальном уровне с лазерной полосой 17.
Как только оптика резко настроится на плоскость щелевого отверстия обращенной к языку назубной скобы 5 целевого устройства 3, получают снимок с помощью камеры. На фиг. 2 схематически показана фотография целевого устройства 3 на фиг. 1 с видом сверху.
На следующем этапе фотографию переводят из камеры, в данном случае, из цифровой камеры, в компьютер и обрабатывают на дисплее с помощью самостоятельно составленного программного обеспечения следующим образом. Программное обеспечение служит по существу для идентификации положения отдельных щелевых отверстий, их определения и последующей выдачи. Для этого поступают следующим образом.
В программное обеспечение заводится, прежде всего, пациент с его специфичными данными, такими, например, как фамилия и дата рождения. Затем указывается, должна ли обрабатываться фотография целевого устройства для нижней или для верхней челюсти. В данном случае указывается, что должна обрабатываться фотография целевого устройства 3 для нижней челюсти, затем указывается место памяти фотографии в компьютере, после чего фотография загружается в программное обеспечение.
После этого на дисплее появляется изображение фигуры 3. Дисплей разделен на две части. В верхней половине отображается снимок фигуры 2 (двухмерное изображение 9 целевого устройства с назубными скобами, вид сверху). В нижней половине находится матрица, в которой для каждого зуба нижней челюсти предусмотрен столбец (от 47 через 41 и 31 до 37). В последующем столбце (на фиг. 3 крайний слева) приведены построчно для каждого зуба отдельные параметры, причем для отдельных зубов могут вводиться соответствующие данные, как это описано ниже.
На следующем этапе пользователь щелкает кнопкой мыши в матрице на номере зуба, для которого он намерен идентифицировать щелевое отверстие соответствующей назубной скобы на фотографии, т.е. пользователь щелкает, например, на цифре 47 в матрице для определения положения щелевого отверстия для данного зуба. Программному обеспечению известно, для какого зуба требуется идентифицировать положение щелевого отверстия в расположенной на зубе назубной скобе.
В программном обеспечении хранятся по каждому зубу сведения о соответствующих назубных скобах разных изготовителей с указанием размеров щелевых отверстий, и на следующем этапе программное обеспечение запрашивает пользователя о том, какая назубная скоба какой фирмы расположена на зубе, причем у пользователя сначала запрашивается изготовитель и только потом модель назубной скобы. После того как пользователь ввел в программное обеспечение сведения о том, какой тип назубной скобы какого изготовителя расположен на зубе, этот этап считается завершенным. Программному обеспечению теперь известно, какая назубная скоба с какими размерами щелевого отверстия предназначена для зуба.
На следующем этапе пользователь щелкает на назубной скобе зуба 47 на фотографии, показанной вверху на фиг. 3, для сообщения программному обеспечению приблизительного положения назубной скобы.
Теперь программному обеспечению известно, в каком месте и для какого зуба приблизительно расположена назубная скоба, и оно высвечивает на этом месте основной корпус 5В со щелевым отверстием в соответствующей назубной скобе 5 и соответствующее перекрестие 19, фиг. 4. Основной корпус 5В со щелевым отверстием воспроизводит в целом внутренний контур щелевого отверстия 5S назубной скобы 5 и представляет собой в данном случае прямоугольник. Обе линии перекрестия 19 располагаются параллельно соответственно короткой и длинной сторонам прямоугольного основного корпуса 5В со щелевым отверстием, а центр перекрестия 19 приходится на центр тяжести корпуса 5В.
Перекрестие 19 служит вспомогательным средством ориентации при ручном позиционировании основного корпуса 5В в щелевом отверстии 5S назубной скобы 5 зуба 47 на последующем этапе, т.е. при совмещении основного корпуса 5В со щелевым отверстием с внутренним контуром щелевого отверстия 5S назубной скобы 5 на фотографии. С этой целью основной корпус 5S со щелевым отверстием с помощью мыши на фотографии перемещают и вращают до тех пор, пока основной корпус 5S со щелевым отверстием не совместится с внутренним контуром щелевого отверстия 5S на фотографии, как, например, это показано на фиг. 4 для зубов 42 и 43.
Поскольку фотография целевого устройства 3 выполняется в определенной фокальной плоскости оптики камеры, то масштаб изображения этого устройства на фотографии известен и основной корпус 5В со щелевым отверстием согласован в программном обеспечении с этим масштабом, благодаря чему на фотографии достигается совмещение основного корпуса 5В и щелевого отверстия 5S.
Теперь положение щелевого отверстия 5S для назубной скобы 5 зуба 47 определено с помощью основного корпуса 5В и соответствующие данные автоматически загружаются в программное обеспечение. Загруженные в программное обеспечение данные касаются, по меньшей мере, зуба 47, а также положения и размера щелевого отверстия 5S. По выбору в памяти можно также хранить данные о типе назубной скобы и ее изготовителе.
Описанные выше этапы идентификации положения щелевого отверстия 5S с помощью основного корпуса 5В для зуба 47 в последующем повторяются по каждому подлежащему лечению зубу нижней челюсти, вследствие чего идентифицируется положение каждого щелевого отверстия 5S.
По окончании идентификации положения всех щелевых отверстий 5S имеется возможность изменить с помощью изображенной на фиг. 3 внизу матрицы значение приведенных здесь параметров по каждому щелевому отверстию назубной скобы каждого зуба.
Если необходимо сместить положение щелевого отверстия в мезиальном или дистальном направлении, то во вторую строчку приведенной на фиг. 3 внизу таблицы может быть введено необходимое значение в мм, которое требуется дополнительно.
Аналогичным образом может быть смещено положение щелевого отверстия в сторону щеки или языка посредством записи в третьей строчке, приведенной на фиг. 3 внизу таблицы.
Записью в четвертой строчке, приведенной на фиг. 3 внизу таблицы, щелевое отверстие может быть повернуто вокруг своего центра в мезиальном или дистальном направлении, причем для этого необходимо вписать требуемый угол в градусах, который требуется дополнительно.
Если требуется, чтобы проволока имела в щелевом отверстии 5S назубной скобы 5 зуба 47 большее расстояние сдвига в мезиальном направлении, то в столбце 47 может быть внесено в строчку «Расстояние сдвига в мезиальном направлении» (пятая строчка) требуемое значение в мм, которое дополнительно требуется.
Аналогичным образом, если требуется большее расстояние смещения в дистальном направлении, может быть внесено соответствующее значение в следующую (шестую) строчку, которое дополнительно требуется.
После внесения в матрицу всех необходимых поправок идентификация положения щелевых отверстий 5S и их необходимые поправки считаются завершенными. По требованию пользователя программное обеспечение записывает на следующем этапе все данные в файл. Таким образом в файле содержатся, по меньшей мере, по каждому подлежащему лечению зубу: номер зуба, положение и размер щелевого отверстия 5S соответствующей назубной скобы 5, включая значения произведенных поправок. На выбор одновременно могут храниться в памяти и другие данные, например, фамилия пациента, тип назубной скобы и ее изготовитель.
Затем с использованием названного файла изготавливается форма 11 для спекания (в данном случае алюминиевая пластина), предназначенная для челюстно-ортопедической проволоки 1, следующим образом.
Алюминиевую пластину с размерами 79,5 мм × 79,5 мм × 2,5 мм помещают во фрезерный станок с числовым программным управлением и фиксируют в нем. Алюминиевая пластина имеет шесть плоских поверхностей.
В память этого фрезерного станка загружается приведенный выше файл (с данными о положении и пр. щелевого отверстия).
С помощью цилиндрической фрезерной головки 21 шириной 2 мм в алюминиевой пластине выбирается дугообразность, см. фиг. 5а, на которой показана развертка дугообразности. Фрезерная головка 21 фрезерует дугообразность в алюминиевой пластине не на одном уровне, а оставляет участки, которые соответствуют щелевым отверстиям и на которых должна удерживаться челюстно-ортопедическая проволока 1 во время спекания, так называемые участки 13 для фиксации проволоки. На фиг. 15а показано несколько свободных пространств 15 и возвышающиеся между ними участки.
После выполнения фрезерной головкой 21 дугообразности в алюминиевой пластине она автоматически заменяется на фрезерную головку меньшего диаметра, который, однако, несколько больше диаметра челюстно-ортопедической проволоки 1.
Этой фрезерной головкой фрезеруется на образовавшихся между двумя свободными пространствами возвышенных участках дно 13В, в результате чего между свободными пространствами 15 образуются участки 13 для фиксации проволоки, в которых челюстно-ортопедическая проволока 1 удерживается во время спекания.
Дно 13В участков 13 для фиксации проволоки и дно 15В свободных пространств 15 располагаются в этом случае на одном уровне, как это показано на фиг. 5b.
Следовательно, алюминиевая пластина содержит участки 13 для фиксации проволоки, в которых может удерживаться челюстно-ортопедическая проволока 1, и свободные пространства 15, в которых не может удерживаться челюстно-ортопедическая проволоки 1. Участки 13 для фиксации проволоки соответствуют последующим щелевым отверстиям 5S назубной скобы. Таким образом алюминиевая пластина образует форму 11 для спекания, предназначенную для челюстно-ортопедической проволока 1. На фиг. 6 показана готовая форма для спекания с видом сверху вместе с ее участками 13 для фиксации проволоки и свободными пространствами 15. Кроме того, на форме 11 для спекания указаны полученные фрезерованием ее дата изготовления, имя и фамилия пациента, а также номер истории болезни, причем в последнем случае содержится указание «нижняя челюсть» с тем, чтобы сообщить, что речь идет о модели нижней челюсти пациента.
После изготовления формы 11 для спекания челюстно-ортопедическую проволоку вручную вкладывают в эту форму, т.е. челюстно-ортопедическую проволоку 1 помещают внутрь участков 13 для ее фиксации, где она затем плоско располагается на дне 13В и 15В.
На фиг. 7 показана форма для спекания согласно фиг. 6, в которую дополнительно поместили челюстно-ортопедическую проволоку 1. Выступающие в дистальном направлении за последним участком 13 для фиксации проволоки участки этой проволоки (на фиг. 7 внизу) могут быть при необходимости укорочены изготовителем.
На следующем этапе расположенная таким образом в форме 11 для спекания челюстно-ортопедическая проволока 1 спекается в этой форме 11, помещенной в печь для спекания, в результате чего челюстно-ортопедическая проволока 1 программируется на эту геометрию, т.е. на требуемую целевую геометрию. Теперь челюстно-ортопедическая проволока 1 может вставляться в челюстно-ортопедический аппарат пациента.
Под понятием «челюстно-ортопедический аппарат» в рамках настоящей заявки подразумевается приспособление, состоящее из обращенных к языку или щеке назубных скоб, расположенных на подлежащих челюстно-ортопедическому лечению зубах пациента.
Целевая геометрия - это геометрия челюстно-ортопедической проволоки, которая необходима лечащему челюстному ортопеду для того, чтобы после вставления в челюстно-ортопедический аппарат он мог привести в требуемое движение подлежащие лечению зубы.
На этапе 1b) предпочтительно располагают обращенные к языку назубные скобы на подлежащих лечению зубах. В качестве альтернативы могут также располагаться на зубах и обращенные к щеке назубные скобы.
Перечень позиций
1 - челюстно-ортопедическая проволока
3 - специфичное для пациента целевое устройство для нижней челюсти пациента
5 - (обращенная к языку) назубная скоба
5В - основной корпус со щелевым отверстием
5S - щелевое отверстие в назубной скобе
7 - зуб
9 - двухмерное изображение целевого устройства с назубными скобами, вид сверху
11 - форма для спекания
13 - участок для фиксации проволоки
13В - дно участка для фиксации проволоки
15 - свободное пространство
15В - дно свободного пространства
17 - лазерная полоса
19 - перекрестие
21 - фрезерная головка.