СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ОРТОДОНТИЧЕСКОГО АППАРАТА И АППАРАТ, ВЫПОЛНЕННЫЙ ЭТИМ СПОСОБОМ

Изобретение относится к способу изготовления индивидуального ортодонтического аппарата для лечения пациента, в основном, но не исключительно, предназначенного для использования в лингвальной методике лечения, то есть располагаемого на невидимой задней стороне зубов.

Обычно такие аппараты содержат:

- по меньшей мере одну ортодонтическую дужку, т.е. металлическую проволоку, действующую на зубы с усилием, стремящимся переместить их из первоначального неудовлетворительного положения, называемого «дефектным», в конечное удовлетворительное положение, называемое «скорректированным»;

- ряд скобок, часто называемых «брекетами», каждая из которых содержит по меньшей мере один паз для установки ортодонтической дужки; эти скобки крепятся индивидуально на зубах пациента в определенном положении, позволяющем ортодонтической дужке передавать на зубы необходимые усилия, чтобы в течение лечения зубы переходили из дефектного положения в скорректированное.

Чаще всего используют одну или несколько ортодонтических дужек и с ней или с ними - только один ряд скобок, каждая из которых содержит один или несколько пазов.

Лингвальные ортодонтические методы, преимуществом которых является эстетичность, поскольку аппарат практически не виден снаружи, начали развиваться в 1980-х годах. Однако в этот период они были полностью основаны на ручном изготовлении, и их применение было чрезвычайно сложным. Действительно, важным фактором успешного лечения является правильное расположение скобки и ее паза на зубе, так как именно это расположение определяет направление усилий, которые будут действовать на соответствующий зуб и, следовательно, его ориентацию в разных направлениях, пока он не окажется в конечном скорректированном положении. Это расположение является гораздо более деликатным при применении лингвальной методики, чем при лабиальной или вестибулярной методике (когда аппарат располагают на передней стороне зубов), по причине большей ангуляции задних сторон зубов. Эта ангуляция приводит к тому, что незначительная погрешность в позиционировании скобки может переместить паз в неверное положение, в котором невозможно обеспечить желаемую коррекцию положения зуба.

Усовершенствование этой методики связано с системой, называемой «C.L.A.S.S.». В данной системе изготавливают два гипсовых слепка зубной дуги и зубов пациента, находящихся в дефектном положении. Один из слепков сохраняют, а другой используется техником для изготовления модели свода и зубов в конечном скорректированном положении. Для этого зубы слепка отделяют друг от друга и переустанавливают в указанные скорректированные положения (этап, часто называемый «set-up»). Затем техник устанавливает скобки стандартных форм на ряд уже существующих шаблонов, которые, на его взгляд, наиболее соответствуют внутренней кривизне зубов в определенных зонах зубной дуги (например, напротив резцов, напротив каждого из клыков, напротив каждого из рядов малых коренных зубов и напротив каждого из рядов коренных зубов), и приближает эти узлы шаблон/скобки к зубам слепка. В результате одна или некоторые из скобок могут непосредственно прилегать к зубам слепка, однако между другими скобками и другими зубами остаются пустоты. Эти пустоты заполняют клеем для удержания скобок на месте. После этого делают фотоотпечаток слепка с установленными скобками, на основании которой определяют форму ортодонтической дужки, которая потребуется для фиксации зубов в скорректированном положении. Затем скобки покрывают небольшими оболочками из пластика, устанавливают их на зубы слепка в дефектном положении при помощи фиксирующих устройств и выполняют переходный силиконовый ключ для всей зубной дуги, при помощи которого в ходе одной операции можно осуществить одновременный перенос путем приклеивания всех скобок на зубы пациента в дефектном положении. Имеющую требуемую форму ортодонтическую дужку устанавливают затем в пазах скобок, в которых ее затем блокируют путем закрывания устья паза, чтобы препятствовать ее выпадению, и лечение может быть начато.

Однако этот метод имеет несколько недостатков. Количество массы клея, при помощи которого заполняют зазор между скобкой и соответствующим зубом, можно определить лишь приблизительно. Его материал может стариться и терять свои механические характеристики, которые должны позволять ему правильно выполнять свою функцию при фиксации зубов. В случае повреждения этого материала невозможно идеально восстановить его в первоначальной форме. Использование уже существующих шаблонов и фиксирующих устройств, имеющих стандартные размеры, приводит к тому, что позиционирование скобок не всегда идеально соответствует точной морфологии зубной дуги пациента. Как правило, этот способ требует очень длительного времени для реализации и наличия высококвалифицированных техников для его практического применения в наилучших условиях, чтобы получить наилучшие желаемые результаты. Таким образом, использование этой системы является очень дорогим и сложным для пациента.

Информационные технологии позволили существенно усовершенствовать проектирование индивидуальных ортодонтических аппаратов, специально адаптируемых для каждого пациента.

В частности, в документе WO 03/068099 А раскрыто проектирование индивидуального комплекса, образованного с одной стороны виртуальным изображением крепящегося на зубе основания, полученным в цифровом виде на базе компьютерного изображения зубной дуги пациента с зубами в дефектном положении, а с другой стороны - виртуальным изображением скобки с пазом для установки ортодонтической дужки, причем это изображение получают из виртуальной библиотеки скобок заранее определенных форм. После этого выполняют скобку в виде единого тела, полученного в результате соединения этих двух изображений. Затем проектируют ортодонтическую дужку при помощи специального устройства, предназначенную для соединения скобок и приведения зубов пациента в скорректированное положение. Эта дужка неизбежно имеет сложную форму, так как, в частности, она содержит несколько зон с разными радиусами кривизны, что необходимо для соединения скобок, и, как правило, дужка имеет вид пространственной кривой.

Этот метод имеет следующие основные недостатки. Поскольку тело, одновременно образующее закрепляемое на зубе основание и скобку с пазом для установки дужки, проектируют и выполняют путем быстрого моделирования, то трудно реализовать оптимальные системы крепления с точки зрения формы скобок. В частности, трудно использовать скобки, в которые конструктивно интегрирована система блокировки дужки путем защелкивания или другим путем, то есть так называемые «самокрепящиеся скобки». Этот все более широко используемый тип скобки считается важным элементом для полного успеха лечения. Кроме того, учитывая сложность формы ортодонтической дужки, процесс придания ей соответствующей формы должен быть полностью автоматизирован с использованием материалов, имеющих определенные характеристики, чтобы они могли принимать и сохранять эту форму. Но, если в начале или в ходе лечения возникает необходимость в изменении формы дужки, для этого понадобится полностью поменять всю дужку. Таким образом, модульность аппарата оказывается ограниченной. Наконец, кривизна дужки, как уже было указано выше, как правило, направлена по трем измерениям в пространстве, что значительно сужает возможности ее перемещения со скольжением внутри пазов скобок, хотя такое скольжение способствовало бы успешному лечению, так как сопровождало бы перемещение зубов в их скорректированное положение.

Задача изобретения состоит в создании ортодонтического аппарата и способа его изготовления, в которых устранены недостатки, присущие известным техническим решениям, и которые являются легкими в применении и недорогими, в частности, при лечении с применением лингвальной методики.

Поставленная задача решена в способе изготовления индивидуального ортодонтического аппарата для лечения пациента, содержащего по меньшей мере одну лечебную ортодонтическую дужку и множество элементов, каждый из которых содержит скобку с по меньшей мере одним пазом, выполненным с возможностью приема указанной ортодонтической дужки, при этом каждая скобка выполнена с возможностью установки на промежуточной детали, которая, в свою очередь, выполнена с возможностью установки на основании, предназначенном для установки на передней или задней стороне зуба, при этом указанный способ включает индивидуальное компьютерное моделирование указанных скобок, промежуточных деталей и оснований после формирования изображения в скорректированном положении зубной дуги и сторон зубов, на которых необходимо закрепить указанные основания. Согласно изобретению на указанном изображении проектную дужку позиционируют относительно указанных сторон зубов, при этом геометрия указанной проектной дужки подобна геометрии ортодонтической дужки, и производят компьютерное моделирование указанных элементов для придания им огибающей, соответствующей геометрии зазора, который по завершении ортодонтического лечения будет разделять зуб и лечебную дужку, когда зуб займет свое скорректированное положение и дужка восстановит свою первоначальную форму.

Проектная дужка может иметь такие же форму и размеры, что и лечебная ортодонтическая дужка, или может быть образована самой этой лечебной дужкой.

Лечебная ортодонтическая дужка может располагаться в одной плоскости.

Указанная ортодонтическая дужка может содержать единый участок по существу постоянной кривизны или последовательность участков, каждый из которых имеет по существу постоянную кривизну.

Во время компьютерного моделирования элементов можно смоделировать основание таким образом, чтобы оно имело опорную сторону, соответствующую по форме части стороны зуба, на которой его необходимо установить.

Во время компьютерного моделирования элементов можно реализовать совмещение по меньшей мере двух частей среди скобок, промежуточных деталей и оснований, предназначенных для крепления на данных зубах, с целью дальнейшего изготовления указанных элементов.

Таким образом, можно осуществить совмещение по меньшей мере двух частей среди скобок, промежуточных деталей и оснований для получения компьютерной модели совмещенной детали и предусмотреть средства обеспечения позиционирования остающейся детали на указанной совмещенной детали.

Указанные средства обеспечения могут представлять собой охватываемые или охватывающие формы, выполняемые на границах раздела скрепляемых между собой частей.

Кроме того, можно выполнить переходный желобок, по меньшей мере частично охватывающий каждую скобку и соответствующую промежуточную деталь, для переноса аппарата на зубную дугу пациента.

Указанное изображение зубной дуги и сторон зубов пациента можно получить путем трехмерного компьютерного моделирования макета зубной дуги зубов пациента в скорректированном положении.

Указанный аппарат может быть предназначен для установки в лингвальном положении.

Поставленная задача решена также в индивидуальном ортодонтическом аппарате для лечения пациента, содержащем по меньшей мере одну лечебную ортодонтическую дужку и множество элементов, каждый из которых содержит скобку с по меньшей мере одним пазом, выполненным с возможностью приема указанной ортодонтической дужки, при этом каждая скобка выполнена с возможностью установки на промежуточной детали, которая, в свою очередь, выполнена с возможностью установки на основании, предназначенном для установки на передней или задней стороне зуба. Согласно изобретению аппарат выполняют при помощи описанного выше способа.

Лечебная дужка может располагаться в одной плоскости (Р).

Она может содержать последовательность участков, каждый из которых имеет по существу постоянную кривизну, или один участок по существу постоянной кривизны.

Предпочтительно, по меньшей мере одна из скобок может быть выполнена самокрепящейся.

Как можно понять, изобретение основано на совместном использовании:

- формирования цифровым методом индивидуально для каждого зуба узла, образованного основанием, воспроизводящим форму стороны зуба, на которой его будут крепить, скобки с пазом, в который будет заходить ортодонтическая дужка, и промежуточной части между основанием и скобкой, геометрия которой соответствует зазору, который без нее будет свободным, в конце лечения между соответствующим зубом в его скорректированном положении и ортодонтической дужкой, которая восстановит свою первоначальную форму; этот узел можно выполнить в виде единой детали, включающей все вышеупомянутые компоненты, или в виде двух или трех отдельных деталей, которые затем скрепляют между собой;

- ортодонтической дужки, форма и размеры которой могут быть стандартными, которая имеет по существу постоянную кривизну, кроме, возможно, зон, соответствующих, например, как показано на фигурах, переходу между зубами или разными группами зубов (например, между клыками и малыми коренными зубами и/или между малыми коренными зубами и коренными зубами) и образующих последовательность участков, каждый из которых имеет по существу постоянную кривизну. В любом случае эту дужку не подвергают сложной операции формования для придания ей точной формы перед каждым зубом пациента.

Таким образом, ортодонтическая дужка может быть дужкой известного типа, называемой «straight wire», располагающейся в одной плоскости, и которую изготавливают на основании стандартных моделей.

Настоящее изобретение будет более понятно из дальнейшего описания со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 показан зуб, с невидимой задней стороны которого на основании, закрепленном на зубе при помощи крепежной детали, закреплена скобка, вид сбоку;

на фиг.2 и 3 показаны зубы и зубная дуга в скорректированном положении, при этом на фиг.3 показана проектная дужка, установленная в плоскости Р относительно оснований, находящихся на указанном изображении в положении крепления, виды в перспективе (фиг.2) и сверху (фиг.3) в разрезе по плоскости Р фиг.2, соответственно;

на фиг.4 показан этап адаптации промежуточной детали крепления на основании, при этом указанная деталь установлена на основании;

на фиг.5 показан узел, образованный основанием, крепежной деталью и связанной с ними скобкой, вид в перспективе.

В соответствии с настоящим изобретением аппарат содержит, как и в известных технических решениях, ортодонтическую дужку 1 и множество скобок 2, число которых равно числу подлежащих коррекции зубов, при этом каждая из указанных скобок 2 содержит паз 3, в который может заходить указанная дужка 1. Таким образом, упругость ортодонтической дужки 1, которая стремится восстановить свою первоначальную форму, позволяет создавать на каждом зубе 4 усилие, стремящееся привести его в желаемое скорректированное положение. Это усилие передается на зуб через скобку 2, промежуточную деталь 5, закрепленную на скобке 2, и основание 6, закрепленное одной своей стороной, на задней стороне 7 зуба 4, а другой стороной - на промежуточной детали 5.

Понятно, что дальнейшее описание основано на примере использования изобретения в рамках лингвальной методики, то есть с использованием аппарата, располагаемого на задней, обычно невидимой стороне зубов 4. Тем не менее, с учетом возможных адаптации со стороны специалиста, этот же способ можно применять для изготовления аппаратов по лабиальной/вестибулярной методике, когда скобки и ортодонтическую дужку устанавливают на видимой передней стороне зубов 4. Точно так же, специалист может адаптировать способ для использования более одной ортодонтической дужки на одной зубной дуге, в этом случае каждая скобка 2 должна содержать несколько пазов 3, или на каждом зубе 4 устанавливают несколько скобок 2 для установки нескольких дужек 1.

Для проведения ортодонтического лечения позиционирование скобки 2 и, в частности, ее паза 3 следует определить таким образом, чтобы обеспечить приложение к дужке 1 усилия, необходимого для перемещения зуба 4, находящегося в дефектном положении, в требуемое скорректированное положение. С этой же точки зрения следует также определять размеры узла, образованного скобкой 2, промежуточной деталью 5 и основанием 6. Это позволяет индивидуализировать моделирование и изготовление этих узлов, причем, что является одним из преимуществ изобретения, первоначальная геометрия дужки может ненамного отличаться от стандартной формы, вписанной в плоскость, и не требовать придания дужке 1 сложной формы перед ее установкой в скобки 2.

Согласно изобретению указанные элементы, в частности каждую промежуточную деталь 5, моделируют на компьютере таким образом, чтобы их огибающая соответствовала геометрии зазора 8, который после ортодонтического лечения будет разделять заднюю сторону 7 зуба и дужку 1, когда зуб 4 займет свое скорректированное положение, и когда дужка 1 восстановит свою первоначальную форму. Таким образом, в частности, толщину промежуточной детали 5 определяют в зависимости от точной морфологии соответствующего зуба 4, чтобы компенсировать разности толщин и ориентации зубов 4 пациента в разных направлениях пространства, чтобы не потребовалось никакого предварительного изменения формы дужки 1 для выравнивания зубов 4 в их скорректированное положение. Компьютерное моделирование различных деталей предпочтительно позволяет также легко добиваться выравнивания пазов 3 скобок 2 в одной плоскости, чтобы не пришлось деформировать дужку 1 для придания ей искривленной формы (то есть, не вписывающейся в плоскость Р, показанную на фиг.2). Таким образом можно моделировать узлы с перспективой использования дужек простой формы и стандартных размеров, при этом адаптацию к конкретному пациенту осуществляют, в частности, за счет точного определения размеров промежуточных деталей 5.

В одном из вариантов осуществления изобретения во время компьютерного моделирования и изготовления основание 6, промежуточную деталь 5 и скобку 2 объединяют в единую деталь, которую выполняют путем отливки в форме. Преимуществом этой технологии является то, что во время моделирования аппарата достаточно просто осуществить компьютерное совмещение, что позволяет на этой стадии изменять форму части детали, выполняющей роль скобки 2, для наилучшей адаптации к морфологическим особенностям пациента. Однако изготовление путем отливки в форме предполагает, что часть скобки 2 имеет относительно простую форму, что может исключить использование некоторых геометрических форм для самокрепящихся скобок, которые, как было указано выше, являются предпочтительными.

В другом варианте осуществления изобретения скобки 2, промежуточные детали 5 и основания 6 выполняют отдельно, затем скрепляют друг с другом, например, путем пайки, приклеивания или скрепления клипсами. В этом случае можно использовать скобки 2 стандартных типов, которые могут быть, например, идентичными для каждой группы зубов 4. Поскольку эти скобки можно выполнять при помощи способов, отличных от отливки в форме, например, путем механической обработки, они могут иметь сложные и точные формы, что позволяет, в частности, использовать самокрепящиеся устройства для удержания дужки 1 в пазах 3. Точно так же промежуточные детали 5 и основания 6 можно выполнять способами, отличными от отливки в форме, например, путем механической обработки, спекания или быстрого моделирования. Этот позволит выполнять более совершенные аппараты, чем описанные выше. Однако при этом увеличивается время и повышается стоимость по сравнению с предыдущим вариантом, где все функциональные элементы объединены в единую деталь. Кроме того, крепление элементов между собой может привести к неточностям их относительного позиционирования. Чтобы устранить этот недостаток, можно во время компьютерного моделирования для каждого элемента предусмотреть средства обеспечения этого позиционирования, такие как охватываемые/охватывающие формы на их контактных поверхностях. Они могут быть выполнены, как это показано на фиг.4, в виде впадин 9 в одном из элементов (в данном случае в промежуточной детали 5) и соответствующих выступов 9 на элементе, который необходимо закрепить на предыдущем элементе (в данном случае выступы выполнены на нижней стороне скобки 3, не показанной на фигурах). Можно разработать другие варианты, отличные от системы выступ - впадина, например бороздки взаимодополняющей формы. Эти средства позиционирования можно выполнять не только на границах раздела между скобками 2 и промежуточными деталями 5, но также между промежуточными деталями 5 и основаниями 6.

В других вариантах осуществления можно совместить два предыдущих варианта, совмещая во время компьютерного моделирования только две из трех частей, предназначенных для данных зубов, а именно:

- либо основания 6 и промежуточные детали 5, при этом скобку 2 моделируют и выполняют отдельно, затем крепят на промежуточной детали 5;

- либо промежуточную деталь 5 и скобки 2, при этом основание 6 моделируют и выполняют отдельно, затем крепят на промежуточной детали 5.

Так же, как и в предыдущем случае, средства обеспечения относительного позиционирования скрепляемых частей можно предусмотреть там, где они будут полезными.

Разумеется, в одном аппарате можно на разных зубах 4 использовать элементы, части которых были полностью совмещены во время моделирования, и/или элементы, в которых были совмещены две части, и/или элементы, в которых не производили совмещения частей.

Различные элементы и/или их различные части проектируют при помощи трехмерного компьютерного моделирования макета зубов 4 пациента в скорректированном положении, выполняемого при помощи ранее описанных классических методов, например, путем формирования зубной дуги в дефектном положении, затем отделения и перемещения зубов 4 в скорректированное положение для получения макета. После моделирования изображение макета переносят в программу обработки трехмерных изображений для выполнения дальнейших операций осуществления способа. Однако, как вариант, изображение зубов 4 в скорректированном положении можно получить при помощи исключительно цифровых средств на основании компьютерного моделирования зубов 4 пациента в дефектном положении, результат которого обрабатывает соответствующая программа для получения изображения зубной дуги в скорректированном положении.

Можно предусмотреть, чтобы дужка 1 могла опираться на некоторые зубы практически напрямую, то есть без использования промежуточной детали 5 между скобкой 2 и основанием 6, если это оказывается возможным с учетом компьютерного моделирования аппарата. В этом случае роль промежуточной детали 5 выполняет само основание 6, и его стороне, противоположной стороне, входящей в контакт с зубом 4, можно придать соответствующую форму для адаптации скобки 2.

Как указано выше, предпочтительно дужка 1 может располагаться в одной плоскости Р и иметь либо по существу постоянную кривизну по всей своей длине (то есть быть типа “straight wire”), либо, как показано на фиг.3, содержать последовательность участков 10, 11 и 12, каждый из который имеет по существу постоянную кривизну и которые соединены небольшим числом переходных зон 13, 14, чтобы дужка 1 могла максимально приближаться к различным зубам 4 пациента, когда они окажутся в скорректированном положении. Эта конфигурация позволяет минимизировать толщину по меньшей мере некоторых из промежуточных деталей 5 и, следовательно, общие габариты устройства. В результате во время лечения повышается комфорт для пациента. Как правило, дужка 1 симметрична относительно центральной продольной оси (А) зубной дуги в скорректированном положении.

После выполнения элементов аппарата, предназначенных для крепления на зубах пациента, при помощи одного из методов в соответствии с настоящим изобретением можно выполнить переходной желобок, например, из силикона, по меньшей мере частично охватывающий каждый из указанных элементов. Для этого указанные элементы можно поместить на макет зубной дуги зубов пациента в дефектном положении, выполненный, например, на основе слепка указанной зубной дуги. Эту установку можно обеспечить при помощи растворимого клея или любой другой системы, позволяющей легко отделять элементы. Точность установки можно проверить путем использования на этой стадии ортодонтической дужки, называемой «проектной дужкой», которую помещают в пазы 3 скобок 2. Эта дужка имеет геометрию, подобную геометрии дужки 1, которая будет использована во время лечения, или строго идентичную этой геометрии. В случае необходимости, эта проектная дужка может быть идентичной дужке 1, которая будет применяться во время лечения, и даже может быть самой этой дужкой 1, которую в этом случае используют в качестве проектной дужки. В этом случае соотношение подобия между проектной дужкой и лечебной дужкой 1 просто равно 1. Этот случай показан на фиг.3.

Таким образом получают точную модель того, что станет аппаратом после установки на зубную дугу пациента, и при необходимости в нее можно вносить необходимые поправки. После этого путем отливки выполняют желобок, при этом полученный слепок включает в себя элементы. Затем желобок отделяют от макета и переносят на зубную дугу пациента, на зубах 4 которой классически при помощи клея в ходе одной операции крепят элементы, не опасаясь ошибок позиционирования. После этого желобок отсоединяют от элементов, и ортодонтическую дужку 1 устанавливают и блокируют в пазах 3 скобок 2 при помощи классических средств, предпочтительно интегрированных в скобки 2, которые в этом случае называют «самокрепящимися».