(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/US03/ (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (21) Numer zgłoszenia: (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/US03/ (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: , WO03/ (51) Int.Cl. A61C 7/16 ( ) A61C 13/00 ( ) Opis patentowy przedrukowano ze względu na zauważone błędy (54) Sposób projektowania i wytwarzania indywidualnie dopasowanego zamka ortodontycznego dla pacjenta przy pomocy komputera (73) Uprawniony z patentu: TOP SERVICE FÜR LINGUALTECHNIK GMBH, Bad Essen, DE (30) Pierwszeństwo: , US, 10/075,676 (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 22/05 (72) Twórca(y) wynalazku: DIRK WIECHMANN, Bad Essen, DE RALF PAEHL, Melle, DE RUDGER RUBBERT, Berlin, DE THOMAS WEISE, Berlin, DE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 04/11 (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Grabowska Małgorzata SULIMA GRABOWSKA SIERZPUTOWSKA BIURO PATENTÓW I ZNAKÓW TOWAROWYCH spółka jawna PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób projektowania i wytwarzania indywidualnie dopasowanego zamka ortodontycznego dla pacjenta przy pomocy komputera. Wynalazek jest przydatny ogólnie w ortodoncji. Może być stosowany szczególnie korzystnie w ortodoncji lingwalnej, tzn. tam gdzie aparat ortodontyczny jest przytwierdzany do powierzchni lingwalnej zębów ze względów estetycznych. Szeroko stosowanym sposobem prostowania lub wyrównywania zębów pacjenta jest przytwierdzanie zamków do zębów i przeprowadzenie elastycznych drutów o przekroju prostokątnym przez szczeliny zamka. Typowo, zamki są wyrobem gotowym. W większości przypadków, zamki są przeznaczone dla określonych zębów (na przykład kieł górny), lecz nie dla konkretnych zębów określonego pacjenta. Zamek przystosowuje się do konkretnego zęba w ten sposób, że szczelinę między powierzchnią zęba a powierzchnią zamka wypełnia się klejem, aby przytwierdzić zamek do zęba w taki sposób, że szczelina zamka, gdy zęby są przemieszczone w ostateczne położenie, znajduje się w płaszczyźnie poziomej, patrz opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr (Kawaguchi). Aparat ortodontyczny ujawniony przez Kawaguchi'ego obejmuje zamek montowany do elementu podstawowego. Powierzchnia zębna elementu podstawowego jedynie ogólnie odpowiada kształtowi powierzchni labialnej zęba przeciętnej osoby. Do zmostkowania jakiejkolwiek szczeliny pomiędzy elementem podstawowym i powierzchnią zębną stosuje się klej. Element podstawowy ma wgłębienia w postaci nieprzelotowych otworów ułatwiających połączenie z klejem stosowanym do połączenia elementu podstawowego z powierzchnią zęba i ograniczające nadmiar kleju z boku i z przodu aparatu. Zamki pozycjonują się na zębach tak, że gdy zęby przemieszczą się do położenia docelowego, szczelina zamka leży w płaszczyźnie poziomej. Łuk zapewnia siłę przesuwającą ząb do pożądanego położenia docelowego. Dla zamków lingwalnych Thomas Creekmore opracował system z pionowymi szczelinami zamków ułatwiających zakładanie drutu, w związku z czym szerszy bok drutu jest ustawiony pionowo. Unitek zastrzegł ten system zamków pod nazwą handlową CONSEAL. Zgłoszenie patentowe Stanów Zjednoczonych Ameryki nr US 2002/ A1 opisuje komputer, w którym w celu zasymulowania przemieszczenia zębów i następnie wyświetlenia wirtualnego zamka na wirtualnym uzębieniu można wykorzystać trójwymiarowy wirtualny model zębów odpowiadający uzębieniu pacjenta. Dostosowania podstaw zamka do indywidualnych potrzeb dokonuje się przez nanoszenie na zamek kleju i frezowanie stwardniałej kropli kleju w celu dopasowania do powierzchni zęba. Ponadto, podstawa zamka jest wytłaczana do pożądanego kształtu, bądź też wytłoczoną podstawę frezuje się tak, aby funkcjonowała jako element pozycjonujący dla zęba. Międzynarodowa publikacja patentowa WO 01/80761 A2 opisuje generowanie wirtualnego modelu uzębienia pacjenta w komputerze, nanoszenie wirtualnych zamków na model komputerowy oraz wyznaczanie przemieszczenia zębów w trakcie leczenia ortodontycznego. W celu zoptymalizowania przemieszczania zębów do żądanego położenia przewidziano łuk dostosowany do wywierania na zęby odpowiedniej siły poprzez oddziaływanie ze szczelinami zamków przymocowanych do zębów. Poszczególne zamki są prefabrykowane. Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr US ujawnia wspomagany komputerowo system wytwarzania aparatów ortodontycznych zgodnie z danymi zbieranymi bezpośrednio z zębów pacjenta. W celu dostosowania do indywidualnych potrzeb przewidziano półprodukt zamka mający powierzchnię montażową przeznaczoną do połączenia z powierzchnią korony zęba pacjenta i podparcie na łuk biegnące od powierzchni montażowej, przy czym w podparciu na łuk wycina się szczelinę na łuk pod kontrolą komputera, który przechowuje dane wiążące położenie powierzchni montażowej każdego spośród wielu półproduktów zamka, gdy jest montowany na wsporniku. W celu dostosowania siły przykładanej do poszczególnych zębów, w każdym zamku wycina się szczelinę o indywidualnym kształcie mając na względzie powierzchnię montażową każdego zamka, i stosownie do tego, łuk zamontowany w szczelinach zamków będzie wywierał żądaną siłę na zamki. Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr US dotyczy sposobu prefabrykowania aparatów ortodontycznych dla różnych grup rasowych według położeń i nachyleń wspólnych dla członków grupy rasowej poprzez dostarczenie odpowiednich wymiarów i dopasowania zamków dla uzyskania żądanego uzębienia. Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr US ujawnia zamek ortodontyczny mający podstawę o chropowatości od 6 do 10 μm przeznaczoną do przyjęcia cementu wiążącego.

3 PL B1 3 Europejskie zgłoszenie patentowe nr EP zajmuje się problemem pozycjonowania zębów o nieprawidłowym zgryzie do żądanego końcowego położenia z użyciem lingwalnego prostego drutu, zasadniczo bez wygięć w części pionowej lub poziomej, w połączeniu z zamkami przymocowanymi do zębów i do drutu. Zastosowanie komputerów w ortodoncji opierające się na projektowaniu i wytwarzaniu zamków indywidualnie dopasowanych dla określonego pacjenta oraz projektowaniu i wytwarzaniu pozycjonera do zakładania indywidualnie dopasowanych zamków i łuku już zostało zaproponowane. Patrz opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr RE (Lemchen i in.) oraz opisy patentowe Stanów Zjednoczonych Ameryki nr , i (Andreiko i in.). System i sposób Andreiko i in. opiera się na matematycznych obliczeniach docelowego położenia zębów i pożądanego idealnego łuku zębowego. Metoda Andreiko i in. nie znalazła szerokiego zastosowania i w rzeczywistości miała mały wpływ na leczenie pacjentów poradni ortodontycznych od czasu, gdy zaproponowano ją po raz pierwszy na początku lat 90-tych XX wieku. Wynika to z wielu powodów, z których jednym jest to, że zaproponowane przez Andreiko i in. deterministyczne podejście do obliczania docelowego położenia zębów nie bierze pod uwagę zdarzeń nieprzewidzianych podczas toku leczenia. Ponadto, sposoby zaproponowane przez Andreiko i in. zasadniczo eliminują ortodontę z fazy planowania leczenia i stanowią próbę zastąpienia wiedzy i kwalifikacji ortodonty w fazie wyznaczania docelowego położenia zębów przez empiryczne obliczenia docelowego położenia zębów. Zwykle druty stosowane obecnie w leczeniu ortodontycznym są wyrobami gotowymi, dostępnymi w handlu. Jeżeli potrzebne jest indywidualne dopasowanie drutów przez ortodontę, celem jest wykonanie tego przy możliwie minimalnych modyfikacjach. Z tego powodu, zamki są tak projektowane, aby po zakończeniu leczenia, gdy zęby zostaną wyrównane, szczeliny zamków były położone i zorientowane poziomo, co oznacza, że drut leżący pasywnie w szczelinach, bez przyłożenia żadnej siły, będzie położony na płask. Ta metoda leczenia jest znana jako technika łuku prostego ( straight wire") i jest techniką dominującą w ortodoncji na całym świecie. Technika ta jest efektywna zarówno dla producentów jak i ortodontów. Indywidualnie dopasowane aparaty ortodontyczne zaproponowane przez Andreiko i in. wymagają zastosowania drutu płaskiego, lecz z indywidualnie dopasowanym wygięciem w płaszczyźnie poziomej podyktowanym przez kształt pożądanego idealnego łuku zębowego pacjenta. Tak zwana technika łuku prostego, nadal stosowana w ortodoncji, ma z punktu widzenia komfortu pacjenta pewne istotne wady. Konieczność wypełnienia klejem szczeliny między powierzchnią klejenia zamka i powierzchnią zęba zawsze prowadzi do większej łącznej grubości aparatu, co jest dopuszczalne w przypadku zamków przyklejanych od strony wargowo-policzkowej, ponieważ powierzchnie labialne zębów są u różnych pacjentów bardzo równomierne i szczelina do wypełnienia nie jest znaczna. Jednakże lingwalne (językowe) powierzchnie zębów są u różnych pacjentów znacznie bardziej zróżnicowane. Aby zatem osiągnąć cel, jakim jest zorientowanie zamka w taki sposób, aby po zakończeniu leczenia szczelina zamka była równoległa do wszystkich pozostałych szczelin, grubość niezbędnej warstwy kleju często wynosi 1-2 mm. Oczywiste jest, że każdy ułamek milimetra dodany do grubości aparatu znacznie zwiększa dyskomfort pacjenta. Szczególnie w przypadku zamków lingwalnych (zamki klejone do powierzchni językowych zębów) powstają problemy z artykulacją i przez kilka tygodni po naklejeniu język jest poważnie podrażniony. Powierzchnie zębów w pobliżu przyklejonych podstaw zamków trudno się czyści, co powoduje, że w miejscach tych gromadzą się bakterie i stanowi to przyczynę stanów zapalnych dziąseł. Im bardziej łuk jest oddalony od powierzchni zęba, tym trudniej jest uzyskać dokładne końcowe położenie poszczególnych zębów. Błąd torku (rotacja wokół osi drutu) wynoszący zaledwie 10 może spowodować błąd ustawienia zęba w pionie ponad 1 mm. Inna istotna wada grubych zamków, szczególnie w przypadku zamków przytwierdzonych od strony języka, daje się zauważyć przy dużym stłoczeniu zębów przednich (co stanowi częstą przyczynę leczenia ortodontycznego). Ponieważ ze względu na krzywiznę szczęki powierzchnia lingwalna zębów jest bardziej ograniczona, nie wszystkie zamki można nakleić podczas jednej sesji. W takiej sytuacji ortodonta musi raczej odczekać z przytwierdzeniem wszystkich zamków do czasu zmniejszenia stłoczenia zębów. Stłoczenie zębów powoduje również problemy w przypadku zamków umieszczanych na powierzchniach labialnych zębów. Uwarunkowania geometryczne powodują, że problem ograniczonej powierzchni staje się poważniejszy w miarę zwiększania się łącznej grubości zamka/podstawy zamka/warstwy kleju.

4 4 PL B1 Innym problemem występującym w ortodoncji jest wyznaczanie prawidłowego położenia zamka. W chwili naklejania zamka, ząb może być ustawiony w znacznym oddaleniu od pożądanego położenia. Dlatego też zadanie polegające na takim usytuowaniu zamków, aby łuk taśmowy przesuwał zęby do prawidłowego położenia wymaga dużego doświadczenia i wyobraźni przestrzennej. Wskutek tego pod koniec leczenia traci się dużo czasu na niezbędną korektę położenia zamka lub kształtu drutu. Problem ten można rozwiązać przez utworzenie idealnego celu leczenia, albo wirtualnie za pomocą trójwymiarowych danych skanu uzębienia, albo w rzeczywistości przez podzielenie modelu uzębienia na modele pojedynczych zębów i osadzenie modeli zębów w podłożu woskowym w położeniu idealnym. Następnie przy takim idealnym ustawieniu zębów zamki można umieścić na zębach w położeniach optymalnych, w taki sposób, że płaski drut założony w szczeliny zamków spowoduje przemieszczanie zębów dokładnie do idealnego położenia docelowego. Również i tę operację można wykonać wirtualnie - za pomocą komputera lub w rzeczywistości. Następnie, położenie zamka należy oddzielnie przenieść w przypadku każdego zęba na nieprawidłowy (pierwotną) zgryz. Na podstawie takiej sytuacji nieprawidłowego zgryzu można wykonać szynę do przeniesienia zamków, co umożliwia naklejenie zamków dokładnie w miejscu określonym przez cel leczenia. Technika ta jest ujawniona ogólnie przez Cohena w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr Opublikowane zgłoszenie patentowe PCT, złożone przez OraMetrix Inc., międzynarodowa publikacja patentowa WIPO nr WO 01/80761 i publikacja Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2002/ (Rubbert i in.), ujawnia leczenie ortodontyczne z zastosowaniem drutu ortodontycznego, w którym stosuje się zamki ogólnego zastosowania i indywidualnie dopasowane łuki. Łuk może mieć skomplikowane skręcenia i wygięcia i jako taki niekoniecznie musi być drutem płaskim biegnącym w płaszczyźnie. Cała treść międzynarodowej publikacji patentowej WO 01/80761 zostaje przez to odwołanie włączona do niniejszego opisu. W dokumencie tym opisano również system skanowania służący do tworzenia wirtualnych trójwymiarowych modeli uzębienia oraz interaktywny komputerowy system planowania leczenia na postawie modeli zeskanowanego uzębienia. Jako część planowania leczenia, wirtualne zamki są ustawiane na wirtualnych zębach i zęby przesuwane są do pożądanego położenia przez operatora wykonującego ocenę kliniczną. Wirtualny trójwymiarowy model uzębienia wraz z zamkami w warunkach nieprawidłowego zgryzu jest przesyłany do urządzenia szybkiego prototypowania, w którym jest wytwarzany rzeczywisty model uzębienia z zamkami. Następnie na modelu jest formowana szyna do przenoszenia zamków. Rzeczywiste zamki umieszczane są w szynie w miejscach, w których znajdowały się zamki wirtualne, po czym następuje pośrednie przyklejanie zamków do zębów za pomocą szyny. Sposób ten, opisany w międzynarodowej publikacji patentowej WO 01/80761, pozwala przezwyciężyć szereg problemów właściwych dla sposobu Andreiko i in. W trakcie leczenia zamki mogą odpaść, jeżeli na przykład pacjent nagryza twarde kawałki jedzenia. Oczywiste jest, że w takim przypadku szyna do przenoszenia zamków użyta do wstępnego przyklejenia zamków nie będzie już pasować gdyż ząb już się przemieścił. Wprawdzie możliwe jest w celu wymiany zamka pocięcie szyny (jak opisano w publikacji międzynarodowej nr WO 01/80761) na części i użycie tylko jednej części odpowiadającej zamkowi, który odpadł, jednakże niezawodność tej metody jest ograniczona, ponieważ mały kawałek elastycznego materiału nie zapewni pewnego ustawienia zamka. W związku z tym może być potrzebne wykonanie nowej szyny do przenoszenia zamków dostosowanej do aktualnego położenia zęba w kosztownym procesie laboratoryjnym. Sposoby i urządzenie przedstawione w opisie stanowią ulepszenia w leczeniu aparatami lingwalnymi, lecz również są korzystne w przypadku leczenia aparatami labialnymi. Zgodny z wynalazkiem sposób projektowania i wytwarzania indywidualnie dopasowanego zamka ortodontycznego dla pacjenta przy pomocy komputera, przy czym ten zamek ma skrzydełka, mające szczelinę na łuk, i podstawę mającą powierzchnię przylegającą do zęba stanowiącą odwzorowanie trójwymiarowej powierzchni zęba pacjenta, zgodnie z którym zapisuje się cyfrową reprezentację części uzębienia pacjenta w komputerze i udostępnia się bibliotekę trójwymiarowych skrzydełek zamków w komputerze; wyznacza się obszar dla zęba, w którym podstawa zamka jest przymocowana do zęba; wyznacza się trójwymiarowy kształt powierzchni przylegającej do zęba podstawy zamka bezpośrednio z cyfrowej reprezentacji uzębienia pacjenta, przy czym ten trójwymiarowy kształt odwzorowuje trójwymiarową powierzchnię tego zęba, charakteryzuje się tym, że uzyskuje się drugą powierzchnię podstawy zamka, przy czym druga powierzchnia znajduje się naprzeciw powierzchni przylegającej do zęba i ma trójwymiarowy kształt odpowiadający powierzchni przylegającej do zęba; uzyskuje się wirtualne skrzydełka zamka z tej biblioteki i pozycjonuje się wirtualne skrzydełka zamka względem wirtualnej podstawy zamka; łączy się wirtualne skrzydełka zamka z wirtualną podstawą zamka z utworze-

5 PL B1 5 niem jednego jednolitego wirtualnego trójwymiarowego obiektu reprezentującego zamek; i eksportuje się dane cyfrowe reprezentujące zamek z komputera do systemu wytwarzania dla wytworzenia zamka. Korzystnie, ponadto tworzy się wektor normalny każdego elementu powierzchni przylegającej do zęba w podstawie zamka i odsuwa się od zęba każdy element powierzchni w kierunku wektora normalnego przy użyciu uprzednio zdefiniowanej wartości przesunięcia odpowiadającej grubości podstawy zamka. Korzystnie, element powierzchni jest trójkątem. Korzystnie, stosuje się podstawę zamka mającą wąskie obrzeże i grubą centralną część, w pobliżu której skrzydełka zamka mocuje się do podstawy zamka. Korzystnie, ponadto modyfikuje się wirtualny model skrzydełek zamka. Korzystnie, modyfikacji do tych skrzydełek zamka dodaje się element pomocniczy. Korzystnie, ten element pomocniczy stanowią haczyki. Korzystnie, w trakcie łączenia wirtualnych skrzydełek zamka z wirtualną podstawą zamka dokonuje się oględzin przy pomocy komputera wielu wirtualnych zębów i wirtualnych podstaw zamka przymocowanych do zębów i zmienia się położenie skrzydełek zamka względem ich odpowiedniej podstawy zamka. Korzystnie, ponadto usuwa się część wirtualnych skrzydełek zamka, przy czym ta część obejmuje część, która by wystawała do zęba, gdy skrzydełka zamka są połączone z podstawą zamka. Korzystnie, stosuje się system wytwarzania obejmujący szybki system prototypowy wytwarzający reprezentację zamka używaną jako pozytyw formy, przy czym w trakcie wytwarzania odlewa się ten zamek. Korzystnie, w etapie wytwarzania wytwarza się zamek techniką spiekania laserowego. Korzystnie, ponadto modyfikuje się przy użyciu komputera cyfrową reprezentację uzębienia do pożądanego położenia docelowego, przy czym etapy otrzymywania wirtualnych skrzydełek zamka z tej biblioteki i pozycjonowania wirtualnych skrzydełek zamka względem wirtualnej podstawy zamka oraz łączenia wirtualnych skrzydełek zamka z wirtualną podstawą zamka z utworzeniem jednego jednolitego wirtualnego trójwymiarowego obiektu reprezentującego zamek prowadzi się po wirtualnym przemieszczeniu zębów do pożądanego położenia docelowego. Korzystnie, ponadto wykonuje się rzeczywisty model zębów pacjenta, manipuluje się rzeczywistym modelem aż do znalezienia się zębów w pożądanym zwarciu, skanuje się rzeczywisty model zębów w pożądanym zwarciu, przy czym stosuje się cyfrową reprezentację obejmującą reprezentację trójwymiarową pochodzącą z tego skanowania. Korzystnie, powierzchnia przylegająca do zęba i druga powierzchnia mają konfigurację trójwymiarową odpowiadającą zasadniczo dokładnie odpowiedniej trójwymiarowej powierzchni zęba. Korzystnie, przesyła się informacje dotyczące przestrzennego położenia zamka i szczeliny tego zamka do robota gnącego drut celem wygięcia indywidualnie dopasowanego łuku ortodontycznego przeznaczonego dla danego pacjenta. Korzystnie, podstawa zamka obejmuje element tworzący szczelinę, do której wkłada się łuk, przy czym szczelina jest zorientowana w przybliżeniu równolegle do podstawy zamka w miejscu, w którym ten element łączy się z podstawą zamka. Korzystnie, zamek ponadto obejmuje wkładkę w kształcie litery U w szczelinie tego zamka. Związany z tym sposobem jest zestaw (jednego lub większej liczby) zamków mających szczelinę zorientowaną względem podstawy zamka w taki sposób, że drut ortodontyczny przebiega zasadniczo równolegle do powierzchni zębów, tj. do tej części powierzchni zęba, która sąsiaduje z miejscem, w którym drut przechodzi przez zamek, jak zostało dalej wyjaśnione szczegółowo i jak przedstawiono na rysunku. Zamki składają się z podstawy służącej do naklejenia zamka na ząb i skrzydełek ze szczeliną, do której jest wprowadzany łuk taśmowy o płaskim boku (np. będzie to bok drutu o przekroju prostokątnym, kwadratowym, równoległobocznym lub w kształcie klina) lub, alternatywnie, drut o przekroju owalnym. Szczeliny zamków są zorientowane w przybliżeniu równolegle względem odpowiednich podstaw zamków w taki sposób, że gdy zamek lub zestaw zamków jest założony na ząb lub zęby pacjenta i łuk jest włożony do szczeliny, łuk będzie przegięty lub nachylony ukośnie względem płaszczyzny okluzyjnej (analogicznie do nachylenia toru wyścigowego na wirażu). W postaci, w której łuk ma powierzchnie płaskie (łuk o przekroju prostokąta, równoległoboku, kwadratu, klina itd.) płaski bok łuku biegnie zasadniczo równolegle do powierzchni zębów w miejscu, w którym drut jest włożony do

6 6 PL B1 szczelin, w pochyleniu względem płaszczyzny okluzyjnej. W postaci, w której łuk ma przekrój owalny, oś wielka przekroju drutu jest zorientowana zasadniczo równolegle do powierzchni zęba i jest pochylona względem płaszczyzny okluzyjnej. W przypadku zębów przednich, pożądane jest uzyskanie jednorodnego pochylenia drutu w celu uniknięcia gwałtownych zmian pochylenia (tj. zmian momentu obrotowego) drutu przeprowadzonego przez kolejne szczeliny w celu uzyskania łagodnych zmian ułożenia drutu. W drutach o przekroju prostokątnym lub kwadratowym jedna para równoległych przeciwległych boków łuku jest zorientowana zasadniczo równolegle do powierzchni zęba. Zazwyczaj jest to para boków równoległych o większej szerokości lub wysokości. Dzięki temu umożliwia się znaczne zmniejszenie całkowitej grubości zamków w porównaniu ze znanym stanem techniki, ponieważ nie wymaga nadbudowywania warstwy kleju w celu uzyskania poziomego ustawienia szczeliny po przyklejeniu zamka, co ma miejsce przy zastosowaniu techniki łuku prostego. Kształt zamków i łuku jest szczególnie odpowiedni do zastosowania w aparatach ortodontycznych lingwalnych. Takie zmniejszenie grubości zamka, podstawy zamka i drutu daje kilka znaczących korzyści w porównaniu z systemami według znanego stanu techniki i spełnia od dawna odczuwaną w tej dziedzinie potrzebę znalezienia bardziej zadowalającego lingwalnego systemu ortodontycznego. Do korzyści tych należą mniejsze problemy z artykulacją, znaczne zmniejszenie podrażnienia języka, zmniejszenie ryzyka utraty zamka, większa kontrola ustawienia docelowego, uzyskiwana dzięki mniejszej odległości między zębem a drutem pozwalającej zwiększyć dokładność przemieszczania zęba do pożądanego położenia docelowego, zwiększenie komfortu pacjenta i lepsze warunki higieniczne. Jednym z powodów, dla których podstawowym kształtem drutów ortodontycznych jest kształt, w którym drut ma kształt taśmy jest łatwość wytwarzania przemysłowego. W celu zmniejszenia grubości zamka, znacznie korzystniej jest poprowadzić drut równolegle do powierzchni poszczególnych zębów. U większości pacjentów powierzchnie lingwalne zębów przednich są znacznie pochylone względem osi pionowej. Drut biegnący równolegle od zęba do zęba jest nachylony ukośnie" w celu wykorzystania równoległości szczelin zamka. Drut taki nie mógłby być wyprodukowany przy zastosowaniu standardowych technik produkcji masowej, ze względu na bardzo indywidualną anatomię zębów każdego pacjenta. Ręczne kształtowanie drutu w celu nadania mu przegiętego kształtu jest niezwykle trudne. Nowoczesne materiały, z jakich produkowane są łuki, takie jak stopy z pamięcią kształtu sprawiają, że zadanie to staje się jeszcze trudniejsze lub wręcz niemożliwe do wykonania ręcznie. Jednakże w korzystnej postaci wymaganą geometrię drutu można uzyskać w formacie elektronicznym. Geometrię drutu może wyznaczać przestrzenne położenie szczelin zamków i/lub ustawienie zamków na zębach w pożądanym zacisku. Format elektroniczny można eksportować do nowoczesnych, ostatnio zbudowanych, robotów do gięcia drutu, zdolnych wyginać drut i nadawać mu dowolny kształt (w tym pochylony ukośnie). Można na przykład wyeksportować dane cyfrowe definiujące geometrię drutu do urządzeń wyginających druty, takich jak robot 6-osiowy opisany w międzynarodowej publikacji patentowej WO 01/80761, i spowodować, że robot będzie wyginać i przekręcać druty z nachyleniem ukośnym do konfiguracji, opisanej w tym opisie. Dzięki temu obecnie można masowo produkować druty o kształcie profilowanym. Obecnie korzystny robot wyginający druty został również opisany we wniosku patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki złożonym 13 kwietnia 2001 r. Możliwe jest stosowanie łuku nachylonego ukośnie. Drut może mieć dowolny przekrój dający co najmniej jedną płaszczyznę drutu płaską, taki jak przekrój prostokątny lub alternatywnie drut może mieć przekrój owalny. Łuk podczas wytwarzania jest gięty w taki sposób, aby po wykonaniu w warunkach spoczynkowych miał taki kształt, aby płaska powierzchnia drutu (lub oś główna przekroju owalnego drutu) była przegięta względem płaszczyzny okluzyjnej na zasadniczo łukowym odcinku. Przegięcie łuku występuje na tych odcinkach, które mają być umieszczone w zamkach, i służy do prostowania dwóch lub większej liczby zębów. W postaci, w której przekrój drutu jest prostokątem lub kwadratem, jeden bok z pierwszej lub drugiej pary równoległych boków drutu biegnie zasadniczo równolegle do powierzchni zębów w sąsiedztwie miejsc, w których drut ma przechodzić przez skrzydełka zamków umieszczonych na dwóch lub większej liczbie zębów. Sposób projektowania i wytwarzania indywidualnie dopasowanego zamka ortodontycznego obejmuje wytwarzanie łuku. Sposób ten obejmuje etap definiowania położenia zestawu szczelin zamków w zestawie zamków w przestrzeni trójwymiarowej za pomocą komputera. Szczeliny zamków są zorientowane zasadniczo równolegle do powierzchni zęba w miejscach, w których zamki mają być przyklejone do zębów. Dalszym etapem sposobu jest etap dostarczania robotowi gnącemu drut informacji określających położenie danego zestawu szczelin zamków. Typowo, informacja taka ma postać

7 PL B1 7 pliku cyfrowego reprezentującego współrzędne szczelin zamków w przestrzeni trójwymiarowej. Na podstawie tych informacji program sterujący robota może przekazać robotowi instrukcje, w jaki sposób powinien wyginać drut, aby w warunkach spoczynkowych po wykonaniu drut miał kształt wyznaczony przez szczeliny zamków. W związku z tym, kolejnym etapem sposobu jest etap gięcia łuku za pomocą robota do gięcia drutu i nadawania mu kształtu odpowiadającego położeniu szczelin zamków, w którym łuk jest powyginany w taki sposób, że łuk jest zorientowany zasadniczo równolegle do powierzchni zębowych na zasadniczo łukowym odcinku. Drut może być przegięty ciągle lub, alternatywnie, może tworzyć szereg przegięć przedzielonych odcinkami prostymi odpowiadającymi szczelinom zamków jak opisano bardziej szczegółowo w międzynarodowej publikacji patentowej WO 01/80761 i we wniosku patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 09/ Ponadto zamek może mieć ulepszoną podstawę, sprawiającą że zamek zasadniczo sam się ustawia tzn. zamek może być położony w szczególnym miejscu i ustawiony na zębie w prawidłowym położeniu przy wykorzystaniu dopasowania kształtu bez użycia pozycjonera ani innego urządzenia do ustawiania zamków, takiego jak szyna ujawniona przez Cohena w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr , lub pozycjoner z patentów Andreiko i in. W szczególności wprowadza się ulepszenie zamka mającego podstawę, w którym podstawa zamka ma powierzchnię stykającą się z zębem o konfiguracji przestrzennej odpowiadającej zasadniczo dokładnie konfiguracji przestrzennej tej powierzchni zęba, na której podstawa zamka przylega do zęba. W jednej z możliwych postaci przestrzenna wielkość powierzchni podstawy przylegającej do zamka jest wystarczająco duża i znacznie większa niż w przypadku podstaw zamków proponowanych w dotychczasowym stanie techniki tak, że zamek można z łatwością ręcznie ustawić w danym położeniu, będącym prawidłowym położeniem zamka na danym zębie, dzięki temu, że kształt dużej powierzchni podstawy zamka odpowiada kształtowi powierzchni zęba. Zamek można w takim przypadku przykleić do zęba we właściwym miejscu bez używania narzędzi do ustawiania zamków, takich jak pozycjoner. W kolejnej możliwej postaci, powierzchnia przyklejenia zamka obejmuje guzek lub część guzka dla umożliwiania ustawienia zamka na zębie w określonej szczególnej lokalizacji. Ponadto zamek może mieć podstawę, która obejmuje cienką powłokę, co ma na celu możliwie jak największe zmniejszenie łącznej grubości zamka. Podstawa obejmuje powierzchnię podstawy od strony zęba o kształcie odpowiadającym powierzchni zęba. W tej postaci przeciwległa strona podstawy zęba ma powierzchnię kształtem odpowiadającą powierzchni podstawy od strony zęba, której konfiguracja przestrzenna odpowiada również konfiguracji przestrzennej powierzchni zęba. Korzystnym sposobem utworzenia cienkiej podstawy zamka na komputerze jest poprowadzenie wektora normalnego do każdego elementu powierzchni podstawy zamka po stronie zęba (będącej np. trójkątem, zależnie od tego w jaki sposób powierzchnia jest reprezentowana w komputerze). Następnie, każdy element powierzchni jest podnoszony" nad powierzchnię zęba w kierunku określonym przez kierunek wektora normalnego na wcześniej określoną odległość odpowiadającą żądanej grubości podstawy zamka. W ten sposób powstaje cienka skorupa, której zewnętrzna strona ma zasadniczo taką samą powierzchnię i konfigurację przestrzenną jak powierzchnia podstawy zamka po stronie przylegającej do zęba. Można również zastosować inne metody. Na przykład, podstawa zamka może być cieńsza na obrzeżu (np. 0,1 mm) i mieć grubszą część centralną (np. 0,3 mm) w miejscu, w którym skrzydełka zamka są połączone z podstawą. Można zastosować odpowiednie oprogramowanie różnicujące grubość nad powierzchnią podstawy zamka, takie jak programy skalujące wektor normalny zmienną zależną od odległości wektora normalnego od krawędzi podstawy zamka. Dostarczono zatem sposób projektowania i wytwarzania indywidualnie dopasowanego zamka ortodontycznego przeznaczonego dla konkretnego pacjenta za pomocą komputera. Zamek ma podstawę zamka. W pamięci komputera zapisane są trójwymiarowe modele zębów pacjenta. Sposób obejmuje etap wyznaczania powierzchni zęba, na której podstawa zamka ma być przyklejona do zęba; zdefiniowanie przestrzennego kształtu powierzchni podstawy zamka, która ma przylegać do zęba, odpowiadający przestrzennemu kształtowi danej powierzchni zęba oraz uzyskanie przestrzennego kształtu drugiej strony podstawy zamka przeciwległej do powierzchni przylegającej do zęba. Biblioteka wirtualnych trójwymiarowych skrzydełek zamków jest przechowywana w komputerze lub komputer ma do niej dostęp w inny sposób. Kolejnym etapem sposobu jest pobranie skrzydełek zamka z biblioteki i połączenie go z podstawą zamka w celu utworzenia jednego wirtualnego trójwymiarowego obiektu reprezentującego zamek. Kształt drugiej przeciwległej strony podstawy, odpowiadający kształtowi powierzchni danej podstawy zamka przylegającej do zęba uzyskuje się, na przykład, przez zastosowanie opisanej wcześniej

8 8 PL B1 metody podnoszenia". Sposób może również obejmować ewentualny etap modyfikowania wirtualnego modelu skrzydełek zamka. Na przykład, część skrzydełek zamka może zostać usunięta w celu usytuowania szczeliny w skrzydełkach zamka możliwie jak najbliżej podstawy zamka i wyeliminowania tej części skrzydełek, która w przeciwnym wypadku wystawałaby do wewnątrz zęba. Jako inny przykład modyfikacja może obejmować dodanie do skrzydełek elementów dodatkowych takich jak haczyki. Komputerowe łączenie skrzydełek zamka z podstawą zamka można wykonać równocześnie dla pewnej grupy zębów w celu uwzględnienia bliskości sąsiadujących zębów i zamków. Dlatego też, sposób może obejmować etap oglądania za pomocą komputera kilku wirtualnych zębów i wirtualnych podstaw zamków przytwierdzonych do zębów oraz zmianę położenia skrzydełek zamka względem danej podstawy zamka. Ten ostatni etap będzie wykonywany, na przykład, w celu uzyskania lepszego ustawienia skrzydełek na podstawie lub w celu uniknięcia kolizji skrzydełek z zębem sąsiednim lub przeciwstawnym, na przykład podczas żucia lub w trakcie przemieszczania zęba. Sposób projektowania i wytwarzania indywidualnie dopasowanego zamka obejmuje etap zapisania w komputerze cyfrowej reprezentacji odpowiedniej części uzębienia pacjenta. Może to być cyfrowa reprezentacja całego uzębienia albo, alternatywnie, jedynie tych powierzchni zębów, do których mają być przyklejone zamki. Kolejnymi etapami sposobu jest zapewnienie dostępu do biblioteki wirtualnych trójwymiarowych skrzydełek zamków przez, na przykład, zapisanie biblioteki w komputerze oraz wyznaczenie kształtu i konfiguracji podstaw zamków, w których kształt powierzchni przylegających do zęba odpowiada zasadniczo dokładnie przestrzennemu ukształtowaniu odpowiednich powierzchni zębów. Kolejnym etapem sposobu jest połączenie skrzydełek zamków pobranych z biblioteki skrzydełek z odpowiednimi podstawami i stworzenie w ten sposób zestawu indywidualnie dopasowanych zamków ortodontycznych. Z komputera plik reprezentujący dopasowane indywidualnie zamki jest eksportowany do systemu wytwarzającego w celu wytworzenia indywidualnie dopasowanych zamków ortodontycznych. Następnym etapem sposobu jest etap wytwarzania indywidualnie dopasowanych zamków ortodontycznych przy zastosowaniu dowolnej z wielu znanych technik, na przykład frezowania albo jednej z technik opisanych szczegółowo w tym opisie, takich jak odlewanie. Wprowadzono jeszcze inne ulepszenia wytwarzania zamków dopasowanych indywidualnie. Sposób wytwarzania zamka ortodontycznego mającego skrzydełka ze szczeliną i podstawę obejmuje etap wyznaczania trójwymiarowego kształtu zamka ortodontycznego i wytwarzania zamka z materiałów o co najmniej dwóch różnych twardościach, przy czym jeden materiał lub materiały jest/są materiałem/ami stosunkowo twardym i służy do wykonania skrzydełek, a drugi materiał lub materiały jest/są materiałem/ami stosunkowo miękkim i służy do wykonania podstawy. Wytrzymałość materiałów, z jakich wykonany jest zamek jest zawsze wynikiem pewnego kompromisu. Podczas gdy część, w której jest uformowana szczelina powinna mieć możliwie jak największą twardość pozwalającą utrzymać stały przekrój szczeliny, również w sytuacji dużych naprężeń mechanicznych działających na zamek (na przykład podczas nagryzania obiektów twardych), to część stanowiąca podstawę powinna być bardziej miękka dla ułatwienia odklejania po zakończeniu leczenia. Podstawa, jeżeli jest dostatecznie miękka, może być dosłownie zdjęta z powierzchni zęba za pomocą odpowiedniego narzędzia. Zależnie od techniki wytwarzania, można zastosować różnorodne stopy pozwalające uzyskać opisaną wyżej konfigurację materiałów. Przy zastosowaniu techniki odlewania odśrodkowego można najpierw wykonać część formującą szczelinę z określonej kontrolowanej ilości stopu twardego, aby następnie wypełnić pozostałą część zamka stopem bardziej miękkim (lub można te operacje wykonać w odwrotnej kolejności). Kontrolowanie ilości materiału potrzebnej do wykonania określonej części zamka jest możliwe, ponieważ objętość każdego elementu zamka można dokładnie wyznaczyć na podstawie trójwymiarowego modelu zamka. Można też zastosować inne techniki wytwarzania, takie jak technika warstwowego spiekania laserowego, gdzie różne warstwy mogą być wykonywane z proszków różnych stopów. Możliwe jest stosowanie wspomaganego komputerowo modułowego projektowania indywidualnie dopasowanych zamków przeznaczonych dla konkretnego pacjenta. W komputerze zapisane są biblioteki wirtualnych skrzydełek zamków, wirtualnych podstaw zamków i ewentualnie wirtualnych elementów dodatkowych, takich jak haczyki. Użytkownik specyfikuje lub wybiera podstawę i skrzydełka zamka przeznaczonego dla danego zęba, następnie oba te wirtualne obiekty są łączone tworząc wirtualny zamek. Użytkownikowi można udostępnić graficzne narzędzia programowe umożliwiające określenie jak i gdzie podstawa i skrzydełka zamka mają być połączone. Dane reprezentujące wirtualny zamek mogą być eksportowane do systemu szybkiego prototypowania, gdzie zamek zostanie wytworzony bezpośrednio lub wytworzona zostanie forma lub model zamka, wykorzystane następnie

9 PL B1 9 w procesie odlewania zamka. W jednej z możliwych postaci ukształtowanie powierzchni podstawy zamka odpowiada zasadniczo dokładnie kształtowi powierzchni zęba. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny nachylonego ukośnie łuku ortodontycznego, fig. 2 - częściowo w przekroju, grupę zębów, zamki na tych zębach i łuk z fig. 1, fig. 2A - owalny przekrój łuku, fig. 2B - przekrój łuku z fig. 2A umieszczonego w szczelinie zamka zorientowanej zasadniczo równolegle do powierzchni zęba oraz przedstawia oś wielką przekroju łuku ustawioną pod kątem względem płaszczyzny okluzyjnej, fig. 3A - przekrój zęba z podstawą zamka i szczeliną zorientowaną zasadniczo równolegle do powierzchni zęba, fig. 3B - przekrój tego samego zęba, który został pokazany na fig. 3A, lecz z zastosowaniem standardowego zamka lingwalnego Ormco według dotychczasowego stanu techniki, w którym szczelina zamka odpowiada łukowi taśmowemu leżącemu w płaszczyźnie poziomej, który nie jest nachylony ukośnie, jak pokazano na rys. 3A, fig. 4 - widok perspektywiczny komputerowego modelu dwóch zębów z podstawą zamka, doskonale dopasowaną do powierzchni zęba i pokrywającej znaczną powierzchnię zęba, co ma na celu umożliwienie ręcznego umieszczenia zamka we właściwym położeniu na zębie przez ortodontę bez korzystania z pozycjonera lub innego narzędzia do zakładania zamków, fig. 5 - widok elementów dodatkowych w płaszczyźnie okluzyjnej, które mogą być umieszczone na podstawie zamka i naklejone na ząb w celu uniemożliwienia pełnego zamknięcia szczęki i żuchwy, fig. 6A, 6B i 6C - standardowe kształty skrzydełek zamka, które mogą być wykorzystane do projektowania indywidualnie dopasowanych zamków ortodontycznych. Te i inne typy skrzydełek zamka są zapisane w pamięci komputera jako biblioteka obiektów wirtualnych skrzydełek zamka i wykorzystywane do projektowania indywidualnie dopasowanych zamków ortodontycznych jak zostanie dalej opisane szczegółowo, fig. 7 - widok z góry trzech dolnych zębów przednich ukazujący, w sposób nieco uproszczony, w jaki sposób można dostosować położenie skrzydełek na podstawie zamka w celu uwzględnienia stłoczenia zębów. Adaptacja przedstawiona na fig. 7 jest symulowana w komputerze, w którym jest zainstalowany program projektowania zamków i który umożliwia użytkownikowi ustawienie skrzydełek na podstawie zamka w dowolnie wybranym położeniu w celu optymalizacji położenia skrzydełek zamka w uzębieniu danego pacjenta. W przypadku zamków labialnych możliwość odsunięcia skrzydełek od środka podstawy może być zaletą, przykładowo, możliwe jest przesunięcie skrzydełek na dolnym drugim zębie przedtrzonowym w kierunku dziąseł podobnie jak w zamku Ormco Mini Diamond TM z przesunięciem dziąsłowym. Rozwiązanie to zapewnia większą powierzchnię klejenia bez odsunięcia szczeliny zbyt daleko w kierunku zwarciowej części zęba, fig. 8 - zamek ceramiczny Ormco Spirit TM MB z wkładem w szczelinie zamka, - fig. 9A przedstawia wirtualny ząb ukazany na ekranie komputerowej stacji roboczej, na którym zainstalowano oprogramowanie umożliwiające projektowanie zamka, za pomocą którego użytkownik wyznacza granice podstawy zamka na powierzchni zęba zaznaczając odpowiednie punkty na powierzchni zęba. Na fig. 9B przedstawiono krzywą wyznaczającą krawędź podstawy zamka, powstałą przez połączenie punktów zaznaczonych na fig. 9A liniami odpowiadającymi konturowi powierzchni zęba, fig grupę wirtualnych zębów ukazaną na ekranie komputerowej stacji roboczej, na którym zainstalowano oprogramowanie umożliwiające projektowanie zamka, gdzie ukazano granice podstaw zamków przeznaczonych dla danej grupy zębów określone przez użytkownika. Należy zauważyć, że powierzchnie zębów pokryte przez podstawę mogą obejmować znaczny obszar powierzchni lingwalnych zębów, w tym przypadku jest to około procent powierzchni lingwalnej zębów, co ma ułatwić użytkownikowi umieszczenie zamka na zębie w prawidłowym położeniu. Obszar pokrycia zęba przez podstawę zamka zależy od ukształtowania powierzchni zęba, przy czym stosunkowo płaska powierzchnia zęba wymaga podstawy zamka o większej powierzchni, aby można było prawidłowo umieścić zamek bez pomocy pozycjonera. Tam gdzie podstawa zamka pokrywa część guzka zęba, obszar pokrycia może być mniejszy, fig powierzchnie zębów, które mają być pokryte przez podstawy zamków. Powierzchnie te są wycinane" lub oddzielane od modeli zębów przez wykonanie operacji oddzielenia na komputerze i przedstawione jako niezależne trójwymiarowe powierzchnie obiektów o zerowej grubości, fig widok grupy zębów, częściowo w przekroju, ukazujący podstawę zamka pokrywającą powierzchnię zęba i skrzydełka zamka umieszczone na podstawie, w pośrednim etapie wykonywania sposobu projektowania indywidualnie dopasowanego zamka. Część skrzydełek zamka wystająca do wewnątrz zęba zostanie ostatecznie usunięta, jak przedstawiono na fig. 21, fig. 13A i 13B - widok perspektywiczny dwóch reprezentatywnych skrzydełek zamka, których powierzchnie są ukształtowane według powierzchni zębów i w których szczeliny są zorientowane zasadniczo równolegle do powierzchni zęba w sąsiedztwie miejsca, w którym te skrzydełka są przyklejane do zęba, fig widok perspektywiczny

10 10 PL B1 cyfrowej reprezentacji grupy obiektów przedstawiających zęby i obiektów przedstawiających zamki, fig. 15A - układ zamków lingwalnych według stanu techniki, fig. 15B - te same zęby lecz z indywidualnie dopasowanymi zamkami dotyczącymi projektowania zamków. Po porównaniu fig. 15A i 15B widać znaczne zmniejszenie grubości zamka przedstawionego na fig. 15B, fig połączenie wirtualnych skrzydełek zamka i wirtualnej podstawy zamka w pośrednim etapie projektowania indywidualnie dopasowanego zamka ortodontycznego, w którym podstawa i skrzydełka zamka stanowią dwa niezależne wirtualne trójwymiarowe obiekty, które można przesuwać względem siebie, fig obraz na ekranie komputerowej stacji roboczej, na której zainstalowano oprogramowanie umożliwiające projektowanie zamka, za pomocą którego użytkownik łączy podstawę i skrzydełka zamka przedstawione na fig. 16 w jeden wirtualny obiekt, fig. 18A i 18B - dwa widoki podstawy zamka i skrzydełek zamka połączone w jeden wirtualny obiekt, fig podstawę i skrzydełka zamka z fig. 18A i 18B umieszczone na wirtualnym zębie, fig obraz na ekranie komputerowej stacji roboczej realizującej operację odejmowania obiektu przedstawiającego ząb ukazanego na ekranie w kolorze czerwonym od obiektu przedstawiającego podstawę/skrzydełka zamka ukazanego na ekranie w kolorze zielonym. Etap ten ma na celu usunięcie tej części skrzydełek zamka, która w przeciwnym wypadku wchodziłaby do wewnątrz zęba, fig. 21A i 21B - dwa widoki perspektywiczne obiektu przedstawiającego podstawę/skrzydełka zamka po wykonaniu odejmowania przedstawionego na fig. 20. Po porównaniu fig. 17 i fig. 21B widać, że ta część skrzydełek zamka, która w przeciwnym wypadku wchodziłaby do zęba, została usunięta z obiektu przedstawiającego podstawę/skrzydełka zamka. Szczelina zamka równoległa do powierzchni zębów i nachylony ukośnie łuk ortodontyczny Jak wspomniano wcześniej, w stosowanej obecnie w ortodoncji technice łuku prostego, podstawowym kształtem łuków według stanu techniki jest łuk taśmowy. Po przemieszczeniu zębów do pożądanego zacisku wszystkie szczeliny zamków leżą w jednej płaszczyźnie. Dlatego, sam łuk taśmowy o przekroju prostokąta ma konfigurację płaską. Dzieje się tak w przypadku łuków stosowanych ze wspomnianymi wcześniej zamkami CONSEAL. Przy przekroju drutu zorientowanym pionowo (szerszy bok drutu ustawiony pionowo), łuk nadal tworzy płaszczyznę zasadniczo równoległą do płaszczyzny okluzyjnej i taka orientacja przekroju drutu jest utrzymana w całym łuku. Głównym powodem zastosowania takiego rozwiązania jest łatwość wytwarzania na skalę przemysłową łuków taśmowych prostych, ustawionych w jednej płaszczyźnie. Proponuje się istotne odejście od łuków taśmowych prostych. W szczególności, zdano sobie sprawę z tego, że w celu zmniejszenia grubości zamka ortodontycznego znacznie korzystniejsza jest taka budowa szczeliny i łuku, że łuk będzie biegł zasadniczo równolegle do powierzchni poszczególnych zębów. W jednej postaci, szczeliny zamka ortodontycznego są zorientowane w taki sposób, że drut biegnie zasadniczo równolegle do powierzchni każdego zęba. Należy przez to rozumieć, że gdy drut, którego co najmniej jeden bok ma powierzchnię płaską zostanie włożony do szczelin zamków, to płaski bok łuku jest nachylony ukośnie lub pochylony pod kątem do płaszczyzny okluzyjnej. Na przykład, w przypadku drutu o przekroju prostokątnym lub kwadratowym, jedna para boków drutu jest zorientowana równolegle do powierzchni zęba i biegnie ukośnie względem płaszczyzny okluzyjnej. Podobnie, gdy drut ma przekrój owalny, dłuższa oś przekroju drutu (patrz fig. 2B) jest zorientowana zasadniczo równolegle do powierzchni zęba i jest nachylona pod kątem względem płaszczyzny okluzyjnej. Powierzchnie lingwalne zębów przednich są znacznie pochylone. Drut biegnący równolegle od zęba do zęba, szczególnie na odcinku zębów przednich, będzie musiał mieć kształt nachylony ukośnie" (analogicznie do nachylenia toru wyścigowego na wirażu) względem płaszczyzny okluzyjnej. Ze względu na indywidualną anatomię zębów każdego pacjenta, drut taki nie mógłby być wytwarzany z wykorzystaniem standardowych technik produkcji masowej. Zarazem ręczne kształtowanie drutu jest bardzo trudne. Zastosowanie korzystnych materiałów, takich jak stopy z pamięcią kształtu sprawia, że zadanie to staje się jeszcze trudniejsze lub wręcz niemożliwe do wykonania ręcznie. Pożądana geometria drutu może być dostępna w formacie elektronicznym. Możliwe jest przesyłanie pliku danych definiujących geometrię danego drutu do urządzenia wytwarzającego, takiego jak 6-osiowy robot do gięcia drutu opisany w międzynarodowej publikacji patentowej WO 01/80761, w celu wygięcia i przekręcenia drutu dla uzyskania takiego kształtu. Fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny łuku 10 o bokach płaskich nachylonych ukośnie". Łuk w postaci przedstawionej na rysunku ma przekrój prostokątny i ma dwie pary równoległych boków. Jedna z par równoległych boków 12 jest szersza (w kierunku prostopadłym do osi drutu) niż druga, przynajmniej w przypadku drutów o przekroju niekwadratowym, i w tej postaci para szerszych

11 PL B1 11 boków 12 jest zorientowana zasadniczo równolegle do powierzchni zębów. Można to lepiej zauważyć na fig. 2 przedstawiającej łuk założony w trzech zamkach 14 na trzech z zębów przednich 16. Zamki 14 składają się z podstawy 18 zamka i skrzydełek 20 zamka zawierającego szczelinę 22, do której zakładany jest łuk. Szczeliny zamków 14 są zorientowane w przybliżeniu równolegle względem odpowiednich podstaw 18 zamków i względem odpowiednich powierzchni zębowych. Szczeliny 22 zamków są tak ustawione, że gdy zamki 14 zostaną założone na zęby 16 pacjenta i łuk 10 zostanie założony w szczeliny 22, łuk 10 jest nachylony ukośnie lub przechylony względem płaszczyzny okluzyjnej. Jedna z par przeciwległych równoległych boków łuku (12 na fig. 1 i 2) jest zorientowana zasadniczo równolegle do powierzchni zęba. To rozwiązanie umożliwia znaczne zmniejszenie łącznej grubości zamka w porównaniu ze stanem techniki, co sprawia, że zamki i łuki o tej budowie są szczególnie odpowiednie do stosowania w aparatach ortodontycznych lingwalnych. Łączną grubość zamka zmniejsza się również przez zastosowanie podstawy zamka, w której ukształtowanie powierzchni zębowej i powierzchni przeciwległej odpowiada trójwymiarowemu ukształtowaniu powierzchni zęba. Dzięki temu podstawa może być zbudowana jako cienka powłoka (o grubości np. 0,3 mm) dopasowana do anatomii zęba. Należy zauważyć, że na fig. 1 nachylony ukośnie łuk 10 został przedstawiony w postaci powykonawczej". Innymi słowy, drut ma kształt przedstawiony na fig. 1, gdy zęby zostaną już ustawione prawidłowo i na ząb nie działają już żadne siły korygujące. Gdy łuk przedstawiony na fig. 1 jest zakładany na zęby w nieprawidłowym zgryzie, drut będzie miał inny kształt ze względu na wadę zgryzu, lecz ponieważ zamki są przyklejone do zębów i szczeliny 22 zamków są zorientowane zasadniczo równolegle do powierzchni zęba, to łuk 10 również będzie zorientowany tak, że boki 12 łuku 10 będą równoległe do powierzchni zęba, co z klinicznego punktu widzenia ma szereg zalet. Fig. 2A przedstawia owalny przekrój łuku 10. Przekrój łuku ma kształt owalny o osi dłuższej lub wielkiej 11 i osi małej 13. Jak przedstawiono na fig. 2B, szczelina 22 zamka jest zorientowana zasadniczo równolegle do powierzchni zęba a łuk 10 jest umieszczony w szczelinie zamka w taki sposób, że oś wielka 11 jest nachylona ukośnie lub przegięta względem płaszczyzny okluzyjnej 15. Fig. 3A i 3B ilustrują zalety budowy zamka i drutu nachylonego ukośnie: pozwalają znacznie zmniejszyć łączną grubość zamka 14. Fig. 3A przedstawia budowę zamka 14, w którym szczelina 22 jest zorientowana równolegle do powierzchni zęba 16A. Fig. 3B przedstawia zamek według stanu techniki, w którym szczelina 22 jest ustawiona pod znacznym kątem względem powierzchni zęba 16A. Szczelina 22 zamka jest równoległa do płaszczyzny okluzyjnej. W przypadku zębów przednich powoduje to nachylenie szczeliny 22 zamka do lingwalnej powierzchni 16A zęba pod kątem około 45 stopni. Należy tu zauważyć, że orientacja szczeliny 22 oznacza tu kierunek od otwarcia szczeliny 22A do dna szczeliny 22B, nie zaś kierunek poprzeczny, równoległy do osi łuku. Dlatego też, szczelina przedstawiona na fig. 3A jest zorientowana równolegle do powierzchni zęba 16A przedstawionego na fig. 3A. Taką samą orientację mają wszystkie zamki przedstawione na fig. 2. W przeciwieństwie do tego, szczelina na fig. 3B jest zorientowana w przybliżeniu pod kątem 45 stopni względem powierzchni zęba 16A. Szczelina 22 w układzie według stanu techniki przedstawionym na fig. 3B jest taka, że płaska powierzchnia drutu ustawionego w płaszczyźnie jest prostopadła do płaszczyzny okluzyjnej i nie jest nachylona pod kątem, jak to ma miejsce w przypadku zilustrowanym na fig. 3A i fig. 2B. Podstawa zamka 18 przedstawiona na fig. 2 i 3A dokładnie odpowiada kształtowi powierzchni zęba i składa się z cienkiej powłoki. Te aspekty budowy zamka przedstawiono szczegółowo poniżej. Zmniejszenie grubości, na jakie pozwala budowa zamka przedstawionego na fig. 2, 2B i 3A, daje szereg istotnych korzyści w porównaniu z budową zamka według stanu techniki przedstawionego na fig. 3B, szczególnie w aparatach ortodontycznych lingwalnych: mniejsze problemy z artykulacją, mniejsze podrażnienie języka, mniejsze ryzyko utraty zamka (im bardziej płaski jest zamek, tym krótsze jest ramię momentu siły, gdy pacjent nagryza na zamek, i tym mniejsze naprężenia połączenia klejonego), lepsza kontrola prowadzenia do prawidłowego położenia (im mniejsza jest odległość między łukiem a zębem, tym lepiej ząb postępuje" za łukiem), większy komfort pacjenta, lepsze warunki higieniczne. Orientacja łuku 10 na zębach trzonowych może być pionowa, jak przedstawiono na fig. 1, dzięki czemu uzyskuje się minimalną łączną grubość zamków na zębach trzonowych lub, alternatywnie, orientacja łuku może być pozioma. Pozioma orientacja łuku zwiększa grubość zamka (w przypadku

12 12 PL B1 typowego przekroju 17x25 będzie to na przykład 0,635 mm (0,025 cala) na jeden bok, zamiast 0,4218 mm (0,017), lecz to powiększenie jest tak niewielkie, że bez wątpienia może być do przyjęcia, jeżeli uwarunkowania wykonawcze lub kliniczne wymagałyby zastosowania takiej orientacji. Ponieważ pozioma orientacja szczelin jest do przyjęcia w przypadku zębów trzonowych i przedtrzonowych, uzasadnione będzie również mieszanie znanych zamków z zamkami tu opisanymi. Przykładowo, zamki na zębach trzonowych i przedtrzonowych mogą być zamkami znanymi, zaś na zębach przednich i kłach można zastosować zestaw opisanych zamków. Dlatego opisano zamek i zestaw zamków 14 ze szczelinami 22, w którym szczeliny 22 każdego z zamków 14 są zorientowane w przybliżeniu równolegle względem podstaw 18 swoich zamków w taki sposób, że zestaw zamków jest zakładany na zęby 16 pacjenta i łuk 10 jest wkładany w szczeliny, łuk 10 jest nachylony ukośnie względem płaszczyzny okluzyjnej w sposób dostosowany do powierzchni zęba w miejscu, w którym łuk 10 wchodzi do szczeliny 22, dzięki czemu łączna grubość zamka może być mniejsza. Jak przedstawiono na fig. 2 i 3, para boków 12 łuku 10 jest zorientowana zasadniczo równolegle do podstawy 18 zamka w obszarze, w którym łuk 10 wchodzi do szczelin 22. Jak przedstawiono na fig. 2 i 3A, w korzystnej postaci każda podstawa zamka ma powierzchnię zębową 24 o kształcie odpowiadającym dokładnie przestrzennemu ukształtowaniu powierzchni danego zęba. Wynalazek ma zastosowanie zarówno w zamkach labialnych jak i lingwalnych. Zamki w jednej z możliwych postaci są zasadniczo samoustawiające się, w takim sensie, że można je nakładać na ząb we właściwym położeniu bez pomocy pozycjonera lub szyny. W postaci przedstawionej na fig. 2, zamki 14 są zamkami lingwalnymi i podstawa każdego zamka pokrywa znaczną część powierzchni lingwalnej zęba, dzięki czemu możliwe jest ręczne ustawienie zamków na zębach we właściwym położeniu szczególnym dla danego zęba. Na fig. 3A przedstawiono również drugą przeciwległą powierzchnie 26 podstawy zamka o ukształtowaniu odpowiadającym ukształtowaniu powierzchni zębowej 26 podstawy zamka, co umożliwia dalsze zmniejszenie grubości zamka. W jednej możliwej postaci zestaw zamków może obejmować wszystkie zamki służące do leczenia łuku zębowego pacjenta. Z drugiej strony zestaw zamków może obejmować mniej niż wszystkie zamki potrzebne do leczenia łuku zębowego pacjenta i może obejmować co najmniej jeden zamek, ponieważ opisane zamki można mieszać z innymi znanymi zamkami. Zestaw zamków przeznaczonych do umieszczenia na powierzchni lingwalnej przednich zębów pacjenta jest jedną reprezentatywną postacią. Ponadto, zestaw zamków może obejmować jeden podzestaw zamków przeznaczonych do umieszczenia na łuku zębowym dolnym i drugi podzestaw zamków przeznaczony do umieszczenia na łuku zębowym górnym. Jak stwierdzono powyżej, w jednej możliwej postaci, powierzchnia przeciwległa do powierzchni zębowej podstawy zamka ma kształt odpowiadający trójwymiarowej powierzchni zęba. Grubość podstawy zamka może być na całej jej powierzchni jednakowa (np. 0,3 mm) lub, alternatywnie, może się zmieniać od, przykładowo, 0,1 mm przy krawędziach podstawy zamka do 0,3 mm w środku podstawy. Taka postać z jednej strony zapewnia wymaganą stabilność zamka i z drugiej strony ułatwia odklejanie podstawy zamka po zakończeniu leczenia. Ponadto, im podstawa zamka jest cieńsza, tym większy jest komfort pacjenta. Obecnie wykonanie odlewu zamka o grubości mniejszej niż 0,3 mm jest zadaniem bardzo trudnym, jednakże zamiast tego do wykonania podstawy zamka można zastosować inne techniki wytwarzania, takie jak frezowanie lub spiekanie laserowe. Szczegółowy opis dotyczący budowy i wytwarzania zamków przedstawionych na fig. 2 i 3A przedstawiono w dalszej części niniejszego opisu. Zaniki samoustawiające się Jeżeli stosowane podstawy zamków nie są zaprojektowane indywidualnie, ślad" powierzchni 24 zamka 14 przylegającej do zęba ( podstawy zamka") jest pewnym kompromisem. Oczywiste jest, że im podstawa zamka jest mniejsza, tym mniejsze są różnice między powierzchnią podstawy zamka a powierzchnią zęba i występuje mniejsza potrzeba zamykania większych szczelin. Z drugiej strony, im większa jest powierzchnia podstawy, tym stabilniejsza jest spoina klejowa i tym mniejsze jest ryzyko odpadnięcia zamka w trakcie leczenia. Wyeliminowano ten kompromis przez dokładne dopasowanie kształtu podstaw zamków 18 (fig. 2 i 3A) do kształtu danego zęba. Kształt powierzchni zębowej 24 podstawy zamka jest negatywem powierzchni zęba 16, dzięki czemu nie powstają żadne konflikty między powierzchnią zęba i powierzchnią podstawy zamka. Pozwala to projektować zamki możliwie jak najbardziej płaskie i tym samym możliwie jak najbardziej przybliżające łuk do powierzchni zęba. Bardzo dużą zaletą takiego

13 PL B1 13 podejścia jest to, że na zębach bez znaczących krzywizn powierzchni w obszarze klejenia lub gdy powierzchnia połączenia może być kształtowana zgodnie z krzywizną guzków zęba, powierzchnia sklejenia może być bardzo duża. Zwiększa to siłę przylegania, a dzięki pokryciu znacznej części anatomicznej powierzchni zęba sam kształt zamka dokładnie wyznacza położenie zamka. Nawet bez klejenia pośredniego każdy zamek ustawia się dokładnie w żądanym położeniu. Jeżeli zamek odpadnie, można go z łatwością ponownie umieścić w żądanym położeniu bez dodatkowego wysiłku. Ze względu na to, że podstawa zamka albo pokrywa znaczny obszar powierzchni zęba, albo jest doskonale dopasowana do krzywizn powierzchni zęba takich jak guzki, zamek można ustawić we właściwym położeniu szczególnym dla danego zęba ręcznie, bez pomocy jakichkolwiek pozycjonerów czy innych narzędzi do ustawiania zamków. Jeżeli zamek odpadnie w trakcie leczenia, to przy tego typu zamkach ręczne przywrócenia położenia zamka z wykorzystaniem dopasowania powierzchni jest bardzo pożądane i jest faktycznie możliwe. Jednakże przy początkowym równoczesnym naklejaniu większej liczby zamków można posłużyć się szyną. Zasadniczo powierzchnia kontaktu lub pokrycie podstawy zamka zależy od krzywizny powierzchni zęba. W przypadku zębów raczej płaskich, takich jak zęby przednie dolne, może być wymagana powierzchnia tak duża, jak 50 lub więcej procent powierzchni zęba dla zamków lingwalnych i korzystnie 70 lub więcej procent dla zamków labialnych. W przypadku zamków lingwalnych powierzchnia pokrycia podstawy zamka 18 może wynosić 60 do 75 procent lub więcej. Podstawy zamków mogą pokrywać, co najmniej w części, części guzków zębów, korzystnie tam, gdzie guzki nie stykają się z zębami przeciwstawnymi podczas zwarcia lub żucia. Pokrycie guzka zębowego przez podstawę zamka jeszcze lepiej pozwala ręcznie ustawiać zamek oraz dokładnie i indywidualnie dopasować zamek do zęba. Fig. 4 przedstawia przykład zamków lingwalnych 14, w których podstawa zamka 18 pokrywa więcej niż 50 procent powierzchni zęba. Podstawa zamka ma ukształtowaną przestrzennie powierzchnię 24 przylegającą do zęba (Fig. 3A, nie przedstawioną na fig. 4), która stanowi negatyw powierzchni zęba, oraz drugą powierzchnię 26, która również ma takie samo ukształtowanie przestrzenne, jak powierzchnia zęba. Sposób projektowania powierzchni 24 i 26 przedstawiono bardziej szczegółowo poniżej. Należy zauważyć, że w tej postaci szczeliny zamków nie muszą być równoległe do powierzchni zęba. Należy również zauważyć, że podstawa 18 zamka dla zęba 16B pokrywa część guzka w obszarze 30. Projektowanie zamka Zamki dla tego systemu aparatów ortodontycznych muszą być wytwarzane dla każdego pacjenta indywidualnie, co w procesie laboratoryjnym byłoby czasochłonne i kosztowne. Również zaprojektowanie szczelin zamków o optymalnej orientacji jest trudne. Możliwe jest rozwiązanie tego problemu przez projektowanie zamków, z geometrią podstawy zamka włącznie za pomocą komputera, który operuje wirtualnymi trójwymiarowymi podstawami zamków, wirtualnymi skrzydełkami zamków i wirtualnym wyposażeniem pomocniczym, takim jak haczyki. Projekt zamka jest wykonywany za pomocą komputera, w którym zapisany jest wirtualny przestrzenny model uzębienia pacjenta i korzystnie oprogramowanie do planowania leczenia, za pomocą którego zęby w modelu wirtualnym są przesuwane do pożądanego położenia docelowego. Komputery takie są znane. Patrz np. międzynarodowa publikacja patentowa WO 01/80761 i Chisti i in., opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki US i opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki US Projektowanie zamków może być wykonywane przez użytkownika w klinice ortodontycznej lub w oddalonym miejscu wytwarzania zamków. Dane geometrii podstawy 18 zamka można pobrać bezpośrednio z cyfrowej reprezentacji zębów pacjenta, w celu wykonania podstaw zamków o kształtach odpowiadających zasadniczo dokładnie ukształtowaniu powierzchni zamków. W tym celu, kształt i wielkość podstawy zamka są wyznaczane indywidualnie dla każdego zęba. Można to wykonać ręcznie za pomocą programu komputerowego, który umożliwia wyznaczenie żądanych powierzchni na każdym modelu zęba, przez, na przykład, narysowanie wirtualnych linii na modelach zębów lub zaznaczenie odpowiednich powierzchni kolorem. Trójwymiarowy program graficzny, taki jak Magics TM, który jest szeroko stosowany do manipulowania modelami przestrzennymi, zdefiniowanymi jako zbiór powiązanych trójkątów (format STL), umożliwia zaznaczanie trójkątów przez kliknięcie na nich myszką. Inną możliwością jest wykorzystanie algorytmu programowego, który automatycznie lub półautomatycznie oblicza odpowiednią podstawę zamka, analizując krzywiznę powierzchni zęba i wyznaczając powierzchnię, która będzie na tyle duża, aby pokrywając znaczne nierówności krzywizny zęba

14 14 PL B1 umożliwiała prawidłowe ręczne ustawianie zamka na powierzchni zęba. Wykonywanie takiego algorytmu można na przykład rozpoczynać od wstępnie zdefiniowanej wielkości powierzchni zamka. Powierzchnia zęba pokrywana przez podstawę o takiej wielkości będzie tworzyć wirtualny wzgórek", mający co najmniej jedną część wyższą niż otaczająca ją anatomiczna powierzchnia zęba, gdyż zupełnie płaska powierzchnia zęba nie nadawałaby się do ustawiania zamka w szczególnym zindywidualizowanym położeniu. Objętość takiego wzgórka można obliczyć stosując dowolną znaną metodę pod warunkiem, że krawędzie podstawy będą połączone powierzchnią ciągłą. Im mniejsza jest krzywizna powierzchni zamka, tym bardziej płaski będzie wzgórek" i tym mniejsza będzie jego objętość. Jeżeli obliczona objętość "wzgórka" nie przekracza pewnej określonej wcześniej wartości, podstawa zamka zostanie automatycznie powiększona o wcześniej określoną wartość, ponieważ większa objętość z większym prawdopodobieństwem obejmie odpowiednie wyższe nierówności zęba. Po takiej operacji objętość wzgórka" obliczana jest ponownie. Ta pętla algorytmu jest powtarzana do czasu uzyskania minimalnej objętości każdej podstawy zamka. Oczywiście, jest to jedynie przykład takiego automatycznego algorytmu obliczania. Na podstawie zasad przedstawionych w niniejszym opisie można z łatwością opracować inne algorytmy. Obecnie poniżej zostanie bardziej szczegółowo przedstawiony korzystny sposób projektowania kształtu podstawy zamka. Po zdefiniowaniu powierzchni podstawy 18 kształt zęba w tej części dokładnie określa żądany kształt części podstawy zamka przylegającej do zęba. Jest kilka możliwości wyznaczania kształtu zewnętrznej części podstawy zamka. Najlepszą metodą uzyskania cienkiej podstawy zamka jest wyznaczenie wektora normalnego do każdego elementu powierzchni (na przykład trójkąta) opisującej powierzchnię podstawy zamka przylegającą do zęba i podniesienie" każdego takiego elementu w kierunku wektora normalnego o określoną wcześniej wartość przesunięcia odpowiadającą żądanej grubości podstawy zamka. W taki sposób powstaje cienka powłoka podstawy zamka o zewnętrznej powierzchni mającej taki sam kształt (aczkolwiek przesunięty), jak strona przylegająca do zęba. Alternatywnie, grubość podstawy zamka może się zmieniać i być najmniejsza (np. 0,1 mm) przy krawędziach i największa (np. 0,3 mm) w środku. Pozostała część zamka, czyli skrzydełka 20 ze szczeliną 22 i inne elementy pomocnicze umożliwiające zamocowanie drutu w szczelinie ( ligaturowanie"), mogą być zapisane w komputerze jako zdefiniowane wcześniej wirtualne modele, ponieważ skrzydełka nie muszą być indywidualnie dopasowane do anatomii zębów pacjenta. Typowo, bibliotekę skrzydełek zamków tworzy się i zapisuje w komputerze. Fig. 6A-6C przedstawiają widoki perspektywiczne wirtualnych przestrzennych skrzydełek zamków zapisanych w bibliotece 20 skrzydełek zamków i używanych do projektowania zamków indywidualnie dopasowanych do anatomii zębów danego pacjenta. Alternatywnie i równoważnie, biblioteka skrzydełek zamków może być zapisana w innym miejscu ze zdalnym dostępem. Można w takiej bibliotece umieścić rozmaite skrzydełka przewidziane dla różnych wad zgryzu i różnych planów leczenia (stłoczenie duże/średnie, przypadek ekstrakcyjny/nieekstrakcyjny, itp.). Można również dodać do zamków wirtualne elementy pomocnicze pobrane z biblioteki takich elementów. Jeżeli, na przykład, w celu przyłożenia sił wzdłuż łuku (zamknięcie przestrzeni itp.) potrzebne są wyciągi, można dodać haczyki. Jeżeli pacjent ma poważny zgryz głęboki i pożądane jest zabezpieczenie przed całkowitym zamknięciem szczęk przez pacjenta, do zamka można dodać tzw. płaszczyzny okluzyjne. Ilustracją tego są elementy pomocnicze 32 przedstawione na fig. 5. Elementy pomocnicze 32 nie są zamkami, lecz są zakładane jedynie w celu zapewnienia płaszczyzny okluzyjnej, zapobiegając przed całkowitym zwarciem. Możliwe jest nawet modyfikowanie modeli skrzydełek zamków zgodnie z potrzebami ortodonty. Inną korzyścią jest to, że doświadczenia z planów leczenia można nieomal natychmiast przenieść na konstrukcję skrzydełek zamków znajdujących się w bibliotece skrzydełek. Po zdefiniowaniu kształtu podstawy zamka (obejmującej powierzchnię 24 przylegającą do zęba i powierzchnię 26 przeciwległą) i po wybraniu przez użytkownika skrzydełek 20, jakie mają być zastosowane wraz z daną podstawą zamka, następnym krokiem jest połączenie skrzydełek 20 zamka z jego podstawą 18. Powszechnie znane oprogramowanie służące do projektowania komputerowego (CAD) daje kilka możliwości projektowania kształtów swobodnych i łączenia ich ze sobą. Jeden szczególny sposób opisano szczegółowo poniżej. Korzystnie, użytkownik określa, w jaki sposób skrzydełka zamka mają być połączone z podstawą zamka, aby powstał indywidualnie dopasowany zamek o żądanej konfiguracji.

15 PL B1 15 Ponieważ dokładną wzajemną zależność przestrzenną skrzydełek i podstawy zamka można zdefiniować za pomocą istniejących programów graficznych 3D, można, na przykład, uwzględnić stłoczenie zębów przednich: skrzydełka zamka można nieco przesunąć w lewo lub w prawo, aby uniknąć kolizji z zębami i/lub zamkami sąsiednimi, na początku leczenia albo podczas przemieszczania się zębów w trakcie leczenia. Sytuację taką przedstawiono na fig. 7. Należy zauważyć, że skrzydełka 20A zamka na lewym zębie 16A i skrzydełka 20B zamka na prawym zębie 16C zostały przesunięte w kierunku brzegu podstawy 18, aby uniknąć kolizji zamka z zębem na początku leczenia. Podobnie, skrzydełka zamka można przesuwać w górę i w dół, aby uniknąć kolizji z zębami przeciwstawnymi. Alternatywnie, można po prostu zwiększyć powierzchnię podstawy zamka. Rozważano także zapewnienie użytkownikowi możliwości projektowania, za pomocą komputera, wirtualnego zamka indywidualnie dopasowanego do anatomii uzębienia pacjenta. Użytkownik może korzystać z biblioteki zawierającej szereg dostępnych wirtualnych podstaw zamków, wirtualnych skrzydełek zamków i, ewentualnie, wirtualnych elementów pomocniczych. Geometryczny kształt podstawy zamka może być zdefiniowany wcześniej (tzn. może mieć określoną konfigurację) lub może być zdefiniowany w trzech wymiarach w taki sposób, że kształt podstawy zamka dokładnie odpowiada przestrzennemu ukształtowaniu powierzchni zębów pacjenta, jak zostanie opisane szczegółowo poniżej. Na przykład, ortodonta będzie mógł zamówić określoną podstawę zamka dla górnego lewego kła (na przykład podstawę nr 0023 z listy dostępnych podstaw zamka, przy czym podstawa 0023 ma z góry określony kształt), połączyć ją z określonymi skrzydełkami zamka (np. skrzydełkami numer 0011 wybranym z listy dostępnych typów skrzydełek) i wyposażyć zamek w haczyk numer 002. Użytkownik może sam określić sposób (taki jak opisano w niniejszym opisie) połączenia podstawy zamka ze skrzydełkami lub może to pozostawić producentowi. W jednej możliwej postaci, użytkownik specyfikuje podstawę zamka, skrzydełka zamka i elementy pomocnicze zamka, ogląda te elementy jako obiekty wirtualne na monitorze komputera i łączy je uzyskując indywidualnie dopasowany zamek. Następnie dane zamka są eksportowane do systemu wytwarzającego (na przykład systemu szybkiego prototypowania), gdzie zamek jest wytwarzany bezpośrednio albo wytwarzana jest forma lub model do wytwarzania zamka techniką odlewania. Wytwarzanie zamka Po połączeniu podstawy i skrzydełek zamka w jeden obiekt przestrzenny, dane reprezentujące ten obiekt mogą być eksportowane, na przykład w formacie STL, co umożliwia bezpośrednie wytworzenie zamka za pomocą urządzeń "szybkiego prototypowania". Istnieje już szereg dobrze znanych odpowiednich technologii szybkiego prototypowania. Należą do nich technologia SLA (stereolitografia), LOM (Laminated Object Manufacturing), SLS (Selective Laser Sintering), FDM (Fused Deposition Modeling), SGC (Solid Ground Curing), IJP (Ink Jet Printing). Fachowcom metody te są znane. W jednym z możliwych sposobów można użyć tzw. drukarki woskowej" do wytworzenia woskowych modeli zębów, które następnie stanowią rdzenie w procesie odlewania. Modele woskowe są otaczane cementem, a następnie wytapiane. Zamki mogą być odlane ze złota lub innego stosowanego stopu. Można też wykonać modele stereolitograficznie i użyć ich jako rdzenie form. Do bezpośredniego wytwarzania zamków można wykorzystać inne technologie, takie jak frezowanie w obrabiarkach szybkoobrotowych. Mogą być stosowane takie technologie jak spiekanie laserowe (SLS), w którym substancje sproszkowane są utwardzane za pomocą promienia laserowego sterowanego numerycznie. Przy zastosowaniu tej technologii substancją sproszkowaną może być tworzywo sztuczne, z którego są wytwarzane rdzenie form, lub metal, i wówczas zamki są wytwarzane bezpośrednio. W większości systemów szybkiego prototypowania obiekty wytwarzane są warstwowo, co typowo powoduje powstawanie stopni w miejscach, w których modelowana powierzchnia nie jest równoległa do warstw. W zależności od grubości takich warstw stopnie mogą być prawie niezauważalne, jednakże powierzchnia szczeliny 22 powinna być gładka. Jedną możliwością jest zaakceptowanie stopni występujących przy wytwarzaniu w systemie szybkiego prototypowania i mechaniczne wygładzenie szczelin w ostatnim etapie wytwarzania. Lepszym rozwiązaniem jest wyeliminowanie stopni przez takie zorientowanie modeli przestrzennych w systemie szybkiego prototypowania, że szczeliny zamków są ustawione równolegle do warstw. W takim przypadku żądana wysokość szczeliny musi odpowiadać grubości warstwy, innymi słowy wysokość szczeliny musi być pełną wielokrotnością grubości warstwy technologicznej.

16 16 PL B1 Inną możliwością uzyskania gładkiej powierzchni szczeliny jest wykonanie szczeliny większej niż jej wielkość docelowa i założenie do niej wkładki w kształcie litery U wykonanej techniką obrabiania lub odlewania tworzącej szczelinę właściwą. Często robi się tak w przypadku zamków ceramicznych w celu zredukowania tarcia między drutem a szczeliną. Takie rozwiązanie przedstawiono na fig. 8, na której wkładkę 40 w kształcie litery U umieszczono w szczelinie 22. Wytrzymałość materiału zamka 14 jest zawsze wynikiem pewnego kompromisu. Podczas gdy część tworząca szczelinę 22 powinna być możliwie jak najbardziej wytrzymała, aby przekrój szczeliny został utrzymany, nawet gdy zamek jest poddawany dużym naprężeniom mechanicznym (np. przy nagryzaniu twardych obiektów), część tworząca podstawę 18 powinna być bardziej miękka, co ułatwia zdejmowanie zamka po zakończeniu leczenia. Jeżeli podstawa zamka jest dostatecznie miękka, można ją dosłownie zdjąć z powierzchni zęba za pomocą odpowiedniego narzędzia. Zależnie od technologii wytwarzania można zastosować różne stopy, aby uzyskać taką konfigurację materiałów zamka. W przypadku odlewania odśrodkowego, można najpierw użyć określonej kontrolowanej ilości stopu twardego do wykonania tej części, w której znajduje się szczelina, a następnie miękkim stopem wypełnić pozostałą część formy zamka (lub można operacje te wykonać w odwrotnej kolejności). Kontrolowanie ilości materiału potrzebnego to wytworzenia określonej części zamka jest możliwe, ponieważ objętość każdej części zamka można dokładnie wyznaczyć na podstawie przestrzennego modelu zamka. Jeżeli stosuje się technologię spiekania laserowego, różne warstwy można wykonać z proszków różnych stopów, przy założeniu, że funkcje urządzenia wytwarzającego na to pozwalają. Projektowanie modułowe zazwyczaj umożliwia wyznaczenie wysokości szczeliny w taki sposób, aby dokładnie odpowiadała przekrojowi drutu. Im lepiej szczelina będzie dopasowana do grubości drutu, tym mniejszy będzie luz drutu w szczelinie i tym dokładniejsze ustawienie zęba po zakończeniu leczenia. Możliwe byłoby dostosowanie wielkości szczeliny do określonej partii zakładanych drutów. Im lepiej jest zdefiniowany układ zamek/drut, tym mniej problemów powstaje w fazie wyrównania i tym mniej czasu pochłania rozwiązywanie takich problemów, co w sumie prowadzi do skrócenia okresu leczenia. Opisany niżej sposób został już sprawdzony z wynikiem pozytywnym. Z uwag zawartych w powyższej części opisu w oczywisty sposób wynika, że możliwe jest wiele odmian tego sposobu. Opis poniżej ilustrują fig. 2, 3A i 9A-15. Najpierw tworzy się lub w inny sposób uzyskuje przestrzenną cyfrową reprezentację uzębienia pacjenta. Jedną z możliwości jest wygenerowanie reprezentacji nieprawidłowego zgryzu ze skanu nieprawidłowego zgryzu (in vivo albo ze skanu modelu), i w takim przypadku cyfrowe modele zębów uzyskane z cyfrowej reprezentacji uzębienia są przesuwane do pożądanego położenia docelowego za pomocą komputerowego programu planowania leczenia. Ten sposób został szeroko opisany w międzynarodowej publikacji patentowej WO 01/ Inną możliwością jest stworzenie pożądanego położenia docelowego ręcznie w procesie laboratoryjnym, w którym modele pojedynczych zębów są wycinane z modeli gipsowych, a następnie zęby te są ustawiane prawidłowo ( widoczny cel leczenia") w płycie woskowej. Następnie tworzy się cyfrową reprezentację idealnego docelowego ustawienia zębów przez zeskanowanie modelu rzeczywistego za pomocą przemysłowego skanera laserowego. Sposób ten jest również znany w aktualnym stanie techniki, patrz na przykład cytowane wcześniej opisy patentowe Chisti i in. Z chwilą powstania cyfrowej reprezentacji idealnego docelowego ustawienia zęba wyznacza się wielkość i kształt zamka dla każdego zęba. Ten i następne kroki wykonano za pomocą gotowego programu grafiki komputerowej 3D o nazwie Magics TM, opracowanego przez Materialise. Wykorzystanie do tego celu innych programów komputerowych jest oczywiście możliwe. Dla każdego zęba jest wybierany obszar pokrycia przez podstawę 18 zamka za pomocą funkcji wycinania. Przedstawiono to na fig. 9A i 9B. Klikając myszką na szereg punktów 50 na powierzchni zęba wyznacza się żądany obrys podstawy zamka. W ten sposób wyznacza się tę część modelu zęba, na której podstawa zamka zostanie przytwierdzona do zęba. Punkty 50 są automatycznie łączone liniami 52. Powstały w ten sposób wielokąt przestrzenny jest wygładzany, a powierzchnia zamykana linią. Następnie komputer przekształca tę powierzchnię w niezależny obiekt powierzchniowy. Na fig. 10 przedstawiono sposób zrealizowany dla grupy czterech zębów. Powierzchnie 54 zęba są przekształcane w niezależne obiekty, jak przedstawiono na fig. 11, sta-

17 PL B1 17 nowiące powłokę przestrzenną o zerowej grubości. Powierzchnie 54 będą stanowić powierzchnie podstawy zamków przylegające do zęba. Następnie wykonuje się funkcję Offset Part" (przesuń element) programu Magics. Aktywizowana zostaje opcja Create Thickness" (twórz grubość), która wykorzystuje wektory normalne trójkątów tworzących powierzchnię 54 do przesunięcia powłoki, tworząc w ten sposób drugą powłokę stanowiącą przeciwległą powierzchnię 26 podstawy 18 zamka. Powierzchnie te są następnie łączone przez zamknięcie odstępu między ich krawędziami i tworzą powierzchnię ciągłą. W ten sposób jest definiowany przestrzenny kształt podstawy 18 zamka. Obecne techniki odlewania wymagają, aby grubość podstawy wynosiła zazwyczaj 0,3 mm. Następnie, z biblioteki wirtualnych skrzydełek zamka jest wybierany model skrzydełek zamka odpowiedni dla danego zęba. Zazwyczaj zęby trzonowe, przedtrzonowe i kły będą miały różne skrzydełka. Fig. 12 przedstawia umieszczanie skrzydełek zamka 20 pobranego z biblioteki na podstawie 18 w miejscu 56 (fig. 11) zamka w tym pośrednim etapie sposobu. Część każdego ze skrzydełek zamka 20, która jest łączona z podstawą 18, celowo jest zaprojektowana jako znacznie dłuższa niż potrzeba, w związku z czym, po jej prawidłowym zorientowaniu względem zęba, część ta będzie wystawała poza powierzchnię podstawy zamka przylegającą do zęba. Sytuację taką przedstawiono na fig. 12. Jest to oczywiście niepożądane i część zamka wystającą poza podstawę zamka do wewnątrz należy wyeliminować. Aby zamek był możliwie jak najcieńszy (np. w aparatach lingwalnych), należy oczywiście umieścić szczelinę 22 możliwie jak najbliżej podstawy 18, jednakże nie powodując kolizji między samą podstawą a szczeliną lub drutem umieszczonym w szczelinie. Część 20, która wystaje z podstawy w kierunku wnętrza zęba, wycina się korzystając z ponownie pobranego modelu zęba. Program Magics TM wykonuje operacje boolowskie, w tym funkcje sumowania i odejmowania, za pomocą których wszystkie części skrzydełek zamka 20 znajdujące się wewnątrz modelu 16 zęba zostają usunięte, jak opisano niżej i zilustrowano na fig Dzięki temu część skrzydełek zamka 20 jest również kształtowana dokładnie według powierzchni zęba i ma kształt taki sam, jak powierzchnia podstawy. Na fig. 13A i 13B przedstawiono dwa skrzydełka zamków, których powierzchnie 58 zmodyfikowano w sposób odwzorowujący powierzchnię zęba. Następnie ponownie wykonuje się operacje boolowskie w celu połączenia podstawy 18 i skrzydełek zamka 20 w jeden wirtualny obiekt przestrzenny. Obiekt reprezentujący wlew jest umieszczany na zamku (w przypadku postaci, w której zamek jest odlewany) i również jest łączony z modelem zamka. Sposób ten jest powtarzany dla każdego zamka. Na fig. 14 pokazano wirtualne modele przestrzenne zestawu zamków ortodontycznych aparatu lingwalnego dla łuku zębowego dolnego. Odmianą opisanego wyżej sposobu jest następujący sposób. Najpierw skrzydełka zamka są pobierane z biblioteki skrzydełek i umieszczane w prawidłowym położeniu względem powierzchni zęba. Następnie ząb jest odejmowany" od obiektu będącego sumą skrzydełek i zęba w celu usunięcia części skrzydełek, która w przeciwnym wypadku wystawałaby do wewnątrz zęba. Następnie jest tworzona podstawa zamka przez przypisanie określonej grubości powierzchni wyciętej lub pobranej z powierzchni zęba, jak wykonano w odniesieniu do powierzchni 54 w sposobie opisanym wyżej. Następnie tak zmodyfikowane skrzydełka zamka są łączone z podstawą zamka. Istnieje możliwość stosowania skrzydełek zamków tak cienkich, jak tylko jest to możliwe, zaprojektowanych i zapisanych w komputerze. Zasadniczo, takie skrzydełka zamków będą zawierały szczelinę i niewiele więcej lub nic więcej. Użytkownik ustawia wirtualne skrzydełka zamka przy wirtualnej podstawie zamka, zachowując między skrzydełkami zamka a podstawą zamka niewielki odstęp. Program do projektowania zamków ma funkcję pozwalającą wygenerować gładką powierzchnię łączącą podstawę i skrzydełka zamka. Oprogramowanie pozwalające wygenerować gładką powierzchnie łączącą dwa obiekty wirtualne o dowolnym przekroju istnieje, przykładem może być program do projektowania przestrzennego sprzedawany pod znakiem handlowym Rhino3D TM. Innym czynnikiem wpływającym na dobór skrzydełek zamka odpowiedniego dla danego zęba jest stopień nieprawidłowości ustawienia zęba. Na przykład, na ząb o znacznej angulacji powinno się zakładać zamek o szerokiej podstawie w celu zapewnienia zadowalającej kontroli prowadzenia zęba, na ząb nie wymagający zaś zmiany angulacji można zakładać zamek o bardzo wąskiej podstawie, ponieważ na danym zębie przyłożenie kątowego momentu siły nie jest potrzebne. Stąd, na podstawie powyższego opisu uznaje się, że różnorodne sposoby projektowania i wytwarzania zamków według wynalazku zostały uwzględnione. Osoby wykwalifikowane w tej dziedzinie

18 18 PL B1 mogą wybrać jeszcze inne sposoby. Sposób wytwarzania zamków dotyczy wszystkich wymagających zębów w łuku zębowym i, jeżeli jest to pożądane, sposób dotyczy zamków przeciwstawnego łuku zębowego. Modele przestrzenne wykończonych indywidualnie dopasowanych zamków są eksportowane do drukarki woskowej w formacie STL. Drukarka woskowa jest zbudowana podobnie do drukarki atramentowej i buduje obiekty z bardzo wielu cienkich warstw. Najpierw drukowana" jest warstwa dolna: cienki strumień ciekłego wosku jest natryskiwany na płytę podstawy. Części wytwarzanego obiektu są nadrukowywane woskiem o wysokiej temperaturze topnienia, zaś pozostałe części są wypełniane woskiem o niskiej temperaturze topnienia. Następnie, powierzchnia pierwszej warstwy jest frezowana tak, aby powstała warstwa o ściśle określonej grubości. W ten sam sposób nakładane są wszystkie kolejne warstwy. Po zakończeniu budowania obiektu części wosku o niskiej temperaturze topnienia są usuwane za pomocą podgrzanego rozpuszczalnika. Woskowe modele wszystkich zamków są następnie otaczane cementem, przy czym wlewy nie są pokrywane cementem całkowicie. Po utwardzeniu cementu formy są podgrzewane w celu usunięcia stopionych rdzeni woskowych i w ten sposób powstają puste formy. Do form wlewany jest stop na bazie złota, następnie formy są niszczone i po usunięciu wlewów zamki są gotowe do użycia. Powstałe w ten sposób indywidualnie dopasowane zamki mogą być naklejane pojedynczo, lecz efektywniejsze jest umieszczenie ich na gipsowym modelu nieprawidłowego zgryzu, przymocowanie ich kropelką ciekłego wosku lub kleju rozpuszczalnego w wodzie i odwzorowanie całego zestawu w silikonie, dzięki czemu otrzymuje się szynę do przenoszenia zamków. Oczywiście można również użyć szyny do przenoszenia zamków wykonanej metodą OraMetrix, wykorzystującą reprezentację uzębienia z zamkami w formacie SLA opisaną w międzynarodowej publikacji patentowej WO 01/ Po zakończeniu fazy projektowania zamków dla całego łuku zębowego, położenia szczelin zamków w całym łuku zębowym są zapisywane jako pliki danych i eksportowane do robota gnącego drut, w celu wygięcia łuku ortodontycznego. Do wytwarzania drutów ortodontycznych jest odpowiedni sześcioosiowy robot opisany w międzynarodowej publikacji patentowej WO 01/ Ponieważ położenie i orientacja każdego zamka są znane, i w związku z tym znane jest położenie i orientacja każdej szczeliny, można wygenerować pliki sterujące robota, zawierające dane przestrzenne każdej szczeliny, i wykorzystać te pliki do wygięcia drutu w łuk o konfiguracji przedstawionej na fig. 1. Program Magics umożliwia użytkownikowi eksportowanie współrzędnych poszczególnych obiektów jako plików we własnym formacie. Są to pliki ASCII z rozszerzeniem UCS. Pliki takie mogą być importowane do programów konwertujących i przekształcane w pliki w formacie CNA używane przez robota opisanego w międzynarodowej publikacji patentowej WO 01/80761, przetwarzającego binarne matryce transformacji. Oczywiste jest, że jeżeli cały sposób wirtualnego zdefiniowania celu leczenia i wirtualnego projektowania zamków i ich rozmieszczenia zostanie wykonamy przez własne oprogramowanie systemu gnącego drut, opisana wyżej konwersja nie będzie potrzebna, ponieważ pliki CNA zostaną wygenerowane bezpośrednio. Fig. 15A przedstawia zamki lingwalne według stanu techniki, w których zastosowano technikę łuku prostego (straight wire). Zwraca się uwagę na duże rozmiary zamków, powodujące duży dyskomfort pacjenta, problemy artykulacji i inne problemy omówione wcześniej. Proszę porównać fig. 15A z fig. 15B przedstawiającą zestaw zamków. Zamki mają znacznie mniejszą grubość. Zalety systemu zamków i drutu przedstawionego na fig. 15B przedstawiono powyżej. Przechodząc obecnie do fig , poniżej zostanie opisany obecnie korzystny sposób łączenia skrzydełek 20 zamka z podstawą 18 zamka w komputerze. Fig. 16 przedstawia wirtualne skrzydełka 20 zamka połączone z wirtualną podstawą 18 zamka w trakcie pośredniego etapu projektowania indywidualnie dopasowanego zamka ortodontycznego, w którym podstawa 18 i skrzydełka 20 zamka stanowią dwa niezależne wirtualne obiekty przestrzenne i te dwa niezależne wirtualne obiekty przestrzenne mogą być przesuwane wzajemnie względem siebie. W sytuacji przedstawionej na fig. 16, szczelina 22 jest ustawiana na podstawie 18 zamka w położeniu zgodnym z życzeniem użytkownika, lecz część 60 skrzydełek zamka wystaje poza powierzchnię podstawy zamka kontaktującą się z zębem, co jest niepożądane. Fig. 17 przedstawia okno na ekranie komputera realizującego opisane w niniejszym opisie operacje projektowania zamka, za pomocą których użytkownik łączy podstawę i skrzydełka zamka z fig. 16 w jeden wirtualny obiekt. Na ekranie komputera użytkownika podstawa 18 jest przedstawiona jako obiekt w kolorze czerwonym, skrzydełka zaś jako obiekt w kolorze zielonym. Program Magics ma

19 PL B1 19 ikonę 62 operacji łączenia. Gdy użytkownik kliknie na OK, na ekranie 64 dwa obiekty 20 i 18 zostaną połączone w jeden wirtualny obiekt przestrzenny. Fig. 18A i 18B przedstawiają dwa widoki podstawy i skrzydełek zamka połączonych w jeden wirtualny obiekt. Następnie jest pobierany obiekt reprezentujący ząb i obiekt reprezentujący skrzydełka/- /podstawę zamka jest nakładany na ząb. Fig. 19 przedstawia podstawę 18 i skrzydełka 20 zamka przedstawione na fig. 18A i 18B umieszczone na wirtualnym zębie 16. Następnie należy z zamka usunąć część 60 (fig. 18). Fig. 20 przedstawia obraz na ekranie komputera wykonującego operację odejmowania, w której obiekt 16 reprezentujący ząb przedstawiony w kolorze czerwonym jest odejmowany od obiektu reprezentującego podstawę 18 zamka/skrzydełka 20 zamka przedstawiony w kolorze zielonym. Krok ten jest potrzebny dla usunięcia części 60 skrzydełek zamka, która w przeciwnym wypadku wystawałaby do wewnątrz zęba. Użytkownik wybiera operację odejmowania obiektu czerwonego (zęba) od obiektu zielonego (podstawa/skrzydełka zamka) wybierając opcję 66 na ekranie i klikając na OK. Fig. 21A i 21B przedstawiają dwa widoki skrzydełek/podstawy zamka po wykonaniu operacji odejmowania przedstawionej na fig. 20. Porównując fig. 17 z fig. 21B widać, że część 60 skrzydełek zamka, która w przeciwnym wypadku wystawałaby do wewnątrz zęba, została usunięta z obiektu reprezentującego podstawę/skrzydełka zamka i powierzchnia 24 zamka przylegająca do zęba stanowi dokładne odwzorowanie powierzchni zęba. Jak stwierdzono powyżej, możliwie jest odsunięcie wirtualnych skrzydełek zamka od wirtualnej podstawy zamka według żądanej wzajemnej zależności przestrzennej i wypełnienie przestrzeni między dwoma obiektami za pomocą odpowiednich narzędzi grafiki komputerowej, takich jak program Rhino3D, aby w ten sposób połączyć skrzydełka zamka z podstawą zamka. Alternatywnie, skrzydełka zamka można dokładnie dopasować do podstawy zamka za pomocą narzędzi trójwymiarowej grafiki komputerowej, bez konieczności usuwania jakiejkolwiek części skrzydełek zamka. W takiej sytuacji dwa obiekty wirtualne przecinają się w taki sposób, że skrzydełka zamka wystają jedynie do wewnątrz podstawy (np. na głębokość przecięcia skrzydełek zamka i podstawy zamka wynoszącą, przykładowo, 0,1 mm). Alternatywnie, dwa obiekty można łączyć w opisany wyżej sposób i usunąć część, która w przeciwnym wypadku wystawałaby do wewnątrz zęba, jak przedstawiono na fig Stosowane łuki mogą być wykonane z dowolnego odpowiedniego materiału znanego w obecnym stanie techniki lub później. Stwierdzono, że szczególnie odpowiednie są stopy stosunkowo miękkie obrabiane cieplnie. Zauważono, że takie druty również idealnie nadają się do gięcia za pomocą robota gnącego drut. Jednym z takich materiałów, który jest korzystnym materiałem w takich przypadkach, jest stop kobaltowo-chromowy sprzedawany pod znakiem handlowym BLUE ELGILOY przez Rocky Mountain Orthodontics. Skład tego konkretnego materiału drutu ortodontycznego jest następujący: 40% kobaltu, 20% chromu, 15% niklu, 7% molibdenu, 2% manganu, 0,15% węgla i reszta żelazo. Podobny stop, sprzedawany pod znakiem handlowym AZURLOY TM można zakupić w Ormco. Materiały te są szczególnie dobrze dostosowane do obróbki w sześcioosiowym robocie do gięcia drutu z podgrzewanymi uchwytami ramion opisanym w międzynarodowej publikacji patentowej WO 01/ Stopy kobaltowo-chromowe są raczej miękkie, co jest szczególnie pożądane w przypadku leczenia lingwalnymi aparatami ortodontycznymi. Ponadto, co ma duże znaczenie, stopy te wymagają bardzo niewielkiego doginania w celu uzyskania pożądanego wygięcia drutu, co jest szczególnie korzystne z punktu widzenia gięcia drutu, ponieważ doginanie drutu w celu uzyskania pożądanego kształtu już po zakończeniu gięcia jest procesem trudnym do precyzyjnego kontrolowania. Druty ze stopu kobaltowo-chromowego są korzystnie poddawane obróbce cieplnej po wygięciu w celu zwiększenia wytrzymałości drutu. Obróbkę cieplną drutu można wykonać metodą wygrzewania oporowego za pomocą uchwytów ramion robota opisaną w międzynarodowej publikacji patentowej WO 01/80761, natychmiast po wygięciu każdej sekcji drutu. Alternatywnie, drut można wygrzewać po wygięciu całego drutu, umieszczając drut w piecu lub, alternatywnie, drut można umieścić w urządzeniu do wygrzewania drutu opisanym w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr Wygrzewanie drutu odbywa się w temperaturze około 260 C (500F). Cel obróbki cieplnej, którym jest w tym przypadku zwiększenie wytrzymałości drutu, jest inny od celu obróbki cieplnej drutu niklowo-tytanowego i innych drutów mających pamięć kształtu opisanych w międzynarodowej publikacji patentowej WO 01/ Celem obróbki cieplnej drutów niklowo-tytanowych jest przybranie przez materiał konfiguracji drutu wygiętego przez robota, podczas gdy w tym przypadku drut kobaltowochromowy przybiera kształt wygięty nawet bez obróbki cieplnej, a zastosowanie obróbki cieplnej ma w tym przypadku na celu zwiększenie wytrzymałości drutu.

20 20 PL B1 Te stosunkowo miękkie druty, szczególnie ze stopów kobaltowo-chromowych, wymagające bardzo niewielkiego doginania, są szczególnie odpowiednie jako materiał zamków w aparatach lingwalnych i łuków o nachyleniu ukośnym opisanych w niniejszym opisie. Formowania łuku można dokonywać za pomocą robota wyginającego drut, w którym drut zawiera stop kobaltowo-chromowy, który jest następnie poddawany obróbce cieplnej, na przykład w ramieniu robota do wyginania drutu, jak opisano w międzynarodowej publikacji patentowej WO 01/ Wyginanie i obróbka cieplna łuku obejmuje etap dostarczenia łuku do robota wyginającego drut, wyginanie łuku za pomocą robota wyginającego drut w celu uzyskania konfiguracji określonej wcześniej dla danego pacjenta ortodontycznego i obróbkę cieplną łuku, gdy łuk ten pozostaje w uchwycie robota wyginającego drut. Łuk obejmuje drut kobaltowo-chromowy, lecz użyte mogą być inne stopy wymagające obróbki cieplnej po wyginaniu. Etap wyginania i obróbki cieplnej może obejmować wykonanie szeregu wygięć łuku i wygrzewanie drutu po wykonaniu każdego wygięcia z szeregu wygięć. Opisano sposób projektowania zamków za pomocą komputera i oprogramowania Magics TM, w którym elementy powierzchniowe podstawy zamka, zęba i zacisków zamka są przedstawione jako trójkąty. Jednakże istnieją inne możliwe do przyjęcia matematyczne metody reprezentacji dowolnych kształtów przestrzennych w komputerze, włącznie z opisami objętościowymi (w formacie IGES) i krzywymi sklejanymi typu NURB, które można wykorzystać. Wprawdzie reprezentacja elementów powierzchniowych za pomocą trójkątów (format SLA) dobrze sprawdza się w niniejszym rozwiązaniu, jednakże można również zastosować oprogramowanie wykorzystujące NURB, takie jak Quick- Draw3D. Oprogramowanie NURB zaczyna uzyskiwać przewagę, ponieważ oferuje sposób reprezentowania dowolnych kształtów przy utrzymaniu wysokiego stopnia matematycznej dokładności i niezależności rozkładu umożliwiając reprezentowanie złożonych kształtów za pomocą bardzo niewielu danych. Sposoby i oprogramowanie używane do projektowania zamków reprezentują jedną z kilku możliwych technik. Jako inny przykład, techniki wytwarzania stosowane do wytwarzania zamków nie mają krytycznego znaczenia i mogą się różnić od technik ujawnionych. Przyjmuje się, że odwołanie do łuków o przekroju prostokątnym, kwadratowym lub podobnym występujące w tym opisie obejmuje łuki o zasadniczo wymienionych przekrojach, lecz mające nieco zaokrąglone krawędzie, i jako takich nie będących przekrojami dokładnie prostokątnymi lub kwadratowymi. Podobnie, odwołanie do łuku mającego płaskie płaszczyzny boków ma na celu objęcie łuku mającego zasadniczo płaskie płaszczyzny boków, niezależnie od zaokrąglenia krawędzi łączących boki drutu. Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób projektowania i wytwarzania indywidualnie dopasowanego zamka ortodontycznego dla pacjenta przy pomocy komputera, przy czym ten zamek ma skrzydełka, mające szczelinę na łuk, i podstawę mającą powierzchnię przylegającą do zęba stanowiącą odwzorowanie trójwymiarowej powierzchni zęba pacjenta, zgodnie z którym zapisuje się cyfrową reprezentację części uzębienia pacjenta w komputerze i udostępnia się bibliotekę trójwymiarowych skrzydełek zamków w komputerze; wyznacza się obszar dla zęba, w którym podstawa zamka jest przymocowana do zęba; wyznacza się trójwymiarowy kształt powierzchni przylegającej do zęba podstawy zamka bezpośrednio z cyfrowej reprezentacji uzębienia pacjenta, przy czym ten trójwymiarowy kształt odwzorowuje trójwymiarową powierzchnię tego zęba, znamienny tym, że uzyskuje się drugą powierzchnię (26) podstawy (18) zamka, przy czym druga powierzchnia (26) znajduje się naprzeciw powierzchni (24) przylegającej do zęba i ma trójwymiarowy kształt odpowiadający powierzchni (24) przylegającej do zęba; uzyskuje się wirtualne skrzydełka (20, 20A, 20B) zamka z tej biblioteki i pozycjonuje się wirtualne skrzydełka (20, 20A, 20B) zamka względem wirtualnej podstawy (18) zamka; łączy się wirtualne skrzydełka (20, 20A, 20B) zamka z wirtualną podstawą (18) zamka z utworzeniem jednego jednolitego wirtualnego trójwymiarowego obiektu reprezentującego zamek (14); i eksportuje się dane cyfrowe reprezentujące zamek (14) z komputera do systemu wytwarzania dla wytworzenia zamka (14). 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto tworzy się wektor normalny każdego elementu powierzchni (24) przylegającej do zęba w podstawie (18) zamka i odsuwa się od zęba (16) każdy element powierzchni w kierunku wektora normalnego przy użyciu uprzednio zdefiniowanej wartości przesunięcia odpowiadającej grubości podstawy (18) zamka.