DE10042019A1 - Verfahren zur räumlichen Gebissvermessung im Zuge einer zahnmedizinischen Behandlung - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur räumlichen Gebissvermessung im Zuge einer zahnmedizinischen Behandlung. Dabei wird zunächst ein Gebissabdruck mittels einer Abdruckaufnahme- und Halteeinrichtung genommen. Danach werden der Gebissabdruck und seine räumliche Lage optisch vermessen und in räumliche Koordinaten umgewandelt. Diese räumlichen Koordinaten lassen sich insbesondere zur Prothetikherstellung und/oder Gebissbehandlung auswerten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur räumlichen Gebiss­ vermessung im Zuge einer zahnmedizinischen Behandlung, ins­ besondere (Teil-)Prothetikherstellung und/oder Gebissbe­ handlung.

Im Stand der Technik wird zumeist so vorgegangen, dass ein Gebissabdruck mittels einer Abdruckeinrichtung, insbeson­ dere eines Gesichtsbogens genommen wird. Um nun eine Zahn­ prothese hieraus herstellen zu können, ist es erforderlich, den Gebissabdruck gleichsam in eine zugehörige Prothese zu transformieren. Das geschieht regelmäßig dergestalt, dass der Gebissabdruck in eine Halteeinrichtung, vorzugsweise Artikulator, überführt und hierin bearbeitet wird bzw. hierin eine entsprechende Prothetikherstellung vorgenommen wird.

Selbstverständlich werden im Rahmen der Erfindung auch Gebissbehandlungen umfasst. Hierbei kann es sich um die Korrektur von Zahnschiefstellungen, die zugehörige Anferti­ gung von Zahnspangen usw. handeln.

Bisher geht man bei der Prothetikherstellung so vor, dass von dem Gebissabdruck ein Negativ und schließlich dann mit dessen Hilfe eine positive Prothese angefertigt werden. Das ist aufwendig. Im Übrigen lassen sich gezielte Gebissbe­ handlungen und Korrekturen der Zahnstellung bisher nur am Patienten im Sinne von "Versuch und Irrtum" umsetzen. Der­ artiges befriedigt ebensowenig, zumal das Ergebnis einer solchen Gebissbehandlung zuvor nur schwer vorhergesagt werden kann und letztlich auf Erfahrungswerten beruht. - Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zur räumlichen Gebissvermessung im Zuge einer zahnmedizinischen Behandlung anzugeben, welches die Prothe­ tikherstellung und/oder Gebissbehandlung insgesamt deutlich erleichtert und die zeitliche und auch körperliche Belas­ tung eines Patienten verringert.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur räumlichen Gebissvermessung im Zuge einer zahnmedizinischen Behandlung, insbesondere (Teil-)Prothe­ tikherstellung und/oder Gebissbehandlung, wonach

• - ein Gebissabdruck mittels einer Abdruckaufnahme- und Hal­ teeinrichtung, insbesondere Gesichtsbogen und/oder Arti­ kulator, genommen wird, wonach ferner
• - der Gebissabdruck und seine räumliche Lage optisch vermessen und in räumliche Koordinaten umgewandelt wer­ den, und wonach
• - die räumlichen Koordinaten insbesondere zur Prothetikher­ stellung und/oder Gebissbehandlung ausgewertet und gege­ benenfalls an ein Zahnlabor oder dergleichen Prothetik­ herstelleinrichtung oder Zahnkorrektureinheitherstellein­ richtung übertragen werden.

Üblicherweise wird der Gebissabdruck von der Abdruckauf­ nahme- und Halteeinrichtung in eine Kalibriervorrichtung übertragen und hier in der Kalibriervorrichtung optisch in eine Rechneranlage eingescannt. Das Einscannen wird im Detail zumeist mittels einer auf den Gebissabdruck abgebil­ deten Streifenmaske durchgeführt, welche von einer opti­ schen Messeinrichtung beispielsweise einer Kamera, insbe­ sondere Zeilenkamera, abgetastet wird. Hierdurch lassen sich einzelne Koordinatenpunkte eindeutig im Raum festle­ gen, weil zuvor eine Eichung bzw. Kalibrierung eines zuge­ hörigen Koordinatensystems mit Hilfe der Kalibriervorrich­ tung durchgeführt wurde.

Zu diesem Zweck ist die Kalibriervorrichtung mit Messpunk­ ten zur Festlegung eines Raumquaders ausgerüstet, innerhalb dessen die Lage des Gebissabdrucks zu den räumlichen Koor­ dinaten korrespondiert, die in die betreffende Rechneran­ lage eingescannt werden. Vorzugsweise besitzt die Kalib­ riervorrichtung insgesamt sechs Kalibrierpunkte, von denen jeweils drei zur Festlegung eines Raumquaders bzw. eines Koordinatensystems für jeweils einen Unterkiefer- und einen Oberkiefergebissabdruck dienen.

Anders ausgedrückt, setzt sich der Gebissabdruck üblicher­ weise aus einem Unterkiefergebissabdruck und einem Oberkie­ fergebissabdruck zusammen, deren jeweilige Lage mit den drei vorbeschriebenen Kalibrierpunkten im Raum festgelegt und in die Rechneranlage übertragen wird.

Mit Hilfe der Rechneranlage und eines hierin ablaufenden Softwareprogrammes lässt sich also die Stellung von Ober­ kiefer und Unterkiefer zueinander simulieren. Selbstver­ ständlich können auch dynamische Prozesse wie Kau- oder Sprechbewegungen nachgebildet werden. Auch lassen sich mit Hilfe eines solchen Rechnerprogramms problemlos andere Gebissstellungen realisieren und dann simulieren. Folglich kann eine gezielte Gebissbehandlung ohne Einbeziehung des Patienten auf Ihren Erfolg hin vorab überprüft werden. Das gilt auch für hieraus resultierende Zahnabnutzungen oder eventuelle Kau- und/oder Artikulationsprobleme.

Ebenso ermöglicht die Rechneranlage in Verbindung mit der zugehörigen Software Prognosen dahingehend, wie sich bei­ spielsweise eine Zahnspange und/oder Teilprothese im Gebrauch verhält. Ja selbst Zukunftsprojektionen, d. h. Abnutzungen und/oder Veränderungen der Prothese wie des Gebisses, lassen sich vornehmen und bereits jetzt in ihren Auswirkungen beurteilen.

Zur eigentlichen Prothetik- und/oder Zahnkorrektur und/oder Gebissbehandlung können die gewonnenen räumlichen Koordina­ ten in eine Modelliermasse übertragen werden. Das geschieht zumeist in einem Zahnlabor oder einer vergleichbaren Pro­ thetikherstelleinrichtung, an welche die Koordinatendaten auf üblichem Wege (Telefonleitung, Internet, drahtlos) übermittelt werden. Dabei dienen die Modelliermasse und der hierin mittels Stereolitographie eingeprägte Gebissabdruck dazu, eine Gussform für die dann herzustellende Prothese zur Verfügung zu stellen. Selbstverständlich lässt sich in vergleichbarer Weise dem Grunde nach auch eine Zahnkorrek­ tureinheit, beispielsweise Zahnspange oder dergleichen, produzieren.

Dabei können die gewonnenen Rohdaten der Rechneranlage ver­ arbeitet und mittels eines Bildschirms visualisiert werden. Gleichzeitig lassen sich so Gebisskorrekturen simulieren und gegebenenfalls in einem Rechnernetzwerk mit anderen Teilnehmern abstimmen.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine zugehörige Vorrich­ tung zur räumlichen Gebissvermessung, die nach dem beschriebenen Verfahren arbeitet und im Anspruch 7 beschrieben wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Vor­ richtung werden in den Patentansprüchen 8 bis 11 behandelt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein. Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Gesichtsbogen zur Achsrelationsbestimmung des Oberkiefers und zur Übertragung der achsbezüglichen Lagebestimmung des Oberkiefers zur räumlichen Orien­ tierung in einen Artikulator, welcher in

Fig. 2 schematisch im Schnitt dargestellt ist;

Fig. 3 die erfindungsgemäß eingesetzte Kalibriervorrichtung mit darin befindlichem Unterkiefergebissabdruck und

Fig. 4a und 4b den zugehörigen Unterkiefer in seiner räum­ lichen Lage mit korrespondierendem Koordinatensys­ tem.

Die Fig. 1 lässt in ihren Grundzügen einen Gesichtsbogen 1 an einem menschlichen Schädel erkennen, wobei der Gesichts­ bogen 1 im Wesentlichen aus einem Tragteil 2, zwei Greifern 3 und einem in Achsrichtung des Tragteiles 2 höhenmäßig verstellbaren Widerlager 4 zur Abstützung auf der Nase bzw. Nasenwurzel eines Patienten besteht. Mit Hilfe einer Gebissgabel 5 kann ein Gebissabdruck genommen werden. Gleichzeitig kann die Gebissgabel 5 gegenüber dem Tragteil 2 fixiert werden, um dadurch nach Aufbringen einer erhärt­ baren Abdruckmasse, z. B. an drei Stellen des Gabelteiles 5 die Achsrelation des Oberkiefers zu bestimmen und somit nachvollziehbar registrieren zu können.

Im Kern ermöglicht der in Fig. 1 dargestellte Gesichtsbogen 1 also eine Achsrelationsbestimmung der Zähne in allen drei Raumebenen. Folglich kann die Distanz der Zähne des Ober­ kiefers in Relation zur Bezugsachse gemessen werden. Die Gebissgabel 5 lässt sich gegenüber dem Gesichtsbogen 1 und auch gegenüber einer am in Fig. 2 dargestellten Artikulator 7 montierbaren Übertragungsvorrichtung 6 lagegleich fixie­ ren.

Folglich spiegelt der in Fig. 2 räumlich angeordnete Gebissabdruck im dort gezeigten Artikulator 7 die tatsäch­ liche räumliche Lage des Gebisses wider. Zu diesem Zweck besteht der Artikulator 7 in seinem Grundaufbau aus einer Basisplatte 8 und zwei mit Abstand voneinander angeordneten Vertikalstreben 9 sowie einer Gegenplatte 10. Diese Gegen­ platte 10 ist, wie dies bei Artikulatoren 7 allgemein üblich ist, gegenüber der Basisplatte 8 an den Enden der Vertikalstreben 9 in mehreren Freiheitsgraden beweglich, wodurch die Kaubewegung von Ober- und Unterkiefer gegenein­ ander nachgebildet werden kann. An der Basisplatte 8 und der Gegenplatte 10 sind Montagesockel 11 angeordnet, um die jeweiligen Gebissabdrücke halten zu können (vgl. Fig. 3). Weitere Einzelheiten solcher an sich bekannter Vorrichtun­ gen werden in der DE 197 02 840 C1 und auch der DE 197 26 725 A1 beschrieben, auf die an dieser Stelle ausdrücklich hingewiesen sei.

Wesentlich für die Erfindung ist, dass der Gesichtsbogen 1 in Verbindung mit dem Artikulator 7 letztlich eine Abdruck­ aufnahme- und Halteeinrichtung darstellt, welche die exakte räumliche Lage des zu vermessenden menschlichen Gebisses wiedergibt. Im Gegensatz zum Stand der Technik beispiels­ weise nach DE 197 26 725 A1 werden nun jedoch nicht Arbeitsmodelle des Oberkiefers und/oder Unterkiefers unter Rückgriff auf künstliche Zähne angefertigt, sondern wird vielmehr der Gebissabdruck und seine räumliche Lage optisch vermessen und in räumliche Koordinaten umgewandelt.

Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung eine zusätzliche Kalibriervorrichtung 12 vor, wie sie im Wesentlichen Gegenstand der Fig. 3 ist. Diese Kalibriervorrichtung 12 dient dazu, den jeweiligen Gebissabdruck - hier des Unter­ kiefers - inklusive zugehörigem Montagesockel 11 aufzuneh­ men. Zu diesem Zweck ist die Kalibriervorrichtung 12 mit einer an den Montagesockel 11 angepassten Ausnehmung 13 ausgerüstet, welche den Montagesockel 11 lagegenau im Ver­ gleich zum Artikulator 7 aufnimmt. Nun kann der Gebissab­ druck optisch in eine angedeutete Rechnerablage 14 übertra­ gen werden. Zu diesem Zweck wird auf den Gebissabdruck eine Streifenmaske 15 abgebildet, welche von einer Kamera 16, nach dem Ausführungsbeispiel Zeilenkamera 16, abgetastet wird.

Nach diesem Einscannvorgang stehen damit dreidimensionale Koordinatenwerte des zugehörigen Gebissabdrucks in der Rechneranlage 14 zur Verfügung. Das machen die Fig. 4a und 4b noch einmal unmittelbar anhand eines Unterkiefergebisses deutlich. Diese Koordinatenwerte bzw. der Gebissabdruck können mit Hilfe eines Bildschirms 14' der Rechneranlage 14 sichtbar gemacht werden. Ein Softwareprogramm ermöglicht darüber hinaus, gezielte Korrekturen an den Koordinatenwer­ ten und damit dem Gebiss vornehmen zu können. Dabei lassen sich die Daten praktisch weltweit per Internet austauschen, so dass auch Fernkorrekturen ermöglicht werden. Auch eine Fernherstellung der anzufertigenden Prothese gelingt pro­ blemlos.

Um die jeweiligen Koordinatenwerte zu eichen, greift die Kamera 16 in Verbindung mit der Rechneranlage 14 zunächst auf insgesamt drei Kalibrierpunkte 17 für den dargestellten Unterkiefergebissabdruck zurück. Mit Hilfe dieser drei Messpunkte bzw. Kalibrierpunkte 17 lässt sich ein räumli­ ches Koordinatensystem eindeutig festlegen und somit ein Raumquader 18 definieren, innerhalb dessen die Lage des dargestellten Unterkiefergebissabdrucks mit Hilfe der ermittelten räumlichen Koordinaten festliegt.

Bei den Kalibrierpunkten 17 handelt es sich im Rahmen des Ausführungsbeispiels um Vertikalstangen 17 gleicher Höhe. Ihr Vertikalabstand von einer Basisplatte 19 legt den Nullpunkt für die zugehörige Z-Achse des Koordinatensystems fest. Die X-Achse erstreckt sich in Verlängerung der ersten Vertikalstange 17a, deren Richtung durch die dahinter befindliche zweite Vertikalstange 17b festgelegt wird. Ver­ gleichbares gilt für die Y-Achse, welche durch die erste Vertikalstange 17a in Verbindung mit der dritten Vertikal­ stange 17c definiert wird.

Selbstverständlich stehen X-Achse und Y-Achse senkrecht aufeinander, was auch für die zugehörigen Vertikalstangen, einerseits 17a-17b, anderseits 17a-17c gilt. Grundsätz­ lich sind natürlich auch jedwede andere Kalibrierungen mög­ lich und denkbar, solange gewährleistet ist, dass die zu dem zu vermessenden Gebissabdruck korrespondierenden Koor­ dinaten eindeutig in der Rechneranlage 14 vorliegen.

Zur räumlichen Vermessung eines nicht dargestellten Ober­ kiefergebissabdruckes dienen drei weitere Kalibrierpunkte 20 fußseitig der Basisplatte 19, deren Ausrichtung und Funktionsweise dem der Kalibrierpunkte 17 entspricht. Mit anderen Worten dienen diese Kalibrierpunkte 20 in gleicher Weise zur Festlegung eines weiteren (und nicht dargestell­ te) Raumquaders, innerhalb dessen die zum Oberkieferge­ bissabdruck korrespondierenden Koordinaten ihre räumliche Lage einnehmen.

Jedenfalls gewährleistet die dargestellte Kalibriervorrich­ tung 12, dass die jeweiligen Gebissabdrücke problemlos in die zugehörige Rechneranlage 14 eingescannt werden können, weil insofern das Gebiss bzw. der Gebissabdruck für die Kamera 16 frei zugänglich ist. Derartiges leistet der Artikulator 7 in der dargestellten Ausführungsform bisher nicht, wenngleich es grundsätzlich denkbar ist, Gesichtsbo­ gen 1, Artikulator 7 und Kalibriervorrichtung 12 in einer einzigen Einheit zusammenzufassen, die ausgangsseitig unmittelbar das abgenommene Gebiss in der Rechneranlage 14 darstellt.

Die mit der beschriebenen Methode gewonnenen Daten lassen sich für vielfältige Zwecke einsetzen. So können Kau- und/oder Artikulationsbewegungen simuliert und auch korri­ giert werden. Gleiches gilt für anzufertigende Prothesen, Zahnspangen oder dergleichen Gebissbehandlungseinrichtun­ gen.

Von besonderer Bedeutung ist ferner, dass die gewonnenen räumlichen Koordinaten an ein Zahnlabor bzw. eine in Fig. 3 angedeutete Prothetikherstelleinrichtung 21 übermittelt werden können. Hierzu schlägt die Erfindung bevorzugt eine Übertragung per Internet in einem vorgegebenen Datenformat vor.

Im Rahmen der angedeuteten Prothetikherstelleinrichtung 21 kann nun unmittelbar aus dem Gebissabdruck ein Gebissnega­ tiv als Basis für eine (gegebenenfalls korrigierte) Pro­ these hergestellt werden. Das geschieht im Rahmen des Aus­ führungsbeispiels mittels Stereolithographie in einer Modelliermasse, zumeist ein bestimmter Kunststoff oder Wachs. Einzelheiten solcher Stereolithographieprozesse zur Herstellung von Prototypnegativen werden in der DE 198 31 315 A1 mit weiteren Nachweisen beschrieben, auf die aus­ drücklich hingewiesen sei.

Jedenfalls steht endseitig der Prothetikherstelleinrichtung 21 üblicherweise ein Gebissnegativ zur Verfügung, welches zuvor nach Rechnersimulation gegebenenfalls gezielt beein­ flusst wurde, um Zahnfehlstellungen oder dergleichen zu korrigieren. Dieses Gebissnegativ kann unmittelbar für die Prothetikherstellung, beispielsweise durch simples Ausgie­ ßen mit (Keramik-)Vergussmasse, eingesetzt werden.

Claims (11)

1. Verfahren zur räumlichen Gebissvermessung im Zuge einer zahnmedizinischen Behandlung, insbesondere Prothetikher­ stellung und/oder Gebissbehandlung, wonach
ein Gebissabdruck mittels einer Abdruck- und Halteein­ richtung, insbesondere Gesichtsbogen (1) und/oder Artiku­ lator (7), genommen wird, wonach ferner
der Gebissabdruck und seine räumliche Lage optisch vermessen und in räumliche Koordinaten umgewandelt wer­ den, und wonach
die räumlichen Koordinaten insbesondere zur Prothetikher­ stellung und/oder Gebissbehandlung ausgewertet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gebissabdruck von der Abdruckaufnahme- und Halteein­ richtung in eine Kalibriervorrichtung (12) übertragen und hier optisch in eine Rechneranlage (14) eingescannt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, dass das Einscannen mittels einer auf den Gebissab­ druck abgebildeten Streifenmaske (15) durchgeführt wird, welche eine optische Messeinrichtung, insbesondere Zeilen­ kamera (16) abtastet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriervorrichtung (12) mit Messpunkten bzw. Kalibrierpunkten (17, 20) zur Festlegung eines Raumquaders (18) ausgerüstet wird, innerhalb dessen die Lage des Gebissabdruckes zu den räumlichen Koordinaten korrespondiert.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriervorrichtung (12) min­ destens sechs Kalibrierpunkte (17a, 17b, 17c, 20) aufweist, von denen jeweils drei (17a, 17b, 17c) zur Festlegung des Raumquaders (18) bzw. Koordinatensystems für einen Unter­ kiefer- und/oder einen Oberkiefergebissabdruck dienen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die räumlichen Koordinaten in eine Modelliermasse, beispielsweise mittels Stereolithographie, übertragen werden, wobei die Modelliermasse zur Herstellung einer Gussform für eine Prothese dient.

7. Vorrichtung zur räumlichen Gebissvermessung im Zuge der Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit
einer Abdruckaufnahme- und Halteeinrichtung, insbesondere Gesichtsbogen (1) und/oder Artikulator (7), zur Herstel­ lung des Gebissabdrucks, ferner mit
einer optischen Messeinrichtung, insbesondere Kamera (16), zum Einscannen und zur Umwandlung des Gebissab­ drucks in räumliche Koordinaten, weiter mit
einer Rechneranlage (14) zur Aufnahme und gegebenenfalls Weiterverarbeitung sowie Übertragung der räumlichen Koor­ dinaten, und mit
einer optional an die Rechneranlage (14) angeschlossenen Prothetikherstelleinrichtung (21) zur Produktion einer (Gieß-)Form für den Gebissabdruck.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Messeinrichtung als Zeilenkamera (16) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, dass die Prothetikherstelleinrichtung (21) einen Wachs- und/oder Kunststoffblock aufweist, in welchem mit­ tels eines räumlichen optischen Stereolithographieverfah­ rens die (Gieß-)Form für den Gebissabdruck definiert wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriervorrichtung (12) mit min­ destens sechs Kalibrierpunkten (17a, 17b, 17c, 20) ausge­ rüstet ist, von denen jeweils drei (17a, 17b, 17c) zur Festlegung des Raumquaders (18) bzw. Koordinatensystems für einen Unterkiefer- und/oder Oberkiefergebissabdruck dienen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rechneranlage (14) mit Bildschirm (14') zur Aufnahme und/oder Weiterverarbeitung der ein­ gescannten Daten vorgesehen ist.