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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Messung einer Zahnbewegung mittels einer dreidimensionalen Reverse Engineering Technik gemäß Anspruch 1 und 6.
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Stand der Technik
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Eine dreidimensionale Reverse Engineering Technik erzeugt unter Verwendung eines dreidimensionalen Abtastgerätes durch Abtasten nach Koordinierung in einem dreidimensionalen Raum in einem Computer ein virtuelles dreidimensionales digitales Modell. Dies bedeutet, dass ein herkömmlicher kieferorthopädischer Abdruck in Daten umgewandelt wird, welche mittels eines Computers verarbeitet werden können.
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Im zahnmedizinischen Bereich, insbesondere im Bereich der Kieferorthopädie, stellt das dreidimensionale Reproduzieren einer anatomischen Oberkiefer- oder Unterkieferstruktur oder Oberkiefer- oder Unterkieferform von Zähnen eines Patienten ein elementares Mittel der Diagnose und Auswertung von Behandlungserfolgen dar. Mehr als hundert Jahre lang wurde in der Zahnmedizin hierfür ein Gipsabdruck verwendet, welcher unmittelbar mittels des Abdruckmaterials des Patienten hergestellt wird. Die Herstellung des Abdruckes kann viele klinische Probleme, wie Materialverschwendung, Kreuzinfektionen während der Herstellung des Abdruckes, die Möglichkeit der Beschädigung des fertig gestellten Modells und die Lagerung, verursachen.
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Um diese Probleme zu lösen, beschreibt die Koreanische Patentanmeldung
KR 10 2002 0 072 318 A ein Verfahren zur Herstellung einer kieferorthopädischen Zahnspange, wobei das Verfahren zur Herstellung der kieferorthopädischen Zahnspange zunächst Diagnosedaten eines Patienten mittels eines Eingabegerätes in Daten umwandelt und die Daten in einen Computer eingibt und dort speichert. Daraus werden Wachstumsrichtungen und der verbleibende Wachstumsbetrag mittels Fernröntgenaufnahme und Handröntgenaufnahme ermittelt. Schließlich ist es möglich, kieferorthopädische Zahnspangen wie Bogendraht und elastische Elemente zu wählen, um eine kieferorthopädische Behandlung mit einem optimierten Druck durch Simulieren eines aufgebrachten Druckes auf die Zahnoberfläche mittels eines Bogendrahts, einer Feder, einem Gummiband und einem Magneten durchzuführen. Jedoch ist der Stand der Technik eine Technik zur Herstellung einer kieferorthopädischen Zahnspange (Zahnklammern), wobei diese Technik aber kein Verfahren zur Messung der Zahnbewegung durch Vergleich einer Überlagerung des Oberkiefers und des Unterkiefers beschreibt.
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Um dieses Problem zu lösen, wurde bereits versucht, mit einem einen Laserstrahl verwendenden dreidimensionalen Abtastgerätes, welches üblicherweise in technischen Bereichen verwendet wird, die Form der Zähne oder die orale Struktur systematischer und genauer als mit einem Gipsmodell zu messen.
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Jedoch wird gegenwärtig ein dreidimensionales Messsystem lediglich bei einer einfachen Messung und Analyse der oralen Struktur zu einem bestimmten Zeitpunkt angewendet. Die orale Struktur oder die mandibulofaziale anatomische Struktur und die Zähne verändern sich dynamisch durch Behandlung oder im Laufe der Zeit. Insbesondere in der Kieferorthopädie können viele Zahnbewegungen nach einer Behandlung auftreten.
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Eine Messung der Veränderung wird als der wichtigste Faktor bei der Beurteilung der Diagnose und der Behandlungsergebnisse gesehen. Bei dem derzeitigen dreidimensionalen Messsystem werden jedoch als die größten Hindernisse angesehen, dass die Messung lediglich zu einem bestimmten Zeitpunkt möglich ist. Insbesondere durch die Festlegung einer Bezugslinie, einer Bezugsebene oder einem Bezugsraum für die 3-dimensionale Messung ist eine Erfassung einer Änderung der anatomischen Struktur des Oberkiefers oder des Unterkiefers nicht möglich und zudem wurde bisher kein Verfahren zur Automatisierung des Prozesses zur Festlegung entwickelt.
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Die
US 2004/00 38 168 A1 beschreibt ein System und eine Methode um Computer-Modelle von zwei Zahnsätzen zu vergleichen, einschließlich der Berechnung der Unterschiede der zwei Zahnformen. Die
US 2002/00 94 509 A1 beschreibt ein System und eine Methoden für die Integration von Bissregistrierungsdaten mit einem digitalen Modell eines Oberkiefer und Unterkiefer.
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Daher ist es bis jetzt nur möglich, die Änderungen mittels eines zweidimensionalen manuellen Prozesses unter Verwendung eines konventionellen Röntgenbildes oder eines CT (Computer-Tomographie) zu messen. Das Verfahren, bei dem Röntgenstrahlen verwendet werden, kann mehrere klinische Probleme verursachen, wie z. B., dass ein Patient einer großen Menge an radioaktiver Strahlung und außergewöhnlichen Belastungen ausgesetzt ist. Zudem ist es kompliziert in der Anwendung und es können sich ferner Probleme bei der Effizienz und Genauigkeit ergeben. Nach wie vor stellt ein beim Ausführen des Messprozesses einer dreidimensionalen Struktur als ein zweidimensionaler planarer Messprozess erzeugter Fehler ein sehr großes Hindernis bei der Diagnose und der Prognose dar.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung soll die zuvor beschriebenen Probleme lösen. Mit anderen Worten erstellt ein Verfahren zur automatischen Messung einer Zahnbewegung mittels einer dreidimensionalen Engineering Reverse Technik gemäß der vorliegenden Erfindung bildet zunächst zwei 3-dimensionale digitale Modelle, welche sich in Abhängigkeit von der Zeit ändern. Raumkoordinaten werden auf jedes gebildete Modell angewendet und zudem wird eine Technik verwendet, welche jedes Modell überlagert. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit welchem eine quantitative und qualitative Messung einer dentoalveolären Bewegung des Unterkiefers, das heißt einer DMM, einer skeletodentoalveolären Bewegung, das heißt einer SDMM, oder einer dentoalveolären Bewegung des Oberkiefers möglich ist.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine quantitative und qualitative Messung einer Veränderung der Position in der anatomischen Struktur und der Position der Zähne zu ermöglichen, welche bei konventionellen Verfahren bisher auf Grund des Fehlens einer stabilen Struktur nicht möglich gewesen ist.
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Es ist ferner eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem ein Patient zur Messung der Bewegung der Zähne nicht einer großen Menge an Strahlung, wie dies bei der Messung durch Fernröntgenseitenbildanalyse oder Tomographie der Fall ist, ausgesetzt werden muss. Mit anderen Worten ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches quantitativ und qualitativ die Bewegung der Zähne durch Anwenden von Raumkoordinaten auf ein dreidimensionales digitales Modell mittels einer Laserstrahlabtastung misst.
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Die oben dargelegten Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass ein Verfahren zur automatischen Messung einer Zahnbewegung mittels einer dreidimensionalen Reverse Engineering Technik zur Verfügung gestellt wird, wobei eine Vorrichtung zur automatischen Messung der Zahnbewegung mit einer dreidimensionalen Reverse Engineering Technik quantitativ eine Änderung der Position eines Zahnes unter Verwendung eines digitalen Modells durch dreidimensionales Abtasten misst, umfassend die folgenden Schritte: (a) mittels eines dreidimensionalen Abtastens von Daten eines Oberkiefers und eines Unterkiefers zu einem bestimmten Zeitpunkt (im Weiteren bezeichnet als einen ersten Zeitpunkt) und zu einem weiteren Zeitpunkt (im Weiteren bezeichnet als einen zweiten Zeitpunkt), wobei nach dem ersten Zeitpunkt ein entsprechendes dreidimensionales Modell des Oberkiefers und des Unterkiefers im ersten Zeitpunkt und im zweiten Zeitpunkt erstellt wird; (b) erstellen eines dreidimensionalen Modells eines Okklusionsstatus des Oberkiefers und des Unterkiefers im ersten Zeitpunkt und im zweiten Zeitpunkt (im Weiteren bezeichnet als ein Okklusionsmodell des Oberkiefers und des Unterkiefers) im ersten Zeitpunkt und im zweiten Zeitpunkt mittels eines externen Okklusionsformmodells eines Oberkiefers und eines Unterkiefers, wobei der Okklusionsstatus des Oberkiefers und des Unterkiefers aus den dreidimensionalen abgetasteten Daten eines oralen Okklusionsstatus eines Zahnes eines realen Patienten oder eines manuell hergestellten Gipsmodells und dem im Schritt (a) gebildeten Okklusionsmodells des Oberkiefers und des Unterkiefers erstellt wird; (c) erstellen eines dreidimensionalen Referenz-Koordinatensystems an einem im ersten Zeitpunkt erstellten Oberkiefermodells; (d) überlagern des im zweiten Zeitpunkt erstellten Oberkiefermodells mit dem im ersten Zeitpunkt erstellten Oberkiefermodells, wobei das Referenz-Koordinatensystem erstellt wird; (e) ermitteln der Koordinaten des Oberkiefers im ersten Zeitpunkt und im zweiten Zeitpunkt und ermitteln der Summe der Bewegung mittels des erstellten Referenz-Koordinatensystems; (f) verwenden des anhand des Oberkiefermodells erstellten dreidimensionalen Referenz-Koordinatensystems als ein Referenz-Koordinatensystem des Unterkiefermodells in dem Okklusionsmodell des Oberkiefers und des Unterkiefers im ersten Zeitpunkt; und (g) ermitteln von Werten des Unterkiefers im ersten Zeitpunkt und im zweiten Zeitpunkt und ermitteln der Summe der Änderung durch Anwenden des in dem Unterkiefermodell im ersten Zeitpunkt beim Schritt (f) erstellten Referenz-Koordinatensystems auf das im Schritt (b) erstellte Okklusionsmodell des Oberkiefers und des Unterkiefers; und (h) ermitteln der DMM durch Überlagerung der Unterkieferknochen im ersten Zeitpunkt und im zweiten Zeitpunkt nach der Herstellung eines Abdruckes und der stabilen Überlagerung einer Mylohyoideus Leiste innerhalb der Mandibular Lingualis..
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Das dreidimensionale Abtasten des Schrittes (b) kann in Form eines Abtastens vor einem oralen Okklusionsstatus eines Zahnes eines realen Patienten oder eines manuell hergestellten Gipsmodells ausgeführt werden.
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Vorzugsweise wird die Überlagerung im Schritt (d) mittels identischer Bereiche, welche sich nach einer kieferorthopädischen Behandlung im Unterkiefermodel nicht verändern, durchgeführt (im Weiteren bezeichnet als Referenzbereich).
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Weiter bevorzugt umfasst das Verfahren zur automatischen Messung einer Zahnbewegung den Schritt des Anzeigens von unterscheidbaren Farben zweier überlagerter Modelle nach der Überlagerung.
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Der Schritt der Erstellung des 3-dimensionalen Referenz-Koordinatensystems des Schritts (c) umfasst vorzugsweise die folgenden Schritte: c1) bilden einer Ebene, welche mehr als zwei Punkte in dem PMRJ und in dem Sutura Palatina Mediana Bereich als eine X-Y Ebene durchläuft; c2) bestimmen einer Ebene, welche das PMRJ umfasst und eine X-Z Ebene darstellt, welche senkrecht zur X-Y Ebene ausgebildet ist; und c3) bilden einer Ebene, welche als Y-Z Ebene das PMRJ senkrecht zur X-Y Ebene und der X-Z Ebene umfasst.
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Bevorzugt wird das Verfahren zum Bilden des Okklusionsmodells des Oberkiefers und des Unterkiefers in Schritt (b) durch die Überlagerung des Oberkiefermodells und des Unterkiefermodells im ersten Zeitpunkt, welche im Schritt (a) in der Oberkieferposition und der Unterkieferposition, die im externen Okklusionsmodell des Oberkiefers und des Unterkiefers entsprechend im ersten Zeitpunkt auftreten, erstellt wird, und durch die Überlagerung des Oberkiefermodells und des Unterkiefermodells im zweiten Zeitpunkt, welche im Schritt (a) in der Oberkieferposition und der Unterkieferposition, die im externen Okklusionsmodell des Oberkiefers und des Unterkiefers entsprechend im ersten Zeitpunkt auftreten, erstellt wird, ausgeführt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur automatischen Messung einer Zahnbewegung mittels einer dreidimensionalen Reverse Engineering Technik, wobei eine Vorrichtung zur automatischen Messung der Zahnbewegung mit einer dreidimensionalen Reverse Engineering Technik quantitativ eine Änderung der Position eines Zahnes unter Verwendung eines digitalen Modells durch dreidimensionales Abtasten misst, umfassend die folgenden Schritte: (a) mittels eines dreidimensionalen Abtastens von Daten eines Oberkiefers und eines Unterkiefers zu einem bestimmten Zeitpunkt (im Weiteren bezeichnet als einen ersten Zeitpunkt) und zu einem weiteren Zeitpunkt (im Weiteren bezeichnet als einen zweiten Zeitpunkt), wobei nach dem ersten Zeitpunkt ein entsprechendes dreidimensionales Modell des Oberkiefers und des Unterkiefers im ersten Zeitpunkt und im zweiten Zeitpunkt erstellt wird; (b) erstellen eines dreidimensionalen Modells eines Okklusionsstatus des Oberkiefers und des Unterkiefers im ersten Zeitpunkt und im zweiten Zeitpunkt (im Weiteren bezeichnet als ein Okklusionsmodell des Oberkiefers und des Unterkiefers) im ersten Zeitpunkt und im zweiten Zeitpunkt mittels eines externen Okklusionsformmodells eines Oberkiefers und eines Unterkiefers, wobei der Okklusionsstatus des Oberkiefers und des Unterkiefers aus den dreidimensionalen abgetasteten Daten eines oralen Okklusionsstatus eines Zahnes eines realen Patienten oder eines manuell hergestellten Gipsmodells und dem im Schritt (a) gebildeten Okklusionsmodells des Oberkiefers und des Unterkiefers erstellt wird; (c) erstellen eines dreidimensionalen Referenz-Koordinatensystems an einem im ersten Zeitpunkt erstellten Oberkiefermodells; (d) überlagern des im zweiten Zeitpunkt erstellten Oberkiefermodells mit dem im ersten Zeitpunkt erstellten Oberkiefermodells, wobei das Referenz-Koordinatensystem erstellt wird; (e) ermitteln der Koordinaten des Oberkiefers im ersten Zeitpunkt und im zweiten Zeitpunkt und ermitteln der Summe der Bewegung mittels des erstellten Referenz-Koordinatensystems; (f) verwenden des anhand des Oberkiefermodells erstellten dreidimensionalen Referenz-Koordinatensystems als ein Referenz-Koordinatensystem des Unterkiefermodells in dem Okklusionsmodell des Oberkiefers und des Unterkiefers im ersten Zeitpunkt; und (g) ermitteln von Werten des Unterkiefers im ersten Zeitpunkt und im zweiten Zeitpunkt und ermitteln der Summe der Änderung durch Anwenden des in dem Unterkiefermodell im ersten Zeitpunkt beim Schritt (f) erstellten Referenz-Koordinatensystems auf das im Schritt (b) erstellte Okklusionsmodell des Oberkiefers und des Unterkiefers; und (h) ermitteln der die SMM in dem Bereich des Bereiches nach dem Erhalt einer 3-dimensionalen Koordinate eines Anfangspunktes und eines Endpunktes eines Wangenbändchens und eines Lippenbändchens und der Messung des Unterschiedes.
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Das dreidimensionale Abtasten des Schrittes (b) kann in Form eines Abtastens vor einem oralen Okklusionsstatus eines Zahnes eines realen Patienten oder eines manuell hergestellten Gipsmodells ausgeführt werden.
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Vorzugsweise wird die Überlagerung im Schritt (d) mittels identischer Bereiche, welche sich nach einer kieferorthopädischen Behandlung im Unterkiefermodel nicht verändern, durchgeführt (im Weiteren bezeichnet als Referenzbereich).
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Weiter bevorzugt umfasst das Verfahren zur automatischen Messung einer Zahnbewegung den Schritt des Anzeigens von unterscheidbaren Farben zweier überlagerter Modelle nach der Überlagerung.
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Der Schritt der Erstellung des 3-dimensionalen Referenz-Koordinatensystems des Schritts (c) umfasst vorzugsweise die folgenden Schritte: c1) bilden einer Ebene, welche mehr als zwei Punkte in dem PMRJ und in dem Sutura Palatina Mediana Bereich als eine X-Y Ebene durchlauft; c2) bestimmen einer Ebene, welche das PMRJ umfasst und eine X-Z Ebene darstellt, welche senkrecht zur X-Y Ebene ausgebildet ist; und c3) bilden einer Ebene, welche als Y-Z Ebene das PMRJ senkrecht zur X-Y Ebene und der X-Z Ebene umfasst.
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Bevorzugt wird das Verfahren zum Bilden des Okklusionsmodells des Oberkiefers und des Unterkiefers in Schritt (b) durch die Überlagerung des Oberkiefermodells und des Unterkiefermodells im ersten Zeitpunkt, welche im Schritt (a) in der Oberkieferposition und der Unterkieferposition, die im externen Okklusionsmodell des Oberkiefers und des Unterkiefers entsprechend im ersten Zeitpunkt auftreten, erstellt wird, und durch die Überlagerung des Oberkiefermodells und des Unterkiefermodells im zweiten Zeitpunkt, welche im Schritt (a) in der Oberkieferposition und der Unterkieferposition, die im externen Okklusionsmodell des Oberkiefers und des Unterkiefers entsprechend im ersten Zeitpunkt auftreten, erstellt wird, ausgeführt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zur automatischen Messung einer Zahnbewegung mittels einer dreidimensionalen Reverse Engineering Technik gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein Diagramm, in dem Formen dreidimensionaler Modelle, die anhand der in dem Ablaufdiagramm von 1 gezeigten Schritten erstellt wurden, dargestellt sind;
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3 eine Abbildung, in der ein Bereich eines Oberkiefermodells gezeigt ist, der sich nach einer kieferorthopädischen Behandlung nicht ändert;
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4A eine Seitenansicht, in welcher durch Festlegen eines Koordinatensystems in dem Oberkiefermodell eine X-Y Ebene aufgespannt ist;
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4B eine Draufsicht, in welcher durch Festlegen eines Koordinatensystems in dem Oberkiefermodell eine Y-Z Ebene aufgespannt ist;
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4C eine Vorderansicht, in welcher durch Festlegen eines Koordinatensystems in dem Oberkiefermodell eine X-Z Ebene aufgespannt ist;
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5 eine Abbildung, welche mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens der automatischen Messung einer Zahnbewegung mittels der dreidimensionalen Reverse Technik hergestellt wurde, in welcher Merkmale überlagerter Modelle vor und nach einer kieferorthopädischen Behandlung gezeigt sind;
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6 eine Abbildung, in der ein Bereich eines Unterkiefermodells gezeigt ist, der sich nach einer kieferorthopädischen Behandlung nicht ändert; und
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7 eine Vorderansicht, in welcher eine stabile anatomische orale Struktur gezeigt ist, die zur Messung einer skelettalen Bewegung des Unterkiefers ausgewählt wurde.
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Beschreibung der Erfindung
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Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben.
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Bevor die erfindungsgemäßen Ausführungsformen näher beschrieben werden, wird darauf hingewiesen, dass die in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendeten Begriffe und Wärter nicht im herkömmlichen Sinne oder gemäß eines Wörterbuches auszulegen sind, sondern so weit wie möglich, so dass diese im Einklang mit den technischen Gedanken der Erfindung sind, basierend auf dem Grundsatz, dass der Erfinder zur verständlichen Erklärung der Erfindung die Inhalte der Begriffe genau definieren kann.
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Dementsprechend stellen die in der Beschreibung beschriebenen Ausführungsformen und die in den Zeichnungen dargestellten Konstruktionen nichts anderes als eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung dar, wobei damit nicht alle technischen Ideen der Erfindung abgedeckt werden. Somit werden auch Änderungen, welche ab dem Zeitpunkt dieser Erfindung getätigt werden, mit umfasst.
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In 1 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zur automatischen Messung einer Zahnbewegung mittels einer dreidimensionalen Reverse Engineering Technik gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, dargestellt. Formen dreidimensionaler Modelle, die anhand der in dem Ablaufdiagramm gezeigten Schritte erstellt wurden, sind in 2 dargestellt. Eine dreidimensionale Reverse Engineering Technik erzeugt unter Verwendung eines dreidimensionalen Abtastgerätes durch Abtasten nach Koordinierung in einem dreidimensionalen Raum in einem Computer ein virtuelles dreidimensionales digitales Modell. Dies bedeutet, dass ein herkömmlicher kieferorthopädischer Abdruck in Daten umgewandelt wird, welche mittels eines Computers verarbeitet werden können.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur automatischen Messung von Zahnbewegungen mittels einer dreidimensionalen Reverse Engineering Technik wird mittels eines Computers oder eines Einzelgerätes (im Weiteren bezeichnet als ein automatischen Zahnbewegungs-Messgerät 200 in Form eines Verbindungskonzeptes), welches Software enthält, mit welcher das Verfahren durchgeführt werden kann, realisiert. Die Software analysiert und verarbeitet Daten, welche mittels eines einen Laserstrahl verwendenden dreidimensionalen Abtaster abgetastet werden und anschließend auf einem Bildschirm dargestellt werden.
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Nachstehend, bezogen auf 1 und 2, wird ein Verfahren zur automatischen Messung von Zahnbewegungen Schritt für Schritt beschrieben.
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Wie in den Zeichnungen dargestellt, erstellt das automatische Zahnbewegungs-Messgerät 200 dreidimensionale Modelle 202.1, 202.2, 203.1 und 203.2 der Oberkieferzähne beziehungsweise der Unterkieferzähne, in dem es Daten verwendet, welche durch Abtasten der Zähne mittels des dreidimensionalen Laserabtastgerätes 201 zu einem bestimmten Zeitpunkt (im Weiteren bezeichnet als einen ersten Zeitpunkt) und zu einem weiteren Zeitpunkt (im Weiteren bezeichnet als einen zweiten Zeitpunkt) nach dem Schritt S101 ermittelt wurden. Der erste Zeitpunkt kann vor der kieferorthopädischen Behandlung oder in dem Zeitpunkt, wenn bereits ein Teil der Behandlung erfolgte, liegen. Der zweite Zeitpunkt ist vorzugsweise der Zeitpunkt, wenn die kieferorthopädische Behandlung weiter als in dem ersten Zeitpunkt fortgeschritten ist.
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Wie oben dargestellt, führt im Schritt S102 das automatische Zahnbewegungs-Messgerät 200 im ersten Zeitpunkt und im zweiten Zeitpunkt, nach dem Erstellen der dreidimensionalen Modelle 202.1, 202.2, 203.1 und 203.2 des Oberkiefers beziehungsweise des Unterkiefers im ersten Zeitpunkt und im zweiten Zeitpunkt, ein Abtasten durch, während sich der Oberkiefer und der Unterkiefer überlagern. Dies kann an einem oralen Okklusionsstatus eines realen Patienten oder einem manuell angefertigten Gipsmodells angewendet werden, was hauptsächlich durch ein Abtasten vor einem Okklusionsstatus stattfinden kann. Nach Schritt S103 bildet das automatische Zahnbewegungs-Messgerät 200 ein Okklusionsmodell 202.3, 203.3 des Oberkiefers und des Unterkiefers mittels Abtastdaten des Okklusionsstatus des Oberkiefers und des Unterkiefers im ersten Zeitpunkt und im zweiten Zeitpunkt. Mit anderen Worten wird in dem mittels der Abtastdaten des Okklusionsstatus hergestellten externen Okklusionsformmodells des Oberkiefers und des Unterkiefers das in einem vorhergehenden Schritt gebildete dreidimensionale Oberkiefermodell 202.1, 203.1 in einer Position des Oberkiefers überlagert. Das Okklusionsmodell des Oberkiefers und des Unterkiefers 202.3, 203.3 wird durch eine Überlagerung des in einem vorgehenden Schritt erstellten dreidimensionalen Unterkiefermodells 202.2, 203.2 in einer Position des Unterkiefers erstellt. Da die Überlagerung des dreidimensionalen Modells 202.1, 202.2, 203.1, 203.2, die zu jeweils Oberkiefer und Unterkiefer korrespondieren und das Okklusionsmodell 202.3, 203.3 im Falle des ersten Zeitpunktes mit Modellen des ersten Zeitpunktes und im Falle des zweiten Zeitpunktes mit Modellen des zweiten Zeitpunktes durchgeführt wird, stimmen der überlagerte Oberkiefer beziehungsweise der überlagerte Unterkiefer genau überein.
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Anschließend, im Schritt S104, legt das automatische Zahnbewegungs-Messgerät 200 ein dreidimensionales Koordinatensystem 204 im Oberkiefermodell des ersten Zeitpunktes fest. Dieses Koordinatensystem ist ein Mittel zur quantitativen Messung des Zahnbewegungsstatus nach einer kieferorthopädischen Behandlung. Das Festlegen einer Koordinate wird nachfolgend in Bezug auf die 4A, 4B und 4C beschrieben. Im Schritt S105 überlagert das automatische Zahnbewegungs-Messgerät 200 das Oberkiefermodell 203.1 des ersten Zeitpunktes das Oberkiefermodell 202.1, wobei ein dreidimensionales Koordinatensystem festgelegt wird. Im Ergebnis wird das Okklusionsmodell des Oberkiefers und des Unterkiefers des ersten Zeitpunktes mit dem Okklusionsmodell des Oberkiefers und des Unterkiefers im zweiten Zeitpunkt überlagert. Anschließend, im Schritt S106, wird der Betrag der Zahnbewegung von dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt mittels des Koordinatensystems gemessen. Die Überlagerung wird derart durchgeführt, dass ein anatomischer Bereich abgedeckt wird (stabiler Überlagerungsbereich), welcher sich nach einer Behandlung nicht ändert, so dass dieser als Referenz verwendet werden kann. Der stabile Überlagerungsbereich wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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Bei einer beweglichen SDMM Messung wird kein neues Koordinatensystem festgelegt, sondern das Koordinatensystem des Oberkiefers, das als Basis-Koordinatensystem angesehen werden kann und als ein stabiles Koordinatensystem benutzt werden kann, wird unverändert verwendet. In dem im ersten Zeitpunkt erstellten Okklusionsmodell des Oberkiefers und des Unterkiefers 202.3 wird das in dem Oberkiefer festgelegte Koordinatensystem unverändert als Unterkiefer-Koordinatensystem verwendet. Demnach wird der Ursprung des Unterkiefer-Koordinatensystems als Ursprung des Oberkiefer-Koordinatensystems gesetzt. In Schritt S108 misst das automatische Zahnbewegungs-Messgerät 200 die SDMM mittels des zuvor im Unterkiefer festgelegten Koordinatensystems.
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3 zeigt eine Abbildung, in der ein „stabiler Strukur”-Bereich (im Weiteren als Referenzbereich bezeichnet), welcher sich in einem Oberkiefermodell nach einer kieferorthopädischen Behandlung nicht ändert, dargestellt ist. In der Zeichnung ist der Referenzbereich, welcher eine stabile Struktur des Oberkiefermodells darstellt, mit einem Pfeil gekennzeichnet. Wird der Betrag der Zahnbewegung mittels der Überlagerung des Oberkiefers vor und nach der kieferorthopädischen Behandlung gemessen, wird die Überlagerung derart durchgeführt, dass der Referenzbereich des Oberkiefers abgedeckt wird.
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4A zeigt eine Seitenansicht, in welcher durch Festlegen eines Koordinatensystems in dem Oberkiefermodell eine X-Y Ebene 401 aufgespannt ist. 4B zeigt eine Draufsicht, in welcher durch Festlegen eines Koordinatensystems in dem Oberkiefermodell eine X-Z Ebene 405 aufgespannt ist. Und 4C zeigt eine Vorderansicht, in welcher durch Festlegen eines Koordinatensystems in dem Oberkiefermodell eine Y-Z Ebene 406 aufgespannt ist. Wie in den Zeichnungen dargestellt, wird die X-Y Ebene 401 (anatomisch bezeichnet als sagittal Ebene) durch eine Sutura Palatina Mediana 402 und eine PMRJ 403 festgelegt. Hierbei bezieht sich die Sutura Palatina Mediana 402 auf eine anatomische Struktur, welche eine zentrale Linie, die eine Symmetrie des Oberkiefergaumens (konkaver Teil) halbiert, darstellt (X-Achse in 4B). Das PMRJ 403 stellt die Verbindungsstelle der Incisiva Papilla 404 und der Sutura Palatina Mediana 402 dar und entspricht einem Bereich auf der zentralen Symmetrielinie des vorderen Bereichs des Gaumens, bei dem Zahnfleischgewebe hervorsteht.
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Die X-Z Ebene ist eine Ebene, welche das PMRJ 403 enthält und senkrecht zur X-Y Ebene 401 ausgebildet ist. Diese Ebene ist eine Plan-Parallele mit einer Beißebene, die optimal durch die maxillar-bukkale Höckerspitze eines ersten und zweiten Prämolaren und die mesiobukkale Höckerspitze eines ersten Molaren verläuft.
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Die Y-Z Ebene 406 stellt eine Ebene dar, welche die PMRJ 403 umfasst und senkrecht zu der X-Y Ebene 401 und der Z-X Ebene angeordnet ist.
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5 zeigt eine Abbildung, in der überlagerte Charakteristika von Modellen vor und nach einer kieferorthopädischen Behandlung des Oberkiefers gezeigt sind, welche erfindungsgemäß mit dem Verfahren zur automatischen Messung der Zahnbewegung mittels einer dreidimensionalen Reverse Engineering Technik hergestellt wurden. In der Zeichnung stellt das rote Modell ein Modell im ersten Zeitpunkt und das blaue Modell ein Modell im zweiten Zeitpunkt dar. Jeder Punkt an den Zähnen im ersten Zeitpunkt ist mit ,~.1' und jeder Punkt an den Zähnen im zweiten Zeitpunkt ist mit ,~.2' angegeben. Beispielsweise ein als ,501.1' im ersten Zeitpunkt gekennzeichneter Punkt wird nach einer kieferorthopädischen Behandlung verschoben und als ,501.2' im zweiten Zeitpunkt gekennzeichnet.
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6 zeigt eine Abbildung, in der ein Bereich eines Unterkiefermodells gezeigt ist, der sich nach einer kieferorthopädischen Behandlung nicht ändert. In der Zeichnung ist ein Referenz-Bereich, eine stabile Struktur eines Unterkiefermodells mit einem Pfeil gekennzeichnet. Überlagert das automatische Zahnbewegungs-Messgerät 200 Unterkiefer vor und nach einer kieferorthopädischen Behandlung und misst es die Zahnbewegung, wobei die Überlagerung derart ausgeführt wird, dass sich die Referenz-Bereiche überdecken.
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Bisher wurde bezüglich des Unterkiefers eine Überlagerung zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt auf Grund des Fehlens einer stabilen Struktur als nicht durchführbar angesehen, so dass zunächst das SDMM Verfahren entwickelt wurde. Jedoch kann zur Messung der reinen DMM ein neues Unterkiefer-Überlagerungs-Verfahren zusammen mit dem oben beschriebenen Verfahren angewendet werden. Demnach ist es möglich, die DMM durch Überlagerung der Unterkiefer in einem ersten Zeitpunkt und in einem zweiten Zeitpunkt zu messen, indem ein Abdruck genommen wird und eine Mylohyoideus Leiste innerhalb der Mandibular Lingualis, welcher als ein fester Bereich des Unterkieferkörpers angesehen wird, mittels eines handelsüblichen oralen Abtastgerätes oder mittels einem individualisierten Verfahren zur Herstellung eines Abdruckes eines Unterkiefers stabil überlagert wird. Die Mylohyoideus Leiste ist eine Bezeichnung für eine anatomische Struktur eines Unterkiefers und stellt einen Bereich dar, in dem ein in der Mandibular Lingualis angeordneter Knochen hervorsteht. Der Ausdruck einen „Abdruck nehmen” bedeutet, dass, um einen Bereich gut reproduzieren zu können und um diesen Bereich in einem geformten Modell abbilden zu können, ein Abdruck genommen wird.
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7 stellt eine Vorderansicht dar, in welcher eine stabile anatomische orale Struktur gezeigt ist, die zur Messung einer skelettalen Bewegung des Unterkiefers ausgewählt würde. Ein Unterkiefer ist eine anatomische Struktur, in welchem eine bewegliche Rotation und Translation des Kondylus durchgeführt wird, wobei die skelettale Bewegung des Unterkiefers (im Weiteren als eine SMM bezeichnet) in einem bestimmten Bereich von Region zu Region unterschiedlich sein kann. Daher, um eine klare SMM oder DMM einer in einem bestimmten Bereich gemessenen SDMM darstellen zu können, erhält das automatische Zahnbewegungs-Messgerät 200 zunächst eine dreidimensionale Koordinate eines Anfangspunktes und eines Endpunktes eines Wangenbändchens und eines Lippenbändchens, welche als eine vergleichbar stabile Struktur unter oralen anatomischen Strukturen angesehen werden, und misst die Unterschiede. Anschließend ist es möglich eine ungefähre SMM zu erhalten, mit Hilfe derer eine arithmetische Messung der DMM möglich ist.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann unter Verwendung der gemessenen SDMM nach Schritt S108 von 1 ein zusätzlicher Schritt, welcher die SMM oder die DMM (nicht dargestellt) misst, hinzugefügt werden. Dabei ist die Beziehung zwischen der SDMM, der DMM und der SDMM wie folgt: SDMM – DMM = SMM. Daher kann, wenn der Wert der SDMM im Schritt S108 bestimmt wird und der Wert der DMM oder der Wert der SMM bekannt ist, der noch fehlende Wert nach der oben gezeigten Beziehung berechnet werden.
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Ferner, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, kann das Verfahren zur Bestimmung der DMM mittels eines handelsüblichen oralen Abtastgerätes durchgeführt werden. Das Verfahren zur Bestimmung der DMM kann aber auch mittels einer Überlagerung der Unterkiefer in einem ersten Zeitpunkt und in einem zweiten Zeitpunkt durchgeführt werden, in dem ein Abdruck genommen wird und eine Mylohyoideus Leiste innerhalb der Mandibular Lingualis, welche als ein stabiler Bereich des Unterkieferkörpers angesehen wird, mittels eines handelsüblichen oralen Abtastgerätes oder mittels einem individualisierten Verfahren zur Herstellung eines Abdruckes eines Unterkiefers stabil überlagert wird. Wie bereits zuvor dargelegt, ist die Mylohyoideus Leiste eine Bezeichnung für eine anatomische Struktur eines Unterkiefers und stellt einen Bereich dar, in dem ein in der Mandibular Lingualis angeordnete Knochen hervorsteht. Der Ausdruck einen „Abdruck nehmen” bedeutet, dass, um einen Bereich gut reproduzieren zu können und um diesen Bereich in einem geformten Modell abbilden zu können, ein Abdruck genommen wird.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zur Bestimmung der SMM geeignet, eine ungefähre SMM des Bereiches zu bestimmen, nachdem eine dreidimensionale Koordinate eines Anfangspunktes und eines Endpunktes eines Wangenbändchens und eines Lippenbändchens, welche als eine vergleichbar stabile Struktur unter oralen anatomischen Strukturen angesehen werden können, bestimmt wurde und die Unterschiede gemessen wurden.
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Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Zahnbewegung des Oberkiefers und der SDMM quantitativ und qualitativ durch das Bilden zweier 3-dimensionaler Modelle, welche sich in Abhängigkeit des Zeitpunktes ändern, durch die Anwendung von Raumkoordinaten in jedem Modell und durch die Anwendung des Verfahrens der Überlagerung jedes Modells gemessen werden können.
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Die Erfindung zeichnet sich ferner dadurch aus, dass es möglich ist, die bewegliche SDMM quantitativ und qualitativ durch Verwendung des Koordinatensystems des Oberkiefers zu messen, was bei einem herkömmlichen Verfahren auf Grund des Fehlens einer stabilen Struktur als nicht durchführbar angesehen wurde.
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Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der Erfindung liegt darin, dass es möglich ist, die Zahnbewegung quantitativ und qualitativ zu messen, in dem mittels einer Laserstrahlabtastung Raumkoordinaten auf ein dreidimensionales digitales Modell angewendet werden, so dass es nicht mehr notwendig ist, einen Patient zur Messung der Bewegung der Zähne einer großen Menge an Strahlung, wie dies bei der Messung durch Fernröntgenseitenbildanalyse oder Tomographie der Fall ist, auszusetzen.
