DE102009009916A1

DE102009009916A1 - Rechnergestütztes Verfahren zur Herstellung von Bissschienen

Info

Publication number: DE102009009916A1
Application number: DE102009009916A
Authority: DE
Inventors: Elmar Frank
Original assignee: Frank Elmar Dr
Current assignee: Frank Elmar Dr
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2010-09-09

Abstract

Verfahren zur rechnergestützten Herstellung einer zahnmedizinischen Bissschiene (100), wobei die Bissschiene eine obere Kaufläche (120) beinhaltet, mit welcher ein Gegenkiefer eines Patienten bei Verwendung der Bissschiene in Kontakt tritt, umfassend die Schritte:
– Rechnergestützte Erstellung eines dreidimensionalen Modells der Bissschiene (210, 220);
– Herstellung der Bissschiene (230), basierend auf dem dreidimensionalen Modell.

Description

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren auf dem Gebiet der Zahntechnik. Sie betrifft insbesondere ein rechnergestütztes Verfahren zur Herstellung von Bissschienen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Im Stand der Technik sind viele verschiedene Bissschienen bekannt. Sie werden in der Zahnmedizin zur Diagnostik und zur Therapie des Kiefergelenks und der am Kauvorgang beteiligten Strukturen, wie etwa Muskeln, Bänder, Sehnen, Knochen und Zähnen verwendet. Beispielsweise werden Bissschienen zur Veränderung des Bisses (= Okklusion) und/oder der Kaubewegung (= Artikulation) verwendet, um den Patienten von einer schmerzhaften/schädlichen Position abzuhalten bzw. ihm diese abzugewöhnen. Ebenfalls verwendet werden Bissschienen zum Schutz der Zahnhartsubstanz bzw. des Zahnhalteapparates vor übermäßiger Abnutzung oder Überlastung, z. B. bei Zähneknirschen. Von der Gestaltung her unterscheidet man grundsätzlich Bissschienen mit nicht-adjustierter, d. h. nicht an das Bissprofil eines Patienten angepasster Kaufläche und Bissschienen mit adjustierter Kaufläche.
Zur Herstellung von Bissschienen sind unterschiedliche Verfahren bekannt. Zum Einen werden Bissschienen im Tiefziehverfahren hergestellt. Auf ein Gipsmodell des Kiefers wird eine zuvor erwärmte, thermoplastische Folie durch Überdruck von oben oder Unterdruck von unten aufgepresst bzw. aufgesaugt. Anschließend wird mit einem geeigneten Schneideverfahren entlang der gewünschten Kontur der Schiene die Folie durchgeschnitten. Üblicherweise wird die Ausdehnung der Schiene so gewählt, dass der Rand leicht über dem größten Umfang (dem Äquator) der abstützenden Zähne zu liegen kommt und damit die Schiene in ihre Endposition einschnappt. Die Schiene wird anschließend vom Modell getrennt, ausgearbeitet und poliert.
Die Kaufläche kann bei Verwendung des Tiefziehverfahrens entweder aus der vorhandenen Materialdicke eingeschliffen oder durch vorheriges Auftragen eines Kunststoffüberschusses und anschließenden Einschleifen an die Bissverhältnisse des jeweiligen Patienten adjustiert werden. Dabei wird der Biss in einem zahntechnischen Artikulator (Kausimulator für Zahntechniker) eingestellt und manuell eingeschliffen.
Ebenfalls ist bekannt, Bissschienen als gestreute Schienen auf einem Gipsmodell des Kiefers herzustellen. Kaltpolymerisierender Kunststoff wird wechselweise als Pulver und als Flüssigkeit aufgetragen. Eine Schicht wird mit Flüssigkeit benetzt, anschließend mit Pulver bestreut, dann wieder benetzt, dann wieder gestreut, bis die gewünschte Materialdicke erreicht ist. Dann wird der Kunststoff in einem Drucktopf auspolymerisiert und ähnlich einer Zahnspange ausgearbeitet. Der Biss wird entweder im Artikulator oder im Mund des Patienten adjustiert.
Schließlich ist es weiterhin bekannt, Bissschienen als gepresste Schienen herzustellen, indem die gewünschte Form auf einem Gips-Kiefer-Modell in Wachs modelliert wird, und entsprechende Negativform (üblicherweise aus Gips) angefertigt werden, das Wachsmodell ausgebrüht und anschließend flüssiger Kunststoff in den zwischen Modell und Negativform entstandenen Hohlraum eingepresst und ausgehärtet wird. Die Adjustierung der Form erfolgt wie bei den beiden ersten Verfahren.
Die Adjustierung erfolgt sowohl im Hinblick auf die medizinische Indikation als auch im Hinblick auf das individuelle Kauprofil eines Patienten. Häufige funktionelle Elemente von Schienen sind die okklusale Abstützung auf mindestens einem Kontaktpunkt je Zahn des Gegenkiefers bzw. die so genannte dorsale Protektion (in die Schiene eingearbeitete schräge Ebenen, die verhindern bzw. erschweren, dass der Unterkiefer in einer gegenüber dem Oberkiefer zu weit dorsal liegende Position zu liegen kommt. Diese Kontakte bzw. schrägen Ebenen einzuschleifen, ist der schwierigste und langwierigste Arbeitsschritt im Herstellungsprozess.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Verfahren zur Herstellung von Bissschienen anzugeben, welches leichter durchführbar ist, einen höheren Grad an Automatisierung erlaubt und mit höherer Präzision arbeitet.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur rechnergestützten Herstellung von Bissschienen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.
Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht die präzise Berücksichtigung des Bissprofils des jeweiligen Patienten, wie auch der medizinischen Indikation für die Bissschiene, d. h. des Zwecks, zu welchem die Bissschiene dienen soll. Insbesondere ist es möglich, eine Kaufläche nicht lediglich an ein vorhandenes Bissprofil anzupassen, sondern diese flexibel mit funktionellen Elementen auszustatten, die verschiedenen therapeutischen Zwecken dienen.
Diese und weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden der detaillierten Beschreibung der Erfindung näher dargelegt, im Zusammenhang mit der anliegenden Zeichnung, in welcher
1 eine schematische Darstellung einer zahnmedizinischen Bissschiene zeigt, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann;
2 ein Flussdiagramm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ein Blockdiagramm eines Systems zur rechnergestützten Herstellung einer zahnmedizinischen Bissschiene gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die grundlegende Idee der Erfindung ist, rechnergestützt ein virtuelles Modell der Bissschiene zu definieren bzw. zu berechnen und in einem zweiten Schritt die Bissschiene mittels eines Rapid-Prototyping oder Rapid-Manufacturing-Verfahrens automatisch herzustellen, basierend auf dem virtuellen Modell.
1 zeigt zunächst eine schematische Darstellung einer zahnmedizinischen Bissschiene 100, wie sie mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren gefertigt werden kann.
Die zahnmedizinische Bissschiene 100 umfasst eine untere Fläche 110, welche bei Verwendung mit einem abstützenden Kiefer eines Patienten in Kontakt kommt.
Die Bissschiene 100 umfasst ferner eine obere Kaufläche 120, mit welcher ein Gegenkiefer eines Patienten bei Verwendung der Bissschiene 100 in Kontakt kommt.
Die Kaufläche 120 kann okklusale Abstützungen 130 auf mindestens einem Kontaktpunkt 140 eines Zahns des Gegenkiefers umfassen. Die Kaufläche 120 kann ferner Konkavitäten 150 verschiedener Einbisstiefe (sog. „Einbisse”) aufweisen. Die Bissschiene 100 kann ferner bis unterhalb des gemeinsamen Äquators der stützenden Zähne extendiert sein, so dass sie in die Unterschnitte dieser Zähne eingreift und hierdurch gehalten wird. Des Weiteren kann die Bissschiene 100 mit zusätzlichen Halteelementen 170 verbunden sein, z. B. Drahtklammern.
Schließlich können schräge Ebenen 180 zur dorsalen Protektion in die Schiene 100 eingearbeitet sein, die verhindern bzw. erschweren, dass der Unterkiefer in einer gegenüber dem Oberkiefer zu weit dorsal befindlichen Position zu liegen kommt.
2 zeigt ein Flussdiagramm eines rechnergestützten Verfahrens zur Herstellung der im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Bissschienen, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Das Verfahren beinhaltet die rechnergestützte Verwendung eines virtuellen Modells einer Bissschiene, das auf den tatsächlichen limitierenden Strukturen des abstützenden Kiefers der Bissschiene und des Gegenkiefers eines Patienten beruht. Das Verfahren setzt dabei voraus, dass diese Strukturen bereits vorliegen bzw. ermittelt wurden, beispielsweise durch direktes Vermessen mit einem Sensor. Der Sensor kann ein optischer, röntgenlogischer oder sonstiger Sensor sein, der eine dreidimensionale Abtastung der Kiefer zur Erfassung von deren Form ermöglicht. Optional kann zusätzlich eine dreidimensionale Erfassung der relativen Bewegung des Gegenkiefers durchgeführt werden. Alternativ können die entsprechenden Informationen auch aus einer Datenbank abgerufen werden, wo sie bereits gespeichert sind, beispielsweise nach der letzten Untersuchung.
In Schritt 210 werden, im Hinblick auf die medizinische Indikation der Bissschiene bzw. den therapeutischen Zweck der Bissschiene, Elemente und Eigenschaften der Bissschiene rechnergestützt an dem virtuellen Modell einer Bissschiene eines Patienten spezifiziert.
Beispielsweise kann vor Berechnung der Bissschienen-Hüllkurve angegeben werden, wie viele Kontakte je Gegenzahn gewünscht sind, oder ob diese Kontakte als Punkte auf einer planen Ebene oder als „Einbisse” (Konkavitäten definierbarer Einbisstiefe) in diese Ebene eingearbeitet werden sollen. Dadurch wird bestimmt, ob der auf die Schiene beißende Patient Bewegungsfreiheit in der Schlussbisslage hat oder ob er darin fixiert ist.
Ferner kann angegeben werden, ob eine dorsale oder sonstige Protektion gewünscht ist und falls ja, wie das Hindernis in diese Richtung gestaltet werden soll.
Des Weiteren kann angegeben werden, wie weit die Schiene unterhalb des gemeinsamen Äquators der stützenden Zähne extendiert werden soll. Dadurch wird bestimmt, wieweit die Schiene in die Unterschnitte der tragenden Zähne „einschnappt”.
Schließlich kann auch angegeben werden, wie viele zusätzliche Halteelemente (zum Beispiel Drahtklammern) in die Bissschiene eingebaut werden sollen, und an welchen Stellen.
In Schritt 220 wird dann die obere Kaufläche, basierend auf den Oberflächendaten der limitierenden Strukturen des Gegenkiefers berechnet.
In Schritt 230 wird die Bissschiene dann, basierend auf dem berechneten Modell aus geeignetem Material gefertigt. Die Fertigung erfolgt vorzugsweise automatisch. Hierfür kommen sowohl additive als auch subtraktive Verfahren in Betracht, z. B. eine stereolitographische Belichtung des fertigen 3D-Objekts, oder ein 3D-Wachsdruck der künftigen Schiene, der dann eingebettet, ausgebrüht und die Hohlform mit Kunststoff gepresst werden kann, oder eine 3D-Fräsung aus dem Vollmaterial mittels einer geeigneten 3D-Fräse.
3 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems 300 zur rechnergestützten Herstellung einer zahnmedizinischen Bissschiene gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Das System umfasst einen Rechner 310. Bei dem Rechner 310 kann es sich um einen handelsüblichen PC handeln, der mit entsprechend geeigneter Mess- und CAD-Software derart eingerichtet ist, dass er die gemäß dem erfinderischen Verfahren für die Erstellung des virtuellen Modells der Bissschiene notwendigen Mess- und Modellierungsschritte unterstützt.
Der Rechner 310 ist mit einer Vorrichtung zum additiven oder subtraktiven Rapid Manufacturing von Bissschienen 320 gekoppelt. Geeignete Rapid-Manufacturing Techniken sind beispielsweise die Stereolithografie (STL oder SLA) mittels flüssigen Duromeren, selektives Lasersintern (SLS) mit Thermoplasten, wie etwa Polycarbonaten, Polyamiden oder Polyvinylchlorid, Polyamidguss, Fused Deposition Modeling (FDM) mit ABS oder Polycarbonat, Laminated Object Modelling (LOM) mit dünnen Schich ten aus Kunststoff, 3D Printing, Multi Jet Modeling mit wachsartigen Thermoplasten bzw. UV-empfindlichen Photopolymeren oder PolyJet-Verfahren oder schließlich Space Puzzle Molding(SPM)-Verfahren für Kunststoffteile aus Originalmaterial in Serienqualität.
Der Rechner 310 kann ferner mit einem Sensor 330 zur direkten Erfassung der limitierenden Strukturen eines Kiefers eines Patienten gekoppelt sein. Mit direkter Erfassung ist gemeint, dass die limitierenden Strukturen nicht anhand eines zuvor zu fertigenden Abdrucks des jeweiligen Kiefers, beispielsweise eines Gipsabdrucks, ermittelt werden. Bei dem Sensor 330 kann es sich um eine Kamera, eine Röntgenvorrichtung, eine Ultraschallaufnahmevorrichtung und/oder eine Computertomographieaufnahmevorrichtung handeln. Alternativ können die zur Modellierung notwendigen Informationen über die limitierenden Strukturen eines Kiefers eines Patienten auch einer Datenbank 340 entnommen werden.

Claims

Verfahren zur rechnergestützten Herstellung einer zahnmedizinischen Bissschiene (100), wobei die Bissschiene eine obere Kaufläche (120) beinhaltet, mit welcher ein Gegenkiefer eines Patienten bei Verwendung der Bissschiene in Kontakt tritt, umfassend die Schritte: – Rechnergestützte Erstellung eines dreidimensionalen Modells der Bissschiene (210, 220); – Herstellung der Bissschiene (230), basierend auf dem dreidimensionalen Modell.
Verfahren nach Patentanspruch 1, ferner umfassend den Schritt: – Erfassen der Form des Gegenkiefers durch direkte Vermessung mittels eines Sensors.
Verfahren nach Patentanspruch 2, wobei die rechnergestützte Erstellung eines Modells der Bissschiene den Schritt umfasst: – Berechnen der oberen Kaufläche der Bissschiene, basierend auf der Form des Gegenkiefers.
Verfahren nach Patentanspruch 2, wobei der Sensor ein röntgenlogischer, optischer oder akustischer Sensor ist.
Verfahren nach Patentanspruch 2, wobei die Anzahl von Kontaktpunkten zwischen der berechneten oberen Kaufläche der Bissschiene und dem Gegenkiefer einstellbar ist.
Verfahren nach Patentanspruch 2, wobei die Lage von Kontaktpunkten zwischen der berechneten oberen Kaufläche der Bissschiene und dem Gegenkiefer einstellbar ist.
Verfahren nach Patentanspruch 2, wobei ein Kontaktpunkt zwischen der berechneten oberen Kaufläche der Bissschiene und dem Gegenkiefer als Konkavität definierbarer Einbisstiefe ausgebildet werden kann.
Verfahren nach Patentanspruch 2, wobei eine dorsale Protektion an der Bissschiene vorgesehen werden kann.
Verfahren nach Patentanspruch 2, wobei angegeben werden kann, wieweit die Bissschiene unterhalb des gemeinsamen Äquators der stützenden Zähne extendiert werden soll.
Verfahren nach Patentanspruch 2, wobei angegeben kann, ob, wie viele und an welchen Stellen gegebenenfalls zusätzliche Halterelemente eingebaut werden sollen.
Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei die Herstellung der Bissschiene nach einem Rapid-Manufacturing-Verfahren erfolgt.
System (300) zur rechnergestützten Herstellung von Bissschienen, umfassend: – einen Rechner (310); gekoppelt mit – einer Vorrichtung (320) zum additiven oder subtraktiven Rapid Manufacturing von zahnmedizinischen Bissschienen.