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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines bei der Planung eines Zahnersatzes erzeugten ersten virtuellen dreidimensionalen Zahnmodells eines Zahns mittels eines virtuellen Werkzeugs.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind mehrere Verfahren zur Bearbeitung eines dreidimensionalen Zahnmodells mittels eines virtuellen Werkzeugs bekannt. Das Zahnmodell wird im ersten Schritt mittels eines Computers automatisiert unter Berücksichtigung der Nachbarzähne, der gegenüberliegenden Antagonisten und anderer Faktoren geplant. Dabei kann es vorkommen, dass das vorgeschlagene Zahnmodell verdreht oder unterhalb oder oberhalb einer Okklusalfläche der Nachbarzähne angeordnet ist. Diese Fehler des vorgeschlagenen Zahnmodells werden im zweiten Schritt mittels eines virtuellen Werkzeugs korrigiert. Zur Korrektur im zweiten Schritt wird das vorgeschlagene Zahnmodell meist an einer Äquatorlinie am breitesten Umfang des Zahnmodells vom restlichen Modell des Zahnersatzes abgeschnitten. Dann mittels des virtuellen Werkzeugs korrigiert und anschließend unter Verwendung mathematischer Algorithmen erneut an einen Präparationsrand angebunden. Das virtuelle Zahnmodell kann ein Modell für Teilkronen, Onlays, Inlays, oder Veneers sein.
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Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass beim Abschneiden des virtuellen Zahnmodells vom restlichen Modell und beim erneuten Anbinden an den Präparationsrand Informationen, wie die Anordnung und die Abmessungen der Kontaktstellen zu Nachbarzähnen sowie eingestellte Materialdicken des ersten Zahnmodells, verlorengehen. Daher müssen nach dem Anbinden des ersten Zahnmodells an das restliche Modell die Kontaktstellen zu den Nachbarzähnen neu geplant werden und sonstige Randbedingungen, wie die Materialdicke, überprüft werden. Dies ist mit einem höheren Aufwand verbunden.
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Aus der
DE 10 2004 938 136 A1 ist ein Verfahren zur Konstruktion der Oberfläche eines aus dreidimensionalen Daten bestehenden Zahnersatzteils bekannt, wobei dreidimensionale Daten einer Zahnoberfläche eines gespeicherten Zahns zumindest als Teil der Oberfläche des herzustellenden Zahnersatzteils verwendet werden. Dazu wird die Zahnoberfläche in Ihrer Ausdehnung zunächst bestimmt und danach an einem gespeicherten Zahnersatzteil oder im Bereich einer dreidimensionalen virtuellen Präparationsstelle angeordnet. Die Lage der digitalen Zahnoberfläche in dem Zahnersatzteil oder an der Präparationsstelle ist dabei in mindestens einer Raumrichtung und/oder eine Drehrichtung bestimmbar.
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In einer Ausführungsform wird eine Zahnoberfläche des kontralateralen Zahns spiegelbildlich verwendet, um die Oberfläche der Restauration zu bilden. Dabei wird die ausgewählte Zahnoberfläche unter Verwendung von Mitteln zur Spiegelung gespiegelt, wobei ein Auswahldialog gezeigt wird. Darüber hinaus kann die Größe der ausgewählten Zahnoberfläche verändert werden, so dass eine Anpassung an die Nachbarzähne möglich ist. Unter Verwendung von Mitteln zur Ausrichtung kann die Lage der ausgewählten Zahnoberfläche in horizontaler, in vertikaler, bezüglich der Schräglage sowie bezüglich der Ausdehnung verändert werden. Diese Übertragung der ausgewählten Zahnoberfläche erfolgt unter Verwendung der üblichen CAD-Bearbeitungswerkzeugen. Nach der Anpassung der ausgewählten Zahnoberfläche des kontralateralen Zahns an den herzustellenden Zahn folgt eine bildliche Verschmelzung der erstellten Oberfläche mit der Präparation, wodurch das herzustellende Zahnersatzteil gebildet wird.
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Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass die bei der Planung des ersten Zahnmodells gewonnenen Informationen beim Abschneiden vom Restmodell verlorengehen und nach dem erneuten Anbinden an den Präparationsrand neu erzeugt werden müssen.
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Die Aufgabe dieser Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zur Bearbeitung eines bei der Planung eines Zahnersatzes erzeugten ersten virtuellen dreidimensionalen Zahnmodells eines Zahnersatzteils mittels eines virtuellen Werkzeugs bereitzustellen, das eine zeitsparende und mit wenig Aufwand verbundene Bearbeitung ermöglicht.
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Darstellung der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines bei der Planung eines Zahnersatzes erzeugten ersten virtuellen dreidimensionalen Zahnmodells eines Zahnersatzteils mittels eines virtuellen Werkzeugs. Das erste virtuelle Zahnmodell wird mittels des virtuellen Werkzeugs bearbeiten, wobei während der Bearbeitung mittels des virtuellen Werkzeugs das erste virtuelle Zahnmodell mittels eines Computers automatisch so angepasst wird, dass bestimmte bei der Planung des Zahnersatzes festgelegte Randbedingungen erfüllt bleiben.
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Das vorliegende Verfahren erfolgt erst nach einer automatisierten Planung eines Zahnersatzes, um das erste vorgeschlagene virtuelle dreidimensionale Zahnmodell des Zahnersatzteils mittels des virtuellen Werkzeugs zu korrigieren.
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Der zu planende Zahnersatz kann einen Teil eines Zahns, wie eine Teilkrone, ein Onlay, ein Inlay oder ein Veniers oder einen ganzen Zahn, wie eine Vollkrone, oder mehrere miteinander verbundene oder getrennt voneinander angeordnete Zähne eines Kieferbogens sein. Das erste Zahnmodell kann einen Teil des Zahnersatzes oder der gesamte Zahnersatz sein. Zur Nachbearbeitung des ersten Zahnmodells kann dieses vom restlichen Modell des Zahnersatzes oder von einer dreidimensionalen Aufnahme der umgebenden Zahnstrukturen, wie der Nachbarzähne oder einer Reparationsstelle, visuell abgetrennt werden, indem die umgebenden Zahnstrukturen der Aufnahme und/oder das Restmodell des Zahnersatzes visuell ausgeblendet werden. Mittels des virtuellen Werkzeugs kann der Benutzer unterschiedliche Bearbeitungsschritte, wie eine Vergrößerung, eine Änderung der Lage, eine Verkleinerung und/oder eine Änderung der Form, bewirken. Während der Anwendung des virtuellen Werkzeugs werden die vorher bei der Planung festgelegten Randbedingungen, wie die Kontaktflächen zu den Nachbarzähnen und/oder eine bestimmte Materialdicke des ersten virtuellen Zahnmodells, berücksichtigt.
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Die automatische, computergestützte Anpassung des virtuellen Zahnmodells kann mittels eines bestimmten Algorithmus erfolgen, wobei bei Veränderung eines Oberflächenpunktes des virtuellen Zahnmodells die Winkelverhältnisse und die Längenverhältnisse zu den umgebenden Oberflächenpunkten gleich bleiben. Dabei bleibt also das Verhältnis beziehungsweise der Quotient zwischen einem ersten Abstand und einem zweiten Abstand vor der Veränderung und nach der Veränderung gleich, wobei der erste Abstand zwischen dem zu verändernden ersten Oberflächenpunkt und einem zweiten benachbarten Oberflächenpunkt und der zweite Abstand zwischen dem zu verändernden ersten Oberflächenpunkt und einem weiteren benachbarten dritten Oberflächenpunkt liegt. Bei diesem Algorithmus bleibt auch das Verhältnis zwischen einem ersten Winkel und einem zweiten Winkel vor der Veränderung des ersten Oberflächenpunktes und nach der Veränderung des ersten Oberflächenpunktes gleich, wobei der erste Winkel zwischen der Verbindungslinie vom zweiten Oberflächenpunkt zum dritten Oberflächenpunkt und der Verbindungslinie vom zweiten Oberflächenpunkt zum ersten zu verändernden Oberflächenpunkt und der zweite Winkel zwischen der Verbindungslinie vom zweiten Oberflächenpunkt zum dritten Oberflächenpunkt und der Verbindungslinie vom dritten Oberflächenpunkt zum ersten zu verändernden Oberflächenpunkt liegt.
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Die automatische Anpassung kann in kleinen Schritten iterativ während der gesamten Dauer der Anwendung des virtuellen Werkzeugs erfolgen. Dadurch wird ein gleichmäßiger Übergang zu den benachbarten Oberflächenpunkten gewährleistet, wobei ästhetisch wesentliche Strukturen, wie Fissuren und Vertiefungen, in ihrer Form erhalten bleiben.
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Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, dass bei der Nachbearbeitung des vorgeschlagenen ersten Zahnmodells die festgelegten Randbedingungen erfüllt bleiben und dadurch anschließend die erforderlichen Schritte, wie die Planung der Kontaktflächen zu den Nachbarzähnen, Überprüfung der Materialdicke, die Anbindung an einen Präparationsrand ein glatter Übergang zwischen dem ersten Zahnmodell und einem Restzahn, entfallen.
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Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens ist, dass die computergestützte Einhaltung der festgelegten Randbedingungen im Vergleich zu einer manuellen Anbindung eines abgeschnittenen Zahnmodells an den Präparationsrand und der anschließenden erneuten Planung der Kontaktstellen weniger fehleranfällig ist.
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Vorteilhafterweise kann die Anpassung des ersten Zahnmodells so erfolgen, dass die festgelegten Randbedingungen innerhalb bestimmter festgelegter Toleranzbereiche erfüllt bleiben.
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Dadurch müssen die festgelegten Randbedingungen nicht exakt erfüllt bleiben, sondern können sich während der Bearbeitung mittels des virtuellen Werkzeugs innerhalb von Toleranzgrenzen der Toleranzbereiche verändern. Diese Toleranzbereiche werden aufgrund mechanischer, geometrischer und ästhetischer Anforderungen festgelegt. Die Materialdicke darf beispielsweise eine bestimmte Dicke nicht unterschreiten, damit der herzustellende Zahnersatz bei den darauf einwirkenden mechanischen Belastungen mechanisch stabil bleibt. Die Abmessungen einer Durchdringung zwischen zwei benachbarten Zahnmodellen muss ebenfalls bestimmte mechanische Stabilität aufweisen und muss groß genug ausgestaltet sein, um beispielsweise Hohlräume zwischen den Zähnen des herzustellenden Zahnersatzes zu vermeiden.
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Vorteilhafterweise können die zu erfüllenden Randbedingungen die folgenden Randbedingungen sein, nämlich eine Randbedingung für eine bestimmte Abmessung einer Kontaktfläche zu einem approximal benachbarten zweiten virtuellen Zahnmodell des Zahnersatzes beziehungsweise zu einem Nachbarzahn aus einer dreidimensionalen optischen Aufnahme und/oder für eine bestimmte Abmessung einer Durchdringung zwischen dem ersten Zahnmodell und dem benachbarten zweiten Zahnmodell und/oder für eine bestimmte Anordnung einer Kontaktfläche zu einem okklusal benachbarten dritten dreidimensionalen virtuellen Zahnmodell des Zahnersatzes beziehungsweise zu einem Antagonisten aus der dreidimensionalen Aufnahme und/oder für eine bestimmte Materialdicke des ersten virtuellen Zahnmodells zwischen einem Präparationslumen und einer Außenoberfläche und/oder für die Form einer Anbindung an einen Präparationsrand und/oder für die Form von bestimmten ästhetischen Strukturen auf der Außenoberfläche des ersten Zahnmodells und/oder für eine bestimmte Abmessung einer Randverstärkung des ersten Zahnmodells und/oder der eine Form eines glatten Übergangs zwischen dem ersten virtuellen Zahnmodell und einem Präparationsmodell, die eine Präparation und einen Restzahn darstellt und/oder für eine Überkonturierung zu dem herzustellenden Zahnersatz zur Berücksichtigung eines Abtrags bei einem anschließenden Poliervorgang.
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Dadurch bleiben die genannten Randbedingungen während der Bearbeitung mittels des virtuellen Werkzeugs erfüllt. Die Einhaltung der Abmessungen der Kontaktfläche zu dem approximal benachbarten Zahnmodell des geplanten Zahnersatzes bzw. zu dem Nachbarzahn aus einer dreidimensionalen optischen Aufnahme gewährleistet, dass keine Zahnzwischenräume entstehen. Die Einhaltung der Abmessung der Durchdringung zwischen dem ersten Zahnmodell und dem zweiten benachbarten Zahnmodell des Zahnersatzes gewährleistet, dass der Zahnersatz an der Stelle der Durchdringung mechanisch belastbar ist und keine Hohlräume zwischen den Zähnen des herzustellenden Zahnersatzes entstehen. Die Einhaltung der Materialdicke des ersten virtuellen Zahnmodells zwischen dem Präparationslumen, das als Gegenstück zur Präparation ausgebildet sein kann, und der Außenoberfläche gewährleistet die vorgegebene mechanische Stabilität des herzustellenden Zahnersatzes. Die Anbindung des ersten Zahnmodells an den Präparationsrand bleibt bei der Bearbeitung des ersten Zahnmodells mittels des virtuellen Werkzeugs unverändert, so dass dadurch eine sichere Passung des herzustellenden Zahnersatzes an die Präparation gewährleistet wird. Die ästhetischen Strukturen, wie bestimmte dem optischen Eindruck natürlicher Zähne nachempfundene Furchen und Vertiefungen, bleiben bei der Bearbeitung des ersten Zahnmodells unverändert, so dass die Ästhetik des ersten Zahnmodells nicht verschlechtert wird. Die Einhaltung der Abmessung der Randverstärkung gewährleistet eine mechanische Stabilität des herzustellenden Zahnersatzes im Randbereich. Beim Bearbeiten des ersten Zahnmodells bleibt der Übergang zwischen dem ersten Zahnmodell und dem Präparationsmodell glatt, so dass eine nachträgliche Korrektur des Übergangs nicht erforderlich ist. Das Präparationsmodell kann Bilddaten einer dreidimensionalen Aufnahme der Präparationen und/oder des Restzahns umfassen. Die Kontur des ersten Zahnmodells überragt die Kontur des tatsächlichen Zahnersatzes um die Überkonturierung. Damit wird das abzutragende Material bei der Polierung des Zahnersatzes nach dem Herausschleifen mittels eines CAD/CAM-Systems berücksichtigt. Die Überkonturierung kann zwischen –200 μm und +200 μm bezüglich der Kontur des tatsächlichen Zahnersatzes, vorzugsweise zwischen 25 μm bis zu 75 μm, betragen. Die anzuwendende Überkonturierung kann durch den Benutzer als Randbedingung vorgegeben werden.
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Die Überprüfung der Anordnung der Kontaktfläche zu dem okklusal benachbarten dritten Zahnmodells des Zahnersatzes bzw. zu einem Antagonisten aus der dreidimensionalen Aufnahme gewährleistet, dass die Okklusalfläche des ersten Zahnmodells zum Gegengebiss passt.
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Bei der Anwendung eines virtuellen Werkzeugs zur Rotation wird das erste Zahnmodell um eine Rotationsachse rotiert, die beispielsweise in der Richtung der Zahnachse angeordnet ist. Dabei werden auch Strukturen auf der Okklusalfläche, wie Fissuren und Höcker, mitrotiert. Bei jedem kleinen Schritt der Rotation von etwa 0,1° erfolgt eine automatische Anpassung. Bei der automatischen Anpassung wird überprüft, ob die ursprünglichen Kontaktflächen des ursprünglichen Zahnmodells vor der Rotation zum dritten Zahnmodell bzw. zum Antagonisten sich durch die Rotation gelöst haben oder umgekehrt in das Modell des Gegengebisses eingedrungen sind und dadurch Durchdringungen gebildet wurden. Weiterhin wird geprüft, ob durch die Rotation auch an anderen Stellen der Okklusalfläche Durchdringungen gebildet wurden. Anschließend erfolgt eine Korrektur der gelösten Kontaktflächen, indem die Kontaktflächen solange in Richtung des Gegengebisses gezogen werden, bis sie mit der Okklusalfläche des dritten Zahnmodells bzw. des Antagonisten in Kontakt gelangen. Vor der Anpassung der gelösten Kontaktflächen kann jedoch eine Plausibilitätsprüfung erfolgen, bei der der Abstand zwischen der ursprünglichen mitgedrehten Kontaktfläche und der Okklusalfläche des Gegengebisses mit einem Schwellenwert verglichen wird und die Korrektur nur dann erfolgt, wenn der Schwellenwert noch nicht überschritten ist. Dieser Schwellenwert kann beispielsweise 100 μm betragen. Bei der Anpassung der Durchdringungen wird die ursprüngliche Kontaktfläche oder auch eine neue festgestellte Durchdringung solange in eine Richtung weg vom Gegengebiss gezogen, bis sie in Kontakt mit der Okklusalfläche des Gegengebisses gelangt.
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Die Kontaktfläche kann eine beliebige Fläche, mehrere Flächen oder auch mehrere oder einzelne Kontaktpunkte umfassen.
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Die beschriebene automatische Anpassung erfolgt iterativ in kleinen Schritt während der gesamten Dauer der Anwendung des virtuellen Werkzeugs.
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Vorteilhafterweise kann das mittels einer Anzeigevorrichtung dargestellte erste virtuelle Zahnmodell zur einfacheren Bearbeitung mittels des virtuellen Werkzeugs visuell abgetrennt werden, wobei das virtuelle dreidimensionale Präparationsmodell des Restzahns und/oder das zweite benachbarte Zahnmodell und/oder das dritte okklusal gegenüberliegende Zahnmodell visuell ausgeblendet werden.
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Die Anzeigevorrichtung kann ein herkömmlicher Monitor sein, der an einen Computer mit einer Software zur Planung des Zahnersatzes angeschlossen ist. Die Strukturen, die um das erste zu bearbeitende Zahnmodell angeordnet sind, werden lediglich visuell ausgeblendet, wobei die Verknüpfungsdaten des ersten Zahnmodells über die Verknüpfungen zu den umgebenden Strukturen, wie Kontaktflächen und die sonstigen oben genannten Randbedingungen, erhalten bleiben. Durch das Einblendender umgebenden Strukturen wird es dem Benutzer erleichtert, das erste Zahnmodell durch Anwendung des virtuellen Werkzeugs zu bearbeiten. Das Restmodell des Zahnersatzes kann das zweite Zahnmodell des Nachbarzahns und/oder das dritte Zahnmodell des Gegenzahns enthalten. Die dreidimensionale Aufnahme der tatsächlichen Zahnsituation im Mund des Patienten kann das Präparationsmodell der Präparation, den Restzahn, die Nachbarzähne und/oder die Antagonisten umfassen.
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Vorteilhafterweise kann das virtuelle Werkzeug eine Rotation des ersten Zahnmodells um eine erste Rotationsachse und/oder eine Vergrößerung oder eine Verkleinerung des ersten Zahnmodells und/oder eine Translation der Lage des ersten Zahnmodells bei gleicher Ausrichtung und/oder eine Änderung der Form der Außenoberfläche des ersten Zahnmodells bewirken.
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Das virtuelle Werkzeug kann mittels einer Tastatur oder einer Maus ausgewählt werden und mittels der Anzeigevorrichtung die Anwendung des virtuellen Werkzeugs auf das erste Zahnmodell durch den Benutzer visuell mitverfolgt werden.
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Die Auswahl und Anwendung des virtuellen Werkzeugs kann auch mittels eines berührungsempfindlichen Bildschirms (Touch-Screen, Touch-Pad) erfolgen. Bei einer Anwendung eines virtuellen Werkzeugs zur Rotation des ersten Zahnmodells würden bei herkömmlichen Verfahren die Kontaktstellen zu den Nachbarzähnen mitgedreht werden, so dass eine erneute Planung der Kontaktstellen erforderlich wäre. Nach dem vorliegenden Verfahren bleiben die Kontaktstellen zu den Nachbarzähnen in ihren Abmessungen und in ihrer Lage unverändert. Das erste Zahnmodell wird bei der Anwendung des virtuellen Werkzeugs so deformiert, dass die oben genannten Randbedingungen erhalten bleiben. Dadurch kann der Benutzer die Deformation des ersten Zahnmodells bei der Einhaltung der oben genannten Randbedingungen auf der Anzeigevorrichtung mitverfolgen. Der Benutzer kann dadurch besser einschätzen, in welchem Maße er das virtuelle Werkzeug auf das erste Zahnmodell anwendet, beispielsweise in welchem Drehwinkel das erste Zahnmodell rotiert wird. Der Benutzer kann durch das visuelle Mitverfolgen beispielsweise verhindern, dass das erste Zahnmodell bei der automatischen Anpassung zu stark gestaucht oder zu stark gedehnt wird und dadurch die ästhetischen Anforderungen nicht mehr erfüllt.
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Vorteilhafterweise kann die automatische Anpassung des ersten Zahnmodells während der Anwendung des virtuellen Werkzeugs zur visuellen Überprüfung durch einen Benutzer mittels der Anzeigevorrichtung dargestellt werden.
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Dadurch kann der Benutzer in Echtzeit die Deformierung beziehungsweise die Anpassung des ersten Zahnmodells verfolgen.
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Vorteilhafterweise kann das erste Zahnmodell am Präparationsrand visuell abgetrennt werden.
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Dadurch kann das gesamte erste Zahnmodell visuell zur Bearbeitung hervorgehoben werden, wobei die übrigen Strukturen visuell ausgeblendet werden. Der Benutzer hat dadurch eine bessere Übersicht über das zu bearbeitende erste Zahnmodell. Zur Berechnung und Berücksichtigung der zu erfüllenden Bedingungen bleibt das Zahnmodell für den Benutzer unsichtbar an die Präparation gekoppelt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt, die
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1 eine Skizze zur Verdeutlichung des vorliegenden Verfahrens mit einer Anzeigevorrichtung;
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2 Anwendung des virtuellen Werkzeugs ohne des vorliegenden Verfahrens;
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3 Anwendung des virtuellen Werkzeugs mit dem vorliegenden Verfahren;
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4 eine Skizze des ersten Zahnmodells, des Nachbarzahns und des zweiten approximal benachbarten Zahnmodells in der Draufsicht;
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5 eine Skizze, wie in 4, nach der Anwendung des virtuellen Werkzeugs ohne Anwendung des vorliegenden Verfahrens;
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6 eine Skizze, wie in 4, nach der Anwendung des virtuellen Werkzeugs mit der Anwendung des vorliegenden Verfahrens;
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7 eine Skizze des ersten Zahnmodells mit den Abmessungen der ersten Kontaktfläche zum zweiten approximal benachbarten Zahnmodell;
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8 eine Skizze des ersten Zahnmodells mit einer Überkonturierung;
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9 eine Skizze zur Verdeutlichung des bei der automatischen Anpassung des virtuellen Zahnmodells verwendeten Algorithmus;
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10 eine Skizze des ersten Zahnmodells mit der dritten Kontaktfläche umfassend mehrere kreisförmige Kontaktpunkte;
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11 eine Skizze des ersten Zahnmodells aus 10 und 6 nach der Rotation;
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12 eine Skizze des ersten Zahnmodells aus 11, wobei nach der Überprüfung eine Korrektur durchgeführt wurde;
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13 eine Skizze zur Verdeutlichung der Anpassung der Durchdringungen;
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14 ist eine Skizze zur Verdeutlichung der Korrektur der Durchdringung;
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15 eine Skizze zur Verdeutlichung der Plausibilitätsprüfung;
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16 eine Skizze zur Verdeutlichung der Plausibilitätsprüfung.
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Ausführungsbeispiel
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Die 1 zeigt eine Skizze zur Verdeutlichung des vorliegenden Verfahrens. In einem ersten Schritt wird die Zahnsituation, umfassend beispielsweise einen Unterkiefer 1 und einen Oberkiefer 2, mittels einer optischen dreidimensionalen Aufnahmevorrichtung 3 aufgenommen, die im vorliegenden Fall ein Handstück basierend auf einem Triangulationsmessverfahren ist. Die erzeugten Bilddaten der Aufnahmevorrichtung 3 werden an einen Computer 4 übermittelt, der die einzelnen Aufnahmen zu einer dreidimensionalen optischen Aufnahme verrechnet. Die dreidimensionale optische Aufnahme 5 vom Unterkiefer 1 und vom Oberkiefer 2 ist mittels einer Anzeigevorrichtung 6, wie eines Monitors, dargestellt. Der Benutzer kann die Blickrichtung auf die dreidimensionale optische Aufnahme mittels eines Cursors 7 beliebig verändern. Unter Berücksichtigung einer ersten Präparation 8 und einer zweiten Präparation 9, die durch gestrichelte Linien dargestellt sind, unter Berücksichtigung der Abmessungen eines Restzahns 10, unter Berücksichtigung der Nachbarzähne 11 und 12 sowie unter Berücksichtigung der Gegenzähne 13 und 14, auch Antagonisten genannt, wird ein erstes virtuelles dreidimensionales Zahnmodell 15 eines Zahnersatzteils, im vorliegenden Fall eines einzelnen Zahns, unter Verwendung von automatisierten Algorithmen erzeugt. Der geplante Zahnersatz 16 umfasst im vorliegenden Fall das erste Zahnmodell 15, ein approximal benachbartes zweites virtuelles Zahnmodell 17 und ein okklusal benachbartes drittes dreidimensionales virtuelles Zahnmodell 18, die schraffiert dargestellt sind. Das dritte Zahnmodell 18 ist im vorliegenden Fall ein Teil des Gegenzahns 14, der den Restzahn 10 ergänzt. Bei dieser automatisierten Planung des Zahnersatzes 16 können Planungsfehler auftreten, beispielsweise dass das bei der Planung vorgeschlagene erste Zahnmodell 15 verdreht ist oder eine Okklusalfläche 19 tiefer oder höher als die benachbarten Okklusalflächen 20 und 21 angeordnet ist. Der Benutzer kann den Computer 4 mittels der angeschlossenen Tastatur 22 und der Maus 23 bedienen, um das vorliegende Verfahren zur Nachbearbeitung des ersten Zahnmodells 15 mittels eines virtuellen Werkzeugs durchzuführen. Das virtuelle Werkzeug kann ein erstes virtuelles Werkzeug 24 zur Rotation des ersten Zahnmodells 15 um die eigene Zahnachse 25, ein zweites virtuelles Werkzeug 26 zur Rotation des ersten Zahnmodells 15 um eine zur Zahnachse 25 senkrecht angeordneten Drehachse, ein drittes virtuelles Werkzeug 27 zur Vergrößerung des ersten Zahnmodells 15, ein viertes virtuelles Werkzeug 28 zur Verkleinerung des ersten Zahnmodells 15, ein fünftes virtuelles Werkzeug 29 zur Änderung der Form einer Außenoberfläche 30 des ersten Zahnmodells 15, beispielsweise zur Herstellung ästhetischer Strukturen oder ein sechstes virtuelles Werkzeug 31 zur Translation der Lage bei gleicher Ausrichtung des ersten Zahnmodells 15 sein. Das passende virtuelle Werkzeug kann durch den Benutzer mittels des Cursors 7 ausgewählt werden und wird auf das erste Zahnmodell 15 angewendet. Bei der Anwendung eines der virtuellen Werkzeuge 24, 26, 27, 28, 29 und 31 wird das erste Zahnmodell 15 so angepasst, dass bestimmte bei der Planung des Zahnersatzes 16 festgelegte Randbedingungen erfüllt bleiben. Die zu erfüllenden Randbedingungen kann eine bestimmte Abmessung einer ersten Kontaktfläche 32 zu dem approximal benachbarten zweiten Zahnmodell 17, eine Durchdringung 33 zwischen dem ersten Zahnmodell 15 und dem zweiten Zahnmodell 17 und/oder die Abmessung einer zweiten Kontaktfläche 34 zu dem approximal angeordneten Nachbarzahn 12 und/oder die Abmessung einer dritten Kontaktfläche 35 zum okklusal benachbarten Gegenzahn 13 und/oder eine bestimmte Materialdicke 36 des ersten Zahnmodells 15 zwischen einem Präparationslumen 37, das als Gegenstück zur Präparation 9 ausgebildet ist und der Außenoberfläche 30 und/oder die Form eine Anbindung an einen Präparationsrand der Präparation 9 und/oder die Form der nicht dargestellten ästhetischen Strukturen auf der Außenoberfläche sein. Das erste Zahnmodell 15 wird bei der Anwendung eines der Werkzeuge 24, 26, 27, 28, 29 oder 31 so deformiert, d. h. gestaucht oder gestreckt, dass die oben genannten in Randbedingungen erfüllt bleiben. Die oben genannten Randbedingungen können auch innerhalb bestimmter festgelegter Toleranzbereiche erfüllt bleiben.
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Die 2 zeigt die Anwendung des virtuellen Werkzeugs auf eine andere Ausführungsform des ersten Zahnmodells 15, das einen Restzahn 40, wie den Restzahn 10 aus 1, ergänzt. Die gestrichelte Linie zeigt das erste Zahnmodell 15 nach der Anwendung des dritten virtuellen Werkzeugs 27 aus 1 zur Vergrößerung, wobei das vorliegende erfinderische Verfahren nicht durchgeführt wird, so dass an den Ecken 41 und 42 kein glatter Übergang zum Restzahn 40 erhalten bleibt.
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Die 3 zeigt eine Skizze des ersten Zahnmodells 15, wie in 2 mit dem Unterschied, dass die gestrichelte Linie das erste Zahnmodell 15' nach der Anwendung des dritten virtuellen Werkzeugs 27 unter Verwendung des vorliegenden Verfahrens darstellt, wobei der glatte Übergang an den Übergangsstellen 41 und 42 zum Restzahn 40 erhalten bleibt. Dadurch ist eine nachträgliche Korrektur nicht erforderlich.
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Die 4 zeigt eine Skizze des ersten Zahnmodells 15, des Nachbarzahns 12 und des zweiten approximal benachbarten Zahnmodells 17 in der Draufsicht. Die erste Kontaktfläche 32 mit der Durchdringung 33 und die zweite Kontaktfläche 34 aus 1 erfüllen die Randbedingungen. Auf der Okklusalfläche 19 des ersten Zahnmodells 15 sind ästhetische Strukturen 50, die bestimmte Rillen und Vertiefungen, angeordnet, die dem optischen Eindruck eines natürlichen Zahns nachempfunden sind. Die dritte Kontaktfläche 35 zum Gegenzahn 13, die mehrere kreisförmige Bereiche umfasst, erfüllt ebenfalls die festgelegten Randbedingungen.
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In 5 ist das erste Zahnmodell 15' aus 4 nach der Anwendung des ersten virtuellen Werkzeugs 24 aus 1 zur Rotation um die eigene Zahnachse 25 ohne der Anwendung des vorliegenden Verfahrens dargestellt. Durch die Rotation des ersten Zahnmodells 15 in Richtung 60 wurde die erste Kontaktfläche 33 und die zweite Kontaktfläche 34 aufgelöst, so dass eine erste Zahnlücke 61 und eine zweite Zahnlücke 62 entstanden sind. Daher ist im vorliegenden Fall eine nachträgliche Korrektur des ersten Zahnmodells 15' erforderlich. Die dritte Kontaktfläche 35 umfassend mehrere kreisförmige Bereiche bzw. Kontaktpunkte wurde mitgedreht, so dass diese Kontaktpunkte nicht mehr zum Gegengebiss passen und daher eine nachträgliche manuelle Korrektur des ersten Zahnmodells 15' erforderlich ist.
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In 6 ist im Unterschied zu 5 eine Situation unter Verwendung des vorliegenden Verfahrens dargestellt. Bei der Anwendung des ersten virtuellen Werkzeugs 24 aus 1 zur Rotation des ersten Zahnmodells 15' in Richtung 60 um die Zahnachse 25 bleibt die erste Kontaktfläche 32 mit der Durchdringung 33 sowie die zweite Kontaktfläche 34 erhalten. Die dritte Kontaktfläche 35 zum Gegenzahn 13 sowie die ästhetischen Strukturen 50 wurden bei der Anwendung des virtuellen Werkzeugs mitgedreht. Dadurch passt die dritte Kontaktfläche 35 nicht mehr zum Gegenzahn 13. Insbesondere haben sich Kontaktpunkte 63, 64, die mit einem Kreuz gekennzeichnet dargestellt sind, gelöst. Die automatische Anpassung der dritten Kontaktfläche 35 umfassend die Kontaktpunkte 63, 64 ist in 10, 11 und 12 näher erläutert. Durch die Anwendung des vorliegenden Verfahrens ist daher eine nachträgliche Anpassung des ersten Zahnmodells nicht erforderlich. Durch die gestrichelte Linie ist die Situation aus 5 ohne der Anwendung des vorliegenden Verfahrens dargestellt.
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Die 7 zeigt eine Skizze des ersten Zahnmodells 15 mit den Abmessungen der ersten Kontaktfläche 32 zum zweiten approximal benachbarten Zahnmodell 17. Die Kontaktfläche kann auch einen Kontakt zu einem Nachbarzahn aus der dreidimensionalen Aufnahme 5 darstellen. Bei der Anwendung eines der virtuellen Werkzeuge 24, 26, 27, 28 oder 31 aus 1 bleibt die erste Kontaktfläche 32 in ihren Abmessungen erhalten. Bei der Bearbeitung mittels des virtuellen Werkzeugs können die Abmessungen der ersten Kontaktfläche 32 auch zwischen einer ersten Toleranzgrenze 70 und einer zweiten Toleranzgrenze 71, die gestrichelt dargestellt sind, innerhalb des festgelegten Toleranzbereichs bewegen. Die Materialdicke 36 zwischen dem Präparationslumen 37 und der Außenoberfläche 72 bleibt bei der Anwendung des virtuellen Werkzeugs ebenfalls innerhalb eines festgelegten Toleranzbereichs erhalten, der durch mechanische Vorgaben an das herzustellende Zahnersatzteil vorgegeben ist. Die Form einer Anbindung 73 an den Präparationsrand 74 der Präparation 9 bleibt innerhalb eines Toleranzbereichs erhalten, der durch die erforderliche Passgenauigkeit des herzustellenden Zahnersatzteils vorgegeben ist. Ein glatter Übergang 75 zwischen dem ersten Zahnmodell und einem Präparationsmodell 76 der Präparation 9 bzw. des Restzahns 40 bleibt bei der Anwendung des virtuellen Werkzeugs innerhalb eines festgelegten Toleranzbereichs erhalten, der durch ästhetische Anforderungen an das herzustellende Zahnersatzteil vorgegeben ist.
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In 8 ist eine Skizze des Zahnersatzteils 15 wie in 7 dargestellt mit dem Unterschied, dass bei der Anwendung des virtuellen Werkzeugs eine Überkonturierung 80 gegenüber der Oberfläche 81 des herzustellenden Zahnersatzes dargestellt ist. Dabei entspricht der Abstand 82 der Überkonturierung 80 des herzustellenden Zahnersatzes einem Abtrag des Materials bei einem anschließenden Poliervorgang nach dem Herausschleifen des Zahnersatzes aus einem Rohling unter Verwendung einer herkömmlichen CAD/CAM-Vorrichtung. Die Berücksichtigung der Überkonturierung hat den Vorteil, dass nach dem Poliervorgang der glatte Übergang 75 erhalten bleibt. Der Abstand 82 der Überkonturierung 80 kann abhängig von dem verwendeten Rohlingsmaterial zur Herstellung des Zahnersatzes und von der Art des Poliervorgangs bis zu 200 μm, vorzugsweise zwischen 25 μm und 75 μm, betragen.
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In 9 ist eine Skizze zur Verdeutlichung des bei der automatischen Anpassung des virtuellen Zahnmodells verwendeten Algorithmus gezeigt. Bei Veränderung eines ersten Oberflächenpunktes 90 des virtuellen Zahnmodells bleiben die Winkelverhältnisse und die Längenverhältnisse zu einem ersten benachbarten Oberflächenpunkt 91 und zu einem zweiten benachbarten Oberflächenpunkt 92 gleich. Dabei bleibt also das Verhältnis beziehungsweise der Quotient zwischen einem ersten Abstand 93 und einem zweiten Abstand 94 vor der Veränderung und zwischen dem ersten Abstand 95 und dem zweiten Abstand 96 nach der Veränderung gleich, wobei der erste Abstand 93 zwischen dem zu verändernden ersten Oberflächenpunkt 91 und dem zweiten Oberflächenpunkt 91 und der zweite Abstand 94 zwischen dem ersten Oberflächenpunkt 90 und dem dritten Oberflächenpunkt 92 liegt. Bei der Veränderung wird der erste Oberflächenpunkt aus einer ersten Lage 90 zu einer zweiten Lage 90' verschoben. Nach diesem Algorithmus bleibt auch das Verhältnis zwischen einem ersten Winkel 97 und einem zweiten Winkel 98 vor der Veränderung des ersten Oberflächenpunktes 90 und nach der Veränderung des ersten Oberflächenpunktes gleich, wobei der erste Winkel 97 vor der Veränderung und der erste Winkel 100 nach der Veränderung zwischen der Verbindungslinie 99 vom zweiten Oberflächenpunkt 91 zum dritten Oberflächenpunkt 92 und der Verbindungslinie 93 bzw. 95 vom zweiten Oberflächenpunkt 91 zum ersten zu verändernden Oberflächenpunkt 90 bzw. 90' und der zweite Winkel 98 vor der Veränderung und der zweite Winkel 101 nach der Veränderung zwischen der Verbindungslinie 99 und der Verbindungslinie 94 bzw. 96 vom dritten Oberflächenpunkt 92 zum ersten zu verändernden Oberflächenpunkt 90 bzw. 90' liegt.
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In 10 ist eine Skizze des ersten Zahnmodells 15 mit der dritten Kontaktfläche 35 umfassend mehrere kreisförmige Kontaktpunkte aus 4 vor der Rotation dargestellt.
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In 11 ist eine Skizze des ersten Zahnmodells 15 aus 10 und 6 nach der Rotation mittels des virtuellen Werkzeugs. Während der gesamten Dauer der Rotation erfolgt eine iterative Überprüfung und Anpassung der Kontaktfläche 35. Die Kontaktpunkte 63 und 64 des ursprünglichen Zahnmodells, die durchgekreuzt sind, haben sich durch die Rotation von der Okklusalfläche des Gegenzahns 13 gelöst. Für diese Kontaktpunkte erfolgt jedoch keine Korrektur, da bei einer Plausibilitätsprüfung festgestellt wurde, dass der Abstand zwischen diesen ursprünglichen Kontaktpunkten 63 und 64 und der Okklusalfläche des Gegenzahns 13 und der Endlage nach der Rotation zu groß ist und einen festgelegt Schwellenwert, wie beispielsweise 100 μm, überschreitet. Ein weiterer Kontaktpunkt 110 hat sich ebenfalls vom Gegenzahn 13 gelöst, für den jedoch eine Korrektur erfolgt, da der Abstand zum Gegenzahn 13 den Schwellenwert nicht überschreitet. Die ursprünglichen Kontaktpunkte 111, 112, 113, 114 und 115 sind jedoch während der Rotation in die Okklusalfläche des Gegenstands 13 eingedrungen und haben Durchdringungen 116, 117, 118, 119 und 120 gebildet. Weiterhin wurde bei der Überprüfung eine neue Durchdringung 121 festgestellt.
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In 12 ist eine Skizze des ersten Zahnmodells 15 aus 11 dargestellt, wobei nach der Überprüfung eine Korrektur durchgeführt wurde. Bei der Korrektur wird der gelöste Kontaktpunkt 110 solange in Richtung des Antagonisten 13 gezogen, bis er mit der Okklusalfläche des Antagonisten 13 in Kontakt gelangt. Die Oberflächenbereiche der Durchdringungen 116, 117, 118, 119, 120 und 121 aus 11 werden solange in eine Richtung weg vom Antagonisten 13 gezogen, bis sie in Kontakt mit der Okklusalfläche des Antagonisten 13 gelangen. Dadurch werden neue Kontaktpunkte 130, 131, 132, 133, 134, 135 und 136 gebildet. Für die ursprünglichen Kontaktpunkte 63, 64 erfolgt keine Korrektur.
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In 13 ist eine Skizze zur Verdeutlichung der Anpassung der Durchdringungen 121 aus 11 beispielhaft dargestellt. Das erste Zahnmodell 15 ist durch die Rotation in die Okklusalfläche des Antagonisten 13, der eine Fissur 140 aufweist, eingedrungen, so dass dadurch die Durchdringung 121 gebildet wurde. Eine Korrektur wird der Bereich der Durchdringung 121 in eine Richtung 141 weg vom Gegenzahn 13 gezogen, bis der Kontakt nur noch an den Kontaktpunkten 135 und 136 besteht.
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In 14 ist eine Skizze zur Verdeutlichung der Korrektur der Durchdringung 118 dargestellt, wobei der Kontaktpunkt 132 gebildet wird. Der Unterschied zu 13 besteht darin, dass die Okklusalfläche des Antagonisten 13 keine Fissur aufweist.
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In 15 ist eine Skizze zur Verdeutlichung der Plausibilitätsprüfung dargestellt. Für den Kontaktpunkt 110 aus 12 erfolgt eine Korrektur, wie durch die gestichelt Linie dargestellt ist, weil der Abstand 150 zwischen dem Kontaktpunkt 110 und dem Antagonisten 13 einen bestimmten Schwellenwert, beispielsweise von 100 μm, nicht überschreitet. In 16 ist der Abstand 150 des ursprünglichen Kontaktpunktes 63 größer als der Schwellenwert, so dass keine Korrektur erfolgt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Unterkiefer
- 2
- Oberkiefer
- 3
- Aufnahmevorrichtung
- 4
- Computer
- 5
- Dreidimensionale optische Aufnahme
- 6
- Anzeigevorrichtung
- 7
- Cursor
- 8
- Erste Präparation
- 9
- Zweite Präparation
- 10
- Restzahn
- 11
- Nachbarzähne
- 12
- Nachbarzahn
- 13
- Gegenzahn
- 14
- Gegenzahn
- 15
- Das erste Zahnmodell
- 16
- Zahnersatz
- 17
- Zweites Zahnmodell
- 18
- Drittes dreidimensionales Zahnmodell
- 19
- Okklusalfläche
- 20
- Okklusalfläche
- 21
- Okklusalfläche
- 22
- Tastatur
- 23
- Maus
- 24
- erstes virtuelles Werkzeug
- 25
- Zahnachse
- 26
- zweites virtuelles Werkzeug
- 27
- drittes virtuelles Werkzeug
- 28
- viertes virtuelles Werkzeug
- 29
- fünftes virtuelles Werkzeug
- 30
- Außenoberfläche
- 31
- sechstes virtuelles Werkzeug
- 32
- Die erste Kontaktfläche
- 33
- Durchdringung
- 34
- Zweite Kontaktfläche
- 35
- Dritte Kontaktfläche
- 36
- Materialdicke
- 37
- Präparationslumen
- 40
- Restzahn
- 41
- Ecke
- 42
- Ecke
- 50
- Ästhetische Strukturen
- 60
- Richtung
- 61
- Erste Zahnlücke
- 62
- Zweite Zahnlücke
- 63
- Kontaktpunkt
- 64
- Kontaktpunkt
- 70
- Erste Toleranzgrenze
- 71
- Zweite Toleranzgrenze
- 72
- Außenoberfläche
- 73
- Anbindung
- 74
- Präparationsrand
- 75
- Glatter Übergang
- 76
- Präparationsmodell
- 80
- Überkonturierung
- 81
- Oberfläche
- 82
- Abstand
- 90–92
- Oberflächenpunkte
- 93
- erster Abstand vor Änderung
- 94
- zweiter Abstand vor Änderung
- 95
- erste Abstand nach Änderung
- 96
- zweite Abstand nach Änderung
- 97
- erste Winkel vor Änderung
- 98
- zweite Winkel vor Änderung
- 99
- Verbindungslinie
- 100
- erste Winkel nach Änderung
- 101
- zweiter Winkel nach Änderung
- 110–115
- ursprüngliche Kontaktpunkte
- 116–120
- Durchdringungen
- 121
- neue Durchdringung
- 130–136
- neue Kontaktpunkte
- 140
- Fissur
- 141
- Richtung der Korrektur
- 150
- Abstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004938136 A1 [0004]
