-
Die Erfindung betrifft eine Artikulatoranordnung sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Artikulators.
-
Die Analyse der Kiefergelenksbewegungen eines Patienten ist bei vielen zahnärztlichen Leistungen, darunter der Bereitstellung von Zahnersatz, Teil- und Totalprothesen oder Schienen, eine wichtige Aufgabe. Hierzu wurden spezielle Geräte, die sog. Artikulatoren geschaffen, in denen Gipsmodelle der Zahnbögen des Ober- und Unterkiefers in Okklusion montiert und mit denen anschließend die Bewegung der Kiefer zueinander simuliert wird.
-
Es sind vielfältige Typen von Artikulatoren entwickelt worden und auch im zahnmedizinischen Einsatz. Am Markt verfügbar sind Artikulatoren, bei denen die Kondylenbahnneigung links und rechts (z. B. zwischen 20 und 60 Grad) eingestellt werden kann. Damit kann die tatsächliche Neigung der Kondylenbahnen des Patienten bestmöglich simuliert werden. Preiswerter und in deutlich größerer Stückzahl werden allerdings Artikulatoren verwendet, die eine mittelwertige (d. h. nicht verstellbare) Kondylenbahnneigung (z. B. 35 Grad) aufweisem. Damit ist bei vielen Patienten eine optimale Bewegungssimulation nicht möglich.
-
Zur Ausnutzung der konstruktiv gegebenen Möglichkeiten ist ein möglichst korrektes, d. h. den tatsächlichen anatomischen Verhältnissen beim speziellen Patienten entsprechendes, Einsetzen der Kiefermodelle in den Artikulator erforderlich. Zur Bestimmung der anatomischen Verhältnisse werden traditionell sog. Gesichtsbögen mit mechanischen Zeigern zum Antasten der Kondylen sowie in der Regel eines weiteren Referenzpunktes am Schädel des Patienten benutzt, und die hiermit gewonnenen Positions-Relationen werden anschließend beim Eingipsen des Kiefermodells in den Artikulator benutzt. Die bei diesen Vorgängen eingesetzten mechanischen Vorrichtungen sind konstruktiv aufwändig und sperrig und sind nur von qualifiziertem Bedienpersonal zuverlässig zu handhaben.
-
Zur vereinfachten und für den Patienten weniger belastend gestalteten Erfassung der anatomischen Daten hat die Anmelderin in der
DE 102 18 435 B4 sowie der unveröffentlichten internationalen Patentanmeldung
PCT/EP2011/058790 ein Dentalwerkzeug mit fortschrittlichen Mitteln zur „elektronischen” Positionsbestimmung vorgeschlagen.
-
In der
DE 199 56 876 A1 ist beschrieben, das Oberkiefermodell mittels Transferstand in eine feste Position im Artikulator zu bringen. Zur Bewegungssimulation werden die Dimensionen des mechanischen Artikulators virtuell in den Schädel projiziert, wobei die Bewegungen der Artikulatorkondylen mittels 3D-Bewegungsanalyse aufgezeichnet und später am Artikulator eingestellt werden. Die Methode hat aber den Nachteil, dass vor allem bei Öffnungsbewegungen die Bewegungsbahnen verfälscht sind, weil die Kondylen des Artikulators und die Kondylen des Patienten an unterschiedlichen Positionen sind.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer verbesserten Artikulatoranordnung sowie eines Verfahrens zum Betrieb einer solchen, mit denen der Vorgang des korrekten Einsetzen eines Oberkiefermodells in den Artikulator einfacher und zuverlässiger gestaltet werden kann.
-
Diese Aufgabe wird in ihrem Vorrichtungsaspekt durch eine Artikulatoranordnung nach den Merkmalen des Anspruchs 1 und in ihrem Verfahrensaspekt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Zweckmäßige Fortbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
-
Die Erfindung schließt den Gedanken ein, zur korrekten Positionierung des Oberkiefermodells in einem Artikulator eine bearbeitete, d. h. mit einem Oberkiefer-Zahnabdruck versehene, Bissgabel in den Artikulator zu bringen und deren Position (lateral, vertikal und bezüglich der Achsenwinkel) mit geeigneten Positionseinstellmitteln präzise gemäß den anatomischen Verhältnissen des jeweiligen Patienten einzustellen und zu fixieren. In der fixierten Positionseinstellung wird sodann das Oberkiefermodell passgenau auf die bearbeitete Bissgabel aufgelegt und somit seine korrekte Position festgelegt, in der es in den Artikulator eingegipst wird. In diesem Ablauf werden geeignete Mittel zur Bereitstellung der benötigten Positionsdaten genutzt.
-
Diese Mittel können in einer Variante eine Verarbeitungseinrichtung umfassen, welche dazu ausgebildet ist, Konstruktionsdaten des Artikulators und Daten, die die vorbestimmte Positionsrelation der bearbeiteten Bissgabel zu den Kondylen und dem Referenzpunkt des Patienten mit einem vorbestimmten Algorithmus zu verarbeiten. Typischerweise wird hierzu ein Arbeitsplatzrechner (PC, Tablet, Handheld...) eingesetzt werden, indem entsprechende Software zur Ausführung des Verarbeitungsvorgangs implementiert ist.
-
In einer anderen Variante weisen die Mittel zur Bereitstellung von Positionsdaten ein Positionsbestimmungssystem zur Bestimmung der aktuellen Position der Bissgabel im Artikulator auf. Im Grunde wird also am Artikulator ein zweites Positionsbestimmungssystem (auch bezeichnet als „Navigationssystem”) derart eingesetzt, wie es auch für die Bestimmung der anatomischen Positions-Relationen am Patienten benutzt wird. Insbesondere umfasst ein solches System an der Bissgabel angebrachte Positionsmarker und einen mit Positionsmarkern ausgestatteten Taststift zur Positionsbestimmung der Artikulator-Kondylen und des Referenzpunktes am Artikulator sowie eine zur dreidimensionalen Positionserfassung der Positionsmarker an der Bissgabel und am Taststift ausgebildete Aufnahmeeinrichtung.
-
Auch bei der Implementierung der Positionseinstellmittel bestehen mehrere Optionen. In einer ersten Ausführung umfassen sie eine xy-Achsen-Platte mit Skaleneinteilung oder xy-Gitter zur horizontalen Anbringung, insbesondere im Bodenbereich, des Artikulators, eine Mehrzahl von Tragstäben mit einem ersten, zur Abstützung auf der xy-Achsen-Platte geeigneten Ende und einem zweiten, zur einstellbaren Fixierung an vorbestimmten Punkten der bearbeiteten Bissgabel ausgebildeten Enden. Speziell können die Tragstäbe an ihrem zur Fixierung an der Bissgabel ausgebildeten Ende jeweils einen Außengewindeabschnitt aufweisen, und die Bissgabel kann eine der Anzahl von Tragstäben entsprechende Mehrzahl von zu deren Außengewindeabschnitt passenden Innengewindeabschnitten aufweisen. Auch ein ähnlich aufgebautes mechanisches Gestell, welches sowohl Einstellmittel zur lateralen Verschiebung als auch Mittel zur 3D-Winkeleinstellung der auf ihm gelagerten Bissgabel umfasst, kann hier eingesetzt werden.
-
In einer anderen Ausführung umfassen die Positionseinstellmittel einen Tragkörper der Bissgabel und Mittel zur Bearbeitung einer Oberfläche des Tragkörpers, welche eine Auflagefläche der Bissgabel definiert. Dies kann insbesondere so ausgestaltet sein, dass die Positionseinstellmittel einen 3D-Drucker zur Erzeugung des Tragkörpers mit einer Auflagefläche umfassen, die durch die Positionsdaten der Bissgabel definiert ist, wobei der Drucker als Rapid-Prototyping-Einrichtung betrieben wird und über eine Steuerdatenverbindung mit den Mitteln zur Bereitstellung von Positionsdaten verbunden ist.
-
In einer anderen Ausgestaltung kann ein durch Fräsen bearbeitbarer Tragblock als Ausgangspunkt für die Herstellung eines positionsgenau bearbeitbaren Tragkörpers dienen, und die Positionseinstellmittel umfassen dann eine (materialabtragende) Bearbeitungseinrichtung.
-
Bevorzugte Verfahrensaspekte der Erfindung ergeben sich weitgehend in Analogie zu den oben erwähnten Vorrichtungsaspekten, so dass eine weitere Beschreibung nicht erforderlich ist.
-
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist es unter anderem möglich, bei den oben erwähnten mittelwertigen Artikulatoren eine vom Mittelwert abweichende Kondylenbahnneigung durch Kippen der OK-Bißgabel zu kompensieren. Das Kippen erfolgt haupsächlich in Richtung der Kondylenbahnen (also von Anterior nach Posterior) kann aber auch leicht zur Seite erfolgen, wenn die Kondylenbahn des Patienten rechts und links eine unterschiedliche Neigung aufweisen.
-
Vorteile und Zeckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Erläuterung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von diesen zeigen:
-
1A bis 1D Darstellungen einer Artikulatoranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
-
2 eine Darstellung einer Artikulatoranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
-
3 eine skizzenartige Darstellung einer im Rahmen der Erfindung einsetzbaren Bissgabel,
-
4A und 4B schematische Darstellungen von verschiedenen Mitteln zur Bereitstellung von Positionsdaten als Komponente einer erfindungsgemäßen Artikulatoranordnung, und
-
5A bis 5C skizzenartige Darstellungen einer Artikulatoranordnung gemäß einer dritten Ausführung der Erfindung in verschiedenen Phasen des vorgeschlagenen Verfahrens.
-
1A zeigt in einer vereinfachten Seitenansicht die mechanischen Komponenten einer Artikulatoranordnung 10 während eines Einstellvorganges, nämlich einen Artikulator 11 mit einer eingeführten bearbeiteten Bissgabel 13 und einer verstellbaren Tragkonstruktion 15 für die Bissgabel, welche eine Grundplatte 15a und mehrere Tragstäbe 15b umfasst. Der Artikulator hat auch eine obere Grundplatte 11a, die für die Einstellung der Position der bearbeiteten Bissplatte 13 hier aber keine Rolle spielt. In 1B ist gezeigt, dass die untere Grundplatte 15a als xy-Achsen-Platte mit einem Koordinatenraster 15c gebildet ist. 1C zeigt eine anders gestaltete Grundplatte 15a', in der an vorbestimmten Positionen Bohrungen 15c' zur Lagerung der unteren Enden der Tragstäbe 15b vorgesehen sind. Die Grundplatte kann beispielsweise in bekannter Positions-Relation zu einer mittelwertigen Position zur Achs-Orbital-Ebene oder zur Kauebene ausgerichtet montiert sein.
-
Durch Aufsetzen der Tragstäbe 15b an geeigneten Koordinaten des Koordinatenrasters bzw. in die vorgegebenen Ausnehmungen der Grundplatte sowie Eindrehen der mit Gewinden versehenen Enden in entsprechende Innengewindeabschnitte der Bissgabel (siehe 3) lässt sich eine präzise Einstellung der räumlichen Lage der bearbeiteten Bissgabel 13 bezüglich Kondylen 11b des Artikulators und bezüglich einer Achs-Orbital-Ebene und/oder Camperschen Ebene (nicht dargestellt) vornehmen. Die Positionsdaten für diese Einstellung werden aufgrund einer vorangehenden Ausmessung der Kiefergeometrie des Patienten (bevorzugt mit einem an sich bekannten Navigationssystem zum Einsatz im dentalmedizinischen Bereich) und unter Berücksichtigung der Geometrie des Artikulators durch entsprechende Software errechnet und dem Bediener des Artikulators angezeigt, oder es wird die jeweils aktuelle Position der Bissplatte durch ein zur Artikulatoranordnung gehörendes Positionsbestimmungssysstem erfasst, und dem Bediener werden Handhabungshinweise zu zielführenden Einstellvorgängen zur Erreichung der Idealposition gegeben; siehe dazu weiter unten.
-
1D zeigt die Artikulatoranordnung 10 nach Abschluss des Justiervorganges mit auf die bearbeitete Bissgabel 13 formkongruent aufgelegtem Oberkiefermodell 17 und zwischen dem Oberkiefermodell und der oberen Halteplatte 11a eingebrachter Masse 19 zum Fixieren („Vergipsen”) des Oberkiefermodells im Artikulator. Nachdem die Masse 19 ausgehärtet ist, werden die Positionseinstellmittel 15 und die Bissplatte 13 herausgenommen, und der Artikulator ist bereit zur Ausführung der Simulation von Kiefergelenksbewegungen.
-
2 zeigt eine modifizierte Artikulatoranordnung 10', die vom konstruktiven Aufbau des Artikulators 11 her mit der in 1A gezeigten Anordnung identisch ist. Jedoch ist die bearbeitete Bissgabel 13 hier auf einem gemäß den vorgegebenen Positionsdaten bearbeiteten Tragkörper 15' auf der unteren Grundplatte 15a gelagert. Die Montage des Tragkörpers kann auf eine Grundplatte mit Split-Cast erfolgen, oder der Tragkörper kann bereits ein Split-Cast-System beinhalten. Die weitere Handhabung erfolgt analog zu 1D.
-
3 zeigt skizzenartig den Aufbau der Bissgabel 13 mit einem Grundkörper 13a zur Aufnahme des (nicht dargestellten) Registrats, einem Fortsatz 13b zur Anbringung von Positionsmarkern und Justiergewindeabschnitten 13c mit Innengewinde zum Einsetzen jeweils eines Tragstabes mit dessen jeweiligem Außengewinde-Endabschnitt (1A).
-
4a zeigt schematisch, dass aus einer Patienten-Datenbasis DB1 und einer Konstruktions-Datenbasis DB2 mit Konstruktionsdaten des Artikulators Daten in eine Verarbeitungseinheit 21 geladen werden, in der ein Algorithmus zur Berechnung von Artikulator-Positonsdaten für eine korrekte Positionierung der bearbeiteten Bissgabel implementiert ist. Die Verarbeitungseinheit 21 liefert die Positionsdaten an eine Anzeigeeinheit 23, die sie für den Bediener anzeigt. Bei einer Ausführung der Artikulatoranordnung gemäß 1A kann das bevorzugt als Angabe von xy-Werten des Aufsetzens der Tragstäbe auf die Grundplatte 15a und von Einstellwerten bezüglich der Gewindeabschnitte der Tragstäbe geschehen. Für eine Ausführung gemäß 2 wird ein entsprechender Positionsdatensatz bevorzugt nicht zu einer Anzeigeeinheit, sondern direkt zu einer CAD-Bearbeitungseinheit zur Herstellen oder Bearbeitung des Formkörpers gelangen.
-
4B zeigt eine modifizierte Ausführung, bei der neben den Daten aus den Datenbasen DB1 und DB2 (siehe oben) aktuelle, an der in den Artikulator eingesetzten bearbeiteten Bissgabel gewonnene Positionsdaten aus einem Positionsbestimmungssystem 25 in die Verarbeitungseinheit gelangen. Eine einfache Möglichkeit zur Positionierung der Bissgabel im Artikulator besteht darin, einen Positionsbestimmungs-Sensor auf die Bissgabel aufzusetzen und am Artikulator-Oberteil eine Referenzeinheit des Systems zu befestigen. Die Referenzebene wird dann am Artikulator z. B. mit einem mit Positionsmarkern versehenen Taster eingegeben, und die Bissgabel kann (ggfs. direkt mit dem Oberkiefermodell) mittels geeigneter Software und 3D-Bewegungsanalyse in die korrekte Position navigiert. Die Anzeigeeinheit (hier mit 23' bezeichnet) wird dahingehend modifiziert sein, dass sie dem Bediener statt Koordinaten- und Längen- bzw. Winkel-Werten entsprechende Inkremente eines iterativen Justiervorganges anzeigt, bis die Idealposition der Bissplatte erreicht ist.
-
Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele und hervorgehobenen Aspekte beschränkt, sondern ebenso in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachgemäßen Handelns liegen.
-
Eine solche Abwandlung ist in den 5A bis 5C in Anlehnung an die Darstellung in 1A bis 1D skizziert. Soweit gleiche oder gleichwirkende Teile vorhanden sind, sind diese auch mit den gleichen Bezugsziffern wie in 1A und 1D bezeichnet. Der wesentliche Unterschied zur weiter oben beschriebenen ersten Ausführung besteht darin, dass die Positionseinstellung der mit dem Oberkiefer-Zahnabdruck versehenen Bissgabel 13 hier nicht im Bodenbereich, sondern im oberen Bereich des Artikulators 11 vorgenommen wird.
-
Hierzu ist statt einer herkömmlichen oberen Halteplatte eine xy-Achsen-Platte 11a' vorgesehen, wie sie in 1B gezeigt ist. Auf diese wird eine Mehrzahl von „hängenden” Tragstäben 11c' aufgesetzt, um zusammen mit der Halteplatte 11a' eine Justier-Konstruktion für die bearbeitete Bissgabel 13 in grundsätzlich gleicher Art zu bilden, wie sie bei der ersten Ausführungsform im Bodenbereich des Artikulators errichtet wurde (siehe 5A).
-
Wie in 5B und 5C zu erkennen, ist an den Artikulator 11 in der vorliegenden Ausführung eine Tragkonstruktion 12 angesetzt, die aus mehreren (nicht separat bezeichneten) Tragarmen und feststellbaren oder ihre Einstellung durch Reibung haltenden Gelenken aufgebaut ist. Haltevorrichtungen der hier verwendeten Art sind in der Zahntechnik bereits im Gebrauch, so dass die beschriebene Ausführungsform keine völlige Neukonstruktion erfordert. Sie können zum Teil mit einer einzelnen Feststellschraube fixiert werden, so dass der Bediener die oben erwähnten Tragstäbe der Justier-Konstruktion zusammen mit der fixierbaren Tragkonstruktion relativ leicht bedienen kann.
-
Die Tragkonstruktion 12 wird so eingestellt, dass eine Tragplatte 12a derselben die Bissgabel 13 in der justierten Position von unten stützt. Die zur Positionseinstellung (Justierung) benutzten Tragstäbe 11c' werden entfernt, und hierdurch wird der Raum über der Bissgabel wieder frei. Wie weiter oben unter Bezugnahme auf 1D beschrieben, wird dann dort das zugehörige Oberkiefermodell 17 eingebracht und mit einer Kunststoffmasse 19 an der oberen Halteplatte fixiert. Die Tragplatte 12a kann Arretierungs- bzw. Rastmittel zum Eingriff mit entsprechenden Mitteln an der Bissgabel 13 haben, damit beide in einer starren Positionsrelation zueinander verbleiben, wenn am Artikulator hantiert wird.
-
Analog wie bei der Nutzung des Bodenbereichs des Artikulators (vgl. 2) kann auch bei Nutzung des oberen Artikulatorbereiches zur Justierung der Bissgabel ein durch Rapid-Prototyping o. ä. erzeugter Formkörper zum Einsatz kommen. Dieser kann dann beispielsweise mit einem Haftmittel oder über Magnete temporär an der oberen Grundplatte fixiert werden, und die Bissgabel wird dann wieder mit der in 5B und 5C schematisch dargestellten und oben beschriebenen Tragkonstruktion gehaltert.
-
Im Übrigen wird darauf hingewiesen, dass die vorstehend beschriebenen Justiervorgänge (in sämtlichen Ausführungen) nicht notwendigerweise direkt mit einer bearbeiteten Bissgabel ausgeführt werden müssen, sondern dass an deren Stelle temporär auch eine einfache Platte verwendet werden kann, die als „Zwischenplatte” bezeichnet werden kann. Diese hat dann lediglich Gewindeabschnitte zum Eingriff der Tragstäbe, trägt aber keine Zahnabdrücke des Patienten. Erst am Ende des Justiervorganges wird die Bissgabel mit den Zahnabdrücken auf die Zwischenplatte aufgesetzt und dort beispielsweise durch Magnete oder Rastmittel fixiert. Das hat den Vorteil, dass für die beschriebenen Abläufe keine speziellen Bissgabeln mit Gewindeabschnitten benötigt werden, sondern mit herkömmlichen Bissgabeln (auch als Einmalartikel kostengünstig verfügbar) gearbeitet werden kann. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die anhängenden Ansprüche auch dahingehend zu interpretieren sind, dass an die Stelle der dort erwähnten Bissgabel die hier erwähnte Zwischenplatte bzw. der Verbund aus Zwischenplatte und Bissgabel tritt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10218435 B4 [0005]
- EP 2011/058790 [0005]
- DE 19956876 A1 [0006]
