DE102016103655A1 - Vorrichtung sowie Verfahren zur Vermessung einer Relativposition und/oder -bewegung von einem Unterkiefer relativ zu einem Oberkiefer eines Patienten - Google Patents

Vorrichtung sowie Verfahren zur Vermessung einer Relativposition und/oder -bewegung von einem Unterkiefer relativ zu einem Oberkiefer eines Patienten Download PDF

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Abstract

In der Dentaltechnik werden zu verschiedensten Zwecken digitale oder körperliche Abformungen vom Unterkiefer und vom Oberkiefer eines Patienten benötigt. Beide Arten der Erzeugung der Abformungen von Oberkiefer beziehungsweise Unterkiefer haben jedoch die Einschränkung, dass weder eine Artikulation, insbesondere der Schlussbiss, noch die Bewegung des Unterkiefers zum Oberkiefer abgebildet werden können. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Vermessung einer Relativposition und/oder -bewegung von einem Unterkiefer relativ zu einem Oberkiefer eines Patienten vorzuschlagen, welche sich durch eine hohe Messgenauigkeit auszeichnet. Hierzu wird eine Vorrichtung 1 zur Vermessung einer Relativposition und/oder -bewegung von einem Unterkiefer UK relativ zu einem Oberkiefer OK eines Patienten vorgeschlagen, mit einer Senderspule 8 zum Aussenden eines elektromagnetischen Messfelds 5, mit mindestens einem Oberkiefersensor OS1, wobei der Oberkiefersensor OS1 intraoral auf den Zähnen O1–O8 oder auf einem Oberkieferbehelf des Oberkiefers OK angeordnet sind, mit mindestens einem Unterkiefersensor US1, wobei der Unterkiefersensor US1 intraoral an den Zähnen U1–U8 oder auf einem Unterkieferbehelf des Unterkiefers angeordnet sind, wobei die Senderspule 8 extraoral angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermessung einer Relativposition und/oder -bewegung von einem Unterkiefer relativ zu einem Oberkiefer eines Patienten. Die Vorrichtung weist eine Senderspule zum Aussenden eines elektromagnetischen Messfeldes sowie mindestens zwei Sensoren auf, welche mit dem Unterkiefer und dem Oberkiefer verbunden sind. Ferner weist die Vorrichtung eine Auswerteeinrichtung auf, welche auf Basis der Sensorsignale die Relativposition und/oder -bewegung des Unterkiefers relativ zu dem Oberkiefer bestimmt. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechendes Verfahren mit dieser Vorrichtung.
  • In der Dentaltechnik werden zu verschiedensten Zwecken digitale oder körperliche Abformungen vom Unterkiefer und vom Oberkiefer eines Patienten benötigt. Eine übliche Art der körperlichen Abformung ist beispielsweise die Verwendung einer Abformeinrichtung, insbesondere eines Abformlöffels, wobei eine Abformung der Oberkieferzähne samt Weichgewebe beziehungsweise der Unterkieferzähne samt Weichgewebe in eine Abformmasse eingedrückt wird. Es ist auch möglich, mittels Intraoralscanner und digitaler Bildverarbeitung digitale Abdrücke der Zähne des Oberkiefers und des Unterkiefers zu erfassen.
  • Beide Arten der Erzeugung der Abformungen von Oberkiefer beziehungsweise Unterkiefer haben jedoch die Einschränkung, dass weder eine Artikulation, insbesondere der Schlussbiss, noch die Bewegung des Unterkiefers zum Oberkiefer abgebildet werden können. Allerdings ist es zum Beispiel bei der Anfertigung von Zahnersatz notwendig, auch diese Bewegung des Unterkiefers zum Oberkiefer zu berücksichtigen. Aus diesem Grund werden oftmals die Beziehungen zwischen Unterkiefer, Oberkiefer und dem Kiefergelenk über Hilfsmittel, wie zum Beispiel Gesichtsbögen etc., ausgemessen und auf digitale (virtuelle) oder reale Artikulatoren übertragen. Diese Verfahren sind jedoch aufgrund der indirekten Vermessung der Bewegung vergleichsweise ungenau. Hier kann die Bewegung somit nur nach Annahmen simuliert werden.
  • In der Druckschrift DE 102 18 435 A1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Bewegungsanalyse von Zahnoberflächen des Oberkiefers in Relation zum Unterkiefer vorgestellt. Die Vorrichtung weist einen Oberkiefersensor auf, welcher an einem Gesichtsbogen angeordnet ist und die Bewegung einer Bissplatte, welche fest mit dem Oberkiefer verbunden ist, aufnimmt. Ferner weist die Vorrichtung einen Unterkiefersensor auf, welcher über einen Behelf mechanisch starr mit dem Unterkiefer verbunden ist. Durch die Auswertung der Signale des Oberkiefersensors und des Unterkiefersensors kann über eine Referenzierung der Sensoren relativ zu dem Oberkiefer und zu dem Unterkiefer eine Position und damit auch eine Bewegung des Unterkiefers relativ zu dem Oberkiefer aufgezeichnet werden.
  • In der Druckschrift DE 11 2005 000 700 T5 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart eine Vorrichtung zur Messung einer Position eines Unterkiefers relativ zu einem Oberkiefer, wobei Magnetfeldsensoren und Magnetfeldgeneratoren in dem Mund des Patienten angeordnet werden, um die Positionen zu bestimmen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Vermessung einer Relativposition und/oder -bewegung von einem Unterkiefer relativ zu einem Oberkiefer eines Patienten vorzuschlagen, welche sich durch eine hohe Messgenauigkeit auszeichnet.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
  • Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, welche zur Vermessung einer Relativposition und/oder -bewegung von einem Unterkiefer relativ zu einem Oberkiefer eines Patienten geeignet und/oder ausgebildet ist. Vorzugsweise umfasst der Unterkiefer keinen Zahn, mindestens einen Zahn, einige Zähne oder alle Zähne. Alternativ oder ergänzend umfasst der Oberkiefer keinen Zahn mindestens einen Zahn, vorzugsweise einige Zähne, insbesondere alle Zähne. Die Vorrichtung dient dazu, die Relativposition des Unterkiefers relativ zu dem Oberkiefer des Patienten zu bestimmen. Werden mehrere derartige Relativpositionen in einer zeitlichen Folge aufgenommen, so kann die Vorrichtung auch dazu dienen, eine Relativbewegung von dem Unterkiefer relativ zu dem Oberkiefer des Patienten zu bestimmen.
  • Die Vorrichtung basiert auf einem elektromagnetischen Messprinzip. So umfasst die Vorrichtung mindestens oder genau eine Senderspule, welche zum Aussenden, insbesondere zum Erzeugen eines elektromagnetischen Messfelds ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Senderspule so platziert, dass das elektromagnetische Messfeld mit einem Kopf des Patienten, insbesondere dem Bereich des Unterkiefers und des Oberkiefers, überlagert und/oder überlagerbar ist.
  • Die Vorrichtung umfasst mindestens oder genau einen Unterkiefersensor, welcher intraoral, das heißt im Mundraum, insbesondere vollständig im Mundraum, angeordnet ist. Der Unterkieferkiefersensor ist ggf. jeweils wahlweise auf den Zähnen oder auf einem Unterkieferbehelf des Unterkiefers angeordnet. Letzteres wird insbesondere dann umgesetzt, wenn an den gewünschten Positionen keine Zähne vorhanden sind.
  • Ferner weist die Vorrichtung mindestens oder genau einen Oberkiefersensor auf, wobei der Oberkiefersensor ebenfalls intraoral, das heißt im Mundraum, insbesondere vollständig im Mundraum, des Patienten angeordnet ist. In gleicher Weise wie der Unterkiefersensor kann der Oberkiefersensor an den Zähnen oder an einem Oberkieferbehelf des Oberkiefers angeordnet sein, insbesondere für den Fall, dass an der gewünschten Position keine Zähne vorhanden sind.
  • Messtechnisch ist der Unterkiefer der wichtige Kiefer, da dieser sich bewegt. Der Oberkiefersensor bildet vorzugsweise einen Referenzsensor zum Unterkiefersensor.
  • Der Unterkiefersensor und der Oberkiefersensor – nachfolgend zusammenfassend auch als Sensoren bezeichnet – sind als Positionssensoren jeweils zur Bestimmung von einer Position, insbesondere einer absoluten Position, in dem Messfeld und/oder relativ zu der Senderspule ausgebildet. Insbesondere sind die Sensoren ausgebildet, mindestens drei translatorische Freiheitsgrade zu bestimmen.
  • Derartige Positionssensoren, welche in einem elektromagnetischen Messfeld, insbesondere Wechselmessfeld, eine Position bestimmen können, sind beispielsweise aus der Druckschrift WO 97 36192 A1 oder aus der Druckschrift EP 130 3771 B1 bekannt, deren Offenbarungsgehalt via Referenzierung in die vorliegende Anmeldung übernommen wird.
  • Ferner umfasst die Vorrichtung eine Auswerteeinrichtung, welche besonders bevorzugt als eine digitale Datenverarbeitungseinrichtung, wie zum Beispiel ein Computer, Mikrocontroller, etc. ausgebildet ist, welche zur Bestimmung der Relativposition und/oder Relativbewegung des Unterkiefers relativ zu dem Oberkiefer auf Basis der von den Sensoren bestimmten Positionen ausgebildet ist. Nachdem die Sensoren fest mit dem Unterkiefer beziehungsweise Oberkiefer verbunden sind und die Positionen über die Auswerteeinrichtung erfasst werden können, ist die Lage, insbesondere die Relativlage und/oder Relativbewegung zwischen Oberkiefer und Unterkiefer aus den vorliegenden Daten einfach bestimmbar. Vorzugsweise wird über eine zusätzliche Sensoreinrichtung (Probe) die Position der Sensoren bestimmt, so dass diese in der Auswerteeinrichtung referenzierbar sind.
  • Es ist dabei ein Vorteil, dass die Sensoren intraoral angeordnet sind und dadurch keine Verlängerungen oder andere Apparaturen gebraucht werden, welche das Messergebnis verfälschen könnten. Vielmehr werden die Positionen unmittelbar dort aufgenommen, wo diese am genauesten sind, nämlich an den Zähnen des Unterkiefers beziehungsweise des Oberkiefers bzw. – soweit diese nicht vorhanden sind – über Behelfe, welche ebenfalls ortsnah angeordnet sind. Die Messtechnik über die als insbesondere als Magnetfeldsensoren ausgebildeten Sensoren ist mittlerweile etabliert, sodass hier auch keine großen Messungenauigkeiten zu erwarten sind.
  • Somit stellt die Vorrichtung ein Messsystem dar, über welches die Relativposition und/oder Relativbewegung von Unterkiefer zu Oberkiefer mit einer hohen Genauigkeit und einem geringen konstruktiven Aufwand sehr genau aufgenommen werden kann.
  • Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Senderspule extraoral, insbesondere benachbart zu dem Kopf des Patienten angeordnet ist. Somit durchgreift das Messfeld den Kopf des Patienten. Besonders bevorzugt ist die Senderspule stationär und/oder unabhängig von dem Patienten angeordnet. Diese stationäre Anordnung der Senderspule unabhängig von dem Patienten hat den Vorteil, dass die Senderspule bei der Messung sich nicht bewegen kann und damit eine sehr genaue Referenz bildet.
  • Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass das Magnetfeld homogener ausgeprägt ist, wenn dieses durch eine Senderspule erzeugt wird, welche sich nicht in den Mundraum des Patienten integrieren muss, sondern nahezu ohne jegliche Bauraumeinschränkung außerhalb des Mundraums angeordnet werden kann. Auch ist es ohne die Bauraumbeschränkung möglich, die Leistung für das Messfeld frei oder nahezu frei zu wählen. Beide Vorteile führen letztlich zu einem stabileren Messfeld und damit zu genaueren Messergebnissen. Die Senderspule kann das Messsfeld über Wechselstrom oder über einen pulsierenden Gleichstrom generieren.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Senderspule seitlich zu dem Patienten oder zu dem Messraum, in dem der Patient positioniert werden soll, angeordnet. Insbesondere durchstrahlt das Messfeld ausgehend von der Senderspule eine Backe des Patienten. Diese Positionierung hat den Vorteil, dass nur Gewebeteile des Patienten von dem Messfeld durchdrungen werden müssen.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Sensoren ausgebildet, zudem mindestens zwei Rotationsfreiheitsgrade, vorzugsweise alle drei Rotationsfreiheitsgrade, in dem Messfeld zu bestimmen. Die Sensoren sind insbesondere als fünf DOF-Sensoren (degrees of freedom) oder sogar als sechs DOF-Sensoren ausgebildet. In der Ausbildung als fünf DOF-Sensoren können alle drei translatorischen Freiheitsgrade und zwei rotatorische Freiheitsgrade erfasst werden. In der Ausbildung als sechs DOF-Sensoren können alle drei translatorischen Freiheitsgrade und alle drei rotatorischen Freiheitsgrade erfasst werden. Durch die Erfassung der Rotationsfreiheitsgrade erfolgt wiederum eine verbesserte Messung, sodass die Messgenauigkeit der Vorrichtung weiter gesteigert werden kann.
  • In einer besonders bevorzugten Konfiguration der Erfindung sind an dem Oberkiefer und an dem Unterkiefer jeweils wahlweise genau zwei fünf DOF-Sensoren oder genau ein sechs DOF-Sensor angeordnet. Insbesondere ist an dem Oberkiefer genau ein sechs DOF-Sensor und an dem Unterkiefer genau ein sechs DOF-Sensor angeordnet.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Unterkiefer und an dem Oberkiefer jeweils ein Sensor, insbesondere jeweils ein sechs DOF-Sensor, im Prämolarenbereich, insbesondere diametral gegenüberliegend angeordnet. Wenn der Unterkiefersensor rechts angeordnet ist, dann ist der Oberkiefersensor links positioniert oder wenn der Unterkiefersensor links angeordnet ist, dann ist der Oberkiefersensor rechts positioniert. Durch diese Anordnung insbesondere in Verbindung mit der seitlich angeordneten Senderspule wird die Messgenauigkeit weiter verbessert.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der kleinste Abstand zwischen dem jeweiligen Sensor und dem Zahn, auf dem der Sensor angeordnet ist, vorzugsweise kleiner als 0,5 Zentimeter und insbesondere kleiner als 0,3 Zentimeter ausgebildet. Durch die nahe Positionierung der Sensoren an den Zähnen wird erreicht, dass Messfehler aufgrund von Beabstandungen oder Verlängerungen zwischen den Sensoren und den Zähnen vermieden werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung eine Halteeinrichtung je Kiefer auf, wobei die Halteeinrichtungen an dem Unterkiefer und/oder an dem Oberkiefer befestigt sind und die jeweiligen Sensoren aufnehmen. Die Halteeinrichtungen bilden somit eine mechanische Verbindung zwischen den Zähnen und den Sensoren. Alternativ hierzu können die Sensoren auch nur stoffschlüssig an dem Kiefer bzw. an den Zähnen des Kiefers befestigt sein.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine Digitalisierungseinrichtung zur Erstellung eines digitalen, dreidimensionalen Modells des Oberkiefers und/oder des Unterkiefers, wobei in dem Modell die Halteeinrichtungen und/oder die Sensoren modelliert sind. Beispielsweise kann die Digitalisierungseinrichtung als eine Intraoralscanner ausgebildet sein. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung können der Oberkiefer und der Unterkiefer des Patienten auch mechanisch oder körperlich abgeformt werden und nachfolgend in einem 3D-Scanner digitalisiert werden. Bei beiden Ausführungsformen ist jedoch vorgesehen, dass die Halteeinrichtung und/oder die Sensoren mit abgeformt beziehungsweise digitalisiert werden, sodass die Relativlage zwischen den Sensoren beziehungsweise Halteeinrichtungen und dem Oberkiefer und dem Unterkiefer eindeutig bestimmt sind. Alternativ hierzu wird eine weitere Sensoreinrichtung (Probe) verwendet. Damit kann die Position der Sensoren im Mund bestimmt und in die Digitalisierungseinrichtung übertragen werden. Die Sensoreinrichtung ist insbesondere eine Sensorspitze mit der an mind. 3 wiederauffindbaren Punkten jeweils ein Orientierungspunkt aufgezeichnet wird. Diese Punkte referenzieren dann zu den Sensoren. Eine entsprechende Software berechnet die Position der aufgeklebten Sensoren.
  • Auf diese Weise ist es dann bei der nachfolgenden Datenverarbeitung möglich, nicht nur die Relativposition und Relativbewegung der Sensoren zueinander als Bewegung des Unterkiefers relativ zu dem Oberkiefer zu bestimmen, sondern die Kontur der Zähne des Oberkiefers und die Kontur der Zähne des Unterkiefers relativ zueinander zu modellieren.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Relativposition und/oder der Relativbewegung von einem Unterkiefer relativ zu einem Oberkiefer des Patienten, wobei eine Vorrichtung eingesetzt wird, wie diese zuvor beschrieben wurde beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Bei dem Verfahren ist vorgesehen, dass die Sensoren an dem Unterkiefer und an dem Oberkiefer angeordnet werden und Sensorsignale der Sensoren aufgenommen werden. In einem nachfolgenden Schritt erfolgt eine Bestimmung der Relativposition und/oder -bewegung zwischen dem Oberkiefer und dem Unterkiefer auf Basis der Sensorsignale.
  • Optional umfasst das Verfahren einen Schritt zur Erstellung eines digitalen, dreidimensionalen Modells des Oberkiefers und/oder des Unterkiefers, wobei in dem Modell die Halteeinrichtung und/oder die Sensoren modelliert sind. In einem weiteren Schritt werden insbesondere in der Auswerteeinrichtung die Daten der Sensoren mit dem Modell des Oberkiefers und des Unterkiefers fusioniert, so dass ein Modell des Oberkiefers und des Unterkiefers in verschiedenen Relativpositionen und/oder in Relativbewegung zueinander gebildet ist. Insbesondere umfasst das Modell einen Bewegungsablauf, wobei der Bewegungsablauf mehrere komplexe Einzelbewegungsabläufe wie Öffnen, Schließen, Kauen etc. umfasst. Auf diese Weise können Bewegungsbahnen des Unterkiefers relativ zu dem Oberkiefer bestimmt werden.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
  • 1a, b eine schematische Draufsicht auf einen Oberkiefer beziehungsweise Unterkiefer;
  • 2 ein Blockdiagramm als ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung einer Relativposition und/oder -bewegung von einem Unterkiefer relativ zu einem Oberkiefer eines Patienten,
  • 3 eine schematische Darstellung eines Messaufbaus.
  • Die 1a und 1b zeigen in einer stark schematisierten Darstellung einen Oberkiefer OK (1a) beziehungsweise Unterkiefer UK (1b) in einer Draufsicht. Bei jedem der Kiefer sind sechzehn Zähne eingezeichnet, wobei die Zähne des Oberkiefers OK ausgehend von den Schneidezähnen mit O1 und O2 über die Prämolaren O4 und O5, über die Molaren bis hin zu den Weisheitszähnen mit O8 durchgehend nummeriert sind. In gleicher Weise sind die Zähne des Unterkiefers UK ausgehend von den Schneidezähnen mit U1 über die Molaren bis zu den Weisheitszähnen U8 durchnummeriert.
  • An dem Oberkiefer OK ist ein Sensor OS1 angeordnet. Optional können noch weitere Sensoren vorgesehen sein. Der Oberkiefersensor OS1 ist an einem oder beiden Prämolaren O4 und/oder O5 befestigt. In ähnlicher Weise ist an dem Unterkiefer UK ein Unterkiefersensor US1 angeordnet. Der Unterkiefersensor US1 ist an dem oder den Prämolaren U4 und/oder U5 angeordnet. Optional können weitere Sensoren an dem Oberkiefer und/oder an dem Unterkiefer vorgesehen sein.
  • Wie sich der Draufsicht entnehmen lässt, sind die Sensoren OS1 beziehungsweise US1 unmittelbar an den jeweiligen Zähnen O4 beziehungsweise U4 angeordnet. Der Abstand zwischen den Sensoren und den Zähnen beträgt jeweils weniger als 0,5 Zentimeter. Insbesondere sind die Sensoren unmittelbar benachbart zu den Zähnen positioniert. Alle Sensoren OS1 sowie US1 sind intraoral, das heißt in der Mundhöhle des Patienten, angeordnet. Die Sensoren sind mit den jeweiligen Zähnen fest verbunden, sodass diese jeweils eine örtliche Referenz zu den Zähnen und damit zu dem Oberkiefer OK beziehungsweise Unterkiefer UK bilden.
  • Die Sensoren sind auf gegenüberliegenden Hälften der Kiefer UK, OK angeordnet, so dass einer der Sensor auf der linken Seite des Kiefers UK, OK und der andere Sensor auf der rechten Seite des Kiefers OK, UK angeordnet ist.
  • In der 2 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung 1 zur Vermessung der Relativposition und/oder -bewegung von dem Unterkiefer UK relativ zu dem Oberkiefer OK dargestellt. Die Relativposition und/oder Relativbewegung wird an einem Menschen vermessen, sodass dessen natürliche Kieferbewegung zum Beispiel beim Kauen, Öffnen und Schließen, Seitwärtsbewegung links, Seitwärtsbewegung rechts, Protrusion und Retrusion aufgenommen wird. Auf der linken Seite ist stark schematisiert nochmals der Oberkiefer OK und der Unterkiefer UK mit den Sensoren OS1 sowie US1 gezeigt. In dieser Darstellung ist jedoch eine grob schematische Frontansicht dargestellt. Die Sensoren sind über eine Kabelverbindung 2 mit einer Auswerteeinrichtung 3 verbunden, wobei über die Kabeleinrichtung 2 Sensorsignale von den Sensoren in die Auswerteeinrichtung 3 geführt werden.
  • Die Vorrichtung 1 weist eine Senderspule 8 auf, welche benachbart zu einem Kopf 4 des Patienten (grob schematisiert als Rechteck dargestellt) angeordnet ist. Die Senderspule 8 erzeugt ein elektromagnetisches Messfeld 5, welches den Kopf 4 des Patienten durchdringt und von den Sensoren OS1 sowie US1 erfasst werden kann.
  • Die Sensoren sind als Magnetfeldsensoren ausgebildet und ermöglichen es, zumindest eine absolute Position in dem Messfeld 5 zu erfassen. Somit kann aus den Sensorsignalen eine absolute Position der Sensoren relativ zu der Senderspule 8 bestimmt werden. Die absolute Position kann beispielsweise in einem Koordinatensystem K, welches ortsfest mit der Senderspule 3 verbunden ist, als XYZ-Koordinaten ausgegeben werden. Optional können die Sensoren neben der absoluten Position, also drei translatorischen Freiheitsgraden, weitere, insbesondere rotatorische Freiheitsgrade, erfassen. Die Sensoren US1 und OS1 sind in diesem Ausführungsbeispiel jeweils als ein sechs-DOF-Sensor ausgebildet und sind somit Magnetfeldsensoren, die drei translatorische und drei rotatorische Freiheitsgarade in dem Magnetfeld als Messfeld aufnehmen können. Die Sensorsignale werden über die Kabeleinrichtung 2 an die Auswerteeinrichtung 3 weitergeleitet und dort weiter verarbeitet. Die Auswerteeinrichtung 3 ist beispielsweise als ein Computer ausgebildet oder als eine andere digitale Datenverarbeitungseinrichtung.
  • Die Auswerteeinrichtung 3 weist eine Speichereinrichtung 6 auf, in der ein 3D-Modell des Oberkiefers OK und des Unterkiefers UK abgelegt ist. In dem 3D-Modell sind jeweils die Sensoren OS1 beziehungsweise US1 eingetragen und/oder modelliert. Nachdem über die Sensoren die Positionen relativ zu der Senderspule 8 bekannt sind, können auch die 3D-Modelle des Oberkiefers OK beziehungsweise des Unterkiefers UK lagerichtig zueinander virtuell angeordnet werden. Somit kann ein Gesamtmodell gebildet werden, in dem die 3D-Modelle des Unterkiefers UK und des Oberkiefers OK lagerichtig zueinander positioniert sind, sodass die Relativposition zueinander bestimmt ist. Ferner kann auch eine Relativbewegung von dem Oberkiefer OK und dem Unterkiefer UK in dem Gesamtmodell dargestellt werden. Das Gesamtmodell kann dann über eine Schnittstelle 7 ausgegeben werden, um zum Beispiel in einem virtuellen Artikulator und/oder in einem CAD-System weiter verwendet werden zu können. Insbesondere erlaubt die Vorrichtung einen Bewegungsablauf, wobei der Bewegungsablauf mehrere komplexe Einzelbewegungsabläufe wie Öffnen, Schließen, Kauen etc. umfasst, auszugeben und z.B. wie einen Film darzustellen. Auf diese Weise können Bewegungsbahnen des Unterkiefers relativ zu dem Oberkiefer bestimmt werden.
  • Die 3D-Modelle des Oberkiefers beziehungsweise des Unterkiefers werden zum Beispiel über einen Intraoralscanner 9, welcher den Oberkiefer OK beziehungsweise den Unterkiefer UK mit den aufgesetzten Sensoren aufnimmt, bereitgestellt. Alternativ hierzu wird ein Abdruck des Oberkiefers OK beziehungsweise Unterkiefers UK mit einem Abdruck der Sensoren über einen 3D-Scanner 10 digitalisiert, um die 3D-Modelle zu erhalten.
  • In der 3 ist der Messaufbau stark schematisiert dargestellt, wobei zu erkennen ist. dass die Senderspule 8 außerhalb des Kopfes 4 des Patienten und zwar auf einer Seite angeordnet ist, so dass der Kopf 4 von dem Messfeld 5 von der Seite durchstrahlt wird. Die Senderspule 8 ist stationär und/oder unabhängig von dem Patienten angeordnet. Das Messvolumen beträgt 30 cm^3 bis 50 cm^3.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Vorrichtung
    2
    Kabelverbindung
    3
    Auswerteeinrichtung
    4
    Kopf
    5
    elektromagnetisches Messfeld
    6
    Speichereinrichtung
    7
    Schnittstelle
    8
    Senderspule
    9
    Intraoralscanner
    10
    3D-Scanner
    D
    Dreieck
    K
    Koordinatensystem
    O1–8
    Zähne
    OD
    Dreieck
    OE
    Ebene
    OK
    Oberkiefer
    OS1
    Oberkiefersensor
    U1–8
    Zähne
    UK
    Unterkiefer
    US1
    Unterkiefersensor
  • 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 A1 [0004]
    • DE 112005000700 T5 [0005]
    • WO 9736192 A1 [0014]
    • EP 1303771 B1 [0014]

Claims (11)

  1. Vorrichtung (1) zur Vermessung einer Relativposition und/oder -bewegung von einem Unterkiefer (UK) relativ zu einem Oberkiefer (OK) eines Patienten mit einer Senderspule (8) zum Aussenden eines elektromagnetischen Messfelds (5), mit mindestens einem Oberkiefersensor (OS1), wobei der Oberkiefersensor (OS1) intraoral auf den Zähnen (O1–O8) oder intraoral auf einem Oberkieferbehelf des Oberkiefers (OK) angeordnet und/oder anordenbar ist, mit mindestens einem Unterkiefersensor (US1), wobei der Unterkiefersensor (US1) intraoral an den Zähnen (U1–U8) oder intraoral auf einem Unterkieferbehelf des Unterkiefers angeordnet und/oder anordenbar ist, wobei der Oberkiefersensor (OS1) und der Unterkiefersensor (US1) als Sensoren jeweils mindestens zur Bestimmung von einer Position in dem Messfeld (5) und/oder relativ zu der Senderspule (8) ausgebildet sind, mit einer Auswerteeinrichtung (3) zur Bestimmung der Relativposition und/oder Relativbewegung des Unterkiefers (UK) relativ zu dem Oberkiefer (OK) auf Basis der von den Sensoren (OS1, US1) bestimmten Positionen, dadurch gekennzeichnet, dass die Senderspule (8) extraoral angeordnet und/oder anordenbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Senderspule seitlich zu dem Patienten und/oder zu einem Meßraum, in dem der Patient positioniert ist, angeordnet ist.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer, einige oder alle der Sensoren (OS1, US1) jeweils zudem mindestens zwei Rotationsfreiheitsgrade, vorzugsweise alle drei Rotationsfreiheitsgrade in dem Messfeld (5) und/oder relativ zu der Senderspule (8) bestimmen.
  4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Oberkiefer genau zwei fünf DOF-Sensoren oder alternativ genau ein sechs DOF-Sensor und an dem Unterkiefer genau zwei fünf DOF-Sensoren oder alternativ genau ein sechs DOF-Sensor angeordnet sind.
  5. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinste Abstand zwischen dem Sensor (OS1, US1) und dem jeweiligen Zahn kleiner als 0,5 cm ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Halteeinrichtungen, wobei die Halteeinrichtungen an dem Oberkiefer (OK) und/oder an dem Unterkiefer (UK) befestigt sind und die Sensoren (OS1, US1) aufnehmen.
  7. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Digitalisierungseinrichtung (9, 10) zur Erstellung eines digitalen, dreidimensionalen Modells des Oberkiefers (OK) und/oder des Unterkiefers (UK), wobei in dem Modell die Halteeinrichtungen und/oder Sensoren (OS1, US1) modelliert sind.
  8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Digitalisierungseinrichtung als ein Intraoralscanner (9) oder als eine Intraoralkamera ausgebildet ist.
  9. Verfahren zur Bestimmung einer Relativposition und/oder -bewegung von einem Unterkiefer (UK) relativ zu einem Oberkiefer (OK) eines Patienten mit einer Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Vorrichtung, umfassend die Schritte: Anordnen der Sensoren (OS1, US1) an dem Oberkiefer (OK) und an dem Unterkiefer (UK); Aufnahme von Sensorsignalen der Sensoren (OS1-, US1); Bestimmung einer Relativposition und/oder -bewegung zwischen dem Oberkiefer (OK) und dem Unterkiefer (UK) auf Basis der Sensorsignale.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, umfassend den Schritt: Erstellung eines digitalen, dreidimensionalen Modells des Oberkiefers (OK) und/oder des Unterkiefers (UK), wobei in dem Modell die Halteeinrichtungen und/oder Sensoren modelliert sind sowie Fusionierung des dreidimensionalen Modells mit der bestimmten Relativposition und/oder Relativbewegung zur Erzeugung eines Abbilds des Bewegungsablaufs.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsablauf mehrere komplexe Einzelbewegungsabläufe wie Öffnen, Schließen, Kauen etc. umfasst.
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