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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer zur Fixierung an einer Knochenstruktur eines Patienten ausgebildeten kieferorthopädischen Therapievorrichtung, die ein Befestigungselement zur Befestigung der kieferorthopädischen Therapievorrichtung an einer in der Knochenstruktur verankerten Fixiereinrichtung aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem die Verwendung eines Scan-Referenzkörpers zur patientenindividuellen Herstellung einer solchen kieferorthopädischen Therapievorrichtung sowie eine derartige kieferorthopädische Therapievorrichtung.
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Als kieferorthopädische Therapievorrichtung bezeichnet man allgemein Einrichtungen, mit denen durch allmähliche Verlagerung eine kieferorthopädische Korrektur durchgeführt wird, z.B. eine Bissverlagerung im Rahmen einer kieferorthopädischen Behandlung. In solchen Fällen kann die kieferorthopädische Therapievorrichtung insbesondere als kieferorthopädische Korrekturvorrichtung ausgebildet sein. Solche kieferorthopädischen Therapievorrichtungen sind beispielsweise aus der
DE 20 2012 012 374 U1 und
DE 20 2012 012 376 U1 bekannt. Aus diesen Schriften geht der Vorschlag hervor, bestimmte Teile, wie z.B. Verblockungselemente, virtuell zu modellieren und mit konfektionierten Bauteilen aus einer virtuellen Bibliothek zu versehen. Die Herstellung realer Komponenten dieser virtuell modellierten Elemente kann z.B. durch Rapid-Prototyping-Verfahren erfolgen.
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Die kieferorthopädische Therapievorrichtung kann auch als kieferorthopädische Haltevorrichtung, z.B. um Zähne in Position zu halten, oder kombiniert als Korrektur- und Haltevorrichtung ausgebildet sein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung einer kieferorthopädischen Therapievorrichtung für den behandelnden Arzt effizienter und für den Patienten schonender zu gestalten. Ferner soll eine flexibler verwendbare kieferorthopädische Therapievorrichtung angegeben werden.
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Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer zur Fixierung an einer Knochenstruktur eines Patienten ausgebildeten kieferorthopädischen Therapievorrichtung, die ein Befestigungselement zur Befestigung der kieferorthopädischen Therapievorrichtung an einer in der Knochenstruktur verankerten Fixiereinrichtung aufweist, mit den Schritten:
- a) Erfassen dreidimensionaler biometrischer Daten der Umgebung eines an der Fixiereinrichtung befestigten Scan-Referenzkörpers, der eine Zuordnung der Position und der räumlichen Lage des Scan-Referenzkörpers zur Fixiereinrichtung anhand wenigstens eines Referenzmerkmals des Scan-Referenzkörpers erlaubt, zumindest im Kieferbereich des Patienten sowie erfassen dreidimensionaler Daten wenigstens eines Referenzmerkmals des Scan-Referenzkörpers,
- b) Erstellen eines virtuellen Kiefermodells des Patienten am Computer aus den erfassten biometrischen Daten und erfassten Daten des wenigstens einen Referenzmerkmals des Scan-Referenzkörpers,
- c) virtuelles Erschaffen der kieferorthopädischen Therapievorrichtung oder zumindest eines Teils der kieferorthopädischen Therapievorrichtung am Computer anhand des virtuellen Kiefermodells des Patienten,
- d) Herstellen einer realen kieferorthopädischen Therapievorrichtung oder zumindest eines Teils davon entsprechend der virtuell erschaffenen kieferorthopädischen Therapievorrichtung oder dessen Teils mittels eines computergesteuerten Fertigungsverfahrens.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass das gesamte Verfahren ohne direkten Eingriff am Patienten durchgeführt werden kann, d.h. es kann berührungslos oder zumindest ohne eine konventionelle Abformung am Kiefer durchgeführt werden. Vorteilhaft ist dabei insbesondere die Berücksichtigung von einem oder mehreren Referenzmerkmalen des Scan-Referenzkörpers, die eine Zuordnung sowohl der Position als auch der räumlichen Lage des Scan-Referenzkörpers zur Fixiereinrichtung erlauben und damit beim späteren virtuellen Erschaffen der kieferorthopädischen Therapievorrichtung am Computer auch in dieser Hinsicht eine präzise Anpassung an die individuellen Eigenschaften des Patienten erlauben. Eine auf diese Weise hergestellte reale kieferorthopädische Therapievorrichtung oder dessen Teil passt anschließend perfekt zum jeweiligen Patienten und kann dementsprechend mit wenig Aufwand eingesetzt werden.
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Auf diese Weise kann durch moderne CAD/CAM-Verfahren am Computer die kieferorthopädische Therapievorrichtung oder zumindest ein Teil davon geschaffen werden. Die damit entstehende Therapievorrichtung ist somit einfach und mit geringem Zeitaufwand am Patienten einsetzbar.
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Als computergesteuertes Fertigungsverfahren eignet sich jedes Fertigungsverfahren, bei dem die Daten der virtuell erschaffenen kieferorthopädischen Therapievorrichtung oder dessen Teils computergesteuert eingesetzt werden können, um die reale kieferorthopädische Therapievorrichtung oder zumindest eines Teils davon herzustellen. Es eignen sich sowohl generative (additive) Fertigungsverfahren als auch subtraktive Fertigungsverfahren, wie z.B. spanende Verfahren. Als generatives Fertigungsverfahren eignet sich grundsätzlich jede Art von additivem Rapid-Prototyping-Herstellverfahren, z.B. Selective-Laser-Melting.
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Eine Voraussetzung, die zunächst unabhängig vom erfindungsgemäßen Verfahren geschaffen werden muss, ist das Bereitstellen einer in der Knochenstruktur verankerten Fixiereinrichtung am Patienten, z.B. durch Einbringen eines Implantats, sowie das Anbringen des Scan-Referenzkörpers an dieser Fixiereinrichtung. Sodann kann eine berührungslose Erfassung der notwendigen Daten des Patienten sowie des Scan-Referenzkörpers erfolgen. Nach Durchführung dieser Datenerfassung kann der Scan-Referenzkörper wieder von der Fixiereinrichtung entfernt werden.
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Als Scan-Referenzkörper kann auch ein Kopf der Fixiereinrichtung selbst verwendet werden (Implantatkopf). In diesem Fall ist es nicht erforderlich, einen Scan-Referenzkörper als separates Teil an der Fixiereinrichtung anzubringen und nach der Datenerfassung wieder zu entfernen. Daher ist in diesem Fall der Scan-Referenzkörper in Form des Kopfs einstückig mit der Fixiereinrichtung ausgebildet.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfassen das oder die Referenzmerkmale des Scan-Referenzkörpers wenigstens eine unsymmetrische und/oder unregelmäßige Ausbildung der Form und/oder der Oberfläche eines Erfassungskörpers des Scan-Referenzkörpers. So kann der Erfassungskörper z.B. eine an einer Seite oder an mehreren Seiten vorgesehene Abflachung eines ansonsten kugelförmigen oder zylindrischen Erfassungskörpers beinhalten. Die Oberfläche des Erfassungskörpers kann z.B. bestimmte optisch oder durch Strahlung erfassbare Oberflächenmerkmale, z.B. Noppen oder Vertiefungen, aufweisen. So kann beispielsweise ein Erfassungshilfskörper gemäß
DE 10 2009 014 013 B4 als Scan-Referenzkörper genutzt werden.
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Die Erfassung der dreidimensionalen biometrischen Daten und/oder der Daten von Referenzmerkmalen des Scan-Referenzkörpers kann durch Abscannen der entsprechenden Umgebung mittels eines medizinischen Scanners erfolgen, z.B. durch optische Erfassung, durch Röntgenuntersuchung oder durch magnetische Untersuchung, z.B. in einem Tomographieverfahren. Die Erfassung kann auch durch eine Kombination mehrerer der erwähnten Erfassungsverfahren durchgeführt werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Erfassung der dreidimensionalen biometrischen Daten und/oder die Erfassung dreidimensionaler Daten des wenigstens einen Referenzmerkmals mittels berührungsloser Bilderfassung. Auf diese Weise ist die Erfassung mittels wenig aufwendiger, kostengünstiger Apparaturen möglich, z.B. durch einen Intraoralscanner.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die kieferorthopädische Therapievorrichtung als mehrteilige Therapievorrichtung hergestellt, die mehrere miteinander zu verbindende Einzelteile aufweist. Durch die virtuelle Konstruktion der Teile der Therapievorrichtung am Computer kann deren reibungsloses Zusammenwirken auch an der realen kieferorthopädischen Therapievorrichtung sichergestellt werden. Neben der Hauptaufgabe, z.B. Mesial-/Distalisierung, transversale Erweiterung, können auch Kombinationsaufgaben von der kieferorthopädischen Therapievorrichtung übernommen werden, z.B. Retention mit Attachments/Halteaufgaben, z.B. für die Einordnung verlagerter Eckzähne.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch die Verwendung eines Scan-Referenzkörpers zur patientenindividuellen Herstellung einer zur Fixierung an einer Knochenstruktur eines Patienten ausgebildeten kieferorthopädischen Therapievorrichtung, die ein Befestigungselement zur Befestigung der kieferorthopädischen Therapievorrichtung an einer in der Knochenstruktur verankerten Fixiereinrichtung aufweist, wobei der Scan-Referenzkörper eine Zuordnung der Position und der räumlichen Lage des Scan-Referenzkörpers zur Fixiereinrichtung anhand wenigstens eines Referenzmerkmals des Scan-Referenzkörpers erlaubt. Auch hierdurch werden die zuvor erläuterten Vorteile realisiert. Der Scan-Referenzkörper kann eines oder mehrere der zuvor erwähnten Referenzmerkmale aufweisen.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch eine kieferorthopädische Therapievorrichtung zur Befestigung an einer Knochenstruktur eines Patienten, die ein Befestigungselement zur Befestigung an einer in der Knochenstruktur verankerten Fixiereinrichtung aufweist, wobei die Therapievorrichtung wenigstens einen Gleitbogen aufweist, an dem wenigstens ein Zahnkorrekturelement mittels eines Gleitelements verschiebbar angeordnet ist. Auch hierdurch können die zuvor erläuterten Vorteile realisiert werden.
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Durch die Ausbildung der Therapievorrichtung mit dem verschiebbar an dem Gleitbogen angeordneten Zahnkorrekturelement kann sich die Therapievorrichtung automatisch an eine durch die Therapievorrichtung bewirkte Bissverlagerung adaptieren und bedarf keiner oder zumindest deutlich weniger manueller Korrekturen durch einen Kieferorthopäden.
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Das Zahnkorrekturelement kann z.B. ein Bracket oder ein intramaxilläres Verblockungselement sein. Die Therapievorrichtung kann insbesondere auch mehrere Zahnkorrekturelemente aufweisen, die mittels eines Gleitelements an dem Gleitbogen verschiebbar angeordnet sind, z.B. für die linke und die rechte Kieferseite. Der Gleitbogen kann als einstückiges Bauteil hergestellt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens ein Zahnkorrekturelement unter Federvorspannung mittels wenigstens eines Federelements an dem Gleitbogen angeordnet. Auf diese Weise kann die erwünschte Vorspannung zur Durchführung der allmählichen Bissverlagerung mittels des Federelements realisiert werden. Zudem wird eine automatische Nachstellung des Zahnkorrekturelements je nach Bissverlagerung gewährleistet. Das Federelement kann z.B. ein Gummiring, eine Zugfeder oder Druckfeder sein, z.B. in Form einer Spiralfeder. Das Federelement kann einerseits an dem Zahnkorrekturelement befestigt sein, andererseits an dem Gleitbogen. Hierfür kann der Gleitbogen z.B. einen Vorsprung aufweisen, beispielsweise in der Art eines Hakens, an dem das Federelement eingehängt werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass an der Kopplungsstelle zwischen dem Befestigungselement der Therapievorrichtung und der in der Knochenstruktur verankerten Fixiereinrichtung wenigstens eine Verdrehschutzanordnung vorhanden ist, durch die ein Verdrehen der Therapievorrichtung gegenüber der Fixiereinrichtung verhindert ist. Dies hat den Vorteil, dass die Therapievorrichtung auch hinsichtlich eines Verdrehfreiheitsgrads durch die Kopplung mit der Fixiereinrichtung gesichert und fixiert ist. Die Verdrehschutzanordnung kann z.B. durch einen Formschluss zwischen dem Befestigungselement der Therapievorrichtung und der Fixiereinrichtung realisiert werden, z.B. in Form eines Mehrecks, beispielsweise eines Achtecks. Alternativ oder zusätzlich können auch nebeneinanderliegende benachbarte Implantate miteinander verblockt sein. Somit kann ein Verdrehschutz durch die Nutzung zweier Implantate sichergestellt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens ein Zahnkorrekturelement als den Zahn eines Patienten nur teilweise umgreifendes Schalenelement ausgebildet. Im Gegensatz zu konventionellen kieferorthopädischen Bändern, die einen Zahn über den vollen Umfang umgreifen, kann das hiermit vorgeschlagene Zahnkorrekturelement verkleinert und damit weniger invasiv ausgebildet sein. Hierdurch kann der Tragekomfort für den Patienten verbessert werden. Das Schalenelement kann Formschlusselemente aufweisen, durch die das Schalenelement formschlüssig an dem gewünschten Zahn des Patienten befestigt werden kann.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können beispielsweise die zuvor genannten Teile der kieferorthopädischen Therapievorrichtung virtuell erschaffen und dann real hergestellt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen
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1 einen Oberkiefer mit daran befestigtem Scan-Referenzkörper und
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2 ein virtuelles Kiefermodell des Oberkiefers des Patienten gemäß 1 einschließlich einer virtuell erschaffenen kieferorthopädischen Therapievorrichtung und
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3 die hergestellte reale kieferorthopädische Therapievorrichtung gemäß 2 an dem Oberkiefer des Patienten gemäß 1 und
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4 eine weitere kieferorthopädische Therapievorrichtung an einem Oberkiefer eines Patienten.
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In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente verwendet.
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Die 1 zeigt anhand des Oberkiefers 1 eines Patienten die Ausgangssituation vor Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Im Oberkiefer 1 ist bereits eine Fixiereinrichtung 2 implantiert. An der Fixiereinrichtung 2 ist ein Scan-Referenzkörper 3 befestigt. Der Scan-Referenzkörper 3 weist einen Erfassungskörper 4 auf, der als Scan-Referenzmerkmal eine ebene, abgeflachte Seite 5 des ansonsten zylinderförmigen Erfassungskörpers 4 aufweist.
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Es erfolgt dann der Schritt des Erfassens dreidimensionaler biometrischer Daten der Umgebung des Scan-Referenzkörpers 3 im gesamten Oberkieferbereich sowie das Erfassen dreidimensionaler Daten des Scan-Referenzkörpers 3 einschließlich des Referenzmerkmals 5. Sodann kann am Computer ein virtuelles Kiefermodell des Patienten aufgrund der erfassten biometrischen Daten und erfassten Daten von Referenzmerkmalen des Scan-Referenzkörpers 3 erstellt werden.
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Die 2 zeigt in einer vergleichbaren Ansicht wie die 1 dieses virtuelle Kiefermodell 6 sowie eine darin angeordnete, bereits virtuell erschaffene kieferorthopädische Therapievorrichtung 7. Die einzelnen Merkmale der virtuell erschaffenen kieferorthopädischen Therapievorrichtung 7 entsprechen denen der nachfolgend noch erläuterten realen kieferorthopädischen Therapievorrichtung. Aus den damit erzeugten Daten der virtuellen kieferorthopädischen Therapievorrichtung wird z.B. durch Lasersintern eine reale kieferorthopädische Therapievorrichtung hergestellt.
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Die 3 zeigt diese kieferorthopädische Therapievorrichtung 8 an demselben Oberkiefer 1 gemäß 1. Erkennbar ist, dass die Therapievorrichtung 8 ein Befestigungselement 9 aufweist, durch das die Therapievorrichtung 8 an der Fixiereinrichtung 2 befestigt ist. Ausgehend von dem Befestigungselement 9 erstreckt sich die Therapievorrichtung 8 zunächst in einem Wurzelbereich 10 hin bis zu einem Bereich, an dem sich die Therapievorrichtung 8 in zwei Arme 11, 12 verzweigt, die einen Gleitbogen der Therapievorrichtung 8 bilden. Der Arm 11 endet an einem freien Ende 13, der Arm 12 endet an einem freien Ende 14. An dem Arm 11 des Gleitbogens ist über ein darauf verschieblich angebrachtes Gleitelement 15 ein Zahnkorrekturelement 16 befestigt. Das Zahnkorrekturelement 16 steht unter Federvorspannung, indem ein Federelement 20, z.B. ein Elastomerring, einerseits an dem Gleitelement 15 oder dem Zahnkorrekturelement 16 befestigt ist, und andererseits an einem Vorsprung 19, der von dem Arm 11 abzweigt.
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Die Therapievorrichtung 8 ist auf der Seite des Arms 12 vergleichbar ausgebildet. Dort ist über ein Gleitelement 17 ein Zahnkorrekturelement 18 darauf gleitend, d.h. verschiebbar, angeordnet. Das Zahnkorrekturelement 18 ist ebenfalls unter Federvorspannung angeordnet. Hierfür ist ein Federelement 22 einerseits an dem Gleitelement 17 oder dem Zahnkorrekturelement 18 befestigt, andererseits an einem abragenden Vorsprung 21 des Arms 12.
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Erkennbar ist, dass die Zahnkorrekturelemente 16, 18 den jeweiligen Zahn nur im Umfang teilweise umgreifen, d.h. sie sind als etwa halbschalenförmige Schalenelemente ausgebildet.
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Die 4 zeigt eine erfindungsgemäß hergestellte kieferorthopädische Therapievorrichtung 8 in Form einer Hybrid-Gaumennahterweiterung. Diese Therapievorrichtung 8 verfügt über zwei Befestigungselemente 9, mit denen sie an entsprechenden in der Knochenstruktur des Patienten verankerten Fixiereinrichtungen befestigt ist. Erkennbar ist, dass von dem einen Befestigungselement 9 ein Arm 23 mit einem ersten Zahnkorrekturelement 16 gekoppelt ist, das andere Befestigungselement 9 ist über einen Arm 24 mit einem zweiten Zahnkorrekturelement 18 gekoppelt. Der Arm 23 ist mit dem Arm 24 über ein Kopplungselement 25 verbunden, das verstellbar ist. Durch Verstellung des Kopplungselements 25 kann der Abstand zwischen den Armen 23, 24 bzw. die dazwischen bestehende Spannung geändert werden. Dies kann z.B. dadurch realisiert sein, dass die Kopplungsvorrichtung 25 eine Gewindeanordnung aufweist, über die die Abstandsverstellung erfolgen kann.
