DE102022100438B3

DE102022100438B3 - Präoperative planung einer einbringung eines dentalen implantates

Info

Publication number: DE102022100438B3
Application number: DE102022100438.4A
Authority: DE
Inventors: Marc Metzger; Stefan Schlager; Leonard Brandenburg
Original assignee: Albert Ludwigs Universitaet Freiburg
Current assignee: Albert Ludwigs Universitaet Freiburg
Priority date: 2022-01-10
Filing date: 2022-01-10
Publication date: 2023-03-09
Anticipated expiration: 2042-01-11
Also published as: WO2023131573A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein computergestütztes Verfahren, ein System und ein Computerprogrammprodukt zur Unterstützung einer präoperativen Planung einer Einbringung eines dentalen Implantates in einen Kiefer eines Patienten. Dabei wird anhand einer bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächendarstellung, z.B. eines digitalen Gipsmodells, wenigstens eines Teils der vorhandenen Zahnkronen und/oder der Mundschleimhaut des Patienten und statistischen parametrischen 3D-Formmodellen (SSM) eine Zahnachsenrepräsentation, eine Zahnkronenrepräsentation und/oder eine Implantationsachsenrepräsentation erzeugt. Dies geschieht basierend auf der der digitalen 3D-Oberflächendarstellung und dem entsprechenden statistischen parametrischen 3D-Formmodell. Zudem kann mittels des Verfahrens, System und Computerprogrammprodukts auch ein entsprechendes statistischen parametrischen 3D-Formmodell erzeugt werden. Zur Plausibilitätskontrolle können die bestimmten Repräsentationen für Zahnachse, -krone und/oder Implantationsachse in einer zusätzlich aufgenommene 2D-Röntgenbildgebung, z.B. einem Orthopantomogramm, dargestellt werden.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Computergestütztes Verfahren, ein System und ein Computerprogrammprodukt zur Unterstützung einer präoperativen Planung einer Einbringung eines dentalen Implantates in einen Kiefer eines Patienten.
Stand der Technik
Implantatgetragene Prothesen sind der aktuelle Goldstandard in der Versorgung teilbezahnter Patienten, und ihr Einsatz nimmt stetig zu. Unterstützt durch die fortschreitende Entwicklung digitaler Arbeitsabläufe wird die chirurgische Implantatinsertion, also die Einbringung eines Implantats in den Kieferknochen, zunehmend verbessert und kostengünstiger.
Derzeit wird das chirurgische Einsetzen von Zahnimplantaten auf der Grundlage von, z.B. in 1 gezeigten, 3-dimensionalen Oberflächenmodellen bzw. digitalen Oberflächendarstellungen der Kiefer (digitalisierte Gipsmodelle oder Intraoralscans) und, z.B. in 2 gezeigten, 3-dimensionalen Kegelstrahl-Computertomografie-Aufnahmen (Cone-Beam-Computertomographie, CBCT) geplant.
Oberflächenmodell und CBCT-Aufnahme werden dann, wie z.B. in 3 gezeigt, im virtuellen Raum überlagert und die zu ersetzende(n) Zahnkrone(n) von einem Arzt/Zahnarzt virtuell in die Zahnlücke eingegliedert (vgl. z.B. 4).
Zusätzlich werden Röntgenübersichtsaufnahmen (z.B. Orthopantomogramme, OPGs) angefertigt, da diese, anders als CBCT-Aufnahmen, die Beurteilung der Erhaltungswürdigkeit einzelner Zähne ermöglichen (vgl. z.B. 5).
Durch die Begutachtung des überlagerten Datensatzes (4) werden anatomische und prothetische Faktoren zur Bestimmung der Position und Ausrichtung des Implantats berücksichtigt. Die Anatomie der umliegenden Strukturen wird anhand des CBCT-Scans beurteilt. Nachbarzähne, und umliegende Nerven dürfen nicht zu nah am Implantat entlanglaufen und das Knochenangebot muss für eine feste Verankerung des Implantats ausreichend sein. Eine geeignete Position und Achse eines Implantats 601 werden schließlich wie in 6 gezeigt unter Berücksichtigung des zuvor geplanten Zahnersatzes und der umliegenden anatomischen Strukturen festgelegt.
Abschließend kann dann z.B. eine Bohrschablone im 3D-Druckverfahren hergestellt werden, um eine präzise Übertragung der geplanten Implantatposition/ -achse während der Operation zu ermöglichen.
Der beschriebene Workflow des aktuellen Stands der Technik ist ein aufwendiger Prozess, der geschultes Personal zur Bedienung der entsprechenden Planungssoftwares erfordert. Zudem sind teure Softwarelizenzen zur Durchführung der Planung und Generierung einer Bohrschablone notwendig. Beide Faktoren führen zu hohen Kosten. Vor allem ist der Prozess aber mit einer nicht unerheblichen Strahlenbelastung in einem strahlensensitiven anatomischen Gebiet verbunden. So sind der Kopf-/Halsbereich mit den Sinnesorganen und Anteilen des zentralen Nervensystems bei CBCT-scans regelmäßig vergleichsweise hohen Strahlendosen ausgesetzt. Im Vergleich zu konventioneller Radiographie appliziert 3-dimensionale Bildgebung mittels CBCT in etwa die 23-fache Strahlendosis, also in etwa 530 µSv (vgl. OPG-Aufnahme ca. 23µSv).
Die US2018085201 A1 bzw. eine zugehörige wissenschaftliche Publikation („Model-Based Teeth Reconstruction“, Wu et al., DOI: http://dy.doi.org/10.1145/2980179.2980233) beschreiben ein Verfahren und System zur Rekonstruktion einzelner Zähne bzw. ganzer Zahnreihen, das auf einem statistischen Formmodell basiert, das mittels digitalisierter Gipsabdrücke bzw. Gipsmodelle erzeugt wurde. Der Fokus des Ansatzes liegt auf der Erzeugung realistischer Animationen. Die zugrundeliegenden 3D-Zahnmodelle sind jedoch mit dem künstlerischen Anspruch an bestmögliche Ästhetik entworfen. Eine exakte Berechnung anatomischer Kovarianzen, wie z.B. die präzise Vorhersage des Zahnwurzelverlaufs ist auf Grundlage dieser Arbeit daher nicht möglich. Möglichst realitätsnahe Informationen über die Zahnwurzeln, die Zahnachsen und deren anatomische Kovariation mit den optisch erfassbaren Zahnkronen sind für die Implantatplanung jedoch maßgeblich, wenn kein dreidimensionales Schnittbildverfahren vorhanden ist.
In dem Artikel „Can we estimate root axis using a 3-dimensional tooth model via lingual-surface intraoral scanning?“ (Lim et al., Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2020 Nov;158(5):e99-e109. doi: 10.1016/j.ajodo.2020.07.032) diskutieren die Autoren die Schätzung der Wurzelachse unter Verwendung von 3D-Zahnmodellen. Jedoch wird bei den diskutierten Ansätzen bei jedem Patienten eine CBCT-Aufnahme gemacht, um ein 3D-Zahnmodell mittels Segmentation zu erstellen und diese im Therapieverlauf mit einer erneut durchgeführten CBCT-Aufnahme zu überlagern. Das bereits diskutierte Problem der einhergehenden Strahlung kann durch diesen Workflow daher ebenfalls nicht umgangen werden.
Die Software Ortho Insight 3D (Motion View LLC, Chattanooga, Tennessee, USA) versucht, die Form von Zahnwurzeln anhand von Standardzahnmodellen vorherzusagen. Studien, die die Genauigkeit dieses Ansatzes untersuchten, berichten jedoch von großen Abweichungen von 9,2 - 22,5 ° bzw. 7,95 - 15° zwischen der tatsächlichen und der geschätzten Wurzelachse im Mittel (Magkavali-Trikka et al., „Estimation of root inclination of anterior teeth from virtual study models: accuracy of a commercial software“, Prog Orthod. 2019;20. doi:10.1186/s40510-019-0298-5; Dastoori et al., „Anterior teeth root inclination prediction derived from digital models: A comparative study of plaster study casts and CBCT images“, J Clin Exp Dent. 2018;10(11):e1069-e1074. doi:10.4317/jced.55180).
In WO 2021/046147 A1 wird vorgeschlagen mittels eines machine learning-Systems und einer 3D-Repräsentation eines 3D-Scans von wenigstens einem Teil eines Patientengebisses eine 3D-Form eines restaurativen Dentalobjekts zu bestimmen. Die automatische Operationsplanung wird dabei jedoch ausgeschlossen.
In WO 2020/227661 A1 wird diskutiert ein dreidimensionales anatomisches Modell anhand von medizinischen Bilddaten zu erzeugen und ein statistisches Formmodell daran anzupassen. Basierend auf dem angepassten statistischen Formmodell werden quantitative Messungen durchgeführt, anhand derer ein mit der Anatomie des Patienten zusammenhängender Defekt klassifiziert werden soll.
Aufgabe und Lösung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, die Implantatplanung bei gleichzeitiger Reduktion der Strahlenbelastung zu verbessern.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines computergestützten Verfahrens gemäß Anspruch 1, eines Systems nach Anspruch 12 und eines Computerprogrammprodukts gemäß Anspruch 22.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein computergestütztes Verfahren zur Unterstützung einer präoperativen Planung einer Einbringung eines dentalen Implantates in einen Kiefer eines Patienten. Dabei wird in einem ersten Schritt eine digitale 3D-Oberflächendarstellung wenigstens eines Teils der vorhandenen Zahnkronen und/oder der Mundschleimhaut des Patienten bereitgestellt. Eine solche digitale 3D-Oberflächendarstellung kann beispielsweise ein Oberflächenscan sein, der z.B. direkt mittels eines Intraoralscanners oder mittels eines durch einen Laborscanner in 3D eingescannten Gipsmodells erzeugt wurde oder wird. In einem zweiten Schritt wird ein statistisches parametrisches 3D-Formmodell bereitgestellt, das zur Erzeugung von Repräsentationen der Zahnachsen sowie der Zahnkronen und/oder eines Teils der Mundschleimhaut geeignet ist. Statistische Formmodelle dienen beispielsweise zur Beschreibung von anatomischen Formen, hier z.B. der Zahnachsen, und modellierten insbesondere die Wahrscheinlichkeit des Vorliegens bestimmter Formen. In einem dritten Schritt wird eine Repräsentation der empfangenen digitalen 3D-Oberflächendarstellung erzeugt, indem eine Vielzahl von Landmarken auf wenigstes einer Zahnkrone und/oder Teilen der Mundschleimhaut, die in der bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächendarstellung sichtbar sind, festgelegt wird. Dabei kann es sich z.B. um anatomische Landmarken wie die Zahnhöcker handeln. Schließlich wird in einem vierten Schritt eine Repräsentation der Zahnachsen eines oder mehrerer der für den implantatgetragenen Zahnersatz vorgesehenen Zähne basierend auf der erzeugten landmarkenbasierten Repräsentation der digitalen 3D-Oberflächendarstellung und dem statistischen parametrische 3D-Formmodell bestimmt. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass mittels des statistischen parametrischen Formmodells rein aus den Informationen der digitalen 3D-Oberflächendarstellung, also ohne zusätzliche, strahlungsintensive Bildgebung, auf in der digitalen 3D-Oberflächendarstellung nicht sichtbare Formen wie die Zahnachsen oder Zahnwurzeln geschlossen werden kann. Eine strahlungsintensive CBCT-Bildgebung ist nicht mehr notwendig und es können anatomische Strukturen rein auf Grundlage eines Oberflächenscans wenigstens eines Teils der vorhandenen Zahnkronen und/oder der Mundschleimhaut mittels des statistischen parametrischen Formmodells exakt berechnet werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein System zur Unterstützung einer präoperativen Planung einer Einbringung eines dentalen Implantates in einen Kiefer eines Patienten. Eine solches System umfasst mehrere Einheiten. Erstens eine Datenbereitstellungseinheit, die eingerichtet ist, eine digitale 3D-Oberflächendarstellung bereitzustellen. Zweitens eine Modellbereitstellungseinheit, die eingerichtet ist, ein statistisches parametrisches 3D-Formmodell bereitzustellen. Drittens eine Bildverarbeitungseinheit, die eingerichtet ist, eine Repräsentation der von der Datenbereitstellungseinheit bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächendarstellung durch Festlegen einer Vielzahl von auf der 3D-Oberflächendarstellung befindlichen Landmarken zu erzeugen. Viertens eine Implantatplanungseinheit, die eingerichtet ist eine Repräsentation der Zahnachsen eines oder mehrerer der für den implantatgetragenen Zahnersatz vorgesehenen Zähne zu bestimmen. Die Implantatplanungseinheit tut dies basierend auf der mit der Bildverarbeitungseinheit erzeugten landmarkenbasierten Repräsentation der digitalen 3D-Oberflächendarstellung und einem von der Modellbereitstellungseinheit bereitgestellten statistischen parametrischen 3D-Formmodell.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Computerprogrammprodukt zur Unterstützung einer präoperativen Planung einer Einbringung eines dentalen Implantates in einen Kiefer eines Patienten, das computerlesbare Anweisungen zum Ausführen der erfindungsgemäßen Verfahren umfasst.
Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren beschrieben.
In den Figuren zeigen:

1 ein Beispiel einer digitalen 3D-Oberflächendarstellung eines Patienten;
2 ein Beispiel eines CBCT-Bildgebungsdatensatzes (3D-Bildgebungsdatensatz) des Patienten;
3 ein Beispiel einer Überlagerung der 3D-Oberflächendarstellung und des 3D-Bildgebungsdatensatzes des Patienten;
4 ein Beispiel eines virtuell eingesetzten dentalen Implantats bei dem Patienten;
5 ein Beispiel einer 2D-Röntgenbildgebung (Orthopantomogramm) des Patienten;
6 ein Beispiel einer Darstellung eines Implantats und seiner Achse in einer zusätzlichen Bildgebung;
7 eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Unterstützung eines präoperativen Prozesses zur Planung einer Einbringung eines dentalen Implantates in einen Kiefer eines Patienten mittels dem eine Zahnachsenrepräsentation eines oder mehrerer der für den implantatgetragenen Zahnersatz vorgesehenen Zähne bestimmt wird;
8 ein Beispiel einer SSM-basierten Rekonstruktion der Zahnkronen und Zahnachsen;
9 eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Unterstützung eines präoperativen Prozesses zur Planung einer Einbringung eines dentalen Implantates in einen Kiefer eines Patienten mittels dem eine Zahnachsenrepräsentation eines oder mehrerer der für den implantatgetragenen Zahnersatz vorgesehenen Zähne bestimmt wird und diese zur Plausibilitätskontrolle in einem 2D-Röntgenbildgebungssatz dargestellt wird;
10 ein Beispiel einer Projektion einer SSM-basierten Rekonstruktion der Zahnachsen und einer Darstellung der Implantate in ein Orthopantomogramm;
11 eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Unterstützung eines präoperativen Prozesses zur Planung einer Einbringung eines dentalen Implantates in einen Kiefer eines Patienten bei dem ein statistisches parametrisches Formmodell zum Bestimmen von Zahnachsen erzeugt wird;
12 ein Beispiel für eine Annotation von anatomischen Landmarken auf den Oberflächen der Zahnkronen und entlang der Zahnwurzeln;
13 zeigt ein Beispiel für ein Bestimmen einer Zahnachse bei einem mehrwurzeligen Zahn und der Annotation entsprechender Landmarken;
14 eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Unterstützung eines präoperativen Prozesses zur Planung einer Einbringung eines dentalen Implantates in einen Kiefer eines Patienten bei dem ein statistisches parametrisches Formmodell zum Bestimmen von Zahnkronen erzeugt wird;
15 eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Unterstützung eines präoperativen Prozesses zur Planung einer Einbringung eines dentalen Implantates in einen Kiefer eines Patienten bei dem ein statistisches parametrisches Formmodell zum Bestimmen von Implantationsachsen erzeugt wird;
16 ein eine Ausführungsform eines Systems zur Unterstützung eines präoperativen Prozesses zur Planung einer Einbringung eines dentalen Implantates in einen Kiefer eines Patienten;
17 ein Beispiel eines virtuell positionierten Modells einer Bohrschablone.

Alle Figuren verwenden für gleiche oder gleichartige Elemente durchgehend gleiche Bezugszeichen. Erläuterungen einer Figur beziehen sich sinngemäß auch auf die jeweils anderen Figuren.
Im Rahmen der Erfindung werden statistische parametrische Formmodelle (statistical shape models, SSMs) verwendet. SSMs sind eine gut validierte Methode zur Formanalyse und Rekonstruktion von Datensätzen. Sie enthalten formrelevante Informationen eines Objekts sowie dessen Variabilität. Ein solches Modell schätzt die durchschnittliche Form eines Objekts und gibt dementsprechend einen Spielraum vor, in dem die Form variieren darf. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Form eines Objekts durch eine Menge von n Punkten repräsentiert werden kann, wobei die Punkte in jeder beliebigen Anzahl von Dimensionen, üblicherweise jedoch in zwei oder drei Dimensionen, gegeben sein können. Die sogenannte „Form“ wird in diesem Fall als diejenige Qualität der Punktmenge definiert, die unter bestimmten Transformationen invariant ist. In 2D oder 3D ist dies üblicherweise Invarianz unter Ähnlichkeitstransformationen, also Rotation, Translation und Skalierung.
Ein SSM ermöglicht es also Formen zu nähern. Dies erlaubt es, auch nicht vollständige Formen mittels eines Anpassungsverfahrens (Fittings) eines entsprechenden SSMs an diese Form zu nähern und so einen Vorschlag für die wahrscheinlichste Ergänzung der fehlenden Elemente zu erzeugen.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird das später verwendete SSM zunächst anhand einer Vielzahl von Trainingsdatensätzen erzeugt. Jeder dieser Trainingsdatensätze besteht wiederum aus einer Vielzahl von Punkten im 2-, 3- oder sogar höherdimensionalen Raum, die repräsentativ für eine bestimmte Form sind. Eine Form kann dabei auch aus mehreren verschiedenen anatomischen Strukturen bestehen, z.B. aus Zahnkronen und Zahnwurzeln, oder sogar aus abstrakteren Charakteristika wie den Zahnachsen. Diese Menge von Punkten kann z.B. durch manuelle, halb- oder vollautomatische Annotation von anatomischen Landmarken in Bilddaten entsprechender Dimensionalität erzeugt werden. Eine weitere Möglichkeit ist, die Punkte eines Oberflächennetzes (surface meshes), das zur Darstellung der Form verwendet wird, als die oben genannte Punktemenge zu verwenden. Letztere können im weiteren Sinne als mathematische Landmarken verstanden werden. In jedem Fall bildet die Vielzahl von aus Punkten bestehenden Trainingsdatensätzen eine Punktwolke. Daraus wird dann ein SSM erzeugt, indem die Verteilung der Punkte aller Trainingsdatensätze modelliert wird. Sind beispielsweise nr Formen vorhanden und wird jede Form von n_L 3-dimensionalen Punkten repräsentiert, können nr Trainingsdatensätze bestehend aus jeweils n_L 3D-Punkten erzeugt werden. Jeder dieser Trainingsdatensätze kann dabei als Vektor in einem 3n_Ldimensionalen Raum aufgefasst werden. Die Vielzahl von Trainingsdatensätzen bildet dann eine Punktwolke, die aus n_T Punkten im 3·n_L-dimensionalen Raum besteht. Aus einem Modell der Verteilung dieser Punkte kann dann die mittlere Form und die Verteilung möglicher Formvariationen der Trainingsdatensätze entnommen werden.
Die im Rahmen der Erfindung verwendeten Bilddaten umfassen 3D-Oberflächendarstellungen der Zahnkronen und/oder der Mundschleimhaut (z.B. 1, 100). Diese können z.B. mittels eines Laborscanners erzeugt werden, der digitale 3D-Scans eines zuvor über einen entsprechenden Abdruck hergestellten Gipsmodells erstellt, oder mittels eines Intraoralscanners, der den Mundraum direkt scannt. Ferner umfassen Bilddaten 3D-Bildgebungsdaten, z.B. von einem CT-Scanner, insbesondere einem CBCT-Scanner (z.B. 2, 200), einem MR-Scanner, einer Röntgenanlage, insbesondere eines Orthopantomografen (z.B. 5, 500) oder einer sonstigen Bildgebungsmodalität. Schließlich sind als Bilddaten auch Kombinationen zweier oder mehrerer der oben genannten Bilddaten möglich.
Unter Landmarken werden hier Punkte verstanden, die sich in verschiedenen Bilddaten konsistent wiederfinden lassen. Grundsätzlich können dies anatomische oder mathematische Landmarken sein. Anatomische Landmarken bezeichnen dabei Punkte, die anatomisch von anderen Punkten unterscheidbar und daher konsistent wiederauffindbar sind; beispielsweise Zahnhöckerspitzen oder Wurzelspitzen. Mathematische Landmarken wiederum sind Punkte, die mathematisch von anderen unterscheidbar sind wie beispielsweise Extremalpunkte oder Punkte, an denen eine starke lokale Krümmung vorliegt oder aber auch die bereits erwähnten Punkte eines Oberflächennetzes. Weitere Details zu Landmarken und deren Bestimmung sind z.B. Abschnitt 4.1 in Cootes and Taylor, „Statistical Models of Apperance for Computer Vision Imaging Science and Biomedical Engineering“ (University of Machester, 2004 online veröffentlicht unter: https://www.facerec.org/algorithms/aam/app_models.pdf), im folgenden COOTES, beschrieben.
Verwendung des SSM zur Rekonstruktion
Ein wie oben beschriebenen erzeugtes SSM erfasst die in den Trainingsdatensätzen vorhandene Formvariabilität. Dabei kodieren die Landmarken als formrepräsentierende Punkte die Formbeziehung zwischen der digitalen 3D-Oberflächendarstellung und den Informationen aus den 3D-Bildgebungsdaten. Beispielsweise können so Formbeziehungen zwischen Zahnkronen und/oder Mundschleimhaut und den darunter liegenden Zahnwurzeln oder dazugehörigen Zahnachsen modelliert werden. Es ist also möglich allein aus einer digitalen 3D-Oberflächendarstellung mittels eines aus den Daten einer genügend großen Anzahl von Trainingssubjekten erzeugten SSMs auf die wahrscheinlichste Position und Achse der Zahnwurzeln bzw. die Zahnachsen zu schließen. Im Idealfall kann so auf die Informationen aus einem zusätzlichen ggf. strahlungsintensive 3D-Bildgebungsdatensatz verzichtet werden - sogar dann, wenn ein oder mehrere Zähne in den digitalen 3D-Oberflächenscans fehlen. Es können also allein basierend auf einem wie z.B. in 1 gezeigten Gipsmodell bzw. Oberflächenmodell 100 eines Patienten, dem ein oder mehrere Zähne fehlen, Vorschläge für passende Implantate und deren Implantationsachsen und/oder passendende Zahnkronen (Zahnersatz) und gegebenenfalls sogar weitere nicht sichtbare anatomische Strukturen gemacht werden.
7 zeigt ein Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Im Schritt 701 werden digitale 3D-Oberflächendarstellungen wenigstens eines Teils der vorhandenen Zahnkronen und/oder der Mundschleimhaut eines Patienten bereitgestellt. 1 zeigt ein Beispiel 100 einer solchen 3D-Oberflächendarstellung. Die 3D-Oberflächendarstellungen können dabei 3D-Scans eines Gipsmodells mittels eines digitalen Scanners oder Bilddaten eines Intraoralscanners sein. Es können also digitale Darstellungen der Oberflächen der Zahnkronen und/oder der Mundschleimhaut sein, die den im zahnmedizinischen Bereich bekannten Gipsmodellen entsprechen.
Im Schritt 702 wird ein statistisches parametrisches 3D-Formmodell bereitgestellt, mit dem die Zahnachsen und optional die Zahnkronen und/oder ein Teil der Mundschleimhaut genähert werden kann. Es können z.B. Repräsentationen dieser Strukturen, z.B. durch Landmarken oder Oberflächennetze, anhand des SSM erzeugt werden. Das SSM kann bereits vorhanden sein und aus einer entsprechenden Datenbank abgerufen werden oder es kann zunächst anhand von Trainingsdatensätzen erzeugt werden. Auf die Erzeugung eines entsprechenden SSM wird unten noch eingegangen.
Im Schritt 703 wird von den empfangenen digitalen 3D-Oberflächendarstellung eine Repräsentation erzeugt. Beispielsweise wird dazu einer Vielzahl von Landmarken festgelegt, die sich auf der empfangenen digitalen 3D-Oberflächendarstellung befinden. In einer Ausführungsform der Erfindung werden zur Erzeugung einer solchen punktebasierten Repräsentation der digitalen 3D-Oberflächendarstellung alle oder Teile der vorhandenen Zahnkronen mit durch das jeweilige SSM vorgegebenen Landmarken annotiert. Beispielsweise können, soweit auch die entsprechenden Zähne vorhanden sind, dieselben Landmarken annotiert werden, die auch im Rahmen der Erstellung des SSM zur Erzeugung der Repräsentationen der überlagerten Datensätze annotiert wurden. Z.B. können Landmarken mittels entsprechender Software auf den Zahnhöckern, Inzisalkanten und/oder Zentralfissuren annotiert werden. Zusätzlich oder alternativ können Landmarken auf der Mundschleimhaut annotiert werden. Die in diesem Schritt erzeugte/n Repräsentation/en kann/können dann in einem zur Weiterverarbeitung geeigneten Format gespeichert und/oder weitergegeben werden.
Im Schritt 704 wird basierend auf der erzeugten Repräsentation der digitalen 3D-Oberflächendarstellung und dem SSM eine Näherung der digitalen 3D-Oberflächendarstellung erstellt, also eine die digitale 3D-Oberflächendarstellung möglichst gut repräsentierende, auf dem SSM basierende Modellierung. Dies kann z.B. durch ein Fitting des SSM an die digitale 3D-Oberflächendarstellung des Patienten geschehen. Als Ergebnis erhält man dann eine Repräsentation der Näherung, z.B. wieder in Form von anatomischen oder mathematischen Landmarken. Diese Repräsentation enthält dann neben den bereits aus der digitalen 3D-Oberflächendarstellung erkennbaren Strukturen auch in dieser nicht sichtbare aber im SSM enthaltene Strukturen. Durch Näherung kann man also auch Repräsentationen von im Patientendatensatz nicht vorhandenen Zahnwurzeln erhalten. Diese Näherung ursprünglich nicht vorhandener Zähne bzw. von deren Zahnachsen können dann als Vorschläge für sinnvolle Implantationsachsen verwendet werden. So kann z.B. eine Repräsentation der Zahnachsen eines oder mehrerer der für den implantatgetragenen Zahnersatz vorgesehenen Zähne anhand des SSM und der digitalen 3D-Oberflächendarstellung bestimmt werden.
Durch analoges Vorgehen kann man so alternativ oder zusätzlich Vorschläge für die Gestaltung des prospektiv einzubringenden Zahnersatzes generieren. In einer Ausführungsform der Erfindung wird im Schritt 702 ein zweites statistisches parametrisches 3D-Formmodell bereitgestellt, das zur Erzeugung von Repräsentationen von Zahnkronen geeignet ist. Basierend auf einer Repräsentation der digitalen 3D-Oberflächendarstellung und dem zweiten statistischen parametrischen 3D-Formmodell im Schritt 704 zudem eine Repräsentation der Zahnkronen und/oder eines Teils der Mundschleimhaut eines oder mehrerer der für den implantatgetragenen Zahnersatz vorgesehenen Zähne bestimmt. Die Repräsentationen der digitalen 3D-Oberflächendarstellungenkönne dabei auf zwei verschiedenen Wegen erzeugt werden. Im Falle, dass die 3D-Oberflächenrepräsentationen bereits als Oberflächennetze vorliegen, werden die Punkte des Oberflächennetzes als Landmarken bzw. Punkte der Repräsentation verwendet. Das Oberflächennetz entspricht also der Repräsentation. Ein anderer Weg ist, Landmarken in den digitalen 3D-Oberflächendarstellung zu annotieren und als Repräsentation zu verwenden. Z.B. könne hier anatomische Landmarken wie die Zahnhöcker annotiert werden. Mittels einer reinen 3D-Oberflächendarstellung können also auch die Position, Form und Größe fehlender Zähne auf Grundlage des SSM berechnet werden. Dies würde das bisher manuell vorgenommene Setzen und Bearbeiten von Zahnkronen im virtuellen Raum ersetzen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird im Schritt 702 ein drittes statistisches parametrisches 3D-Formmodell bereitgestellt, das zur Erzeugung von Repräsentationen von Implantationsachsen geeignet ist. Auch auf die Erzeugung eines solchen SSM wird unten noch eingegangen. In Schritt 703 werden dann analog zum Vorgehen bei der Rekonstruktion der Zahnkronen, Repräsentationen der digitalen 3D-Oberflächendarstellungen erzeugt. Basierend auf dem dritten statistischen parametrischen 3D-Formmodell und der in Schritt 703 erzeugte Repräsentation der digitalen 3D-Oberflächendarstellung wird im Schritt 704 dann eine Repräsentation der Implantationsachsen eines oder mehrerer der für den implantatgetragenen Zahnersatz vorgesehenen Zähne bestimmt. 8 zeigt ein Beispiel dafür. Im Falle, dass die 3D-Oberflächenrepräsentationen bereits als Oberflächennetze vorliegen, ist eine Erzeugung einer Repräsentation nicht mehr notwendig und der Schritt 703 kann ausgelassen werden. Die Erzeugung von Vorschlägen von Implantationsachsen basierend auf solchen Erfahrungswerten ist insbesondere deswegen von Vorteil, da die Zahnachsen und von den optimalen Implantationsachsen abweichen können. Beispielsweise kann vormals vorhandene Knochensubstanz fehlen (Atrophie), so dass auf Grund des mangelnden Knochenangebots die ursprünglichen Zahnachsen nur bedingt Anhalt über die zu verwendende Implantationsachsen geben. Durch Implementierung bereits bestehender Planungsdatensätze von Implantatinsertionen in einem weiterem SSM (bestehend aus CBCT, 3D-Oberflächendarstellung und festgelegter Implantationsachse) kann für jede Situation nicht nur der Zahnersatz, sondern auch die anzustrebende(n) Implantationsachse(n) berechnet werden.
Die hier diskutierten ersten, zweiten und dritten SSMs können grundsätzlich auch zur Erzeugung mehrerer der genannten Repräsentationen geeignet sein. So kann in einigen Ausführungsformen z.B. das dritte SSM sowohl zur Erzeugung einer Repräsentation der Zahnachsen als auch der Implantationsachsen geeignet sein und so mittels nur eines einzigen kombinierten SSMs Vorschläge für beide Arten von Achsen erzeugt werden. Ebenso kann in einigen Ausführungsformen ein SSM zur Erzeugung von Repräsentationen der Zahnkronen und -achsen und ggf. sogar der Implantationsachsen bereitgestellt werden und basierend auf diesem SSM und der bereitgestellten 3D-Oberflächendarstellung Repräsentationen für Zahnachsen, -kronen und Implantationsachsen erzeugt werden.
In jedem Fall, sei es durch Verwendung einzelner separater SSMs für Zahnachsen, Zahnkronen und Implantationsachsen oder durch Verwendung einzelner kombinierter SSMs, können als Ergebnis Repräsentationen für Zahnachsen, Zahnkronen und Implantationsachsen in einer einzelnen kombinierten Repräsentation darstellbar sein. 8 zeigt eine solche Repräsentation 800 in der sowohl eine vollständige Darstellung (z.B. als Oberflächennetz) der vorgeschlagenen Zahnachsen 801 in Form von Richtung und Lage angebenden Zylindern, als auch eine Darstellung der vorgeschlagenen Zahnkronen 802 sichtbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform kann zusätzlich oder alternativ zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen das verwendete SSM zusätzlich zu Zahnkronen, Zahnwurzeln und/oder Zahnachsen auch die zahnnahen Knochenstrukturen sowie die Verläufe zahnnaher Nerven (zum Beispiel des Nervus mentalis oder Nervus alveolaris inferior) modellieren. So könnten wiederum allein auf Basis von digitalen Oberflächendarstellungen Vorhersagen für vorhandene Knochenstrukturen und den Verlauf von Nerven getroffen werden, was bei der Planung und Insertion eines Implantats von wesentlicher Bedeutung ist, z.B. um die sichere Verankerung des Implantats zu garantieren sowie die umgebenden Nerven nicht zu beschädigen. Die beschriebenen Strukturen müssen also bei der Festlegung einer Implantationsachse berücksichtigt werden, um einen Langzeiterfolg zu garantieren. In einer solchen Ausführungsform der Erfindung wird also im Schritt 702 ein statistisches parametrisches 3D-Formmodell bereitgestellt, das zudem zur Erzeugung von Repräsentationen von zahnnahen Knochenstrukturen und/oder des Verlaufs der zahnnahen Nerven geeignet ist. In Schritt 704 wird dann basierend auf diesem statistischen parametrischen 3D-Formmodell und der erzeugten Repräsentation der digitalen 3D-Oberflächendarstellung zusätzlich eine Repräsentation der zahnnahen Knochenstrukturen und/oder des Verlaufs der zahnnahen Nerven bestimmt.
In einer weiteren Ausführungsform können in Schritt 703 zusätzlich oder alternativ zur Annotation von anatomischen Landmarken auf den Zahnkronen auch Landmarken auf der Mundschleimhaut eines Patienten annotiert werden. Dies kann beispielsweise notwendig sein, weil sämtliche oder ein Großteil der Zähne fehlen. Da im Bereich der Kiefer der Knochen dicht unter der Schleimhaut liegt, besteht eine Korrelation zwischen der optisch erfassbaren intraoralen Situation und der knöchernen Situation der Kiefer. Die Form der Schleimhautüberzogenen Kieferabschnitte lässt daher regelhaft Rückschlüsse auf das Knochenangebot und den Verlauf wichtiger anatomischer Strukturen zu. Da jeder Zahn charakteristische Kronen- und Wurzelmerkmale aufweist, kann auf Grundlage eines Oberflächenscans auch auf die Position und den Verlauf von Zahnwurzeln geschlossen werden. Auf Grundlage eines SSM von Ober- und Unterkiefer nach Implementierung einer hohen Anzahl von Trainingsdaten, können auch Aussagen über den Verlauf und die Form des Kieferhöhlenbodens, sowie des Nervus alveolaris inferior (Unterkiefernerv) getroffen werden. Beschreibt das zu verwendende SSM mögliche Formen der Mundschleimhaut sowie der Zahnachsen und/oder Zahnkronen und gegebenenfalls sogar der zahnnahen Knochenstrukturen und/oder des Verlaufs der zahnnahen Nerven, können so in zu den vorherigen Ausführungsbeispielen analoger Vorgehensweise allein aus Oberflächenmodellen der Mundschleimhaut Vorschläge für Implantate und Suprakonstruktionen/Zahnersatz generiert werden. Beispielsweise könnte auf diese Art und Weise die Erstellung und Insertion implantatgetragener Suprakontruktionen für gänzlich zahnlose Patienten unterstützt werden. In einer Ausführungsform der Erfindung wird also im Schritt 702 ein solches SSM bereitgestellt und in Schritt 704 basierend auf der so erzeugten Repräsentation der digitalen 3D-Oberflächendarstellung und dem statistischen parametrischen 3D-Formmodell eine Repräsentation der Zahnachsen eines oder mehrerer der für den implantatgetragenen Zahnersatz vorgesehenen Zähne bestimmt. Zusätzlich können optional in Schritt 704 basierend auf der so erzeugten Repräsentation der digitalen 3D-Oberflächendarstellung und dem statistischen parametrischen 3D-Formmodell Repräsentationen der Zahnkronen, Zahnachsen und/oder Implantationsachsen eines oder mehrerer der für den implantatgetragenen Zahnersatz vorgesehenen Zähne sowie optional der zahnnahen Knochenstrukturen und/oder des Verlaufs der zahnnahen Nerven bestimmt werden.
In einigen Ausführungsbeispielen kann eine zusätzliche, bildgebungsbasierte Plausibilitätskontrolle der erzeugten Vorschläge vorgesehen sein. Beispielsweise können die vorgeschlagenen Zahnkronen, Zahnachsen und/oder Implantationsachsen sowie die geschätzten Knochenstrukturen und/oder Nervenverläufe, in weiteren Bildgebungsdaten dargestellt werden, z.B. durch Projektion. 9 zeigt ein solches Ausführungsbeispiel. Dort werden im Schritt 901 weitere Bildgebungsdaten der knöchernen Situation von bei der Einbringung des dentalen Implantats relevanten Teilen von Mund, Kiefer und Gesicht des Patienten bereitgestellt und die bestimmte Repräsentation der Zahnkronen, Zahnachsen und/oder Implantationsachsen sowie optional der zahnnahen Knochenstrukturen und/oder des Verlaufs der zahnnahen Nerven zur Plausibilitätskontrolle in diesen weiteren Bildgebungsdaten dargestellt. Beispielsweise kann anhand weiterer Bildgebungsdaten, die z.B. die real vorhandenen Knochenstrukturen erkennbar machen, überprüft werden, ob die Implantatachsen in den Knochen führen und ob dort auch ausreichend Substanz zur Befestigung vorliegt oder ob sie innerhalb von Weichteilen verlaufen, die zur Befestigung ungeeignet sind. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den weitere Bildgebungsdaten um 2D-Röntgenbildgebungsdaten, insbesondere OPG-Bildgebungsdaten. Ziel ist es, dass der automatisch generierte Implantationsvorschlag, der vom SSM berechnet wird zum Zwecke der Plausibilitätskontrolle und zum Zwecke der Adjustierung in das OPG überführt wird. Erst im OPG ist die knöcherne Situation und der Verlauf benachbarter Strukturen (z.B. Zahnwurzeln, Nervenkanal) sichtbar. In einer bevorzugten Ausführungsform wird dazu eine Einzelzahn-Fusionierung der OPGs mit den SSMs vorgenommen. Die Landmarken im SSM dienen dabei als Referenz für die automatisch berechneten Regionen im OPG. Eine Projektion wird anhand der Konturen der Zahnkrone im OPG mit der Oberflächengeometrie des SSMs durch einen 2D-3D Registrierungsansatz erreicht. Diese Projektion erlaubt das Übertragen der Achsen aus dem SSM in die OPG-Darstellung. Wenn dem Benutzer bei Durchsicht der überlagerten Daten auffällt, dass eine Änderung des Implantationsvorschlag vorgenommen werden muss, kann dieser Verschiebungen und Rotationen der Implantationsachse vornehmen, um z.B. Mindestabstände zu Nachbarstrukturen einhalten zu können. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird durch die bekannten Dimensionen im Oberflächenmodell eine Skalierung des OPGs, welches aufnahmebedingt Verzerrungseffekte aufweist, durchgeführt. Durch diese Skalierung des OPGs wird die Messung von metrischen Abständen im OPG ermöglicht. Durch Vermessung der Dimensionen in der Region des Implantates kann der Behandler nach Einstellung der Implantationsachse die gewünschte Implantatlänge und den -durchmesser festlegen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden, nachdem die oben beschriebenen Schritte abgeschlossen wurden, alle vorgenommenen Änderungen, sowie das ausgewählte Implantat wieder in das 3D-Modell überführt. Dafür wird eine Rückberechnung der zweidimensional durchgeführten Änderungen in den dreidimensionalen Datensatz vorgenommen. Da im OPG Korrekturen nur in der Ebene des Röntgenbildes vorgenommen werden können, bietet die dreidimensionale Darstellung im Oberflächenmodell eine erneute Möglichkeit alle drei Raumebenen zu betrachten. Insbesondere die oro-linguale Achse ist aufgrund des Projektionsverfahrens im OPG nicht sichtbar. Durch abschließende dreidimensionale Betrachtung des generierten Implantationsvorschlages kann festgestellt werden, ob das ausgewählte Implantat beispielsweise oral oder vestibulär perforiert, bzw. ob ein ausreichender Abstand zur Schleimhaut und dem darunter gelegenen Knochen eingehalten wurde. Ein Beispiel für eine Plausibilitätskontrolle anhand einer OPG-Aufnahme ist in 10 gezeigt bei der in OPG-Bildgebungsdaten 1000 die Zahnachsen 1001 und auch Implantate 1002 stilisiert dargestellt werden.
Erzeugung des SSM
In einigen Ausführungsformen der Erfindung wird das später verwendete SSM anhand von Trainingsdatensätzen erzeugt. Jeder dieser Trainingsdatensätze kann aus einem einzelnen Datensatz oder einer Fusion verschiedener Datensätze bestehen. - In einer Ausführungsform besteht der Trainingsdatensatz aus einer digitalen 3D-Oberflächendarstellung, die mit 3D-CBCT-Bilddaten fusioniert wurde. Dazu wurden zahlreiche bereits existierende CBCT-Aufnahmen mit dazugehörigen 3D-Oberflächendarstellungen überlagert. So entsteht eine Verknüpfung zwischen dem optisch erfassbaren Intraoralscan und der dreidimensionalen Volumentomografie. Auf Grundlage der fusionierten Datensätze als Trainingsdaten kann nun die Korrelationen zwischen der Oberfläche und den daruntergelegenen Strukturen in einem SSM abgebildet werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel besteht jeder Trainingsdatensatz aus einer Fusion von 3D-Oberflächendarstellung 3D-CBCT-Bilddaten und einer geeigneten Repräsentation wenigstens einer beim jeweiligen Patienten verwendeten Implantationsachse. In einer weiteren Ausführungsform besteht jeder Trainingsdatensatz nur aus einer 3D-Oberflächendarstellung. In diesen Ausführungsformen können also Formmodelle zur Berechnung der Zahnkronen, des Zahnwurzelverlaufs sowie des Nerv- und Knochenverlaufs aber auch von Implantationsachsen erstellt werden.
11 zeigt die Schritte einer ersten solchen Ausführungsform der Erfindung zur Erzeugung eines ersten SSMs.
In Schritt 1101 werden mehrere digitale 3D-Oberflächendarstellungen wenigstens eines Teils der Zahnkronen und/oder wenigstens eines Teils der Mundschleimhaut bereitgestellt, die jeweils von unterschiedlichen Trainingssubjekten stammen. Die, z.B. in 1 gezeigten, digitalen 3D-Oberflächendarstellungen 100 entsprechen dabei den bereits zuvor beschriebenen und können auf gleiche Weise bezogen oder erzeugt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Trainingssubjekte orthognath, besitzen also eine vollständige Anzahl von Zähnen und eine Regelverzahnung.
In Schritt 1102 werden zudem von denselben Trainingssubjekten 3D-Bildgebungsdatensätze bereitgestellt. Die konkrete Bildgebungsmodalität ist beliebig, solange aus den damit erzeugten 3D-Bildgebungdatensätzen die Zahnachsen bestimmbar sind und mit ihnen eine Bildregistrierung mit der digitalen 3D-Oberflächendarstellung des entsprechenden Trainingssubjekts möglich ist. Sind beispielsweise in den 3D-Bildgebungsdaten sowohl der Verlauf der Zahnwurzeln als auch die Zahnkronen erkennbar, sind diese für das Verfahren geeignet. Anhand des Verlaufs der Wurzel/n kann prinzipiell der Verlauf der Zahnachse bestimmt werden (mehr dazu unten). Mittels in beiden Datensätzen bestimmbarer und zueinander korrespondierender Punkte, z.B. auf den Zahnkronen, kann zudem eine Registrierung beider Datensätze durchgeführt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform stammen die 3D-Bildgebungsdaten von einem CBCT. Ein Beispiel für 3-dimensional segmentierte CBCT-Bildgebungsdaten 200 ist in 2 gezeigt.
In Schritt 1103 wird eine Vielzahl von Trainingsdatensätzen erzeugt, indem die digitale 3D-Oberflächendarstellung und die 3D-Bildgebungsdaten jedes der Trainingssubjekte mittels Bildregistrierung so ausgerichtet werden, dass sich in beiden Bilddaten auffindbare Strukturen möglichst gut überlagern. Ein Beispiel für eine solche Überlagerung 300 ist in 3 gezeigt. Dabei kann die 3D-Oberflächendarstellung als Referenzbild und die 3D-Bildgebungsdaten als Objektbild dienen, oder umgekehrt. Mittels ausgleichender Transformation wird dann das Objektbild optimal an das Referenzbild angepasst. Hier können die in der medizinischen Bildverarbeitung gängigen Softwarelösungen und Bildregistrierungsalgorithmen verwendet werden. Das Ergebnis der Bildregistrierung ist dann ein kombinierter bzw. überlagerter Trainingsdatensatz für jedes Trainingssubjekt. Z.B. enthält dieser dann detaillierte Informationen über die Zahnkrone und die Zahnwurzel.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden vor der Bildregistrierung in einem Schritt 1112 auf der digitalen 3D-Oberflächendarstellung und den 3D-Bildgebungsdaten einander entsprechende Registrierungslandmarken festgelegt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden diese Registrierungslandmarken auf den Oberflächen der Zahnkronen annotiert. Beim Registrierungsschritt wird dann versucht, die einander entsprechenden Landmarken in möglichst gute Übereinstimmung miteinander zu bringen. Zur Registrierung anhand von Registrierungslandmarken kann beispielsweise ein Iterative Closest Point (ICP) Verfahren verwendet werden, das iterativ den Abstand zwischen den Landmarken und somit den Zahnoberflächen reduziert, was zu einer Überlagerung mit einem minimalen Abstand führt.
In Schritt 1104 wird nun für jeden der erzeugten Trainingsdatensätze eine Repräsentation erzeugt. Die Repräsentation muss dabei geeignet sein die zu betrachtenden Formen so ausreichend wiederzugeben, dass basierend darauf ein statistisches parametrisches Formmodell erzeugt werden kann. Üblicherweise erfolgt die jeweilige Repräsentation mittels einer bestimmten Anzahl von formdefinierenden Punkten, insbesondere den bereits erwähnten Landmarken. In einer Ausführungsform der Erfindung werden zum Beispiel, wie in 12 gezeigt, Trainingslandmarken 1201 bzw. 1202 auf bestimmten Stellen der Zahnkronen und/oder der Mundschleimhaut sowie entlang der Zahnachsen platziert. Beispielsweise können hier zuverlässig erkennbare Positionen wie Zahnhöcker, Inzisalkanten und Zentralfissuren verwendet werden. Die Ermittlung der Zahnachsen kann beispielsweise über die Komponente der überlagerten Trainingsdatensätze erfolgen, die aus den 3D-Bildgebungsdaten besteht. Aus diesen Daten sind üblicherweise die Verläufe der Zahnwurzeln erkennbar. Als Landmarken kann z.B. auf die Wurzelkanäle zurückgegriffen werden. Bei einem Zahn mit einer einzigen Zahnwurzel kann die Zahnachse anhand des Wurzelkanals bestimmt werden. Mehrwurzelige Zähne werden bei der Platzierung der Landmarken so behandelt, als hätten sie eine einzige große Wurzel, die entlang der Mitte der mehreren realen Wurzeln verläuft. Die Mitte kann z.B. ermittelt werden, indem im durch mehrere Wurzeln desselben Zahns verlaufenden horizontalen Schnitt der Mittelpunkt der Wurzeln bestimmt wird. Dies wird für mehrere horizontale Schnitte wiederholt, so dass sich eine Regressionsgerade der so bestimmten Mittelpunkte ergibt. Dieses Vorgehen ist in 13 veranschaulicht, wo anhand von Schnittbildern die Landmarken 1301 - 1305 wie oben beschrieben bestimmt werden.
Durch das Annotieren von solchen Trainingslandmarken wird eine Vielzahl von Repräsentationen erzeugt, wobei jede Repräsentation die Zahnkronen und/oder die Mundschleimhaut sowie die Zahnachsen des jeweiligen Trainingssubjekts ganz oder teilweise repräsentiert.
In Schritt 1105 wird aus den Trainingsdatensätzen schließlich ein SSM erzeugt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel basiert die Erzeugung des SSM auf den zuvor gesetzten Trainingslandmarken.
14 zeigt die Schritte einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zur Erzeugung eines zweiten SSMs.
Die Schritte dieser Ausführungsform können zusätzlich oder getrennt von den im Zusammenhang mit 11 diskutierten Schritten erfolgen.
Schritt 1401 entspricht Schritt 1101 der 11.
In Schritt 1403 werden die bereitgestellten 3D-Oberflächendarstellungen als Trainingsdatensätze für das zweite SSM bereitgestellt. Die 3D-Oberflächendarstellungen dienen also direkt als Trainingsdatensätze.
In Schritt 1404 wird daraus eine Vielzahl von punktebasierten Repräsentationen der 3D-Trainingsdatensätze erzeugt. Dies kann auf zwei Wegen geschehen.
Erstens durch Bereitstellen jeweils einer bereits vorliegenden punktebasierten Repräsentation für jeden bereitgestellten 3D-Trainingsdatensatz. Eine bereits vorliegende punktebasierten Repräsentation kann dabei, wie oben schon diskutiert, in Form des Oberflächennetzes bzw. von dessen Punkten vorliegen. Liegen die 3D-Oberflächendarstellungen also bereits als Oberflächennetze vor, z.B. als standard tesselation language (STL)-Dateien, können diese direkt als Repräsentationen von Trainingsdatensätzen verwendet werden.
Zweitens durch Erzeugen jeweils einer landmarkenbasierten Repräsentation für jeden bereitgestellten 3D-Trainingsdatensatz, indem eine Vielzahl von Trainingslandmarken auf Zahnkronen des jeweiligen Trainingssubjekts festgelegt wird. Dies kann z.B. analog zu der im Zusammenhang mit 11 diskutierten Art und Weise geschehen.
In Schritt 1405 wird dann das zweite statistische parametrische 3D-Formmodell basierend auf der Vielzahl von erzeugten Repräsentationen der 3D-Trainingsdatensätze erzeugt. Anhand eines derart erzeugten SSMs könne z.B. Oberflächennetze fehlender Zahnkronen modelliert werden.
In einigen Ausführungsformen wird das SSM zusätzlich zu den Zahnkronen und Zahnachsen um mögliche Implantationsachsen ergänzt. Dies ist vorteilhaft, da die Zahnachsen nicht immer mit den anzustrebenden Implantationsachsen, also der Achse, entlang der das Implantat in den Kiefer eingesetzt wird, übereinstimmt. Basierend auf einem solchen SSM können somit Vorhersagen bzw. Empfehlungen für optimale Implantationsachsen getroffen werden.
15 zeigt die Schritte einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zur Erzeugung eines dritten SSMs. Die Schritte dieser Ausführungsform könne zusätzlich oder getrennt von den im Zusammenhang mit 11 und 14 diskutierten Schritten erfolgen.
In Schritt 1501 wird eine von den verschiedenen Trainingssubjekten stammenden Vielzahl von digitalen überlagerten 3D-Datensätzen bereitgestellt. Jeder der digitalen überlagerten 3D-Datensätze umfasst dabei eine Überlagerung einer digitalen 3D-Oberflächendarstellung 100 und eines 3D-Bildgebungsdatensatzes 200 wenigstens eines Teils der vorhandenen Zahnkronen und/oder der Mundschleimhaut des jeweiligen Trainingssubjekts. Zusätzlich umfasst ein digitaler überlagerter 3D-Datensatz wenigstens eine Implantationsachse, die bei einer früheren Einbringung eines dentalen Implantats beim jeweiligen Trainingssubjekt verwendet wurde. Darüber hinaus wäre in dieser Ausführungsform (Implantatachsen-SSM) möglich die Länge und den Durchmesser des gewählten Implantates zu implementieren. Beispielsweise handelt es sich bei jeden 3D-Datensatz um eine Überlagerung der jeweiligen 3D-Oberflächenrepräsentation und des 3D-Bildgebungsdatensatzes in die vom Behandler unter Berücksichtigung aller patientenspezifischen Faktoren und nach eigenem Ermessen ein 3D-Modell des gewünschten Implantates positioniert wurde. So können die resultierenden Datensätze z.B. in Form von Oberflächennetzen, in denen vom Behandler Landmarken für die verwendeten Implantationsachsen annotiert wurden, vorliegen. Es sind grundsätzlich jedoch auch Datensätze, die rein aus anatomischen Landmarken bestehen und Datensätze, die rein aus Oberflächennetzen bestehen möglich.
In Schritt 1503 wird die bereitgestellte Vielzahl von digitalen überlagerten 3D-Datensätzen als Vielzahl 3D-Trainingsdatensätzen bereitgestellt. Die digitalen überlagerten 3D-Datensätze dienen also direkt als Trainingsdatensätze.
In Schritt 1504 wird eine Vielzahl von landmarkenbasierten Repräsentationen der 3D-Trainingsdatensätze erzeugt. Dies kann auf zwei Wegen geschehen.
Erstens durch Bereitstellen jeweils einer bereits vorliegenden punktebasierten Repräsentation für jeden bereitgestellten 3D-Trainingsdatensatz. Eine bereits vorliegende punktebasierten Repräsentation kann dabei, wie schon im Zusammenhang mit Schritt 1404 der 14 diskutiert, in Form des Oberflächennetzes vorliegen. Liegen die digitalen überlagerten 3D-Datensätze also bereits als Oberflächennetze, als Mischungen eines Oberflächennetzes und einer die Implantationsachsen repräsentierenden Menge von Landmarken, z.B. Landmarken am okklusalen und am apikalen Ende des Implantates, oder als Sätze von Landmarken, die die jeweiligen gesamten digitalen überlagerten 3D-Datensätze repräsentieren, vor, können diese direkt als Repräsentationen von Trainingsdatensätzen verwendet werden.
Zweitens durch Erzeugen jeweils einer landmarkenbasierten Repräsentation für jeden bereitgestellten 3D-Trainingsdatensatz, indem eine Vielzahl von Trainingslandmarken auf Zahnachsen und der wenigstens einen Implantationsachse sowie auf Zahnkronen und/oder Teilen der Mundschleimhaut des jeweiligen Trainingssubjekts festgelegt wird. Dies kann z.B. analog zu der im Zusammenhang mit 11 diskutierten Art und Weise geschehen.
In Schritt 1505 wird dann das dritte statistische 3D-Formmodell basierend auf der Vielzahl von landmarkenbasierten Repräsentationen der dritten 3D-Trainingsdatensätze erzeugt.
Grundsätzlich können die zur Erzeugung des hier beschriebenen SSMs verwendeten digitalen überlagerten 3D-Datensätze in einem dem Schritt 1103 analogen zusätzlichen Schritt auch aus bereitgestellten 3D-Oberflächendarstellungen, 3D-Bildgebungsdaten und zusätzlich bereitgestellten Positions-, Richtungs- und Längendaten bereits verwendeter Implantationsachsen durch entsprechende Überlagerung erzeugt werden. In der Praxis werden die Daten jedoch meist nach einer vorherigen Einbringung eines dentalen Implantats bereits überlagert vorliegen. Der Behandler hat z.B. Landmarken für die Implantationsachsen in Oberflächennetze, die die Überlagerung von 3D-Oberflächendarstellungen und 3D-Bildgebungsdaten darstellen, eingefügt. Solche bereits vorliegenden punktebasierten Repräsentation für bereitgestellte dritten 3D-Trainingsdatensatz können also annotierte Landmarken enthalten, die die wenigstens eine Implantationsachse repräsentieren.
Bevorzugte Ausführungsformen enthalten zusätzlich zu den im Zusammenhang mit 11, 12 und 13 diskutierten Schritten den optionalen Schritt 1114 bzw. 1414 bzw. 1514. In diesem werden sämtliche Trainingsdatensätze in einem einheitlichen Koordinatensystem hinsichtlich ihrer Translation, Rotation und optional auch ihrer Skalierung im Raum ausgerichtet. Z.B. können die Trainingsdatensätze anhand ihrer Landmarken in einem gemeinsamen Koordinatensystem so aneinander ausgerichtet werden, dass einander entsprechende Landmarken in unterschiedlichen Trainingsdatensätzen möglichst nahe beieinander liegen. Insbesondere können die Trainingsdatensätze mittels bekannter Optimierungsverfahren aneinander ausgerichtet werden. Dabei werden lineare Transformationen gesucht, die die Distanz zwischen einander entsprechenden Landmarken des jeweiligen Trainingsdatensatzes und eines mittleren Trainingsdatensatzes minimieren. Dieser mittlere Trainingsdatensatz kann dabei ein bestimmter Referenztrainingsdatensatz sein oder jeweils der Mittelwert der bereits ausgerichteten Trainingsdatensätzen sein. Beispielsweise kann hier ein ICP-Algorithmus eingesetzt werden, um formirrelevante Informationen wie Position, Größe und Rotation dieser Trainingsdaten zu eliminieren und alle Trainingsdatensätze in ein Koordinatensystem zu bringen. Wie bereits erwähnt kann optional eine Anpassung der Skalierung der Datensätze, z.B. auf eine normierte Größe, zusätzlich vorgenommen werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird jedoch davon ausgegangen, dass die Form eines großen Kiefers nicht der Vergrößerung eines kleineren entspricht und umgekehrt, so dass in dieser Ausführungsform die Skalierung der einzelnen Datensätze nicht verändert wird.
Zur Erzeugung der oben diskutierten jeweiligen SSMs modelliert man wie eingangs erläutert die Verteilungen der die Vielzahl von Repräsentationen der Trainingsdatensätze repräsentierenden Punktewolke. Insbesondere bestimmt man deren Erwartungswerte und Varianzen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird dazu eine Hauptkomponentenanalyse (HKA, auch PCA: Principal Component Analysis) auf die Trainingsdatensätze angewendet. Diese berechnet die Hauptachsen der Punktwolke und liefert als Ergebnis die Eigenvektoren und entsprechenden Eigenwerte der Kovarianz der Daten. Anhand der zu den größten Eigenwerten gehörenden Eigenvektoren können dann die Trainingsdatensätze genähert werden und auch neue Formen erzeugt werden. Die HKA liefert also ein lineares Modell der Formvariabilität der Trainingsdaten und mittelt die Formen aller Trainingsdaten. Details zur Erzeugung eines SSM, insbesondere mittels HKA werden zum Beispiel in COOTES, Abschnitt 4.3, beschrieben.
In einer weiteren Ausführungsform umfassen die Trainingsdaten auch Bildgebungsdaten anhand derer die zahnnahen Konchenstrukturen und/oder Verläufe zahnnaher Nerven bestimmbar sind. Diese könne z.B. aus den in Schritt 1102 oder Schritt 1501 empfangenen CBCT-Daten oder aus zusätzlich empfangenen Röntgenaufnahmen bestimmt werden. Deren vorhandene oder zu erzeugende Repräsentationen fließen in zum bereits diskutierten Vorgehen analoger Weise ebenfalls in das SSM ein. Z.B. werden auch besagte Strukturen und Verläufe in Schritt 1104 oder Schritt 1504 mit Trainingslandmarken annotiert, so dass die Erzeugung des SSM auch auf diesen Formen basiert.
16 zeigt ein Beispiel für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems 1600. Ein solches System umfasst eine Datenbereitstellungseinheit 1601, die eingerichtet ist, eine digitale 3D-Oberflächendarstellung bereitzustellen. Dabei kann es sich z.B. um eine Datenbank, wie PACS oder ein System zur Erzeugung von Bilddaten handeln. Letzteres kann insbesondere ein Intraoralscanner oder ein Laborscanner, also ein 3D-Scanner zum Einscannen von 3D-Objekten und insbesondere Gipsmodellen, sein. Darüber hinaus kann es sich auch um ein oder mehrere bildgebende Systeme handeln wie ein CT, insbesondere ein Kegelstrahl-CT (CBCT), ein MRT oder ein Röntgensystem, insbesondere ein Orthopantomograf. Die Datenbereitstellungseinheit kann also einzelne oder eine Vielzahl solcher Systeme und Datenbanken umfassen.
Ferner umfasst das System 1600 eine Modellbereitstellungseinheit 1602 zum Bereitstellen eines SSM. Es kann sich dabei um eine reine Datenbank handeln, jedoch kann die Modellbereitstellungseinheit 1602 auch zum Erzeugen eines SSMs eingerichtet sein.
Zudem umfasst das System 1600 eine Bildverarbeitungseinheit 1603. Diese ist eingerichtet, von der durch die Datenbereitstellungseinheit 1601 bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächendarstellung eine Repräsentation zu erzeugen. Die Bildverarbeitungseinheit 1603 kann dabei eine manuelle, semi- oder vollautomatische Erzeugung der Repräsentation zu ermöglichen. Insbesondere kann es sich dabei um eine entsprechende Umgebung zur manuellen, semi- oder vollautomatischen Annotation von Bilddaten handeln, die auch zum Weiterleiten oder Exportieren der erzeugten Repräsentationen in einem geeigneten Datenformat eingerichtet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform geschieht dies durch Annotation einer Vielzahl von Landmarken auf der 3D-Oberflächendarstellung. Beispielsweise können dies die oben diskutierten anatomischen Landmarken sein. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können wie bereits oben diskutiert die Punkte eines Oberflächennetzes als Landmarken bzw. Punkte einer punktebasierten Repräsentation verwendet werden.
Schließlich umfasst das System 1600 eine Implantatplanungseinheit 1604. Diese ist eingerichtet basierend auf der durch die Bildverarbeitungseinheit 1603 erzeugten Repräsentation der digitalen 3D-Oberflächendarstellung und einem von der Modellbereitstellungseinheit 1602 bereitgestellten statistischen parametrischen 3D-Formmodell eine Repräsentation der Zahnachsen eines oder mehrerer der für den implantatgetragenen Zahnersatz vorgesehenen Zähne zu bestimmen. Die Implantatplanungseinheit 1604 kann dabei eingerichtet sein, die Repräsentation auf der bereits vorher erläuterten Art und Weise zu bestimmen, insbesondere also durch eine Anpassung/ ein Fitting des von der Modellbereitstellungseinheit 1602 bereitgestellten SSMs an die von der Bildverarbeitungseinheit 1603 bereitgestellten Repräsentation der digitalen 3D-Oberflächendarstellung.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Bildverarbeitungseinheit 1603 zudem eingerichtet sein, eine punktebasierte Repräsentation der von der Datenbereitstellungseinheit bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächendarstellung durch Bereitstellen einer bereits vorliegenden punktebasierten Repräsentation der bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächendarstellung (100) zu erzeugen. Die Implantatplanungseinheit 1604 ist dann eingerichtet basierend auf der durch die Bildverarbeitungseinheit 1603 erzeugten Repräsentation der digitalen 3D-Oberflächendarstellung und einem weiteren von der Modellbereitstellungseinheit 1602 bereitgestellten statistischen parametrischen 3D-Formmodell eine Repräsentation der Zahnkronen und/oder eines Teils der Mundschleimhaut zu bestimmen.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Bildverarbeitungseinheit 1603 zudem eingerichtet sein, eine punktebasierte Repräsentation der von der Datenbereitstellungseinheit bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächendarstellung durch Bereitstellen einer bereits vorliegenden punktebasierten Repräsentation der bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächendarstellung (100) zu erzeugen. Die Implantatplanungseinheit 1604 ist dann eingerichtet basierend auf der durch die Bildverarbeitungseinheit 1603 erzeugten Repräsentation der digitalen 3D-Oberflächendarstellung und einem weiteren von der Modellbereitstellungseinheit 1602 bereitgestellten statistischen parametrischen 3D-Formmodell eine Repräsentation wenigstens einer Implantationsachse zu bestimmen.
In weiteren Ausführungsformen kann die Implantatplanungseinheit 1604 eingerichtet sein basierend auf der durch die Bildverarbeitungseinheit 1603 erzeugten Repräsentation der digitalen 3D-Oberflächendarstellung und weiteren von der Modellbereitstellungseinheit 1602 bereitgestellten statistischen parametrischen 3D-Formmodellen eine Repräsentation der zahnnahen Knochenstrukturen und/oder des Verlaufs der zahnnahen Nerven bestimmen.
In einer Ausführungsform kann die Modellbereitstellungseinheit 1602 zudem für die Erzeugung eines SSM auf die bereits weiter oben beschriebene Art und Weise eingerichtet sein. Abhängig von den Trainingsdaten kann dieses SSM Repräsentationen der Zahnkronen, Zahnachsen und/oder Implantatachsen sowie der zahnnahen Knochenstrukturen und/oder des Verlaufs der zahnnahen Nerven umfassen.
So ist in einer bevorzugten Ausführungsform die Datenbereitstellungseinheit 1601 eingerichtet, eine von verschiedenen Trainingssubjekten stammenden Vielzahl von digitalen 3D-Oberflächendarstellungen wenigstens eines Teils der Zahnkronen und/oder wenigstens eines Teils der Mundschleimhaut des jeweiligen Trainingssubjekts bereitzustellen. Zudem ist sie eingerichtet, zusätzlich eine von den verschiedenen Trainingssubjekten stammenden Vielzahl von 3D-Bildgebungsdatensätzen bereitzustellen, aus denen Zahnachsen bestimmbar sind und die jeweils mit den zum selben Trainingssubjekt gehörenden bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächenrepräsentationen registrierbar sind. Die Bildverarbeitungseinheit 1603 dieser Ausführungsform ist eingerichtet, eine Vielzahl 3D-Trainingsdatensätze zu erzeugen, indem die zu jeweils einem der Trainingssubjekte gehörenden bereitgestellten 3D-Oberflächenrepräsentationen und 3D-Bildgebungsdatensätze miteinander registriert werden. Zudem erzeugt die Bildverarbeitungseinheit 1603eine Vielzahl von Repräsentationen der 3D-Trainingsdaten, indem sie jeweils eine Repräsentation für jeden der erzeugten 3D-Trainingsdatensätze erzeugt, und zwar mittels Festlegens einer Vielzahl von Trainingslandmarken auf Zahnachsen sowie auf Zahnkronen und/oder Teilen der Mundschleimhaut des jeweiligen Trainingssubjekts. Schließlich ist die Modellbereitstellungseinheit 1602 eingerichtet, basierend auf Trainingslandmarken der Vielzahl von Repräsentationen der 3D-Trainingsdaten ein statistisches parametrisches 3D-Formmodell zu erzeugen.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Bildverarbeitungseinheit 1603 zudem dazu eingerichtet die von der Datenbereitstellungseinheit 1601 bereitgestellte Vielzahl von digitalen 3D-Oberflächendarstellungen als Vielzahl von 3D-Trainingsdatensätzen bereitzustellen und wie im Zusammenhang mit 14 beschrieben eine Vielzahl von landmarkenbasierten Repräsentationen der zweiten 3D-Trainingsdatensätze zu erzeugen. Die Modellbereitstellungseinheit 1602 ist in dieser Ausführungsform eingerichtet, basierend auf Trainingslandmarken der erzeugten Vielzahl von Repräsentationen der 3D-Trainingsdaten ein statistisches parametrisches 3D-Formmodell zu erzeugen. Aus diesem SSM können z.B. Repräsentationen der Zahnkronen erzeugt werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Datenbereitstellungseinheit 1601 zudem dazu eingerichtet, die im Zusammenhang mit 15 beschriebene von den verschiedenen Trainingssubjekten stammenden Vielzahl von digitalen überlagerten 3D-Datensätzen bereitzustellen. Die Bildverarbeitungseinheit 1603 ist zudem dazu eingerichtet die von der Datenbereitstellungseinheit 1601 bereitgestellte Vielzahl von digitalen überlagerten 3D-Datensätzen als Vielzahl von 3D-Trainingsdatensätzen bereitzustellen und wie im Zusammenhang mit 15 beschrieben eine Vielzahl von landmarkenbasierten Repräsentationen der zweiten 3D-Trainingsdatensätze zu erzeugen. Die Modellbereitstellungseinheit 1602 ist in dieser Ausführungsform eingerichtet, basierend auf Trainingslandmarken der erzeugten Vielzahl von Repräsentationen der 3D-Trainingsdaten ein statistisches parametrisches 3D-Formmodell zu erzeugen. Aus diesem SSM können z.B. Repräsentationen der Implantationsachsen erzeugt werden.
In weiteren mit den allen oben beschriebenen kombinierbaren Ausführungsformen kann die Bildverarbeitungseinheit 1603 zudem eingerichtet sein, vor dem Erzeugen des jeweiligen statistischen parametrischen 3D-Formmodells die einzelnen, jeweiligen 3D-Trainingsdatensätze in einem gemeinsamen Koordinatensystem aneinander auszurichten. In einer davon abgeleiteten bevorzugten Ausführungsform ist die Modellbereitstellungseinheit 1602 eingerichtet zum Erzeugen des jeweiligen statistischen parametrischen 3D-Formmodells eine Hauptkomponentenanalyse der Vielzahl von aneinander ausgerichteten jeweiligen 3D-Trainingsdatensätzen oder von deren Repräsentationen durchzuführen.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Datenbereitstellungseinheit 1601 dazu eingerichtet zusätzlich zu den digitalen 3D-Oberflächendarstellungen und den 3D-Bildgebungsdatensätzen weitere zusätzliche Bildgebungsdaten bereitzustellen. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich dabei um 2D-Röntgenaufnahmen, insbesondere um OPG-Bildgebungsdaten. Die Implantatplanungseinheit 1604 ist dabei eingerichtet die bereits bestimmte Repräsentation der der Zahnkronen, Zahnachsen und/oder Implantationsachsen sowie optional der zahnnahen Knochenstrukturen und/oder des Verlaufs der zahnnahen Nerven in den weiteren Bildgebungsdaten darzustellen, insbesondere sie in diese zu projizieren. Ein Beispiel dafür ist in 10 dargestellt. Insbesondere kann in einigen Ausführungsformen die Implantatplanungseinheit 1604 zu den bereits weiter oben ausführlich beschriebenen Schritten zur Plausibilitätskontrolle, insbesondere der Übertragung der Implantationsachsen in eine 2D-Röntgendarstellung und ggf. wieder zurück in das 3D-Modell, eingerichtet sein. Dies erlaubt dem Implanteur eine Plausibilitätskontrolle durchzuführen. Beispielsweise kann anhand weiterer Bildgebungsdaten, die z.B. die real vorhandenen Knochenstrukturen erkennbar machen, überprüft werden, ob die Implantatachsen in knöchernes Gewebe führen und ob dort auch ausreichend Substanz zur Befestigung vorliegt oder ob sie innerhalb von Weichteilen verlaufen, die zur Befestigung gänzlich ungeeignet sind.
Schließlich kann eine Ausführungsform des Systems 1600 eine zusätzliche Bohrführungseinheit 1605 umfassen, die eingerichtet ist, anhand der erzeugten Implantatplanungsdaten für die Insertion des implantatgetragenen Zahnersatzes eine Bohrschablone und/oder Steueranweisungen für eine automatisierte Bohrvorrichtung zu erzeugen. Ein Beispiel für ein Modell einer solchen Bohrschablone 1701 ist in 17 gezeigt. Dabei kann es sich um eine Einheit zur Erzeugung von Steueranweisungen für einen 3D-Drucker und einen zugehörigen 3D-Drucker handeln. Zusätzlich oder alternativ kann es sich um eine Einheit handeln, die Steuerbefehle für einen Roboter erzeugt und/oder einen entsprechenden OP-Roboter, der zur Durchführung der notwendigen Bohrungen geeignet ist.
Ein Computerprogrammprodukt zur Unterstützung eines präoperativen Prozesses zur Planung einer Einbringung eines dentalen Implantates in einen Kiefer eines Patienten enthält Steueranweisungen für das bereits beschriebene Vorgehen zur auf der digitalen 3D-Oberflächendarstellung und dem statistischen parametrischen 3D-Formmodell basierenden Erzeugung von Repräsentationen der Zahnachsen sowie optional der Zahnkronen, Zahnachsen und/oder Implantationsachsen eines oder mehrerer der für den implantatgetragenen Zahnersatz vorgesehenen Zähne sowie der zahnnahen Knochenstrukturen und/oder des Verlaufs der zahnnahen Nerven. Insbesondere umfassen einige Ausführungsformen des Computerprogrammprodukts Steueranweisungen zur weiter oben beschriebenen Erzeugung von SSMs. Ein derartiges Computerprogrammprodukt kann auf einem der üblichen nichtvolatilen Speichermedien gespeichert sein.
Im Folgenden wird eine besonders bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Falls noch nicht vorhanden, wird zunächst ein SSM anhand von digitalisierten Gipsmodellen oder Intraoralscans und CBCT-scans verschiedener Trainingssubjekte erzeugt.
Die Gipsmodelle werden mit handelsüblichen Materialien, z.B. Alginaten, Silikonen oder Polyethern, hergestellt. Die Digitalisierung erfolgt jeweils mit einem optischen Scanner, z.B. einem E3 3-shape Laborscanner (3shape, Kopenhagen, Dänemark), und wird als Standard Tessellation Language (STL)-Dateien exportiert.
Die CBCT-Scans werden mit einem handelsüblichen CBCT-scanner, z.B. dem 3D Accuitomo 170 CBCT-Scanner (Morita Corporation, Osaka, Japan) durchgeführt; z.B. mit einer Schichtdicke von 0,25 mm und einem FOV von 17 × 12 cm. Die Datensätze werden als DICOM-Dateien (Digital Imaging and Communications in Medicine) aus dem lokalen Bildarchivierungs- und Kommunikationssystem exportiert.
CBCT-Scans können mit Artefakten aufgrund von festsitzendem Zahnersatz oder Füllungen behaftet sein, was gegebenenfalls zu einer unzureichenden Darstellung der Zahnkrone führt. Um die genaue Darstellung der Zahnkronenmorphologie und der Zahnwurzelform in einem Datensatz zu ermöglichen, wird das CBCT daher mit dem Oberflächenscan fusioniert. Anhand der DICOM-Datensätze wird dazu mittels entsprechender Software eine Segmentierung aller knöchernen Strukturen und Zähne durchgeführt. Um das segmentierte Modell des CBCT-Scans nun mit dem digitalisierten Gipsmodell zu fusionieren, werden fünf korrespondierende Landmarken auf beiden Datensätzen festgelegt und ein iteratives Verfahren zur Bestimmung des nächstgelegenen Punktes auf der lingualen Oberfläche der Zähne durchgeführt. Konkret kann hier das bereits beschriebene ICP-Verfahren verwendet werden. Das ICP-Verfahren reduziert iterativ den Abstand zwischen den Zahnoberflächen, was zu einer Überlagerung mit einem maximalen Abstand von unter 0,5 mm führt. Als Ergebnis wird ein kombinierter Trainingsdatensatz erstellt, der detaillierte Informationen über die Zahnkrone und die Wurzel enthält.
Anatomische Landmarken werden nun verwendet, um die komplexe Morphologie der Zahnkronen und -wurzeln zu parametrisieren und ein auf Landmarken basierendes SSM der Zahnform zu erstellen. Um einheitliche und reproduzierbare Landmarken an der Zahnkrone zu setzen, werden dazu Zahnhöcker, Schneidekanten und Zentralfissuren annotiert. Die landmarkenbasierte Beschreibung der Zahnwurzelanatomie wird hingegen anders durchgeführt, da entlang von Zahnwurzeln keine eindeutig erkennbaren anatomischen Landmarken vorhanden sind. Für jede Zahnwurzel werden fünf Landmarken definiert. Ein erster Orientierungspunkt wird in der Mitte des Wurzelkanals auf der Höhe der Schmelz-Zement-Grenze (CEJL) gesetzt. Drei weitere Orientierungspunkte werden im Abstand von jeweils zwei Millimetern entlang der Zahnwurzel in apikaler Richtung in der Mitte des Wurzelkanals platziert. Ein fünfter Orientierungspunkt wird am apikalen Ende der Wurzel gesetzt. Wie bereits beschrieben, werden mehrwurzelige Zähne bei der Platzierung der Orientierungspunkte so behandelt, als hätten sie eine einzige große Wurzel. Wenn mehrere Wurzeln desselben Zahns im horizontalen Schnitt geschnitten wurden, wurde eine Landmarke in deren Mitte gesetzt. Schließlich wird für jeden Datensatz ein landmarkenbasiertes Modell erstellt, das Informationen über die Form der Zahnkrone und der Zahnwurzel enthält. In 13 sind Beispiele für die Landmarken 1301 - 1305 eines Individuums im CBCT-Datensatz dargestellt.
Zur Bestimmung des Zahnwurzelverlaufs wird für jeden Zahn eine idealisierte Zahnwurzelachse auf der Grundlage der beispielsweise in 13 gezeigten Landmarken 1301 - 1305 mittels einer Regressionsgeraden berechnet. Mit diesem Verfahren können geringfügige Fehler bei der subjektiven Positionierung der Wurzel-Landmarken im CBCT-Scan kompensiert werden, da mehrere Landmarken die Achse darstellen. Selbst wenn eine Landmarke falsch positioniert ist, wird dieser Effekt durch die verbleibenden drei Landmarken abgeschwächt.
Zur Erstellung des SSM kann können gängige Softwarepakete verwendet werden (z.B. die Software R). Alle in diesem Trainingsdatensatz enthaltenen Datensätze werden hinsichtlich ihrer Translation und Rotation im Raum in einem einzigen Koordinatensystem ausgerichtet. Anhand der zuvor beschriebenen Landmarken werden mittels des bereits beschriebenen ICP-Algorithmus alle verfügbaren Oberflächenmodelle überlagert. Durch die Verwendung des ICP-Algorithmus werden nicht-formrelevante Informationen wie Position und Drehung der Oberflächenscans eliminiert und alle Modelle in ein Koordinatensystem gebracht. Schließlich wird das SSM mittels einer anschließenden Hauptkomponentenanalyse generiert.

Claims

Computergestütztes Verfahren zur Unterstützung einer präoperativen Planung einer Einbringung eines dentalen Implantates (601) in einen Kiefer eines Patienten, das folgende Schritte umfasst: - Bereitstellen (701) einer digitalen 3D-Oberflächendarstellung (100) wenigstens eines Teils der vorhandenen Zahnkronen und/oder der Mundschleimhaut des Patienten; - Bereitstellen (702) eines ersten statistischen parametrischen 3D-Formmodells zur Erzeugung von Repräsentationen von Zahnachsen (801; 1001); - Erzeugen (703) einer Repräsentation der bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächendarstellung (100) durch Festlegen einer Vielzahl von Landmarken (1201, 1202; 1301-1305) auf wenigstes einer Zahnkrone und/oder Teilen der Mundschleimhaut, die in der bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächendarstellung (100) sichtbar sind; und - Bestimmen (704) einer Zahnachsenrepräsentation (801; 1001) eines oder mehrerer der für den implantatgetragenen Zahnersatz vorgesehenen Zähne basierend auf der erzeugten landmarkenbasierten Repräsentation der digitalen 3D-Oberflächendarstellung (100) und dem ersten statistischen parametrischen 3D-Formmodell.
Verfahren nach Anspruch 1, das zudem umfasst: - Bereitstellen (702) eines zweiten statistischen parametrischen 3D-Formmodells zur Erzeugung von Repräsentationen von Zahnkronen und/oder eines Teils der Mundschleimhaut; - Bereitstellen (703) einer Repräsentation der bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächendarstellung (100) durch Bereitstellen einer bereits vorliegenden punktebasierten Repräsentation der bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächendarstellung (100) oder Erzeugen einer landmarkenbasierten Repräsentation der bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächendarstellung (100), indem eine Vielzahl von Landmarken (1201, 1202; 1301-1305) auf Zahnkronen und/oder einem Teil der Mundschleimhaut des jeweiligen Trainingssubjekts festgelegt wird; und - Bestimmen (704) einer Zahnkronenrepräsentation der für einen oder mehrere der für den implantatgetragenen Zahnersatz vorgesehenen Zähne und/oder einer Repräsentation eines Teils der Mundschleimhaut basierend auf der erzeugten Repräsentation der digitalen 3D-Oberflächendarstellung (100) und dem zweiten statistischen parametrischen 3D-Formmodell.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, das zudem umfasst: - Bereitstellen (702) eines dritten statistischen parametrischen 3D-Formmodells zur Erzeugung von Repräsentationen von Implantationsachsen; - Bereitstellen (703) einer Repräsentation der bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächendarstellung (100) durch Bereitstellen einer bereits vorliegenden punktebasierten Repräsentation der bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächendarstellung (100) oder Erzeugen einer landmarkenbasierten Repräsentation der bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächendarstellung (100), indem eine Vielzahl von Landmarken (1201, 1202; 1301-1305) auf Zahnkronen und/oder einem Teil der Mundschleimhaut des jeweiligen Trainingssubjekts festgelegt wird; und - Bestimmen (704) einer Implantationsachsenrepräsentation für einen oder mehrere der für den implantatgetragenen Zahnersatz vorgesehenen Zähne basierend auf der erzeugten Repräsentation der bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächendarstellung (100) und dem dritten statistischen parametrischen 3D-Formmodell.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem zusätzlich 2D-Röntgenbildgebungsdaten (500, 1000), vorzugsweise OPG-Bildgebungsdaten, der knöchernen Situation von bei der Einbringung des dentalen Implantats relevanten Teilen von Mund, Kiefer und Gesicht des Patienten bereitgestellt werden und die bestimmte Zahnachsenrepräsentation (801; 1001) und/oder die bestimmte Implantationsachsenrepräsentation zur Plausibilitätskontrolle in den 2D-Röntgenbildgebungsdaten (500, 1000) dargestellt wird (901).
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das die Erzeugung des ersten statistischen 3D-Formmodells nach den folgenden Schritten umfasst: - Bereitstellen (1101) einer von verschiedenen Trainingssubjekten stammenden Vielzahl von digitalen 3D-Oberflächendarstellungen (100) wenigstens eines Teils der Zahnkronen und/oder wenigstens eines Teils der Mundschleimhaut; - Bereitstellen (1102) einer von den verschiedenen Trainingssubjekten stammenden Vielzahl von 3D-Bildgebungsdatensätzen (200), aus denen Zahnachsen (801; 1001) bestimmbar sind und die jeweils mit den zum selben Trainingssubjekt gehörenden bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächenrepräsentationen registrierbar sind; - Erzeugen (1103) einer Vielzahl erster 3D-Trainingsdatensätze (300) durch Registrieren der zu jeweils einem der Trainingssubjekte gehörenden bereitgestellten 3D-Oberflächenrepräsentationen und 3D-Bildgebungsdatensätze; - Erzeugen (1104) einer Vielzahl von Repräsentationen der ersten 3D-Trainingsdatensätze (300) durch Erzeugen jeweils einer Repräsentation für jeden erzeugten ersten 3D-Trainingsdatensatz (300), indem eine Vielzahl von Trainingslandmarken (1201, 1202; 1301-1305) auf Zahnachsen (801;1001) sowie auf Zahnkronen und/oder Teilen der Mundschleimhaut des jeweiligen Trainingssubjekts festgelegt wird; und - Erzeugen (1105) des ersten statistischen parametrischen 3D-Formmodells basierend auf den Trainingslandmarken (1201, 1202; 1301-1305) der Vielzahl von landmarkenbasierten Repräsentationen der ersten 3D-Trainingsdatensätze (300).
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Registrieren von zu einem Trainingssubjekt gehörenden 3D-Oberflächenrepräsentationen (100) und 3D-Bildgebungsdatensätzen (200) durch Anpassen (1112) einer zuvor festgelegten Vielzahl einander entsprechender Registrierungslandmarken auf den 3D-Oberflächenrepräsentationen (100) und 3D-Bildgebungsdatensätzen (200) aneinander erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das zusätzlich die Erzeugung des zweiten statistischen 3D-Formmodells nach den folgenden zusätzlichen Schritten umfasst: - Bereitstellen (1403) der bereitgestellten Vielzahl von digitalen 3D-Oberflächendarstellungen (100) als Vielzahl von zweiten 3D-Trainingsdatensätzen; - Erzeugen (1404) einer Vielzahl von punktebasierten Repräsentationen der zweiten 3D-Trainingsdatensätze durch Bereitstellen jeweils einer bereits vorliegenden punktebasierten Repräsentation für jeden bereitgestellten zweiten 3D-Trainingsdatensatz oder durch Erzeugen jeweils einer landmarkenbasierten Repräsentation für jeden bereitgestellten zweiten 3D-Trainingsdatensatz, indem eine Vielzahl von Trainingslandmarken (1201) auf Zahnkronen des jeweiligen Trainingssubjekts festgelegt wird; und - Erzeugen (1405) des zweiten statistischen parametrischen 3D-Formmodells basierend auf der Vielzahl von erzeugten Repräsentationen der zweiten 3D-Trainingsdatensätze.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das zusätzlich die Erzeugung des dritten statistischen 3D-Formmodells nach den folgenden Schritten umfasst: - Bereitstellen (1501) einer von den verschiedenen Trainingssubjekten stammenden Vielzahl von digitalen überlagerten 3D-Datensätzen, wobei jeder der digitalen überlagerten 3D-Datensätze eine Überlagerung einer digitalen 3D-Oberflächendarstellung (100) wenigstens eines Teils der vorhandenen Zahnkronen und/oder der Mundschleimhaut des jeweiligen Trainingssubjekts und eines dazugehörenden 3D-Bildgebungsdatensatzes (200) sowie wenigstens eine Implantationsachse, die bei einer früheren Einbringung eines dentalen Implantats beim jeweiligen Trainingssubjekt verwendet wurde, umfasst; - Bereitstellen (1503) der bereitgestellten Vielzahl von digitalen überlagerten 3D-Datensätzen als Vielzahl dritter 3D-Trainingsdatensätze; - Erzeugen (1504) einer Vielzahl von punktebasierten Repräsentationen der dritten 3D-Trainingsdatensätze durch Bereitstellen jeweils einer bereits vorliegenden punktebasierten Repräsentation für jeden bereitgestellten dritten 3D-Trainingsdatensatz oder durch Erzeugen jeweils einer landmarkenbasierten Repräsentation für jeden bereitgestellten dritten 3D-Trainingsdatensatz indem eine Vielzahl von Trainingslandmarken (1201, 1202; 1301-1305) auf Zahnachsen (801; 1001) und der wenigstens einen Implantationsachse sowie auf Zahnkronen und/oder Teilen der Mundschleimhaut des jeweiligen Trainingssubjekts festgelegt wird; und - Erzeugen (1505) des dritten statistischen 3D-Formmodells basierend auf der Vielzahl von erzeugten Repräsentationen der dritten 3D-Trainingsdatensätze.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die bereits vorliegende punktebasierte Repräsentation für jeden bereitgestellten dritten 3D-Trainingsdatensatz annotierte Landmarken enthält, die die wenigstens eine Implantationsachse repräsentieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, das umfasst, vor dem Erzeugen des statistischen parametrischen 3D-Formmodells die einzelnen 3D-Trainingsdatensätze (300) oder deren Repräsentationen in einem gemeinsamen Koordinatensystem aneinander auszurichten (1114; 1414; 1514).
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Erzeugen des statistischen parametrischen 3D-Formmodells (1105; 1405; 1505) das Ausführen einer Hauptkomponentenanalyse der Vielzahl von in einem gemeinsamen Koordinatensystem aneinander ausgerichteten jeweiligen 3D-Trainingsdatensätzen (300) oder von deren Repräsentationen umfasst.
System zur Unterstützung einer präoperativen Planung einer Einbringung eines dentalen Implantates in einen Kiefer eines Patienten umfassend eine Datenbereitstellungseinheit (1601), die eingerichtet ist, eine digitale 3D-Oberflächendarstellung (100) bereitzustellen; eine Modellbereitstellungseinheit (1602), die eingerichtet ist, ein statistisches parametrisches 3D-Formmodell bereitzustellen; eine Bildverarbeitungseinheit (1603), die eingerichtet ist, eine Repräsentation der von der Datenbereitstellungseinheit (1601) bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächendarstellung (100) durch Festlegen einer Vielzahl von auf der 3D-Oberflächendarstellung (100) befindlichen Landmarken (1201, 1202; 1301-1305) zu erzeugen; eine Implantatplanungseinheit (1604), die eingerichtet ist zum Bestimmen einer Zahnachsenrepräsentation (801; 1001) für einen oder mehrere der für den implantatgetragenen Zahnersatz vorgesehenen Zähne basierend auf der durch die Bildverarbeitungseinheit (1603) erzeugten landmarkenbasierten Repräsentation der digitalen 3D-Oberflächendarstellung (100) und einem von der Modellbereitstellungseinheit (1602) bereitgestellten statistischen parametrischen 3D-Formmodell.
System nach Anspruch 12, bei dem die Bildverarbeitungseinheit (1603) zudem eingerichtet ist, eine punktebasierte Repräsentation der von der Datenbereitstellungseinheit (1601) bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächendarstellung (100) durch Bereitstellen einer bereits vorliegenden punktebasierten Repräsentation der bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächendarstellung (100) zu erzeugen; und die Implantatplanungseinheit (1604) zudem eingerichtet ist zum Bestimmen einer Zahnkronenrepräsentation eines oder mehrerer der für den implantatgetragenen Zahnersatz vorgesehenen Zähne und/oder einer Repräsentation eines Teils der Mundschleimhaut basierend auf der durch die Bildverarbeitungseinheit (1603) erzeugten Repräsentation der digitalen 3D-Oberflächendarstellung (100) und einem von der Modellbereitstellungseinheit (1602) bereitgestellten statistischen parametrischen 3D-Formmodell.
System nach Anspruch 12 oder 13, bei dem die Bildverarbeitungseinheit (1603) zudem eingerichtet ist, eine punktebasierte Repräsentation der von der Datenbereitstellungseinheit (1601) bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächendarstellung (100) durch Bereitstellen einer bereits vorliegenden punktebasierten Repräsentation der bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächendarstellung (100) zu erzeugen; und die Implantatplanungseinheit (1604) zudem eingerichtet ist zum Bestimmen einer Repräsentation der Implantationsachsen eines oder mehrerer der für den implantatgetragenen Zahnersatz vorgesehenen Zähne basierend auf der durch die Bildverarbeitungseinheit (1603) erzeugten Repräsentation der digitalen 3D-Oberflächendarstellung (100) und einem von der Modellbereitstellungseinheit (1602) bereitgestellten statistischen parametrischen 3D-Formmodell.
System nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem die Datenbereitstellungseinheit (1601) zudem eingerichtet ist, zusätzlich 2D-Röntgenbildgebungsdaten (500, 1000), vorzugsweise OPG-Bildgebungsdaten, der knöchernen Situation von bei der Einbringung des dentalen Implantats relevanten Teilen von Mund, Kiefer und Gesicht des Patienten bereitzustellen; und die Implantatplanungseinheit (1604) zudem eingerichtet ist, die bestimmte Zahnachsenrepräsentation (801; 1001) und/oder Implantationsachsenrekonstruktion zur Plausibilitätskontrolle in den weiteren Bildgebungsdaten darzustellen.
System nach einem der Ansprüche 12 bis 15, das zum Erzeugen eines ersten statistischen parametrischen 3D-Formmodells eingerichtet ist, indem die Datenbereitstellungseinheit (1601) zudem eingerichtet ist zum Bereitstellen einer von verschiedenen Trainingssubjekten stammenden Vielzahl von digitalen 3D-Oberflächendarstellungen (100) wenigstens eines Teils der Zahnkronen und/oder wenigstens eines Teils der Mundschleimhaut des jeweiligen Trainingssubjekts; einer von den verschiedenen Trainingssubjekten stammenden Vielzahl von 3D-Bildgebungsdatensätzen (200), aus denen Zahnachsen (801; 1001) bestimmbar sind und die jeweils mit den zum selben Trainingssubjekt gehörenden bereitgestellten digitalen 3D-Oberflächenrepräsentationen registrierbar sind; und die Bildverarbeitungseinheit (1603) zudem eingerichtet ist zum Erzeugen einer Vielzahl von 3D-Trainingsdatensätzen (300) durch Registrieren der zu jeweils einem der Trainingssubjekte gehörenden bereitgestellten 3D-Oberflächenrepräsentationen und 3D-Bildgebungsdatensätze; und einer Vielzahl von Repräsentationen der 3D-Trainingsdaten durch Erzeugen jeweils einer Repräsentation für jeden der erzeugten 3D-Trainingsdatensätze, indem eine Vielzahl von Trainingslandmarken (1201, 1202; 1301-1305) auf Zahnachsen (801; 1001) sowie auf Zahnkronen und/oder Teilen der Mundschleimhaut des jeweiligen Trainingssubjekts festgelegt wird; die Modellbereitstellungseinheit (1602) zudem eingerichtet ist zum Erzeugen eines ersten statistischen parametrischen 3D-Formmodells basierend auf den Trainingslandmarken (1201, 1202; 1301-1305) der Vielzahl von Repräsentationen der 3D-Trainingsdaten.
System nach einem der Ansprüche 12 bis 16, das zum Erzeugen eines zweiten statistischen parametrischen 3D-Formmodells eingerichtet ist, indem die Bildverarbeitungseinheit (1603) zudem eingerichtet ist zum Bereitstellen der Vielzahl von digitalen 3D-Oberflächendarstellungen (100) als Vielzahl von 3D-Trainingsdatensätzen; und Erzeugen einer Vielzahl von punktebasierten Repräsentationen der Vielzahl von bereitgestellten 3D-Trainingsdatensätzen durch Bereitstellen jeweils einer bereits vorliegenden punktebasierten Repräsentation für jeden bereitgestellten 3D-Trainingsdatensatz oder durch Erzeugen jeweils einer landmarkenbasierten Repräsentation für jeden bereitgestellten 3D- Trainingsdatensatz, indem eine Vielzahl von Trainingslandmarken (1201) auf Zahnkronen des jeweiligen Trainingssubjekts festgelegt wird; die Modellbereitstellungseinheit (1602) zudem eingerichtet ist zum Erzeugen eines zweiten statistischen parametrischen 3D-Formmodells basierend auf der Vielzahl erzeugten Repräsentationen der 3D-Trainingsdaten.
System nach einem der Ansprüche 12 bis 17, das zum Erzeugen eines dritten statistischen parametrischen 3D-Formmodells eingerichtet ist, indem die Datenbereitstellungseinheit (1601) zudem eingerichtet ist zum Bereitstellen einer von verschiedenen Trainingssubjekten stammenden Vielzahl von digitalen überlagerten 3D-Datensätzen, wobei jeder der digitalen überlagerten 3D-Datensätze eine Überlagerung einer digitalen 3D-Oberflächendarstellung (100) wenigstens eines Teils der vorhandenen Zahnkronen und/oder der Mundschleimhaut des jeweiligen Trainingssubjekts und eines dazugehörenden 3D-Bildgebungsdatensatzes (200) sowie wenigstens eine Implantationsachse, die bei einer früheren Einbringung eines dentalen Implantats beim jeweiligen Trainingssubjekt verwendet wurde, umfasst; die Bildverarbeitungseinheit (1603) zudem eingerichtet ist zum Bereitstellen der Vielzahl von digitalen überlagerten 3D-Datensätzen als Vielzahl von 3D-Trainingsdatensätzen; und Erzeugen einer Vielzahl von punktebasierten Repräsentationen der dritten 3D-Trainingsdatensätze durch Bereitstellen jeweils einer bereits vorliegenden punktebasierten Repräsentation für jeden bereitgestellten dritten 3D-Trainingsdatensatz oder durch Erzeugen jeweils einer landmarkenbasierten Repräsentation für jeden bereitgestellten dritten 3D-Trainingsdatensatz indem eine Vielzahl von Trainingslandmarken (1201, 1202; 1301-1305) auf Zahnachsen (801; 1001) und der wenigstens einen Implantationsachse sowie auf Zahnkronen und/oder Teilen der Mundschleimhaut des jeweiligen Trainingssubjekts festgelegt wird; die Modellbereitstellungseinheit (1602) zudem eingerichtet ist zum Erzeugen eines dritten statistischen parametrischen 3D-Formmodells basierend auf der Vielzahl von erzeugten Repräsentationen der 3D-Trainingsdaten.
System nach einem der Ansprüche12 bis 18 bei dem die Datenbereitstellungseinheit (1601) einen Intraoralscanner und/oder einen Labor-Scanner umfasst.
System einem der Ansprüche 12 bis 19, bei dem die Datenbereitstellungseinheit (1601) einen Magnetresonanztomografen (MRT), Computertomografen (CT), einen Kegelstrahl-Computertomografen (CBCT), eine Röntgenanlage und/oder eine Orthopantomografen (OPG) umfasst.
System nach einem der Ansprüche 12 bis 20, das zudem eine Bohrführungseinheit (1605) umfasst, die eingerichtet ist, anhand der erzeugten Implantatplanungsdaten für die Insertion des implantatgetragenen Zahnersatzes eine Bohrschablone (1701) und/oder Steueranweisungen für eine automatisierte Bohrvorrichtung zu erzeugen.
Computerprogrammprodukt zur Unterstützung einer präoperativen Planung einer Einbringung eines dentalen Implantates in einen Kiefer eines Patienten, das computerlesbare Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-11 umfasst.