DE10217691C1

DE10217691C1 - Dentaltrainingsgerät

Info

Publication number: DE10217691C1
Application number: DE2002117691
Authority: DE
Inventors: Robert Riener; Rainer Burgkart
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2003-06-18
Anticipated expiration: 2022-04-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dentaltrainingsgerät zum Erlernen und Üben zahnärztlicher Behandlungsmethoden, insbesondere zum Erlernen des Ziehens von Zähnen 2, wobei ein Oberkiefermodell oder ein Unterkiefermodell 1 mit einer Kraft-Moment-Meßvorrichtung 3 mit 6-Freiheitsgraden verbunden ist und die Zähne 2 mit dem Kiefer 1 über eine ansteuerbare elektromagnetische Haltevorrichtung 5 lösbar verbunden sind, wobei die Kraft-Moment-Meßvorrichtung einen Kraft-Moment-Sensor und eine Auswerte- und Steuerelektronik aufweist, die bei Einwirkung einer Kraft und/oder eines Momentes auf den Kiefer über einen Zahn 2 ein elektrisches Kraft-Moment-Ausgangssignal erzeugt, das einer Vergleichs- und Entscheidungsvorrichtung zugeführt wird, wobei nach dem Aufbringen einer vorbestimmten Kraft und/oder eines vorbestimmten Momentes auf den Zahn 2 in Abhängigkeit von deren Größe und/oder deren Wirkungsrichtung und/oder des zeitlichen Verlaufes der Einwirkung der Kraft oder des Momentes entschieden wird, ob an die Haltevorrichtung 5 ein Steuersignal zur Freigabe des Zahnes gesendet werden soll.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dentaltrainingsgerät zum Erlernen und Üben zahn ärztlicher Behandlungsmethoden, insbesondere zum Erlernen des Ziehens von Zähnen.

Lehr- und Übungsgeräte zur Simulation und Übung zahnärztlich-klinischer Arbeitsgänge sind aus dem Stand der Technik bekannt. So wird in der DE 39 41 332 ein solches Lehr- und Übungsgerät beschrieben, bestehend aus ei nem Schrank mit einem klappbaren Phantomkopf und diversen Schubläden zur Unterbringung von Werkzeugen. In dem japanische Dokument JP 05204300 A ist ein Kiefernmodell mit künstlichen Zähnen beschrieben. Diese Zähne beste hen aus Materialien, die ähnliche mechanische Eigenschaften aufweisen wie natürliche Zähne. Die künstlichen Zähne sind auswechselbar befestigt, z. B. durch eine Schraubverbindung.

Vorstehend genannte Lehr- und Übungsgeräte sind durchaus geeignet, ele mentare zahnärztliche Arbeitsgänge zu erlernen, nicht jedoch so komplizierte Tätigkeiten wie z. B. das optimale, d. h. wirklichkeitsnahe Ziehen eines be stimmten Zahnes. Es ist auch verständlich, daß das Zahnziehen nur in be grenztem Umfang an realen Patienten geübt werden kann.

Um einen Zahn optimal aus seinem Kieferbett zu entfernen, muß der Zahnarzt eine Röntgenaufnahme anfertigen, die den Sitz des Zahnes und die Ausbil dung seiner Wurzel zeigt. Danach legt der Zahnarzt fest, mit welcher Zug- Dreh-Schwenkbewegung der Zahn aus dem Wurzelkanal gezogen werden muß, um den Kieferknochen nicht mehr als notwendig zu belasten oder zu verletzen. Diese Tätigkeit erfordert vom Zahnarzt ein gutes räumliches Vorstellungsvermögen und eine kräftige präzise Handmotorik. Aus dem Stand der Technik sind keine Lehr- und Übungsgeräte bekannt, mit deren Hilfe der artig anspruchsvolle Tätigkeiten erlernt werden können.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Lehr- und Übungsgerät für die zahnärztliche Ausbildung bereitzustellen, mit dem Kraft oder Kraft-Weg de terminierte Arbeitsschritte an Zähnen erlernt und geübt werden können.

Diese Aufgabe wird mit einem Dentaltrainingsgerät nach Anspruch 1 gelöst. Ein Kiefermodell, d. h. ein Oberkiefer oder ein Unterkiefer aus einem geeigne ten Material, wie z. B. einem festen Kunststoff, ist mit einer 6-Komponenten- Kraft-Moment-Meßvorrichtung verbunden, so daß beim Aufbringen einer Kraft und/oder eines Momentes auf einen aufgewählten Zahn ein entsprechendes Meßsignal gesendet wird, das einer Auswerte- und Steuerelektronik zugeführt wird. Die mechanische Ankopplung der 6-Komponenten-Kraft-Moment- Meßvorrichtung an das Kiefermodell wird fachmännisch unter Berücksichti gung der konstruktiven Gestaltung des Kraft- und Momentaufnehmers vorge nommen. Die Zähne werden von einer ansteuerbaren elektromagnetischen Haltevorrichtung im Kiefer gehalten, wobei es für den Fachmann klar ist, daß dazu jeder Zahn mit einem Eisenkern oder einem anderen magnetischen Mate rial verbunden sein muß. Die elektromagnetische Haltevorrichtung arbeitet nach dem Prinzip eines Elektromagneten, der einen magnetischen Körper an zieht, wenn die Magnetspule des Elektromagneten erregt wird oder nach ähn lichen, dem Fachmann bekannten Konstruktionen, wie z. B. eine elektroma gnetische formschlüssige Verriegelung oder eine kraftschlüssige Klemmung oder eine Kombination aus beiden Prinzipien.

Weiterhin ist eine elektronische Vergleichs- und Entscheidungsvorrichtung vorgesehen, der das Meßsignal des Kraft- und Momentaufnehmers zugeführt wird. Die Vergleichs- und Entscheidungsvorrichtung ist so einstellbar, daß beim Anliegen eines Meßsignals vorbestimmter Größe oder vorbestimmten Größenverlaufes ein Steuersignal zum Abschalten des Elektromagneten der Haltevorrichtung ausgegeben wird.

Im einfachsten Fall kann lediglich eine unterschiedlich hohe Haltekraft einge stellt werden, um z. B. den unterschiedlichen Kraftaufwand beim Ziehen eines Weisheitszahnes und eines Milchzahnes zu demonstrieren. Dem Fachmann ist klar, daß in der Vergleichs- und Entscheidungsvorrichtung elektronische Spei cher vorzusehen sind, in denen unterschiedliche und hinsichtlich auf einen bestimmten Zahn optimierte Auszugskräfte und -bewegungen abgespeichert sind.

Diese unterschiedlichen Auszugskräfte und -bewegungen werden in die Ver gleichs- und Entscheidungsvorrichtung mittels bekannter "Teaching- Methoden" implementiert, d. h. ein ausgebildeter Zahnarzt mit den entspre chenden Fähigkeiten und Fertigkeiten zieht mit der Zange so an dem betref fenden Kunstzahn, als wenn es sich bei diesem um einen speziellen natürli chen Zahn, z. B. um einen Zahn mit einer komplizierten Wurzelausbildung handeln würde. Der Kraft-Moment-Zeit-Verlauf wird gespeichert. Wenn ein auszubildender Student bei der Behandlung des Zahnes mit einer Zange diesen vorgegebenen optimalen Kraft-Moment-Zeit-Verlauf innerhalb vorgegebener Toleranzen erreicht, wird der Zahn vom Elektromagneten der Haltevorrichtung freigegeben, d. h. der Zahn gilt als richtig gezogen.

Nach Anspruch 2 ist für jeden Zahn eine separate Haltevorrichtung vorgese hen, d. h. jedem Zahn ist ein getrennt ansteuerbarer Elektromagnet zugeord net.

Nach Anspruch 3 ist für alle Zähne eine gemeinsame Haltevorrichtung vorge sehen, d. h. alle Zähne sitzen auf dem gleichen Elektromagneten. Der Fach mann wird durch geeignete mechanische Maßnahmen verhindern, daß beim Abschalten des Elektromagneten alle Zähne gleichzeitig abfallen. Das kann z. B. mittels eines kleinen, im Zahn angeordneten Permanentmagneten verhin dert werden.

Nach Anspruch 4 wird jeder einzelne Zahn in einer elastischen Manschette gehalten, die in ihrer Form dem Zahnfleisch entspricht. Diese Ausführungs form der Erfindung bildet reale Zahn- und Kiefer-Verhältnisse weitgehend nach. Gleichzeitig kann die elastische Manschette beim Einsatz nur einer ein zigen Haltevorrichtung das Herausfallen der Zähne bei abgeschaltetem Elek tromagneten verhindern.

Nach Anspruch 5 ist der Ober- oder Unterkiefer auf einer Platte befestigt, an deren Flächenschwerpunkt die Kraft-Moment-Sensorvorrichtung angekoppelt ist. Diese Ausführungsform verwendet nur einen einzigen Sensor und ist da her besonders kostengünstig.

Nach Anspruch 6 ist die Vergleichs- und Entscheidungsvorrichtung program mierbar, d. h. mit einem frei programmierbaren Rechner gekoppelt. Damit wird es möglich, für jeden Zahn eine frei wählbare und spezielle Auszieh- Charakteristik zu programmieren. Diese Weiterbildung der Erfindung ist hin sichtlich des erreichbaren Lern- und Übungseffektes hocheffektiv.

Die Erfindung soll nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels und Zeich nungen näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt eine räumliche Abbildung eines Unterkiefermodells mit einer Kraft-Moment-Sensorvorrichtung.

Fig. 2a zeigt eine Seitenansicht des Unterkiefermodells mit der elektro magnetischen Haltevorrichtung.

Fig. 2b zeigt die Ansicht von Fig. 2a mit einem freigegebenen Zahn.

Fig. 1 zeigt ein Unterkiefermodell 1 mit Kunstzähnen 2, wobei das Unterkie fermodell 1 an einer Kraft-Moment-Sensorvorrichtung 3 angekoppelt und diese auf eine Halteplatte 4 befestigt ist. Die Kunstzähnen 2 werden von einer elek tromagnetischen Haltevorrichtung 5 gehalten, die in der Fig. 1 von einer ela stischen Manschette 6, die gleichzeitig das Zahnfleisch nachbildet, bedeckt und daher nicht sichtbar ist.

Fig. 2 zeigt das Unterkiefermodell 1 ohne die Manschette 6, so daß die elek tromagnetische Haltevorrichtung 5 sichtbar ist. Jeder Kunstzahn 2 wird bei dieser Ausführungsform der Erfindung von je einem Elektromagneten 6 fest gehalten, die alle auf einer Trägerplatte 7 montiert sind. Die Elektromagnete 6 und ein Eisenkern 8 im Kunstzahn 2 sind fachmännisch so dimensioniert, daß ihre Haltekraft ausreichend groß ist, um ein vorzeitig Ablösen eines Zahnes 2 bei einem Ziehvorgang sicher zu vermeiden. In Fig. 2b ist ein von der elektro magnetische Haltevorrichtung 5 freigegebener Zahn 2a dargestellt.

Wenn ein Medizinstudent das optimale Ziehen eines bestimmten Zahnes ler nen soll, wird ihm ein Röntgenbild gezeigt, aus dem die Anordnung des Wur zelkanals und die Ausbildung der Zahnwurzel erkennbar ist. Der Student faßt den Zahn mit der Zange und zieht, dreht oder kippt den Zahn. Diese mit der Zange aufgebrachten Kräfte und Momente werden von der Kraft-Moment- Sensorvorrichtung 3 in elektrische Meßsignale umgewandelt, die einer frei programmierbaren Vergleichs- und Entscheidungsvorrichtung zugeführt wer den. Im Rechner der Vergleichs- und Entscheidungsvorrichtung sind unter schiedlichste Wertetafeln abgelegt, in denen typische Zangenbewegungen für bestimmte Zähne bzw. für unterschiedlich ausgebildete Wurzelkanäle gespei chert sind. Während des Ziehvorganges des Studenten wird der aktuelle Kraft- Momentenverlauf mit einem abgespeicherten, optimalen Kraft- Momentenverlauf verglichen. Wenn der aktuelle Kraft-Momentenverlauf mit dem gespeicherten übereinstimmte, wird ein Auslösebefehl gegeben, der den Erregerstrom des betreffenden Elektromagneten unterbricht, so daß der Zahn freigegeben wird, d. h. als erfolgreich gezogen gilt.

Zur Abspeicherung eines optimalen Kraft-Momenten-Verlauf wird ein erfahre ner Zahnarzt den betreffenden Kunstzahn wie einen natürlichen, zu ziehenden Zahn bewegen, wobei die Meßsignale dieses Bewegungsmuster abgespeichert werden.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein Student die komplizierte und schwer erlernbare Feinmotorik beim Ziehen irgendeines Zahnes, der auch zu dem noch die unterschiedlichsten Wurzelausbildungen und medizinische Be sonderheiten aufweisen kann, beliebig oft üben kann.

Claims

1. Dentaltrainingsgerät zum Erlernen und Üben zahntechnischer Behand lungsmethoden an einem Kiefermodell (1) mit Zähnen (2), dadurch gekenn zeichnet, daß ein
Oberkiefermodell oder ein Unterkiefermodell (1) mit einer
Kraft-Moment-Meßvorrichtung (3) mit 6-Freiheitsgraden verbunden ist und
die Zähne (2) mit dem Kiefer (1) über eine ansteuerbare elektromagnetische Haltevorrichtung (5) lösbar verbunden sind, wobei
die Kraft-Moment-Meßvorrichtung (3) einen Kraft-Moment-Sensor und eine Auswerte- und Steuerelektronik aufweist, die bei Einwirkung einer Kraft und/oder eines Momentes auf den Kiefer über einen Zahn (2)
ein elektrisches Kraft-Moment-Ausgangssignal erzeugt, das
einer Vergleichs- und Entscheidungsvorrichtung zugeführt wird, wobei nach dem Aufbringen einer vorbestimmten Kraft und/oder eines vorbestimmten Momentes auf den Zahn (2) in Abhängigkeit von deren Größe und/oder deren Wirkungsrichtung und/oder des zeitlichen Verlaufes der Einwirkung der Kraft oder des Momentes entschieden wird, ob an die Haltevorrichtung (5) ein Steuersignal zur Freigabe des Zahnes (2) gesendet werden soll.

2. Dentaltrainingsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Zahn (2) eine separate Haltevorrichtung (5) vorgesehen ist.

3. Dentaltrainingsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Zähne (2) eine gemeinsame Haltevorrichtung (5) vorgesehen ist.

4. Dentaltrainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder einzelne Zahn (2) in einer elastischen Manschette (6) gehalten ist, die in Ihrer Form dem natürlichen Zahnfleisch entspricht.

5. Dentaltrainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ober- oder Unterkiefer auf einer Platte befestigt und die Kraft-Moment-Sensorvorrichtung (3) im Schwerpunkt der Platte an dieser angekoppelt ist.

6. Dentaltrainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichs- und Entscheidungsvorrichtung program mierbar oder mit einem Rechner gekoppelt ist.