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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermessung von Kiefern und Teilen davon sowie ein entsprechendes Vermessungsverfahren. Weitere Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung schließen die intraorale Trockenlegung bei intraoralen Aufnahmen und anderen zahnärztlichen Behandlungs- und Diagnostikverfahren ein.
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Stand der Technik
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Zahnoberflächen können dreidimensional mit verschiedenen Messsystemen abgetastet werden. Intraorale Messysteme sind z. B. in
EP 1 984 785 B1 und
US 4 575 805 A beschrieben. Ebenso ist bekannt, dass verschiedene Verfahren die Unterkieferbewegungen in allen Freiheitsgraden messen. Im
US 6 152 731 A wird ein Verfahren beschrieben, die Zahnoberflächen des Ober- und Unterkiefers zu digitalisieren und über Gelenkachsen zueinander in Bezug zu bringen. Ebenso ist es nach der Patentschrift
DE 35 00 605 A1 bekannt, Unterkieferbewegungen in allen Freiheitsgraden zu messen und die Positionsdaten mittels Recheneinheit aufzuzeichnen. Außerdem wird in dieser Druckschrift beschrieben, wie dreidimensionale Messpunkte im Bereich der Zahnflächen mittels einer Tastspitze zu bestimmen sind. In
DE 102 18 435 A1 wird schließlich eine Methode vorgestellt, wie man die Positionen des Unterkiefers und Oberkiefers in Bezug zur Position des elektronischen Registriersystems, welches die Kiefergelenksbewegungen aufzeichnet, ermitteln kann. Dazu wird eine Bissplatte oder Bissgabel verwendet, die Markierungen aufweist, welche in bekannter Position zum Beispiel zu einer magnetischen Aufnahmeplatte für die Messsensorik stehen. Werden nun die Impressionen der Zahnoberflächen zusammen mit den Markierungen vermessen, erhält man die gewünschte Zuordnung.
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Aus
DE 20 2005 010 987 U1 ist ein System zur virtuellen Funktionsanalyse bekannt, bei dem ein an die Zahnreihen adaptierter Halter an die Seitenflächen der Zähne geklebt wird.
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Aus
DE 103 42 536 A1 ist eine Registrierplattenhalteeinrichtung bekannt, bei der Bügelelemente vorgesehen sind, die an den Innenseiten Retentionselemente aufweisen.
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Aus
DE 102 36 333 A1 ist eine Vorrichtung zur Funktionsanalyse bekannt, die über Kugelgelenke verstellbare Halteklammern aufweist, die mit Kunststoff an die Zähne angepasst wird.
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Aus
DE 42 21 510 A1 ist eine Registrierplattenhalteeinrichtung bekannt, bei der die Halteeinrichtung zwei schwenkbare Greifeinrichtungen zum sicheren Festlegen der Registrierplatte aufweist.
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Aus
DE 41 12 080 A1 is ein Bewegungsmessgerät bekannt, bei dem die Bissgabel über eine Klemme am Kiefer befestigt wird.
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Aus
DE 37 38 475 A1 ist eine Trägervorrichtung bekannt, die einstellbare, sichelförmige Ausleger aufweist, die manuell an den Zahnbogen angedrückt werden und über ein härtendes Befestigungsmaterial am Zahnbogen festgelegt werden.
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Aus
US 4 907 967 A ist ein paraokklusales Instrument bekannt, das zwei schwenkbare Ausleger aufweist.
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Nachteile des Standes der Technik und Aufgabe der Erfindung
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Für die Herstellung von funktionellen und langlebigen Zahnrestaurationen bzw. Zahnersatz ist es wichtig, dass man die individuellen Kieferbewegungen simulieren und Störkontakte ermitteln kann. Außerdem möchte man für diagnostische und therapeutische Zwecke funktionelle Störungen beim Kauen und allgemein bei Kieferbewegungen analysieren. Hierfür kommt eine ganze Reihe von verschiedenen Kieferbewegungs-Registriersystemen zum Einsatz. Grundsätzlich weisen elektronische bzw. digitale Aufzeichnungen hinsichtlich Genauigkeit und zeitliche Bewegungsauflösung entscheidende Vorteile gegenüber herkömmlichen mechanischen Registriersystemen auf. Bisher besteht jedoch bei allen beschriebenen und bekannten Verfahren das Problem darin, in einfacher und präziser Weise die Position der Messsensorik in Relation zu den Zahnflächen oder Kieferabschnitten des Unterkiefers und des Oberkiefers zu ermitteln. So hat z. B. die indirekte Abdrucknahme durch die Bissgabel oder Bissplatte mit Markierungen, wie in
DE 102 18 435 A1 beschrieben, den Nachteil, dass sie in der Regel durch weitere Abdrucknahmen, sei es eine zusätzliche intraorale Vermessung oder die extraorale Vermessung von Gipsmodellen, ergänzt werden muss, und diese Kiefermodelldaten mit den Daten der Impressionen auf der Bissgabel registriert werden müssen. Gleichzeitig muss dann für die Aufzeichnung der Bewegung die Bissgabel entfernt werden und die Messsensorik neu am Unterkiefer befestigt werden, was einer zusätzlichen Positionsbestimmung bedarf. Weiterhin ist die alleinige Positionsbestimmung durch manuelles Abgreifen von markanten Referenzpunkten mittels Taststiften zu ungenau und kann bei der Berechnung der Gelenksparameter zu Fehlern von mehreren Millimetern führen. Insgesamt sind alle bisher beschriebenen Verfahren und Gerätschaften zu anfällig für Messungenauigkeiten und die Durchführung insgesamt zu zeitaufwändig. Dies steht einer größeren Verbreitung solcher Methoden in der Praxis entgegen. Dabei wäre unter dem Aspekt einer bestmöglichen Versorgung zu fordern, die individuellen Parameter der Kiefergelenke in einem Grossteil aller durchzuführenden Restaurationsarbeiten standardmäßig zu bestimmen und zu verwenden.
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Im Mittelpunkt solcher Verfahren wird in Zukunft auch die direkte 3D-Datenerfassung mittels intraoraler Vermessungen stehen. Damit lassen sich dann die gewonnen Bewegungsparameter und -werte sofort für diagnostische Zwecke virtuell anzeigen und in die CAD-Berechnungen von Zahnrestaurationen bzw. Zahnersatz einfliessen. Allerdings muss man auch hier im Rahmen des gesamten Prozesses insgesamt auf eine hohe Abformgenauigkeit achten, die gerade bei Gesamtkieferaufnahmen noch nicht als ausreichend betrachtet werden kann (Mehl A, Ender A, Mörman W, Attin Th: Accuracy Testing of a New Intraoral 3D Camera. Int J Comput Dent 12, 11–28 (2009)). In der Regel werden bei der intraoralen Erfassung Systeme benutzt, die aufgrund der beschränkten Zugangsmöglichkeiten im Mund und der daraus resultierenden Baugrößen der Optik oder Messsysteme nur abschnittsweise die Zahnoberflächen erfassen können. Mit einer nachgeschalteten Datenverarbeitung gelingt es, die einzelnen 3D-Aufnahmen anhand vorhandener Überlappbereiche zu einer Gesamtansicht zusammenzulegen. Dieser Vorgang ist aus der Technik bekannt und wird als Registrierung oder Matching bezeichnet. Dieser Vorgang erfolgt umso genauer, je strukturreicher die zu überlagernden Flächen und je größer die überlappenden Flächenareale sind. Gerade aber im Frontzahnbereich sind beide Bedingungen nur sehr eingeschränkt zu erfüllen. Daher kann es dort zu Überlagerungsfehlern kommen, die sich in den Seitenzahnbereich hinein fortsetzen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein intraorales System zur 3D-Datenerfassung, insbesondere von Zähnen, Kieferelementen und ganzen Kiefers sowie von Kieferbewegungen bereitzustellen, dass die vorstehgenden Nachteile bekannter Verfahren und Vorrichtungen hierfür überwindet.
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Insbesondere hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Vorrichtung zur intraoralen Vermessung von Kiefern oder Teilen davon oder zur intraoralen Trockenlegung bereitzustellen, die es ermöglicht, ohne Umbauten, ohne zusätzliche Positionsbestimmungen und sofort zeitlich hintereinander die intraorale optische Abformung und die hochpräzise Registrierung von Kiefergelenksbewegungen durchzuführen. Die Vorrichtung soll dabei zur Erstellung eines dreidimensionalen Datensatzes von Kiefermodellen oder Teilabschnitten von Kiefern, zur Aufzeichnung von Kieferbewegungen; zur Registrierung von 3D-Volumendaten aus dem DVT, CT oder MRT zu den itraoral vermessenen Kiefermodelldaten sowie zur intraoralen Trockenlegung bei der intraoralen Aufnahme oder zahnärztlichen Behandlung verwendbar sein. Des Weiteren ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Vermessung eines Kiefers oder Teilen davon unter Verwendung der Vorrichtung bereitzustellen.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht in der Bereitstellung der Vorrichtung zur intraoralen Vermessung von Kiefern oder Teilen davon oder zur intraoralen Trockenlegung gemäß Anspruch 1, den im Anspruch 19 gekennzeichneten Verwendungen der Vorrichtung sowie dem Verfahren zur Vermessung eines Kiefers oder Teilen davon gemäß Anspruch 20. Durch die vorliegende Erfindung können ohne Umbauten, ohne zusätzliche Positionsbestimmungen und sofort zeitlich hintereinander die intraorale optische Abformung und die hochpräzise Registrierung von Kiefergelenksbewegungen durchgeführt werden. Gleichzeitig lässt sich damit eine Verbesserung und Vereinfachung der optischen Abformung von Gesamtkiefern oder größeren Kieferabschnitten erzielen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Insbesondere wird durch die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Vermessung von Kiefern oder Teilen davon und/oder zur intraoralen Trockenlegung bereitgestellt, die einen Rahmen mit Lagerelementen zur Befestigung an dem Kiefer aufweist, wobei die Lagerelemente
- – zumindest zwei intraorale seitliche Lagerelemente, die einander gegenüberliegen und ausgebildet sind, aufeinander zu eine Kraft auszuüben,
- – ein zwischen den zwei intraoralen Lagerelementen angeordnetes mittleres intraorales Lagerelement, das ausgebildet ist, eine Kraft auf den Kiefer auszuüben, die im Wesentlichen quer zu der Kraft der zwei intraoralen Lagerelemente ausgerichtet ist, und
- – zumindest ein weiteres, vorzugsweise extraoral am Ober- oder Unterkiefer angreifendes Lagerelement, das ausgebildet ist, den Rahmen unterhalb der Unterkieferfrontzähne oder oberhalb der Oberkieferfrontzähne gegenüber dem Kiefer abzustützen, umfassen.
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Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine oder mehrere extraorale Halterung(en) für eine Messeinrichtung(en) bzw. Messsensorik auf, wobei die Halterung(en) starr mit der Vorrichtung verbunden ist/sind. Mehr bevorzugt ist/sind an der/den Halterung(en) eine oder mehrere Messeinrichtungen extraoral gegenüber dem Unter- oder Oberkiefer befestigt.
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Vorzugsweise sind die seitlichen intraoralen Lagerelemente an sich aufspreizenden Klammern angeordnet, die die Kontur des Kiefers zumindest teilweise umgreifen, wobei die Lagerelemente ausgebildet sind, um mit Zähnen des Kiefers zusammenzuwirken und wobei die Klammern auf den Kiefer zu beweglich oder federnd angeordnet sind (siehe z. B. 1, 2, 3, 6, 7, 15–17).
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Des Weiteren ist es erfindungsgemäß bevorzugt, das mittlere intraorale Lagerelement in einer Halterung derart anzuordnen, dass es auf den Kiefer zu beweglich und/oder drehbar gelagert ist, so dass es mit Zähnen des Kiefers zusammenwirkt.
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Vorzugsweise ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die relative Lage der seitlichen und mittleren intraoralen Lagerelemente zueinander einstellbar und befestigbar.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es weiter bevorzugt, das weitere Lagerelement an dem Rahmen verschiebbar unterhalb oder oberhalb der seitlichen und mittleren intraoralen Lagerelemente anzuordnen.
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Bei den vorgenannten Ausführungsformen ist es weiter bevorzugt, die seitlichen und/oder mittleren intraoralen Lagerelemente und/oder das weitere Lagerelement mit einer Federkraft zu beaufschlagen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung sind die seitlichen intraoralen Lagerelemente und/oder das mittlere intraorale Lagerelement als Kegelspitzen ausgebildet, die zwischen die Zähne eingreifen. Alternativ ist es auch möglich die seitlichen und/oder mittleren intraoralen Lagerelemente als an die Zahnkonturen zumindest teilweise angepasste Auflagen auszubilden.
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Vorzugsweise ist das weitere, bevorzugt extraorale Lagerelement als Kinnstütze ausgebildet.
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Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die intraoralen Lagerelemente und/oder das weitere, bevorzugt extraorale Lagerelement austauschbar sind/ist.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind intraorale Halterungen für Messsensoren, die bevorzugt starr mit der Vorrichtung verbunden sind, und/oder strukturierte, vorzugsweise intraorale, Referenzmarker vorgesehen.
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Vorzugsweise sind die Komponenten der Vorrichtung mindestens teilweise zur Gewichtsreduktion aus einem, vorzugsweise faserverstärkten, Kunststoff und/oder aus Aluminium hergestellt.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung bestehen Teile der Vorrichtung zumindest in den relevanten Strahlen- oder Betrachtungsbereichen aus Materialien, die eine Strahlendurchlässigkeit in der Form aufweisen, dass zumindest Teile dieser Vorrichtung in konventionellen Röntgenaufnahmen, in 3D-Röntgenbildern (DVT, CT) oder Kernspinbildern (MRT) erkennbar sind, ohne dass dabei größere Bereiche der Zahnreihen verdeckt werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zur
- – Erstellung eines dreidimensionalen Datensatzes von Kiefermodellen oder Teilabschnitten von Kiefern;
- – Aufzeichnung von Kieferbewegungen;
- – Registrierung von 3D-Volumendaten aus dem DVT, CT oder MRT zu den intraoral vermessenen Kiefermodelldaten, und/oder
- – intraoralen Trockenlegung bei der intraoralen Aufnahme oder zahnärztlichen Behandlung verwendbar.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Vermessung eines Kiefers oder Teilen davon, das die Schritte
- – verliersicheres und verwacklungsfreies Anbringen der vorstehend beschriebenen Vorrichtung eines Kiefers an einem Unter- oder Oberkiefer;
- – Vermessung mindestens eines Teils des Unter- und/oder Oberkiefers durch eine oder mehrere Messeinrichtung(en), wobei die Messeinrichtung(en) gleichzeitig mindestens einen Teil der Vorrichtung mit Teilen der Zahnreihe(n) des Unter- und/oder Oberkiefers erfasst/erfassen; und
- – Erstellen eines dreidimensionalen Datensatzes mindestens des Teils des Unter- oder Oberkiefers
umfasst.
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Erfindungsgemäß kann/können die Messeinrichtung(en) an der Vorrichtung angebracht sein, und/oder es können diese separat von der Vorrichtung geführt werden.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aus der Position von einem oder mehreren strukturierten Referenzmarker(n), der/die (bevorzugt intraoral) an der Vorrichtung zur Befestigung der Messeinrichtung vorgesehen sein kann/können, oder/und einem oder mehreren Teil(en) der Vorrichtung die Position der über eine Halterung an der Vorrichtung angebrachten Messeinrichtung bestimmt.
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Insbesondere wird bei dem Verfahren ein dynamisches dreidimensionales Kiefermodell erstellt, indem die optische Messeinrichtung bzw. Messsensorik die Relativbewegung des Unter- oder Oberkiefers detektiert.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Vorrichtung an dem Unter- oder Oberkiefer befestigbar, indem intraorale Lagerelemente mit Zähnen des Unter- oder Oberkiefers unter Aufbringung einer Haltekraft zusammenwirken und sich ein weiteres, bspw. extraorales Lagerelement an dem Gesicht in der Kieferumgebung abstützt, um die intraoralen Lagerelemente in einer Ebene unkippbar zu fixieren.
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Erfindungsgemäß kann/können die zur Vermessung des Kiefers oder Teilen davon bzw. in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Messeinrichtung(en) bspw. ein oder mehrere optische Sensoren, Ultraschallsensoren, Bewegungssensoren, Drucksensoren und Kombinationen davon umfassen.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden zusätzlich 3D-Datensätze mittels DVT, CT und/oder MRT erstellt und diese Datensätze mit den intraoral vermessenen Datensätzen registriert.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen im Einzelnen
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Es wird also erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Vorrichtung so an die Zahnreihen fixiert wird, dass diese für die möglichen beschriebenen Anwendungen eine stabile Grundlage darstellt, z. B. eine möglichst stabile und verwacklungsfreie Befestigung einer Messelektronik erlaubt, sich durch die Weichgewebe nicht verschieben oder verrutschen lässt oder auch die Positionierung von Watterollen zur Trockenlegung ermöglicht. Wichtig ist, dass diese Vorrichtung ein störungs- und hindernisfreies Zubeißen von Unterkiefer und Oberkiefer zulässt und auch bei den Bewegungen der beiden Kiefer zueinander kein Hindernis darstellt. Dies bedeutet, dass zumindest das Einnehmen der Schlussbisslage und die Grenzbewegungen unter Zahnkontakt wie Laterotrusion, Mediotrusion und Protrusion in einem diagnostisch und funktionell relevanten Bereich ohne Einschränkung möglich sind. Man kann als Anhaltspunkt davon ausgehen, dass es sich ausgehend von der habituellen Interkuspidation um einen Bereich von ca. 5 mm bei den vorher genannten Bewegungen handelt. Daraus ergibt sich auch, dass die relevanten freien Kaubewegungen und Mundöffnungsbewegungen ebenfalls keine wesentlichen Einschränkungen erfahren. Die Fixation erfolgt durch Auflage über drei Lagerelemente (im folgenden auch „Auflagen” genannt) an der Zahnreihe.
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Die Schwierigkeit besteht darin, eine Befestigung zu erzielen, die ohne Abformmassen, Kleber oder andere Materialien wie Komposit auskommt. Daher ist eine vierte Auflage (bzw. ein viertes Lagerelement) z. B. am Kinn vorgesehen, um das gesamte System zu versteifen.
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In den 1 bis 5 ist hierzu eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Ein bedeutsamer Vorteil ist, dass das Anbringen sehr schnell erfolgt, nur ein ganz kleiner Anteil der Zahnoberfläche für die optische Abformung verdeckt wird und die gesamte Vorrichtung sofort für den nächsten Patienten wieder verwendbar ist. Dies wird in erster Linie dadurch gewährleistet, dass die eine Auflage, vorzugsweise die Auflage im Inzisalbereich (3), durch eine Schraubvorrichtung oder Einspann-(Feder)-Vorrichtung (6) befestigt wird. Die beiden anderen Auflagen, vorzugsweise im linken und rechten Seitenzahnbereich (1, 2), können sowohl durch Federspannung (Federband) (11, 12) oder durch Schraubvorrichtungen (15) zur Befestigung beitragen (z. B. 1 und 6). Es sollte darauf geachtet werden, dass eine gewisse Positionierfreiheit der einzelnen Auflagen vorhanden ist, damit die Vorrichtung für eine möglichst große Anzahl an Patienten mit jeweils unterschiedlichen Gebiss- und Zahngrößen verwendet werden kann.
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Erfindungsgemäß bevorzugt werden bei dem Verfahren Teile der Vorrichtung (z. B. Teile von 8, 9, 11, 12, 11) gemeinsam mit den Zähnen auf den einzelnen optischen Aufnahmen erfasst. Dies dient zum einen dazu, aus der Position bestimmter Elemente oder Elementteile der Vorrichtung Rückschlüsse auf die Positionierung der Messsensorik oder -elektronik zu schliessen, wenn deren gegenseitige Lage durch die Bauteilgeometrien bekannt ist. Zum anderen wird dadurch die Registrierung der intraoralen Einzelbilder zu einem Gesamt-3D-Modell verbessert, und damit werden Kieferaufnahmen schneller und mit höherer Präzision durchführbar.
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Erfindungsgemäß kann man die Voraussetzungen für die optische Erfassung und die Registrierung dadurch verbessern, dass man bestimmte Oberflächenteile der Vorrichtung oder auch die gesamte Vorrichtung mit einer für die optische Vermessung geeigneten Struktur und Beschichtung versieht oder zusätzliche Elemente anbringt, die diese Voraussetzungen aufweisen (siehe hierzu auch weiter unten). Der Abstand eines oder einiger dieser Elemente zu den Zähnen ist üblicherweise so gewählt, dass mit einer einzigen Aufnahme Teile dieser Elemente und Teile der Zahnoberflächen gleichzeitig erfasst werden können. Andererseits sollte auch ein gewisser Abstand eingehalten werden, um möglichst wenig Flächenanteile der Zähne bei den optischen Aufnahmen zu bedecken. Diese Abstände hängen auch von den Messfeldern der intraoral verwendeten Messsysteme ab und sind dementsprechend zu gestalten. 1 bis 7 zeigen hierzu Realisierungen, 11 bis 13 die Situation in den Datensätzen.
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Erfindungsgemäß ist die Ankopplung einer extraoralen Messsensorik z. B. zur Aufzeichnung von Kieferbewegungen oder zur Positionsbestimmung jeglicher Art vorgesehen. Damit man aus den intraoralen Aufnahmen die exakte Position der Messsensorik berechnen oder ableiten kann, ist es eine Voraussetzung, dass Elementteile der Vorrichtung, die mit der 3D-Vermessung erfasst wurden, in eindeutiger stabiler Lage zur Ankopplungseinheit der Messsensorik (7) stehen. Dies kann, wie in den 1 und 6 gezeigt, z. B. über einen verwindungsfreien stabilen Stab (9) erfolgen, der auf der einen Seite fest mit dem Element (8) und auf der anderen Seite mit einer Aufnahmeplatte (7) für die Messeinheit verbunden ist (siehe z. B. 1, 2, 6, 7, 15–17).
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Die Messeinheit kann dabei nur in einer eindeutig definierten Position angebracht werden, woraus sich jegliche weitere Einzelsensorposition errechnen lässt (siehe 9 und 10). Im Endergebnis kann z. B. alleine aus der Lage des Elementes (8) oder der beiden Arme (11, 12) bzw. der evtl. darauf aufgebrachten Elemente eindeutig die Position des Messsensors in Relation zu den Zähnen im Kieferbogen ermittelt werden (siehe auch 11 bis 14).
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Es ist erfindungsgemäß auch vorgesehen, die extraorale Halterung zu nutzen, um zum Beispiel daran auch Messeinrichtungen für die intraorale Vermessung zu fixieren oder als Auflage zur Abstützung zu nutzen (z. B. Messkamera Sirona BlueCam). Dies kann auch über Schwenk- oder Schaniervorrichtungen erfolgen, die eine geführte Bewegung der intraoralen Messvorrichtung ermöglichen. Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass auch eine manuelle Abstützung der intraoralen Messeinheiten allgemein auf der erfindungsgemässen Vorrichtung möglich ist.
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Es ist erfindungsgemäß weiter vorgesehen, das Verfahren explizit auch auf die Anwendung von intraoralen Sensoren auszudehnen, die in definierter Art und Weise mit der Vorrichtung verbunden sind (indirekte Positionsbestimmung) oder deren Position auch direkt mittels der intraoralen 3D-Vermessung erfasst wird. Dies können z. B. kleine Kameras, Laser, Ultraschallsensoren oder Bewegungssensoren sein, die die Bewegungen bzw. den Abstand zu jedem Zeitpunkt zum jeweiligen Antagonistenkiefer aufzeichnen. Weiterhin können dies auch Drucksensoren sein, die die Belastung beim Kauen oder der okklusalen Kontaktpunkte ermitteln. Eine räumliche Zuordnung der einzelnen Messwerte zu den räumlichen 3D-Daten der Zahnoberflächen ist mit Hilfe der Vorrichtung wiederum eindeutig möglich.
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Erfindungsgemäß weiter bevorzugt ist es, wenn Teile oder Elemente der Vorrichtung vorgesehen sind, die sich in einer räumlich festen und eindeutigen Lage zu den Ankopplungseinheiten der Messsensorik (indirekt) oder zur Messensorik selbst (direkt) befinden und sich diese Relation unabhängig vom Anlegen und der Kiefersituation (Größe, Bezahnung etc) nicht ändert.
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Weiterhin kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens direkt aus der intraoralen 3D-Aufnahme die Position der Messsensoren berechnen werden. Dies geschieht vorzugsweise durch Software-Programme, die bekannte Strukturen/Elemente in der 3D-Aufnahme suchen, diese Strukturen/Elemente zueinander registrieren und damit die Positionen weiterer Elemente der Vorrichtung wie z. B. die Ankopplungseinheit der Messsensorik berechnen können. Natürlich sind auch das manuelle Anklicken von Referenzstrukturen und die interaktive Auswertung der 3D-Koordinaten möglich, nur ist dies etwas zeitaufwändiger als bei automatischen Verfahren.
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Ausgestaltungen der Messsensorik, die an der Vorrichtung angekoppelt sein können, sind z. B. optische Messysteme (Laufzeitmessung, Triangulation, Streifenprojektion, Farbmessung etc.), Ultraschallsysteme, Bewegungssensoren, Drucksensoren etc.
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Um eine gewisse Bandbreite der Auflagepunkten unter dem Aspekt der individuellen Unterschiede der Zahnreihen zu erzielen, wird bevorzugt vorgeschlagen, eine Gelenkvorrichtung (14) so zu integrieren, dass die eine Auflage (3) oder/und die beiden anderen Auflagen (1, 2) eine gewisse Rotationsfreiheit besitzen, welche beim Anziehen der Schraube bzw. bei Fixierung das gesamte Systems wieder versteift wird. Mögliche Ausführungen sind in den 6 und 7 gezeigt.
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Vorzugsweise werden zusätzlich auch die beiden anderen Auflagen durch eine Schraubvorrichtung fixiert, wobei ein Exzenter bei nicht symmetrischen Auflagepunkten eine gewisse Positionierflexibilität der Auflagepunkte ermöglicht (6 und 7).
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Es ist erfindungsgemäß eine weitere Ausgestaltung derart vorgesehen, dass das vierte Auflageelement (4) durch einen Schiebemechanismus (9) einfach, schnell und sicher stabilisiert in Position gebracht werden kann. In 2 ist zu sehen, wie dies umgesetzt werden kann. Durch Zusammendrücken zweier Federbänder kann der Stab (5) gleiten, durch Loslassen wird die aktuelle Position des Stabes fixiert. Eine andere Lösung mit dem gleichen Ergebnis ist die Verwendung eines unter Federspannung stehenden „Reiters”, der in die auf eine Oberfläche eines Stabes eingeschliffenen Rillen greift. Durch Drücken z. B. auf einen Knopf kann der Reiter gegen die Federspannung abgehoben werden und der Stab kann bewegt werden. Durch Loslassen des Knopfes wird der Stab wieder durch den Reiter fixiert. Ähnliche weitere Lösungen kann man sich vorstellen, die im Patentanspruch unter dem Überbegriff des Feder-Schiebemechanismus subsumiert sind.
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Die intraoralen Auflagen bzw. Lagerelemente können unterschiedlich ausgestaltet sein. Bei gut bezahnter Kiefersituation hat sich eine kegelförmige Form als sehr geeignet erwiesen (siehe 3, 10, 11). Diese erlaubt das Eingreifen in den Interdentalraum und ermöglicht damit eine bestmögliche, in allen drei Raumrichtungen eingeschränkte Fixierung. Gleichzeitig ist die Auflagefläche sehr gering, so dass kaum ein nennenswerter Informationsverlust bei der Aufnahme der Bukkalflächen durch eine intraorale Kamera auftritt. Vorzugsweise bestehen die Auflagekegel aus Teflon oder anderem zahnschonenden Material mit etwas aufgerauter Oberfläche und abgerundeter Spitze. Die Neigung der Kegel geht vorzugsweise leicht nach oben, um sich optimal an die Interdentalpapille „anzuschmiegen” und diese nicht zu verletzen.
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Liegt im Bereich der Auflagen z. B. ein präparierter, kariöser oder frakturierter Zahn, so dass ein grösserer offener Approximalraum vorhanden ist, empfiehlt sich die Verwendung von Auflagen bzw. Lagerelementen, die im Zervikalbereich der Zähne in Höhe der Gingiva oder etwas unterhalb davon fixiert werden können. Bevorzugt werden hierfür Formen vorgeschlagen, wie sie von Kofferdam-Klammern bekannt sind, aber bei der Vorrichtung nur auf der Bukkalseite des Zahnes zum Einsatz kommen.
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Es ist weiterhin möglich, dass die Vorrichtung einen Mechanismus enthält, um die Auflagen je nach Bedarf auszutauschen und zu kombinieren. Dies kann entweder mit Schraubverbindungen erfolgen oder durch unter Federspannung stehende „Reiter”-Schienen. Weitere übliche Ausgestaltungen sind einem Fachmann geläufig.
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Es ist bevorzugt, das extraorale Lagerelement bzw. die extraorale Auflage am Kinn anzubringen, um den Abstand zu den anderen Auflagen zu erhöhen und um eine einfache und schnelle Fixierung zu ermöglichen. Um Weichgewebsquetschungen zu vermeiden und gleichzeitig die Auflage möglichst gut zu stabilisieren, ist es daher von Vorteil, eine große Auflagefläche vorzusehen. Dieses Auflageelement ist vorzugsweise aus Kunststoff/Hartgummi und evtl. weicherer Oberfläche gestaltet.
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Um die freien Bewegungen des Unterkiefers möglichst wenig zu beeinflussen, wird vorzugsweise eine Gewicht sparende Konstruktion der Vorrichtung vorgesehen. Dies kann z. B. mittels glasfaserverstärkten Elementen, Aluminiumteilen, Aussparungen und Hohlformen bei nicht belasteten Teilen etc. erfolgen.
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Bei der intraoralen Vermessung der Zahnreihen entsprechend dem in vorliegenden Patentansprüchen aufgezeigten Verfahren befinden sich neben den Weichgeweben und Zahnoberflächen auch Anteile der Vorrichtung im dreidimensionalen Datensatz. Für verschiedene Zwecke kann es daher sinnvoll sein, zumindest teilweise diese Anteile der Vorrichtung zu entfernen. Dies kann z. B. automatisch durch Software erfolgen. Durch Kenntnis der einzelnen Bauteile der Vorrichtung kann man diese im Datensatz suchen und anschließend herausrechnen. Fehlstellen im Hintergrund oder auf den Zahnflächen können durch Interpolation geschlossen werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, nach Entfernung der Vorrichtung zusätzliche intraorale Aufnahmen von den durch die Vorrichtung verdeckten Bereichen zu machen und diese dann dem Datensatz hinzuzurechnen.
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Zu den Verwendungsmöglichkeiten der beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen gehört der Einsatz für die Messung von Kieferbewegungen und die Erfassung der Kiefergelenksparameter, die Erstellung eines dreidimensionalen Datensatzes von Zahnoberflächen mittels intraoraler Scansysteme und die Trockenlegung bei der Vermessung bzw. bei anderen zahnärztlichen Behandlungs- und Diagnostikverfahren. Bei der Trockenlegung ist es erfindungsgemäß ebenfalls vorgesehen, die Vorrichtung auch in der Art zu nutzen, in dem an dieser weitere andere Vorrichtungen (z. B. Sauger, Bügel, Drahtgestelle etc.) angebracht, die weitere Weichteile wie Wangen, Zunge, Lippen etc. abhalten und/oder Mundflüssigkeit aufnehmen. Auch für weitere diagnostische Zwecke oder Positionsbestimmungen können Elemente an die erfindungsgemäße Vorrichtung angebracht werden, die für die entsprechenden Zwecke geeignet sind (z. B. für Schienen und Bohrschablonen, Legosteine, Kugeln, röntgenopake Materialien für Wax-ups, Backward-Planing etc).
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Weiterhin wird in der Erfindung vorgesehen, die Vorrichtung zur Registrierung von 2D oder 3D-Datensätzen aus anderen bildgebenden diagnostischen Verfahren mit den intraoralen Messdatensätzen zu verwenden. Bei den bildgebenden diagnostischen Verfahren kann es sich um konventionelle Röntgenbilder, um Volumendatensätzen aus DVT-Verfahren (digitale Volumentomographie), aus jeglicher Art von computertomographischen Verfahren (CTs) oder aus magnetresonanz- bzw. kernspintomographischen Verfahren (MRT) handeln. Die Vorrichtung ist dabei vorzugsweise so ausgestaltet, dass sie mindestens teilweise aus Materialien besteht, die man in den speziellen bildgebenden Verfahren erkennt, jedoch die Strukturen, die als Überlagerungsfläche zu den intraoralen 3D-Oberflächendatensätzen dienen oder für diagnostische bzw. therapeutische Zwecke relevant sind, nicht abschattet oder mit Artefakten überlagert. Durch das Einbeziehen der Vorrichtung können somit beide Datensätze anhand der Strukturen der Vorrichtung einfacher und genauer überlagert (registriert) und damit die Information erhöht werden.
