DE19510294A1 - Verfahren zur Herstellung einer Operationsschablone für eine implantologische Operation, Vorrichtung zur Herstellung einer Operationsschablone für eine implantologische Operation und Operationsschablone für eine implantologische Operation - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Operationsschablone für eine implantologische Operation zur Installierung von Implantaten im Ober- und/oder Unter­ kiefer, auf eine Vorrichtung zur Herstellung einer derartigen Operationsschablone und auf eine derartige Operationsscha­ blone.

Bislang müssen die unmittelbar oder mittelbar an einer der­ artigen implantologischen Operation Beteiligten, nämlich der Kieferchirurg, der Zahnarzt und der Zahntechniker, je­ weils durch eigene Erfahrungen Konstruktionen und Verarbei­ tungstechniken erarbeiten. Die derzeitige implantologische Planung für eine derartige Operation kann nur als "erstmalig­ endgültig" bezeichnet werden.

Ein bedeutender Bestandteil der Implantatstatik ist der ob­ jektive Standsicherheitsnachweis, und zwar bezogen auf das bestehende Knochenangebot und bezogen auf die zu rekonstru­ ierende Okklusion. Wenn gemäß dem Stand der Technik implan­ tatgetragene Konstruktionen erstellt werden, muß sich der Behandler auf seine praktische Erfahrung und auf sein "sta­ tisches Gefühl" verlassen. Dies hat zur Folge, daß sich mit einer derartigen Operation befaßte Personen ohne vorherige ganzheitliche Diagnostik an kühne Konstruktionen heranwagen.

In der Implantatprothetik sind statische Gesetzmäßigkeiten von entscheidender Wichtigkeit, da die taktile Sensibili­ tät des Parodonts teilweise oder ganz verlorengegangen ist und der Patient sich auf ein absolutes statisches Gleich­ gewicht seiner prothetischen Konstruktion verlassen muß, wobei ein derartiges absolutes statisches Gleichgewicht dann vorliegt, wenn die auftretenden Kräfte gleich groß und auf der gleichen Wirkungslinie einander entgegengesetzt sind.

Jeder Teil des gesamten Kausystems hat seine spezifische, wichtige Funktion. Wird eine Funktion bei der prothetischen Versorgung oder werden die im Kausystem ablaufenden Bewe­ gungsabläufe nicht richtig dargestellt, können folgenschwere Schäden auf die gesamte Kausystemfunktion übergreifen.

Werden demgemäß bereits in der Planungsphase wesentliche Parameter nicht oder nicht ausreichend berücksichtigt, kön­ nen sich Kräfte freisetzen, die ungewöhnliche elastische Deformationen und Belastungsintervalle in Gang setzen, die zunächst nicht mehr physiologisch geregelt werden können. Das Kausystem steuert dann in ein Ungleichgewicht, welches zu Änderungen der okklusalen Beziehungen führt, bis schließ­ lich ein labiles Gleichgewicht erreicht ist, das dann gewis­ se pathologische Symptome zeigt.

Die bei einer derartigen implantologischen Operation ab­ laufenden Verfahrensschritte, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, laufen zwischen Zahnarzt, Zahntech­ niker und Kieferchirurg etwa wie folgt ab:
Nach der allgemeinmedizinischen und implantatspezifischen Abklärung der Patientensituation durch den Zahnarzt be­ ginnt die Zusammenarbeit zwischen Zahnarzt und Zahntechniker. Die vom Zahnarzt angefertigten Situationsabdrücke werden vom Zahntechniker zweimal ausgegossen.

Mit Hilfe eines sog. WAX-UP, wobei es sich um mit sehr gro­ ßem Zeitaufwand hergestellte, in Wachs modellierte Zähne han­ delt, auf den einartikulierten Studienmodellen läßt sich die aus prothetischer Sicht optimale Position des Implantats bzw. der Implantate festlegen. Des weiteren kann hiermit im weiteren Verlauf der Arbeit das angestrebte ästhetische Ziel mit dem erreichten verglichen werden.

Als nächstes wird eine Tiefziehschiene auf Kunststoffbasis angefertigt. In der geplanten Implantatregion werden Metall­ kugeln mit definiertem Durchmesser aufgeklebt. Mit dieser Röntgenschablone wird eine Röntgen-Panoramaaufnahme ange­ fertigt, womit dann das vertikale Knochenangebot bzw. die Knochenhöhe ermittelt werden kann.

Das zweite Studienmodell wird nun an der Implantatposition seitlich aufgesägt. Die vom Zahnarzt durchgeführte Schleim­ hautdickenmessung wird auf die Schnitte übertragen, und somit können der Implantatdurchmesser und die Achsenrichtung op­ tisch und ohne definierten Winkel geplant werden. Mit diesen Informationen kann eine Bohrschablone, bei der es sich um eine einfach aufgesetzte Hülse ohne vorgegebenen definierten Winkel handelt, erstellt werden, die dem Behandler ein Über­ tragen der Implantatrichtung vom Gipsmodell auf die klini­ sche Mundsituation ermöglicht.

Diese vorstehend geschilderte Vorgehensweise führt zu den eingangs genannten Schwierigkeiten und Nachteilen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Technik ein Verfahren zur Herstellung einer Operationsschablone für eine implantolo­ gische Operation zur Installierung von Implantaten im Ober­ und/oder Unterkiefer zu schaffen, bei deren Anwendung allen Ansprüchen des Patienten sowie der an der implantologischen Operation beteiligten Personen hinsichtlich Funktion, Dauer­ haftigkeit und Ästhetik entsprochen werden kann. Hierbei soll gewährleistet sein, daß die implantologische Operations­ planung und das Herstellungsverfahren den gesamten Aufbau und die statischen Gesetzmäßigkeiten des Kausystems berück­ sichtigt. Es soll berücksichtigt werden, daß die symmetri­ sche Anordnung der Implantate in horizontaler wie auch in transversaler Ausrichtung von großer Bedeutung ist. Des wei­ teren soll bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gewährleistet sein, daß nicht nur die Region, die für ein Implantat vorge­ sehen ist, sondern alle Elemente des gesamten Kausystems funktionell-harmonisch aufeinander abgestimmt sind, wobei ein einzelnes Element der Okklusion dabei nicht vorherrschen oder ein anderes Element fehlsteuern darf.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung einer Operationsschablone für eine implantolo­ gische Operation zur Installierung von Implantaten im Ober- und/oder Unterkiefer gelöst, bei dem eine dreidimensionale Modellgeometrie des Mund- bzw. Kieferbereichs und ein Röntgen­ bild desselben digital und schädelbezüglich des Patienten in einen Computer eingegeben werden, die Grundstatiken sowohl des Ober- als auch des Unterkiefers erfaßt werden, für zu ersetzende Stützzonen vorgesehene Regionen markiert und in das Röntgenbild übertragen werden, eine optimierte Implan­ tatposition mit einem vorhandenen vertikalen Knochenangebot verglichen wird, gemäß einer Abstimmung zwischen der opti­ mierten Implantatposition und dem vorhandenen vertikalen Knochenangebot Referenzpunkte im Röntgenbild definiert werden, eine die Referenzpunkte berücksichtigende transver­ sale Röntgenschnittbildaufnahme digital und schädelbezüg­ lich des Patienten in den Computer eingegeben wird, für die Operation wesentliche Winkel und anatomische Gegebenheiten bemaßt, bewertet und durch Echtwerte dargestellt werden und die Echtwerte auf die Operationsschablone übertragen werden.

Eine Vorrichtung zur Herstellung einer derartigen Operations­ schablone für eine implantologische Operation zur Instal­ lierung von Implantaten im Ober- und/oder Unterkiefer hat einen Grundrahmen, eine erste Schwenkplattform, die mittels einer ersten horizontalen Schwenkachse mit dem Grundrahmen verbunden und um die erste horizontale Schwenkachse in bezug auf den Grundrahmen schwenkbar ist, eine zweite Schwenkplatt­ form, die mittels einer zweiten, zur ersten rechtwinklig an­ geordneten und in in bezug auf den Grundrahmen unverschwenk­ ter Position der ersten Schwenkplattform horizontalen Schwenk­ achse mit der ersten Schwenkplattform verbunden und um die zweite Schwenkachse in bezug auf die erste Schwenkplattform schwenkbar ist, eine Montagefläche, die auf der zweiten Schwenkplattform um einen Mittelpunkt drehbar angeordnet und zur fixierten Lagerung einer dreidimensionalen Modellgeo­ metrie ausgerüstet ist, und eine Bohrvorrichtung, deren Bohr­ achse in bezug auf die Horizontalebene des Grundrahmens in vertikaler Richtung fixiert aber parallel verschieblich ist.

Bei einer Operationsschablone für eine implantologische Operation zur Installierung von Implantaten im Ober- und/ oder Unterkiefer sind zum Ansetzen einer Bohrvorrichtung bei der implantologischen Operation vorgesehene Bohrungs­ öffnungsflächen und Bohrungswinkel so angeordnet, daß sie in bezug auf eine optimierte Implantatposition und ein vor­ handenes vertikales Knochenangebot unter Zugrundelegung einer dreidimensionalen Modellgeometrie des Mund- bzw. Kieferbe­ reichs und eines Röntgenbilds desselben abgestimmt sind.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens, der Vorrichtung und der Operationsschablone ist es möglich, die gesamte Implan­ tologie-, Therapie- und Operationsplanung auf wissenschaft­ licher Grundlage patienten- und problemlösungsorientiert durchzuführen, indem ganzheitliche Planungsergebnisse exakt klinisch umsetzbar gemacht werden. Erfindungsgemäß ist es möglich, einheitliche Standards in der Implantologie, Thera­ pie- und Operationsplanung zu schaffen und zugleich ein Kommunikations- und Verfahrenskonzept anzubieten, mit dem neue medizinische Dentaltechnologien systematisch organi­ siert eingesetzt werden können. Dem Anwender wird bei der Strukturierung seiner implantologischen Therapie- und Opera­ tionsplanung eine Hilfe gegeben, die mehr und mehr zu einem Kommunikations- und Verfahrenskonzept wird. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Qualität einer durchgeführten implantologischen Operation besser geprüft und gesichert werden. Die Definition der Implantatposition und das Okklusionskonzept bzw. die ganzheitliche implan­ tologische Therapie- und Operationsplanung können optimiert werden. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß ganzheit­ liche restaurative Zahnheilkunde bereits im Stadium der Diagnostik mit einer entsprechenden Dokumentation beginnt, wobei alle notwendigen Parameter schon in die Planungs­ phase einbezogen werden können. Sofern bei klinischen Fällen Implantate neu vorgesehen bzw. bereits vorhanden sind, werden die vom Kieferchirurgen bzw. Zahnarzt unter Berücksichtigung der anatomischen Strukturen vorgegebenen Regionen bzw. die vorhandenen Implantatpositionen in die biostatisch-protheti­ schen Berechnungen für die prothetische Versorgung in Form von präimplantologischer Planung einbezogen.

Bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ist es möglich, die Ergebnisse der implantologischen Therapie- und Operations­ planung in einer zwei- und dreidimensionalen Betrachtung dar­ zustellen. Bekannte, aber bislang nicht simulierbare Bewe­ gungsabläufe des Kiefergelenks, nämlich Artikulationsbe­ wegungen, können dreidimensional sichtbar gemacht und aus­ gewertet werden.

Zur funktionellen Gestaltung der implantologisch-protheti­ schen Planung kann die gesamte Okklusionsstruktur erfaßt und können möglichst alle notwendigen Parameter miteinan­ der verbunden werden. Die anzustrebende statische Okklusion kann mit dem Knochenangebot zu einer statischen Einheit kom­ biniert werden. Da die Statik des Alveolarfortsatzes bzw. der Standsicherheitsnachweis mit der gewünschten protheti­ schen Versorgung in Übereinstimmung gebracht werden kann, kann die chirurgische Operationsplanung erfolgen. Die er­ mittelten Daten können mit der Operationsschablone in die klinische Situation präoperativ übertragen werden, so daß die geplanten Definitionen mit ihren Referenzpunkten ihre endgültige Position erhalten.

Mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich auch bei Patienten mit tumorgeschädigten Kieferregionen erheb­ liche Qualitätsverbesserungen der zahnmedizinisch-chirur­ gischen Leistung.

Die bereits erwähnten statischen Parameter können in einer dreidimensionalen Computersimulation erfaßt und grafisch dargestellt werden; hierdurch können Aufschlüsse von indi­ viduellen Interferenzmustern erkannt und ggf. therapeutisch verändert oder ausgeglichen werden.

Erst durch das erfindungsgemäße Zusammenfügen verschiedener Modellierungselemente wird das Kausystemverhalten tatsäch­ lich erkennbar. Die Simulationsergebnisse tragen wesent­ lich dazu bei, die Kenntnisse über weitere Maßnahmen zu ver­ tiefen und Behandlungsentscheidungen qualifiziert vorzube­ reiten.

Die digitale Simulation einzelner Arbeitsschritte ermöglicht neue Arbeitsweisen des technischen Umsetzens und verdeutlicht Lösungswege in der Planung. Sie können mit sehr geringem Auf­ wand vor ihrer physischen Realisierung am tupologischen Modell überprüft und optimiert werden. Hervorzuheben ist in diesem Zusammenhang auch die ganzheitliche Betrachtung der implantologischen Therapie- und Operationsplanung, die von der Datenübernahme, z. B. von transversalen Schichtaufnahmen, über die Analyse, Strukturierung, Dimensionierung bis zur Verifizierung, d. h. bis zur Operationsschablone, vorgenom­ men werden kann. Die Computer-Simulation bringt den Nach­ weis der optimierten Integration geplanter Implantate und prothetischer Lösungen und Notwendigkeiten.

Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise im Sinne einer tatsächlichen implantologischen Therapie- und Operationsplanung ist weiterhin, daß die notwendige Planung tatsächlich realisiert wird; dies geschieht auf wesentlich besserer Grundlage, da alle erforderlichen Parameter in ihrer Gesamtheit und die Interessen aller Beteiligten in einem zusammenhängenden biostatischen System berücksichtigt werden können. Die unter Einbeziehung aller notwendigen Pa­ rameter ermittelten optimierten Implantatpositionen ein­ schließlich der Winkel mit den dafür notwendigen Referenz­ punkten werden auf die Operationsschablone bzw. den Transpon­ der übertragen.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläu­ tert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Her­ stellung einer Operationsschablone für eine implantologische Operation in Ruhestellung;

Fig. 2 eine Darstellung der aus der Ruhestellung ver­ schwenkten Schwenkplattformen der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung, wobei aus Einfach­ heitsgründen die Montageflächen der Vorrichtung nicht dargestellt sind; und

Fig. 3 eine Ansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 2 aus Richtung des Pfeils A.

Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist das Zusammen­ führen der Röntgendiagnostik und der Modell- bzw. der Mund­ situation des Patienten. Nach der allgemeinmedizinischen implantatspezifischen Abklärung der Mundsituation des Pa­ tienten durch den Zahnarzt werden die vom Zahnarzt angefer­ tigten der Mundsituation des Patienten entsprechenden Ab­ drücke vom Zahntechniker einmal ausgegossen. Die so erhal­ tenen Gipsmodelle werden mit Hilfe eines Registrierbogens vom Kopf des Patienten in dreidimensionale Relation in ein schädelbezogenes Simulationsgerät übertragen. Zugleich wird vom Patienten ein Röntgenbild in Form eines Orthopantomo­ gramms angefertigt.

Die dreidimensionalen Gipsmodelle und das Röntgenbild wer­ den nun durch digitale Übertragung in einen Computer schä­ delbezüglich des Patienten eingegeben. Durch Erfassen der Grundstatiken sowohl des Ober- als auch des Unterkiefers wer­ den symmetrisch, nach den Regeln der Parallelstatik, Kraft­ felder und Funktionsfelder dargestellt. Diejenigen Regionen, die für die zu ersetzenden Stützzonen vorgesehen sind, wer­ den durch statische Meßpunkte bzw. Okklusionsreliefs der Zähne markiert. Gleichzeitig werden diese Bereiche in das Röntgenbild übertragen, wodurch ein sofortiger Vergleich zwischen der optimalen Zahnposition und dem vorhandenen ver­ tikalen Knochenangebot, d. h. den Knochenhöhlen des Opera­ tionsfeldes des Implantats, vorgenommen wird. Nach Ab­ stimmung der Positionen werden Referenzpunkte im Röntgen­ bild definiert. Diese Referenzpunkte sind zugleich die Vor­ gabe für eine transversale Röntgenschnittbildaufnahme. Die Informationen über den Verlauf von Nervenkanälen und anato­ mischen Gegebenheiten des Kiefers werden transparent und quantitativ dargestellt.

Das transversale Röntgenschnittbild wird ebenfalls digita­ lisiert und ergänzt nun die gesamte Planung in dreidimen­ sionalen Ebenen. Erst jetzt lassen sich Winkel und anato­ mische Gegebenheiten objektiv bemaßen und bewerten. Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Verfahrensweise liegt im Zusammenführen aller wichtigen Informationen und Parameter für implantologische Operationsplanungen. Nur durch die räumliche Zuordnung im Computer werden erstmalig Winkel, die primär für eine Implantation wichtig sind, durch Echt­ werte dargestellt.

Die Daten dieser Ebenen werden auf einen Transponder bzw. eine Operationsschablone übertragen.

Eine derartige Vorrichtung bzw. ein derartiges Übertragungs­ gerät ist in den Fig. 1 und 3 dargestellt.

Das Gerät hat einen Grundrahmen 1, mit dem mittels einer ersten Schwenkachse 2 eine erste Schwenkplattform 3 verbun­ den ist. Die erste Schwenkplattform 3 ist um die erste Schwenkachse 2 in bezug auf den Grundrahmen 1 schwenkbar, wie sich aus den Fig. 2 und 3 ergibt.

An einer zur ersten Schwenkachse 2 senkrechten Kante der ersten Schwenkplattform 3 ist letztere mit einer zweiten Schwenkachse 4 ausgerüstet, um die herum eine zweite Schwenk­ plattform 5 in bezug auf die erste Schwenkplattform 3 schwenk­ bar ist. In den Fig. 2 und 3 ist die zweite Schwenkplatt­ form 5 in einer in bezug zur ersten Schwenkplattform ver­ schwenkten Position dargestellt.

Auf der Oberseite der zweiten Schwenkplattform 5 sitzt eine Montageeinrichtung, die aus einer Basiseinheit 6 und einer Montagefläche 7 besteht, wobei die Montagefläche 7 um die Basiseinheit 6 bzw. um den Mittelpunkt der Basiseinheit 6 herum drehbar ist. Die Montagefläche 7 ist so ausgerüstet, daß auf ihr eine dreidimensionale Modellgeometrie eines Unterkiefers bzw. eines Oberkiefers gehaltert werden kann.

Zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. zu dem erfindungs­ gemäßen Übertragungsgerät gehört noch eine Bohrvorrichtung 8, von der in Fig. 1 lediglich die Bohrerachse dargestellt ist. Die Bohrerachse der Bohrvorrichtung 8 ist jeweils in Vertikalrichtung angeordnet, sie ist jedoch parallel ver­ schiebbar. Die Modellgeometrie kann auf der Montagefläche 7 um die beiden Schwenkachsen 2 bzw. 4 geschwenkt werden und beliebige Winkelpositionen einnehmen. Des weiteren kann die Montagefläche 7 um den Mittelpunkt der Basiseinheit 6 gedreht werden, so daß jedweder durch die Zusammenführung der dreidimensionalen Modellgeometrie und des Röntgenbilds des Mund- bzw. Kieferbereichs des Patienten ermittelte Win­ kel auf einer auf der dreidimensionalen Modellgeometrie an­ geordneten Operationsschablone angefertigt werden kann. Nachdem an der Operationsschablone die Bohrungen hinsicht­ lich ihrer Bohrungsöffnungsflächen und ihrer Bohrungswinkel ausgeführt sind, wird diese aus der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Vorrichtung entnommen und kann dann bei der Operation im Mundbereich des Patienten verwendet werden.

In den Fig. 2 und 3 sind aus Einfachheitsgründen die Ba­ siseinheit 6, die Montagefläche 7 und die Bohrvorrichtung 8 nicht dargestellt.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung einer Operationsschablone für eine implantologische Operation zur Installierung von Im­ plantaten im Ober- und/oder Unterkiefer, bei dem eine drei­ dimensionale Modellgeometrie des Mund- bzw. Kieferbereichs und ein Röntgenbild desselben digital und schädelbezüglich des Patienten in einen Computer eingegeben werden, die Grundstatiken sowohl des Ober- als auch des Unterkiefers erfaßt werden, für zu ersetzende Stützzonen vorgesehene Regionen markiert und in das Röntgenbild übertragen werden, eine optimierte Implantatposition mit einem vorhandenen vertikalen Knochenangebot verglichen wird, gemäß einer Abstimmung zwischen der optimierten Implantatposition und dem vorhandenen vertikalen Knochenangebot Referenzpunkte im Röntgenbild definiert werden, eine die Referenzpunkte be­ rücksichtigende transversale Röntgenschnittbildaufnahme digital und schädelbezüglich des Patienten in den Computer eingegeben wird, für die Operation wesentliche Winkel und anatomische Gegebenheiten bemaßt, bewertet und durch Echtwerte dargestellt werden und die Echtwerte auf die Operationsscha­ blone übertragen werden.

2. Vorrichtung zur Herstellung einer Operationsschablone für eine implantologische Operation zur Installierung von Implantaten im Ober- und/oder Unterkiefer, mit einem Grund­ rahmen (1), einer ersten Schwenkplattform (3), die mittels einer ersten horizontalen Schwenkachse (2) mit dem Grund­ rahmen (1) verbunden und um die erste horizontale Schwenk­ achse (2) in bezug auf den Grundrahmen (1) schwenkbar ist, einer zweiten Schwenkplattform (5), die mittels einer zwei­ ten, zur ersten rechtwinklig angeordneten und in in bezug auf den Grundrahmen (1) unverschwenkter Position der ersten Schwenkplattform (3) horizontalen Schwenkachse (4) mit der ersten Schwenkplattform (3) verbunden und um die zweite Schwenkachse (4) in bezug auf die erste Schwenkplattform (3) schwenkbar ist, einer Montagefläche (7), die auf der zweiten Schwenkplattform (5) um einen Mittelpunkt drehbar angeordnet und zur fixierten Lagerung einer dreidimensio­ nalen Modellgeometrie ausgerüstet ist, und einer Bohrvor­ richtung (8), deren Bohrachse in bezug auf die Horizontal­ ebene des Grundrahmens (1) in vertikaler Richtung fixiert aber parallel verschieblich ist.

3. Operationsschablone für eine implantologische Operation zur Installierung von Implantaten im Ober- und/oder Unter­ kiefer, deren zum Ansetzen einer Bohrvorrichtung bei der implantologischen Operation vorgesehene Bohrungsöffnungs­ flächen und Bohrungswinkel so angeordnet sind, daß sie in bezug auf eine optimierte Implantatposition und ein vorhan­ denes vertikales Knochenangebot unter Zugrundelegung einer dreidimensionalen Modellgeometrie des Mund- bzw. Kieferbe­ reichs und eines Röntgenbilds desselben abgestimmt sind.