DE19728864A1 - Vorrichtung zur Bestimmung einer Plazierung von Dental-Implantaten im Kieferknochen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung Plazierung von Dental-Implantaten im Kieferknochen mittels röntgenopaker Meßkörper, die in einer Bohrschablone auf dem Alveolarfortsatz an den geplanten Implantatpositionen befestigt sind und bei einer Röntgenschichtaufnahme mit dem angrenzenden Knochen gemeinsam abgebildet werden.

Vorrichtungen zur exakten Positionierung von Dental-Implantaten sind z. B. in Form von Metallkugeln bekannt (Branemark, Zarb, Albrektsson: Gewebeintegrierter Zahnersatz, Quintessenz-Verlag, 1985), die in einer Kunststoffschablone befestigt sind. Diese Meßkugeln werden an den Stellen auf der Schablone fixiert, an denen die voraussichtliche Implantation erfolgen wird. Befindet sich diese Schablone während einer Röntgenaufnahme im Munde des Patienten, so werden die Metallkugeln auf der Röntgenaufnahme relativ zu den angrenzenden Knochenstrukturen sichtbar. Als Röntgenverfahren kommen hierbei Panoramaaufnahmen, sonstige tomographische Verfahren und Computertomographien in Betracht. Da der Durchmesser der abgebildeten Kugeln bekannt ist, läßt sich an Hand der Kugelgrüße auf der Röntgenaufnahme die Verzeichnung durch die Aufnahmetechnik errechnen. Durch dieses Verfahren läßt sich zwar das vorhandene Knochenangebot im Zusammenhang mit der geplanten Implantation abschätzen, jedoch ist die so gestaltete Schablone kaum während der Operation als Hilfe zu benutzen.

Bei einem anderen Verfahren (Zitzmann, Schärer: Orale Implantologie, ein klinisches Kompendium, Verlag KBM, 1997) wird eine Kunststoffschablone hergestellt, die an ihrer Oberfläche die Positivform der geplanten Zahnkronen trägt. Durch entsprechende Schlitze in der Schablone kann der Operateur während der Implantation die erforderliche Implantatrichtung relativ zu den geplanten Zahnkronen erkennen. Dieses Verfahren erlaubt jedoch wiederum nicht die Orientierung zum Knochen durch eine Röntgenaufnahme.

Bei einem dritten Verfahren (K. Jakobs, ZWR, 106. Jahrg. 1997, Nr. 1/2) werden in die Schablone Titanhülsen eingesetzt, die mit entsprechenden Röntgenverfahren relativ zum angrenzenden Knochen sichtbar werden. Durch diese Hülsen ist nicht nur die Implantatposition definiert, sondern außerdem auch die geplante Implantatrichtung. Diese Titanhülsen werden zunächst alleine auf Grund prothetische Gesichtspunkte auf der Schablone befestigt, d. h. sie spiegeln die richtige Implantatposition relativ zu den geplanten Zahnkronen wieder. Durch die Röntgenaufnahmetechnik zeigt sich jedoch in den meisten Fällen, daß auf Grund des vorhandenen Knochenangebots eine Implantation in dieser Position nicht möglich ist, sondern daß eine Kompromißposition durch Verschiebung und Rotation des Implantats erforderlich ist. Diese Positionsveränderung läßt sich zwar auf Grund entsprechender Computerprogramme ermitteln und an ein angeschlossenes CAD-System weitergegeben, aber hier besteht nun wiederum das Problem, daß die Ebene, auf die diese Umstellungswerte bezogen sind, nicht eindeutig definiert ist und dadurch die erforderliche Positionsänderung der Titanhülsen nur ungenau auf die Bohrschablone übertragbar ist.

Ein weiteres Verfahren nach J. Bauer, T. Klaus, T. Grunert, Th. Fleiter, R. Niemeier, M. Scharch (CAR 95, Computer Assisted Radiology, H.U. Lemke, K. Inamura, C.C. Jaffe, u. M.W. Vannier, Berlin 21-24.06.1995, Verlag Springer) basiert darauf, daß auf einer Bohrschablone an mehreren beliebig gewählten Stellen röntgenopake Marker angebracht sind, die in einem Computertomogramm sichtbar sind und eine Zuordnung des Koordinatensystems im Röntgenbild zu dem Koordinatensystem auf der Bohrschablone ermöglicht. Es wird nun mittels eines CAD-Programms die ideale Implantatposition im Computertomogramm konstruiert. Anhand dieser Daten wird die Form einer entsprechenden Bohrschablone im 3D-CAD System errechnet und diese Schablone direkt Stereolithographie hergestellt. Dieses Verfahren erfordert die direkte Arbeit an den Computertomogramm-Daten, was nur in der radiologischen Praxis möglich ist, und die Herstellung der Bohrschablone ist aufwendig und an die komplizierte Technik der Stereolithographie gebunden.

Ein Gerät zur dreidimensionalen Verstellung von Kiefermodellen ist in DE 40 38 572 von Edinger beschrieben, wobei Kiefermodelle durch Stellmotore gemäß vorher am Patienten gemessenen Bewegungen in ihrer Bewegung frei geführt werden. Diese Vorrichtung dient zum Reproduzieren von Bewegungen des Unterkiefers.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die bei ausreichender Genauigkeit die Positionierung der Implantate sowohl im Hinblick auf die vorhandene Knochenstruktur, als auch auf die geplante Zahnkronenposition zuläßt und eine räumliche Zuordnung der Meßkörper ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die gekennzeichneten Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung an Hand von vier Zeichnungen, beispielshalber beschrieben. Dabei zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Oberkiefer,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Oberkiefer an der geplanten Implantationsstelle,

Fig. 3 beide Meßkörper mit Richtungsindikator und Bohrer und

Fig. 4 eine Vorrichtung zur Verstellung der Bohrschablone mittels Stellmotoren.

In Fig. 1 ist entsprechend einem Längschnitt durch den Oberkiefer die Kieferhöhle 1, der Knochen 4, Zähne 5 sowie die Mundhöhle 6 zu erkennen. Die Bohrschablone 3 besteht aus Kunststoff, wobei diesem Kunststoff ein röntgenopaker Stoff zugefügt wird, um die Schablone auch auf dem Röntgenbild erkennen zu können. Bei 2 ist der Meßkörper erkennbar, der die geplante Implantationsstelle markiert. Er ist in dem Ausführungsbeispiel als Titanhülse ausgebildet.

Bei den verfügbaren Röntgenaufnahmentechniken werden definierte Schichten durch die voraussichtlichen Implantatregionen gelegt. Diese Schichten werden in etwa quer durch den Alveolarfortsatz gelegt, weil dadurch die angrenzenden Knochenstrukturen im Querschnitt am besten zu beurteilen sind. Die Darstellung entspricht Fig. 2, wobei 1 die Kieferhöhle, 2 der Meßkörper, 3 die Schablone, 6 die angrenzende Mundhöhle und 4 der verfügbare Knochen sind.

In den Schichten wird sowohl der vorhandene Knochen 4, als auch die erste Titanhülse 2 als Meßköper an der geplanten Implantationsstelle, sowie die Schablone 3 durch einen Bariumsulfatzusatz zum Kunststoffmaterial sichtbar. Durch diese Visualisierung der Schablonenbasis ist die Schleimhautdicke ebenfalls auf den Röntgenaufnahmen erkennbar.

Durch einen weiteren Meßkörper, wie z. B. eine weitere Titanhülse 7, die parallel zur ersten in unmittelbarer Nachbarschaft befestigt ist, läßt sich die Orientierung der Aufnahmeschicht definieren. Hierzu wird die Aufnahmeschicht so gelegt, daß Titanhülsen 2 und 7 im Querschnitt in der Aufnahme entsprechend Fig. 2 scharf erkennbar sind. Da die Aufnahmeschichten eine Stärke von nur 1-2 mm besitzen, ist diese Darstellung nur dann gegeben, wenn beide Körper in der Röntgenaufnahmeschicht liegen. In Fig. 1 ist die zusätzliche Titanhülse 7 nicht erkennbar, da sie direkt hinter Titanhülse 2 liegt.

Fig. 3 zeigt die beiden Titanhülsen 2 und 7, die mittels eines Richtungsindikators 3 in die Bohrschablone eingesetzt wird. Hierzu wird mit dem Bohrer 1 an der geplanten Stelle der Bohrschablone eine Bohrung angebracht und die Titanhülse 2 mit Preßpassung eingesetzt. Quer zum Verlauf des Alveolarfortsatzes wird die Bohrschablone großräumig im Bereich der zweiten Titanhülse ausgeschliffen. Der Richtungsindikator 3 wird mit dem Zapfen 4 in die erste Titanhülse 2 eingesetzt und die zweite Titanhülse 7 über den zweiten Zapfen 6 geschoben. Hier kann sie nun mit Kaltpolymerisat-Kunststoff in der Bohrschablone befestigt werden.

In der so definierten Aufnahmeebene läßt sich die erforderliche Implantatposition relativ zur ersten Titanhülse 2 in Fig. 2 messen. Die erforderliche Translation und Rotation kann entweder mittels Zeichenhilfen manuell auf dem Röntgenfilm ermittelt werden, oder die erforderlichen Verschiebungs- und Rotationswerte werden durch ein Computerprogramm auf dem Computerbildschirm interaktiv ermittelt. Als Ergebnis erhält man in jedem Fall drei Werte: eine Verschiebung in X- und Y-Richtung in der Aufnahmeebene, sowie einen Rotationswinkel um den Endpunkt der Titanhülse 2 nach Fig. 2.

Die Bohrschablone 3 wird nun mittels des vorhandenen Gipsmodells in einem Positionierungsgerät gemäß Fig. 4 befestigt, in dem sie durch sechs Stellmotore mit allen sechs Freiheitsgraden räumlich definiert verstellt werden kann. Drei Stellmotore 2 befinden sich an Stützen oberhalb der Montageplatte 1, weitere drei Stellmotore befinden sich unter der Montageplatte 1. Die Steuerung dieser Stellmotore erfolgt über einen angeschlossenen Computer. Die Stellmotore sind über Gestängen mit einer Trägerplatte 3 verbunden. Auf dieser Trägerplatte wird die Bohrschablone befestigt. Unmittelbar über der Schablone befindet sich ein Bohrgerät, das an der oberen Trägerplatte 4 starr mit dem Positioniergerät verbunden ist. In dieses Bohrgerät ist ein senkrecht nach unten zeigender Bohrer eingespannt, dessen Durchmesser dem Außendurchmesser der Titanhülsen entspricht.

In beide Titanhülsen 2 und 7 wird nun der Richtungsindikator 3 gemäß Fig. 3 eingesteckt. Die Stellmotore können nun die Schablone so relativ zum Bohrer positionieren, daß die Bohrerspitze exakt über dem Eingang der Titanhülse 2 parallel zum Zeiger 5 des Richtungsindikators 3 steht. Die Ebene, in der die Röntgenaufnahme angefertigt wurde, wird durch die beiden Meßkörper aufgespannt. Der Winkel zwischen dieser Aufnahmeebene und der Sagittalebene mit dem Scheitelpunkt in der Titanhülse 2 kann jetzt auf dem Modell gemessen und dem Computerprogramm mitgeteilt werden.

Die Hülsen werden nun aus der Schablone herausgeschoben und die verbliebenen Löcher durch Kaltpolymerisat-Kunststoff verschlossen. Die vorher am Röntgenbild ermittelte Translation in X und Y-Richtung und Rotation als Relativbewegung zur ursprünglichen Implantatposition wird nun durch die Stellmotore computergesteuert nachvollzogen. In dieser neuen Position wird nun durch den eingespannten Bohrer eine neue Bohrung in der Bohrschablone hergestellt.

In diese Bohrung wird die endgültige Titan-Halbhülse eingesetzt. Diese Titan-Halbhülse entspricht einer in Längsrichtung halbierten Titanhülse 2 in Fig. 3. Sie wird mit der offenen Seite nach oral zeigend (zum Gaumen bzw. zur Zunge) in die Bohrung eingesetzt, und die Bohrschablone wird auf dieser Seite über einen größeren Bereich ausgeschliffen. Diese Titan-Halbhülse steht nun in der korrekten Position sowohl in Bezug auf die geplante Position der Zahnkronen, als auch relativ zum vorhandenen Knochenangebot. Die offene Seite der Halbhülse zeigt nach oral, hier ist die Schablone weit ausgespart. Mittels dieser Schablone kann der Operateur die erforderlichen Knochenbohrungen in exakt der richtigen Richtung und Tiefe durchführen, und aufgrund der oralen Aussparung ist die gute visuelle Kontrolle der Bohrerführung möglich.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Bestimmung einer Plazierung von Dental-Implantaten im Kieferknochen mittels röntgenopaker Meßkörper, die in einer Bohrschablone auf dem Alveolarfortsatz an den geplanten Implantatpositionen befestigt sind und bei einer Röntgenschichtaufnahme mit dem angrenzenden Knochen gemeinsam abgebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Meßkörper parallel in einer Ebene befestigt und etwa quer zum Alveolarfortsatz an der Bohrschablone angeordnet sind.

2. Das Verfahren zur exakten Positionierung von Dental-Implantaten nach Anspruch 1, bei dem die endgültigen Meßkörper als Halbhülsen ausgebildet sind, um als Führung zu dienen und durch eine entsprechende Aussparung in der Schablone dem Operateur direkte Sicht auf die Bohrerposition zu erlauben.