DE19820561C2 - Verfahren zur Positionierung von zur Regulierung von Zahnstellungen vorgesehenen Hilfskörpern und Justiervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Positionierung von zur Regulierung von Zahnstellungen vorgesehenen Hilfskörpern an einem die Zahnstellung des Patienten wiedergebenden Ist-Modell nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine Justiervorrichtung zur normierten Ausrichtung eines Zahnmodells nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.

Eine derartige Ausrichtung von Hilfskörpern an Zahnmodellen ist erforderlich, wenn die Hilfskörper, beispielsweise Brackets, in ihrer ausgerichteten Position von dem Zahnmodell abgegriffen werden und auf die zu regulierenden Zähne eines Patienten überführt werden sollen.

Insbesondere bei Anordnung der Brackets auf der lingualen Zahnseite (also von außen nicht sichtbar) ist ansonsten eine genaue Ausrichtung insofern erschwert, als die Zahnrückseiten sehr unterschiedlich gewölbt sind und nicht wie die Vor­ derseiten eine glatte Oberfläche aufweisen. Zudem ist die linguale Zahnseite dem Behandler schwer zugänglich. Ein direktes Ankleben oder -zementieren der Brackets an die Zähne ist daher nicht möglich, sondern es muß zuvor ein Modell gefertigt werden, an dem die Brackets ausgerichtet werden und dann mittels Ein­ bettung in ein Übertragungstray auf den Patienten übertragen werden. Diese Brackets werden dann über einen Draht miteinander verbunden, wobei gewähr­ leistet sein muß, daß nach Korrektur der Zahnstellung die Brackets hinreichend ausgerichtet sind, um einen durchgehenden Draht in weitgehend fluchtendem Verlauf ohne Horizontalstufen aufnehmen zu können.

Die DE 43 28 490 A1 zeigt ein Verfahren zur präoperativen Ausrichtung von Implantaten, die in einem zahnlosen Kiefer anzuordnen sind. Hierfür ist ins­ besondere die Anfertigung einer sog. CT-Schiene vorgesehen, es wird eine com­ putertomographische Untersuchung des Kiefers angeschlossen, so daß anhand der Schnittbilder eine Rekonstruktion der Verhältnisse im Kiefer erstellt werden kann. Ein derartiges Verfahren ist jedoch für die Anordnung von Hilfskörpern auf vor­ handenen Zähnen, wie etwa von Brackets, erheblich zu aufwendig und auch nicht notwendig, da lediglich die Ausrichtung der vorhandenen Zähne verbessert werden soll, ohne daß kritische Knochenstrukturen im Kiefer ermittelt werden müßten. Bei der der Erfindung zugrundeliegenden Kieferorthopädie findet ein Perforieren des Kiefers üblicherweise nicht statt.

Weiter ist ein Verfahren bekannt, bei dem an einem Zahnmodell des jeweiligen Kiefers, der einem Abdruck des Ist-Zustands entnommen ist, eine Ausrichtung derart vorgenommen wird, daß in einer mit einem Kugelgelenk versehenen Ein­ stellvorrichtung für das Zahnmodell anhand von Referenzwerten, die durch­ schnittlichen Mittelwerten einer Zahnstellung entnommen sind, eine Einstellung des Winkels für den jeweiligen Zahn vorgenommen wird. Dazu wird eine Scha­ blone an die bukkale Fläche des Zahns angelegt und die Neigung des den Zahn tragenden Modells entsprechend den Vorgaben des Durchschnittswerts einge­ stellt. Mit Hilfe eines Meßschiebers wird dann das Bracket auf den Zahn aufge­ klebt. Eine derartige Einstellung findet für jeden Zahn statt, ist allerdings aufgrund der verwendeten Durchschnittswerte nicht hinreichend auf den jeweiligen Patien­ ten individualisiert, dessen ideale Zahnstellung erheblich vom Durchschnitt ab­ weichen kann.

Gemäß einem weiteren bekannten, jedoch sehr aufwendigen Verfahren werden ein Zahnmodell des Ist-Zustands und ein Zahnmodell des Soll-Zustands angefer­ tigt, wobei die Modellzähne des Ist-Modells mit rückseitigen Nuten versehen werden. Anschließend wird eine Duplizierung dieses Zahnmodells vorgenom­ men. Aus der Dublette wird ein Soll-Modell gefertigt, in dem die Zähne in einer idealisierten Stellung gehalten sind. Die Vormontage und Ausrichtung der Brackets erfolgt dann an dem Soll-Modell - und nicht an dem Ist-Modell -, wozu die mit Nuten versehenen Zähne des Soll-Modells mit den Brackets ausgestattet werden, die ihrerseits eine Ausformung zum Eingriff in die Nut aufweisen. Die so am Soll-Zustand optimiert vormontierten Brackets können anschließend auf den Ist-Zustand übertragen werden, wobei die Ausrichtung durch die Nut vorgegeben ist, insofern also dem idealisierten Soll-Zustand angepaßt ist. Bei der anschließen­ den Übertragung der Brackets aus dem Ist-Modell auf den Patienten mittels eines Übertragungstrays müssen jedoch die Ausformungen, die zuvor in die Nuten ein­ gegriffen haben, abgeschliffen werden, was einerseits einen weiteren zusätzlichen Arbeitsschritt bedeutet und andererseits die Genauigkeit einer derartigen Ausrichtung erheblich verringert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und dennoch individua­ lisierte und genaue Anpassung von Hilfskörpern, insbesondere Brackets, an die Lage der Modellzähne eines Ist-Modells, das dem bestehenden Zahnstellungszu­ stand eines Patienten entspricht, anzupassen.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des An­ spruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist erreicht, daß eine Ausrichtung unmit­ telbar an dem Ist-Modell stattfinden kann, ohne daß vorher Brackets auf das Soll-Modell montiert werden müßten. Da die an dem Ist-Modell montierten Brackets unmittelbar auf den Patienten übertragen werden können, ist eine Wei­ terbearbeitung, wie etwa ein Abschleifen oder dergleichen, entbehrlich.

Durch die Ausrichtung der jeweiligen Brackets anhand von dem Soll-Modell ent­ nommenen Winkelstellungen ist die Individualisierung auf den Patienten erheb­ lich besser als bei dem vorgenannten Verfahren, das mit gemittelten Tabellenwer­ ten arbeitet. Für jeden Zahn erfolgt einzeln eine Ausrichtung im Raum. Anstelle der Mittelwerte wird daher als Referenz das Soll-Modell des jeweiligen Patienten verwendet. Bei dem für den jeweiligen Zahn eingestellten Winkel erfolgt dann die Montage wiederum über den Meßschieber.

Besonders vorteilhaft wird ein derartiges Verfahren für Brackets angewandt, die anschließend auf der lingualen Seite von Zähnen des Patienten aufgesetzt werden, so daß sie von vorne nicht sichtbar sind.

Die Hilfskörper können auf die Zähne des Ist-Modells aufgeklebt und leicht von diesem abgegriffen werden. Eine weitergehende Bearbeitung der Zähne des Ist-Modells ist entbehrlich.

Weiterhin können vorteilhaft die jeweils gemessenen Ausrichtungen der Zähne nacheinander am Soll-Modell erfaßt werden und in einem Speicher abgelegt werden, so daß die Erfassung der Zahnstellungen zunächst für eine vollständige Zahnreihe durchgeführt werden kann und ein zwischenzeitlicher Wechsel zwi­ schen Soll- und Ist-Modell entbehrlich ist.

Zur Ausrichtung von Zahnmodellen, die bezüglich ihrer räumlichen Ausrichtung variabel sind, ist eine Referenzebene erforderlich, an der die Ausrichtung einge­ stellt werden kann. Hierzu ist es bisher üblich, eine mechanische Ebene, bei­ spielsweise in Gestalt eines planebenen Kunststoffteils, auf die Zahnspitzen aufzu­ legen. Aufgrund der unterschiedlichen Zahnhöhe und -stellung ist dieses jedoch recht ungenau.

Es wird daher vorgeschlagen, die Ebene am Zahnfleischsaum auszurichten.

Eine besonders hohe Genauigkeit der Einstellung einer derartigen Ebene läßt sich bei Aufbau der Ebene aus Lichtstrahlen erreichen, wozu beispielsweise eine La­ serlichtquelle Verwendung finden kann, deren Lichtstrahlen über einen Drehspie­ gel umgelenkt werden und die am Zahnmodell eine optische Lichtlinie in der Ebene bilden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus einem in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 zwei Ist-Modelle eines Zahnstellungszustands,

Fig. 2 ein in die Einstellvorrichtung eingesetztes Sollmodell und den Abgriff der jeweiligen Zahnausrichtung über ein Meßinstrument,

Fig. 3 die anpassende Ausrichtung des Ist-Modells an den durch das Meßinstrument vorgegebenen Wert,

Fig. 4 eine Ansicht einer mit Brackets versehenen Zahnreihe am Ende der Behandlung,

Fig. 5 die Ausrichtung eines Soll-Modells anhand einer am Gingi­ valsaum entlang geführten Ebene,

Fig. 6 die Positionierung unterschiedlicher Brackets mit Hilfe ei­ ner einen Mindestabstand zum Zahnfleisch sicherstellenden Ebene,

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine prinzipielle Anordnung zur Aus­ richtung des Zahnmodells anhand einer von Lichtstrahlen projizierten Ebene.

Für das erfindungsgemäße Verfahren wird zunächst ein Ist-Modell 1 des Zahnzu­ standes des Patienten erstellt, das beispielsweise über einen oder mehrere Abdrücke gewonnen werden kann. Dieses Ist-Modell 1a wird entweder dupliziert, bzw. es werden über mehrere Abdrücke direkt mehrere Ist-Modelle 1a, 1b erstellt, so daß ein zweites Ist-Modell 1b erhalten wird (Fig. 1). Aus diesem zweiten Ist-Modell 1b werden Modellzähne einzeln herausgetrennt und in eine aushärtbare Knetmasse derart aufgestellt, daß ein Soll-Modell 2 entsteht, in dem die einzelnen Modellzähne in einer Anordnung gehalten sind, die dem durch die vorzunehmende Zahnregulierung angestrebten Ziel entspricht. Das Soll-Modell 2 ist daher geeignet, Vorgabewerte für die Endstellung der zu korrigierenden Zähne zu liefern. Um diese Vorgabewerte abgreifen zu können, wird das Soll-Modell 2 in eine Einstellvorrichtung 3 eingesetzt (Fig. 2), in der es bezüglich der drei Raumachsen drei Rotationsfreiheitsgrade aufweist. Die Neigung kann daher exakt eingestellt werden, ebenso ist die Höhe der Anordnung variabel.

Die Ausrichtung des Soll-Modells 2 insgesamt erfolgt anhand einer Referenz­ ebene 20, die unten noch näher beschrieben wird.

Das an der Referenzebene 20 ausgerichtete und dann festgestellte Soll-Modell 2 wird dann mittels eines Meßinstruments 4 vermessen, wobei die Messung für jeden Zahn des Soll-Modells einzeln erfolgt. Als Meßinstrument 4 dient im vorliegenden Fall eine Formschablone, deren gekrümmte Vorderfläche 5 an die Wölbung eines Zahnes 2', 2" usw. jeweils angelegt wird. Die Formschablone 4 ist mittels einer Schraube 6 feststellbar, so daß ein abgegriffener Wert auch nach Entfernung des Soll-Modells 2 an dem Meßinstrument 4 erhalten bleibt. Die Formschablone 4 ist dabei sowohl horizontal und vertikal translatorisch entlang den Pfeilen 7 und 9 verschieblich als auch schwenkbar entlang dem Pfeil 8.

Es kommen auch andere Meßinstrumente 4 in Frage, beispielsweise eine Krüm­ mungsschablone, die einzelne, parallel zueinander verschiebbare Stäbchen ent­ hält, die mit ihren seitlichen Spitzen sich an die Krümmung eines jeweiligen Zahns 2', 2" durch rückwärtigen Druck anlegen und in dieser Position festgestellt werden. Auch eine Laserabtastung oder dergleichen ist möglich.

Der an dem Meßinstrument 4 eingestellte Wert für eine Ausrichtung eines jewei­ ligen Zahns 2', 2" usw. des Soll-Modells 2 kann dann als Referenzwert auf das Ist-Modell 1 übertragen werden, indem das Soll-Modell 2 in der Einstellvorrich­ tung 3 gegen das Ist-Modell 1 getauscht wird und derart durch Verschwenken des Kugelgelenks 10 eingestellt wird, daß die vordere Krümmungsfläche 5 des Meß­ instruments 4 an einen entsprechenden Modellzahn 1, 1" usw. des Ist-Modells angepaßt wird. In dieser Ausrichtung des jeweiligen Modellzahns 1', 1" usw. kann dann jeweils der Hilfskörper, insbesondere ein Bracket 11, auf einen jeweiligen Zahn 1', 1" usw. aufmontiert werden. Die Montage der Brackets 11 erfolgt dabei über einen an der Einstellvorrichtung 3 im wesentlichen horizontal befestigten Meßschieber - nicht eingezeichnet -, der nach Art einer Zange benutzt wird. Durch dessen feste Ausrichtung ist die Anordnung der Brackets 11 auf den Zähnen 1, 1" usw. jeweils nur von der Ausrichtung des Ist-Modells 1 im Raum abhängig.

Um einen Wechsel zwischen dem Soll-Modell 2 und dem Ist-Modell 1 für jeden Zahn 1', 1" usw. zu vermeiden, können zunächst alle Zähne 2, 2" usw. des Soll-Modells 2 mittels des Meßinstruments 4 vermessen werden und die Einstel­ lungen des Meßinstruments 4 entweder manuell oder elektronisch zwischenge­ speichert werden. Nach Auswechseln des Soll-Modells 2 gegen das Ist-Modell 1 werden die jeweils ermittelten Werte für die Zähne 2', 2" usw. zur Einstellung der Zähne 1', 1" usw. verwendet, indem das Meßinstrument 4 auf diese Werte wie­ derum eingestellt wird und der jeweilige Modellzahn 1', 1" usw. an der Krüm­ mungsfläche 5 ausgerichtet wird.

Dadurch, daß die Ausrichtung der Zähne 1, 1" usw. des Ist-Modells 1 an Werten des Soll-Modells 2 vorgenommen worden ist, ist sichergestellt, daß auch am Ende einer Behandlung (Fig. 4) die Brackets 11 eine Lage auf den Zähnen 12, 12" usw. eines Patienten haben, die deren richtige Stellung sichert und hinsichtlich ihrer Ausrichtung so beschaffen ist, daß ein durchgehender Drahtbügel 13 nur in einer Ebene gebogen ist und jeweils von den Aufnahmen der Brackets 11 gehalten wer­ den kann. Ohne hinreichend exakte Ausrichtung wäre die Verwendung eines nur in einer Ebene zu biegenden Drahtes 13 nicht möglich, was die Behandlung er­ heblich erschweren würde. Eine derartige Ausrichtung ist insbesondere erforder­ lich für an der lingualen Zahnseite angebrachte Brackets 11, da diese, wie oben erwähnt, nicht unmittelbar an den Zähnen 12, 12" usw. des Patienten montiert werden können.

Um den Drahtbogen 13 automatisiert fertigen zu können, können neben den be­ reits erwähnten Stellungen der Modellzähne 11', 11" auch noch die Zahnbreiten und -dicken gemessen werden, so daß anhand der gewonnenen Daten eine entsprechende Biegemaschine für einen die Brackets 11 miteinander verbinden­ den Draht 13 angesteuert werden kann und diesen in eine Ideallinie biegt.

Die oben angesprochene Ausrichtung des Soll-Modells 2 anhand einer Referenz­ ebene 20 kann erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung 21 durchgeführt werden. Diese zeigt eine Referenzebene 20, die exakt horizontal ausgerichtet ist und den Gingivalsaum des Zahnmodells 2 markiert. Dieses Verfahren ist genauer, als die Zahnspitzen, deren Höhe sehr ungleichmäßig ist, an der Ebene 20 auszurichten.

Die Vorrichtung 21 bildet einen Teil der Einstellvorrichtung 3 aus, so daß das darin gehaltene Soll-Modell 2 durch die Justiervorrichtung 21 anhand der Refe­ renzebene 20 horizontal ausgerichtet werden kann. Im Ausführungsbeispiel ist die Referenzebene 20 durch Lichtstrahlen 22 gebildet, die von einer Laserlicht­ quelle 23 emittiert und über einen Drehspiegel 24 umgelenkt werden. Der Dreh­ spiegel 24 rotiert dabei um eine vertikale Achse, so daß die Lichtstrahlen 22 die Ebene 20 nacheinander durchlaufen. Anstelle des rotierenden Drehspiegels 24 ist auch ein anderes optisches System verwendbar, daß einen auftreffenden punkt­ förmigen Lichtstrahl 22 in eine aufgefächerte Lichtebene 20 umwandelt. Über eine Vertikalverstellung entlang den Pfeilen 9 ist die Höhe des Soll-Modells 2 an die Referenzebene 20 anpaßbar. Über den oben schon angeführten Schwenkme­ chanismus um das Kugelgelenk 10 kann dann die exakte Ausrichtung des Gingi­ valsaums an der Referenzebene 20 erfolgen. Anders als bei einer festen Schablone spielt dabei die Größe und Krümmung des Modells der Zahnreihe keine Rolle, da in jedem Fall durch die Lichtstrahlen die Ebene vollständig markiert wird.

Nach erfolgter Horizontalausrichtung der Referenzebene 20 erfolgt eine gemessene Höhenverschiebung der Lichtquelle bzw. des Soll-Modells gemäß Fig. 6, wodurch die Ebene 20 in einen mittleren Bereich der jeweiligen Zähne 2', 2" usw. verschoben wird und die Ebene des später zu montierenden Drahtbügels 13 markiert. Dabei ist sicherzustellen, daß die aufzubringenden Brackets 11, 11a, 11b trotz ihrer unterschiedlichen Formen in jedem Fall oberhalb des Zahnfleischrandes 25 bleiben, um hier keine Verletzungsgefahr einzugehen.

Die per Lichtstrahlen 22 erzeugte Referenzebene 20 erfüllt daher neben der Funktion der exakten horizontalen Ausrichtung auch noch die weiteren Funktion, die Vertikaleinstellung des Soll-Modells 2 entsprechend vorzunehmen, um damit auch die Höhe der Bracketanordnung an den jeweiligen Zähnen vorgeben zu können.

Das anschließend in die Einstellvorrichtung 3 einzusetzende Ist-Modell 1 wird exakt an den am Soll-Model 2 bestimmten Werten ausgerichtet, so daß die Posi­ tionierung der Brackets 11 durch den Meßschieber durch diese Werte bestimmt ist.

Die so an dem Ist-Modell 1 angeordneten Brackets 11 werden dann über ein eine Eindrückmasse enthaltendes Übertragungstray auf den Patienten übertragen, des­ sen Zahnstellung derjenigen des Ist-Modells 1 entspricht.

Claims (15)

1. Verfahren zur Positionierung von zur Regulierung von Zahnstellungen vorgesehenen Hilfskörpern an einem im Raum ausrichtbaren und die zu regulie­ rende Zahnstellung des Patienten wiedergebenden Ist-Modell, wobei zur Vor­ montage das Ist-Modell bezüglich eines jeweiligen Modellzahns anhand eines Vorgabewertes ausgerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Zahnmodell, in dem die Modellzähne in einer angestrebten Soll-Stellung ein­ gesetzt sind, angefertigt wird und die Ausrichtung eines jeweiligen Modellzahns dieses Soll-Modells über ein Meßinstrument erfaßt wird, die Ausrichtung des Ist-Modells an die Ausrichtung des Soll-Modells angepaßt wird und in dieser Stellung ein jeweiliger Hilfskörper auf einem Modellzahn des Ist-Modells vor­ montiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ist-Modell über zumindest einen Abdruck dem Patienten entnommen ist und bei dem Soll-Modell die Zähne eines Ist-Modells Verwendung finden und in idealisierte Stellung zueinander gebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Modellzähne zur Anfertigung des Soll-Modells aus einem Ist-Modell herausgesägt und in eine flexi­ ble, aushärtbare Masse eingesetzt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskörper auf Modellzähne des Ist-Modells aufgeklebt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine weiter­ gehende Bearbeitung der Modellzähne des Ist-Modells nicht stattfindet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkzeug zur Erfassung der Stellungen eine im wesentlichen horizontal montierte Meßschablone Verwendung findet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Zahnmodell zur Ausrichtung auf einem Kugelgelenk montiert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung und der Abgleich zwischen der Soll- und Ist-Stellung für jeden Zahn einzeln vorgenommen werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßinstrument ein automatisiertes Einlesen der jeweiligen Zahnausrichtung ermöglicht und die so erhaltenen Werte in einem Speicher ablegt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die vormontierten Hilfskörper sogenannte Brackets ausbilden, die aus ihrer positionierten Stellung an dem Ist-Modell in einen jeweils eine Zahnreihe übergreifenden Übertragungsträger eingebettet und gemeinsam (in toto) auf die Zähne des Patienten übertragen werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Brackets zur Festlegung an der lingualen Zahnseite des Patienten vorgesehen sind und dort über einen Draht miteinander verbunden werden.

12. Justiervorrichtung (21) zur normierten Ausrichtung eines Zahnmodells (1; 2) in einer räumlich einstellbaren Halterung, dadurch gekennzeichnet, daß die Justiervorrichtung (21) eine am Zahnmodell (2) den Gingivalsaum kennzeichnende Referenzebene (20) zur normierten Stellung des Zahnmodells (2) zeigt.

13. Justiervorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Re­ ferenzebene (20) durch Lichtstrahlen (22) gebildet ist.

14. Justiervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen (22) die Referenzebene (20) nacheinander durchlaufen.

15. Justiervorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lichtstrahlen (22) von einer Laserlichtquelle (23) erzeugt sind, der ein motorisch angetriebener Drehspiegel (24) nachgeschaltet ist.