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Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Durchführen
einer virtuellen zahnärztlichen
Funktionsanalyse ist es möglich,
bei der Herstellung von dreidimensionalen dentalen Passkörpern (Kronen, Inlays,
Onlays und Brücken)
durch einen so genannten optischen Abdruck mit dem Moiré – Triangulationsverfahren
und einem Computerfrässystem,
nicht nur die habituellen Okklusionsverhältnisse zu berücksichtigen,
sondern auch die exakten patientenbezogen Artikulationsbewegungen
aufzunehmen und im CAD Prozess die Oberflächenmorphologie des Passkörpers im
Sinne der Gelenkbewegungen einer funktionellen Okklusion zu gestalten.
Die hier vorgestellte virtuelle Funktionsanalyse ermöglicht dem
CAD/CAM System eine genaue und direkte räumliche Zuordnung der einzelnen
Datensätze
aus den verschiedenen digitalen Triangulationsaufnahmen zu einem
Bezugspunkt des jeweiligen Kiefers. Das patientengeführte Bewegungsmuster
der beiden Kiefer untereinander kann mit der Erfindungsgemäßen Ausgestaltung
der Vorrichtung aufgezeichnet werden. Die kieferbezügliche Korrelation
des zu erstellenden Passkörpers
und die Kenntnis des lokalen Bewegungsmusters ermöglichen
mit dem CAD-Vorgang eine Gestaltung der Oberflächenmorphologie, nicht nur
habituell lege artis, sondern auch dynamisch gelenkbahnkonform.
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Stand der
Technik
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Aus
der
DE 40 30 176 A1 ist
eine Schleifmaschine bekannt, welche eine Tastatur, einen Bildschirm
und eine Vermessungskamera aufweist zur Herstellung eines Passkörpers für Zahnrestaurationen.
Aus der Offenlegungsschrift
DE 103 12 848 A1 ist ein Verfahren bekannt,
das 3D Daten für
die Konstruktion einer Krone durch Abgleichen von Triangulationsaufnahmen
des präparierten
Zahnstumpfs, der Nachbarzähne,
des Aufbissreliefs des Antagonisten und einer aus einer Datenbank
ausgewählten
Oberflächenmorphologie
ermittelt. Diese so genannte 3D Kronen Software der Firma Sirona
Bensheim (entsprechend
DE
103 12 848 A1 ) ermöglicht
mit dem CEREC 3 System (Weiterentwicklung aus
DE 40 30 176 A1 ) die passgenaue
Erstellung einer Zahnkrone bezüglich
ihrer Stumpfpassung, ihrer Approximalkontakte und ihrer habituellen
Okklusion (die Krone passt beim Zubeißen). Die funktionelle Komponente
der Oberflächenmorphologie
wird hier mit Durchschnittswerten von Zahnkronenmodellen der Datenbank
eingebracht. Das bedeutet, die Höckerneigung,
die für den
funktionellen Nutzen der Krone von elementarer Bedeutung ist und
ebenso die Funktion und Gesunderhaltung des Kiefergelenks maßgeblich
beeinflusst, resultiert aus Durchschnittswerten, die der Zahnarzt
empirisch aus einer Datenbank auswählt. Besondere Beachtung erfordert
auch die Tatsache, dass die isolierte Höckerneigung für die klinische Funktion
der Krone und das Kiefergelenk absolut bedeutungslos ist, solange
keine Beziehung zur räumlichen
Lage und Position der Krone bezüglich
der Gelenke festgelegt ist. Der Zahnarzt, respektive der Patient
erhält
hier eine Krone, die wirtschaftlich günstig aus einem hervorragenden
Material gefertigt ist und die beim selektiven Zubeißen zunächst einmal
passt. Wenn jedoch die generierte Höckerneigung steiler ist als
sie bewegungsgemäß sein sollte,
wird die Krone bei Artikulationsbewegungen stören und auch, wenn dies nur
unmerklich der Fall ist, kann das zu massiven Gelenkproblemen führen. Dieses
Phänomen
ist bekannt als iatrogen ausgelöste
CMD (Cranio-Muskuläre-Dysfunktion).
Ist aber die interpolierte Höckerneigung
zu flach, so verliert der Zahn einen Teil seiner Bedeutung für die Mastikation
und die Kiefergelenke einen Teil ihrer dynamischen Abstützung.
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Fertigt
man nur eine einzelne Krone an, kann man sich bei zu steilen Höckern behelfen,
indem man nach Einsetzen der Krone den Patienten mit Kontaktpapier,
beim Beißen
nach links und rechts, die Fehlneigungen der Höcker markieren lässt; und
sie werden mit der Erfahrung des Zahnarztes empirisch eingeschliffen.
Das Resultat kann aber im günstigsten Fall
nur ein Abbild der möglichen
Seitwärtsbewegungen
der eventuell schon veränderten
restlichen Zähne
sein. Eine schon vorhandene CMD wird so manifestiert.
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Ist
es aber erforderlich, eine ganze Kieferseite in ihrer Okklusionsebene
neu aufzubauen, z.B. bei totalem Verlust der klinisch relevanten
Oberflächenmorphologie
der Seitenzähne,
gibt es für
den bekannten Stand der Technik keine nutzbaren Anhaltspunkte, die
zu einer funktionellen Restauration führen können. Gleiches gilt für Restauration,
bei denen die Nachbarzähne
keine auswertbare Oberflächenmorphologie
mehr aufweisen.
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Aus
diesem Grund ist es in der konventionellen Kronentechnik, die im
Labor hergestellt wird, Stand der Technik, eine instrumentelle Funktionsanalyse
vorzunehmen. Ein Minimum, und das wird auch von der Rechtsprechung
bei Kunstfehlerprozessen so gesehen, ist die lagerichtige Einordnung
des Oberkiefers zu den Kiefergelenken mit Hilfe des so genannten
Gesichtsbogens. Kennt der Techniker die Zahnposition im Verhältnis zu
den Kiefergelenken, so kann er mit einem Mittelwertartikulator zumindest
die initialen Gelenkbewegungen näherungsweise
simulieren. Die so entstandene Krone rekonstruiert einigermaßen die
Okklusionsverhältnisse.
Genauer lässt sich
die funktionelle Situation aber erst wieder herstellen, wenn in
einem Vollwertartikulator die bei einer vollständigen instrumentellen Funktionsanalyse gewonnenen
Gelenkdaten eingestellt werden (Sideshift, Bennetwinkel und sagittaler
Kondylenbahnwinkel je rechts und links).
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Diese
hohe Anforderung an die restaurative Zahnmedizin kann zurzeit nur
bedingt die aus dem Labor gefertigte Kronen- und Brückentechnik
liefern. Auch hier muss bedacht werden, dass der Techniker mit seinem
Geschick versucht, eine sehr komplexe dreidimensionale Bewegung
des Vollwertartikulators funktionell in eine Kronenoberfläche einzuarbeiten. Die Ergebnisse
unterliegen einer sehr großen
Streuung, besonders wenn es sich um Keramische Oberflächen handelt
(keine Aufwachstechnik).
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Wünschenswert
wäre eine
exakt nach den Kiefergelenkbewegungen konstruierte Kronenoberfläche, die
im 3D-Raum alle Kieferbewegungen störungsfrei unterstützt. Die
Betonung liegt hier auf der Abgrenzung von Patientenbewegungen des
Unterkiefers (muskulär
evtl. fehlgesteuert) und den rein anatomischen Gelenkbewegungen
(sind häufig
am Patienten nicht mehr simulierbar).
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Kronen
oder Brücken,
die unter diesen Kautelen hergestellt werden könnten, würden den Begriff der therapeutischen
Krone im wahrsten Sinne des Wortes verdienen. Mit diesen Kronen
erlangt der Patient einen vorhersagbaren hohen Kaukomfort und es ließen sich
wirksam Kiefergelenkprobleme verhindern, ja sogar eventuell vorhandene
Cranio-Muskuläre-Dysfunktionen dauerhaft
therapieren.
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Das
Cerec 3 System der Firma Sirona wäre mit Hilfe der 3D-Kronensoftware
nach
DE 103 12 848 A1 technisch
in der Lage, eine im oben beschriebenen Sinn optimale Kronenoberfläche zu berechnen und
herzustellen, wenn dem Rechner Daten über die räumliche Lage und Funktionsweise
der Kiefergelenke zur Verfügung
gestellt werden könnten.
Der Rechner könnte
so die Aufgaben eines Mittelwertartikulators, eines normalen Vollwertartikulators
oder gar eines äußerst präzisen individualisierten
Vollwertartikulators virtuell übernehmen
je nach dem, welche Gelenkbahninformationen bereitgestellt würden.
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Erfindungsgemäße Lösung des
Problems
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Die
Erfindung löst
mit den in den Schutzansprüchen
1 – 6
aufgeführten
Merkmalen genau diese oben geschilderte Problematik der fehlenden
3 D Korrelation zwischen Restaurationsort, Restaurationslage und
Kiefergelenkbewegung.
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Zu
diesem Zweck wird hier die Vorgehensweise wie sie beim CEREC 3D
(
DE 103 12 848 A1 ) (
DE 103 09 839 A1 )
vorgesehen ist lediglich dahingehend modifiziert, dass an die Zahnreihe
des zu restaurierenden Kiefers von außen ein Halter (
1)
aufgeklebt wird (mit einem harten Silikon z.B. Futar
® D
Occlusion der Fa. Kettenbach), der als Träger für einen Empfänger (
2)
(im OK) bzw. Sender (
3) (im UK) dient. Die bei diesem Verfahren
(
DE 103 12 848 A1 ) übliche Kamera
(
4) (
DE 40
27 328 B4 ) braucht lediglich ein Adapter (
5),
an das der Sender (
3) (für OK) bzw. der Empfänger (
2)
(für UK)
definiert und ortsfest angesteckt werden kann. Jetzt werden alle
Aufnahmen mit dem Sender (
3) bzw. Empfänger (
2) huckepack
in gewohnter Manier durchgeführt
und bei jeder Aufnahmeauslösung
wird durch die Sender-Empfängerpositionierung
eine Ortsbestimmung des aufgenommenen Zahns, über die bekannten geometrischen
Daten (Sender/Empfängerlage
zu der Kamerareferenzebene) und die Moiré-Topographie der Kamera,
ausgelöst
und gespeichert. Bezugspunkt ist hier immer die Adapterposition
des Halters (
1) vom selben Kiefer. Das System kann man
als DPS (Dentales-Positionierungs-System) bezeichnen.
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Bei
der Durchführung
der üblichen
Aufnahmen gibt es weiter nichts zu beachten, da der DPS – Vorgang
selbsttätig
und funktionssicher im Hintergrund mitläuft. Eine Fehlerquelle durch
den menschlichen Faktor (Patient oder Behandler) ist hier nicht gegeben.
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Erfindungsgemäße Ausgestaltungen
können für die Sender – / Empfängerkombination
(2/3) mit Laser-, Infrarot-, Ultraschall- oder
Funktechnologie bestückt
sein, zur Verbesserung der Genauigkeit auch im Duplexbetrieb.
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Für eine normale
Restaurationsanwendung ist das DPS erfindungsgemäß nur für die üblichen Aufnahmen gedacht (nur
ein Kiefer).
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Nach
deren Durchführung
wird das Sender- (3) bzw. Empfängermodul (2) von
der Kamera (4) abgezogen und auf einen zweiten Halter (1)
gesteckt, der seinerseits an die Zahnreihe des Antagonistenkiefers
geklebt wird (mit hartem Silikon z.B. Futar® D Occlusion
der Fa. Kettenbach). 3 u. 4
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Jetzt
vollführt
der Patient zunächst
beliebige, aber möglichst
viele Kieferbewegungen ohne Zahnkontakt. Das dient der Aufzeichnung
der Gelenkbahnen, der Lockerung der verspannten Muskulatur und soll
in Ansätzen
eine leichte Deprogrammierung des Cranio-Muskulären Engramms herbeiführen. Dann wird
der Patient aufgefordert bei nahezu geschlossenen Lippen (die Halter
verhindern das vollständige Schließen) zu „mümmeln", wieder möglichst
ohne die Zähne
zu berühren.
Bei dieser Bewegung mit Begrenzung der Mundöffnung wird die Rotationsachse der
Kiefergelenke noch einmal genauer differenziert. 3 Im
letzten Schritt geht der Patient mehrmals in Schlußbissposition
und bewegt von da unter gleitendem Zahnkontakt auch mehrfach nach
rechts, links sowie vor und zurück. 4 Die
Sender- Empfängerkombination
zeichnet all diese Bewegungen auf und stellt je eine topographische
Landkarte der Okklusion, unter Elimination der Artefakte (Zahnkontakt
nicht vorhanden) und eine topographische Landkarte der beiden Kiefergelenke
auf.
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Bei
dem Registriervorgang wird sozusagen ein virtueller, aber zunächst nur
ossärer
Realartikulator erzeugt oder kurz der virtuelle Patient, in den
dann jeweils das zu prüfende
Zahnpaar via DPS korrelierter Triangulationskamera eingesetzt wird.
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Liegen
bei dem Patient keine Okklusionsstörungen und keine CMD vor, so
wird das zum jetzigen Stand der Technik übliche CAD Verfahren nach
DE 103 12 848 A1 durchgeführt und
anschließend
mit der topographischen Landkarte der Okklusion abgeglichen und
dabei virtuell „eingeschliffen
bzw. aufgeschichtet".
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Erfindungsgemäß ist hier
aber auch noch eine ganz neue Anwendungstechnologie angestrebt und
die kann selbstständig,
oder in Kombination mit einer Restauration stattfinden.
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Liegen
massive CMD vor, ist eine Sanierung auch nach Schienentherapie eine
ganz heikle Angelegenheit. Das übliche
Vorgehen, nach dem jetzigen Stand der Technik mit „Instru menteller
Funktionsanalyse",
birgt so viele mechanische Kompromisse und hat so viele Fehlerquellen
bei den diversen Übertragungen,
dass genau genommen bei solcherart sensibilisierter Patienten die
Genauigkeit der Simulation in einem mechanisch normierten Vollwertartikulator nicht
ausreicht.
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Das
Problem aber, das allen Versuchen einer gelenkbezüglichen
virtuellen Funktionsanalyse gemein ist, besteht in dem Fehlen der
Front- Eckzahnführungsflächen, wie
sie in der mechanisch-instrumentellen Vorgehensweise selbstverständlich im Gipsmodell
vorhanden sind. Virtuell ließe
sich der Patient äußerst genau
mit den gemessenen Gelenkdaten simulieren, wenn die Daten der anterioren
Führungsflächen und
deren Lagebeziehung zu den Gelenken bekannt wären. Störflächen an vorhandenen Seitenzähnen ließen sich
beliebig ausblenden und analysieren.
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Erfindungsgemäß wird eine
solche virtuelle Funktionsanalyse möglich und durch einen fast
vollständig
rechnergestützten
Ablauf sehr leicht durchführbar.
Durch die extreme Reduzierung des instrumentellen Aufwands und damit
Eliminierung der wesentlichen Fehlerquellen, ist auch der funktionsanalytisch
nicht weitergebildete Zahnarzt in der Lage, schnell und sicher eine
hocheffektive funktionstherapeutische Diagnostik und Therapie durchzuführen.
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Es
ist vorgesehen, dass das System die gemessenen Gelenkdaten und die
so vorauszusagenden Bewegungsmuster mit den muskulär geführten Artikulationsbewegungen
vergleicht. Werden größere Deviationen
oder Knacken in den Gelenkbahnen registriert, oder liegt eine Diskrepanz
zwischen zahngeführten
Bewegungen und der Geometrie der Gelenke vor, so soll das System
sich selbsttätig
melden.
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Der
Arzt entscheidet jetzt, ob er eine genauere Analyse vornehmen will
und wenn das erforderlich ist, so werden zunächst mit einem speziellen Kontaktpapier
(Farbe und Kontrast müssen
auf das Scanning-Moiré-Topographie
Verfahren abgestimmt sein) in der Front-, Eckzahnregion die Protrusion
und die beiden Laterotrusionen markiert (die IKP fällt als Grenzbewegung
mit in die Aufzeichnung). Danach werden drei Aufnahmen mit der DPS
korrelierten Kamera vom OK und drei vom UK durchgeführt (die
beiden Frontzähne
/ Eckzahn und zweiter Schneidezahn, rechts / Eckzahn und zweiter
Schneidezahn, links). Das System bestimmt, ob mit den vorhandenen
Eckzahnführungswinkeln
und den vorhandenen Gelenkbahnen eine dynamische Kongruenz zu erzielen
ist. Der Zahnarzt kann hier am Monitor geometrische Veränderungsvorschläge bearbeiten
(z.B. Einschleifen, Aufbau eines neuen Eckzahnführungswinkels).
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Sind
hier alle Störungen
beseitigt, oder es waren keine vorhanden, so kann in gleicher Weise mit
den Seitenzähnen
verfahren werden. Hier ist auch die direkte Entscheidung möglich: lässt sich
das Problem mit Einschleifen beseitigen, oder soll direkt mit CAD/CAM
(nach Prä paration)
eine funktionsoptimierte Occlusalfläche erstellt werden, die Daten
sind ja alle schon vorhanden und ausgewertet.
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Anzumerken
ist hier, dass jede Bewegung eines Zahnpaars, unter Berücksichtigung
aller bis dahin bekannten Funktionsflächen, isoliert betrachtet wird
und dass zum Erreichen der notwendigen Genauigkeit die Kontaktpunkte
vor den Aufnahmen zu markieren sind. Das DPS liefert zwar eine sehr
genaue räumliche
Lage der Zähne
und auch deren Bewegung, aber die erforderliche Kontaktzuordnung und
Kontaktstärke
kann nicht in ausreichender Präzision
alleine über
die Korrelation der beiden Kiefer herbeigeführt werden.
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Die
beispielhafte Ausgestaltung eines Dentalen – Positionierungs – Systems
zum Durchführen einer
virtuellen zahnärztlichen
Funktionsanalyse gibt dem Behandler ein einfaches und schnell anzuwendendes
Gerät an
die Hand, mit dem er im Zusammenhang mit einer Triangulationskamera
und einer Computerfräseinrichtung
(z.B. Cerec), medizinisch weitaus hochwertigere Zahnrestaurationen
reproduzierbar herstellen kann, als es der derzeitige Stand der
Technik zulässt.
Durch das Einbinden der Bewegungsdaten in den Rekonstruktionsprozess über einen
virtuellen Realartikulator, (den virtuellen Patienten) wie es Erfindungsgemäß dargestellt
ist, lässt sich
erst das ganze Potential einer CAD/CAM Kronenherstellung ausnutzen
und bekommt so, neben zeitlichen und wirtschaftlichen Vorteilen,
jetzt auch einen echten medizinischen (gnathologischen) Vorsprung
vor einer laborgefertigten Krone.
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Eine
beispielhafte Ausgestaltung der in den Schutzansprüchen 1–x beschriebenen
Erfindung ist in den 1–4 dargestellt.
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1 Zahnvermessung
Oberkiefer
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2 Zahnvermessung
Unterkiefer
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3 Vermessung
der Gelenkachse in der Rotation
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4 Vermessung
der Artikulationsbewegungen
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5 Halter
mit Adapter
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6 Halter
mit Empfänger
bzw. Sender
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Folgende
Merkmale sind beispielhaft dargestellt:
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- 1
- Zahnreihen
adaptierter Halter
- 2
- Empfänger
- 3
- Sender
- 4
- Triangulationskamera
- 5
- Kameraadapter
für Sender
bzw. Empfänger
- 6
- Halteradapter
für Empfänger bzw.
Sender