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Die
Erfindung betrifft eine Aufstellhilfe zur Positionierung von Zähnen bei
der Herstellung einer zahntechnischen Totalprothese.
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Totalprothesen
werden derzeit durch eine Folge rein manueller Arbeitsschritte hergestellt.
Zunächst
werden beim Zahnarzt Abdrücke
der zahnlosen Unter- und Oberkiefer genommen, was in der Regel unter
Verwendung eines Gesichtsbogens erfolgt, um eine exakte räumliche
Modellzuordnung für eine
spätere
Bearbeitung im Artikulator zu erzielen. Die Abdrücke werden dann zum Zahntechniker
geschickt und mit einer Modellmasse, beispielsweise Gips, ausgegossen,
um entsprechende Modelle des Ober- und Unterkiefers zu erzeugen.
Der Zahntechniker setzt die Kiefermodelle entsprechend der mit Hilfe
des Gesichtsbogens beim Zahnarzt erfassten schädelbezüglichen Relationen des Ober-
und Unterkiefer des Patienten in räumlicher Zuordnung in einen Artikulator
ein, um auf diese Weise das Unterkiefermodell und das Oberkiefermodell
relativ zueinander zu positionieren. Daraufhin wählt der Zahntechniker einen
Satz künstlicher
Zähne aus,
welcher der Größe nach
zum Patiententypen, den Kiefermodellen und zu ihrer räumlichen
Anordnung passt. Anschließend werden
die einzelnen Zähne
manuell der Reihe nach mit Hilfe eines Haftmittels, wie beispielsweise
Wachs, auf die Kiefermodelle eingesetzt und ausgerichtet, woraufhin
der Biss der später
bei einem Kauvorgang zusammenwirkenden Zähne aufgestellt wird. Das Endergebnis,
das durch das Zusammenspiel der Auswahl des Zahnsatzes, der Positionierung
und Ausrichtung der Zähne
sowie Feineinstellung des Bisses erzielt wird, hängt dabei ausschließlich von den
Fachkenntnissen und der Fingerfertigkeit des Zahntechnikers ab.
Nach einer Anprobe dieser Zahnaufstellung beim Patienten in der
Zahnarztpraxis kommt die Arbeit wieder zurück zum Zahntechniker. Die mit
den Zähnen
versehenen Modelle werden aus dem Artikulator entnommen, in einer
Küvette
in Gips eingebettet und es wird ein Negativmodell des jeweiligen
mit Zähnen
versehenen Kiefermodells erstellt. Nach Aushärten des Modells wird das Haftmittel (Wachs),
das zur Fixierung der Zähne
beim Positionieren und Ausrichten derselben in dem Kiefermodell diente,
entfernt, so dass die Zähne
in dem Negativmodell verbleiben. Der durch Entfernen des Haftmittels
entstehende Hohlraum wird schließlich mit einem Polymerisat
(Kunststoff) ausgegossen. Nach Aushärten des Kunststoffes kann
die Totalprothese aus dem Negativmodell entnommen werden, wozu das
Negativmodell in der Regel zerstört
wird.
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Ein
wesentlicher Nachteil der beschriebenen Zahnaufstellung in Wachs,
also der vorbeschriebenen Vorgehensweise, besteht darin, dass diese
sehr zeitaufwändig
ist und insbesondere dem Zahntechniker ein hohes Maß an Fachkenntnis
und Fingerfertigkeit abverlangt.
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Um
diese Nachteile zu beheben ist gemäß
DE 198 38 238 A1 ein Verfahren
zur rechnergesteuerten Herstellung von Zahnersatz zur Restauration von
zumindest einem Zahn oder eines Kieferbereichs vorgeschlagen worden,
bei dem die herkömmlich hergestellten
Ober- und Unterkiefermodelle oder Teile dieser unter Berücksichtigung
der virtuellen Drehachse des Artikulators sowie spezifischer Bezugspunkte
digitalisiert werden, so dass die Konstruktion des Zahnersatzes
mittels CAD und die Fertigung des Zahnersatzes mittels CAM nachfolgend
rechnergesteuert durchgeführt
werden kann. Nachteiligerweise ist dieses Verfahren außerordentlich
aufwändig
und ungenau, so dass insbesondere die Übertragung der digital vorliegenden
räumlichen
Geometrien des Zahnersatzes über
die virtuelle Konstruktion und die Umsetzung der digitalen Signale
mittels CAM zum fertigen realen Zahnersatz nur unzulänglich möglich ist.
Vor allem aber lässt
sich auch eine Totalprothese nach diesem Verfahren nicht herstellen.
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Aus
der
DE 103 04 757
A1 ist ferner ein ähnliches
computergestütztes
Verfahren zur Herstellung von Zahnersatz bekannt, bei dem die von
einer Vermessungsvorrichtung erfassten Daten zur Generierung eines
medizinischen Teils, beispielsweise einer Zahnkrone, ausgewertet
werden. Bei diesem Verfahren wird auch die Aufstellung der Zähne virtuell
am Rechner durchgeführt,
wobei die Datensätze
konfektionierter Zähne
in ein virtuelles Modell der Mundsituation eingepasst werden. Aus
den danach vorliegenden Daten kann die Prothesenbasis direkt mittels CAM-Methoden
hergestellt werden; oder es erfolgt das Einsetzen der konfektionierten
Zähne in
das physische Modell. Dabei werden an den Stellen der Prothesenbasis,
wo die künstlichen
Zähne aufzustellen sind,
spezielle Strukturen vorgesehen, die eine definierte räumliche
Zuordnung des einzupolymerisierenden, einzuklebenden oder in sonstiger
Weise dauerhaft zu befestigenden künstlichen Zahns sicherstellen.
Als spezielle Struktur ist die Ausarbeitung eines Plateaus an der
Prothesenbasis vorgeschlagen, welches drei halbkugelförmige, im
Dreieck angeordnete Erhebungen aufweist, die sich eindeutig in dazu kongruenten
Vertiefungen der Zahnbasis positionieren lassen. Eine andere Möglichkeit
sieht vor, eine ringähnliche
Form herzustellen, die exakt und definiert der Geometrie des jeweiligen
künstlichen
Zahns angepasst ist. In dieses Attachment kann der künstliche
Zahn hineingesteckt werden, so dass die räumliche Orientierung des Zahns
bezogen auf das Attachment stets konstant definiert ist. Bei der
Herstellung der Prothesenbasis werden entsprechende formkongruente
Vertiefungen an der jeweiligen Zahnposition ausgearbeitet oder frei
gelassen, die eine wiederum exakte und definierte Positionierung
des Attachments gewährleisten.
Auch dieses Verfahren ist außerordentlich
aufwändig
und letztlich nicht präzise genug,
um in wirtschaftlicher Weise Zahnersatz herzustellen. Vor allem
ist aber auch dieses Verfahren nicht geeignet, eine Totalprothese
als Zahnersatz für zahnlose
Patienten bei geringen Herstellungszeiten zu generieren.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Meidung der genannten
Nachteile eine Aufstellhilfe für
zahnprothetische Arbeiten zu entwickeln, die unter Verkürzung der
Herstellungszeiten und Optimierung der Qualität zur Generierung einer zahntechnischen
Totalprothese geeignet ist.
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Die
Aufgabe ist erfindungsgemäß durch
die in den Patentansprüchen
genannten Verfahrensmerkmale und Vorrichtungsmerkmale gelöst. Dies wird
vor allem dadurch erreicht, dass in einem virtuellen Abbild des
Artikulators unter Berücksichtigung sämtlicher
relevanter Parameter, die als Datensätze einem Rechner vorliegen,
eine virtuelle Aufstellung der rechnergesteuert ausgewählten Zähne zur
virtuellen Totalprothese vorgenommen wird und auf dieser Basis eine
virtuelle Aufstellhilfe erzeugt wird, in der die Oberkiefer- und/oder
Unterkiefer- Zahnaufstellung
als Ausnehmungen/Zahnimpressionen ausgebildet sind. Auf der Basis
der virtuellen Aufstellhilfe wird sodann eine reale Aufstellhilfe,
insbesondere im Rapid-Prototyping-Verfahren generiert und diese dann
im Artikulator auf einem Halter angeordnet, so dass eine einfache
und präzise
Aufstellung der künstlichen
Zähne vorgenommen
werden kann, die bislang unerreichte Generierungsgeschwindigkeiten und
Fehlerfreiheit bei der Herstellung von individuellen Zahn-Totalprothesen
begründet.
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Weitere
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend
anhand einer beispielhaften Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. In der
Zeichnung zeigt:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines virtuellen Artikulators, in den ein
Oberkiefermodell und ein Unterkiefermodell eingesetzt sind;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines virtuellen Modells mit rechnergesteuert
ermittelter Totalaufstellung;
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3 eine
perspektivische Ansicht eines virtuellen Artikulators mit darin
gehaltener Aufstellhilfe;
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4 eine
perspektivische Ansicht eines Artikulatorausschnitts mit darin positionierter
Aufstellhilfe, in die Zähne
eingesetzt sind;
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5 eine
perspektivische Ansicht des in 4 dargestellten
Artikulatorausschnitts mit zusätzlich
in diesem angeordnetem Oberkiefermodell;
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6 eine
perspektivische Ansicht eines Artikulatorausschnitts mit darin angeordneter
Aufstellhilfe, in die Zähne
eingesetzt sind, sowie mit darin eingesetztem Unterkiefermodell;
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7 einen
speziellen, mit einem Artikulator zusammenwirkenden Halter für die oben
genannte Aufstellhilfe und
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8 die
Aufstellhilfe in einer Gesamtansicht mit Halter und in einer Teilansicht
von unten mit Zahnteilimpressionen für einen Unterkiefer.
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Gleiche
Bezugsziffern beziehen sich nachfolgend auf gleichartige Bauteile.
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Zur
Generierung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aufstellhilfe
zur Herstellung einer Totalprothese werden die nachfolgend genauer
beschriebenen Schritte durchgeführt:
Zunächst werden
beim Zahnarzt Abdrücke
des Oberkiefers und des Unterkiefers des zahnlosen Patienten erzeugt
(Abdrucknahme). Die Abdrucknahme erfolgt bevorzugt unter Verwendung
eines Gesichtsbogens, über
den die exakte räumliche
Zuordnung der Kieferhälften
relativ zueinander erfasst werden kann (Relationsbestimmung/Bissnahme).
Basierend auf diesen Abdrücken
werden ein Oberkiefermodell und ein Unterkiefermodell erzeugt, beispielsweise
durch Umgießen
der Abdrücke
mit einer Gipsmasse. Die Kiefermodelle werden zusammen mit den räumlichen Zuordnungsdaten
an ein Dentallabor gesendet. Dort werden das Oberkiefermodell und
das Unterkiefermodell basierend auf den räumlichen Zuordnungsdaten in
einen herkömmlichen
Artikulator derart eingesetzt, dass die räumliche Zuordnung der Modelle
der tatsächlichen
räumlichen
Zuordnung des Oberkiefers und des Unterkiefers des Patienten entspricht.
Artikulatoren an sich sind im Stand der Technik bekannt, weshalb
der genaue Aufbau nachfolgend nicht näher beschrieben wird.
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Daraufhin
werden die Kiefermodelle in einer entsprechenden Meßeinrichtung,
wie beispielsweise einem Laserscanner, einem Streifenlichtprojektor oder
dergleichen, dreidimensional ausgemessen, insbesondere gescannt,
und die auf diese Weise generierten dreidimensionalen Kieferdaten
unter Verwendung einer geeigneten Rechnereinheit und eines entsprechenden
Verarbeitungsprogramms in einen virtuellen Artikulator 10 übertragen,
so dass sich die in 1 dargestellte Anordnung ergibt.
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1 zeigt
einen virtuellen Artikulator 10, in dem ein virtuelles
Oberkiefermodell 12 und ein virtuelles Unterkiefermodell 14 angeordnet
sind, wobei die räumliche
Zuordnung des virtuellen Oberkiefermodells 12 relativ zum
virtuellen Unterkiefermodell 14 derjenigen räumlichen
Zuordnung in dem tatsächlichen
Artikulator entspricht.
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Basierend
auf den erfassten Abmessungsdaten des virtuellen Oberkiefermodells 12 und
des virtuellen Unterkiefermodells 14 sowie basierend auf den
räumlichen
Zuordnungsdaten der virtuellen Kiefermodelle 12 und 14 relativ
zueinander, wählt
das Datenverarbeitungsprogramm nunmehr anhand von in dem Datenverarbeitungsprogramm
vordefinierten Kriterien einen Satz von künstlichen Zähnen aus einer Mehrzahl von
Zahnsätzen
aus, der in Größe und Form
der einzelnen Zähne
am besten zur Erzeugung der Vollprothese geeignet ist. Nach Auswahl
des Zahnsatzes werden, wie in 2 gezeigt
ist, die einzelnen virtuellen Zähne 16 des
ausgewählten
Zahnsatzes anhand definierter Algorithmen in den virtuellen Kiefermodellen 12 und 14 positioniert
und entsprechend ausgerichtet, wodurch eine virtuellen Prothese 18 erzeugt
wird. Die verwendeten Algorithmen wurden anhand von zahnmedizinischen/zahntechnischen
Parametern erstellt und in dem Datenverarbeitungsprogramm hinterlegt.
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Basierend
auf der virtuellen Prothese 18, genauer gesagt, basierend
auf den Positionsdaten der virtuellen Zähne 16, wird nunmehr
automatisch anhand entsprechender Algorithmen eine virtuelle Aufstellhilfe 20 generiert,
wie in 3 gezeigt. Die virtuelle Aufstellhilfe 20 ist
im wesentlichen plattenartig ausgebildet und weist Zahn-Teilabdrücke der
virtuellen Zähne 16 auf.
Bei den in 3 dargestellten virtuellen Zahn-Teilabdrücken 22 handelt
es sich um diejenigen der virtuellen Zähne 16 des virtuellen Oberkiefers 12.
In der gleichen Platte 20 sind die virtuellen Zahnteilabdrücke 36 des
virtuellen Unterkiefers 14 ausgebildet (nicht sichtbar
in 3). Die Impressionen beinhalten die Positionierung
der zukünftigen
Okklusion. Die virtuelle Aufstellhilfe 20 kann wahlweise
sowohl die virtuellen Zahn-Teilabdrücke 22 des
virtuellen Oberkiefermodells 12 als auch diejenigen des
virtuellen Unterkiefermodells 14 aufweisen. Alternativ
können
für die
virtuellen Zahn-Teilabdrücke 22 des
virtuellen Oberkiefermodells 12 und für diejenigen 36 des
virtuellen Unterkiefermodells 14 auch jeweils eine separate
Aufstellhilfe generiert werden.
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Die
dreidimensionalen Daten der auf diese Weise generierten virtuellen
Aufstellhilfe 20 werden nunmehr einer dreidimensionalen
Druckeinrichtung, vorzugsweise einer Rapid-Prototyping-Einrichtung zugeführt, welche
aus den Daten der virtuellen Aufstellhilfe 20 im schichtweisen
Aufbau eine tatsächliche
Aufstellhilfe 24 erzeugt. Die zuvor genannten Einrichtungen
zum Erzeugen der tatsächlichen
Aufstellhilfe 24 sind im Stand der Technik bekannt und werden
daher nachfolgend nicht näher
erläutert.
Alternativ ist es natürlich
auch möglich,
die dreidimensionalen Daten der virtuellen Aufstellhilfe 20 beispielsweise
einem Fräszentrum
oder dergleichen zuzuführen,
das die tatsächliche
Aufstellhilfe 24 aus einem Materialblock ausfräst.
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Unter Übernahme
der exakten räumlichen Anordnung
der virtuellen Aufstellhilfe 20 in den virtuellen Artikulator 10,
die in 3 gezeigt ist, wird die tatsächliche Aufstellhilfe 24 in
einen tatsächlichen
Artikulator 26 eingesetzt, was unter Verwendung einer Positioniereinrichtung
in Form eines Halters 28 erfolgt, der separat in 7 und 8 dargestellt
ist. Der Halter 28 weist eine Sockelplatte 38 auf,
die mit dem Artikulatorfuß lösbar verbunden
werden kann. Auf dem Sockel 38 sitzt ein Teleskopverbinder 40 mit einem
Zylinderstift 42, der in Millimeterabständen mit Ringnuten zur axialen
Verstellbarkeit versehen ist. Mit einer Fixierschraube 44 findet
die Festlegung der Höhenposition
statt. Am oberen Ende des Halters 28 ist ein Sitz für die Befestigung
der plattenförmigen Aufstellhilfe 24 vorgesehen,
die mittels einer Feststellschraube 46 auf dem Halter in
exakter Position fixiert wird, siehe 8. In den
tatsächlichen Zahn-Teilabdrücken für Ober-
und Unterkiefer der tatsächlichen
Aufstellhilfe 24, die in 8 oben für die Zähne des
Oberkiefers und darunter für
die Zähne des
Unterkiefers dargestellt sind, werden nunmehr tatsächliche
künstliche
Zähne 30 angeordnet,
wobei die tatsächlichen
Zähne 30 durch
das Einsetzen in die tatsächlichen
Zahn-Teilabdrücke
der tatsächlichen
Aufstellhilfe 24 automatisch positioniert und ausgerichtet
werden, siehe hierzu 4.
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Wie
in 5 gezeigt ist, wird anschließend ein tatsächliches
Oberkiefermodell 32 in den tatsächlichen Artikulator 26 eingesetzt
und werden die tatsächliche
Aufstellhilfe 24 und das tatsächliche Oberkiefermodell 32 derart
aufeinander zu bewegt, dass die tatsächlichen Zähne 30 unter Verwendung
eines Haftmaterials am tatsächlichen
Oberkiefermodell 32 befestigt werden. Auf die gleiche Art
und Weise wird auch das entsprechende tatsächliche Unterkiefermodell 34 mit
tatsächlichen
Zähnen
versehen, was schematisch in 6 gezeigt
ist.
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Ausgehend
von den mit tatsächlichen
Zähnen
versehenen tatsächlichen
Kiefermodellen kann nunmehr auf herkömmliche Art und Weise eine
Totalprothese erzeugt werden.
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Ein
Vorteil der erfindungsgemäßen Aufstellhilfe
für die
Herstellung einer Totalprothese besteht darin, dass die zeitaufwändige Positionierung
und Ausrichtung der Zähne
im Ober- bzw. Unterkiefermodell, die normalerweise manuell durch
den Zahntechniker erfolgt, und ohne das Fachwissen und die Fingerfertigkeit
desselben kaum möglich
ist, automatisiert wird, indem die Aufstellhilfe rechnergesteuert generiert
wird, welche Form und Größe der Zähne, die
Positionierung sowie die Ausrichtung der Zähne in den entsprechenden Kiefermodellen
vorgibt. Um mit Hilfe der erfindungsgemäßen Aufstellhilfe eine Totalprothese
herstellen zu können,
muss die entsprechende Person lediglich dazu in der Lage sein, die
beim Zahnarzt hergestellten Kiefermodelle ordnungsgemäß im Artikulator
zu positionieren und das entsprechende Datenverarbeitungsprogramm
zu bedienen. Anders ausgedrückt
kann das erfindungsgemäße Verfahren
auch von einer Person durchgeführt werden,
die nicht über
die Fähigkeiten
eines Zahntechnikers verfügt.
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Es
sollte klar sein, dass die zuvor beschriebene Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
in keiner Weise einschränkend
ist. Vielmehr sind Modifikationen und Änderungen möglich, ohne den Schutzbereich
der vorliegenden Erfindung zu verlassen, der durch die beiliegenden
Ansprüche
definiert ist.
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- 10
- virtueller
Artikulator
- 12
- virtuelles
Oberkiefermodell
- 14
- virtuelles
Unterkiefermodell
- 16
- virtuelle
Zähne
- 18
- virtuelle
Prothese
- 20
- virtuelle
Aufstellhilfe
- 22
- Zahn-Teilabdrücke
- 24
- plattenförmige tatsächliche
Aufstellhilfe
- 26
- tatsächlicher
Artikulator
- 28
- Positioniereinrichtung
- 30
- tatsächliche
Zähne
- 32
- tatsächliches
Oberkiefermodell
- 34
- tatsächliches
Unterkiefermodell
- 36
- virtuelle
Zahn-Teilabdrücke
Unterkiefer
- 38
- Sockelplatte
- 40
- Teleskopverbinder
- 42
- Zylinderstift
- 44
- Fixierschraube
- 46
- Feststellschraube