DE2833835B2

DE2833835B2 - Halbjustierbares mechanisches Kiefergelenk zur Simulation von Unterkieferbewegungen relativ zu dem Oberkiefer

Info

Publication number: DE2833835B2
Application number: DE19782833835
Authority: DE
Inventors: Vitus Dr.med.dent. 3406 Bovenden Stachniss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-08-02
Filing date: 1978-08-02
Publication date: 1981-07-16
Also published as: DE2833835C3; DE2833835A1

Description

Zur Simulation von Unterkieferbewegungen relativ zum Oberkiefer gibt es nichtjustierbare, halbjustierbare und volljustierbare Artikulatoren, die die Unterkieferbewegung mit unterschiedlicher Genauigkeit reproduzieren. Die jeweils erreichbare Genauigkeit der Bewegungssimulation kann durch die bekannte pantographische Methode kontrolliert werden, bei welcher die Bewegungsbahnen in einer Mehrzahl von Ebenen aufgezeichnet werden.

Die bekannten Artikulatoren werden für zahnärtzliche und zahntechnische Arbeiten außerhalb des Mundes verwendet. In der studentischen Ausbildung werden sogenannte Phantomköpfe eingesetzt. Diese Artikulatoren bzw. Phantomköpfe besitzen Kiefergelenke, um die Bewegungen des Unterkiefers relativ zum Oberkiefer nachvollziehen zu können. Dabei kommt es darauf an, die Bewegungen des Unterkiefers dreidimensional qualitativ und quantitativ weitgehend richtig zu simulieren.

Bei den nicht justierbaren Artikulatoren ist praktisch nur eine Drehachse vorgesehen, die fest angeordnet ist, so daß der Unterkiefer lediglich eine Drehbewegung um diese Achse ausführen kann. Damit ist eine Simulation in nur sehr unvollkommener Weise möglich.

Die halbjustierbaren Artikulatoren, wie sie beispitlsweise aus der DE-PS 25 11 388 oder DE-OS 25 51 189 bekannt sind, lassen eine schon etwas genauere Simulation der Relativbewegungen zu, wobei die beim Patienten räumlich gekrümmt verlaufenden Bewegungsbahnen der Gelenkköpfe des Unterkiefers a-n Artikulator bzw. dessen Gelenken durch geradlinig *> verlaufende Führungsbahnen angenähert werden. Es versteht sich, daß die nährungsweise Beschreibung einer Kurvenbahn durch eine geradlinige Bahn ebenfalls ,ils relativ unbefriedigend anzusehen ist. Bei dieser Simulation resultieren Unstimmigkeiten im Ablauf der

u> Bewegung bei der instrumenteilen Funktionsanalyse einerseits sowie eventuell fehlerhafte Herstellung von Zahnersatz andererseits. Die bekannten halbjustierbaren Artikulatoren sind klinisch mit ausreichender Genauigkeit nur dort einsetzbar, wo der Patient eine

ΐϊ ausreichend Disklusion im Seitenzahnbereich über die Front- und Eckzahnführung bei Vorwärts (Protrusion) und Seitwärtsbewegung (Laterotrusion) besitzt. Gerade aber bei der Herstellung von Zahnersatz sind diese Bedingungen oft nicht gegeben. Insbesondere bei

.>() einseitig oder beidseitig balancierter Artikulation, für die eine geringe bzw. fehlende Front- und Eckzahnführung Voraussetzung ist, sind die Bewegungen im Gelenk der halbjustierbaren Artikulatoren deutlich verschieden von den Bewegungen des Unterkiefers des Patienten, so

r> daß hier die halbjustierbaren Artikulatoren nicht mehr sinnvoll eingesetzt werden können.

Am deutlichsten wird die Unzulänglichkeit der bisherigen halbjustierbaren Artikulator-Gclenke, wenn die pantographische Aufzeichnung von Bewegungen

in des Unterkiefers eines Patienten gemäß den Fig.6a—6f mit den eingeschränkten Bewegungsmöglichkeiten halbjustierbarer Artikulator-Gelenke gemäß F i g. 5a bis 5f verglichen werden. Dabei wurde ein Pantograph, ζ. B. nach Stuart benutzt, der auf 6

it Schreibplatten in verschiedenen Ebenen aufzeichnet. Bei Vergleich der F i g. 5 und 6 fällt auf, daß die beiden S-förmig verlaufenden Kurven mit den getrennt voneinanderverlaufenden Kurvenstücken ZM und ZP zusammenfgefaßt sind und durch eine einzige Gerade

4(i (F i g. 5c und 5d) approximiert sind.

Darüberhinaus sind volljustierbare Artikulator-Gelenke bekannt, bei denen jedoch jede einzelne Führungsbahn gesondert hergestellt werden muß, beispielsweise durch Einschleifen oder -Fräsen dieser

4^r> Führungsbahn in einen Kunststoffblock. Die Informationen für diese Arbeiten können mit Hilfe der pantographischen Aufzeichnung gewonnen werden. Es versteht sich, daß diese volljustierbaren Artikulatoren infolge der Kompliziertheit in der Einrichtung und

w Anwendung nur sehr begrenzt benutzt werden. Eine generelle Anwendung ist daher nicht möglich. Die volljustierbaren Artikulatoren besitzen jedoch den Vorteil, daß die Bewegungen des Unterkiefers relativ zum Oberkiefer mit der Genauigkeit der Herstellung der verschiedenen Führungsbahnen eine reproduzierbare Simulation zulassen. Der höhere Zeitaufwand im Vergleich zu halbjustierbaren Geräten ist ein weiteres Hindernis für die Anwendung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein halbjusiterbares mechanisches Kiefergelenk der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß Unterkieferbewegungen relativ zum Oberkiefer mit der Qualität der volljustierbaren Geräte ermöglicht und trotzdem den geringen Zeitaufwand der halbjustierbaren Gelenke in der Anwendung besitzt. Es soll also bei gleichbleibend geringem Zeitaufwand, wie sie der Handhabung der halbjustierbaren Geräte bekannt ist, die Bewegungsmöglichkeiten soweit verbessert werden,

daß die typischen Bewegungsmerkmale der volljustierbaren Geräte auftreten. Dabei sollen Lage und Intensität von Mediotrusionskontakten im Seiienzahnbereich weitgehend richtig darstellbar sein.

Erfindungsgemäß wird dies bei dem Kiefergelenk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch erreicht, daß für die Simulation der Bewegung des Unterkiefers nach vorne (Protrusion) und der Bewegung einer Unterkieferhälfte in Richtung auf die Mitte (Mediotrusion) zwei voneinander getrennt verlaufende und gekrümmt ausgebildete Führungsbahnen (ZB und ZM) vorgesehen sind. Zunächst ist es wichtig, die Führungsbahn für die Protrusion (ZP) und die Führungsbahn für die Mediotrusion (ZM) voneinander zu trennen. Darüberhinaus müssen diese beiden Bahnen jeweils als gekriimmt verlaufende Bahnen ausgebildet werden, um zumindest die Tendenz diese Bewegungen der pantographischen Aufzeichnung (vergleiche Fig.6) zu erhalten. Die genannten Eigenschaften der gekrümmten und getrennt voneinander verlaufenden Führungsbahnen für die Protrusion und die Mediotrusion ergeben in vorteilhafter Weise eine sinnvolle Simulation bei einer einseitig bzw. beidseitig balancierten Artikulation. Dieses ist beispielsweise dann von Bedeutung, wenn Teil- oder Totalprothesen auf ströungsfreies Gleiten einzustellen sind.

Die getrennt verlaufenden und gekrümmt ausgebildeten Führungsbahnen ZP und ZM können nach statistischen Mittelwerten berechnet und entsp -echend angeordnet werden, wobei es möglich ist, ein einziges Gelenk entsprechend dem gesamten statistischen Mittelwert herzustellen oder eine Reihe von Gelenken, die jeweils ihren statistischen Mittelwert aus enger begrenzten Teilmengen entnehmen. Die Verwendung des einen oder anderen Gelenkes richtet sich dann je nach Patient nach der entsprechenden Information aus der pantographischen Aufzeichnung. Nimmt man ein Mittelwert über sämtliche Patienten dann können die Führungsbahnen ZPund ZM je einen Krümmungsradius von 12,7 mm aufweisen.

Die beiden Führungsbahnen ZP und ZM gehen gemeinsam von dem Rotationszentrum Zaus und sind in der Horizontalebene (Fig.2a) derart versetzt gegeneinander angeordnet, daß sie einen Winke! von 15° einschließen. Dies ist der sogenannte Bennett-Winkel. Die Tangenten an die Führungsbahnen ZP und ZM in der Vertikalebene schließen in den Rotationszentrum Z einen Winkel von 5° ein. Dieser Winkel wird als Fischerwinkel bezeichnet.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen weiterbeschrieben. Es zeigt

Fig. la eine Draufsicht auf das Kiefergelenk in halbfertigen Zustand,

Fig. Ib einen Schnitt gemäß der Linie Ε-Fin Fig. la,

Fig. 2a eine Draufsicht auf das Kiefer gelenk in fertigem Zustand,

F i g. 2b einen Schnitt gemäß der Linie A -D in F i g. 2a, F i g. 3a eine Draufsicht auf das Kiefergelenk,

F i g. 3b eine Seitendarstellung des Kiefergelenks gemäß F i g. 3a,

F i g. 4 die pantographische Aufzeichnung der Gelenkkopfbewegung des Gelenkes gemäß F i g. 1 bis 3,

F i g. 5 die pantographische Aufzeichnung der Gelenkkopfbewegung halbjustierbarer Artikualtoren-Gelenkeund

Fig.6 die pantographische Aufzeichnung der tatsächlichen Bewegungen der Gelenkköpfe eines Patienten.

Das in den Figuren dargestellte Kiefergelenk besitzt eine Achse U, welche 8 mm Durchmesser aufweist, so daß das Gelenk in entsprechende Bohrungen der Artikulatoren bzw. Phantomköpfe ersetzbar und mit Hilfe von Klemmschrauben dort arretierbar ist.

Die Kiefergelenke sind um die Achse U drehbar, so daß der Anlaufwinkel (Tangente) der Gelenkkugeln an die Führungsbahnen ZPund ZMeinstellbar ist (F i g. 3a).

Jedes Kiefergelenk besitzt einen Distanzhalter V (F i g. la) durch welchen der Abstand des Rotationszentrums Z des linken und rechten Gelenkes auf 100 mm ± 0,1 mm an dem Artikulator bzw. Phantomkopf einstellbar ist An den Außenflächen des Gelenkes befindet sich jeweils ein Dorn D, der 2,3 mm Durchmesser und 3 mm Länge aufweisen kann. Diese Dorne dienen dazu, um arbiträre Gesichtsbögen mit dem Gelenk zu verbinden. Individuelle Geüichtsbögen sind über die seitlichen Zentrierbohrungen der Achsen U bzw. ZL auszurichten. Diese bekannten Hilfspunkte sind verwendungsgemäß erforderlich, um Oberkiefermodelle räumlich korrekt dem Kiefergelenk zuordnen zu können.

Wie die Fig.! bis 3 erkennen lassen, sind drei verschiedene Führungsbahnen vorgesehen, die jeweils vom Rotationszentrum Z ausgehen. Die Führungsbahn ZP (Protrusion) ist einer Vorschubbewegung des Unterkiefers zugeordnet. Die Führungsbahn ZM (F i g. 2 und 3) ist einer Bewegung einer Unterkieferhälfte zur vertikalen Mittelebene des Patienten hin (Mediotrusion) zugeordnet. Die Führungsbahn ZL, die als einzige geradlinig ausgebildet ist, dient der Latrotrusion, also der Bewegung einer Unterkieferhälfte nach der Seite, weg von der Vertikalmittelebene des Patienten.

Mit Hilfe der verschiedenen Führungsbahnen können verschiedene Bewegungen des Unterkiefers relativ zum Oberkiefer ablaufen:

Bei geschlossenem Artikulator — entsprechend der Schlußbißstellung des Patienten — befinden sich die Gelenkköpfe des Unterkiefers bzw. die Gelenkkugeln mit einem Durchmesser von 10 mm des Artikulator, der das Kiefergelenk aufweist, rechts und links in dem jeweiligen Rotationszentrum Z Bei einer Vorschubbewegung des Unterkiefers des Patienten — entsprechend einer Abbißstellung der Frontzähne — gleiten die Gelenkköple bzw. die Gelenkkugeln auf den beiden Bahnen ZPdes rechten, (Fi g. la und 3b) und des linken Kiefergelenks. Die Führungsbahn ZP kann einen Krümmungsradius von 12,7 mm (Fig. Ib) aufweisen. Dieser Wert errechnet sich aus dem gesamten statistischen Material. Diese Vorschubbewegung erstreckt sich zu einem Maximalbetrag von 10 mm nach vorne. Diese Bewegung entlang der Führungsbahn ZP ist in den F i g. 4a—f dargestellt.

Bei einer Lateralbewegung — Kaubewegung nach der linken oder rechten Seite — gleitet die Gelenkkugel der Mediotrusionsseite auf der Führungsbahn ZM nach vorne innen unten (F i g. 2a + b). Sie läuft dabei auf einer Kreisbahn mit ebenfalls den Krümmungsradius 12,7 mm (Fig. 2b), wobei die Führungsbahn ZM gegenüber der Führungsbahn ZPum den Winkel von 5° steller gestellt ist (siehe F i g. 3b). Dies entspricht dem in der Literatur als Fischerwinkel angegebenen Wert. Dieser Winkel drückt sich in F i g. 3b als Höhendifferenz des Punktes M gegenüber dem Punkt P mit 0,9 mm aus, entsprechend dem Tagenswert des Fischerwinkels.

Auf der gegenüberliegenden Seite, der sogenannten Laterotrusionsseite, gleitet die Gelenkkugel jedoch bei

der identischen Kaubewegung in der Führungsbahn ZL (Fig. 2a) in Form einer reinen Latrotrusionsbewegung, auch Bennett-Bewegung genannt. Diese Bewegung endet etwa bei maximal 3 mm. Das Außenmaß dieses Seitwärtsgleitens ist bestimmt durch den Benneu-Winkel von 15°, der im Rotationszentrum Z/wischen den Tangenten an die Führungsbahnen ZM und ZP eingeschlossen wird (F i g. 2a).

In der pantographischen Aufzeichnung nach Stuart ergeben sich die in Fig.4a —f gezeigten Diagramme, aus denen mit den Fig.4c und d die gekrümmten Führungsbahnen ZM und ZP in der Projektion auf die Vertikalebenen durch die Rotationszentren Z und die Führungsbahn ZL ersichtlich sind. Projektionsbedingt zeigt dabei die Führungsbahn ZM einen anderen, größeren Kurvenradius als die Führungsbahn ZP. Die Fig.4a und b zeigen den Bennett-Winkel von 15° zwischen den Führungsbahnen ZM und ZP. Der nach der Mitte gerichtete Schenkel der Führungsbahn ZM verläuft dabei in Form einer Geraden.

Der Konstruktion ist in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Gelenkes wurden die Untersuchungen von AuII und Guichet zugrunde gelegt. Diese Autoren geben an, daß 34% aller untersuchten Patienten in der Führungsbahn für die Protrusion einen Krümmungsradius von 9,5 mm ( = ty₈") aufweisen, weitere 14% einen Radius von 12,7 mm ( = '/₂"), weitere 18% einen Radius von 25,4 mm (= 1") besitzen. Für das Gelenk der F i g. 1 bis 3 wurde ein mittlerer Wert von 12,7 mm für die Krümmungsradien der Führungsbahnen ZP und ZM gewählt. Es versteht sich, daß andere Werte gewählt werden können, um den Randgruppen ebenfalls Rechnung zu tragen.

Die Herstellung des Kiefergelenkes geschieht in folgender Weise:

Es wird zunächst ein Drehkörper als Rohling mit der Achse (J von 8,0 mm Durchmesser hergestellt. Der Rohling besitzt darüberhinaus den Distanzhalter V sowie die aus den Fig.2a und b ersichtlichen Außenabmessungen. Sodann wird die Zentrierbohrung auf der Außenfläche des Gelenkes angebracht die Zentrierbohrung sitzt in der Rotationsachse der Achse

<-, U. Es wird der Aufnahmedorn D an der lateralen Wand des Gelenkes und zwar mit 2,3 mm Durchmesser und 3mm Länge entsprechend den in den Fig.2a und 3b ersichtlichen Positionen angeordnet.

Mit einem Kugelfräser von 10,0 mm Durchmesser

ι,, wird die Bohrung quer zur Achse U durchgeführt, bis das Rotationszentrum Z(Fig. la) erreicht ist. Aus der so erreichten Position heraus wird ein Langloch gefräst, bis der Fräser den Punkt L erreicht (Fig. la). Anschließend wird der Fräser in das Rotationszentrum

ι··, Z zurückverstellt und das Gelenk um die Achse U um 45° verdreht. Dabei entsteht die Ausweichet IV, die in den Fig. la und b und im Schnitt ef besonders ersichtlich ist. Diese Ausweichnut IV besitzt jedoch keine Funktion im Sinne einer Führungsbahn. Sie dient

-.ι, nur der erleichterten Handhabung. Anschließend wird das Gelenk in die Ausgangsposition zurückgestellt. Aus der Position gemäß dem Rotationszentrum Z heraus wird die Führungsbahn ZP(Fig. la) gefräst, wobei der Fräser über eine Radienschablone gesteuert ein

>s Kreissegment mit dem Radius von 12,7 mm durchläuft (Fig. Ib).

Anschließend wird der Fräser wiederum in das Rotationszentrum Z zurückverstellt. Anschließend wird das Gelenk entsprechend den Bennett-Winkel verdreht.

κι Um die Achse U wird das Gelenk um den Fischerwinkel 5° im Gegen-Uhrzeiger-Sinn gedreht.

Analog wird aus den Rotationszentrum Z heraus die Kurvenbahn ZM nach dem Punkt M gefräst, wobei der Fräser wiederum über die Radienschablone von

j-, 12,7 mm Radius gesteuert wird (vergleiche F i g. 2b).

In den F i g. 1 bis 3 ist das rechte Gelenk dargestellt. Es versteht sich, daß das linke Gelenk analog herstellbar ist.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Halbjustierbares mechanisches Kiefergelenk zur Simulation von Unterkieferbewegungen relativ zu dem Oberkiefer in Dental-Artikulatoren. Phantomköpfen und dgL, welches einen Distanzhalter zur Einhaltung des Abstandes der Gelenkköpfe voneinander aufweist und bei dem für die Simulation der Bewegung des Unterkiefers nach der Seite (Laterotrusion) eine geradlinige Führungsbahn vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Simulation der Bewegungen des Unterkiefers nach vorne (Protrusion) und der Bewegung einer Unterkieferhälfte in Richtung auf die Mitte (Mediotrusion) zwei voneinander getrennt verlaufende und gekrümmt ausgebildete Führungsbahnen (Z-P und Z-M) vorgesehen sind.

2. Kiefergelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die getrennt laufenden und gekrümmt ausgebildeten Führungsbahnen (Z-P und Z-M) nach statistischen Mittelwerten berechnet und entsprechend angeordnet sind.

3. Kiefergelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahnen (Z-P und Z-M) einen Krümmungsradius von 12,7 mm aufweisen.

4. Kiefergelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Führungsbahnen (Z-P und Z-M) gemeinsam dem Rotationszentrum Z ausgehen und in der Horizontalebene (Fig.2a) derart versetzt zueinander angeordnet sind, daß sie einen Winkel von 15° einschließen.

5. Kiefergelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tangenten an die Führungsbahnen (Z-P und Z-M) in der Vertikalebene in den Rotationszentrum Z einen Winkel von 5° einschließen.