-
GEBIET UND
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Orthodontie
und stellt ein Verfahren, ein System und eine Vorrichtung zum Platzieren
einer orthodontischen Vorrichtung, zum Beispiel eines Brackets,
auf der Oberfläche
eines Zahnes eines sich einer orthodontischen Behandlung unterziehenden Individuums,
oder zum Markieren der Stelle auf einem Zahn, an der eine solche
Vorrichtung angeordnet werden soll, zur Verfügung.
-
Ein
Verfahren zum Positionieren und Befestigen einer orthodontischen
Vorrichtung, wie es in der Einleitung von Anspruch 1 definiert ist,
ist in der FR-A-2
656 215 offenbart.
-
Einer
von den kritischsten Schritten bei einer orthodontischen Behandlung
ist die exakte Positionierung von Brackets auf Oberflächen von
Zähnen behandelter
Individuen. Die Anordnung des Brackets auf dem Zahn sowie dessen
Orientierung sind ein kritischer Faktor bei der Festlegung der Bewegungsrichtung
der Zähne
bei der Behandlung. In der gegenwärtigen orthodontischen Praxis
entscheidet der Orthodontist über
ein allgemeines Musters der Platzierung der Brackets auf den Zähnen und
bringt dann jedes davon in einer zum Zeitpunkt einer solchen Platzierung
entschiedenen exakten Position und Orientierung an der Oberfläche eines
Zahnes an. In Vorbereitung einer orthodontischen Behandlung erstellt der
Orthodontist normalerweise ein Gipsmodell der Zähne des behandelten Individuums,
und auf der Grundlage eines solchen Modells kann das allgemeine
Platzierungsschema der Brackets bestimmt werden. Jedoch gibt es
derzeit kein verfügbares
Verfahren, das es ermöglicht,
das Bracket gestützt
auf einer zuvor erstellten Bestimmung, zum Beispiel gestützt auf
ein Modell, auf einer Zahnoberfläche
korrekt zu platzieren.
-
Bei
orthodontischen Behandlungen werden die Brackets normalerweise auf
der bukkalen Oberfläche
der Zähne
platziert. Zuweilen ist es sowohl aus einer Behandlungsperspektive,
als auch aus Gründen
der äußeren Erscheinung
des Individuums erwünscht,
die Brackets auf der lingualen Oberfläche der Zähne anzuordnen. Jedoch ist
es mittels augenblicklicher Verfahren schwierig, die Brackets auf
den lingualen Oberflächen
genau zu positionieren, insbesondere angesichts von Schwierigkeiten
beim Überwachen
der Position während
des Befestigens der Brackets.
-
ALLGEMEINE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren, ein System
und eine Vorrichtung zum Positionieren einer orthodontischen Vorrichtung
auf einer Oberfläche
eines Zahnes, oder zum Markieren der Position, an der eine Vorrichtung
anschließend positioniert
werden soll, zur Verfügung
zu stellen. Die Positionierung kann auf einer Vorherbestimmung der exakten
Position der Vorrichtung auf dem Zahn gestützt werden.
-
Der
Begriff "Position" wird hierin verwendet um
entweder die Anordnung der Vorrichtung auf der Oberfläche eines
Zahnes, deren Orientierung, oder eine Kombination von Anordnung
und Orientierung zu bezeichnen. Der Begriff "Positionierung" wird verwendet, um den Vorgang des
Platzierens des Brackets auf der Oberfläche von einem Zahn in einer
gewünschten
Position zu bezeichnen. Der Begriff "Vorrichtung" wird hierin verwendet zum Bezeichnen
einer Vorrichtung, die im Rahmen einer orthodontischen Behandlung
auf dem Zahn befestigt wird, zum Beispiel eines Brackets.
-
Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Positioneren und Befestigen
einer orthodontischen Vorrichtung auf einer Oberfläche eines Zahnes
wie in Anspruch 1 definiert zur Verfügung gestellt.
-
In Übereinstimmung
mit einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Markieren einer
beabsichtigten Position auf einem Zahn, an der eine orthodontische
Vorrichtung platziert und befestigt werden soll, wie in Anspruch
10 definiert zur Verfügung
gestellt.
-
Die
Markierungsvorrichtung kann eine Vorrichtung sein, die angepasst
ist zum Anbringen eines Aufklebers zum Markieren der Position, an
der die orthodontische Vorrichtung befestigt werden soll; die angepasst
ist zum Erstellen einer Farbmarkierung auf dem Zahn, zum Beispiel
mittels Stempeln, um die Position zu markieren; etc. Die markierte
Position der Vorrichtung kann dann als Führung zum Ersetzen einer orthodontischen
Vorrichtung auf der Oberfläche eines
Zahnes dienen.
-
In
der folgenden Beschreibung wird das erfasste Bild oder dessen Wiedergabe,
die auf dem Bildschirm dargestellt ist, zuweilen als "reales Bild" bezeichnet. Wie
weiter unten erläutert
wird, kann der Bildschirm gleichzeitig mit dem realen Bild auch
ein "virtuelles
Bild" des selben
Objektes (die orthodontische Vorrichtung oder einer oder mehrere
Zähne) zeigen,
das in dem realen Bild gesehenen wird.
-
Die
die Information zur Führung
auf dem Bildschirm zur Verfügung
stellenden Anzeigen können
auf vielfältige
Weise wiedergegeben werden. Zum Beispiel können die Anzeigen aus einer
Darstellung von Vektoren bestehen, die die Richtung für eine Änderung
der Position oder einer Änderung
der Orientierung definieren, die zum Erreichen einer Position der
Vorrichtung auf der Oberfläche
eines Zahnes erforderlich ist, von der entschieden wurde, das sie diejeinge
sei, die optimale Ergebnisse bei der orthodontischen Behandlung
erziele (eine solche Position wird hierin zuweilen auch als "exakte Position" bezeichnet). Nach
einem weiteren Beispiel kann die Information zur Führung in
Gestalt eines Zielzeichens zur Verfügung gestellt werden, zum Beispiel
eines "X" oder eines "+", das den Punkt der exakten Position
der orthodontischen Vorrichtung überlagert über eine
Darstellung reales Bild markiert. Nach einem weiteren Beispiel kann
die Information zur Führung als
ein virtuelles Bild von Objekten zur Verfügung gestellt werden, die denjenigen
des realen Bildes entsprechen, zum Beispiel als eine graphische
Darstellung der Ränder
von Objekten in dem Bild (der Zähne oder
der orthodontischen Vorrichtung), die so dargestellt sind, dass
die exakte Position erreicht ist, sobald die realen Objekte zum Überlappen
mit dem ent sprechenden Objekt des virtuellen Bildes gebracht werden.
Wie verstanden werden wird, sind das Obige lediglich Beispiele und
eine Vielzahl anderer grafischer Darstellungen, die Information
zur Führung
zur Verfügung
stellen, kann ebenfalls verwendet werden.
-
Das
reale Bild und die Information zur Führung werden beim Anzeigen
zusammen überlagert. Um
eine exakte Position der orthodontischen Behandlung zu erzielen,
wird die Vorrichtung auf der Grundlage der Information zur Führung bewegt
oder gedreht, bis deren auf dem Bildschirm angezeigtes reales Bild
eine korrekte Position, wie auf der Grundlage der Anzeigen auf dem
Bildschirm bestimmt, ergibt. Zum Beispiel kann die exakte Position
eines orthodontischen Brackets als ein virtuelles Bild, zum Beispiel
Ränder
eines Brackets, dargestellt sein, das überlagert ist über das
reale Bild eines Zahnes, auf dem das Bracket befestigt werden soll,
und das Bracket kann dann gehandhabt werden, bis die Ränder seines
realen Bildes diejenigen des virtuellen Bildes überlagern. Alternativ kann
das reale Bild auf die orthodontische Vorrichtung zentriert sein,
zum Beispiel das Bracket, so dass die orthodontische Vorrichtung immer
in einer feststehenden Position auf dem Bildschirm ist. In solch
letzteren Fall kann ein virtuelles Bild zumindest eines Zahnes angezeigt
werden und das Bracket kann dann repositioniert und/oder gedreht
werden, bis der zumindest eine Zahn des realen Bildes denjenigen
des virtuellen Bildes überlagert,
so die exakte Position erreichend.
-
Nach
einer weiteren Alternative bestehen die angezeigten Anzeigen zur
Information zur Führung aus
einem virtuellen Bild von sowohl zumindest einem Zahn und von der
orthodontischen Vorrichtung in einer exakten Position der letzteren.
Der Nutzer kann dann zuerst dazu benötigt werden, die Bilderfassungseinheit
so einzustellen, dass das angezeigte virtuelle Bild von dem zumindest
einen Zahn den entsprechenden zumindest einen Zahn von dem realen Bild überlagert,
und dann die orthodontische Vorrichtung handhaben, bis deren Position
mit der des virtuellen Bildes übereinstimmt.
-
Die
gleichen obigen Alternativen gelten mutatis mutantis ebenso für den Fall
des oben beschriebenen Verfahrens zur Markierung einer beabsichtigten
Position einer orthodontischen Vorrichtung auf einem Zahn.
-
Eine
bevorzugte Ausführungsart
der Erfindung, die unten genauer erläutert wird, betrifft den Fall,
in dem das reale Bild auf die orthodontische Vorrichtung oder das
Markierungsteil zentriert ist. In diesem Fall wird deren reales
Bild fortwährend
in einer feststehenden Position der Anzeige angezeigt. Eine besonders
bevorzugte Ausführungsart
der Erfindung ist solche, bei der die Bilderfassungseinheit so auf der
Positioniervorrichtung der orthodontischen Vorrichtung oder des
Markierungsteiles angebracht ist, dass die orthodontische Vorrichtung
oder das Markierungsteil (so wie es der Fall sein mag) in einer
feststehenden Position ihres Bildfeldes ist. Es ist jedoch anzumerken,
dass es auch möglich
ist den selben Effekt, nämlich
Anzeigen des realen Bildes der orthodontischen Vorrichtung in einer
feststehenden Position und Orientierung auf dem Bildschirm, mittels
anderer Mittel zu erreichen: Zum Beispiel erfasst eine stationäre Bilderfassungseinheit,
die die Vorrichtung in ihrem Bildfeld hat, das Bild der orthodontischen Vorrichtung
oder des Markierungsteiles, und anschließend kann die orthodontische
Vorrichtung oder das Markierungsteil mittels verschiedener schneller (real-time)
Bildverarbeitungsalgorithmen immer an einem bestimmten Punkt der
Anzeige erscheinen. Zu diesem Zweck kann die Bildverarbeitungssoftware die
Vorrichtung oder das Markierungsteil anhand deren Umrissen, anhand
deren Farbe oder Spiegelungsverhalten, anhand anderer Hinweise,
zum Beispiel darauf gezeigten Markierungen, etc. identifizieren.
-
Das
Verfahren gemäß dieser
bevorzugten Ausführungsart
zur Positionierung und Befestigung einer Vorrichtung auf einer Oberfläche eines
Zahnes umfasst:
- (a) Anbringen der Vorrichtung
an einer Positioniervorrichtung;
- (b) Bringen der Vorrichtung in die Nähe der Oberfläche bei
fortwährender
Beobachtung der Vorrichtung mittels einer Bilderfassungseinheit,
die ein Bild der Vorrichtung und deren Umgebung erfasst und dieses
Bild an einen Bildschirm überträgt;
- (c) Anzeigen auf dem Bildschirm
- (i) des Bildes,
- (ii) sich auf eine exakte Position der Vorrichtung auf der Oberfläche beziehender
Information zur Führung;
- (d) im Falle einer Unstimmigkeit zwischen der gegenwärtigen Position
der Vorrichtung, die die auf dem Bildschirm betrachtete Position
der Vorrichtung ist, und der exakten Position, Korrigieren der gegenwärtigen Position,
damit diese mit der exakten Position übereinstimmt; und
- (e) Befestigen der Vorrichtung auf der Oberfläche.
-
Das
Verfahren gemäß der bevorzugten
Ausführungsart
zur Markierung einer Position auf der Oberfläche eines Zahnes, an der eine
orthodontische Vorrichtung anschließend positioniert werden soll, wobei
das Verfahren umfasst:
- (a) eine Markierungsvorrichtung,
aufweisend ein Markierungsteil zur Erstellung einer sichtbaren Markierung
auf einem Zahn;
- (b) Bringen des Markierungsteiles in die Nähe der Oberfläche bei
fortwährender
Beobachtung des Markierungsteiles mittels einer Bilderfassungseinheit,
die ein Bild des Markierungsteiles und dessen Umgebung aufnimmt
und dieses Bild an einen Bildschirm überträgt;
- (c) Anzeigen, auf dem Bildschirm
- (i) des Bildes,
- (ii) der Information zur Führung
in bezug auf eine exakte Position der Vorrichtung auf der Oberfläche;
- (d) im Falle einer Unstimmigkeit zwischen der tatsächlichen
Position des Markierungsteiles, die die auf dem Bildschirm betrachtete
Position ist, und der exakten Position, Korrigieren der tatsächlichen
Position, damit sie mit der exakten Position übereinstimmt; und
- (e) Markieren der Position auf der Oberfläche.
-
Die
Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Vergleichen zwischen der
tatsächlichen
Position einer orthodontischen Vorrichtung auf der Oberfläche eines
Zahnes und einer exakten Position zur Verfügung, wobei das Verfahren umfasst:
- (a) Beobachten der Vorrichtung, des Zahnes
oder beider, sobald die Vorrichtung und der Zahn nahe zueinander
sind, mittels einer Bilderfassungseinheit, die ein Bild an einen
Bildschirm überträgt, der das
Bild anzeigt;
- (b) Anzeigen von die exakte Position der Vorrichtung betreffender
Information auf dem Bildschirm in einer Weise, die es ermöglicht,
zwischen der tatsächlichen
und der exakten Position zu vergleichen.
-
Die
Information zur exakten Position der Vorrichtung kann zum Beispiel
in der Gestalt eines virtuellen Bildes des Zahnes, auf dem die Vorrichtung
angebracht werden soll, zum Beispiel in der Gestalt von Linien,
die die Ränder
des Zahnes umreißen,
angezeigt werden. Das virtuelle Bild kann zuweilen auf dem Bildschirm überlagert über ein
angezeigtes reales Bild der Vorrichtung oder des Markierungsteiles und
ihrer/seiner Umgebung angezeigt werden, wobei die Überlagerung
so ist, dass das reale Bild mit dem virtuellen Bild übereinstimmt,
wenn die Vorrichtung oder das Markierungsteil in ihrer/seiner exakten
Position auf dem Zahn ist. Zusätzlich
kann die Information auch in der Gestalt von die Ränder des
Zahnes umreißenden
Linien dargestellt sein, wahlweise zusammen mit die Ränder benachbarter
Zähne zeigenden
Linien. Der Orthodontist oder der Techniker, der die Vorrichtung
oder die Markierungsvorrichtung auf dem Zahn positioniert und befestigt,
handhabt deren Position, bis eine solche Übereinstimmung erzielt ist.
-
Information
betreffend die exakte Position kann mittels einer Mehrzahl von Verfahren
erhalten werden. Zum Beispiel kann sie auf der Grundlage von einem
virtuellen dreidimensionalen computergespeicherten Modell der Zähne erhalten
werden, das dann für
eine computergespeicherte Bestimmung der exakten Position benutzt
wird. Aus einem solchen Modell kann dann ein virtuelles Bild der
Zähne erzeugt
werden, das ein frontales Bild aus einem Winkel ist, aus dem das
reale Bild des Zahnes mittels der Bilderfassungseinheit anschließend erfasst
wird. Ein dreidimensionales virtuelles Zahnmodell kann zum Beispiel
erhalten werden auf die in der PCT-Anmeldung Publikationsnummer
WO 97/03622 oder in der deutschen Patentanmeldung PCT-Anmeldung
Publikationsnummer WO 94/24957 beschriebenen Weise. Zusätzlich kann
die exakte Position einer Vorrichtung auch aus einem Behandlungsschema
erhalten werden, das auf der Grundlage eines physikalischen Modells,
zum Beispiel eines dreidimensionalen Gipsmodells konzipiert wurde.
Zum Beispiel können
Brackets oder Scheinbrackets im Rahmen eines Behandlungskonzeptes
auf einem solchen Modell fest angebracht werden, und anschließend kann
ein Bild eines Brackets auf einem solchen Zahnmodell aus einem Winkel
erfasst werden, der im wesentlichen der gleiche ist wie der des
realen Bildes der Zähne,
das mittels der Bilderfassungseinheit erfasst wird.
-
Der
Anzeigebildschirm kann typischerweise ein Fernsehbildschirm, ein
Computerbildschirm, eine Okularanzeige (eyepiece display) (zum Beispiel
fest angebracht an dem am Kopf des Orthodontisten befestigten Rahmen)
und viele andere sein.
-
Die
vorliegende Erfindung stellt auch ein System zum Positionieren einer
orthodontischen Vorrichtung oder einer Markierungsvorrichtung zur
Verfügung,
die ein Markierungsteil zum Markieren einer Position zum sich anschließenden Platzieren
einer orthodontischen Vorrichtung auf einer Oberfläche eines
Zahnes hat, umfassend:
- – eine Bilderfassungseinheit
zum Erfassen eines Bildes des Zahnes oder der Vorrichtung und eines Bildes
beider, sobald der Zahn und die Vorrichtung nahe zueinander sind;
- – einen
Bildaufnehmer (image grabber), der an die Bilderfassungseinheit
gekoppelt ist, zum Empfangen des mittels der Bilderfassungseinheit
erfassten Bildes und zum Übertragen
eines Bildes oder einer Wiedergabe davon an eine Anzeigeeinheit;
und
- – eine
an den Bildaufnehmer gekoppelte Anzeigeeinheit zum Anzeigen des
Bildes oder der Wiedergabe.
-
Das
System nach der Erfindung weist vorzugsweise auch auf: ein an die
Anzeigeeinheit gekoppeltes Modul zum Übertragen von sich auf Information
zur Führung,
die sich auf die korrekte Position der orthodontischen Vorrichtung
auf der Zahnoberfläche
bezieht, beziehenden Daten an die Anzeigeeinheit zum Anzeigen in
einer überlagerten
Position auf dem angezeigten realen Bild oder dessen Wiedergabe
mittels der Anzeigeeinheit. Die Information zur Führung wird
normalerweise, aber nicht ausschließlich, auf dem Bildschirm als
eine Wiedergabe von Rändern
von entweder der orthodontischen Vorrichtung oder den Zähnen angezeigt,
die eine exakte Position ergeben, sobald sie mit ent sprechenden
Rändern
des angezeigten realen Bildes oder dessen Wiedergabe übereinstimmen.
Eine solche exakte Positionsanzeige kann zum Beispiel eine Anzeige
der korrekten Position der orthodontischen Vorrichtung sein, die über das
Bild des Zahnes überlagert
ist. Alternativ kann eine solche Wiedergabe aus Rändern von
Zähnen, überlagert über ein
Bild der orthodontischen Vorrichtung (das in dem Bild in einer feststehenden
Position festgehalten wird) bestehen, und durch Bewegen der orthodontischen
Vorrichtung und Abgleichen des beobachteten Bildes mit dem realen Bild
in einer Weise, dass die Zahnränder
beider Bilder übereinstimmen,
wird eine korrekte Positionierung erreicht. Dasselbe gilt mutatis
mutantis auch für eine
Platzierung eines Teiles einer Markierungsvorrichtung.
-
Nach
einer bevorzugten Ausführungsart
des obigen Systems ist die Bilderfassungseinheit, normalerweise
eine kleine Videokamera, die mit einer eine nahe Fokusierung und
ein weites Bildfeld ermöglichenden
Linse ausgestattet ist, auf der Positioniervorrichtung angebracht.
In einer solchen Positioniervorrichtung wird die Vorrichtung oder
die Markierungsvorrichtung, wie es der Fall sein mag, normalerweise
in einer feststehenden Anordnung gehalten, und die Bilderfassungseinheit
ist ebenfalls fest auf der Vorrichtung angebracht, so dass das Bild
der Vorrichtung oder der Markierungsvorrichtung immer an einem bestimmten
Platz in dem erfassten Bild ist.
-
Die
Erfindung stellt ferner eine Positioniervorrichtung zur Positionierung
einer orthodontischen Vorrichtung auf der Oberfläche eines Zahnes zur Verfügung, umfassend:
- – ein
Greifteil zum Halten und zum Loslassen der Vorrichtung, sobald es
auf der Zahnoberfläche
befestigt ist; und
- – eine
Bilderfassungseinheit zum Erfassen eines Bildes der von dem Greifteil
gehaltenen Vorrichtung und deren Umgebung.
-
Die
Erfindung stellt ferner auch eine Markierungsvorrichtung zum Markieren
der Position für
die nachfolgende Platzierung einer orthodontischen Vorrichtung auf
einer Oberfläche
eines Zahnes zur Verfügung,
umfassend:
- – ein Markierungsteil, das
von der Markierungsvorrichtung auf eine Weise gehalten wird, die
es ermöglicht,
die Position auf der Zahnoberfläche zu
markieren; und
- – eine
Bilderfassungseinheit zum Aufnehmen eines Bildes der Markierungsvorrichtung
und deren Umgebung.
-
Die
Positioniervorrichtung der Erfindung ermöglicht es, orthodontische Vorrichtungen
in einer exakten Position selbst auf Oberflächen, die schwer zu betrachten
sind, zu positionieren und zu befestigen. Ein besonderes Beispiel
ist das Platzieren von Brackets auf lingualen Oberflächen von
Zähnen.
-
Die
Erfindung wird nun unten durch einige nicht beschränkende spezifische
Ausführungsarten unter
Bezugnahme auf die Figuren in den beigefügten Zeichnungen erläutert. Die
erläuterten
Ausführungsarten
beziehen sich auf das Positionieren eines Brackets, wobei zu verstehen
ist, dass die Erfindung mutatis mutantis ebenso zum Positionieren
von anderen orthodontischen Vorrichtungen anwendbar ist.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist ein Blockdiagramm,
dass das allgemeine Konstruktionsschema eines Systems nach der Erfindung
zeigt;
-
2 zeigt eine Bracket-Positioniervorrichtung
nach einer Ausführungsart
der Erfindung;
-
3 zeigt die Vorrichtung
von 2 beim Verfahren
der Positionierung des Brackets zum Befestigen auf der Oberfläche eines
Zahnes (wobei die Zähne
schematisch durch Rechtecke dargestellt sind), wobei auch das Bildfeld
der Kamera dargestellt ist;
-
4 zeigt das Bild, das auf
dem Bildschirm wiedergegeben wird, worin:
-
4A das von der Videokamera
erfasste reale Bild darstellt;
-
4B ein virtuelles Bild in
der exakten Position des Brackets darstellt; und
-
4C eine Überlagerung von den Bildern der 4A und 4C darstellt.
-
5 zeigt ein reales Bild,
wie von der Bilderfassungseinheit erfasst, überlagert mit einem virtuellen
Bild, das als Umrisslinien von Zahnrändern dargestellt ist, wobei:
-
5A das Bracket nicht in
der exakten Position zeigt; und
-
5B das Bracket in seiner
exakten Position mit den Zahnrändern
in Übereinstimmung
mit den Konturen des virtuellen Bildes zeigt;
-
6 stellt eine andere Ausführungsart
der Informationsdarstellung in Bezug auf die exakte Position dar,
bei der anstelle von Linien, die die Zahnränder umreißen, Referenzlinien dargestellt
sind, die Zahnränder
definieren;
-
7 zeigt ein der 5 ähnliches Bild, wobei in diesem
Fall anstelle einer Darstellung eines virtuellen Bildes in der Form
von die Zahnränder
umreißenden
Linien Information über
die exakte Position in der in 6 dargestellten
Art angezeigt wird; und
-
8 zeigt eine Markierungsvorrichtung nach
einer Ausführungsart
der Erfindung.
-
BESCHREIBUNG
SPEZIFISCHER AUSFÜHRUNGSARTEN
-
Es
wird zunächst
auf die 1 Bezug genommen,
die den allgemeinen Aufbau eines Systems 10 nach einer
Ausführungsart
der Erfindung zeigt. Ein von einer Bilderfassungseinheit erfasstes
Bild 12 wird übertragen,
aufweisend die erste Einheit 12, die eine Kamera aufweist,
an einen Prozessor 14, der auch exakte Positionsinformation 16 empfängt, und beide
an den Anzeigebildschirm 16, zum Beispiel einen Fernsehbildschirm,
einen Computerbildschirm, etc. überträgt. Das
auf dem Bildschirm dargestellte Bild kann durch das Bild erfasst
werden ("reales Bild") und kann ein Bild
sein, das die exakte Positionsinformation darstellt, oder eine Überlagerung
der beiden übereinander.
-
Eine
Bracket-Positioniervorrichtung 20 nach einer Ausführungsart
der Erfindung ist in 2 gezeigt.
Die Vorrichtung, von der nur der vordere Teil gezeigt ist (nicht
gezeigt ist der hintere Teil, an dem die Vorrichtung von dem Orthodontisten
gehalten werden kann) weist auf: Bracket-Greifer 22, die
ein Bracket 24 halten, eine Videokamera 26, die
auf einer Halterung 28 zusammen mit dem Bracket-Greifer 22 angebracht
ist. Das Bracket 24 kann an einem bestimmten Platz in einer
exakten Position mittels eines entfernbaren Stiftes 29 befestigt
sein. Es ist anzumerken, das anstelle einer Videokamera andere Bilderfassungseinheiten
verwendet werden können, zum
Beispiel eine CCD-Vorrichtung.
-
Wie
in 3 zu sehen ist, ist
die Videokamera 26 so positioniert und hat ein solches
Bildfeld, dargestellt durch einen Kreis 30, dass das Bracket 24 (normalerweise
in der Mitte des realen Bildes) und der Zahn 33, auf dem
das Bracket fixiert werden soll, sowie auch zumindest ein Teil der
benachbarten Zähne 32 und 34 betrachtet
werden können.
Es ist anzumerken, dass das Bildfeld der Kamera zum exakten Positionieren
breit genug zum Zeigen der Zahnränder
sein soll. Dies kann entweder mittels Sicherstellen eines ausreichenden
Abstandes zwischen dem Bracket 24 und der Videokamera 26 oder
alternativ durch Ausstatten der Kamera 26 mit einem Weitwinkelobjektiv
erreicht werden.
-
4A stellt schematisch ein
reales Bild dar, wie es durch die Kamera 26 gesehen wird.
In 4A ist ein Zahn 33,
Teile benachbarter Zähne 32 und 34 und
in der Mitte ein von einem Bracket-Greifer 22 gehaltenes
Bracket 24 zu sehen. In 4B kann
ein virtuelles Bild gesehen werden, das Konturen des Zahnes 33' und eines Teiles
der benachbarten Zähne 32' und 34' aufweist, die
jeweils dem Zahn 33 und den Zähnen 32 und 34 entsprechen.
Das virtuelle Bild stellt das Bild der Zähne dar, das von der Kamera
erfasst wird, wenn das Bracket in seiner exakten Position ist.
-
Die Überlagerung
der beiden Ansichten kann in 4C gesehen
werden. Um eine exakte Position zu erzielen, muss die Bracket-Positioniervorrichtung so
gehandhabt werden, dass sie das reale Bild zum Kippen veranlasst,
bis das reale Bild mit dem virtuellen Bild übereinstimmt.
-
5 zeigt eine Darstellung
eines Bildes, wie es von einer Kamera erfasst wird, die auf der
Bracket-Positioniervorrichtung befestigt ist, überlagert mit einem virtuellen
Bild in Gestalt von Linien, die die Ränder der Zähne umreißen. 5A zeigt einen Zustand, in dem das Bracket
in einer anderen Position als der exak ten Position ist. Durch Repositionieren des
Brackets bis das virtuelle Bild mit den Rändern der Zähne übereinstimmt wird eine exakte
Positionierung des Brackets erzielt.
-
6 zeigt eine alternative
Art der Darstellung von eine exakte Positionierung der Zähne betreffenden
Informationen. In diesem Fall sind anstelle einer Darstellung der
Zahnränder
Referenzlinien 60, 62 und 64 vorgesehen,
die die äußersten
Ränder
des Zahnes beschreiben. Zusätzlich
können
wahlweise auch Bracket-Positionierlinien 66 und 68 dargestellt werden,
um sicherzustellen, dass das Bracket (schematisch dargestellt durch
das Rechteck 69) genau auf der Bracket-Platziervorrichtung
angebracht ist; in einer exakten Positionierung würde das
Bracket 69 seine Mitte auf dem Kreuzungspunkt der Linien 66 und 68 haben.
-
7 stellt die Art des Erzielens
einer exakten Positionierung eines Brackets in einer analogen Weise
zu der in 5 gezeigten
dar, wobei 7A einen
Zustand zeigt, in dem das Bracket in einer anderen Position als
die exakte Position ist, und 7B den
Zustand nach Ändern
der Position zum Erreichen einer exakten Position des Brackets mit
den als Führungslinien
dienenden Referenzlinien zeigt.
-
8 zeigt eine Markierungsvorrichtung 70 nach
einer Ausführungsart
der Erfindung. Die Vorrichtung 70 hat ein Paar Greifglieder 72,
die zwischen sich ein Markierungsteil 74 halten, das mittels
eines Stiftes 76 in einer Position befestigt ist. Die Vorrichtung 70 weist
außerdem
auf: eine auf einem zusammen mit den Gliedern 72 ausgebildeten
Aufbau 80 angebrachte Videokamera 78, die so positioniert
ist und ein solches Bildfeld hat, dass sie dem Markierungsteil 74 im
wesentlichen die Mitte seines Bildfeldes zuführt. Das Markierungsteil 74 hat
die allgemeine ein Bracket wiedergebende Gestalt und eine Zahn-Berührungsoberfläche 82,
die eine Markierung auf einen Zahn stempeln kann, die danach als
Führung
zum exakten Positionieren und sich anschließenden Befestigen eines Brackets
dient. Die Positionierung des Gliedes 74 kann so zum Erzielen
einer exakten Position ähnlich
durchgeführt
werden, wie oben in bezug auf die 4–7 beschrieben.