EP1874219A1

EP1874219A1 - Verfahren zur anpassung eines als 3d-datensatz vorliegenden zahnersatzteils

Info

Publication number: EP1874219A1
Application number: EP06708574A
Authority: EP
Inventors: Ulrich Orth; Volker Wedler
Original assignee: Sirona Dental Systems GmbH
Current assignee: Sirona Dental Systems GmbH
Priority date: 2005-03-01
Filing date: 2006-03-01
Publication date: 2008-01-09
Also published as: DE102005009873A1; US20080124679A1; CA2599891A1; WO2006077267A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung eines als 3D-Datensatz vorliegenden digitalen Zahnersatzteils (5) , welches ausgehend von einem 3D-Datensatz eines Präparationsgebiets (1) erstellt wurde, wobei das Präparationsgebiet (1) die eigentliche Präparationsstelle (2) sowie zumindest einen Nachbarzahn (3, 4) dazu umfasst. Zur Anpassung des approximalen Kontakts zwischen dem Zahnersatzteil (5) und dem Nachbarzahn (3) wird auf dem Nachbarzahn (3) ein Kontaktbereich (8) festgelegt und das Zahnersatzteil (5) wird automatisch an diesen Kontaktbereich angepasst.

Description

Verfahren zur Anpassung eines als 3D-Datensatz vorliegenden

Zahnersatzteils

Beschreibung Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung eines als 3D-Datensatz vorliegenden Zahnersatzteils , insbesondere die Gestaltung von approximalen Kontakten in einem dentalen CAD-System .

Stand der Technik Bei dentalen CAD/CAM-Systemen erfolgt bislang eine automatische Anpassung der approximalen Kontakte eines Restaurationsvorschlags für ein Zahnersatzteil mit der Möglichkeit einer späteren manuellen Anpassung durch den Bediener . Allerdings ist es hierbei nicht möglich, die Lage, die Größe und die Stärke des Kontakts in der verwendeten Software zu bestimmen .

Der Restaurationsvorschlag liegt dabei als ein 3D-Datensatz des herzustellenden Zahnersatzteils vor und wird im Folgenden daher auch unmittelbar als Zahnersatzteil oder digita- les Zahnersatzteil bezeichnet .

Der vorliegenden Erfindung soll der Bediener in die Lage versetzt werden, mit der Konstruktionssoftware approximale Kontakte nach seinen Vorstellungen an einem Zahnersatzteil zu konstruieren . Darstellung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Anpassung eines als 3D-Datensatz vorliegenden digitalen Zahnersatzteils , welches ausgehend von einem 3D-Datensatz eines Präparationsgebiets erstellt wurde, wobei das Präparationsgebiet die eigentliche Präparationsstelle sowie zumindest einen Nach- barzahn dazu umfasst . Zur Anpassung des approximalen Kontakts zwischen dem Zahnersatzteil und dem Nachbarzahn wird auf dem Nachbarzahn ein Kontaktbereich festgelegt und das Zahnersatzteil wird automatisch an diesen Kontaktbereich angepasst .

Eine automatische Anpassung liegt dann vor, wenn ausgehend von vorgegebenen Parametern Lage des Kontaktbereichs am Nachbarzahn keine weiteren Eingriffe erforderlich sind.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, sowohl die Visualisierung, die Veränderbarkeit und die Anpassung des Kontakts bereit zu stellen . Die Lage des Kontakts kann dabei entweder vom Benutzer definiert oder automatisch vorgeschlagen werden oder eine Kombination von beidem.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt die Festle- gung der Lage des Kontaktbereichs durch Auswahl eines

Punkts am Nachbarzahn und einstellbare Parameter für die Erstreckung des Kontaktbereichs um den ausgewählten Punkt herum bestimmen die Ausdehnung des Kontaktbereichs .

Vorteilhafterweise ist der Kontaktbereich als elliptisches Gebiet ausgebildet .

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist ein Parameter für den Abstand des verformten Zahnersatzteils zu dem Nachbarzahn im Kontaktbereich einstellbar . Dies hat den Vorteil, dass eine individuelle Anpassung möglich ist und dass abhängig von der Situation im Präparationsgebiet eine

Durchdringung, eine Anlage oder ein Abstand einstellbar ist .

Vorteilhafterweise erfolgt zur Anpassung des Zahnersatzteils an den Kontaktbereich zunächst eine Verformung des Zahnersatzteils , wobei das Zahnersatzteil soweit in Richtung des Kontaktbereichs , vorzugsweise dessen Zentrums , verformt wird, bis das verformte Zahnersatzteil über einen gesamten Rand des Kontaktbereichs zumindest den eingestellten Abstand zu dem Nachbarzahn aufweist . Dadurch ist sichergestellt, dass der gewünschte Abstand für den gesamten Kontaktbereich herstellbar ist, so dass die Größe des Kontaktbereichs erhalten bleibt .

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn das Zahnersatzteil innerhalb des Randes des Kontaktbereichs so weiter verformt wird, dass das verformte Zahnersatzteil über den gesamten Kontaktbereich den eingestellten Abstand zu dem Nachbarzahn aufweist . Dazu wird die Oberfläche des Kontaktbereichs gegenüber der Verformungsrichtung aus dem ersten Schritt gleichermaßen zurückgeformt, was aber in Bezug aucf die Richtung nicht im streng mathematischen Sinne zu verstehen ist .

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Übergang zwischen dem Kontaktbereich des Zahnersatzteils und dem umgebenden Bereich geglättet wird.

Um die Bedienung zu erleichtern ist es vorteilhaft, wenn der Kontaktbereich des Nachbarzahns anhand eines in einer

Zahndatenbank gespeichertes Modells des Nachbarzahns gewonnen wird, wobei das Modell des Nachbarzahns einen vordefinierten Kontaktbereich aufweist .

Zur besseren Kontrolle und Auswählbarkeit ist es vorteil- haft, wenn der ausgewählte Kontaktbereich optisch wahrnehmbar angezeigt ist . Die Anzeige erfolgt insbesondere als Einfärbung der Oberfläche .

Um die Lage und die Größe zu verändern ist es vorteilhaft, wenn der ausgewählte Kontaktbereich veränderbar ist, näm- lieh an der Oberfläche des Nachbarzahns entlang verschiebbar und in seiner Ausdehnung veränderbar . Anstelle der Auswahl eines Punkts und der automatischen Bestimmung des Kontaktbereichs durch die Software kann es vorteilhaft sein, wenn der Kontaktbereich durch den Benutzer eingezeichnet ist . Damit lassen sich beliebige Geomet- rien des Kontaktbereichs verwirklichen .

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt . Es zeigt die :

Fig . 1 einen digitaler Datensatz eines Präparationsge- biets , die

Fig . 2A die Situation aus Fig . 1 mit einem Restaurationsvorschlag für ein Zahnersatzteil, die

Fig . 2B eine Prinzipskizze zur Darstellung der geforderten Verformung des Zahnersatzteils , die Fig . 2C eine weitere Prinzipskizze zur Darstellung der geforderten Verformung aus einer anderen Richtung als in Fig . 2B, die

Fig . 3 die Situation aus Fig . 2 mit einem in geeigneter

Weise an die Nachbarzähne angepassten Restaura- tionsvorschlag, die

Fig . 4A einen Nachbarzahn mit einem Kontaktbereich, die

Fig . 4B eine schematische Darstellung des Kontaktbereichs , die

Fig . 5A-C einen ersten Fall mit einem Abstand d zu dem Nachbarzahn größer als Null, die

Fig . 6A-C einen zweiten Fall mit einem Abstand d zu dem Nachbarzahn gleich Null, die

Fig . 7A-C einen dritten Fall mit einem Abstand d zu dem Nachbarzahn kleiner als Null . Ausführungsbeispiel In Fig . 1 ist ein digitaler Datensatz eines Präparationsgebiets 1 dargestellt der an einer 3D-Vermessung gewonnen werden kann . Das Präparationsgebiet umfasst die eigentliche Präparationsstelle 2 sowie einen ersten Nachbarzahn 3 und einen zweiten Nachbarzahn 4.

In Fig . 2a ist die Situation aus Fig . 1 mit einem Restaurationsvorschlag für ein Zahnersatzteil 5 an der Präparationsstelle 2 dargestellt . Der Restaurationsvorschlag für das Zahnersatzteil 5 wurde anhand von Konstruktionsregeln be- rechnet und es ist zu erkennen, dass zwischen dem Restaurationsvorschlag des Zahnersatzteils 5 und dem Nachbarzahn 3 ein Spalt 6 vorhanden ist, siehe auch die Schemabilder in den Fig . 2B und 2C, die später näher erläutert werden .

In Fig . 3 ist die Situation aus Fig . 2a mit einem in geeig- neter Weise an die Nachbarzähne angepassten Zahnersatzteil

7 dargestellt . Der Verlauf des Spalts 6 ist dabei verändert worden .

Für die korrekte Gestaltung des herzustellenden Zahnersatzteils ist es von wesentlicher Bedeutung, dass der Kontakt zu den Nachbarzähnen, auch bezeichnet als approximaler Kontakt, an der gewünschten Stelle in ausreichendem Maße hergestellt ist, wobei eine Punktberührung allein keine befriedigenden Ergebnisse erzielt .

In Fig . 4a ist daher der Nachbarzahn 3 mit einem Kontaktbe- reich 8 und einem Mittelpunkt 9 des Kontaktbereichs 8 dargestellt .

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also an dem Nachbarzahn 3 zunächst ein Kontaktbereich 8 ausgewählt . Dazu markiert der Benutzer beispielsweise den Mittelpunkt 9 des Kontaktbereichs 8. Der Kontaktbereich 8 hat eine flächen- hafte Ausdehnung über einen Teil der Oberfläche des Nachbarzahns 3.

Die Größe der flächenhaften Ausdehnung kann vom Benutzer über entsprechende Parameter eingestellt werden . Siehe das Schemabild in Fig . 4b . Der Kontaktbereich 8 ist hier als Ellipse angezeigt und der Benutzer kann die Größe der Ellipse verändern, indem er die Haupt- und Nebenachse L, B verändert . Um die Lage des Kontaktbereichs am Nachbarzahn 3 zu verändern, kann der Mittelpunkt 9 des Kontaktbereichs 8 auf der Oberfläche des Nachbarzahns verschoben werden, beispielsweise wenn mit einem Mauszeiger in den Bereich 8 geklickt wird und die Maus bewegt wird.

Das Zahnersatzteil 5 wird anschließend an den Kontaktbereich 8 des Nachbarzahns 3 unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Parameters für den Abstand d, der vom Benutzer einstellbar ist, verformt, siehe die Darstellung in Fig . 2b als gestrichelter Verlauf des verformten Zahnersatzteils 5' .

In einem ersten Schritt wird dazu das Zahnersatzteil 5 in einem Bereich 10 in Richtung 11 des Kontaktbereichs 8 soweit verformt, dass am Rand 12 des Kontaktbereichs 8 der gewünschte Abstand erreicht ist . Nach diesem Schritt dringt die Oberfläche 10 des verformten Zahnersatzteils 5' in der Regel zumindest stückweise in die Außenkontur des Nachbar- zahns 3 ein .

Das Zahnersatzteil 5 wird also soweit in Richtung des Kontaktbereichs 8 , vorzugsweise dessen Zentrum 9, verformt, bis das verformte Zahnersatzteil 5' über den gesamten Rand 12 des Kontaktbereichs zumindest den eingestellten Abstand zu dem Nachbarzahn 3 aufweist . Die Verformung geschieht dabei großflächig und nach außen hin auslaufend. Der Kontaktbereich 8 am Nachbarzahn wird vom Benutzer in der Regel so ausgewählt, dass das Zentrum 9 des markierten Kontaktbereichs 8 in etwa gegenüber einem im Restaurationsvorschlag enthaltenen Kontaktpunkt 13 liegt, der bereits für der Konstruktion des Restaurationsvorschlags verwendet wird und dessen Lage daher bekannt ist . Dieser Kontaktpunkt 13 in dem zu verformenden Oberflächenbereichs 10 des Zahnersatzteils 5 kann in der Fig . 2a angezeigt sein, um eine Auswahlhilfe für den Kontaktbereich am Nachbarzahn zu ge- ben . Auch in der Darstellung des Nachbarzahns gemäß Fig . 4a kann der Kontaktpunkt des Restaurationsvorschlags für das Zahnersatzteil 5 proj iziert werden, um die Anordnung des Kontaktbereichs 8 an dem Nachbarzahn zu erleichtern .

Anstelle einer Ausrichtung der Verformung des Zahnersatz- teils 5 vom bekannten Kontaktpunkt 13 des Zahnersatzteils 5 ausgehend auf das Zentrum 9 hin kann auch eine andere Verformungsrichtung gewählt werden, etwa eine Verformung in entgegengesetzter Richtung der Normalen im Zentrum 9, dargestellt durch einen Pfeil . Dies ist dann sinnvoll, wenn der Kontaktpunkt des Zahnersatzteils 5 einen starken Versatz gegenüber dem Kontaktbereich am Nachbarzahn aufweist .

In Fig . 2C ist eine weitere Prinzipskizze zur Darstellung der geforderten Verformung des Zahnersatzteils 5 aus einer anderen Richtung als in Fig . 2B gezeigt, nämlich aus einer Richtung 11 von unterhalb des Zentrums 9 des Kontaktbereichs 8 am Nachbarzahn 3. Die sich ergebende Kontur des Zahnersatzteils 5' ragt in den Nachbarzahn 3 hinein und hat am Rand 12 des Kontaktbereichs aber j edenfalls mindestens den voreingestellten Abstand. Der Spalt 6 ist zu diesem Zeitpunkt teilweise ausgefüllt .

In einem zweiten Schritt wird die Oberfläche des Zahnersatzteils 5' innerhalb des Kontaktbereichs 8 über ihre ge- samte Fläche so verformt, dass der gewünschte Abstand d zumindest über den gesamten Kontaktbereich 8 hergestellt ist . Dabei stellt sich in der Regel eine Verformungsrichtung ein, die umgekehrt zu der Richtung im ersten Schritt ist . In einem dritten Schritt erfolgt eine Glättung eines Übergangsbereichs 14 (Fig . 5-7 ) zwischen dem am Zahnersatzteil am gebildeten Kontaktbereich 15 und der Oberfläche des Zahnersatzteils 7 in der Umgebung des Kontaktbereichs 15.

Bezüglich des Abstandes d sind drei Fälle zu unterscheiden, die nachfolgend in den Fig . 5 bis 7 näher erläutert werden . Es ist j eweils ein Schnitt durch einen Restaurationskörper 5, in Form einer Krone und durch den Nachbarzahn 3 im Umfeld des Kontaktbereichs 8 dargestellt .

In dem in Fig . 5 dargestellten ersten Fall soll das Zahner- atzteil 7 einen Abstand d zu den Nachbarzähnen aufweisen, der größer als Null ist . In diesem Fall entsteht am Ende ein Spalt zwischen dem Zahnersatzteil 7 und dem Nachbarzahn 3.

In dem in Fig . 6 dargestellten zweiten Fall soll das Zahn- ersatzteil 7 an dem ausgewählten Kontaktbereich 8 des Nachbarzahns 3 spielfrei anliegen . Der Abstand d beträgt also Null .

In dem in Fig . 7 dargestellten dritten Fall soll das Zahnersatzteil 7 ein Übermaß aufweisen, so dass in der CAD- Konstruktion eine teilweise Durchdringung des Zahnersatzteils 7 mit dem Nachbarzahn 3 vorliegt . Der Abstand d ist hier also kleiner als Null . Dies kann dann erwünscht sein, wenn der Zahnarzt einen Kontakt sicherstellen will und dem gemäß dem Restaurationsvorschlag hergestellten Zahnersatz- teil von Hand die endgültige Kontur gibt . Die einzelnen Fälle der Fig . 5 bis 7 werden nun ausführlicher beschrieben . In den Fig . 5A-7A ist j eweils die Situation im Kontaktbereich nach dem ersten Schritt, also nach der ersten Verformung des Restaurationsvorschlags für das Zahnersatzteil dargestellt . An der Grenze 12 des Kontaktbereichs 8 , der durch die gestrichelten Linien dargestellt wird, ist mit der Ausführung des ersten Schritts der vorgegebene Abstand d hergestellt worden . Wesentlich ist, dass zumindest der ausgewählte Kontaktbereich 8 diesen Abstand aufweist, es ist aber unschädlich, wenn der tatsächlich entstehende Kontaktbereich größer als der ausgewählte Kontaktbereich 8 wird.

Im ersten Fall gemäß Fig . 5A hat das Zahnersatzteil 5' nur in einem Teil des Kontaktbereichs 8 eine Durchdringung mit dem Nachbarzahn 3 und hält an dem Rand 12 aber den vorgegebenen Abstand d ein . Diese Durchdringung ist um einen Abstand el , e2 zum Rand 12 kleiner als der Kontaktbereich 8.

Im zweiten Fall gemäß Fig . 6A ist im gesamten Kontaktbereich 8 eine Durchdringung bzw . an den Rand 12 eine Berüh- rung hergestellt .

Im dritten Fall gemäß Fig . 7A ist im gesamten Kontaktbereich 8 einschließlich des Rands 12 eine Mindestdurchdringung der Dicke d hergestellt, wobei d kleiner als Null ist . Dies führt dazu, dass die Durchdringung um einen Abstand e3, e4 vom Rand 12 größer als der Kontaktbereich 8 ist . Die geforderte Mindestdurchdringung ist schraffiert dargestellt .

In den Fig . 5B-7B ist j eweils das Ergebnis des zweiten Schrittes der Anpassung dargestellt . Im ersten Fall gemäß Fig . 5B wird über den gesamten Kontaktbereich zwischen dem verformten Zahnersatzteil 5' ' und dem Nachbarzahn 3 ein Abstand von d eingestellt, sodass ein Spalt 6' vorhanden ist . Im zweiten Fall gemäß Fig . 6B liegen die Fläche des Nachbarzahns 3 und die Fläche des verformten Zahnersatzteils 5' ' ohne Spiel genau aufeinander .

Im dritten Fall gemäß Fig . 7B wird zwischen dem verformten Zahnersatzteil 5' ' und dem Nachbarzahn 3 eine Durchdringung der Stärke d hergestellt . Durch die Pfeile wird dargestellt, wie sich die gestrichelt eingezeichnete Oberfläche der Zahnrestauration 5' aus dem ersten Schritt verändert .

In den Fig . 5C-7C ist j eweils die Situation nach dem drit- ten Schritt dargestellt . In der Nähe des Randes 12 des Kontaktbereichs 15 des Zahnersatzteils 5' ' erfolgt j eweils eine Glättung der Oberfläche des Zahnersatzteils 5' ' , so dass sich ein glatter Übergang vom Kontaktbereich 15 zur benachbarten Oberfläche 16 des Zahnersatzteils 5' ' ergibt . Im dritten Fall, der in Fig . 7C gezeigt ist, führ dies dazu, dass der Kontaktbereich 15 am Zahnersatzteil 5' ' größer ist als der ausgewählte Kontaktbereich 8 am Nachbarzahn . In der Praxis hat es sich gezeigt, dass es j edoch nicht von wesentlicher Bedeutung ist, wenn der Kontaktbereich in die- sem Fall etwas größer ist .

Claims

ANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Anpassung eines als 3D-Datensatz vorliegenden digitalen Zahnersatzteils (5) , welches ausgehend von einem 3D-Datensatz eines Präparationsgebiets (1 ) erstellt wurde, wobei das Präparationsgebiet (1 ) die eigentliche Präparationsstelle (2 ) sowie zumindest einen Nachbarzahn (3, 4 ) dazu umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung des approximalen Kontakts zwischen dem Zahnersatzteil (5) und dem Nachbarzahn (3) auf dem Nachbarzahn (3) ein Kontaktbereich (8 ) festgelegt wird und dass das Zahnersatzteil (5) automatisch an diesen Kontaktbereich angepasst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegung der Lage des Kontaktbereichs (8 ) durch Auswahl eines Punkts ( 9) am Nachbarzahn (3) erfolgt und dass einstellbare Parameter (B, L) für die Erstreckung des Kontaktbereichs (8 ) um des ausgewählten Punkt ( 9) herum die Ausdehnung des Kontaktbereichs (8 ) bestimmen .

3. Verfahren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (8) als elliptisches Gebiet ausgebildet ist .

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Parameter (d) für den Abstand des verformten Zahnersatzteils (7 ) zu dem Nachbarzahn (3) im Kontaktbereich (8 ) einstellbar ist .

5. Verfahren nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung des Zahnersatzteils (5) an den Kontaktbereich (8 ) zunächst eine Verformung des Zahner- Satzteils (5) erfolgt, wobei das Zahnersatzteil (5) soweit in Richtung des Kontaktbereichs (8 ) , Vorzugs- weise dessen Zentrums ( 9) , verformt wird, bis das verformte Zahnersatzteil (5' ) zumindest über einen Rand (12 ) des Kontaktbereichs (8 ) zumindest den eingestellten Abstand (d) zu dem Nachbarzahn (3) aufweist .

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnersatzteil (5' ) innerhalb des Randes ( 12 ) des Kontaktbereichs (8 ) so weiter verformt wird, dass das verformte Zahnersatzteil (7 ) über den gesamten Kontaktbereich (8 ) den eingestellten Abstand (d) zu dem Nachbarzahn (3) aufweist .

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang (14 ) zwischen dem Kontaktbereich (15) des Zahnersatzteils (7 ) und dem umgebenden Bereich (16) geglättet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (8 ) des Nachbarzahns (3) anhand eines in einer Zahndatenbank gespeichertes Modells des Nachbarzahns gewonnen wird, wobei das Modell des Nachbarzahns einen vordefinierten Kontaktbereich aufweist .

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, dass der ausgewählte Kontaktbereich (8 ) optisch wahrnehmbar angezeigt ist .

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgewählte Kontaktbereich

(8 ) veränderbar ist, nämlich an der Oberfläche des Nachbarzahns (3) entlang verschiebbar und in seiner Ausdehnung veränderbar ist .

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich durch den Benutzer eingezeichnet ist .