WO2011010177A1 - Verfahren zur herstellung eines referenzierten digitalen datensatzes mindestens eines medizinischen bildes - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines referenzierten digitalen datensatzes mindestens eines medizinischen bildes Download PDF

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WO2011010177A1
WO2011010177A1 PCT/IB2009/006308 IB2009006308W WO2011010177A1 WO 2011010177 A1 WO2011010177 A1 WO 2011010177A1 IB 2009006308 W IB2009006308 W IB 2009006308W WO 2011010177 A1 WO2011010177 A1 WO 2011010177A1
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WO
WIPO (PCT)
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model body
digital data
data set
dental implant
computer
Prior art date
Application number
PCT/IB2009/006308
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Jürgen LICHTENBERG
Hans Raapke
Original Assignee
Schütz Dental Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schütz Dental Gmbh filed Critical Schütz Dental Gmbh
Priority to PCT/IB2009/006308 priority Critical patent/WO2011010177A1/de
Publication of WO2011010177A1 publication Critical patent/WO2011010177A1/de

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C1/00—Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design
    • A61C1/08—Machine parts specially adapted for dentistry
    • A61C1/082—Positioning or guiding, e.g. of drills
    • A61C1/084—Positioning or guiding, e.g. of drills of implanting tools
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C9/00—Impression cups, i.e. impression trays; Impression methods
    • A61C9/004—Means or methods for taking digitized impressions
    • A61C9/0046—Data acquisition means or methods
    • A61C9/0053—Optical means or methods, e.g. scanning the teeth by a laser or light beam

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a referenced digital data record of at least one medical image according to the preamble of patent claim 1, to a method for computer-aided planning and production of a surgical template for a dental implant according to the preamble of patent claim 18, to a surgical template for a dental implant according to the preamble of claim 21, to the use of the inventive method for the production of dental implants and / or drilling templates for dental implants according to the preamble of claim 22, to the use of a curable material for the production of the model body according to the preamble of claim 23 and to a model body manufactured from the gypsum according to the invention or a plastic according to the preamble of patent claim 24.
  • CAD / CAM computer-controlled machine tools
  • CAD / CAM computer-controlled rapid prototyping method
  • digital data sets are required, which enable a true-to-scale production of the previously planned by means of a surgical planning software on the computer dental implant.
  • the planning of the dental implant on the computer is usually based on graphical representations of the patient's jaw part to be treated on the screen of the computer.
  • graphic displays on the screen are based on digital data sets of previously generated medical images, for example X-ray images, which are digitized and stored as a digital data record in a data memory or on a data medium.
  • Computed tomography (CT) devices digital volume tomography (CT) devices, magnetic resonance tomography (MRI) devices, or holography devices are commonly used as computerized imaging devices for acquiring medical images.
  • CT computed tomography
  • CT digital volume tomography
  • MRI magnetic resonance tomography
  • holography devices are commonly used as computerized imaging devices for acquiring medical images.
  • the medical images obtained are stored in the form of digital datasets, these digital data sets contain so-called "volume data” whose volume elements are referred to as "voxels”.
  • Voxel is understood below to mean a volume element which represents a cube within a regular grid of a three-dimensional space and has a constant and possibly averaged gray value within the cube
  • a gray-level of the volume element (voxel) represents the Hounsfield unit of the irradiated tissue portion
  • the Hounsfield unit is a transformation of the linear absorption coefficient with reference to the linear absorption coefficient of water.
  • CT scan or 3D scan is understood below to mean the complete digital data set that represents a series of medical images captured by CT or DVT equipment in a defined order.
  • CT scan or 3D scan is understood below to mean the complete digital data set that represents a series of medical images captured by CT or DVT equipment in a defined order.
  • the acquisition of a series of medical images takes place in such a way that a body layer to be imaged is irradiated by a narrowly delimited x-ray beam in numerous projection directions lying in a transverse layer.
  • many different projections of the same layer are generated and processed in the computer to medical images, which are created on the basis of the distribution of the attenuation values of the attenuated X-radiation in the irradiated body layer.
  • the entire series of medical images includes all the medical image series acquired for several adjacent transverse layers.
  • Virtual Below the virtual model body, the virtual master model and the virtual jaw part, the following is the geometric representation of the model body, master model or jaw part of the computer Patients understood, which is defined by the corresponding digital record.
  • Under balance is understood in the following a computer-assisted method, by means of which the volume of a desired section of the virtual model body, respectively the entire virtual model body or a desired section of the anatomy of the patient in particular the jaw, which are represented by the corresponding digital data set, to scale is matched with a desired reference represented by a corresponding digital record, for example the virtual master model.
  • a scaled digital data set is required, which represents at least the treatment relevant to the jaw part of the patient in a known scale.
  • the purpose of the scaling is to correct for possible differences between the total volume of the virtual jaw part mapped and represented by the digital data set and the total volume of the jaw part of the patient calculated by summing the volume elements (voxels).
  • plaster models are usually scanned by means of a three-dimensional profile analyzer, such as a laser scanning device (laser scanner) and spatially measured three -dimensional surface stored in a digital record.
  • the plaster models used are produced by pouring out a dental impression.
  • Such a method for producing a referenced digital record of a plaster cast is disclosed, for example, in WO 00/33759 CHISHTI.
  • a disadvantage of this known method for producing a referenced digital data record is that a special laser scanning device is required.
  • the referenced digital data set obtained by means of the laser scanning device in a different data format than the digital data set of the medical images, which was created by means of the computer tomograph.
  • the object of the invention is to produce a digital data record of at least one medical image which comprises the patient's jaw part to be treated and contains at least one volumetric metric reference for matching a 3D scan of the jaw of a patient with the jaw situation according to an impression.
  • a further object of the invention is the computer-aided planning and production of a drilling template for a dental implant.
  • the invention achieves the stated object with a method for producing a referenced digital data record of at least one medical image, which has the features of claim 1, and with a method for computer-aided planning and production of a surgical template for a dental implant, which has the features of claim 18 and with a drilling template for a dental implant, which has the features of claim 21, as well as the use of the inventive method for producing dental implants and / or drilling templates for dental implants according to the features of claim 22, as well as with the use of a curable material for the preparation of Model body according to the features of claim 23 and on a model body made of the inventive plaster or a plastic having the features of claim 24.
  • the or the digital records of the anatomy of the patient and the referenced model body can be made with one and the same medical imaging device.
  • a laser scanning device for measuring the model body is not necessary;
  • the digital record or record part of the referenced model body is in the same data format as the digital record or record part of the anatomy of the patient. Thereby, any inaccuracies can be avoided, which may arise from a superimposition of the present in different data format digital data sets for the anatomy of the patient and the model body; and
  • reference holes with a known diameter and a known hole depth are preferably drilled into the model body after hardening of the model body.
  • volume-containing, radiopaque geometric bodies which are suitable for referencing, can also be introduced into bores in the hardened model body.
  • the model body comprises two or more reference bores of known diameter and known bore depth.
  • the imaging of the jaw part with the row of teeth and the model body to be treated takes place simultaneously in at least one medical image with one and the same medical imaging device.
  • the model body is attached to the patient during the acquisition of the CT scan, e.g. at the head of the patient below the mandible by means of a holder or a tissue adhesive tape
  • the imaging of the jaw part with the row of teeth and the model body to be treated takes place in at least one medical image with one and the same medical imaging device in temporal succession.
  • CT or DVT the same device
  • layer thickness 0.01 mm to 1.0 mm
  • the method comprises the additional step:
  • Creating at least one digital data record which contains the at least one medical image of the jaw part with the row of teeth to be treated and the
  • Model body represents, with one and the same medical image processing
  • the digital dataset is captured during imaging of the
  • Record can be divided by the computer into a digital patient record and a model body digital record.
  • Model body data set which subsequently becomes a single digital
  • the method comprises the further step:
  • the method comprises the further step:
  • TREAT a commercially available software suitable for surgical planning
  • Align Technology Inc of Sunnyvale, CA USA.
  • TREAT enables three-dimensional virtual modeling based on the digital data set obtained from the CT scan and also processing of the data set, e.g. Cutting away bone or tissue parts.
  • Commercially available software packages suitable for surgical planning lack the possibility of reference referenced metric scaling of the virtual body, body parts, or model bodies represented by the digital dataset.
  • the method comprises the additional step: representing at least one part of the model body containing the reference bore on the screen of a computer using the at least one digital data record.
  • a volume adjustment algorithm detects and corrects for any rotational deviation from an orthogonal map (perspective) of the model body based on the known volume of the reference bore (s).
  • the method comprises the further step:
  • Scaling the at least one digital data set by adapting the dimensionally altered dimensions of the reference bore shown on the screen of the computer to the true dimensions of the reference bore in the model body by means of a scale shown on the screen.
  • the virtual model body detected in the digital data set can be brought into a desired position by rotation about the coordinate axes defined by the sagittal, the frontal and the transverse planes;
  • the total volume of the virtual model body captured in the digital data set can be calculated.
  • the method comprises the additional steps:
  • the total volume of the model body is determined in the usual way for volume determination of irregular bodies by measuring the volume displaced by the model body.
  • Scaling is used to create a digital dataset that represents the model body that can be displayed to scale on the screen of a computer as a so-called virtual master model with metric reference holes.
  • the method comprises the further steps:
  • Volume adjustment algorithm Any rotational deviations between the perspective of the imaged model body and the perspective of the imaged jaw part of the patient are detected and eliminated by a volume comparison between the virtual model body and the virtual jaw part.
  • the applied volume adjustment algorithm is simplified by acquiring the medical images of the model body and the jaw part of the patient with the same imaging device. Further simplification is achieved by exploiting the Hounsfield algorithm (grayscale shift).
  • the model body measured in parallel to the transverse plane layers attenuation values for X-rays between 1000 HE and 3000 HE on.
  • the radiopacity of the model body is chosen such that the reference bore is always visible on the X-ray image or recognizable by CT scan or DVT scan.
  • the recognition of the reference bore is done via the HOUNSFIELD value.
  • the curable material is a mixture of calcium sulfate hemihydrate (CaSO 4 • 0.5 H 2 O) with a radiopaque rare earth metal compound.
  • the rare earth metal compound is preferably an oxide or halide, especially a fluoride.
  • a particularly suitable fluoride is ytterbium trifluoride (YF 3 ).
  • the content of the rare earth metal compound is preferably in the range of 5 to 35% by weight based on the total weight of the curable material.
  • the at least one reference bore has a volume of at least 40 mm 3 , preferably at least 45 mm 3 .
  • the calculations and corrections made in the steps described above are dependent on the calculated volume of the model body.
  • the scaling of the digital data set and the production of a true-to-scale representation of the relevant bone section with defined dimensions is based on a comparison between the calculated and the measured volume of the model body.
  • the ratio ⁇ V: V of any errors in the volume calculation relative to the volume of the reference bore remains sufficiently small, the reference bore has a minimum volume. This is particularly relevant for the volume matching of the virtual model body to the real model body taking place after the volume calculation.
  • the at least one reference bore has a volume of at most 60 mm 3 , preferably at most 50 mm 3 .
  • the maximum value for the volume is 47 mm 3 .
  • Suitable dimensions of the at least one reference bore are:
  • - a length of at most 20 mm, preferably at most 17 mm, typically 15 mm.
  • a tolerance for the diameter and length of the reference bore suitable for scaling and volume adjustment is ⁇ 0.05 mm.
  • the method comprises the further step:
  • the method comprises the further steps:
  • the conversion of the Dicom 3.0 format into the STL data format which can be used in the planning software and in any CAD / CAM machine.
  • the digital volume based on voxels The data set is converted into a data set customary for CAD / CAM applications, which only describes the surface geometry of the model body as a three-dimensional surface formed from triangles.
  • the method comprises the further steps:
  • the method comprises the additional steps of: c) transferring the second digital data set representing the dental implant and the digital data set of the model body into planning software for a dental implant drilling template;
  • the drilling template is usually planned in the manufacturer of the drilling template.
  • the surgical template is planned on the basis of a dental implant planned by the dentist.
  • the metric data of the dental implant to be implanted are required.
  • the method comprises the further step:
  • planning model body inserts which are suitable for controlling a dental implant drilling template and which comprise a front part having an external thread and a diameter enlarged rear part, the diameter of the back part being the diameter of a depth stop for a drilling tool indicates a surgical template for a dental implant.
  • the method for producing a drilling template for a dental implant comprises the additional steps:
  • SteriGuide can be used in blank form of the company Schütz-Dental, Rosbach, Germany.
  • the model body has at least one reference bore.
  • the curable material is a hydraulically curing dental cement.
  • the curable material is calcium sulfate hemihydrate (CaSO 4 - 0.5 H 2 O).
  • the rare earth metal compound is preferably an oxide or halide, especially a fluoride.
  • a particularly suitable fluoride is ytterbium trifluoride (YF 3 ).
  • the content of the rare earth metal compound is preferably in the range of 5 to 35% by weight based on the total weight of the curable material.
  • FIG. 1 shows a view from laterally onto a head part of a patient with a model body attached to the lower jaw in accordance with an embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 2 shows a screen representation of a medical image of a model body part comprising the at least one reference bore according to an embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 3 shows a plan view of a section of the model body according to an embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 4 shows an illustration of a screen mask of a surgical planning software according to an embodiment of the method according to the invention for the computer-aided planning and production of a dental implant and / or a drilling template for a dental implant;
  • FIG. 5 shows a perspective view of the model body with insert parts according to an embodiment of the method according to the invention for planning and production of a drilling template for a dental implant;
  • FIG. 6 is a perspective view of different insert parts according to an embodiment of the method according to the invention for planning and producing a drilling template for a dental implant;
  • Fig. 7 is a perspective view of an embodiment of the inventive drilling template.
  • the following steps are performed (FIGS. 1 to 7): A) Producing a model body 2 by pouring a dental impression of a jaw part 1 with the row of teeth to be treated with a curable model material.
  • the curable model material in this embodiment is calcium sulfate hemihydrate (CaSO 4 • 0.5 H 2 O) 7, which has a content in the range of 5 to 35 percent by weight based on the total weight of the curable material of ytterbium trifluoride (YF 3 ).
  • the gingival reference holes indicated by the second marks 11 are drilled in the planned implant bed region represented by the third mark 9.
  • These gingiva reference holes can be made in the model body 2 or in an X-ray template, which is made as a duplicate model of the model body 2 of a super hard stone.
  • the clinically meaningful position of the implant shoulder receives a border area (immobile mucosa) in the digital data set of the implant.
  • Preferred positions for the gingiva reference holes in the model body 2 are defined by a minimum distance of 6 mm to 20 mm from vestibular to oral and in anterior-posterior alignment in the course of the first marker 3.
  • the gingiva reference bores preferably have a smaller diameter (eg, 1 mm) and a variable depth, so that a distinction from the reference holes 4 is possible.
  • the gingival reference bores thus attached to the model body 2 enable a representation of the fixed gingiva in the virtual master model.
  • CT computed tomography
  • the medical images are recorded as a so-called CT scan (CT: computed tomography).
  • CT scan computed tomography
  • the medical images are acquired for a certain number of adjacent body layers of the patient in the direction of the sagittal plane, each with a specific number of different projections for a specific layer.
  • suitable layer thicknesses of such CT scans are in the range between 0.01 mm and 1, 0 mm.
  • the model body 2 is fixed during the acquisition of the medical images (CT scan) at the head of the patient below the lower jaw by means of a holder or with a tissue adhesive tape (FIG. 1).
  • CT scan medical images
  • FOG. 1 tissue adhesive tape
  • two separate 3D scans are created with the same hardware and software setting.
  • an X-ray template is placed in the patient's mouth during the acquisition of the medical images by means of the computer tomograph.
  • the X-ray template is in this procedure, a projection of the desired dentures in relation to bone supply and contains (s.o.) information with clinical claim depending on the topography and met i.a.
  • the X-ray template is fixed over the residual dentition or auxiliary implants in the patient's mouth. About a bite impression by impressions takes place a Kondylenbahn related assignment from the lower jaw to the upper jaw.
  • the volumes are technically reconstructed according to clinical needs.
  • the resulting bodies can be sent by scan as STL data set and can be used for the genetic engineering of bones or the formation of autologous bone (after removal of: eg: iliac crest) from individually required bone blocks for reconstructive bone surgery.
  • the reference holes 4 and the alignment help evaluate the clinical limits for the desired extent.
  • a digital data set comprising the medical images of the patient's jaw part 1 to be treated and the medical images of the model body 2 is created and stored.
  • a first digital data set for the anatomy of the patient and a second digital data set for the model body can also be created and stored.
  • the digital datasets or dataset portions comprising the images of the anatomy of the patient and the model body are in the same data format (eg Dicom 3.0) or in the raw dataset (CTVDVT) and can be transformed into one or two digital datasets using the Reference hole 4 in the model body 2 are scaled.
  • At least one digital data set which represents the at least one medical image of the jaw part 1 with the row of teeth and the model body 2 to be treated, with one and the same medical image processing device. This step is only required if the at least one medical image is not captured directly as a digital record.
  • the digital data set is created during the imaging of the patient's jaw part 1 and the model body 2 by the computer integrated in the computer tomograph. If only a CT scan of the patient with the model body 2 is detected simultaneously, only a digital data set is created, which includes the medical images of the jaw part 1 and the model body 2 to be treated. This single digital dataset can be divided by the computer into a digital patient dataset and a model body digital dataset.
  • TREAT a commercially available software suitable for surgical planning
  • Align Technology Inc of Sunnyvale, CA USA.
  • TREAT enables three-dimensional virtual modeling based on the digital data set obtained from the CT scan and also processing of the data set, e.g. Cutting away bone or tissue parts.
  • Commercially available software packages suitable for surgical planning lack the possibility of reference referenced metric scaling of the virtual body, body parts, or model bodies represented by the digital dataset.
  • G) Representing at least one part of the model body 2 containing the reference bore 4 on the screen 5 of a computer using the at least one digital data record.
  • a possible rotational deviation from an orthogonal image (perspective) of the model body 2 is detected and corrected on the basis of the volume of the reference bore (s) 4.
  • the virtual model body detected in the digital data set can be brought into a desired position by rotation about the coordinate axes defined by the sagittal, the frontal and the transverse planes;
  • the total volume of the virtual model body captured in the digital data set can be calculated.
  • volume factor F which is formed by the ratio between the measured total volume of the model body 2 and the calculated total volume of the virtual model body 2 detected in the digital data set.
  • a scaled digital data set is created which represents the model body 2 which can be represented on the screen 5 of a computer to the full scale as a so-called virtual master model with metric reference holes 4.
  • J1 calculating the volume of a bone section relevant to the treatment on the basis of the virtual jaw part detected by the digital data set; and J2) correcting the thus calculated volume by multiplication by the volume factor F to produce a true-to-scale image of the bone section relevant to the treatment represented by a corrected digital data set.
  • This scale-true representation of a relevant bone section with metric dimensions is needed for the diagnosis and planning of the dental implant and / or the surgical template for the dental implant.
  • Any rotational deviations between the perspective of the imaged model body 2 and the perspective of the imaged jaw part 1 of the patient are detected and eliminated by a volume comparison between the virtual model body and the virtual jaw part.
  • the applied volume adjustment algorithm is simplified by acquiring the medical images of the model body and the jaw part of the patient with the same imaging device. Further simplification is achieved by exploiting the Hounsfield algorithm (grayscale shift).
  • the conversion of the scaled digital data record in Dicom 3.0 format takes place in a converted digital data record in STL data format, which can be used in the planning software and in any CAD / CAM machine.
  • the voxel-based scaled digital dataset is converted into a common dataset for CAD / CAM applications, which describes only the surface geometry of the model body as a three-dimensional surface formed from triangles.
  • Drilling template (10) are suitable for a dental implant and which a front
  • the planning of the drilling template 10 is usually carried out in the manufacturer of the drill template 10
  • Drilling template 10 The drilling template 10 is due to a planned by the dentist
  • Dental implant planned For the planning and production of the drilling template 10, the metric data of the implant to be implanted dental implant are required.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines referenzierten digitalen Datensatzes mindestens eines medizinischen Bildes und zur Planung und Herstellung einer Bohrschablone für ein Dentalimplantat: 1 ) Eine Kieferabformung wird in einen radioopaken Modellkörper (2) überführt; 2) Dieser Modellkörper (2) erhält Referenzbohrungen (4) für den Abgleich; 3) Aufnahme eines gleichzeitigen 3D-Scans des Modellkörpers (2) und des zu behandelnden Kieferteils (1 ) eines Patienten oder zweier zeitlich hintereinander erfolgender 3D-Scans des Modellkörpers (2) und des zu behandelnden Kieferteils (1 ) eines Patienten mit ein und derselben medizinischen bildgebenden Vorrichtung; 4) Erstellen eines skalierten digitalen Datensatzes, welcher den massstabsgetreu am Bildschirm (5) eines Computer darstellbaren Modellkörper (2) als sogenanntes virtuelles Meistermodell mit metrischen Referenzbohrungen (4) repräsentiert; 5) Überlagern der auf der Basis des digitalen Datensatzes erhaltenen Bilder des virtuellen Meistermodells und des 3D-Scans des Kieferteils (1 ); und 6) Abgleich des 3D-Scans des Kieferteils (1 ) an das virtuelle Meistermodell. Planung und Herstellung einer Bohrschablone für ein Dentalimplantat: 7) Planung der Dentalimplantate und der Hülsen am Computer in bekannter Weise; 8) Zusammenführen und Abgleichen (Matchen) der digitalen Datensätze für das Dentalimplantat und den Modellkörper (2); 9) Konstruieren und gestalten der Bohrschablone (10); und 10)STL- Daten der Bohrschablone (10) übertragen an Fertigungsmaschine.

Description

Verfahren zur Herstellung eines referenzierten digitalen Datensatzes mindestens eines medizinischen Bildes
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines referenzierten digitalen Datensatzes mindestens eines medizinischen Bildes gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , auf ein Verfahren zur computergestützten Planung und Herstellung einer Bohrschablone für ein Dentalimplantat gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 18, auf eine Bohrschablone für ein Dentalimplantat gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 21 , auf die Verwendung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung von Dentalimplantaten und/oder Bohrschablonen für Dentalimplantate gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 22, auf die Verwendung eines aushärtbaren Materials zur Herstellung des Modellkörpers gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 23 und auf einen Modellkörper hergestellt aus dem erfindungsgemässen Gips oder einem Kunststoff gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 24.
Die Herstellung von Bohr- und Röntgenschablonen erfolgt heute häufig mittels computergesteuerten Werkzeugmaschinen (CAD/CAM) oder nach dem ebenfalls computergesteuerten Rapid-Prototyping Verfahren. Zur Steuerung von solchen CAD/CAM-Maschinen sind digitale Datensätze erforderlich, welche eine massstabsgetreue Herstellung des vorgängig mittels einer chirurgischen Planungssoftware am Computer geplanten Dentalimplantates ermöglichen. Die Planung des Dentalimplantates am Computer erfolgt üblicherweise anhand von graphischen Darstellungen der zu behandelnden Kieferpartie des Patienten am Bildschirm des Computers. Solche graphischen Darstellungen am Bildschirm basieren auf digitalen Datensätzen von vorgängig erstellten medizinischen Bildern, z.B. Röntgenbildern, welche digitalisiert werden und als digitaler Datensatz in einem Datenspeicher oder auf einem Datenträger gespeichert werden. Als computergestützte bildgebende Vorrichtungen zur Aufnahme von medizinischen Bildern werden üblicherweise Computertomographen (CT), DVT-Geräte (digital volume tomography), MRT-Geräte (magnetic resonance tomography) oder Holographie-Apparaturen verwendet. Die erhaltenen medizinischen Bilder werden in Form von digitalen Datensätzen gespeichert, wobei diese digitalen Datensätze sogenannte „Volumendaten" enthalten, deren Volumenelemente als„Voxel" bezeichnet werden.
Für die nachfolgenden, in der gesamten Beschreibung häufig verwendeten Begriffe gelten die folgenden Definitionen:
Voxel: Unter„Voxel" wird im folgenden ein Volumenelement verstanden, welches einen Würfel innerhalb eines regulären Gittes eines dreidimensionalen Raumes darstellt und einen innerhalb des Würfels konstanten und allfällig gemittelten Grauwert aufweist. Bei Computertomographie-Verfahren (CT-Scans), bei welchen die durch eine durchstrahlte Körperschicht eines Patienten abgeschwächte Röntgenstrahlung aufgezeichnet wird, repräsentiert der Grauwert des Volumenelementes (voxel) die Hounsfield-Einheit des durchstrahlten Gewebeteils. Die Hounsfield-Einheit ist eine Transformation des linearen Absorptionskoeffizienten unter Bezugnahme auf den linearen Absorptionskoeffizienten von Wasser.
CT-Scan / 3D-Scan: Unter CT-Scan oder 3D-Scan wird im folgenden der vollständige digitale Datensatz verstanden, welcher eine mittels CT- oder DVT-Geräten in einer definierten Reihenfolge erfasste Reihe von medizinischen Bildern repräsentiert. Bei Computertomographen erfolgt das Erfassen einer Reihe von medizinischen Bildern derart, dass eine abzubildende Körperschicht von einem engbegrenzten Röntgenstrahlenbündel in zahlreichen, in einer Transversalschicht liegenden Projektionsrichtungen durchstrahlt wird. Auf diese Weise werden viele unterschiedliche Projektionen derselben Schicht erzeugt und im Computer zu medizinischen Bildern verarbeitet, die auf der Basis der Verteilung der Schwächungswerte der abgeschwächten Röntgenstrahlung in der durchstrahlten Körperschicht erstellt werden. Die gesamte Reihe von medizinischen Bildern umfasst sämtliche medizinische Bildreihen, welche für mehrere aneinander grenzende Transversalschichten erfasst wurden.
Virtuell: Unter dem virtuellem Modellkörper, dem virtuellen Meistermodell und dem virtuellen Kieferteil wird im folgenden die auf dem Bildschirm des Computers abbildbare geometrische Repräsentation des Modellkörpers, Meistermodells oder Kieferteils des Patienten verstanden, welche durch den entsprechenden digitalen Datensatz definiert wird.
Abgleich: Unter Abgleich wird im folgenden ein computergestütztes Verfahren verstanden, mittels welchem das Volumen eines gewünschten Ausschnittes des virtuellen Modellkörpers, respektive des gesamten virtuellen Modellkörpers oder ein gewünschter Ausschnitt der Anatomie des Patienten insbesondere der Kiefer, welche durch den entsprechenden digitalen Datensatz repräsentiert werden, massstäblich mit einer gewünschten durch einen entsprechenden digitalen Datensatz repräsentierten Referenz, z.B dem virtuellen Meistermodell in Übereinstimmung gebracht wird.
Zu einer computergestützten massstäblichen Planung eines Dentalimplantates oder einer Bohrschablone für ein Dentalimplantat ist ein skalierter digitaler Datensatz erforderlich, welcher mindestens den für die Behandlung relevanten Kieferteil des Patienten in einem bekannten Massstab repräsentiert.
Die Skalierung dient dazu, mögliche Unterschiede zwischen dem durch Summierung der Volumenelemente (voxel) berechneten Gesamtvolumen des abgebildeten und durch den digitalen Datensatz repräsentierten virtuellen Kieferteils und dem Gesamtvolumen des Kieferteils des Patienten zu korrigieren.
Zur Herstellung eines solchen skalierten digitalen Datensatzes, welcher zur Darstellung eines virtuellen massstäblichen Kieferteils am Bildschirm eines Computers geeignet ist, werden heute üblicherweise Gipsmodelle mittels eines drei-dimensionalen Profilanalysators, wie beispielsweise einer Laser-Abtastvorrichtung (Laser-Scanner) abgetastet und die räumlich ausgemessene drei-dimensionale Oberfläche in einem digitalen Datensatz abgespeichert. Die verwendeten Gipsmodelle werden durch Ausgiessen einer dentalen Abformung hergestellt.
Ein solches Verfahren zur Herstellung eines referenzierten digitalen Datensatzes eines Gipsabgusses wird beispielsweise in der WO 00/33759 CHISHTI offenbart.
Nachteilig an diesen bekannten Verfahren zur Herstellung eines referenzierten digitalen Datensatzes ist, dass eine spezielle Laser-Abtastvorrichtung benötigt wird. Zudem liegt der mittels der Laser-Abtastvorrichtung erhaltene, referenzierte digitale Datensatz in einem anderen Datenformat vor als der digitale Datensatz der medizinischen Bilder, welcher mittels des Computertomographen erstellt wurde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen digitalen Datensatz mindestens eines medizinischen Bildes herzustellen, welches den zu behandelnden Kieferteil eines Patienten umfasst und mindestens eine volumenhaltige metrische Referenz für einen Abgleich eines 3D-Scans des Kiefers eines Patienten mit der Kiefersituation gemäss einer Abformung enthält.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der computergestützten Planung und Herstellung einer Bohrschablone für ein Dentalimplantat.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einem Verfahren zur Herstellung eines referenzierten digitalen Datensatzes mindestens eines medizinischen Bildes, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, sowie mit einem Verfahren zur computergestützten Planung und Herstellung einer Bohrschablone für ein Dentalimplantat, welches die Merkmale des Anspruchs 18 aufweist und mit einer Bohrschablone für ein Dentalimplantat, welche die Merkmale des Anspruchs 21 aufweist, sowie auf die Verwendung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung von Dentalimplantaten und/oder Bohrschablonen für Dentalimplantate gemäss den Merkmalen des Patentanspruchs 22, sowie mit der Verwendung eines aushärtbaren Materials zur Herstellung des Modellkörpers gemäss den Merkmalen des Patentanspruchs 23 und auf einen Modellkörper hergestellt aus dem erfindungsgemässen Gips oder einem Kunststoff mit den Merkmalen des Patentanspruchs 24.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass dank des erfindungsgemässen Verfahrens:
- der oder die digitalen Datensätze der Anatomie des Patienten und des referenzierten Modellkörpers mit ein und derselben medizinischen bildgebenden Vorrichtung hergestellt werden können. Eine Laser-Abtastvorrichtung zum Vermessen des Modellkörpers ist nicht notwendig; - der digitale Datensatz oder Datensatzteil des referenzierten Modellkörpers in demselben Datenformat vorliegt wie der digitale Datensatz oder Datensatzteil der Anatomie des Patienten. Dadurch können eventuelle Ungenauigkeiten vermieden werden, welche durch eine Überlagerung der in unterschiedlichem Datenformat vorliegenden digitalen Datensätze für die Anatomie des Patienten und den Modellkörper entstehen können; und
- der für eine computergestützte Planung eines Dentalimplantates verwendete am Bildschirm darstellbare virtuelle Kieferteil, welcher durch den digitale Datensatz oder Datensatzteil der Anatomie des Patienten definiert ist, skaliert ist.
Als Referenzelemente werden vorzugsweise nach dem Aushärten des Modellkörpers Referenzbohrungen mit bekanntem Durchmesser und bekannter Bohrungstiefe in den Modellkörper gebohrt. Anstelle einer Verwendung der Bohrungen als Referenz können auch volumenhaltige, röntgenopake geometrische Körper, welche sich für eine Referenzierung eignen, in Bohrungen in dem ausgehärteten Modellkörper eingebracht werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können wie folgt kommentiert werden:
Vorteilhafterweise umfasst der Modellkörper zwei oder mehrere Referenzbohrungen mit bekanntem Durchmesser und bekannter Bohrungstiefe.
Erfassen des mindestens einen digitalen Datensatzes:
In einer speziellen Ausführungsform erfolgt das Abbilden des Kieferteils mit der zu behandelnden Zahnreihe und des Modellkörpers in mindestens ein medizinisches Bild mit ein und derselben medizinischen bildgebenden Vorrichtung gleichzeitig. Der Modellkörper wird dazu während der Aufnahme des CT-scans am Patienten befestigt, z.B. am Kopf des Patienten unterhalb des Unterkiefers mittels einer Halterung oder einem Gewebeklebeband
In einer anderen Ausführungsform erfolgt das Abbilden des Kieferteils mit der zu behandelnden Zahnreihe und des Modellkörpers in mindestens ein medizinisches Bild mit ein und derselben medizinischen bildgebenden Vorrichtung zeitlich hintereinander. Für das erfindungsgemässe Verfahren ist es erforderlich, dass beide Aufnahmen mit derselben Vorrichtung (CT oder DVT) und mit exakt der gleichen Schichtstärke (0,01mm bis 1 ,0 mm) aufgenommen werden.
Skalieren des mindestens einen digitalen Datensatzes:
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren den zusätzlichen Schritt:
Erstellen mindestens eines digitalen Datensatzes, welcher das mindestens eine medizinische Bild des Kieferteils mit der zu behandelnden Zahnreihe und des
Modellkörpers repräsentiert, mit ein und derselben medizinischen bildverarbeitenden
Vorrichtung.
Bei Computertomographen wird der digitale Datensatz während des Abbildens des
Kieferteils des Patienten und des Modellkörpers durch den im Computertomographen integrierten Computer erstellt.
Falls nur ein CT-scan des Patienten mit dem Modellkörper gleichzeitig erfasst wird, wird nur ein digitaler Datensatz erstellt, welcher die medizinischen Bilder des zu behandelnden Kieferteils und des Modellkörpers umfasst. Dieser einzige digitale
Datensatz kann mittels des Computers in einen digitalen Patientendatensatz und einen digitalen Modellkörperdatensatz aufgeteilt werden.
Falls die CT-scans des Patienten und des Modellkörpers zeitlich hintereinander erfasst werden, werden zwei digitale Datensätze (Patientendatensatz und
Modellkörperdatensatz) erstellt, welche anschliessend zu einem einzigen digitalen
Datensatz zusammengeführt werden können.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren den weiteren Schritt:
Speichern des mindestens einen digitalen Datensatzes in einem für eine weitere Datenverarbeitung mittels eines Computers geeigneten Datenspeicher.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren den weiteren Schritt:
Überführen des mindestens einen digitalen Datensatzes in eine chirurgische
Planungssoftware.
Die Anwendungsmöglichkeiten der Planungssoftware betreffen insbesondere:
- Herstellen eines dreidimensionalen virtuellen Körpers oder Körperteils auf der Basis des durch den CT-Scan oder DVT-Scan erhaltenen digitalen Datensatzes; - Darstellen von wählbaren unterschiedlichen perspektivischen Ansichten des dreidimensionalen virtuellen Körpers oder Körperteils;
- Rotieren des dreidimensionalen virtuellen Körpers oder Körperteils und Darstellung der jeweiligen perspektivischen Darstellung am Bildschirm;
- Darstellen von auswählbaren Schnitten des dreidimensionalen virtuellen Körpers oder Körperteils;
- Ausschneiden von Körperteilen am dreidimensionalen virtuellen Körper; und
- Ermitteln von metrischen Werten für die Anfertigung einer CAD/CAM gefrästen Bohrschablone 10.
Eine im Handel erhältliche für die chirurgische Planung geeignete Software ist z.B. TREAT, von Align Technology Inc. of Sunnyvale, CA USA. TREAT ermöglicht eine dreidimensionale virtuelle Modellbildung auf der Basis des aus dem CT-scan erhaltenden digitalen Datensatzes und auch eine Bearbeitung des Datensatzes, z.B. Wegschneiden von Knochen- oder Gewebepartien. Den im Handel erhältlichen für die chirurgische Planung geeigneten Softwarepaketen fehlt die Möglichkeit der auf eine Referenz bezogenen metrischen Skalierung der durch den digitalen Datensatz repräsentierten virtuellen Körper, Körperteile oder Modellkörper.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren den zusätzlichen Schritt: Darstellen mindestens eines die Referenzbohrung enthaltenden Teils des Modellkörpers am Bildschirm eines Computers unter Verwendung des mindestens einen digitalen Datensatzes. Durch einen Volumenanpassungsalgorithmus wird eine allfällige rotative Abweichung von einer orthogonalen Abbildung (Perspektive) des Modellkörpers auf der Basis des bekannten Volumens der Referenzbohrung(en) erfasst und korrigiert.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren den weiteren Schritt:
Skalieren des mindestens einen digitalen Datensatzes durch Anpassen der massstäblich veränderten Abmessungen der am Bildschirm des Computers abgebildeten Referenzbohrung an die wahren Abmessungen der Referenzbohrung im Modellkörper mittels eines am Bildschirm dargestellten Massstabes.
Durch die Anpassung der am Bildschirm abgebildeten Referenzbohrungen an die bekannten Abmessungen der am Modellkörper angebrachten Referenzbohrungen wird erreicht, dass: - der im digitalen Datensatz erfasste virtuelle Modellkörper durch Rotation um die durch die Sagittal-, die Frontal- und die Transversalebenen definierten Koordinatenachsen in eine gewünschte Position gebracht werden kann;
- der im digitalen Datensatz erfasste virtuelle Modellkörper vermessen werden kann; und
- das Gesamtvolumen des im digitalen Datensatz erfassten virtuellen Modellkörpers berechnet werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren die zusätzlichen Schritte:
- Berechnen des Gesamtvolumens des im digitalen Datensatz erfassten virtuellen Modellkörpers mittels des Computers;
- Messen des Gesamtvolumens des Modellkörpers mittels Messung des verdrängten Volumens; und
- Berechnen eines Volumenfaktors F, welcher durch das Verhältnis zwischen dem gemessenen Gesamtvolumens des Modellköpers und dem berechneten Gesamtvolumen des im digitalen Datensatz erfassten virtuellen Modellkörpers gebildet wird.
Das Gesamtvolumen des Modellkörpers wird in der für die Volumenermittlung von unregelmässigen Körpern üblichen Weise durch Messung des durch den Modellkörper verdrängten Volumens ermittelt.
Durch die vorgenommene Skalierung wird ein digitaler Datensatz erstellt, welcher den massstabsgetreu am Bildschirm eines Computers darstellbaren Modellkörper als sogenanntes virtuelles Meistermodell mit metrischen Referenzbohrungen repräsentiert.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren die weiteren Schritte:
- Berechnen des Volumens eines für die Behandlung relevanten Knochenabschnittes auf der Basis des durch den digitalen Datensatz erfassten virtuellen Kieferteils; und
- Korrigieren des so berechneten Volumens durch Multiplikation mit dem Volumenfaktor F zur Herstellung einer durch einen korrigierten digitalen Datensatz repräsentierten massstabsgetreuen Abbildung des für die Behandlung relevanten Knochenabschnittes. Diese massstabsgetreue Repräsentation eines relevanten Knochenabschnittes mit definierten Abmessungen wird für die Diagnose und die Planung des Dentalimplantates und/oder der Bohrschablone für das Dentalimplantat benötigt.
Volumenanpassungsalgorithmus: Allfällige rotative Abweichungen zwischen der Perspektive des abgebildeten Modellkörpers und der Perspektive des abgebildeten Kieferteils des Patienten werden durch einen Volumenvergleich zwischen dem virtuellen Modellkörper und dem virtuellen Kieferteil erfasst und eliminiert. Der angewendete Volumenanpassungsalgorithmus wird durch die Erfassung der medizinischen Bilder des Modellkörpers und des Kieferteils des, Patienten mit derselben bildgebenden Vorrichtung vereinfacht. Eine weitere Vereinfachung wird durch Ausnutzung des Hounsfield-Algorithmus (Graustufenverschiebung) erreicht.
Herstellung des Modellkörpers mit mindestens einer Referenzbohrung:
In einer weiteren Ausführungsform weist der Modellkörper gemessen in zur Transversalebene parallelen Schichten Schwächungswerte für Röntgenstrahlen zwischen 1000 HE und 3000 HE auf. Die Röntgenopazität des Modellkörpers ist derart gewählt, dass die Referenzbohrung immer auf dem Röntgenbild sichtbar oder im CT- scan oder DVT-scan erkennbar ist. Die Erkennung der Referenzbohrung erfolgt über den HOUNSFIELD-Wert.
In einer anderen Ausführungsform ist das aushärtbare Material eine Mischung von Calciumsulfat-Hemihydrat (CaSO4 • 0,5 H2O) mit einer radiopaken Seltenerdmetall- Verbindung. Die Seltenerdmetall-Verbindung ist vorzugsweise ein Oxid oder Halogenid, insbesondere ein Fluorid. Ein besonders geeignetes Fluorid ist Ytterbiumtrifluorid (YF3). Der Anteil der Seltenerdmetall-Verbindung liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 35 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht des aushärtbaren Materials.
In wiederum einer anderen Ausführungsform weist die mindestens eine Referenzbohrung ein Volumen von mindestens 40 mm3, vorzugsweise mindestens 45 mm3 auf. Die in den oben beschriebenen Schritten ausgeführten Berechnungen und Korrekturen sind vom berechneten Volumen des Modellkörpers abhängig. Insbesondere die Skalierung des digitalen Datensatzes und die Herstellung einer massstabsgetreuen Repräsentation des relevanten Knochenabschnittes mit definierten Abmessungen basiert auf einem Vergleich zwischen dem berechneten und dem gemessenen Volumen des Modellkörpers. Damit das Verhältnis ΔV : V von allfälligen Fehlern bei der Volumenberechnung bezogen auf das Volumen der Referenzbohrung ausreichend klein bleibt, weist die Referenzbohrung ein Mindestvolumen auf. Dies ist insbesondere für die nach der Volumenberechnung erfolgende Volumenangleichung des virtuellen Modellkörpers an den realen Modellkörper relevant.
In einer weiteren Ausführungsform weist die mindestens eine Referenzbohrung ein Volumen von höchstens 60 mm3, vorzugsweise höchstens 50 mm3 auf. Typischerweise beträgt der Höchstwert für das Volumen 47 mm3.
Geeignete Abmessungen der mindestens einen Referenzbohrung sind:
- ein Durchmesser von mindestens 1 ,60 mm, vorzugsweise mindestens 1 ,85 mm;
- ein Durchmesser von höchstens 3,00 mm, vorzugsweise höchstens 2,50 mm, typischerweise: 2 mm.
- eine Länge von mindestens 10 mm, vorzugsweise mindestens 13 mm;
- eine Länge von höchstens 20 mm, vorzugsweise höchstens 17 mm, typischerweise 15 mm.
Eine für die Skalierung und Volumenanpassung geeignete Toleranz für den Durchmesser und die Länge der Referenzbohrung ist ± 0,05 mm.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren den weiteren Schritt:
Bohren von Gingiva-Referenzbohrungen in den Modellkörper am abgeformten Übergang zwischen der festen Schleimhaut und der beweglichen Schleimhaut des zu behandelnden Kieferteils. Durch diese Gingiva-Referenzbohrungen ist der Vorteil erreichbar, dass die feste Gingiva in dem virtuellen dreidimensionalen Modellkörper, welches durch einen digitalen Datensatz repräsentiert wird, dargestellt werden kann.
Konvertieren des mindestens einen digitalen Datensatzes:
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren die weiteren Schritte:
- Konvertieren des Datenformates des skalierten und korrigierten digitalen Datensatzes in ein für die Planung und Herstellung eines Dentalimplantates und/oder einer Bohrschablone geeignetes Datenformat; und
- Speichern des konvertierten digitalen Datensatzes in einem für eine weitere Datenverarbeitung mittels eines Computers geeigneten Datenspeicher.
Vorteilhafterweise erfolgt die Konvertierung des Dicom 3.0 Formates in das STL- Datenformat, welches in der Planungssoftware und in jeder CAD/CAM Maschine verwendet werden kann. Der auf den Volumenelementen (voxel) basierende digitale Datensatz wird in einen für CAD/CAM-Anwendungen üblichen Datensatz konvertiert, welcher nur die Oberflächengeometrie des Modellkörpers als aus Dreiecken gebildete drei-dimensionale Fläche beschreibt.
Planung des Implantates:
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren die weiteren Schritte:
a) Planen eines Dentalimplantates am Computer; und
b) Erstellen eines zweiten digitalen Datensatzes, welcher das Dentalimplantat repräsentiert.
Planung der Bohrschablone für das Dentalimplantat:
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren die zusätzlichen Schritte: c) Überführen des zweiten, das Dentalimplantat repräsentierenden digitalen Datensatzes und des digitalen Datensatzes des Modellkörpers in eine Planungssoftware für eine Bohrschablone für ein Dentalimplantat;
d) Planen einer Bohrschablone für ein Dentalimplantat; und
e) Speichern eines dritten digitalen Datensatzes, welcher die geplante Bohrschablone repräsentiert, in einem für eine weitere Datenverarbeitung mittels eines Computers geeigneten Datenspeicher.
Die Planung der Bohrschablone erfolgt üblicherweise in der Herstellerfirma der Bohrschablone. Die Bohrschablone wird aufgrund eines vom Zahnarzt geplanten Dentalimplantats geplant. Für die Planung und Herstellung der Bohrschablone sind die metrischen Daten des zu implantierenden Dentalimplantates erforderlich.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren den weiteren Schritt:
f) Planen von Einsatzteilen für den Modellkörper, welche zur Kontrolle einer Bohrschablone für ein Dentalimplantat geeignet sind und welche einen vorderen Teil mit einem Ausseηgewinde und einen im Durchmesser vergrösserten hinteren Teil umfassen, wobei der Durchmesser des hinteren Teils den Durchmesser eines Tiefenstopps für ein Bohrwerkzeug in einer Bohrschablone für ein Dentalimplantat angibt. Herstellen einer Bohrschablone für ein Dentalimplantat:
In einer speziellen Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung einer Bohrschablone für ein Dentalimplantat die zusätzlichen Schritte:
a) Zur Verfügungstellen eines fräsbaren und sterilisierbaren Kunststoffes als Rohling für die Bohrschablone;
b) Überführen des dritten digitalen Datensatzes in eine CAD/CAM - Maschine; und c) Herstellen der Bohrschablone mittels der CAD/CAM - Maschine.
Als geeigneter Kunststoff kann z.B. SteriGuide in Blankform der Firma Schütz-Dental, Rosbach, Deutschland eingesetzt werden.
In einer speziellen Ausführungsform weist der Modellkörper mindestens eine Referenzbohrung auf.
In einer anderen Ausführungsform ist das aushärtbare Material ein hydraulisch aushärtender Dentalzement.
In einer weiteren Ausführungsform ist das aushärtbare Material Calciumsulfat- Hemihydrat (CaSO4 - 0,5 H2O).
Die Seltenerdmetall-Verbindung ist vorzugsweise ein Oxid oder Halogenid, insbesondere ein Fluorid. Ein besonders geeignetes Fluorid ist Ytterbiumtrifluorid (YF3 ). Der Anteil der Seltenerdmetall-Verbindung beträgt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 35 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht des aushärtbaren Materials.
Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der teilweise schematischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht von lateral auf eine Kopfpartie eines Patienten mit einem am Unterkiefer befestigten Modellkörper gemäss einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens; Fig. 2 eine Bildschirmdarstellung eines medizinischen Bildes eines die mindestens eine Referenzbohrung umfassenden Modellkörperteils gemäss einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens;
Fig. 3 eine Aufsicht auf einen Ausschnitt des Modellkörpers gemäss einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens;
Fig. 4 eine Darstellung einer Bildschirmmaske einer chirurgischen Planungssoftware gemäss einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zur computergestützten Planung und Herstellung eines Dentalimplantates und/oder einer Bohrschablone für ein Dentalimplantat;
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Modellkörpers mit Einsatzteilen gemäss einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zur Planung und Herstellung einer Bohrschablone für ein Dentalimplantat;
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung unterschiedlicher Einsatzteile gemäss einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zur Planung und Herstellung einer Bohrschablone für ein Dentalimplantat; und
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Bohrschablone.
Zusammenfassung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung eines referenzierten digitalen Datensatzes mindestens eines medizinischen Bildes: i) Eine Kieferabformung wird einen radioopaken Modellkörper 2 überführt; ii) Dieser Modellkörper 2 erhält Referenzbohrungen 4 für den Abgleich;
iii) Aufnahme eines gleichzeitigen 3D-Scans des Modellkörpers 2 und des zu behandelnden Kieferteils 1 eines Patienten oder zweier zeitlich hintereinander erfolgender 3D-Scans des Modellkörpers 2 und des zu behandelnden Kieferteils 1 eines Patienten mit ein und derselben medizinischen bildgebenden Vorrichtung; iv) Erstellen eines skalierten digitalen Datensatzes, welcher den massstabsgetreu am Bildschirm 5 eines Computer darstellbaren Modellkörper 2 als sogenanntes virtuelles Meistermodell mit metrischen Referenzbohrungen 4 repräsentiert;
v) Überlagern der auf der Basis der digitalen Datensätze erhaltenen Bilder: virtuelles Meistermodell und 3D-Scan des Kieferteils; und
vi) Abgleich des 3D-Scans des Kieferteils an das virtuelle Meistermodell.
Zusammenfassung des erfindunqsqemässen Verfahrens zur Planung und Herstellung einer Bohrschablone für ein Dentalimplantat:
vii) Planung der Dentalimplantate und der Hülsen am Computer in bekannter
Weise;
viii) Zusammenführen und Abgleichen (Matchen) der Datensätze für das
Dentalimplantat und den Modellkörper;
ix) Konstruieren und gestalten der Bohrschablone; und
x) STL- Daten übertragen an Fertigungsmaschine.
Detaillierte Beschreibung des erfindunqsqemässen Verfahrens zur Herstellung eines referenzierten digitalen Datensatzes mindestens eines medizinischen Bildes und des erfindungsαemässen Verfahrens zur Herstellung einer Bohrschablone für ein Dentalimplantat unter Verwendung dieses referenzierten digitalen Datensatzes:
1. Detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines referenzierten digitalen Datensatzes für die computergestützte Planung eines Dentalimplantates und/oder einer Bohrschablone für ein Dentalimplantat:
In der hier beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines referenzierten digitalen Datensatzes mindestens eines medizinischen Bildes, welcher für die computergestützte Planung und Herstellung eines Dentalimplantates und/oder einer Bohrschablone für Dentalimplantate verwendbar ist, werden die folgenden Schritte ausgeführt (Fig. 1 bis 7): A) Herstellen eines Modellkörpers 2 durch Ausgiessen einer dentalen Abformung eines Kieferteils 1 mit der zu behandelnden Zahnreihe mit einem aushärtbaren Modellmaterial. Das aushärtbare Modellmaterial ist in dieser Ausführungsform Calciumsulfat-Hemihydrat (CaSO4 • 0,5 H2O)7 welches einen Gehalt im Bereich von 5 bis 35 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht des aushärtbaren Materials an Ytterbiumtrifluorid (YF3 ) aufweist.
B) Bohren einer oder vorzugsweise mehrerer Referenzbohrungen 4 mit einem Bohrungsdurchmesser von 2 mm und einer Bohrungstiefe von 15 mm in den Modellkörper 2. Die Referenzbohrungen 4 werden von der mit den Zahnabformungen versehenen Seite des Modellkörpers 2 senkrecht zur Transversalebene in den Modellkörper 2 eingebracht. Ferner werden in dieser Ausführungsform zusätzliche Gingiva-Referenzbohrungen in den Modellkörper 2 gebohrt, welche am abgeformten Übergang zwischen der festen Schleimhaut und der beweglichen Schleimhaut des zu behandelnden Kieferteils 1 angeordnet sind. Nach den durch den Behandler vorgenommenen klinischen Messungen erfolgt eine Übertragung der gemessenen Werte für den Übergang zwischen der festen Schleimhaut und der beweglichen Schleimhaut in Form von ersten Markierungen 3 (Fig. 3) auf den Modellkörper 2 (Meistermodell). Innerhalb den Grenzen der angezeichneten ersten Markierungen 3 werden die durch die zweiten Markierungen 11 angedeuteten Gingiva- Referenzbohrungen in der durch die dritte Markierung 9 dargestellten geplanten Implantatbettregion gebohrt. Diese Gingiva-Referenzbohrungen können in den Modellkörper 2 oder in eine Röntgenschablone, welche als Duplikatmodell zum Modellkörper 2 aus einem Superhartgips hergestellt wird.
Bei der nach der Herstellung des skalierten digitalen Datensatzes erfolgenden Planung des virtuellen Implantats erhält die klinisch sinnvolle Position der Implantatschulter einen Grenzbereich (unbewegliche Schleimhaut) im digitalen Datensatz des Implantats. Bevorzugte Positionen für die Gingiva-Referenzbohrungen im Modellkörper 2 sind durch einen Mindestabstand 6 mm bis 20 mm von vestibulär nach oral und in anterior - posteriorer Anordnung im Verlauf der ersten Markierung 3 definiert. Die Gingiva- Referenzbohrungen weisen vorzugsweise einen geringeren Durchmesser (z.B. 1 mm) und eine variable Tiefe auf, damit eine Unterscheidung von den Referenzbohrungen 4 möglich ist. Die so am Modellkörper 2 angebrachten Gingiva-Referenzbohrungen ermöglichen eine Darstellung der festen Gingiva kann in dem virtuellen Meistermodell. C) Abbilden des Kieferteils 1 mit der zu behandelnden Zahnreihe und des Modellkörpers 2 in eine medizinische Bildreihe mit ein und derselben medizinischen bildgebenden Vorrichtung. Als medizinische bildgebende Vorrichtungen werden vorzugsweise Computertomographen oder DVT-Geräte (DVT: digital volume tomography) eingesetzt. Bei der Anwendung von Computertomographen werden die medizinischen Bilder als sogenannter CT-Scan (CT: computed tomography) erfasst. Dabei werden die medizinischen Bilder für eine bestimmte Anzahl in Richtung der Sagittalebene aneinandergrenzende Körperschichten des Patienten mit jeweils einer bestimmten Anzahl unterschiedlicher Projektionen für eine bestimmte Schicht erfasst. Für das vorliegende Verfahren geeignete Schichtstärken von solchen CT-Scans liegen im Bereich zwischen 0,01 mm und 1 ,0 mm.
Dazu wird der Modellkörper 2 während des Erfassens der medizinischen Bilder (CT- Scan) am Kopf des Patienten unterhalb des Unterkiefers mittels einer Halterung oder mit einem Gewebeklebeband befestigt (Fig. 1 ). In einer anderen Ausführungsform werden zwei separate 3D-Scans mit gleicher Hardware und gleicher Softwareeinstellung erstellt. Ferner wird während des Erfassens der medizinischen Bilder mittels des Computertomographen im Mund des Patienten eine Röntgenschablone platziert. Die Röntgenschablone ist in diesem Verfahrensvorgang eine Projektion des angestrebten Zahnersatzes im Verhältnis zum Knochenangebot und enthält (s.o.) Informationen mit klinischem Anspruch je nach Topographie und erfüllt u.a. die Berechnungsgrundlage der Implantatposition, Tiefenstopp (Differenz aus basaler oder orthogonaler Grenze zum Knochenverlauf im Verhältnis zur Implantatlänge oder der Position der Implantatschulter) und liefert mit dem Modellkörper 2 und den Referenzbohrungen 4 die notwendige Grundlage für den Abgleich (Modell/Patient). Die Röntgenschablone ist über den Restzahnbestand oder Hilfsimplantate im Mund des Patienten fixiert. Über eine Bisshebung mittels Impressionen erfolgt eine Kondylenbahn bezogene Zuordnung vom Unterkiefer zum Oberkiefer.
Im Fall des umgekehrten Verfahrens wo ein Export im STL-Datenformat mindestens eines digitalen Datensatzes der traumatisierten Knochenstruktur mit Modellanfertigung erfolgt, werden technisch die Volumina je nach klinischem Bedarf rekonstruiert. Die daraus resultierenden Körper können per Scan als STL- Datensatz versendet werden und können für die gentechnische Erzeugung von Knochen oder auch der Formung von autologem Knochen (nach Entnahme vom: z.B.: Beckenkamm) von individuell benötigten Knochenblöcken für die rekonstruktive Knochenchirurgie verwendet werden. Die Referenzbohrungen 4 und der Abgleich helfen beim evaluieren der klinischen Grenzen für die angestrebte Ausdehnung.
Mittels desselben Computertomographen wird ein die medizinischen Bilder des zu behandelnden Kieferteils 1 des Patienten und die medizinischen Bilder des Modellkörpers 2 umfassender digitaler Datensatz erstellt und gespeichert. Anstelle eines einzigen digitalen Datensatzes kann auch ein erster digitaler Datensatz für die Anatomie des Patienten und ein zweiter digitaler Datensatz für den Modellkörper erstellt und gespeichert werden. In beiden Fällen liegen die digitalen Datensätze oder Datensatzteile, welche die Bilder der Anatomie des Patienten und den Modellkörper umfassen im gleichen Datenformat (z.B. Dicom 3.0) oder im Rohdatensatz (CTVDVT) vor und lassen sich in einen oder zwei digitale Datensätze transformieren, welche mittels der Referenzbohrung 4 im Modellkörper 2 skaliert sind.
D) Erstellen mindestens eines digitalen Datensatzes, welcher das mindestens eine medizinische Bild des Kieferteils 1 mit der zu behandelnden Zahnreihe und des Modellkörpers 2 repräsentiert, mit ein und derselben medizinischen bildverarbeitenden Vorrichtung. Dieser Schritt ist nur erforderlich, wenn das mindestens eine medizinische Bild nicht direkt als digitaler Datensatz erfasst wird. Bei Computertomographen wird der digitale Datensatz während des Abbildens des Kieferteils 1 des Patienten und des Modellkörpers 2 durch den im Computertomographen integrierten Computer erstellt. Falls nur ein CT-scan des Patienten mit dem Modellkörper 2 gleichzeitig erfasst wird, wird nur ein digitaler Datensatz erstellt, welcher die medizinischen Bilder des zu behandelnden Kieferteils 1 und des Modellkörpers 2 umfasst. Dieser einzige digitale Datensatz kann mittels des Computers in einen digitalen Patientendatensatz und einen digitalen Modellkörperdatensatz aufgeteilt werden. Falls die CT-scans des Patienten und des Modellkörpers zeitlich hintereinander erfasst werden, werden zwei digitale Datensätze (Patientendatensatz und Modellkörperdatensatz) erstellt, welche anschliessend zu einem einzigen digitalen Datensatz zusammengeführt werden können. E) Speichern des mindestens einen digitalen Datensatzes in einem Datenspeicher eines Computers, so dass der mindestens eine digitale Datensatz für eine weitere Datenverarbeitung in eine andere oder wieder in dieselbe Software überführbar ist.
F) Überführen des mindestens einen digitalen Datensatzes in eine chirurgische Planungssoftware. Mittels der chirurgischen Planungssoftware sind mindestens folgende Schritte durchführbar:
- Herstellen eines dreidimensionalen virtuellen Körpers oder Körperteils auf der Basis des durch den CT-Scan oder DVT-Scan erhaltenen digitalen Datensatzes;
- Darstellen von wählbaren unterschiedlichen perspektivischen Ansichten des dreidimensionalen virtuellen Körpers oder Körperteils (Fig. 4);
- Rotieren des dreidimensionalen virtuellen Körpers oder Körperteils und Darstellung der jeweiligen perspektivischen Darstellung am Bildschirm;
- Darstellen von auswählbaren Schnitten des dreidimensionalen virtuellen Körpers oder Körperteils;
- Ausschneiden von Körperteilen am dreidimensionalen virtuellen Körper; und
- Ermitteln von metrischen Werten für die Anfertigung einer CAD/CAM gefrästen Bohrschablone 10.
Eine im Handel erhältliche für die chirurgische Planung geeignete Software ist z.B. TREAT, von Align Technology Inc. of Sunnyvale, CA USA. TREAT ermöglicht eine dreidimensionale virtuelle Modellbildung auf der Basis des aus dem CT-scan erhaltenden digitalen Datensatzes und auch eine Bearbeitung des Datensatzes, z.B. Wegschneiden von Knochen- oder Gewebepartien. Den im Handel erhältlichen für die chirurgische Planung geeigneten Softwarepaketen fehlt die Möglichkeit der auf eine Referenz bezogenen metrischen Skalierung der durch den digitalen Datensatz repräsentierten virtuellen Körper, Körperteile oder Modellkörper.
G) Darstellen mindestens eines die Referenzbohrung 4 enthaltenden Teils des Modellkörpers 2 am Bildschirm 5 eines Computers unter Verwendung des mindestens einen digitalen Datensatzes. Durch einen Volumenanpassungsalgorithmus wird eine allfällige rotative Abweichung von einer orthogonalen Abbildung (Perspektive) des Modellkörpers 2 auf der Basis des Volumens der Referenzbohrung(en) 4 erfasst und korrigiert. H) Skalieren des mindestens einen digitalen Datensatzes durch Anpassen der massstäblich veränderten Abmessungen der am Bildschirm 5 des Computers abgebildeten Referenzbohrung 4 an die wahren Abmessungen der Referenzbohrung 4 im Modellkörper 2 mittels eines am Bildschirm 5 dargestellten Massstabes. Durch die Anpassung der am Bildschirm 5 abgebildeten Referenzbohrungen 4 an die bekannten Abmessungen der am Modellkörper 2 angebrachten Referenzbohrungen 4 wird erreicht, dass:
- der im digitalen Datensatz erfasste virtuelle Modellkörper durch Rotation um die durch die Sagittal-, die Frontal- und die Transversalebenen definierten Koordinatenachsen in eine gewünschte Position gebracht werden kann;
- der im digitalen Datensatz erfasste virtuelle Modellkörper vermessen werden kann; und
- das Gesamtvolumen des im digitalen Datensatz erfassten virtuellen Modellkörpers berechnet werden kann.
11 ) Berechnen des Gesamtvolumens des im digitalen Datensatz erfassten virtuellen Modellkörpers 2 mittels des Computers;
12) Messen des Gesamtvolumens des Modellkörpers 2 mittels Messung des verdrängten Volumens; und
13) Berechnen eines Volumenfaktors F, welcher durch das Verhältnis zwischen dem gemessenen Gesamtvolumens des Modellköpers 2 und dem berechneten Gesamtvolumen des im digitalen Datensatz erfassten virtuellen Modellkörpers 2 gebildet wird.
Mittels der unter Schritt H) vorgenommenen Skalierung und dem unter den Schritten 11 ) bis 13) ermittelten Volumenfaktor F wird ein skalierter digitaler Datensatz erstellt, welcher den somit massstabsgetreu am Bildschirm 5 eines Computer darstellbaren Modellkörper 2 als sogenanntes virtuelles Meistermodell mit metrischen Referenzbohrungen 4 repräsentiert.
J1 ) Berechnen des Volumens eines für die Behandlung relevanten Knochenabschnittes auf der Basis des durch den digitalen Datensatz erfassten virtuellen Kieferteils; und J2) Korrigieren des so berechneten Volumens durch Multiplikation mit dem Volumenfaktor F zur Herstellung einer durch einen korrigierten digitalen Datensatz repräsentierten massstabsgetreuen Abbildung des für die Behandlung relevanten Knochenabschnittes.
Diese massstabsgetreue Repräsentation eines relevanten Knochenabschnittes mit metrischen Abmessungen wird für die Diagnose und die Planung des Dentalimplantates und/oder der Bohrschablone für das Dentalimplantat benötigt. Allfällige rotative Abweichungen zwischen der Perspektive des abgebildeten Modellkörpers 2 und der Perspektive des abgebildeten Kieferteils 1 des Patienten werden durch einen Volumenvergleich zwischen dem virtuellen Modellkörper und dem virtuellen Kieferteil erfasst und eliminiert. Der angewendete Volumenanpassungsalgorithmus wird durch die Erfassung der medizinischen Bilder des Modellkörpers und des Kieferteils des Patienten mit derselben bildgebenden Vorrichtung vereinfacht. Eine weitere Vereinfachung wird durch Ausnutzung des Hounsfield-Algorithmus (Graustufenverschiebung) erreicht.
2. Planung und Herstellung der Bohrschablone für das Dentalimplantat:
K1 ) Konvertieren des Datenformates des skalierten digitalen Datensatzes in ein für die Planung und Herstellung eines Dentalimplantates und/oder einer Bohrschablone geeignetes Datenformat; und
K2) Speichern des konvertierten digitalen Datensatzes in einem für eine weitere Datenverarbeitung mittels eines Computers geeigneten Datenspeicher.
Die Konvertierung des skalierten digitalen Datensatzes im Dicom 3.0 Formates erfolgt in einen konvertierten digitalen Datensatz im STL-Datenformat, welches in der Planungssoftware und in jeder CAD/CAM Maschine verwendet werden kann. Der auf den Volumenelementen (voxel) basierende skalierte digitale Datensatz wird in einen für CAD/CAM-Anwendungen üblichen Datensatz konvertiert, welcher nur die Oberflächengeometrie des Modellkörpers als aus Dreiecken gebildete dreidimensionale Fläche beschreibt.
L1 ) Planen eines Dentalimplantates am Computer mittels einer chirurgischen
Planungssoftware; und
L2) Erstellen eines zweiten digitalen Datensatzes, welcher das Dentalimplantat repräsentiert. M1 ) Überführen des zweiten, das Dentalimplantat repräsentierenden digitalen
Datensatzes und des skalierten digitalen Datensatzes des Modellkörpers 2 in eine
Planungssoftware für eine Bohrschablone 10 für ein Dentalimplantat;
M2) Zusammenführen der zwei digitalen Datensätze;
M3) Überlagern (matching) der zwei digitalen Datensätze;
M4) Planen einer Bohrschablone 10 für ein Dentalimplantat am Computer;
M5) Speichern eines dritten digitalen Datensatzes, welcher die geplante Bohrschablone
10 repräsentiert, in einem für eine weitere Datenverarbeitung mittels eines Computers geeigneten Datenspeicher;
M6) Planen von Einsatzteilen (6) für den Modellkörper (2), welche zur Kontrolle einer
Bohrschablone (10) für ein Dentalimplantat geeignet sind und welche einen vorderen
Teil mit einem Aussengewinde (7) und einen im Durchmesser vergrösserten hinteren
Teil (8) umfassen, wobei der Durchmesser des hinteren Teils (8) den Durchmesser eines Tiefenstopps für ein Bohrwerkzeug in einer Bohrschablone (10) für ein
Dentalimplantat angibt;
M7) Zur Verfügungstellen eines fräsbaren und sterilisierbaren Kunststoffes als Rohling für die Bohrschablone (10);
M8) Überführen des dritten digitalen Datensatzes nach Anspruch F1 oder F2 in eine
CAD/CAM - Maschine; und
M9) Herstellen der Bohrschablone (10) mittels der CAD/CAM - Maschine.
Die Planung der Bohrschablone 10 erfolgt üblicherweise in der Herstellerfirma der
Bohrschablone 10. Die Bohrschablone 10 wird aufgrund eines vom Zahnarzt geplanten
Dentalimplantats geplant. Für die Planung und Herstellung der Bohrschablone 10 sind die metrischen Daten des zu implantierenden Dentalimplantates erforderlich.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines referenzierten digitalen Datensatzes mindestens eines medizinischen Bildes, welcher für die computergestützte Planung und Herstellung eines Dentalimplantates und/oder einer Bohrschablone für Dentalimplantate verwendbar ist, gekennzeichnet durch die Schritte:
A) Herstellen eines Modellkörpers (2) durch Ausgiessen einer dentalen Abformung eines Kieferteils (1 ) zusammen mit der zu behandelnden Zahnreihe mittels eines aushärtbaren Modellmaterials;
B) Bohren mindestens einer Referenzbohrung (4) in den Modellkörper (2); und
C) Abbilden des Kieferteils (1 ) und der zu behandelnden Zahnreihe und des Modellkörpers (2) in mindestens ein medizinisches Bild mit ein und derselben medizinischen bildgebenden Vorrichtung.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Abbilden des Kieferteils (1 ) und der zu behandelnden Zahnreihe und des Modellkörpers (2) in mindestens ein medizinisches Bild mit ein und derselben medizinischen bildgebenden Vorrichtung gleichzeitig erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Abbilden des Kieferteils (1 ) und der zu behandelnden Zahnreihe und des Modellkörpers (2) in mindestens ein medizinisches Bild mit ein und derselben medizinischen bildgebenden Vorrichtung zeitlich hintereinander erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt:
- Erstellen mindestens eines digitalen Datensatzes, welcher das mindestens eine medizinische Bild des Kieferteils (1 ) mit der zu behandelnden Zahnreihe und des Modellkörpers (2) repräsentiert, mit ein und derselben medizinischen bildverarbeitenden Vorrichtung.
5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt:
- Speichern des mindestens einen digitalen Datensatzes in einem für eine weitere Datenverarbeitung mittels eines Computers geeigneten Datenspeicher.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt:
- Überführen des mindestens einen digitalen Datensatzes in eine chirurgische Planungssoftware.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt:
- Darstellen mindestens eines die Referenzbohrung (4) enthaltenden Teils des Modellkörpers (2) am Bildschirm (5) eines Computers unter Verwendung des mindestens einen digitalen Datensatzes.
8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt:
- Skalieren des mindestens einen digitalen Datensatzes durch Anpassen der massstäblich veränderten Abmessungen der am Bildschirm (5) des Computers abgebildeten Referenzbohrung (4) an die wahren Abmessungen der Referenzbohrung (4) im Modellkörper (2) mittels eines am Bildschirm (5) dargestellten Massstabes.
9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die zusätzlichen Schritte:
- Berechnen des Gesamtvolumens des im digitalen Datensatz erfassten virtuellen Modellkörpers (2) mittels des Computers;
- Messen des Gesamtvolumens des Modellkörpers (2) mittels Messung des verdrängten Volumens; und
- Berechnen eines Volumenfaktors F, welcher durch das Verhältnis zwischen dem gemessenen Gesamtvolumens des Modellköpers (2) und dem berechneten Gesamtvolumen des im digitalen Datensatz erfassten virtuellen Modellkörpers (2) gebildet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:
- Berechnen des Volumens eines für die Behandlung relevanten Knochenabschnittes auf der Basis des durch den digitalen Datensatz erfassten virtuellen Kieferteils; und
- Korrigieren des so berechneten Volumens durch Multiplikation mit dem Volumenfaktor F zur Herstellung einer durch einen korrigierten digitalen Datensatz repräsentierten massstabsgetreuen Abbildung des für die Behandlung relevanten Knochenabschnittes.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Modellkörper (2) gemessen in zur Transversalebene parallelen Schichten Schwächungswerte für Röntgenstrahlen zwischen 1000 HE und 3000 HE aufweist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das aushärtbare Material eine Mischung von Calciumsulfat-Hemihydrat (CaSO4 • 0,5 H2O) mit einer radiopaken Seltenerdmetall-Verbindung ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Referenzbohrung (4) ein Volumen von mindestens 40 mm3, vorzugsweise mindestens 45 mm3 aufweist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Referenzbohrung (4) ein Volumen von höchstens 60 mm3, vorzugsweise höchstens 50 mm3 aufweist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt:
Bohren von Gingiva-Referenzbohrungen in den Modellkörper (2) am abgeformten Übergang zwischen der festen Schleimhaut und der beweglichen Schleimhaut des zu behandelnden Kieferteils (1 ).
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:
- Konvertieren des Datenformates des skalierten digitalen Datensatzes in ein für die Planung und Herstellung eines Dentalimplantates und/oder einer Bohrschablone geeignetes Datenformat; und
- Speichern des konvertierten digitalen Datensatzes in einem für eine weitere Datenverarbeitung mittels eines Computers geeigneten Datenspeicher.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte: a) Planen eines Dentalimplantates am Computer unter Verwendung des korrigierten digitalen Datensatzes; und
b) Erstellen eines zweiten digitalen Datensatzes, welcher das Dentalimplantat repräsentiert.
18. Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:
c) Überführen des zweiten, das Dentalimplantat repräsentierenden digitalen Datensatzes und des digitalen Datensatzes des Modellkörpers (2) in eine Planungssoftware für eine Bohrschablone (10) für ein Dentalimplantat;
d) Planen einer Bohrschablone (10) für ein Dentalimplantat; und
e) Speichern eines dritten digitalen Datensatzes, welcher die geplante Bohrschablone (10) repräsentiert, in einem für eine weitere Datenverarbeitung mittels eines Computers geeigneten Datenspeicher.
19. Verfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt:
f) Planen von Einsatzteilen (6) für den Modellkörper (2), welche zur Kontrolle einer Bohrschablone (10) für ein Dentalimplantat geeignet sind und welche einen vorderen Teil mit einem Aussengewinde (7) und einen im Durchmesser vergrösserten hinteren Teil (8) umfassen, wobei der Durchmesser des hinteren Teils (8) den Durchmesser eines Tiefenstopps für ein Bohrwerkzeug in einer Bohrschablone (10) für ein Dentalimplantat angibt.
20. Verfahren zur Herstellung einer Bohrschablone (10) für ein Dentalimplantat, gekennzeichnet durch die Schritte:
a) Zur Verfügungstellen eines fräsbaren und sterilisierbaren Kunststoffes als Rohling für die Bohrschablone (10);
b) Überführen des dritten digitalen Datensatzes nach Anspruch 18 oder 19 in eine CAD/CAM - Maschine; und
c) Herstellen der Bohrschablone (10) mittels der CAD/CAM - Maschine.
21. Bohrschablone (10) für ein Dentalimplantat hergestellt nach dem Verfahren gemäss Anspruch 20.
22. Verwendung eines nach dem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 19 erstellten digitalen Datensatzes für die Planung und Herstellung von Dentalimplantaten und/oder einer Bohrschablone für ein Dentalimplantat mit einer CAD/CAM-Maschine oder nach dem Rapid Prototyping-Verfahren.
23. Verwendung eines aushärtbaren Materials zur Herstellung eines Modellkörpers (2) für das Verfahren zur Herstellung eines referenzierten digitalen Datensatzes mindestens eines medizinischen Bildes gemäss einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das aushärtbare Material eine Mischung von Calciumsulfat- Hemihydrat (CaSO4 • 0,5 H2O) mit einer radiopaken Seltenerdmetall-Verbindung (Elemente 57 bis 71 , insbesondere Yttrium, Scandium, Zirkonium oder Strontium) ist.
24. Modellkörper (2) für das Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 20, hergestellt durch Ausgiessen einer dentalen Abformung eines Kieferteils (1 ) zusammen mit der zu behandelnden Zahnreihe mittels eines aushärtbaren Modellmaterials, wobei das aushärtbare Material ein polymerisierbares oder hydraulisch härtbares Dentalmaterial ist, welches einen Gehalt an einer Seltenerdmetall-Verbindung (Elemente 57 bis 71 , insbesondere Yttrium, Scandium, Zirkonium oder Strontium) aufweist.
25. Modellkörper (2) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Modellkörper (2) mindestens eine Referenzbohrung (4) aufweist.
26. Modellkörper (2) nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass das aushärtbare Material ein hydraulisch aushärtender Dentalzement ist.
27. Modellkörper (2) nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass das aushärtbare Material Calciumsulfat-Hemihydrat (CaSO4 • 0,5 H2O) ist.
28. Dentalimplantat hergestellt nach dem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 20.
29. Auf einem Datenträger gespeicherter referenzierter digitaler Datensatz mindestens eines medizinischen Bildes hergestellt nach dem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 19.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080318189A1 (en) * 1998-07-10 2008-12-25 Ivoclar Vivadent Ag Solid Free-Form Fabrication Methods For The Production of Dental Restorations

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Title
ANONYMOUS: "NobelGuide- perfect planning for perfect teeth", 1 January 2005 (2005-01-01), XP002575720, Retrieved from the Internet <URL:http://www1.nobelbiocare.com/Images/GSNobConc_16161_GB_C20_tcm57-13048.pdf> [retrieved on 20100329] *

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