WO2012004018A1 - System zur materialabtragung im mundraum - Google Patents

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WO2012004018A1
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ablation
connecting means
scanner
tooth
jaw
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PCT/EP2011/055742
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Yong-Min Jo
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Yong-Min Jo
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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
    • A61C1/0046—Dental lasers
    • 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
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C8/00—Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools
    • A61C8/0089—Implanting tools or instruments

Definitions

  • the present application relates to a system for removing solid material in the oral cavity of a patient.
  • Laser radiation is used, for example, to remove gums from the jawbone before drilling holes in the jawbone.
  • Such holes are, for example, usual in the introduction of implants.
  • Such holes are to be introduced, it is known to previously produce a template, which is designed as a kind of dental splint and to indicate the position for the previously planned on the computer using X-ray or CT recordings holes.
  • a template which is designed as a kind of dental splint and to indicate the position for the previously planned on the computer using X-ray or CT recordings holes.
  • toothed rails usually made of plastic, usually metal-reinforced openings through which the drill can be introduced.
  • Object of the present invention is to provide a system with which in a few steps and in a particularly precise and reliable manner erosion of solid material in the oral cavity can be made.
  • a system for removing solid material in the oral cavity of a human or animal comprises a fixing structure and a delivery device.
  • the introduction device has at least one means for removing solid material.
  • jawbone, tooth material, filling material or gum introduced into the teeth can be a solid material to be ablated.
  • ablations for the subsequent introduction of implants, fillings or inlays, for the attachment of crowns, for a tooth movement for example, in the context of a Rapid Orthodontic Tooth Movement Therapy be made.
  • non-contact ablation As a means for non-contact ablation come here in particular laser beams or lasers that can generate such in question. In principle, however, other methods are conceivable with which such material can be removed. It is conceivable here, for example, the use of ultrasound, strong radio waves or others. As a non-contact method, for example, classical drilling should be mentioned.
  • the fixing structure according to the invention is designed so that it can be fixed to a human or animal head, in particular to a jaw, for example, on the jawbone and / or teeth.
  • a jaw for example, on the jawbone and / or teeth.
  • teeth come here, for example, tooth rails or the like.
  • the fixing device has a first connecting means, the insertion device a corresponding second connecting means, wherein the connecting means are arranged so that the second connecting means is rigidly connectable to the fixing device. Furthermore, the fixing device and the insertion device are designed so that the second connecting means has a fixed relative to a jawbone or a tooth of the human or animal after rigidly connected to the fixed to the head fixing structure. This means that the connecting means or the fixing structure and the introduction structure are to be designed so that the fixing structure can be brought into a fixed position relative to a jawbone or a tooth.
  • first connecting means is rigidly and rigidly connected to the securing device and the second connecting means is rigidly connected to the introduction device and the connecting means are arranged such that they can be rigidly connected to one another when connected.
  • locking means clamps, sliding latch and / or magnetic alignment conceivable.
  • a rigid connection does not necessarily have to be firm.
  • Sufficient is a connection if, for example, when pressing from bottom to top with respect to the orientation in the direction perpendicular to the printing direction level is fixed. This can be realized for example by grooves and corresponding projections.
  • locking and / or fixing means are provided in such a way that the connection is not only rigid but also so strong that it can not be changed without actuation of solvents to be provided, such as the retraction of a bolt.
  • the introduction device can apply the at least one removal means at a specific location.
  • Such a system can be used in such a way that first the securing device is fixed to the head of the patient, in particular to the jaw of the patient, and then the delivery device is fixed thereto by means of the connecting means. Subsequently, the removal can be carried out.
  • the introduction device is set up such that the introduction device or an end section of the insertion device directly adjoining the second connection means is connected to the second connection means such that the introduction device or the end section has a non-variable distance to the structure in the direction of removal in which the removal is carried out.
  • the direction of the ablation is the mean direction of incidence of the contactless ablation means.
  • the insertion device or the end portion is only rotatable about the direction of the ablation, in particular the longitudinal axis of the hole, that is, about the direction of insertion of the hole, and otherwise rigidly connected to the second connecting means. Then position determining means are advantageously provided for determining the exact rotational position.
  • the end portion may be completely rigidly connected to the second connection means. Then no position determining means are provided.
  • the end portion has at least one deflection means for deflecting the means for contactless removal.
  • the deflection means is advantageously positioned on an axis by the direction of the ablation.
  • a delivery device By such a deflection means, a delivery device can be created, which is particularly easy to position in the oral cavity with its limited space, especially perpendicular to the chewing surfaces.
  • the fixed layer according to claim 2 is a predetermined position by the fixing device and the connecting means.
  • a CT or other pictorial representation of the situation in the oral cavity or a part thereof can be obtained (eg by interoral scanners or the like) and, for example, a planning of the ablation can be carried out on the computer. Then, for example, by "rapid prototyping" a Festlegeregal be prepared. This may be adapted to the shapes encountered in the oral cavity and having a first connecting means at a predetermined position and oriented in a predetermined direction so that the delivery device can be attached thereto via the connecting means to the securing device and by means of the ablation means now An ablation can be performed that corresponds to the previously planned ablation as far as possible.
  • a corresponding computer program that represents images taken from the oral cavity and permits planning of the removal. It could furthermore be set up to produce by corresponding means a fixing device which is set up so that, following this, and fixing the fixing device and connecting the introduction device to the fixing device, an automatic removal can be carried out which corresponds to the previously planned largely exactly.
  • the fixing device and / or the introduction device have at least one position determining means for determining the fixed position.
  • a position determination is advantageously carried out with respect to the fixing device.
  • the fixing device then has a predefined position relative to the jaw or teeth, then the position of the introduction device relative to the jaw structure or the teeth can be determined via the position determining means.
  • the connecting means provide a definition that allows rotation about an axis. This is advantageous, for example, in order to be able to place a delivery device as freely as possible in the oral cavity.
  • a tooth and / or jaw rail is used for the positive clamping on a jaw portion and / or teeth and / or implants as a fixing device. This provides a particularly simple and reliable way of fixing.
  • a pulsed laser or a light guide connected to a pulsed laser is used as the means for ablation.
  • Pulsed lasers are particularly suitable for gentle ablation.
  • the introduction device is set up so that it uses a laser beam for removing solid material in the oral cavity.
  • the use of pulsed lasers is particularly advantageous because it can prevent carbonification of a jawbone structure and the heat input can be kept relatively low.
  • the connecting means are chosen so that the connection is waterproof. So no germs can penetrate from the oral cavity via the saliva.
  • the connecting means are chosen so that no particles or liquids can enter the introduction device.
  • the introduction device can be used in a simple way for different patients. To do this, it would then only have to be disinfected from the outside or provided with an exchangeable cover.
  • the contactless ablation agent for example a laser
  • the contactless ablation agent does not necessarily have to be positioned in the oral cavity. Rather, it can be positioned remotely and be guided via a means of transport, such as a light guide, into the mouth.
  • the introduction device in particular when using a pulsed laser as ablation means, a scanner.
  • a scanner is generally advantageous for controlling or deflecting and, in particular, for moving the ablation agent or the point of impact and / or impact of the ablation means in a sweeping manner.
  • such a scanner includes at least one movement device to which, in particular, a scanner mirror is fastened.
  • a scanner mirror is fastened.
  • targeted control of the movement device for example, a laser beam can be deflected controllable.
  • the movement device is advantageously rigidly connected to the second connecting means.
  • the scanner may be arranged without such a rigid connection.
  • at least one sensor for detecting the change and / or position and / or orientation may be provided to preserve the information.
  • means may be provided which ensure an identical place of impact or place of action even with changes in position and / or orientation. This is possible for example by special, coupled with the moving and / or stationary parts optics. This can also be ensured by using optical fibers at the moving parts and / or joints and / or adjusting locations, for example if the direction of the coupling into the optical waveguide is changed by the scanner.
  • the laser beam can be deflected in different planes.
  • a heat input can be reduced and a particularly planning-oriented removal can be performed.
  • the laser beam can then be guided in various patterns over the area at which a hole is to be formed.
  • the points at which the laser is not irradiated, in the meantime cool down again. It can also be generated by a particularly vertical hole shape.
  • the hole floor plan in contrast to conventional methods with drills in almost any geometry, such as hexagonal, running.
  • a corresponding method would thus include the method steps of switching on the pulsed laser and directing the laser beam via the control of the movement devices in such a way that ablation is carried out at the desired positions so that the planned ablation is realized at the end.
  • the introduction device can have an end section connected to the second connection piece, in particular stiff.
  • deflecting mirror In such an end portion of a fixedly connected thereto deflecting mirror is arranged.
  • the end section in turn is rigidly connected to the scanner.
  • Stiffly connected to the scanner is a coupling-in section for coupling laser pulses, which in particular is movably connected to the scanner.
  • a laser pulse can be coupled into the scanner, deflected accordingly by the scanner mirrors and then guided via the fixed deflection mirror to the predetermined location.
  • Such a system is particularly preferably designed or used to introduce at least one hole, in particular an angular cross-section, into a jaw.
  • the ablation means for example the laser energy or pulse shape, the type of scanner or the connection means.
  • Angular holes are particularly advantageous, since a particularly good hold, eg. Of implants can be achieved.
  • a system is designed with particular advantage to introduce a mounting structure for an implant in a jawbone. An appropriate use highlights the advantages of this system particularly clearly.
  • such a system can be advantageously used to insert a hole or a recess in a tooth.
  • a design can be characterized by a corresponding computer system for planning and implementation, the ablation means, for example the laser energy or pulse shape, the type of scanner or the connection means.
  • the ablation means for example the laser energy or pulse shape, the type of scanner or the connection means.
  • such a system can also advantageously be designed for the removal of jawbones in the immediate vicinity of a tooth for influencing the movement of a tooth in the jaw in a tooth misalignment correction or be used for this purpose.
  • This can be done, for example, in the context of a Rapid Orthodontic Tooth Movement Therapy.
  • the ablation means for example the laser energy or pulse shape, the type of scanner or the connection means.
  • the scanner and / or the connection means must be arranged so that the ablation means directly at the adjacent to the tooth jaw area, so often in the interdental space can conduct.
  • the systems are connected to the corresponding control software and hardware, which ideally also make it possible to plan the intervention or have corresponding interfaces.
  • the insertion device includes a distance measuring device.
  • a distance measuring device for example, the distance to the material to be removed can be determined.
  • the success of the ablation or the depth or shape of the ablation can be determined. This allows an even more accurate execution of the removal, since a corresponding feedback is possible.
  • Such a distance measurement can be formed, for example, by triangulation means for carrying out a distance measurement by means of laser triangulation.
  • a steerable laser beam which is also used for ablation, but may be used with possibly lower intensity and the performed ablation or the shape of the material located at the Abtragungsortes be determined.
  • such a distance measuring device may comprise means for detecting an ablation bang.
  • an ablation bang This is, for example, a microphone. If, for example, material is removed by means of a laser beam, a plasma and an ablation bang are generated. This ablation bang can be detected. This is possible in different ways.
  • Such a distance measurement has the advantage that they are performed simultaneously with the ablation. This also makes it possible to measure the hole geometry or the shape of the removal or of the material that is located at the point of removal. It offers, for example, the advantage over laser triangulation that it delivers comparatively accurate results even in the case of a comparatively large amount of steam or particles in the ablation region.
  • Such a measurement can be carried out by determining the duration of the sound waves of the ablation bang, which can then be converted on the basis of the speed of sound in between ablation site and microphone in a distance between place of origin (Abtragungsort) and receiving microphone.
  • the generation of the ablation means for example the laser pulse, or the passage of the ablation means, for example the laser pulse
  • the introduction device can be used by the introduction device as the starting point of the time measurement since, for example, the transit time of a laser beam can generally be neglected.
  • a change in depth caused by an ablation carried out between two measurements can be measured.
  • a distance determination can be made without knowledge of the generation time.
  • a distance can be determined in a known and simple manner by trilateration.
  • a control of the control of the laser beam can also be carried out by calculating from the transit times to the at least two or three microphones. Because by a simple calculation based on the maturity of the place of origin can be calculated.
  • the detection of the ablation bang can be used to deduce further properties of the ablating material or of the material in the vicinity of the ablation.
  • the remaining amount of material can be roughly determined or strength of the removed material can be determined. As a result, a particularly good control of the removal can be realized.
  • the detection of the ablation bang can determine the required laser or pulse energy when using a laser as a means of ablation. This can vary depending on the jawbone or substance to be ablated. Thus, for example, the laser energy can be slowly increased until an ablation bang is detected. As a result, the required laser energy can be set very precisely and adapted to the individual points of erosion, thereby achieving a particularly gentle removal or the heat input can be minimized.
  • the delivery device when comprising, as a means for ablation, a pulsed laser or optical fiber connected to a pulsed laser according to claim 4 and means for detecting the ablation noise, also comprises means for detecting the time delay between generation or passage of a laser pulse through the delivery device and the detection of the ablation bang.
  • the duration of the laser beam can be neglected in the rule.
  • a focusing device in particular in, provided on or adjacent to the introduction device.
  • the laser beam in particular at the location of the ablation to be carried out, can be focused.
  • the focusing device is set up so that the focus is displaceable and can be tracked in particular in the course of removal. This is particularly advantageous for deep ablation, so that the full intensity of the ablation agent is always focused on the ablation site available.
  • the tracking may be based on a planned, calculated, and / or measured already carried out ablation and / or on the depth of the planned, calculated and / or measured Abtragungsortes.
  • a coolant supply in particular with a nozzle for the targeted introduction of the coolant may be provided.
  • a coolant for example, cooled water or iced water in question.
  • coolant is selected that allows a laser beam to pass as uninfluenced as possible.
  • a suction channel can be provided.
  • existing suction means can be connected to the dentist.
  • a corresponding method would thus comprise the steps: a. Providing or producing a fastening device, in particular due to image material of the oral cavity, b. Determining the fixing device on the head, in particular on the jaw or teeth, c. Connecting the introduction device with the fixing device via the connecting means, d. Apply the ablation agent to ablate the material.
  • a planning of the removal is carried out beforehand.
  • the removal is achieved by a scanning process, in which the removal is always carried out at small points and so gradually the planned or desired removal is achieved.
  • distance measurements are made to optimize the removal, for example, to achieve a more precise control of the ablation with respect to the energy or the focus and / or for example.
  • further data are collected based on the evaluation of the ablation, which are also used to optimize the ablation.
  • Figure 1 is a schematic overview of the application of the system in the oral cavity
  • Figure 2 is a schematic overview of a system according to the invention.
  • FIG. 3 is a schematic representation of the operation of the system according to the invention.
  • Figure 4 is a schematic representation as in Figure 3, but with cooling.
  • Figure 5 is a schematic representation of a distance measurement
  • Figure 6 is a schematic overview of a second system according to the invention.
  • FIG. 7 is a schematic overview of a third system according to the invention.
  • FIG. 1 shows a human head with a jaw 1.
  • a hole 4 is shown, on the ground of which a load beam 8 is directed. It is introduced using a handpiece 5.
  • the handpiece 5 can be held by a doctor or user. Keeping only means that its weight is held by the doctor.
  • the exact orientation of the handpiece 5, or at least that of an end portion, is determined by a toothed rail 3 and the connecting means.
  • the hole 4 is generated by ablation of jawbone.
  • a toothed rail 3 is placed on these two teeth 2 and serves for fastening or alignment of the handpiece 5.
  • a hole 4 can be selectively generated.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a system according to the invention, wherein the toothed rail 3 is placed on a not belonging to the system jaw 1.
  • a first connecting means 6, which is firmly and rigidly connected to the toothed rail 3.
  • a second connecting means 7 is fixedly and rigidly connected to the end portion 14. This in turn is fixed and rigidly connected to the scanner 11.
  • the scanner 11 is movably connected to a coupling-in section 16 which opens into a laser 9.
  • the laser 9 is arranged in a large mobile housing and couples its laser pulses into the multiply-movable coupling-in section 16 which guides the laser beam. If the laser beam exits the coupling-in section 16 and enters the scanner 11, it can be deflected there. The laser beam then enters an end section 14 in which it is deflected in the direction of the jaw 1. There he can remove jaw material.
  • FIG. 3 shows a cross section through a system according to the invention. Further shown is a jaw 1. Put on the jaw 1 is a toothed rail 3, which is fastened there via a positive fit.
  • the toothed rail 3 has a first connecting means 6, which cooperates with a second connecting means 7.
  • Fixedly connected to the second connecting means 7 are an end section 14 and a scanner 11.
  • the scanner 11 has an optical waveguide 10 into which a pulsed laser pulse generated in a laser is coupled as a laser beam 8 into the scanner 11.
  • the scanner 11 are two scanner mirrors 12, each mounted on a moving device 13. This moving device 13 is computer controlled and makes it possible to deflect the laser beam 8 in different directions and planes. This is indicated by the multiple laser beams 8 shown in different gray levels.
  • the thus deflected laser beams 8 then meet in the end portion 14 on the fixed deflecting mirror 15 and are thereby deflected in the direction of pine 2. So they wear jaw material and create the hole 4.
  • FIG. 4 shows the illustration from FIG. 3, however, with a coolant supply channel 22, a coolant nozzle 23 and a suction channel 24.
  • the channels 22, 24 have corresponding connections for feeding or suction on the outside.
  • the nozzle 23 directs the coolant jet to the point where the removal takes place.
  • the flow direction of the coolant is illustrated by arrows.
  • FIG. 5 shows the handpiece 5.
  • the connecting means and the toothed rail are not shown.
  • the laser beam 8 is coupled into the hole 4 via the scanner 11 and its scanner mirror 12 and via the deflection mirror 15. There it is partially reflected and then deflected over a triangulation mirror 20 arranged in an additionally mounted triangulation arm 20 onto a CCD 19.
  • a laser beam 8 is advantageously used, which does not lead to an ablation.
  • the scanner mirror 12 the laser beam 8 can be moved in the hole 4. As a result, the depth or the change in the depth of the hole 4 at different locations can be determined.
  • Figure 6 shows a schematic representation of a second system according to the invention, with a movable arm for guiding the laser beam 8.
  • the arm has partial light guide 10.
  • a scanner 11 is arranged in the arm.
  • the arm is rotatable and bendable in numerous places. These lines of freedom are indicated by arrows.
  • a handpiece 5 is arranged in the arm. Also shown is a toothed rail 3.
  • Such a movable arm embodiment has numerous advantages for practical use in the oral cavity.
  • Figure 7 shows a schematic representation of a third system according to the invention, similar to Figure 6, wherein a scanner 11 is arranged at the foot of the arm.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtragung von festem Material im Mundraum, insbesondere Kieferknochen. Vorbekannte Systeme weisen Nachteile bezüglich der Genauigkeit und der Beschädigung des umliegenden Gewebes auf. Aufgabe ist es, ein System anzugeben, dass ein Abtragen einfach, sicher, schonend, zuverlässig und genau ermöglicht. Die Aufgabe wird gelöst durch den Einsatz einer Festelegvorrichtung, insbesondere Zahnschiene, und einer damit fest verbindbaren Einbringungsvorrichtung, die insbesondere eingerichtet ist, Laserstrahlung einzubringen und dadurch Material abzutragen und nach der Verbindung eine fixierte, insbesondere vorbestimmte, Lage aufweist.

Description

System zur Materialabtragung im Mundraum
Technisches Gebiet
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein System zum Abtragen von festem Material im Mundraum eines Patienten.
Stand der Technik
Im Mundraum eines Patienten werden üblicherweise Abtragungen von festem Material (Knochenmaterial, Zahnmaterial, alte Füllungen oder Zahnfleisch) durch Bohren vorgenommen. Neuerdings ist es auch möglich, solche Abtragungen durch Nadeln oder Laser durchzuführen.
Nadeln werden dabei lediglich eingesetzt, um kleinste Löcher im Kiefer anzubringen, um die Bewegung von Zähnen zu beeinflussen.
Laserstrahlung wird bspw. eingesetzt, um Zahnfleisch vom Kieferknochen zu entfernen, bevor Löcher in den Kieferknochen gebohrt werden. Solche Bohrungen sind bspw. beim Einbringen von Implantaten üblich.
Sollen solche Bohrungen eingebracht werden, ist es bekannt, zuvor eine Schablone zu fertigen, die als eine Art Zahnschiene ausgeführt ist und die Position für die zuvor am Computer anhand von Röntgen- oder CT-Aufnahmen geplanten Bohrungen anzuzeigen. Dazu weisen solche Zahnschienen, meist gefertigt aus Kunststoff, in der Regel metallverstärkte Öffnungen auf, durch die die Bohrer eingeführt werden können.
Bevor jedoch gebohrt werden kann, ist das Zahnfleisch an den entsprechenden Stellen zu entfernen.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein System anzugeben, mit dem in wenigen Arbeitsschritten und auf besonders präzise und zuverlässige Art und Weise Abtragungen von festem Material im Mundraum vorgenommen werden können.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein System gemäß Anspruch 1. Die abhängigen Unteransprüche 2 bis 10 geben vorteilhafte Ausführungen an.
Ein erfindungsgemäßes System zum Abtragen von festem Material im Mundraum eines Menschen oder Tieres umfasst eine Festlegestruktur und eine Einbringungsvorrichtung. Dabei weist die Einbringungsvorrichtung mindestens ein Mittel zum Abtragen von festem Material auf. Bei abzutragendem festem Material kann es sich bspw. um Kieferknochen, Zahnmaterial, in den Zähnen eingebrachtes Füllungsmaterial oder Zahnfleisch handeln. So können beispielsweise Abtragungen zur späteren Einbringung von Implantaten, Zahnfüllungen oder Inlays, für die Befestigung von Kronen, für eine Zahnbewegung, beispielsweise im Rahmen einer Rapid Orthodontic Tooth Movement Therapie vorgenommen werden.
Als Mittel zum berührungslosen Abtragen kommen hier insbesondere Laserstrahlen bzw. Laser, die solche erzeugen können, in Frage. Prinzipiell sind jedoch auch andere Verfahren denkbar, mit denen solches Material abgetragen werden kann. Denkbar ist hier bspw. die Anwendung von Ultraschall, starken Funkwellen oder andere. Als nicht-berührungsloses Verfahren wäre beispielsweise klassisches Bohren zu nennen.
Die Festlegestruktur ist erfindungsgemäß so ausgelegt, dass sie an einem menschlichen oder tierischen Kopf, insbesondere an einem Kiefer, bspw. am Kieferknochen und/oder Zähnen festlegbar ist. In Frage kommen hier bspw. Zahnschienen oder Ähnliches.
Die Festlegevorrichtung weist ein erstes Verbindungsmittel auf, die Einbringungsvorrichtung ein entsprechendes zweites Verbindungsmittel, wobei die Verbindungsmittel so eingerichtet sind, dass das zweite Verbindungsmittel steif mit der Festlegevorrichtung verbindbar ist. Des Weiteren sind die Festlegevorrichtung und die Einbringungsvorrichtung so ausgebildet, dass das zweite Verbindungsmittel nach dem steifen Verbinden mit der an dem Kopf festgelegten Festlegestruktur eine relativ zu einem Kieferknochen oder einem Zahn des Menschen oder Tieres fixierte Lage aufweist. Dies bedeutet, dass die Verbindungsmittel bzw. die Festlegestruktur und die Einbringungsstruktur so auszulegen sind, dass die Festlegestruktur relativ zu einem Kieferknochen oder einem Zahn in eine fixierte Lage gebracht werden kann. Dies ist bspw. möglich, indem das erste Verbindungsmittel mit der Festlegevorrichtung fest und steif verbunden ist und das zweite Verbindungsmittel steif mit der Einbringungsvorrichtung verbunden ist und die Verbindungsmittel so eingerichtet sind, dass sie beim Verbinden miteinander steif verbunden werden können. Hier sind bspw. Rastmittel, Klemmungen, Schieberiegel und/oder magnetische Ausrichtmittel vorstellbar. Eine steife Verbindung muss nicht zwangsläufig fest sein. Ausreichend ist eine Verbindung, wenn sie beispielsweise beim Andrücken von unten nach oben bezüglich der Ausrichtung in der zur Druckrichtung senkrechten Ebene fix ist. Dies kann beispielsweise durch Nuten und entsprechende Vorsprünge realisiert werden. Vorteilhafterweise werden jedoch Verriegelungs- und/oder Fixiermittel derart vorgesehen, dass die Verbindung nicht nur steif sondern auch derart fest ist, dass sie ohne Betätigung von vorzusehenden Lösemitteln, wie beispielsweise dem Zurückziehen eines Riegels, nicht verändert werden kann.
Durch ein solches System wird eine fixierte Lage der Einbringungsvorrichtung erreicht. Dadurch kann die Einbringungsvorrichtung das mindestens eine Mittel zum Abtragen gezielt an bestimmter Stelle applizieren.
Dies ermöglicht ein genaueres Arbeiten, das bspw. nicht mehr auf das durch einen Arzt optisch geleitete Applizieren eines Abtragemittels angewiesen ist. Auch ist es bspw. unabhängig von möglicherweise zitternden Handbewegungen o.ä.. Somit kann das System ein geplantes Abtragen deutlich genauer durchführen. Dadurch wird bspw. die Festigkeit von Implantaten erhöht und die Menge des bei einer einzubringenden Füllung abzutragenden Materials deutlich verringert.
Ein solches System kann derart verwendet werden, dass zunächst die Festlegevorrichtung am Kopf des Patienten, insbesondere am Kiefer des Patienten, festgelegt wird und sodann die Einbringungsvorrichtung über die Verbindungsmittel daran fixiert wird. Im Anschluss daran kann die Abtragung durchgeführt werden.
Mit Vorteil ist die Einbringungsvorrichtung so eingerichtet, dass die Einbringungsvorrichtung oder ein direkt an das zweite Verbindungsmittel angrenzender Endabschnitt der Einbringungsvorrichtung so mit dem zweiten Verbindungsmittel verbunden ist, dass die Einbringungsvorrichtung beziehungsweise der Endabschnitt in Richtung Abtragung einen nicht variablen Abstand zur Struktur, in der die Abtragung durchgeführt wird, aufweist. Die Richtung der Abtragung ist dabei die mittlere Einfallsrichtung der berührungslosen Abtragungsmittel. Bei der Einbringung eines Lochs wäre somit die Einbringungsvorrichtung beziehungsweise der Endabschnitt in der Einbringungsrichtung des Lochs, also in Richtung dessen Längsachse, nicht beweglich.
Mit Vorteil ist die Einbringungsvorrichtung beziehungsweise der Endabschnitt lediglich um die Richtung der Abtragung, insbesondere die Längsachse des Lochs, also um die Einbringungsrichtung des Lochs, drehbar und ansonsten steif mit dem zweiten Verbindungsmittel verbunden. Dann sind mit Vorteil Lagebestimmungsmittel zur Bestimmung der genauen Rotationslage vorgesehen. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Endabschnitt vollständig steif mit dem zweiten Verbindungsmittel verbunden sein. Dann sind keine Lagebestimmungsmittel vorgesehen.
Mit Vorteil weist der Endabschnitt mindestens ein Umlenkmittel zum Umlenken der Mittel zum berührungslosen Abtragen auf. Dabei wird eine Umlenkung um 60 bis 120°, insbesondere von 90°, bevorzugt. Das Umlenkmittel ist dabei vorteilhafterweise auf einer Achse durch die Richtung der Abtragung positioniert.
Durch ein solches Umlenkmittel kann eine Einbringungsvorrichtung geschaffen werden, die im Mundraum mit seinem beschränkten Platzangebot, insbesondere senkrecht zu den Kauflächen, besonders leicht zu positionieren ist.
Vorteilhafterweise ist die fixierte Lage gemäß Anspruch 2 eine durch die Festlegevorrichtung und die Verbindungsmittel vorbestimmte Lage.
Bei einer solchen Ausbildung kann bspw. zunächst ein CT- oder eine andere bildliche Darstellung der im Mundraum befindlichen Situation oder eines Teils davon gewonnen werden (z. B. durch interorale Scanner oder ähnliches) und bspw. am Computer eine Planung der Abtragung durchgeführt werden. Sodann kann bspw. durch „Rapid Prototyping“ eine Festlegestruktur hergestellt werden. Diese kann dabei auf die in dem Mundraum anzutreffenden Formen angepasst sein und ein erstes Verbindungsmittel an einer vorbestimmten Position und ausgerichtet in eine vorbestimmte Richtung aufweisen, so dass daran die Einbringungsvorrichtung über die Verbindungsmittel an der Festlegevorrichtung befestigt werden kann und mit Hilfe der Mittel zum Abtragen nun eine Abtragung durchgeführt werden kann, die der zuvor geplanten Abtragung weitestgehend entspricht. So ist bspw. möglich, ein entsprechendes Computer-Programm zu schaffen, dass vom Mundraum gemachte Aufnahmen darstellt und eine Planung der Abtragung erlaubt. Es könnte des Weiteren dazu eingerichtet sein, über entsprechende Mittel eine Festlegevorrichtung herzustellen, die so eingerichtet ist, dass im Anschluss daran und Festlegen der Festlegevorrichtung und Verbinden der Einbringungsvorrichtung mit der Festlegevorrichtung eine automatische Abtragung durchgeführt werden kann, die der vorher geplanten weitestgehend genau entspricht.
Alternativ zu einer solchen vorbestimmten fixierten Lage wäre es denkbar, dass die Festlegevorrichtung und/oder die Einbringungsvorrichtung mindestens ein Lagebestimmungsmittel zur Bestimmung der fixierten Lage aufweisen. Dabei wird eine solche Lagebestimmung vorteilhafterweise gegenüber der Festlegevorrichtung durchgeführt. Wenn dann die Festlegevorrichtung eine vordefinierte Lage relativ zum Kiefer bzw. Zähnen aufweist, so kann über das Lagebestimmungsmittel die Lage der Einbringungsvorrichtung gegenüber der Kieferstruktur bzw. der Zähne ermittelt werden. Dies ist bspw. in der Form denkbar, dass die Verbindungsmittel eine Festlegung schaffen, die eine Rotation um eine Achse ermöglicht. Dies ist bspw. vorteilhaft, um eine Einbringungsvorrichtung möglichst frei im Mundraum platzieren zu können.
Die entsprechende Verfahrensweise würde dann den vor dem Abtragen durchzuführenden Schritt der Bestimmung der Lage der Einbringungsvorrichtung aufweisen.
Vorteilhafterweise wird als Festlegevorrichtung eine Zahn- und/oder Kieferschiene zum formschlüssigen Aufklemmen auf einen Kieferabschnitt und/oder Zähne und/oder Implantate verwendet. Dies bietet eine besonders einfache und zuverlässige Möglichkeit der Festlegung.
Besonders vorteilhaft wird als Mittel zum Abtragen ein gepulster Laser oder ein Lichtleiter verbunden mit einem gepulsten Laser verwendet.
Gepulste Laser sind besonders geeignet, eine schonende Abtragung durchzuführen. Dabei ist die Einbringungsvorrichtung so eingerichtet, dass sie einen Laserstrahl zum Abtragen von festem Material im Mundraum verwendet. Das Verwenden gepulster Laser ist besonders vorteilhaft, da damit eine Karbonifizierung einer Kieferknochenstruktur verhindert werden kann und der Wärmeeintrag vergleichsweise gering gehalten werden kann.
Mit Vorteil sind die Verbindungsmittel so gewählt, dass die Verbindung wasserdicht ist. So können über den Speichel keine Keime aus dem Mundraum eindringen.
Mit besonderem Vorteil sind die Verbindungsmittel so gewählt, dass keine Partikel oder Flüssigkeiten in die Einbringungsvorrichtung eintreten können. Damit kann die Einbringungsvorrichtung auf einfache Art für verschiedene Patienten verwendet werden. Dazu müsste sie dann nur von außen desinfiziert bzw. mit einem auswechselbaren Überzug versehen sein.
Dabei muss das berührungslose Abtragungsmittel, beispielsweise ein Laser, nicht unbedingt im Mundraum positioniert werden. Vielmehr kann es entfernt positioniert und über ein Transportmittel, beispielsweise einen Lichtleiter, in den Mundraum geführt werden.
Mit besonderem Vorteil weist die Einbringungsvorrichtung, insbesondere bei der Verwendung eines gepulsten Lasers als Abtragungsmittel, einen Scanner auf. Ein Scanner ist zur Steuerung beziehungsweise Ablenkung und insbesondere zum rasternden Bewegen des Abtragungsmittels beziehungsweise des Wirkungs- und/oder Auftrefforts des Abtragungsmittels im Allgemeinen vorteilhaft.
Ein solcher Scanner beinhaltet insbesondere mindestens eine Bewegungsvorrichtung, an der insbesondere ein Scannerspiegel befestigt ist. Durch gezielte Ansteuerung der Bewegungsvorrichtung kann beispielsweise ein Laserstrahl steuerbar abgelenkt werden.
Um die Information über die fixierte Lage weiterhin nutzen zu können, um beispielsweise den Laserstrahl gezielt an einen geplanten Ort lenken zu können, ist die Bewegungsvorrichtung vorteilhafterweise mit dem zweiten Verbindungsmittel steif verbunden. Alternativ kann der Scanner auch ohne eine solche steife Verbindung angeordnet werden. Dann kann zur Erhaltung der Information beispielsweise mindestens ein Sensor zur Erfassung der Änderung und/oder Lage und/oder Ausrichtung vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich können Mittel vorgesehen sein, die auch bei Änderungen der Lage und/oder Ausrichtung ein identischen Auftreffort beziehungsweise Wirkungsort gewährleisten. Dies ist beispielsweise durch spezielle, mit den bewegten und/oder unbewegten Teilen gekoppelte Optiken möglich. Auch kann dies durch Verwendung von Lichtleitern an den bewegten Teile und/oder Gelenken und/oder Verstellorten gewährleistet werden, wenn beispielsweise die Richtung der Einkopplung in den Lichtleiter durch den Scanner verändert wird.
Besonders vorteilhaft ist der Einsatz von mehreren, insbesondere zwei Bewegungsvorrichtungen mit jeweils einem Scannerspiegel, da dann der Laserstrahl in verschiedenen Ebenen abgelenkt werden kann. Durch eine solche Ablenkung ist es möglich, den Laserstrahl gezielt an verschiedene Punkte zu steuern und nur sehr lokal Abtragungen vorzunehmen. Dadurch kann ein Wärmeeintrag reduziert werden und eine besonders planungsgerechte Abtragung durchgeführt werden. Soll bspw. ein Loch erzeugt werden, kann der Laserstrahl dann in verschiedenen Mustern über die Fläche, an der ein Loch entstehen soll, geführt werden. Dadurch können sich die Stellen, an denen der Laser gerade nicht einstrahlt, in der Zwischenzeit wieder abkühlen. Auch kann dadurch eine besonders senkrechte Lochform erzeugt werden. Auch kann der Lochgrundriss im Gegensatz zu üblichen Verfahren mit Bohrern auch in beinahe beliebiger Geometrie, beispielsweise sechseckig, ausgeführt werden. Ein entsprechendes Verfahren würde somit im Rahmen der Abtragung die Verfahrensschritte umfassen, den gepulsten Laser einzuschalten und über die Steuerung der Bewegungsvorrichtungen den Laserstrahl so zu lenken, dass eine Abtragung an den gewünschten Positionen durchgeführt wird, so dass am Ende die geplante Abtragung realisiert wird.
Besonders vorteilhaft kann die Einbringungsvorrichtung einen mit dem zweiten Verbindungsstück, insbesondere steif, verbundenen Endabschnitt aufweisen. In einem solchen Endabschnitt ist ein mit diesem fest verbundener Umlenkspiegel angeordnet. Der Endabschnitt wiederum ist mit dem Scanner steif verbunden. Mit dem Scanner steif verbunden ist ein Einkopplungsabschnitt zum Einkoppeln von Laserpulsen, der insbesondere beweglich mit dem Scanner verbunden ist. So kann über den Einkopplungsabschnitt ein Laserpuls in den Scanner eingekoppelt, durch die Scannerspiegel entsprechend abgelenkt und über den festen Umlenkspiegel sodann an den vorbestimmten Ort geleitet werden. Die Verwendung eines solchen Umlenkspiegels in einem Endabschnitt zusätzlich zu einem Scanner ermöglicht es, den Scanner etwas weiter entfernt von den Verbindungsmitteln und zur Locherstreckung abgewinkelt anzuordnen, was eine flachere Bauweise und so mit eine angenehmere Anwendung in der Mundhöhle ermöglicht.
Besonders bevorzugt wird ein solches System zum Einbringen mindestens eines, insbesondere im Querschnitt eckigen, Lochs in einen Kiefer ausgebildet bzw. verwendet. Eine solche Ausbildung kann sich durch ein entsprechendes Computersystem zur Planung und Durchführung, das Abtragungsmittel, beispielsweise die Laserenergie oder –pulsform, die Art des Scanners oder die Verbindungsmittel auszeichnen. Eckige Löcher sind besonders vorteilhaft, da dadurch ein besonders guter Halt, bspw. von Implantaten erzielt werden kann. Somit ist ein System mit besonderem Vorteil ausgebildet, eine Befestigungsstruktur für ein Implantat in einen Kieferknochen einzubringen. Eine entsprechende Verwendung hebt die Vorteile dieses Systems besonders deutlich hervor.
Alternativ kann ein solches System mit Vorteil zum Einbringen eines Lochs oder einer Ausnehmung in einem Zahn, ausgebildet sein bzw. dazu verwendet werden. Eine solche Ausbildung kann ein entsprechendes Computersystem zur Planung und Durchführung, das Abtragungsmittel, beispielsweise die Laserenergie oder –pulsform, die Art des Scanners oder die Verbindungsmittel charakterisiert sein. Mit einem solchen System lassen sich besonders genaue Löcher oder Ausnehmungen einbringen, so dass der Halt einer möglicherweise einzubringenden Füllung sehr hoch sein und die Menge des abzutragenden Materials sehr gering ausfallen wird.
So ist beispielsweise bei tiefen Löchern ein aufwendigerer Scanner erforderlich als bei der Entfernung von oberflächlichen und kariösen Stellen eines Zahnes.
Alternativ kann ein solches System auch mit Vorteil zum Abtragen von Kieferknochen im direkten Umfeld eines Zahns zur Beeinflussung der Bewegung eines Zahns im Kiefer bei einer Zahnfehlstellungskorrektur ausgebildet sein bzw. dazu verwendet werden. Dies kann beispielsweise im Rahmen einer Rapid Orthodontic Tooth Movement Therapie erfolgen. Eine solche Ausbildung kann ein entsprechendes Computersystem zur Planung und Durchführung, das Abtragungsmittel, beispielsweise die Laserenergie oder –pulsform, die Art des Scanners oder die Verbindungsmittel charakterisiert sein. Im Gegensatz zur der Entfernung von oberflächlichen und kariösen Stellen eines Zahnes, bei dem die Abtragungsmittel in der Regel von oben auf einen Zahn gerichtet sein können, müssen der Scanner und/oder die Verbindungsmittel bei einer derartigen Anwendung so eingerichtet sein, dass die das Abtragungsmittel direkt an den an den Zahn angrenzenden Kieferbereich, häufig also in den Zahnzwischenraum leiten können.
Mit Vorteil sind die Systeme mit entsprechender Steuerungssoft- und hardware verbunden, die im Idealfall auch eine Planung des Eingriffs ermöglichen bzw. entsprechende Schnittstellen aufweisen.
Mit Vorteil beinhaltet die Einbringungsvorrichtung eine Entfernungsmessvorrichtung. Durch eine solche Entfernungsmessvorrichtung kann bspw. der Abstand zum abzutragenden Material bestimmt werden. Dadurch kann der Erfolg der Abtragung bzw. die Tiefe oder auch Form der Abtragung ermittelt werden. Dies ermöglicht eine noch genauere Durchführung der Abtragung, da ein entsprechendes Feedback möglich ist.
Eine solche Entfernungsmessung kann bspw. durch Triangulationsmittel zur Durchführung einer Entfernungsmessung mittels Laser-Triangulation ausgebildet sein. Dabei kann insbesondere ein lenkbarer Laserstrahl, der auch zur Abtragung verwendet wird, jedoch mit ggf. geringerer Intensität verwendet werden und die durchgeführte Abtragung bzw. die Form des am Abtragungsortes befindlichen Materials bestimmt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann eine solche Entfernungsmessvorrichtung Mittel zur Erfassung eines Ablationsknalls aufweisen. Dazu eignet sich bspw. ein Mikrofon. Wird bspw. mit Hilfe eines Laserstrahls Material abgetragen, werden ein Plasma und ein Ablationsknall erzeugt. Dieser Ablationsknall kann detektiert werden. Dies ist auf verschiedene Arten möglich. Eine derartige Entfernungsmessung hat den Vorteil, dass sie gleichzeitig mit der Abtragung durchgeführt werden. Auch dadurch ist eine Vermessung der Lochgeometrie bzw. der Form der Abtragung bzw. des Materials, das sich am Abtragungsort befindet, möglich. Sie bietet gegenüber der Lasertriangulation bspw. den Vorteil, dass sie auch bei vergleichsweise viel Dampf oder Partikel im Abtragungsbereich verhältnismäßig genaue Ergebnisse liefert.
Eine solche Messung kann durch die Bestimmung der Laufzeit der Schallwellen des Ablationsknalls erfolgen, die sodann auf Basis der Schallgeschwindigkeit im zwischen Abtragungsort und Mikrofon in eine Entfernung zwischen Entstehungsort (Abtragungsort) und aufnehmenden Mikrofon umgerechnet werden kann. Dabei kann als Startpunkt der Zeitmessung beispielsweise die Erzeugung des Abtragungsmittels, beispielsweise des Laserpulses, oder die Passage des Abtragungsmittels, beispielsweise des Laserpulses, durch die Einbringungsvorrichtung verwendet werden, da beispielsweise die Laufzeit eines Laserstrahls in der Regel vernachlässigt werden kann. So kann beispielsweise eine durch eine zwischen zwei Messungen durchgeführte Abtragung hervorgerufene Tiefenänderung vermessen werden. Dabei wird vorausgesetzt, dass sich die Lage der Einbringungsvorrichtung oder zumindest der Mikrofone zwischenzeitlich zumindest bezüglich der Entfernung zur Struktur, in der die Abtragung durchgeführt wird, nicht verändert hat. Die ist durch eine oben beschriebene Ausbildung der Einbringungsvorrichtung und/oder durch steife Verbindung der Mikrofone mit dem zweiten Verbindungsmittel zu erreichen. Auch ist es möglich, mit Beginn der Abtragung die Entfernung zur abzutragenden Struktur zu ermitteln.
Alternativ kann bei Verwendung von mindestens zwei zum Abtragungsort asymmetrisch angeordneten oder mindestens drei Mikrofonen eine Entfernungsbestimmung auch ohne Kenntnis über den Erzeugungszeitpunkt erfolgen. Dabei kann durch Berechnung auf Basis der einzelnen Laufzeiten, insbesondere unter Verwendung der Kenntnis über die Einfallsrichtung des Abtragungsmittels, eine Entfernung auf bekannte und einfache Weise durch Trilateration bestimmt werden.
Durch Verwendung von mindestens zwei Mikrofonen kann durch Berechnung aus den Laufzeiten zu den mindestens zwei beziehungsweise drei Mikrofonen auch eine Kontrolle der Steuerung des Laserstrahls erfolgen. Denn durch eine einfache Berechnung auf Basis der Laufzeiten kann der Ort der Entstehung berechnet werden.
Darüber hinaus kann durch die Detektion des Ablationsknall auf weitere Eigenschaften des abtragenden Materials bzw. des Materials im Umfeld der Abtragung geschlossen werden. So kann bspw. die noch vorhandene Materialmenge grob bestimmt werden oder auch Festigkeit des abgetragenen Materials ermittelt werden. Dadurch lässt sich eine besonders gute Steuerung der Abtragung realisieren.
Durch die Detektion des Ablationsknalls lässt sich bei einem Einsatz eines Lasers als Mittel zur Abtragung die erforderliche Laser bzw. Pulsenergie bestimmen. Diese kann je nach Kieferknochen oder abzutragender Substanz unterschiedlich ausfallen. So kann bspw. die Laserenergie langsam gesteigert werden, bis ein Ablationsknall detektiert wird. Dadurch lässt sich die erforderliche Laserenergie besonders genau einstellen und auf die einzelnen Punkte der Abtragung anpassen und dadurch ein besonders schonendes Abtragen erreicht bzw. der Wärmeeintrag minimiert werden.
Mit Vorteil weist die Einbringungsvorrichtung, wenn sie als Mittel zum Abtragen einen gepulsten Laser oder einen Lichtleiter verbunden mit einem gepulsten Laser nach Anspruch 4 aufweist, und Mittel zur Erfassung des Ablationsknalls umfasst, auch Mittel zur Detektion der Zeitverzögerung zwischen dem Erzeugen oder der Passage eines Laserpulses durch die Einbringungsvorrichtung und der Erfassung des Ablationsknalls auf. Dadurch lässt sich eine Entfernungsmessung besonders zuverlässig und genau realisieren. Die Laufzeit des Laserstrahls kann dabei in der Regel vernachlässigt werden.
Mit Vorteil wird eine Fokussierungseinrichtung, insbesondere im, am oder angrenzend an die Einbringungsvorrichtung, vorgesehen. Mit einer solchen Fokussierungseinrichtung, die insbesondere zwei oder mehr Linsen umfasst, kann der Laserstrahl, insbesondere an dem Ort der vorzunehmenden Abtragung, fokussiert werden. Mit Vorteil ist die Fokussierungseinrichtung so eingerichtet, dass der Fokus verschiebbar ist und insbesondere im Lauf der Abtragung nachgeführt werden kann. Dies ist insbesondere bei tiefen Abtragungen vorteilhaft, damit die volle Intensität des Abtragungsmittels immer fokussiert am Abtragungsort zur Verfügung steht. Dabei kann sich die Nachführung an einer geplanten, berechneten, und/oder gemessenen schon erfolgten Abtragung und/oder an der Tiefe des geplanten, berechneten und/oder gemessenen Abtragungsortes orientieren.
Mit Vorteil können in beziehungsweise an der Festlegevorrichtung Vorrichtungen zum Kühlen, insbesondere zum Einbringen und gegebenenfalls Absaugen von Kühlmittel beinhalten. Dazu kann beispielsweise eine Kühlmittelzuführung, insbesondere mit einer Düse zum gezielten Einbringen des Kühlmittels, vorgesehen sein. Als Kühlmittel kommt beispielsweise gekühltes Wasser oder Eiswasser in Frage. Optimalerweise wird Kühlmittel gewählt, dass einen Laserstrahl möglichst unbeeinflusst passieren lässt. Zum Absaugen kann ein Absaugkanal vorgesehen sein. An einen solchen können beispielsweise beim Zahnarzt vorhandene übliche Absaugmittel angeschlossen werden. Es ist jedoch auch denkbar, Kühlmittel vorzusehen, dass beispielsweise verdampft und somit selbsttätig aus einer entsprechenden Öffnung wieder austreten kann und/oder durch den Kühlmittelfluss herausgetragen wird.
Denkbar ist es auch, die Vorrichtungen zum Kühlen am Einbringungsstück vorzusehen.
Ein entsprechendes Verfahren würde somit die Schritte umfassen:
a. Bereitstellen oder Herstellen einer Befestigungsvorrichtung, insbesondere aufgrund von Bildmaterial des Mundraums,
b. Festlegen der Festlegevorrichtung am Kopf, insbesondere am Kiefer oder an Zähnen,
c. Verbinden der Einbringungsvorrichtung mit der Festlegevorrichtung über die Verbindungsmittel,
d. Anwenden der Abtragungsmittel zur Abtragung des Materials.
Vorteilhafterweise wird dabei zuvor eine Planung der Abtragung durchgeführt. Besonders vorteilhaft wird die Abtragung durch ein scannendes Verfahren realisiert, bei dem die Abtragung immer nur an kleinen Punkten durchgeführt und so nach und nach die geplante oder gewünschte Abtragung erzielt wird. Mit besonderem Vorteil werden Entfernungsmessungen vorgenommen, um die Abtragung zu optimieren, bspw. um bezüglich der Energie oder des Fokusses eine genauere Steuerung der Abtragung zu erreichen und/oder bspw. einen Vergleich der erwarteten Abtragung mit der erzielten Abtragung durchzuführen und dementsprechend die Abtragung anzupassen. Mit besonderem Vorteil werden aufgrund der Auswertung des Ablationsknalls weitere Daten erhoben, die ebenfalls zur Optimierung der Abtragung verwendet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele sowie weitere Vorteile der Erfindung sollen anhand von schematischen Skizzen beschrieben werden.
Dabei zeigen die Figuren im Einzelnen:
Figur 1 eine schematische Übersicht über die Anwendung des Systems im Mundraum;
Figur 2 eine schematische Übersicht über ein erfindungsgemäßes System;
Figur 3 eine schematische Darstellung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Systems;
Figur 4 eine schematische Darstellung wie in Figur 3, jedoch mit Kühlung; und
Figur 5 eine schematische Darstellung einer Entfernungsmessung;
Figur 6 eine schematische Übersicht über ein zweites erfindungsgemäßes System und
Figur 7 eine schematische Übersicht über ein drittes erfindungsgemäßes System
Weg(e) zur Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt einen menschlichen Kopf mit einem Kiefer 1. In Figur 1 befinden sich zwei dargestellte Zähne 2. Des Weiteren ist ein Loch 4 gezeigt, auf dessen Grund ein Lasterstrahl 8 gerichtet ist. Er wird unter Verwendung eines Handstücks 5 eingebracht. Das Handstück 5 kann dabei durch einen Arzt bzw. Anwender gehalten werden. Gehalten bedeutet nur, dass dessen Gewicht durch den Arzt gehalten wird. Die genaue Ausrichtung des Handstücks 5, oder zumindest die eines Endabschnitts, wird durch eine Zahnschiene 3 und die Verbindungsmittel bestimmt. Durch den Laserstrahl 8 wird das Loch 4 durch Abtragung von Kieferknochen erzeugt. Eine Zahnschiene 3 ist auf diese zwei Zähne 2 aufgesetzt und dient zur Befestigung bzw. Ausrichtung des Handstücks 5.
Durch ein solches System kann gezielt ein Loch 4 erzeugt werden.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems, wobei die Zahnschiene 3 auf einen nicht zum System gehörenden Kiefer 1 aufgesetzt ist. Zu erkennen ist ein erstes Verbindungsmittel 6, das mit der Zahnschiene 3 fest und steif verbunden ist. Ein zweites Verbindungsmittel 7 ist mit dem Endabschnitt 14 fest und steif verbunden. Dieser ist wiederum mit dem Scanner 11 fest und steif verbunden. Der Scanner 11 ist jedoch beweglich mit einem Einkopplungsabschnitt 16 verbunden, der in einen Laser 9 mündet. Der Laser 9 ist in diesem Beispiel in einem großen fahrbaren Gehäuse angeordnet und koppelt seine Laserpulse in den in sich mehrfach beweglichen Einkopplungsabschnitt 16 ein, der den Laserstrahl führt. Tritt der Laserstrahl aus dem Einkopplungsabschnitt 16 aus und in den Scanner 11 ein, kann er dort abgelenkt werden. Sodann tritt der Laserstrahl in einen Endabschnitt 14 ein, in dem er in Richtung Kiefer 1 umgelenkt wird. Dort kann er Kiefermaterial abtragen.
Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes System. Des Weiteren gezeigt ist ein Kiefer 1. Auf den Kiefer 1 aufgesetzt ist eine Zahnschiene 3, die dort über einen formschlüssigen Sitz befestigt ist. Die Zahnschiene 3 weist ein erstes Verbindungsmittel 6 auf, das mit einem zweiten Verbindungsmittel 7 zusammenwirkt. Mit dem zweiten Verbindungsmittel 7 fest verbunden sind ein Endabschnitt 14 und ein Scanner 11. Zum Einkoppeln eines Laserstrahls 8 weist der Scanner 11 einen Lichtleiter 10 auf, in den ein in einem Laser erzeugter gepulster Laserpuls als Laserstrahl 8 in den Scanner 11 eingekoppelt wird. Im Scanner 11 befinden sich zwei Scannerspiegel 12, jeweils befestigt auf einer Bewegungsvorrichtung 13. Diese Bewegungsvorrichtung 13 ist computergesteuert und ermöglicht es, den Laserstrahl 8, in verschiedenen Richtungen und Ebenen abzulenken. Dies ist durch die mehreren, in unterschiedlichen Graustufen gezeigten Laserstrahlen 8 angedeutet. Die so abgelenkten Laserstrahlen 8 treffen sodann im Endabschnitt 14 auf den fest angeordneten Umlenkspiegel 15 und werden dadurch in Richtung Kiefer 2 umgelenkt. So tragen sie Kiefermaterial ab und schaffen das Loch 4.
Figur 4 zeigt die Darstellung aus Figur 3 jedoch mit einem Kühlmittelzuführkanal 22, einer Kühlmitteldüse 23 und einem Absaugkanal 24. Die Kanäle 22, 24 weisen außen entsprechende Anschlüsse für Zuführung beziehungsweise Absaugung auf. Die Düse 23 richtet den Kühlmittelstrahl auf die stelle, an der die Abtragung stattfindet. Die Fließrichtung des Kühlmittels ist durch Pfeile veranschaulicht.
Figur 5 zeigt das Handstück 5. Dabei sind die Verbindungsmittel und die Zahnschiene nicht gezeigt. Der Laserstrahl 8 wird über den Scanner 11 und dessen Scannerspiegel 12 und über den Umlenkspiegel 15 in das Loch 4 eingekoppelt. Dort wird er teilweise reflektiert und anschließend über einen in einem zusätzlich montierten Triangulationsarm 18 angeordneten Triangulationsspiegel 20 auf ein CCD 19 umgelenkt. Über die Verschiebung des Laserstrahl 8 auf dem CCD 19 kann die Veränderung der Tiefe des Lochs 4 bestimmt werden. Dabei wird vorteilhafterweise ein Laserstrahl 8 eingesetzt, der nicht zu einer Ablation führt. Durch die Bewegung der Scannerspiegel 12 kann der Laserstrahl 8 im Loch 4 bewegt werden. Dadurch lässt sich die Tiefe bzw. die Veränderung der Tiefe des Lochs 4 an verschiedenen Stellen ermitteln. Wird die Energie des Laserstrahls 8 gesteigert, so dass es zu einer Ablation kommt, entsteht ein Ablationsknall 21, der durch Wellenfronten angedeutet ist. Dieser Ablationsknall 21 trifft auf die Mikrofone 17, die ihn erfassen. Dadurch können Aufschlüsse über die Struktur gewonnen werden, an der der Ablationsknall 21 entsteht. Ist darüber hinaus der Zeitpunkt bekannt, zu dem der Laserstrahl 8 im Loch 4 eintrifft bzw. das Handstück 5 passiert oder außerhalb des Handstücks 5 erzeugt wird, kann die Tiefe des Lochs 4 bzw. der Abstand des Bodens zu den Mikrofonen 17 bestimmt werden. Dabei ist die Kenntnis der genauen Zeit des Eintreffens am Grund des Lochs 4 nicht erforderlich, da die Laufzeit des Laserstrahls 8 im Verhältnis zur Laufzeit der akustischen Wellen des Ablationsknalls 21 vernachlässigbar gering ist.
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten erfindungsgemäßen Systems, mit einem beweglichen Arm zur Führung des Laserstrahls 8. Der Arm weist teilweise Lichtleiter 10 auf. Im Arm ist ein Scanner 11 angeordnet. Der Arm ist an zahlreichen Stellen dreh und knickbar. Diese Freiheitsgerade sind durch Pfeile angedeutet. Am Arm angeschlossen ist ein Handstück 5 angeordnet. Ebenfalls gezeigt ist eine Zahnschiene 3.
Eine solche Ausführung mit beweglichem Arm ist für die praktische Anwendung im Mundraum mit zahlreichen Vorteilen verbunden.
Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten erfindungsgemäßen Systems, ähnlich zu Figur 6, wobei ein Scanner 11 am Fuß des Arms angeordnet ist.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen lassen sich ggf. den entsprechenden Anforderungen angepasst durch den Fachmann leicht auffinden.
Bezugszeichenliste:
  1. Kiefer
  2. Zahn
  3. Zahnschiene
  4. Loch
  5. Handstück
  6. Erstes Verbindungsmittel
  7. Zweites Verbindungsmittel
  8. Laserstrahl
  9. Laser
  10. Lichtleiter
  11. Scanner
  12. Scannerspiegel
  13. Bewegungsvorrichtung
  14. Endabschnitt
  15. Umlenkspiegel
  16. Einkopplungsabschnitt
  17. Mikrofon
  18. Triangulationsarm
  19. CCD
  20. Triangulationsspiegel
  21. Ablationsknall
  22. Kühlmittelzuführungskanal
  23. Kühlmitteldüse
  24. Absaugkanal

Claims (13)

  1. System zum Abtragen von festem Material im Mundraum eines Mensches oder Tieres umfassend eine Festlegestruktur und eine Einbringungsvorrichtung (5, 9, 10, 11, 14, 16), wobei die Einbringungsvorrichtung mindestens ein Mittel (8, 9) zum berührungslosen Abtragen von festem Material aufweist und die Festlegevorrichtung (3) zum Festlegen an einem menschlichen oder tierischen Kopf, insbesondere Kiefer (1), eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegevorrichtung (3) ein erstes Verbindungsmittel (6) und die Einbringungsvorrichtung (5, 9, 10, 11, 14, 16) ein zweites Verbindungsmittel (7) aufweist, wobei die Verbindungsmittel (6, 7) so eingerichtet sind, dass das zweite Verbindungsmittel (7) steif mit der Festlegevorrichtung (3) verbindbar ist und Festlegevorrichtung (3) und Einbringungsvorrichtung (5, 9, 10, 11, 14, 16) so ausgebildet sind, dass das zweite Verbindungsmittel (7) nach dem steifem Verbinden mit der an dem Kopf festgelegten Festlegestruktur (3) eine relativ zu einem Kieferknochen (1) oder einem Zahn (2) des Menschen oder des Tieres fixierte Lage aufweist.
  2. System nach Anspruch 1, wobei die fixierte Lage eine durch die Festlegevorrichtung (3) und die Verbindungsmittel (6, 7) vorbestimmte Lage ist.
  3. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Festlegevorrichtung (3) eine Zahn- und/oder Kieferschiene zum Aufklemmen auf einen Kieferabschnitt (1) und/oder Zähne (2) und/oder Implantate umfasst.
  4. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Mittel zum Abtragen einen gepulster Laser (9) oder einen Lichtleiter (10) verbunden mit einem gepulsten Laser (9) umfasst.
  5. System nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbringungsvorrichtung einen Scanner (11) zur Ablenkung des mindestens einen Mittels (8, 9) zum berührungslosen Abtragen umfasst
  6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Scanner (11) mindestens einen an einer Bewegungsvorrichtung (13) befestigten Scannerspiegel (12) zur steuerbaren Ablenkung des Laserstrahls (8) umfasst.
  7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, und die Bewegungsvorrichtung (13) steif mit dem zweiten Verbindungsmittel (7) verbunden ist.
  8. System nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbringungsvorrichtung einen Scanner (11) umfassend mindestens einen an einer Bewegungsvorrichtung (13) befestigten Scannerspiegel (12) zur steuerbaren Ablenkung des Laserstrahls (8) umfasst und die Bewegungsvorrichtung (13) steif mit dem zweiten Verbindungsmittel (7) verbunden ist.
  9. System nach einem der vorstehenden Ansprüche zum Einbringen mindestens eines, insbesondere eckigen, Lochs (4) in einen Kieferknochen (1), insbesondere zum Einbringen einer Befestigungsstruktur für ein Implantat in einen Kieferknochen (1).
  10. System nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7, eingerichtet zum Einbringen eines Lochs (4) oder einer Ausnehmung in einen Zahn (2).
  11. System nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7, eingerichtet zum Abtragen von Kieferknochen (1) im direkten Umfeld eines Zahns (2) zur Beeinflussung der Bewegung des Zahns (2) im Kiefer (1).
  12. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Einbringungsvorrichtung (5, 9, 10, 11, 14, 16) eine Entfernungsmessungsvorrichtung (17, 18) umfasst.
  13. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernungsmessungsvorrichtung Mittel, insbesondere mindestens ein Mikrofon (17), zur Erfassung eines Ablationsknalls umfasst.
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