WO2012126970A1 - Verfahren zur bearbeitung eines zahnmodells mittels eines virtuellen werkzeugs - Google Patents

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WO2012126970A1
WO2012126970A1 PCT/EP2012/055046 EP2012055046W WO2012126970A1 WO 2012126970 A1 WO2012126970 A1 WO 2012126970A1 EP 2012055046 W EP2012055046 W EP 2012055046W WO 2012126970 A1 WO2012126970 A1 WO 2012126970A1
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tooth model
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Sirona Dental Systems GmbH
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    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H20/00—ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance
    • G16H20/40—ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance relating to mechanical, radiation or invasive therapies, e.g. surgery, laser therapy, dialysis or acupuncture

Definitions

  • the invention relates to a method for processing a first virtual three-dimensional tooth model of a tooth generated during the planning of a dental prosthesis by means of a virtual tool.
  • the dental model is planned in the first step by means of a computer automated, taking into account the adjacent teeth, the opposing antagonists and other factors. It may happen that the proposed tooth model is rotated or arranged below or above an occlusal surface of the adjacent teeth. These errors of the proposed tooth model are corrected in the second step by means of a virtual tool. For correction in the second step, the proposed tooth model is usually cut off from the rest of the model of the tooth replacement on an equator line at the widest circumference of the tooth model. Then corrected using the virtual tool and then reconnected to a preparation margin using mathematical algorithms.
  • the virtual tooth model may be a model for partial crowns, onlays, inlays, or veneers.
  • a disadvantage of this method is that when cutting off the virtual tooth model from the rest of the model and when reconnecting to the preparation margin information, such as the arrangement and the dimensions of the contact points to Neighboring teeth and set material thickness of the first toothed model, lost. Therefore, after connecting the first tooth model to the rest of the model, the contact points to the neighboring teeth must be rescheduled and other boundary conditions, such as the material thickness, checked. This is associated with a higher cost.
  • DE 10 2004 938 136 A1 discloses a method for constructing the surface of a tooth replacement part consisting of three-dimensional data, wherein three-dimensional data of a tooth surface of a stored tooth are used at least as part of the surface of the tooth replacement part to be produced.
  • the tooth surface is first determined in its extent and then arranged on a stored tooth replacement part or in the region of a three-dimensional virtual preparation parts.
  • the position of the digital tooth surface in the tooth replacement part or on the preparation parts can be determined in at least one spatial direction and / or one direction of rotation.
  • a tooth surface of the contralateral tooth is mirror-inverted to form the surface of the restoration.
  • the selected tooth surface is mirrored using mirrors, showing a selection dialog.
  • the size of the selected tooth surface can be changed, so that an adaptation to the adjacent teeth is possible.
  • the location of the selected tooth surface can be changed to horizontal, vertical, skew and expansion. This transfer of the selected tooth surface is done using the usual CAD machining tools.
  • a disadvantage of this method is that the information obtained during the planning of the first tooth model must be lost when cutting off the residual model and must be recreated after reconnecting to the preparation margin.
  • the object of this invention is therefore to provide a method for processing a first virtual three-dimensional tooth model of a dental prosthesis part generated during the planning of a dental prosthesis by means of a virtual tool, which enables a time-saving and with little effort associated processing.
  • the invention relates to a method for processing a generated during the planning of a dental prosthesis first virtual three-dimensional tooth model of a dental prosthesis part by means of a virtual tool.
  • the first virtual tooth model is processed by means of the virtual tool, wherein during the processing by means of the virtual tool the first virtual tooth model is automatically adjusted by means of a computer so that certain boundary conditions defined during the planning of the tooth replacement remain satisfied.
  • the present method takes place only after an automated planning of a tooth replacement in order to correct the first proposed virtual three-dimensional tooth model of the tooth replacement part by means of the virtual tool.
  • the dental prosthesis to be planned may be a part of a tooth, such as a partial crown, an onlay, an inlay or a venier, or a whole tooth, such as a full crown, or several teeth of a dental arch that are connected to one another or arranged separately from one another.
  • the first tooth model may be a part of the tooth replacement or the entire tooth replacement.
  • the first dental model For post-processing of the first dental model, it can be visually separated from the rest of the model of the dental prosthesis or from a three-dimensional recording of the surrounding tooth structures, such as the neighboring teeth or a repair site, by visually fading the surrounding tooth structures of the receptacle and / or the residual model of the denture.
  • the user can effect different processing steps, such as an enlargement, a change of the position, a reduction and / or a change of the form.
  • the boundary conditions previously defined during planning such as the contact surfaces to the neighboring teeth and / or a specific material thickness of the first virtual tooth model, are taken into account.
  • the automatic, computer-assisted adaptation of the virtual tooth model can be carried out by means of a specific algorithm, wherein when changing a surface point of the virtual tooth model, the angular relationships and the length ratios to the surrounding surface points remain the same. In this case, the ratio or the quotient between a first distance and a second distance before the change and after the change remains the same, the first distance between the first surface point to be changed and a second adjacent surface point and the second distance between the first surface point to be changed and another adjacent third surface point.
  • the ratio between a first angle and a second angle before changing the first surface point and after changing the first surface point remains the same, the first angle between the connection line from the second surface point to the third surface point and the connection line from the second surface point to the first surface point to be changed and the second angle between the connecting line from the second surface point to the third surface point and the connecting line from the third surface point to the first surface point to be changed.
  • the automatic adjustment can be done iteratively in small steps throughout the duration of the application of the virtual tool. This ensures a smooth transition to the adjacent surface points, while maintaining aesthetically significant structures, such as fissures and depressions, in their shape.
  • An advantage of this method is that the post-processing of the proposed first tooth model, the specified boundary conditions remain met and then the necessary steps, such as planning the contact surfaces to the adjacent teeth, checking the material thickness, the connection to a preparation margin a smooth transition between the first tooth model and a residual tooth, omitted.
  • a further advantage of this method is that the computer-aided adherence to the specified boundary conditions is less error-prone compared to a manual connection of a cut tooth model to the preparation margin and the subsequent re-planning of the contact points.
  • the adaptation of the first tooth model can be carried out so that the specified boundary conditions remain met within certain specified tolerance ranges.
  • the specified boundary conditions do not have to remain exactly met, but can change during machining by means of the virtual tool within tolerance limits of the tolerance ranges.
  • tolerance ranges are determined based on mechanical, geometric and aesthetic requirements.
  • the material thickness must not fall below a certain thickness so that the dental prosthesis to be produced remains mechanically stable under the mechanical loads acting on it.
  • the dimensions of a penetration between two adjacent tooth models must also have certain mechanical stability and must be designed large enough, for example, to avoid voids between the teeth of the tooth replacement to be produced.
  • the boundary conditions to be met can be the following boundary conditions, namely a boundary condition for a specific dimension of a contact surface to an approximately adjacent second virtual tooth model of the tooth replacement or to a neighboring tooth from a three-dimensional optical recording and / or for a specific dimension of a penetration between the first tooth model and the adjacent second tooth model and / or for a specific arrangement of a contact surface to an occlusally adjacent third three-dimensional virtual tooth model of the tooth replacement or to an antagonist from the three-dimensional recording and / or for a certain material thickness of the first virtual tooth model between a preparation lumen and egg- ner outer surface and / or for the form of a connection to a preparation margin and / or for the shape of certain aesthetic structures on the outer surface of the first tooth model and / or for a specific dimensioning edge reinforcement of the first tooth model and / or the one form of a smooth transition between the first virtual tooth model and a preparation model, which represents a preparation and a residual tooth and / or for an over-contouring of the tooth
  • the specified boundary conditions remain satisfied during processing by means of the virtual tool.
  • Compliance with the dimensions of the contact surface to the proximal neighboring tooth model of the planned dental prosthesis or to the adjacent tooth from a three-dimensional optical recording ensures that no interdental spaces arise.
  • Compliance with the dimension of the penetration between the first tooth model and the second adjacent tooth model of the dental prosthesis ensures that the dental prosthesis is mechanically loadable at the site of penetration and no cavities between the teeth of the prosthesis to be produced arise.
  • Compliance with the material thickness of the first virtual tooth model between the preparation lumen, which may be formed as a counterpart to the preparation, and the outer surface ensures the predetermined mechanical stability of the prosthesis to be produced.
  • the connection of the first tooth model to the preparation margin remains unchanged during the processing of the first tooth model by means of the virtual tool, thereby ensuring a secure fit of the dental prosthesis to be prepared to the preparation.
  • the aesthetic structures as determined by the visual impression Natural teeth resembling grooves and depressions, remain unchanged during the processing of the first tooth model, so that the aesthetics of the first tooth model is not deteriorated. Compliance with the dimension of the edge reinforcement ensures a mechanical stability of the denture to be produced in the edge region.
  • the preparation model may comprise image data of a three-dimensional recording of the preparations and / or the remaining tooth.
  • the contour of the first tooth model projects beyond the contour of the actual tooth replacement by overcontouring.
  • the material to be removed is taken into account during the polishing of the dental prosthesis after grinding by means of a CAD / CAM system.
  • the over-contouring may be between -200 pm and +200 pm with respect to the contour of the actual denture, preferably between 25 pm and 75 pm.
  • the overcontouring to be applied can be specified by the user as a boundary condition.
  • the first tooth model is rotated about a rotation axis, which is arranged, for example, in the direction of the tooth axis. Structures on the occlusal surface, such as fissures and cusps, are also rotated. Every little one
  • Step of rotation of about 0.1 0 is an automatic adjustment.
  • Automatic adjustment will Checks whether the original contact surfaces of the original tooth model before rotation to the third tooth model or to the antagonist have been released by the rotation or vice versa have penetrated into the model of the Gegengebisses and thereby penetrations were formed. Furthermore, it is checked whether penetrations have been formed by the rotation also at other places of the occlusal surface. Subsequently, the contact surfaces are corrected by pulling the contact surfaces in the direction of the counterbite until they come into contact with the occlusal surface of the third tooth model or of the antagonist.
  • a plausibility check may be performed in which the distance between the original co-rotating contact surface and the occlusal surface of the opposing dentition is compared to a threshold and the correction is made only if the threshold has not yet been exceeded.
  • This threshold may be, for example, 100 pm.
  • the contact surface may comprise any surface, several surfaces or even several or individual contact points.
  • the automatic adaptation described is iteratively performed in small increments throughout the duration of the application of the virtual tool.
  • the first virtual tooth model represented by means of a display device can visually for easier processing by means of the virtual tool are separated, wherein the virtual three-dimensional preparation model of the residual tooth and / or the second adjacent tooth model and / or the third occlusally opposed tooth model are hidden visually.
  • the display device may be a conventional monitor connected to a computer with denture planning software.
  • the structures which are arranged around the first tooth model to be processed are only hidden visually, whereby the linking data of the first tooth model via the links to the surrounding structures, such as contact surfaces and the other abovementioned boundary conditions, are preserved. By fading in the surrounding structures, it is easier for the user to process the first tooth model by using the virtual tool.
  • the residual model of the denture may include the second tooth model of the adjacent tooth and / or the third tooth model of the opposing tooth.
  • the three-dimensional recording of the actual dental situation in the mouth of the patient may include the preparation model of the preparation, the remaining tooth, the neighboring teeth and / or the antagonists.
  • the virtual tool can rotate the first tooth model about a first rotation axis and / or an enlargement or reduction of the first tooth model and / or a translation of the position of the first tooth model with the same orientation and / or a change in the shape of the outer surface of the first tooth model effect first tooth model.
  • the virtual tool can be selected by means of a keyboard or a mouse and by means of the display device the application of the virtual tool to the first tooth model can be visually tracked by the user.
  • the selection and application of the virtual tool can also be done by means of a touch-sensitive screen (touch screen, touch pad).
  • touch screen touch screen, touch pad
  • the contact points to the neighboring teeth would be rotated in conventional methods, so that a re-planning of the contact points would be required.
  • the contact points to the neighboring teeth remain unchanged in their dimensions and in their position.
  • the first tooth model is deformed during the application of the virtual tool so that the above boundary conditions are retained.
  • the user can follow the deformation of the first toothed model while observing the abovementioned boundary conditions on the display device.
  • the user can thereby better estimate the extent to which he applies the virtual tool to the first tooth model, for example, in which angle of rotation the first tooth model is rotated.
  • the user can, for example, prevent the first tooth model from being excessively compressed or excessively stretched during automatic adjustment, thereby no longer satisfying the aesthetic requirements by virtue of the visual tracking.
  • the automatic adaptation of the first tooth model during the application of the virtual tool can be displayed for visual inspection by a user by means of the display device.
  • the first tooth model can be visually separated at the preparation margin.
  • the entire first tooth model can be visually highlighted for processing, whereby the remaining structures are visually hidden. This gives the user a better overview of the first tooth model to be machined. To calculate and take into account the conditions to be met, the tooth model remains invisible to the user for the preparation.
  • FIG. 1 shows a sketch to illustrate the present method with a display device.
  • Fig. 5 is a sketch, as in Fig. 4, after the application of the virtual tool without application of the present method
  • Fig. 6 is a sketch, as in Fig. 4, after the application of the virtual tool with the application of the present method
  • FIG. 7 shows a sketch of the first tooth model with the dimensions of the first contact surface with the second tooth model that is approximately adjacent;
  • FIG. 8 is a sketch of the first toothed model with a
  • third contact surface comprising a plurality of circular contact points
  • FIG. 11 shows a sketch of the first tooth model from FIG. 10 and FIG. 6 after the rotation
  • FIG. 12 is a sketch of the first toothed model from FIG.
  • Fig. 13 is a sketch to illustrate the adaptation of the penetrations
  • Fig. 14 is a diagram for illustrating the correction of the penetration
  • FIG. 15 shows a sketch to clarify the plausibility check
  • 16 shows a sketch to illustrate the plausibility check.
  • FIG. 1 shows a sketch to illustrate the present method.
  • the tooth situation including for example a lower jaw 1 and an upper jaw 2
  • an optical three-dimensional receiving device 3 which in the present case is a handpiece based on a triangulation measurement method.
  • the generated image data of the recording device tion 3 are transmitted to a computer 4, which accounts for the individual images to a three-dimensional optical recording.
  • the three-dimensional optical image 5 from the lower jaw 1 and the upper jaw 2 is represented by means of a display device 6, such as a monitor.
  • the user can arbitrarily change the viewing direction to the three-dimensional optical recording by means of a cursor 7.
  • first preparation 8 and a second preparation 9 which are shown by dashed lines, taking into account the dimensions of a residual tooth 10, taking into account the adjacent teeth 11 and 12 and taking into account the opposing teeth 13 and 14, also called antagonists, becomes a first virtual three-dimensional dental model 15 of a dental prosthesis, in the present case a single tooth, generated using automated algorithms.
  • the planned dental prosthesis 16 comprises in the present case the first dental model 15, an approximately adjacent second virtual dental model 17 and an occlusally adjacent third three-dimensional virtual dental model 18, which are shown hatched.
  • the third tooth model 18 is in the present case a part of the counter tooth 14, which complements the remaining tooth 10.
  • planning errors may occur, for example, that the proposed in planning first tooth model 15 is twisted or an occlusal surface 19 is located lower or higher than the adjacent occlusal surfaces 20 and 21.
  • the user can operate the computer 4 by means of the connected keyboard 22 and the mouse 23 to perform the present method of post-processing the first tooth model 15 by means of a virtual tool.
  • the virtual tool may be a first virtual tool 24 for rotating the first tooth model 15 about its own tooth axis 25, a second virtual tool 26 for rotating the first tooth model 15 about a rotation axis perpendicular to the tooth axis 25, a third virtual tool 27 for enlarging the first tooth model 15, a fourth virtual tool 28 for reducing the first tooth model 15, a fifth virtual tool 29 for changing the shape of an outer surface 30 of the first tooth model 15, for example, for the production of aesthetic structures or a sixth virtual tool 31 for translating the position in the same orientation of the first tooth model 15 be.
  • the appropriate virtual tool can be selected by the user by means of the cursor 7 and is applied to the first tooth model 15.
  • the first tooth model 15 is adapted so that certain boundary conditions defined in the planning of the dental prosthesis 16 remain satisfied.
  • the boundary conditions to be met may be a specific dimension of a first contact surface 32 to the approximately adjacent second tooth model 17, a penetration 33 between the first tooth model 15 and the second tooth model 17 and / or the dimension of a second contact surface 34 to the proximally disposed adjacent tooth 12 and / or the dimension of a third contact surface 35 to the occlusively adjacent counter tooth 13 and / or a certain material thickness 36 of the first tooth model 15 between a preparation lumen 37, which is designed as a counterpart to the preparation 9 and the outer surface 30 and / or the form a connection a preparation margin of the preparation 9 and / or the shape of the aesthetic structures, not shown, on the outer surface.
  • the first tooth model 15 is so deformed in the application of one of the tools 24, 26, 27, 28, 29 or 31, ie compressed or stretched, that the above in boundary conditions stay fulfilled.
  • the aforementioned boundary conditions can also be
  • FIG. 2 shows the application of the virtual tool to another embodiment of the first tooth model 15, which supplements a residual tooth 40, such as the residual tooth 10 from FIG. 1.
  • the dashed line shows the first tooth model 15 after the application of the third virtual tool 27 of FIG. 1 for magnification, wherein the present inventive method is not performed, so that at the corners 41 and 42 no smooth transition to the residual tooth 40 is maintained.
  • FIG. 3 shows a sketch of the first tooth model 15, as in FIG. 2, with the difference that the dashed line represents the first tooth model 15 'after the application of the third virtual tool 27 using the present method, wherein the smooth transition to the Ü-transition points 41 and 42 to the remaining tooth 40 is maintained. As a result, a subsequent correction is not required lent.
  • FIG. 4 shows a sketch of the first tooth model 15, of the neighboring tooth 12 and of the second approximal adjacent tooth model 17 in plan view.
  • the first contact surface 32 with the penetration 33 and the second contact surface 34 from FIG. 1 fulfill the boundary conditions.
  • On the occlusal surface 19 of the first tooth model 15 are arranged aesthetic structures 50 which have certain grooves and depressions, which are modeled on the visual impression of a natural tooth.
  • FIG. 5 shows the first tooth model 15 y from FIG. 4 after the application of the first virtual tool 24 from FIG. 1 for rotation about its own tooth axis 25 without the use of the present method.
  • the first contact surface 33 and the second contact surface 34 have been dissolved, so that a first tooth gap 61 and a second tooth gap 62 have arisen. Therefore, in the present case, a subsequent correction of the first toothed model 15 'is required.
  • the third contact surface 35 comprising a plurality of circular regions or contact points has been rotated, so that these contact points no longer fit the opposing dentition and therefore a subsequent manual correction of the first dental model 15 'is required.
  • Fig. 6 unlike Fig. 5, a situation using the present method is shown.
  • the first virtual tool 24 from FIG. 1 is used for rotating the first toothed model 15 'in the direction 60 about the tooth axis 25, the first contact surface 32 with the penetration 33 and the second contact surface 34 are retained.
  • the third contact surface 35 to the counter-tooth 13 and the aesthetic structures 50 were rotated in the application of the virtual tool.
  • the third contact surface 35 no longer fits the counter tooth 13.
  • contact points 63, 64 which are shown with a cross, have been released.
  • the automatic adaptation of the third contact surface 35 comprising the contact points 63, 64 is explained in more detail in FIGS. 10, 11 and 12.
  • FIG. 7 shows a sketch of the first tooth model 15 with the dimensions of the first contact surface 32 to the second ap proximal adjacent tooth model 17.
  • the contact surface can also represent a contact to a neighboring tooth from the three-dimensional recording 5.
  • the first contact surface 32 is retained in its dimensions.
  • the dimensions of the first contact surface 32 can also move between a first tolerance limit 70 and a second tolerance limit 71, which are shown in dashed lines, within the specified tolerance range.
  • the material thickness 36 between the preparation lumen 37 and the outer surface 72 also remains within a defined tolerance range when using the virtual tool, which is predetermined by mechanical specifications of the tooth replacement part to be produced.
  • the shape of a connection 73 to the preparation edge 74 of the preparation 9 is maintained within a tolerance range which is predetermined by the required accuracy of fit of the dental prosthesis part to be produced.
  • a smooth transition 75 between the first tooth model and a preparation model 76 of the preparation 9 or of the remaining tooth 40 is maintained in the application of the virtual tool within a specified tolerance range, which is predetermined by aesthetic requirements for the tooth replacement part to be produced.
  • FIG. 8 shows a sketch of the tooth replacement part 15, as shown in FIG. 7, with the difference that an over-contouring 80 with respect to the surface 81 of the dental prosthesis to be produced is shown when the virtual tool is used.
  • the distance 82 of the over-contouring 80 of the dental prosthesis to be produced corresponds to a distance carrying the material in a subsequent polishing operation after grinding the denture out of a blank using a conventional CAD / CAM device.
  • the consideration of the over-contouring has the advantage that the smooth transition 75 is maintained after the polishing process.
  • the distance 82 of the over-contouring 80 may be up to 200 ⁇ m, preferably between 25 ⁇ m and 75 ⁇ m, depending on the blank material used for producing the dental prosthesis and on the type of polishing process.
  • FIG. 9 shows a sketch for clarifying the algorithm used in the automatic adaptation of the virtual tooth model.
  • the ratio or quotient between a first distance 93 and a second distance 94 before the change and between the first distance 95 and the second distance 96 after the change remains the same, wherein the first distance 93 between the first surface point to be changed 91 and the second surface point 91 and the second distance 94 between the first surface point 90 and the third surface point 92.
  • the first surface point is shifted from a first layer 90 to a second layer 90 '.
  • the ratio between a first angle 97 and a second angle 98 remains the same before the first surface point 90 changes and after the first surface point changes, with the first angle 97 before the change and the first angle 100 after the change between the connection line 99 from the second surface point 91 to the third surface point 92 and the connecting line 93 or 95 from the second surface point 91 to the first surface point 90 or 90 'to be changed and the second angle 98 before the change and the second angle 101 after the change between the connection line 99 and the connecting line 94 or 96 from the third O surface point 92 to the first surface point to be changed 90 and 90 y .
  • FIG. 10 shows a sketch of the first toothed model 15 with the third contact surface 35 comprising a plurality of circular contact points from FIG. 4 before rotation.
  • FIG. 11 is a sketch of the first tooth model 15 from FIG. 10 and FIG. 6 after rotation by means of the virtual tool.
  • an iterative examination and adaptation of the contact surface 35 takes place.
  • the contact points 63 and 64 of the original tooth model, which are crossed through, have become detached from the occlusal surface of the counter tooth 13 by the rotation.
  • no correction is made for these contact points, since it has been found in a plausibility check that the distance between these original contact points 63 and 64 and the occlusal surface of the counter tooth 13 and the end position after the rotation is too large and a defined threshold value, such as 100 ⁇ m, for example. exceeds.
  • FIG. 12 shows a sketch of the first toothed model 15 from FIG. 11, after which a correction has been carried out. In the correction, the dissolved contact point 110 is drawn in the direction of the antagonist 13 until it comes into contact with the occlusal surface of the antagonist 13.
  • the surface areas of the penetrations 116, 117, 118, 119, 120 and 121 of FIG. 11 are drawn in a direction away from the antagonist 13 until they come into contact with the occlusal surface of the antagonist 13. Thereby new contact points 130, 131, 132, 133, 134, 135 and 136 are formed. For the original contact points 63, 64 no correction takes place.
  • FIG. 13 a sketch for clarifying the adaptation of the penetrations 121 from FIG. 11 is shown by way of example.
  • the first tooth model 15 has penetrated into the occlusal surface of the antagonist 13, which has a fissure 140, by rotation, so that the penetration 121 has been formed thereby.
  • a correction the area of the penetration 121 is pulled in a direction 141 away from the counter-tooth 13 until the contact is only at the contact points 135 and 136.
  • FIG. 14 shows a sketch to illustrate the correction of the penetration 118, wherein the contact point 132 is formed. The difference from FIG. 13 is that the occlusal surface of the antagonist 13 has no fissure.
  • FIG. 15 shows a sketch for clarifying the plausibility check.
  • a correction is made, as represented by the dashed line, because the distance 150 between the contact point 110 and the antagonist 13 does not exceed a certain threshold, for example, of 100 pm. tet.
  • a certain threshold for example, of 100 pm. tet.
  • the distance 150 of the original contact point 63 is greater than the threshold, so that no correction takes place.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines bei der Planung eines Zahnersatzes (16) erzeugten ersten virtuellen dreidimensionalen Zahnmodells (15) eines Zahnersatzteils mittels eines virtuellen Werkzeugs (31). Das erste virtuelle Zahnmodell (15) wird mittels des virtuellen Werkzeugs (24, 26, 27, 28, 29, 31) bearbeitet, wobei während der Bearbeitung mittels des virtuellen Werkzeugs (24, 26, 27, 28, 29, 31) das erste virtuelle Zahnmodell (15) mittels eines Computers (4) automatisch so angepasst wird, dass bestimmte bei der Planung des Zahnersatzes (16) festgelegte Randbedingungen erfüllt bleiben.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Bearbeitung eines Zahnmodells mittels eines virtuellen Werkzeugs
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines bei der Planung eines Zahnersatzes erzeugten ersten virtuellen dreidimensionalen Zahnmodells eines Zahns mittels eines virtuellen Werkzeugs.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind mehrere Verfahren zur Bearbeitung eines dreidimensionalen Zahnmodells mittels eines virtuellen Werkzeugs bekannt. Das Zahnmodell wird im ersten Schritt mittels eines Computers automatisiert unter Berücksichtigung der Nachbarzähne, der gegenüberliegenden Antagonisten und anderer Faktoren geplant. Dabei kann es vorkommen, dass das vorgeschlagene Zahnmodell verdreht oder unterhalb oder oberhalb einer Okklusalfläche der Nachbarzähne angeordnet ist. Diese Fehler des vorgeschlagenen Zahnmodells werden im zweiten Schritt mittels eines virtuellen Werkzeugs korrigiert. Zur Korrektur im zweiten Schritt wird das vorgeschlagene Zahnmodell meist an einer Äquatorlinie am breitesten Umfang des Zahnmodells vom restlichen Modell des Zahnersatzes abgeschnitten. Dann mittels des virtuellen Werkzeugs korrigiert und anschließend unter Verwendung mathematischer Algorithmen erneut an einen Präparationsrand angebunden. Das virtuelle Zahnmodell kann ein Modell für Teilkronen, Onlays, Inlays, oder Veneers sein.
Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass beim Abschneiden des virtuellen Zahnmodells vom restlichen Modell und beim erneuten Anbinden an den Präparationsrand Informationen, wie die Anordnung und die Abmessungen der Kontaktstellen zu Nachbarzähnen sowie eingestellte Materialdicken des ersten Zahnmodells, verlorengehen. Daher müssen nach dem Anbinden des ersten Zahnmodells an das restliche Modell die Kontaktstellen zu den Nachbarzähnen neu geplant werden und sonstige Randbedingungen, wie die Materialdicke, überprüft werden. Dies ist mit einem höheren Aufwand verbunden.
Aus der DE 10 2004 938 136 AI ist ein Verfahren zur Konstruktion der Oberfläche eines aus dreidimensionalen Daten bestehenden Zahnersatzteils bekannt, wobei dreidimensionale Daten einer Zahnoberfläche eines gespeicherten Zahns zumindest als Teil der Oberfläche des herzustellenden Zahnersatzteils verwendet werden. Dazu wird die Zahnoberfläche in Ihrer Ausdehnung zunächst bestimmt und danach an einem gespeicherten Zahnersatzteil oder im Bereich einer dreidimensionalen virtuellen Präparationssteile angeordnet. Die Lage der digitalen Zahnoberfläche in dem Zahnersatzteil oder an der Präparationssteile ist dabei in mindestens einer Raumrichtung und/oder eine Drehrichtung bestimmbar.
In einer Ausführungsform wird eine Zahnoberfläche des kontralateralen Zahns spiegelbildlich verwendet, um die 0- berfläche der Restauration zu bilden. Dabei wird die ausgewählte Zahnoberfläche unter Verwendung von Mitteln zur Spiegelung gespiegelt, wobei ein Auswahldialog gezeigt wird. Darüber hinaus kann die Größe der ausgewählten Zahnoberfläche verändert werden, so dass eine Anpassung an die Nachbarzähne möglich ist. Unter Verwendung von Mitteln zur Ausrichtung kann die Lage der ausgewählten Zahnoberfläche in horizontaler, in vertikaler, bezüglich der Schräglage sowie bezüglich der Ausdehnung verändert werden. Diese Ü- bertragung der ausgewählten Zahnoberfläche erfolgt unter Verwendung der üblichen CAD-Bearbeitungswerkzeugen. Nach der Anpassung der ausgewählten Zahnoberfläche des kontrala- teralen Zahns an den herzustellenden Zahn folgt eine bildliche Verschmelzung der erstellten Oberfläche mit der Präparation, wodurch das herzustellende Zahnersatzteil gebildet wird.
Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass die bei der Planung des ersten Zahnmodells gewonnenen Informationen beim Abschneiden vom Restmodell verlorengehen und nach dem erneuten Anbinden an den Präparationsrand neu erzeugt werden müssen.
Die Aufgabe dieser Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zur Bearbeitung eines bei der Planung eines Zahnersatzes erzeugten ersten virtuellen dreidimensionalen Zahnmodells eines Zahnersatzteils mittels eines virtuellen Werkzeugs bereitzustellen, das eine zeitsparende und mit wenig Aufwand verbundene Bearbeitung ermöglicht.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines bei der Planung eines Zahnersatzes erzeugten ersten virtu- eilen dreidimensionalen Zahnmodells eines Zahnersatzteils mittels eines virtuellen Werkzeugs. Das erste virtuelle Zahnmodell wird mittels des virtuellen Werkzeugs bearbeiten, wobei während der Bearbeitung mittels des virtuellen Werkzeugs das erste virtuelle Zahnmodell mittels eines Com- puters automatisch so angepasst wird, dass bestimmte bei der Planung des Zahnersatzes festgelegte Randbedingungen erfüllt bleiben.
Das vorliegende Verfahren erfolgt erst nach einer automatisierten Planung eines Zahnersatzes, um das erste vorge- schlagene virtuelle dreidimensionale Zahnmodell des Zahnersatzteils mittels des virtuellen Werkzeugs zu korrigieren. Der zu planende Zahnersatz kann einen Teil eines Zahns, wie eine Teilkrone, ein Onlay, ein Inlay oder ein Veniers oder einen ganzen Zahn, wie eine Vollkrone, oder mehrere miteinander verbundene oder getrennt voneinander angeordnete Zäh- ne eines Kieferbogens sein. Das erste Zahnmodell kann einen Teil des Zahnersatzes oder der gesamte Zahnersatz sein. Zur Nachbearbeitung des ersten Zahnmodells kann dieses vom restlichen Modell des Zahnersatzes oder von einer dreidimensionalen Aufnahme der umgebenden Zahnstrukturen, wie der Nachbarzähne oder einer Reparationsstelle, visuell abgetrennt werden, indem die umgebenden Zahnstrukturen der Aufnahme und/oder das Restmodell des Zahnersatzes visuell ausgeblendet werden. Mittels des virtuellen Werkzeugs kann der Benutzer unterschiedliche Bearbeitungsschritte, wie eine Vergrößerung, eine Änderung der Lage, eine Verkleinerung und/oder eine Änderung der Form, bewirken. Während der Anwendung des virtuellen Werkzeugs werden die vorher bei der Planung festgelegten Randbedingungen, wie die Kontaktflächen zu den Nachbarzähnen und/oder eine bestimmte Material- dicke des ersten virtuellen Zahnmodells, berücksichtigt.
Die automatische, computergestützte Anpassung des virtuellen Zahnmodells kann mittels eines bestimmten Algorithmus erfolgen, wobei bei Veränderung eines Oberflächenpunktes des virtuellen Zahnmodells die Winkelverhältnisse und die Längenverhältnisse zu den umgebenden Oberflächenpunkten gleich bleiben. Dabei bleibt also das Verhältnis beziehungsweise der Quotient zwischen einem ersten Abstand und einem zweiten Abstand vor der Veränderung und nach der Veränderung gleich, wobei der erste Abstand zwischen dem zu verändernden ersten Oberflächenpunkt und einem zweiten benachbarten Oberflächenpunkt und der zweite Abstand zwischen dem zu verändernden ersten Oberflächenpunkt und einem weiteren benachbarten dritten Oberflächenpunkt liegt. Bei die- sem Algorithmus bleibt auch das Verhältnis zwischen einem ersten Winkel und einem zweiten Winkel vor der Veränderung des ersten Oberflächenpunktes und nach der Veränderung des ersten Oberflächenpunktes gleich, wobei der erste Winkel zwischen der Verbindungslinie vom zweiten Oberflächenpunkt zum dritten Oberflächenpunkt und der Verbindungslinie vom zweiten Oberflächenpunkt zum ersten zu verändernden Oberflächenpunkt und der zweite Winkel zwischen der Verbindungslinie vom zweiten Oberflächenpunkt zum dritten Ober- flächenpunkt und der Verbindungslinie vom dritten Oberflächenpunkt zum ersten zu verändernden Oberflächenpunkt liegt .
Die automatische Anpassung kann in kleinen Schritten iterativ während der gesamten Dauer der Anwendung des virtuellen Werkzeugs erfolgen. Dadurch wird ein gleichmäßiger Übergang zu den benachbarten Oberflächenpunkten gewährleistet, wobei ästhetisch wesentliche Strukturen, wie Fissuren und Vertiefungen, in ihrer Form erhalten bleiben.
Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, dass bei der Nachbear- beitung des vorgeschlagenen ersten Zahnmodells die festgelegten Randbedingungen erfüllt bleiben und dadurch anschließend die erforderlichen Schritte, wie die Planung der Kontaktflächen zu den Nachbarzähnen, Überprüfung der Materialdicke, die Anbindung an einen Präparationsrand ein glatter Übergang zwischen dem ersten Zahnmodell und einem Restzahn, entfallen.
Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens ist, dass die computergestützte Einhaltung der festgelegten Randbedingungen im Vergleich zu einer manuellen Anbindung eines abgeschnitte- nen Zahnmodells an den Präparationsrand und der anschließenden erneuten Planung der Kontaktstellen weniger fehleranfällig ist . Vorteilhafterweise kann die Anpassung des ersten Zahnmodells so erfolgen, dass die festgelegten Randbedingungen innerhalb bestimmter festgelegter Toleranzbereiche erfüllt bleiben .
Dadurch müssen die festgelegten Randbedingungen nicht exakt erfüllt bleiben, sondern können sich während der Bearbeitung mittels des virtuellen Werkzeugs innerhalb von Toleranzgrenzen der Toleranzbereiche verändern. Diese Toleranzbereiche werden aufgrund mechanischer, geometrischer und ästhetischer Anforderungen festgelegt. Die Materialdicke darf beispielsweise eine bestimmte Dicke nicht unterschreiten, damit der herzustellende Zahnersatz bei den darauf einwirkenden mechanischen Belastungen mechanisch stabil bleibt. Die Abmessungen einer Durchdringung zwischen zwei benachbarten Zahnmodellen muss ebenfalls bestimmte mechanische Stabilität aufweisen und muss groß genug ausgestaltet sein, um beispielsweise Hohlräume zwischen den Zähnen des herzustellenden Zahnersatzes zu vermeiden.
Vorteilhafterweise können die zu erfüllenden Randbedingun- gen die folgenden Randbedingungen sein, nämlich eine Randbedingung für eine bestimmte Abmessung einer Kontaktfläche zu einem approximal benachbarten zweiten virtuellen Zahnmodell des Zahnersatzes beziehungsweise zu einem Nachbarzahn aus einer dreidimensionalen optischen Aufnahme und/oder für eine bestimmte Abmessung einer Durchdringung zwischen dem ersten Zahnmodell und dem benachbarten zweiten Zahnmodell und/oder für eine bestimmte Anordnung einer Kontaktfläche zu einem okklusal benachbarten dritten dreidimensionalen virtuellen Zahnmodell des Zahnersatzes beziehungsweise zu einem Antagonisten aus der dreidimensionalen Aufnahme und/oder für eine bestimmte Materialdicke des ersten virtuellen Zahnmodells zwischen einem Präparationslumen und ei- ner Außenoberfläche und/oder für die Form einer Anbindung an einen Präparationsrand und/oder für die Form von bestimmten ästhetischen Strukturen auf der Außenoberfläche des ersten Zahnmodells und/oder für eine bestimmte Abmes- sung einer Randverstärkung des ersten Zahnmodells und/oder der eine Form eines glatten Übergangs zwischen dem ersten virtuellen Zahnmodell und einem Präparationsmodell , die eine Präparation und einen Restzahn darstellt und/oder für eine Überkonturierung zu dem herzustellenden Zahnersatz zur Berücksichtigung eines Abtrags bei einem anschließenden Poliervorgang .
Dadurch bleiben die genannten Randbedingungen während der Bearbeitung mittels des virtuellen Werkzeugs erfüllt. Die Einhaltung der Abmessungen der Kontaktfläche zu dem appro- ximal benachbarten Zahnmodell des geplanten Zahnersatzes bzw. zu dem Nachbarzahn aus einer dreidimensionalen optischen Aufnahme gewährleistet, dass keine Zahnzwischenräume entstehen. Die Einhaltung der Abmessung der Durchdringung zwischen dem ersten Zahnmodell und dem zweiten benachbarten Zahnmodell des Zahnersatzes gewährleistet, dass der Zahnersatz an der Stelle der Durchdringung mechanisch belastbar ist und keine Hohlräume zwischen den Zähnen des herzustellenden Zahnersatzes entstehen. Die Einhaltung der Materialdicke des ersten virtuellen Zahnmodells zwischen dem Präpa- rationslumen, das als Gegenstück zur Präparation ausgebildet sein kann, und der Außenoberfläche gewährleistet die vorgegebene mechanische Stabilität des herzustellenden Zahnersatzes. Die Anbindung des ersten Zahnmodells an den Präparationsrand bleibt bei der Bearbeitung des ersten Zahnmodells mittels des virtuellen Werkzeugs unverändert, so dass dadurch eine sichere Passung des herzustellenden Zahnersatzes an die Präparation gewährleistet wird. Die ästhetischen Strukturen, wie bestimmte dem optischen Eindruck natürlicher Zähne nachempfundene Furchen und Vertiefungen, bleiben bei der Bearbeitung des ersten Zahnmodells unverändert, so dass die Ästhetik des ersten Zahnmodells nicht verschlechtert wird. Die Einhaltung der Abmessung der Rand- Verstärkung gewährleistet eine mechanische Stabilität des herzustellenden Zahnersatzes im Randbereich. Beim Bearbeiten des ersten Zahnmodells bleibt der Übergang zwischen dem ersten Zahnmodell und dem Präparationsmodell glatt, so dass eine nachträgliche Korrektur des Übergangs nicht erforder- lieh ist. Das Präparationsmodell kann Bilddaten einer dreidimensionalen Aufnahme der Präparationen und/oder des Restzahns umfassen. Die Kontur des ersten Zahnmodells überragt die Kontur des tatsächlichen Zahnersatzes um die Überkontu- rierung. Damit wird das abzutragende Material bei der Po- lierung des Zahnersatzes nach dem Herausschleifen mittels eines CAD/CAM-Systems berücksichtigt. Die Überkonturierung kann zwischen -200 pm und +200 pm bezüglich der Kontur des tatsächlichen Zahnersatzes, vorzugsweise zwischen 25 pm bis zu 75 pm, betragen. Die anzuwendende Überkonturierung kann durch den Benutzer als Randbedingung vorgegeben werden.
Die Überprüfung der Anordnung der Kontaktfläche zu dem okk- lusal benachbarten dritten Zahnmodells des Zahnersatzes bzw. zu einem Antagonisten aus der dreidimensionalen Aufnahme gewährleistet, dass die Okklusalfläche des ersten Zahnmodells zum Gegengebiss passt.
Bei der Anwendung eines virtuellen Werkzeugs zur Rotation wird das erste Zahnmodell um eine Rotationsachse rotiert, die beispielsweise in der Richtung der Zahnachse angeordnet ist. Dabei werden auch Strukturen auf der Okklusalfläche, wie Fissuren und Höcker, mitrotiert. Bei jedem kleinen
Schritt der Rotation von etwa 0,1 0 erfolgt eine automatische Anpassung. Bei der automatischen Anpassung wird über- prüft, ob die ursprünglichen Kontaktflächen des ursprünglichen Zahnmodells vor der Rotation zum dritten Zahnmodell bzw. zum Antagonisten sich durch die Rotation gelöst haben oder umgekehrt in das Modell des Gegengebisses eingedrungen sind und dadurch Durchdringungen gebildet wurden. Weiterhin wird geprüft, ob durch die Rotation auch an anderen Stellen der Okklusalfläche Durchdringungen gebildet wurden. Anschließend erfolgt eine Korrektur der gelösten Kontaktflächen, indem die Kontaktflächen solange in Richtung des Ge- gengebisses gezogen werden, bis sie mit der Okklusalfläche des dritten Zahnmodells bzw. des Antagonisten in Kontakt gelangen. Vor der Anpassung der gelösten Kontaktflächen kann jedoch eine Plausibilitätsprüfung erfolgen, bei der der Abstand zwischen der ursprünglichen mitgedrehten Kon- taktfläche und der Okklusalfläche des Gegengebisses mit einem Schwellenwert verglichen wird und die Korrektur nur dann erfolgt, wenn der Schwellenwert noch nicht überschritten ist. Dieser Schwellenwert kann beispielsweise 100 pm betragen. Bei der Anpassung der Durchdringungen wird die ursprüngliche Kontaktfläche oder auch eine neue festgestellte Durchdringung solange in eine Richtung weg vom Ge- gengebiss gezogen, bis sie in Kontakt mit der Okklusalflä- che des Gegengebisses gelangt.
Die Kontaktfläche kann eine beliebige Fläche, mehrere Flä- chen oder auch mehrere oder einzelne Kontaktpunkte umfassen .
Die beschriebene automatische Anpassung erfolgt iterativ in kleinen Schritt während der gesamten Dauer der Anwendung des virtuellen Werkzeugs.
Vorteilhafterweise kann das mittels einer Anzeigevorrichtung dargestellte erste virtuelle Zahnmodell zur einfacheren Bearbeitung mittels des virtuellen Werkzeugs visuell abgetrennt werden, wobei das virtuelle dreidimensionale Präparationsmodell des Restzahns und/oder das zweite benachbarte Zahnmodell und/oder das dritte okklusal gegenüberliegende Zahnmodell visuell ausgeblendet werden.
Die Anzeigevorrichtung kann ein herkömmlicher Monitor sein, der an einen Computer mit einer Software zur Planung des Zahnersatzes angeschlossen ist. Die Strukturen, die um das erste zu bearbeitende Zahnmodell angeordnet sind, werden lediglich visuell ausgeblendet, wobei die Verknüpfungsdaten des ersten Zahnmodells über die Verknüpfungen zu den umgebenden Strukturen, wie Kontaktflächen und die sonstigen o- ben genannten Randbedingungen, erhalten bleiben. Durch das Einblenden der umgebenden Strukturen wird es dem Benutzer erleichtert, das erste Zahnmodell durch Anwendung des vir- tuellen Werkzeugs zu bearbeiten. Das Restmodell des Zahnersatzes kann das zweite Zahnmodell des Nachbarzahns und/oder das dritte Zahnmodell des Gegenzahns enthalten. Die dreidimensionale Aufnahme der tatsächlichen Zahnsituation im Mund des Patienten kann das Präparationsmodell der Präparation, den Restzahn, die Nachbarzähne und/oder die Antagonisten umfassen .
Vorteilhafterweise kann das virtuelle Werkzeug eine Rotation des ersten Zahnmodells um eine erste Rotationsachse und/oder eine Vergrößerung oder eine Verkleinerung des ers- ten Zahnmodells und/oder eine Translation der Lage des ersten Zahnmodells bei gleicher Ausrichtung und/oder eine Änderung der Form der Außenoberfläche des ersten Zahnmodells bewirken .
Das virtuelle Werkzeug kann mittels einer Tastatur oder ei- ner Maus ausgewählt werden und mittels der Anzeigevorrichtung die Anwendung des virtuellen Werkzeugs auf das erste Zahnmodell durch den Benutzer visuell mitverfolgt werden. Die Auswahl und Anwendung des virtuellen Werkzeugs kann auch mittels eines berührungsempfindlichen Bildschirms ( Touch-Screen, Touch-Pad) erfolgen. Bei einer Anwendung eines virtuellen Werkzeugs zur Rotation des ersten Zahnmo- dells würden bei herkömmlichen Verfahren die Kontaktstellen zu den Nachbarzähnen mitgedreht werden, so dass eine erneute Planung der Kontaktstellen erforderlich wäre. Nach dem vorliegenden Verfahren bleiben die Kontaktstellen zu den Nachbarzähnen in ihren Abmessungen und in ihrer Lage unver- ändert. Das erste Zahnmodell wird bei der Anwendung des virtuellen Werkzeugs so deformiert, dass die oben genannten Randbedingungen erhalten bleiben. Dadurch kann der Benutzer die Deformation des ersten Zahnmodells bei der Einhaltung der oben genannten Randbedingungen auf der Anzeigevorrich- tung mitverfolgen. Der Benutzer kann dadurch besser einschätzen, in welchem Maße er das virtuelle Werkzeug auf das erste Zahnmodell anwendet, beispielsweise in welchem Drehwinkel das erste Zahnmodell rotiert wird. Der Benutzer kann durch das visuelle Mitverfolgen beispielsweise verhindern, dass das erste Zahnmodell bei der automatischen Anpassung zu stark gestaucht oder zu stark gedehnt wird und dadurch die ästhetischen Anforderungen nicht mehr erfüllt.
Vorteilhafterweise kann die automatische Anpassung des ersten Zahnmodells während der Anwendung des virtuellen Werk- zeugs zur visuellen Überprüfung durch einen Benutzer mittels der Anzeigevorrichtung dargestellt werden.
Dadurch kann der Benutzer in Echtzeit die Deformierung beziehungsweise die Anpassung des ersten Zahnmodells verfolgen .
Vorteilhafterweise kann das erste Zahnmodell am Präparationsrand visuell abgetrennt werden. Dadurch kann das gesamte erste Zahnmodell visuell zur Bearbeitung hervorgehoben werden, wobei die übrigen Strukturen visuell ausgeblendet werden. Der Benutzer hat dadurch eine bessere Übersicht über das zu bearbeitende erste Zahnmo- dell. Zur Berechnung und Berücksichtigung der zu erfüllenden Bedingungen bleibt das Zahnmodell für den Benutzer unsichtbar an die Präparation gekoppelt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt, die
Fig. 1 eine Skizze zur Verdeutlichung des vorliegenden Verfahrens mit einer Anzeigevorrichtung;
Fig. 2 Anwendung des virtuellen Werkzeugs ohne des vorliegenden Verfahrens;
Fig. 3 Anwendung des virtuellen Werkzeugs mit dem
vorliegenden Verfahren;
Fig. 4 eine Skizze des ersten Zahnmodells, des Nachbarzahns und des zweiten approximal benachbar- ten Zahnmodells in der Draufsicht;
Fig. 5 eine Skizze, wie in Fig. 4, nach der Anwendung des virtuellen Werkzeugs ohne Anwendung des vorliegenden Verfahrens;
Fig. 6 eine Skizze, wie in Fig. 4, nach der Anwendung des virtuellen Werkzeugs mit der Anwendung des vorliegenden Verfahrens;
Fig. 7 eine Skizze des ersten Zahnmodells mit den Abmessungen der ersten Kontaktfläche zum zweiten approximal benachbarten Zahnmodell; Fig. 8 eine Skizze des ersten Zahnmodells mit einer
Überkonturierung;
Fig. 9 eine Skizze zur Verdeutlichung des bei der automatischen Anpassung des virtuellen Zahnmo- dells verwendeten Algorithmus;
Fig. 10 eine Skizze des ersten Zahnmodells mit der
dritten Kontaktfläche umfassend mehrere kreisförmige Kontaktpunkte;
Fig. 11 eine Skizze des ersten Zahnmodells aus Fig. 10 und Fig. 6 nach der Rotation;
Fig. 12 eine Skizze des ersten Zahnmodells aus Fig.
11, wobei nach der Überprüfung eine Korrektur durchgeführt wurde;
Fig. 13 eine Skizze zur Verdeutlichung der Anpassung der Durchdringungen;
Fig. 14 ist eine Skizze zur Verdeutlichung der Korrektur der Durchdringung;
Fig. 15 eine Skizze zur Verdeutlichung der Plausibili- tätsprüfung;
Fig. 16 eine Skizze zur Verdeutlichung der Plausibili- tätsprüfung .
Ausführungsbeispiel
Die Fig. 1 zeigt eine Skizze zur Verdeutlichung des vorlie- genden Verfahrens. In einem ersten Schritt wird die Zahnsituation, umfassend beispielsweise einen Unterkiefer 1 und einen Oberkiefer 2, mittels einer optischen dreidimensionalen Aufnahmevorrichtung 3 aufgenommen, die im vorliegenden Fall ein Handstück basierend auf einem Triangulationsmess- verfahren ist. Die erzeugten Bilddaten der Aufnahmevorrich- tung 3 werden an einen Computer 4 übermittelt, der die einzelnen Aufnahmen zu einer dreidimensionalen optischen Aufnahme verrechnet. Die dreidimensionale optische Aufnahme 5 vom Unterkiefer 1 und vom Oberkiefer 2 ist mittels einer Anzeigevorrichtung 6, wie eines Monitors, dargestellt. Der Benutzer kann die Blickrichtung auf die dreidimensionale optische Aufnahme mittels eines Cursors 7 beliebig verändern. Unter Berücksichtigung einer ersten Präparation 8 und einer zweiten Präparation 9, die durch gestrichelte Linien dargestellt sind, unter Berücksichtigung der Abmessungen eines Restzahns 10, unter Berücksichtigung der Nachbarzähne 11 und 12 sowie unter Berücksichtigung der Gegenzähne 13 und 14, auch Antagonisten genannt, wird ein erstes virtuelles dreidimensionales Zahnmodell 15 eines Zahnersatzteils, im vorliegenden Fall eines einzelnen Zahns, unter Verwendung von automatisierten Algorithmen erzeugt. Der geplante Zahnersatz 16 umfasst im vorliegenden Fall das erste Zahnmodell 15, ein approximal benachbartes zweites virtuelles Zahnmodell 17 und ein okklusal benachbartes drittes dreidi- mensionales virtuelles Zahnmodell 18, die schraffiert dargestellt sind. Das dritte Zahnmodell 18 ist im vorliegenden Fall ein Teil des Gegenzahns 14, der den Restzahn 10 ergänzt. Bei dieser automatisierten Planung des Zahnersatzes 16 können Planungsfehler auftreten, beispielsweise dass das bei der Planung vorgeschlagene erste Zahnmodell 15 verdreht ist oder eine Okklusalfläche 19 tiefer oder höher als die benachbarten Okklusalflächen 20 und 21 angeordnet ist. Der Benutzer kann den Computer 4 mittels der angeschlossenen Tastatur 22 und der Maus 23 bedienen, um das vorliegende Verfahren zur Nachbearbeitung des ersten Zahnmodells 15 mittels eines virtuellen Werkzeugs durchzuführen. Das virtuelle Werkzeug kann ein erstes virtuelles Werkzeug 24 zur Rotation des ersten Zahnmodells 15 um die eigene Zahnachse 25, ein zweites virtuelles Werkzeug 26 zur Rotation des ersten Zahnmodells 15 um eine zur Zahnachse 25 senkrecht angeordneten Drehachse, ein drittes virtuelles Werkzeug 27 zur Vergrößerung des ersten Zahnmodells 15, ein viertes virtuelles Werkzeug 28 zur Verkleinerung des ersten Zahnmodells 15, ein fünftes virtuelles Werkzeug 29 zur Änderung der Form einer Außenoberfläche 30 des ersten Zahnmodells 15, beispielsweise zur Herstellung ästhetischer Strukturen oder ein sechstes virtuelles Werkzeug 31 zur Translation der Lage bei gleicher Ausrichtung des ersten Zahnmodells 15 sein. Das passende virtuelle Werkzeug kann durch den Benutzer mittels des Cursors 7 ausgewählt werden und wird auf das erste Zahnmodell 15 angewendet. Bei der Anwendung eines der virtuellen Werkzeuge 24, 26, 27, 28, 29 und 31 wird das erste Zahnmodell 15 so angepasst, dass bestimmte bei der Planung des Zahnersatzes 16 festgelegte Randbedingungen erfüllt bleiben. Die zu erfüllenden Randbedingungen kann eine bestimmte Abmessung einer ersten Kontaktfläche 32 zu dem approximal benachbarten zweiten Zahnmodell 17, eine Durch- dringung 33 zwischen dem ersten Zahnmodell 15 und dem zweiten Zahnmodell 17 und/oder die Abmessung einer zweiten Kontaktfläche 34 zu dem approximal angeordneten Nachbarzahn 12 und/oder die Abmessung einer dritten Kontaktfläche 35 zum okklusal benachbarten Gegenzahn 13 und/oder eine bestimmte Materialdicke 36 des ersten Zahnmodells 15 zwischen einem Präparationslumen 37, das als Gegenstück zur Präparation 9 ausgebildet ist und der Außenoberfläche 30 und/oder die Form eine Anbindung an einen Präparationsrand der Präparation 9 und/oder die Form der nicht dargestellten ästheti- sehen Strukturen auf der Außenoberfläche sein. Das erste Zahnmodell 15 wird bei der Anwendung eines der Werkzeuge 24, 26, 27, 28, 29 oder 31 so deformiert, d. h. gestaucht oder gestreckt, dass die oben genannten in Randbedingungen erfüllt bleiben. Die oben genannten Randbedingungen können auch innerhalb bestimmter festgelegter Toleranzbereiche erfüllt bleiben.
Die Fig. 2 zeigt die Anwendung des virtuellen Werkzeugs auf eine andere Ausführungsform des ersten Zahnmodells 15, das einen Restzahn 40, wie den Restzahn 10 aus Fig. 1, ergänzt. Die gestrichelte Linie zeigt das erste Zahnmodell 15 nach der Anwendung des dritten virtuellen Werkzeugs 27 aus Fig. 1 zur Vergrößerung, wobei das vorliegende erfinderische Verfahren nicht durchgeführt wird, so dass an den Ecken 41 und 42 kein glatter Übergang zum Restzahn 40 erhalten bleibt .
Die Fig. 3 zeigt eine Skizze des ersten Zahnmodells 15, wie in Fig. 2 mit dem Unterschied, dass die gestrichelte Linie das erste Zahnmodell 15 ' nach der Anwendung des dritten virtuellen Werkzeugs 27 unter Verwendung des vorliegenden Verfahrens darstellt, wobei der glatte Übergang an den Ü- bergangsstellen 41 und 42 zum Restzahn 40 erhalten bleibt. Dadurch ist eine nachträgliche Korrektur nicht erforder- lieh.
Die Fig. 4 zeigt eine Skizze des ersten Zahnmodells 15, des Nachbarzahns 12 und des zweiten approximal benachbarten Zahnmodells 17 in der Draufsicht. Die erste Kontaktfläche 32 mit der Durchdringung 33 und die zweite Kontaktfläche 34 aus Fig. 1 erfüllen die Randbedingungen. Auf der Okklu- salfläche 19 des ersten Zahnmodells 15 sind ästhetische Strukturen 50, die bestimmte Rillen und Vertiefungen, angeordnet, die dem optischen Eindruck eines natürlichen Zahns nachempfunden sind. Die dritte Kontaktfläche 35 zum Gegen- zahn 13, die mehrere kreisförmige Bereiche umfasst, erfüllt ebenfalls die festgelegten Randbedingungen. In Fig. 5 ist das erste Zahnmodell 15y aus Fig. 4 nach der Anwendung des ersten virtuellen Werkzeugs 24 aus Fig. 1 zur Rotation um die eigene Zahnachse 25 ohne der Anwendung des vorliegenden Verfahrens dargestellt. Durch die Rotation des ersten Zahnmodells 15 in Richtung 60 wurde die erste Kontaktfläche 33 und die zweite Kontaktfläche 34 aufgelöst, so dass eine erste Zahnlücke 61 und eine zweite Zahnlücke 62 entstanden sind. Daher ist im vorliegenden Fall eine nachträgliche Korrektur des ersten Zahnmodells 15 ' erforder- lieh. Die dritte Kontaktfläche 35 umfassend mehrere kreisförmige Bereiche bzw. Kontaktpunkte wurde mitgedreht, so dass diese Kontaktpunkte nicht mehr zum Gegengebiss passen und daher eine nachträgliche manuelle Korrektur des ersten Zahnmodells 15 ' erforderlich ist.
In Fig. 6 ist im Unterschied zu Fig. 5 eine Situation unter Verwendung des vorliegenden Verfahrens dargestellt. Bei der Anwendung des ersten virtuellen Werkzeugs 24 aus Fig. 1 zur Rotation des ersten Zahnmodells 15 ' in Richtung 60 um die Zahnachse 25 bleibt die erste Kontaktfläche 32 mit der Durchdringung 33 sowie die zweite Kontaktfläche 34 erhalten. Die dritte Kontaktfläche 35 zum Gegenzahn 13 sowie die ästhetischen Strukturen 50 wurden bei der Anwendung des virtuellen Werkzeugs mitgedreht. Dadurch passt die dritte Kontaktfläche 35 nicht mehr zum Gegenzahn 13. Insbesondere haben sich Kontaktpunkte 63, 64, die mit einem Kreuz gekennzeichnet dargestellt sind, gelöst. Die automatische Anpassung der dritten Kontaktfläche 35 umfassend die Kontaktpunkte 63, 64 ist in Fig. 10, Fig. 11 und Fig.12 näher erläutert. Durch die Anwendung des vorliegenden Verfahrens ist daher eine nachträgliche Anpassung des ersten Zahnmodells nicht erforderlich. Durch die gestrichelte Linie ist die Situation aus Fig. 5 ohne der Anwendung des vorliegenden Verfahrens dargestellt. Die Fig. 7 zeigt eine Skizze des ersten Zahnmodells 15 mit den Abmessungen der ersten Kontaktfläche 32 zum zweiten ap- proximal benachbarten Zahnmodell 17. Die Kontaktfläche kann auch einen Kontakt zu einem Nachbarzahn aus der dreidimen- sionalen Aufnahme 5 darstellen. Bei der Anwendung eines der virtuellen Werkzeuge 24, 26, 27, 28 oder 31 aus Fig. 1 bleibt die erste Kontaktfläche 32 in ihren Abmessungen erhalten. Bei der Bearbeitung mittels des virtuellen Werkzeugs können die Abmessungen der ersten Kontaktfläche 32 auch zwischen einer ersten Toleranzgrenze 70 und einer zweiten Toleranzgrenze 71, die gestrichelt dargestellt sind, innerhalb des festgelegten Toleranzbereichs bewegen. Die Materialdicke 36 zwischen dem Präparationslumen 37 und der Außenoberfläche 72 bleibt bei der Anwendung des virtu- eilen Werkzeugs ebenfalls innerhalb eines festgelegten Toleranzbereichs erhalten, der durch mechanische Vorgaben an das herzustellende Zahnersatzteil vorgegeben ist. Die Form einer Anbindung 73 an den Präparationsrand 74 der Präparation 9 bleibt innerhalb eines Toleranzbereichs erhalten, der durch die erforderliche Passgenauigkeit des herzustellenden Zahnersatzteils vorgegeben ist. Ein glatter Übergang 75 zwischen dem ersten Zahnmodell und einem Präparationsmo- dell 76 der Präparation 9 bzw. des Restzahns 40 bleibt bei der Anwendung des virtuellen Werkzeugs innerhalb eines festgelegten Toleranzbereichs erhalten, der durch ästhetische Anforderungen an das herzustellende Zahnersatzteil vorgegeben ist.
In Fig. 8 ist eine Skizze des Zahnersatzteils 15 wie in Fig. 7 dargestellt mit dem Unterschied, dass bei der Anwen- dung des virtuellen Werkzeugs eine Überkonturierung 80 gegenüber der Oberfläche 81 des herzustellenden Zahnersatzes dargestellt ist. Dabei entspricht der Abstand 82 der Überkonturierung 80 des herzustellenden Zahnersatzes einem Ab- trag des Materials bei einem anschließenden Poliervorgang nach dem Herausschleifen des Zahnersatzes aus einem Rohling unter Verwendung einer herkömmlichen CAD/CAM-Vorrichtung. Die Berücksichtigung der Überkonturierung hat den Vorteil, dass nach dem Poliervorgang der glatte Übergang 75 erhalten bleibt. Der Abstand 82 der Überkonturierung 80 kann abhängig von dem verwendeten Rohlingsmaterial zur Herstellung des Zahnersatzes und von der Art des Poliervorgangs bis zu 200 pm, vorzugsweise zwischen 25 pm und 75 pm, betragen. In Fig. 9 ist eine Skizze zur Verdeutlichung des bei der automatischen Anpassung des virtuellen Zahnmodells verwendeten Algorithmus gezeigt. Bei Veränderung eines ersten 0- berflächenpunktes 90 des virtuellen Zahnmodells bleiben die Winkelverhältnisse und die Längenverhältnisse zu einem ers- ten benachbarten Oberflächenpunkt 91 und zu einem zweiten benachbarten Oberflächenpunkt 92 gleich. Dabei bleibt also das Verhältnis beziehungsweise der Quotient zwischen einem ersten Abstand 93 und einem zweiten Abstand 94 vor der Veränderung und zwischen dem ersten Abstand 95 und dem zweiten Abstand 96 nach der Veränderung gleich, wobei der erste Abstand 93 zwischen dem zu verändernden ersten Oberflächenpunkt 91 und dem zweiten Oberflächenpunkt 91 und der zweite Abstand 94 zwischen dem ersten Oberflächenpunkt 90 und dem dritten Oberflächenpunkt 92 liegt. Bei der Veränderung wird der erste Oberflächenpunkt aus einer ersten Lage 90 zu einer zweiten Lage 90 ' verschoben . Nach diesem Algorithmus bleibt auch das Verhältnis zwischen einem ersten Winkel 97 und einem zweiten Winkel 98 vor der Veränderung des ersten Oberflächenpunktes 90 und nach der Veränderung des ersten Oberflächenpunktes gleich, wobei der erste Winkel 97 vor der Veränderung und der erste Winkel 100 nach der Veränderung zwischen der Verbindungslinie 99 vom zweiten Oberflächenpunkt 91 zum dritten Oberflächenpunkt 92 und der Ver- bindungslinie 93 bzw. 95 vom zweiten Oberflächenpunkt 91 zum ersten zu verändernden Oberflächenpunkt 90 bzw. 90 ' und der zweite Winkel 98 vor der Veränderung und der zweite Winkel 101 nach der Veränderung zwischen der Verbindungsli- nie 99 und der Verbindungslinie 94 bzw. 96 vom dritten O- berflächenpunkt 92 zum ersten zu verändernden Oberflächenpunkt 90 bzw. 90y liegt.
In Fig. 10 ist eine Skizze des ersten Zahnmodells 15 mit der dritten Kontaktfläche 35 umfassend mehrere kreisförmige Kontaktpunkte aus Fig. 4 vor der Rotation dargestellt.
In Fig. 11 ist eine Skizze des ersten Zahnmodells 15 aus Fig. 10 und Fig. 6 nach der Rotation mittels des virtuellen Werkzeugs. Während der gesamten Dauer der Rotation erfolgt eine iterative Überprüfung und Anpassung der Kontaktfläche 35. Die Kontaktpunkte 63 und 64 des ursprünglichen Zahnmodells, die durchgekreuzt sind, haben sich durch die Rotation von der Okklusalfläche des Gegenzahns 13 gelöst. Für diese Kontaktpunkte erfolgt jedoch keine Korrektur, da bei einer Plausibilitätsprüfung festgestellt wurde, dass der Abstand zwischen diesen ursprünglichen Kontaktpunkten 63 und 64 und der Okklusalfläche des Gegenzahns 13 und der Endlage nach der Rotation zu groß ist und einen festgelegt Schwellenwert, wie beispielsweise 100 pm, überschreitet. Ein weiterer Kontaktpunkt 110 hat sich ebenfalls vom Gegen- zahn 13 gelöst, für den jedoch eine Korrektur erfolgt, da der Abstand zum Gegenzahn 13 den Schwellenwert nicht überschreitet. Die ursprünglichen Kontaktpunkte 111, 112, 113, 114 und 115 sind jedoch während der Rotation in die Okklu- salfläche des Gegenstands 13 eingedrungen und haben Durch- dringungen 116, 117, 118, 119 und 120 gebildet. Weiterhin wurde bei der Überprüfung eine neue Durchdringung 121 festgestellt. In Fig. 12 ist eine Skizze des ersten Zahnmodells 15 aus Fig. 11 dargestellt, wobei nach der Überprüfung eine Korrektur durchgeführt wurde. Bei der Korrektur wird der gelöste Kontaktpunkt 110 solange in Richtung des Antagonisten 13 gezogen, bis er mit der Okklusalfläche des Antagonisten 13 in Kontakt gelangt. Die Oberflächenbereiche der Durchdringungen 116, 117, 118, 119, 120 und 121 aus Fig. 11 werden solange in eine Richtung weg vom Antagonisten 13 gezogen, bis sie in Kontakt mit der Okklusalfläche des Antago- nisten 13 gelangen. Dadurch werden neue Kontaktpunkte 130, 131, 132, 133, 134, 135 und 136 gebildet. Für die ursprünglichen Kontaktpunkte 63, 64 erfolgt keine Korrektur.
In Fig. 13 ist eine Skizze zur Verdeutlichung der Anpassung der Durchdringungen 121 aus Fig. 11 beispielhaft darge- stellt. Das erste Zahnmodell 15 ist durch die Rotation in die Okklusalfläche des Antagonisten 13, der eine Fissur 140 aufweist, eingedrungen, so dass dadurch die Durchdringung 121 gebildet wurde. Eine Korrektur wird der Bereich der Durchdringung 121 in eine Richtung 141 weg vom Gegenzahn 13 gezogen, bis der Kontakt nur noch an den Kontaktpunkten 135 und 136 besteht.
In Fig. 14 ist eine Skizze zur Verdeutlichung der Korrektur der Durchdringung 118 dargestellt, wobei der Kontaktpunkt 132 gebildet wird. Der Unterschied zu Fig. 13 besteht dar- in, dass die Okklusalfläche des Antagonisten 13 keine Fissur aufweist .
In Fig. 15 ist eine Skizze zur Verdeutlichung der Plausibi- litätsprüfung dargestellt. Für den Kontaktpunkt 110 aus Fig. 12 erfolgt eine Korrektur, wie durch die gestichelt Linie dargestellt ist, weil der Abstand 150 zwischen dem Kontaktpunkt 110 und dem Antagonisten 13 einen bestimmten Schwellenwert, beispielsweise von 100 pm, nicht überschrei- tet . In Fig. 16 ist der Abstand 150 des ursprünglichen Kontaktpunktes 63 größer als der Schwellenwert, so dass keine Korrektur erfolgt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bearbeitung eines bei der Planung eines Zahnersatzes (16) erzeugten ersten virtuellen dreidimensionalen Zahnmodells (15) eines Zahnersatzteils mittels eines virtuellen Werkzeugs (31), dadurch gekennzeichnet, dass das erste virtuelle Zahnmodell (15) mittels des virtuellen Werkzeugs (24, 26, 27, 28, 29, 31) bearbeitet wird, wobei während der Bearbeitung mittels des virtuellen Werkzeugs (24, 26, 27, 28, 29, 31) das erste virtuelle Zahnmodell (15) mittels eines Computers (4) automatisch so angepasst wird, dass bestimmte bei der Planung des Zahnersatzes (16) festgelegte Randbedingungen erfüllt bleiben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Anpassung des ersten Zahnmodells (15) so erfolgt, dass die festgelegten Randbedingungen innerhalb bestimmter festgelegter Toleranzbereiche (70,71) erfüllt bleiben.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zu erfüllenden Randbedingungen eine bestimmte Abmessung einer Kontaktfläche (32, 34) zu einem approximal benachbarten zweiten virtuellen Zahnmodell (17) des Zahnersatzes beziehungsweise zu einem Nachbarzahn (11) und (12) aus einer dreidimensionalen optischen Aufnahme (5) und/oder eine bestimmte Abmessung einer Durchdringung (33) zwischen dem ersten Zahnmodell (15) und dem benachbarten zweiten Zahnmodell (17) und/oder eine bestimmte Anordnung einer Kontaktfläche (35) zu einem okklusal benachbarten dritten dreidimensionalen virtuellen Zahnmodell (18) des Zahnersatzes (16) beziehungsweise zu einem Antagonisten (13, 14) aus der dreidimensionalen Aufnahme (5) und/oder eine bestimmte Materialdicke (36) des ersten virtuellen Zahnmodells (15) zwischen einem Präparationslumen (37) und einer Außenoberfläche (30, 72) und/oder die Form einer Anbindung (73) an einen Präparationsrand (74) und/oder die Form von bestimmten ästhetischen Strukturen auf der Außenoberfläche (30, 72) des ersten Zahnmodells (15) und/oder eine bestimmte Abmessung einer Randverstärkung des ersten Zahnmodells (15) und/oder eine Form eines glatten Übergangs (41, 42, 75) zwischen dem ersten Zahnmodell (15) und einem Präparationsmodell (76), die eine Präparation (9) und einen Restzahn (40) darstellt und/oder eine Überkontu- rierung (80) zu dem herzustellenden Zahnersatz (16) zur Berücksichtigung eines Abtrags bei einem anschließenden Poliervorgang, sind.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass das mittels einer Anzeigevorrichtung (6) dargestellte erste virtuelle Zahnmodell (15) zur einfacheren Bearbeitung mittels des virtuellen Werkzeugs (24,
26, 27, 28, 29, 31) visuell abgetrennt wird, wobei das virtuelle dreidimensionale Präparationsmodell (76) des Restzahns (40) und/oder das zweite benachbarte Zahnmodell (17) und/oder das dritte okklusal gegenüberliegende Zahnmodell (18) visuell ausgeblendet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das virtuelle Werkzeug (24, 26,
27, 28, 29, 31) eine Rotation des ersten Zahnmodells (15) um eine erste Rotationsachse (25) und/oder eine Vergrößerung oder eine Verkleinerung des ersten Zahnmodells (15) und/oder eine Translation der Lage des ersten Zahnmodells (15) bei gleicher Ausrichtung und/oder eine Änderung der Form der Außenoberfläche (30, 72) des ersten Zahnmodells (15) bewirkt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Anpassung des ersten Zahnmodells (15) während der Anwendung des virtuellen Werkzeugs (24, 26, 27, 28, 29, 31) zur visuellen Überprüfung durch einen Benutzer mittels der Anzeigevorrichtung (6) dargestellt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnmodell (15) am Präparationsrand (74) visuell abgetrennt wird.
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