WO2013120478A1 - Verfahren zur ermittlung digitaler datensätze für die herstellung von zahnersatz - Google Patents

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WO2013120478A1
WO2013120478A1 PCT/DE2013/000076 DE2013000076W WO2013120478A1 WO 2013120478 A1 WO2013120478 A1 WO 2013120478A1 DE 2013000076 W DE2013000076 W DE 2013000076W WO 2013120478 A1 WO2013120478 A1 WO 2013120478A1
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WO
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data
hounsfield
iii
model
denture
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PCT/DE2013/000076
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Volker Knorr
Frank HORNUNG
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Knorrconcept Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to using a Hounsfield-calibrated digital volume tomograph to generate a medical 3D dataset on an anatomical structure in the oral and maxillofacial region, and then selecting the desired data using Hounsfield density values for making a prosthesis, a model or a scaffolding construction.
  • the invention further relates to a method for generating a medical 3D data set with which, after data segmentation and conversion into a suitable data format, directly dentures, models or scaffolding constructions can be produced.
  • DVD digital computed tomography
  • the digital volume tomography is described as follows:
  • the digital volume tomography (DVT) is a three-dimensional, dental and cervical x-ray imaging tomography method in which X-rays In English-speaking countries, the term “Cone-Beam CT (CBCT)" is customary for this procedure.
  • CBCT Cone-Beam CT
  • DVT (formerly digital, now dental volume tomography in dentistry) enables the generation of sectional images
  • an X-ray tube and an opposing image sensor revolve around a lying, sitting or standing patient
  • the 180-360-degree rotating X-ray tube emits a cone-shaped, mostly pulsed X-ray (X-ray flash) X-ray penetrates the 3-dimensional study area and generates on a flat panel detector with scintillator layer an attenuated gray-scale X-ray image as a 2D parallel projection.
  • objects outside the focal plane are blurred due to movement.
  • a large series of two-dimensional or line-shaped individual images is taken, with the circular-rotating image series directly producing a fluently observable 2D panoramic image.
  • an optimized panoramic image can be generated.
  • a greyscale coordinate image in the three spatial planes can also be generated using correspondingly complicated methods.
  • This three-dimensional coordinate model corresponds to a volume graphic composed of individual voxels. From this volume, sectional images (tomograms) can be generated in all spatial levels as well as 3D views of body regions.
  • the teeth to be restored and their surrounding gums are prepared.
  • the relevant residual teeth are ground down to a stump. It forms a step in the hard tooth substance, the so-called preparation border. If this preparation margin is below the gum, the gum is also prepared. To do this, thread circularly between gum and tooth. As a result, the gums are splayed from the tooth to give the impression materials used later, the possibility to reach the preparation margin.
  • this first preparation for the dentist is very complex and painful for the patient.
  • the preparation of the preparation border is particularly important, since there the transition to the dentures will lie.
  • the upper and lower jaw of a patient is then molded by means of plastic curing impression or impression materials in order to obtain a so-called impression.
  • the impression serves as a basis for the production of a model.
  • a dental technician forms the dentures, which is usually executed as a wax model.
  • the wax model usually serves as a positive mold for a negative mold.
  • the denture is obtained from the negative mold in a known artisanal way.
  • the dentures are now adapted and used in the patient.
  • the inventors have now found a method that drastically simplifies the fabrication of dental prostheses by using a 3D medical dataset after data segmentation (object masking) and conversion to a suitable data format for the direct fabrication of dentures, a model, or a scaffolding design 3D data set is determined directly on the patient and the production via a process of rapid production, the so-called “rapid manufacturing” takes place.
  • the invention thus relates to a method for generating a medical 3-D data set, a so-called 3D-DICOM data set, with which, after data segmentation (object masking) and conversion into a suitable data format, directly dentures, master models or scaffolding constructions can be made and the following Steps (i) to (iv) include:
  • tissue structures and the like eg, air, adipose tissue, water, bone, cementum, dentin, enamel, and other dentate materials
  • the invention relates to the method described above, in which, after step (iii), in a step (iii-a), by means of suitable data manipulation, a virtual model plus virtual tooth replacement is created, optionally in a further step (iii-b) withdraw the original data obtained from manipulation to obtain a data set describing the denture.
  • the data manipulation in the alternative embodiment [X] may be made on the basis of existing data of anatomical structures (e.g., scans of the patient's bit from damage, or scan of a similar dentition of another human) which may have been processed.
  • anatomical structures e.g., scans of the patient's bit from damage, or scan of a similar dentition of another human
  • step (iii) in step (iii) the mucosal information of implants ("emergence profile") is detected, by picking up the information present in the dentition of the composite cuffs surrounding the abutments. See also Knorr, Volker in "The Immediate Implant in the Multi-Root Alviole” in pip 1, 201 1. The contents of this article are hereby incorporated by reference in full. (The terms composite and composite are used synonymously here.) It goes without saying that a 3D data set is only made on the patient when there is a medical necessity, which is clearly ensured by a justifying medical indication.
  • the invention further relates, in one embodiment [A], to the use of a Hounsfield calibrated digital volume tomograph to generate a 3D DICOM data set on an anatomical structure in the Oral and Jaw Face region, and then selecting the desired data by data segmentation / object masking and Conversion of this segmented / masked data into a format so that these data can be used in a rapid manufacturing process.
  • the invention also relates to using a Hounsfield-calibrated digital volume tomograph to generate a medical 3D dataset on an anatomical structure in the oral and maxillofacial region, and then selecting the desired data using Hounsfield density values for the production of a prosthesis, a model or a framework construction.
  • the invention further relates in one embodiment [D] to the embodiment [C], in which for air a Hounsfield density value of -1000, for fatty tissue of -100, for water of 0, for bone 500 to 1500 and for implants and Enamel of 3000 is assumed.
  • the digital volume tomographs (DVT devices) usable in step (i) are commercially available.
  • Known and inventively preferred Hounsfield-calibrated DVT devices are, for example:
  • the segmentation (object masking) of data representative of tissue structures and the like as described in step (ii) eg, air, adipose tissue, water, bone, cementum, dentin, enamel, and other dentate materials
  • adipose tissue e.g., air, adipose tissue, water, bone, cementum, dentin, enamel, and other dentate materials
  • Each voxel can be uniquely assigned values between -1000 and +3000 Hounsfield.
  • Air for example, has a value of -1000, fatty tissue of -100, water of 0, bone 500 to 1500; Implants and enamel of 3000.
  • radiopacity radiodensity, x-ray attenuation
  • HU Hounsfield Unit
  • Segmentation (object masking) in accordance with the invention means filtering the data according to Hounsfield density values. Air -1000; Fatty tissue -100; Water 0; Bone 500 to 1500; Implants and Enamel 3000.
  • the prerequisite for segmentation (object masking) of the 3D-DICOM dataset is air, water, adipose tissue, bone, cementum, dentin, enamel, metals, and other materials in the oral and maxillofacial region, is the calibration of the DVT to Hounsfield.
  • the Hounsfield calibration is to be performed regularly, preferably weekly. The procedure for calibration is described in the quality assurance documentation of the respective manufacturer, e.g. Acteon or NewTom clearly described.
  • the OnDemand3D TM App 3D software (version 1.0) can be used.
  • OnDemand3D TM App enables the management of medical 2D and 3D images. Extensive 2D and 3D tools for analysis, formatting and segmentation of data are provided.
  • step (i) The data in step (i) are generated as follows: After the scanning according to the invention, in volume size 80 mm ⁇ 80 mm high-quality, according to step (i), the 3D DICOM data set is reconstructed from the acquired raw data. The resolution is 1.25 ⁇ or 1.5 ⁇ preselected.
  • the captured 3D DICOM dataset is exported from the Acteon Whitefox Imaging TM or NewTom NNT TM manufacturer software as a 3D DICOM dataset.
  • step (ii) the 3D DICOM data record is read into the software OnDemand3D TM App.
  • the object mask tool segments (masks) such data from the DICOM records that are used for bone, enamel, dentin, and Root cement stand. The mask used is "Used Threshold" Limits: 1000HU - 6000HU This segmented data is stored in a first 3D object.
  • the shape of the tooth preparation is 3-dimensional detectable.
  • the surfaces of prepared teeth can thus be displayed.
  • the 3D-DICOM data are segmented by implants. Limiting values: 2700HU - 6000HU are used, these are stored in a second 3D object, and a visual check of the masked objects is carried out to fine-tune the masking windows, if necessary.
  • the 3D objects 1 and 2 are separated from unnecessary parts via the "chisel" function in the object mask tool, which means that superfluous regions are removed.
  • step (iii) Objects 1 and 2 are saved as individual STL files via the Surface Generation option of the OnDemand3D TM App Software "Save to STL.”
  • the compression is set to 0.100 and the filter function is deactivated.
  • the individual STL files are then read into the software 3D-Tool Version 10 Basic.
  • the 3D-Tool software is used for professional data processing for the later rapid manufacturing, in particular rapid prototyping.
  • 3D Basic Import, 3D Basic Formats STL, VRML, SLP, XGL, OBJ, PLY, 3DS, ASC, DXF, IV. Simultaneously load multiple files around 3D models or 2D drawings. Import / export STL files, import and export models in STL format.
  • the rapid manufacturing processes also called rapid prototyping, which can be used in step (iii), are processes that start directly from the virtual, computer-generated model and produce the corresponding real model. Examples of such methods are milling methods (e.g., Contur-Crafting (CC) milling methods) or additive manufacturing methods (SD printers, laser sintering, stereolytic methods).
  • milling methods e.g., Contur-Crafting (CC) milling methods
  • SD printers laser sintering, stereolytic methods
  • the data is transmitted in the appropriate format, preferably STL format, for example, to a CC mill, which then mills out the desired scaffolding or model from a block (step (iv)).
  • STL data is the data commonly used in rapid manufacturing to produce the information stored in the data (ie, molded articles). The method in the manner claimed and described here is new and has hitherto not been possible due to the technical limitations on the part of the DVT devices.
  • the individual gray levels can also include air, water, adipose tissue, bone, cementum, dentin, enamel, metals and other materials in the oral and maxillofacial area according to their Hounsfield Density values, to be assigned. Only by this assignment, it is possible, after receiving the teeth or other anatomical structures in the oral and maxillofacial area, to deliver 3D DICOM data in the required quality. Of course, it is conceivable to use this principle to produce not only dentures but also prostheses in other parts of the body, in particular oral and maxillofacial area in whole or in part.
  • Step (i) is performed exclusively on the living being (human or animal). Data recording on artificial teeth, or on reproductions of artificial dentures is basically possible.
  • dentures in the context of this invention has the same definition as in dentistry.As already mentioned, it is conceivable not only to produce dentures with the method according to the invention, but also to replace other structures of the human body.
  • Abutment is generally understood to mean attachment and assembly elements used in implantology and aesthetic dentistry. Abutments serve as the basis for a crown and are often attachments on an implant.
  • the patient supported by the temporary or the Tiefziehschiene, in the final bite, so that the jaw relation is unique. Scanning creates the desired 3D DICOM record. The patient should not move during the scan.
  • both the thermoforming splint and the temporaries can be used for jaw relation determination. This is necessary to the arrangement of To represent upper to lower jaw in the final bite. If the jaw relation determination is wrong, a wrong final bite will be created.
  • segmented and STL-formatted data set (primary STL data set) is supplemented by block-shaped blocks to form a one-piece virtual model.
  • step (iii-b) This final data record is sent to a milling machine, e.g. Girrbach transferred to manufacture the dentures.
  • a 37-year-old male patient is due to the medical indication 10 immediate implantation and prosthetic restoration by means of bite increase, backward planning and single-tooth concept received.
  • the conversion of the 3D-DICOM data into STL-format took place via the 3D reconstruction software with STL interface (SurfaceTesselationLanguage, description of the surface by triangles, or also StandardTriangulationLanguage).
  • the STL records were created by the 3D reconstruction software. For this purpose, individual objects were prepared for the preparation impression and implant impression.
  • the STL export was generated from these objects via the export function (Save to STL) and the surface generation option with high quality without filter.
  • the DVT shows a variety of gray values. Special DVT devices are calibrated according to Hounsfield, so that the separation of the gray values is possible. In order to precisely grasp the shape of the tooth preparations in three dimensions, the greyscale levels of enamel, dentin and cementum are extracted and used to create a data set that allows the surfaces of prepared teeth to be reproduced (Figs. 1a, 1b, 2, 3). ,
  • Implant Impression Using Hounsfield segmentation, it is also possible to create a dataset that represents only titanium elements (Fig. 3). In most cases, we recommend intraoperatively to screw in a special abutment designed for this procedure (see also Knorr, Volker in "The Immediate Implant in the Multi-Rooted Alviole” in pip 1, 201). The contents of this article are hereby referred to in full.) , Consequently, we see abutments and fixtures in the "titanium dataset.” The two datasets described above are superimposed and virtually complemented in the basal portion by base squares, creating a piece that shows the elements in their correct three-dimensional orientation.
  • Biß The DVT scan takes place in final bite position. In patients with a final bite unequal to the desired future bite relation (as in our case), this situation is simulated via a deep-drawing rail obtained by Backward Planning. This splint is worn by the patient during the scan, thus preventing data records from merging into unworked upper and lower jaw elements.
  • the edited data set described above served as the basis for a rapid prototyping process.
  • plastic models are generated from 3D data.
  • a printed OK / UK plastic model was created. Since the model was manufactured in one piece, then the Separation in half. Previously, however, a bite key was created on the model, which continues to allow the correct three-dimensional alignment of the models to each other.
  • the models were sawn and articulated. Thus, work documents were available, as the dental technician knows from classical prosthetic work.
  • these elements were milled by means of CAD / CAM technology from hard wax and tried in the mouth. These hard wax crowns were then converted into ceramics in the case of the teeth and partially veneered. The implant crowns were again milled from plastic in the sense of a long-term temporary restoration.
  • Figure 2 shows the data set as STL export for preparation presentation.
  • Figure 3 shows the implant dataset as STL export especially here the spatial orientation of the titanium elements 46-44 to each other.
  • Figure 4 shows a model that emerged from the DVT data using rapid prototyping.
  • Figure 5 shows an illustration in which the virtual abutments against their original data sets have already been exchanged in the upper jaw.
  • Figure 6 shows the maxilla before insertion.
  • FIG. 7 shows the dental prosthesis in the upper jaw produced by the method according to the invention.

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Abstract

Die Erfindung betrifft das Verwenden eines Hounsfieid-kalibrierten digitalen Volumentomographens zur Erzeugung eines medizinischen 3D-Datensatzes an einer anatomischen Struktur im Mund-Kiefer- Gesichtsbereich, und anschließendem Auswählen der gewünschten Daten anhand von Hounsfield-Dichtewerten zur Herstellung einer Prothese, eines Modells oder einer Gerüstkonstruktion, sowie ein Verfahren zur Erzeugung eines medizinischen 3 D-Datensatzes mit dem, nach Datensegmentierung und Umwandlung in ein geeignetes Datenformat, direkt Zahnersatz, Modelle oder Gerüstkonstruktionen hergestellt werden können.

Description

Verfahren zur Ermittlung digitaler Datensätze für die Herstellung von Zahnersatz
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf das Verwenden eines Hounsfield-kalibrierten digitalen Volumentomographens zur Erzeugung eines medizinischen 3D-Datensatzes an einer anatomischen Struktur im Mund-Kiefer-Gesichtsbereich, und anschließendem Auswählen der gewünschten Daten anhand von Hounsfield-Dichtewerten zur Herstellung einer Prothese, eines Modells oder einer Gerüstkonstruktion. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Erzeugung eines medizinischen 3D-Datensatzes mit dem, nach Datensegmentierung und Umwandlung in ein geeignetes Datenformat, direkt Zahnersatz, Modelle oder Gerüstkonstruktionen hergestellt werden können.
Die Verwendung digitaler Computertomographen (DVT-Geräte) in der Zahnmedizin zur Generierung von medizinischen 3 D-Datensätzen ist bekannt (siehe z.B. DE 10 2008 009 643 AI oder DE 10 2004 035475).
In der deutschen Version vom online Lexikon„Wikipedia" wird am Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung die Digitale Volumentomographie (DVT) folgendermaßen beschrieben: Die digitale Volumentomographie (DVT) ist ein dreidimensionales, zahnärztliches und hals-nasen-ohrenärztliches bildgebendes Tomographie- Verfahren, bei dem Röntgenstrahlen zum Einsatz kommen. Im englischsprachigen Raum ist für dieses Verfahren die Bezeichnung "Cone-Beam CT (CBCT)" üblich. Ähnlich wie bei der Computertomographie oder der Magnetresonanztomographie ermöglicht die DVT (in der Zahnmedizin früher digitale, jetzt dentale Volumentomographie) die Erzeugung von Schnittbildem. Bei der DVT rotiert eine Röntgenröhre und ein gegenüberliegender Bildsensor um einen liegenden, sitzenden oder stehenden Patienten. Die um 180-360 Grad rotierende Röntgenröhre sendet einen kegelförmigen, meist gepulsten Röntgenstrahl (Röntgenblitz) aus. Die Röntgenstrahlung durchdringt das 3-dimensionale Untersuchungsgebiet und erzeugt auf einem Flatpanel-Detektor mit Szintillator-Schicht ein abgeschwächtes Grauwerte-Röntgenbild als 2D-Parallelprojektion. Dabei sind bewegungsbedingt Objekte außerhalb der Fokusebene unscharf. Während des Umlaufs der Röntgenröhre wird eine große Serie von zweidimensionalen oder linienförmigen Einzelbildern aufgenommen, wobei durch die kreisformig-umlaufende Bilderserie direkt ein fließend beobachtbares 2D-Panoramabild entsteht. Mit einer anschließenden mathematischen Verrechnung mittels eines PCs kann ein optimiertes Panoramabild erzeugt werden. Weiter kann mit entsprechend aufwändigen Verfahren darüber hinaus auch ein Grauwert-Koordinatenbild in den drei Raumebenen erzeugt werden. Dieses dreidimensionale Koordinatenmodell entspricht einer Volumengrafik, die sich aus einzelnen Voxeln zusammensetzt. Aus diesem Volumen können Schnittbilder (Tomogramme) in allen Raumebenen sowie 3D-Ansichten von Körperregionen generiert werden. Durch die für die Bildgebung entstehenden Umlaufzeiten von bis zu 30 Sekunden entstehen manchmal Verwacklungsunschärfen ("Artefakte"), die die Qualität der Bildgebung negativ beeinträchtigen können, da sie sich bei der algorithmischen Bearbeitung nicht vollständig mathematisch eliminieren lassen. Metallische Objekte wie Zahnplomben können ebenfalls unerwünschte Bildstörungen erzeugen, da sie den Strahl z.T. vollständig absorbieren und dahinter liegende Gebiete abschatten.
Für die Herstellung von Zahnersatz sind gewöhnlich mindestens zwei Behandlungen nötig. In der ersten Behandlung werden die zu restaurierenden Zähne und deren umliegendes Zahnfleisch präpariert. Hierzu werden die betreffenden Restzähne bis auf einen Stumpf abgeschliffen. Es bildet sich eine Stufe in der Zahnhartsubstanz, die sogenannte Präparationsgrenze. Wenn diese Präparationsgrenze unterhalb des Zahnfleisches liegt, wird das Zahnfleisch ebenfalls präpariert. Hierfür legt man zirkulär Fäden zwischen Zahnfleisch und Zahn. Dadurch wird das Zahnfleisch vom Zahn abgespreizt um den später verwendeten Abformmassen die Möglichkeit zu geben, die Präparationsgrenze zu erreichen.
Gerade bei umfangreichem Zahnersatz, ist diese erste Vorbereitung für den Zahnarzt sehr aufwendig und für den Patienten schmerzhaft. Das Herausarbeiten der Präparationsgrenze ist besonders wichtig, da dort der Übergang zum Zahnersatz liegen wird.
Bei der ersten Behandlung wird dann auch der Ober- und Unterkiefer eines Patienten mittels plastischer aushärtender Abdruck- bzw. Abformmassen abgeformt, um einen sogenannten Abdruck zu erhalten. Der Abdruck dient als Basis zur Herstellung eines Modells. Auf dem Modell formt ein Zahntechniker den Zahnersatz, der meist als Wachsmodell ausgeführt ist. Das Wachsmodell dient gewöhnlich als Positivform für eine Negativform. Aus der Negativform wird in bekannter handwerklicher Art der Zahnersatz gewonnen. Bei der zweiten Behandlung wird nun der Zahnersatz beim Patienten angepasst und eingesetzt.
Basierend auf den vorliegenden Stand der Technik stellte sich nun die Aufgabe, wie man das Herstellen von Zahnersatz weniger schmerzhaft und belastend für den Patienten gestalten kann, was zudem kostengünstig und einfach ist.
Die Erfinder haben nun ein Verfahren gefunden, das das Herstellen von Zahnersatz drastisch vereinfacht, indem ein medizinischer 3D-Datensatz nach Datensegmentierung (Objektmaskierung) und Umwandlung in ein passendes Datenformat zur direkten Herstellung von Zahnersatz, eines Modells oder einer Gerüstkonstruktion verwendet wird, wobei der medizinische 3D-Datensatz direkt am Patienten ermittelt wird und die Herstellung über ein Verfahren der schnellen Fertigung, dem sogenannten "rapid manufacturing" erfolgt.
Hierdurch kann der Schritt des Abdrucknehmens und somit auch ein Teil der ersten Behandlung, nämlich das für den Patienten meist schmerzhafte Darstellen einer Präparationsgrenze, entfallen. Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Erzeugung eines medizinischen 3 D-Datensatzes, eines sogenannten 3D-DICOM-Datensatzes, mit dem, nach Datensegmentierung (Objektmaskierung) und Umwandlung in ein geeignetes Datenformat, direkt Zahnersatz, Meistermodelle oder Gerüstkonstruktionen hergestellt werden können und das folgende Schritte (i) bis (iv) umfasst:
Schritt (i): Erzeugen eines 3D-DICOM-Datensatzes eines zahnärztlich vorbehandelten Gebisses und Zahnfleisch, wobei das Gebiss bzw. das Zahnfleisch präparierte Zahnstümpfe, Implantate und ggf. Abutments enthalten kann, durch Verwenden eines Hounsfield-kalibrierten digitalen Volumentomographens und speichern des 3D-DICOM-Datensatzes auf einem Datenträger;
Schritt (ii): Segmentieren (Objektmaskieren) von Daten die für Gewebestrukturen und ähnlichem stehen (z.B. Luft, Fettgewebe, Wasser, Knochen, Wurzelzement, Dentin, Schmelz, und sonstige sich im Gebiss befindlichen Materialien), anhand von deren Hounsfield-Dichtewerten und Speichern dieser segmentierten Daten als erstes 3D-Objekt und anschließendes weiteres Segmentieren derjenigen Daten über Hounsfield-Dichtewerte, die für Implantate und Abutments aus Metall z.B. Titan stehen, und Speichern dieser segmentierten Daten als zweites 3D-Objekt;
Schritt (iii): Umwandeln der in Schritt (ii) erhaltenen ersten und zweiten 3D-Objekte in ein Format, vorzugsweise STL-Format, das sich für die Verwendung in einem Verfahren der schnellen Fertigung, dem sogenannten "rapid manufacturing" eignet; und
Schritt (iv): Herstellen eines Zahnersatzes, eines Modells oder einer Gerüstkonstruktion.
In einer alternativen Ausführungsform [X] bezieht sich die Erfindung auf das vorbeschriebene Verfahren, in dem man nach Schritt (iii) in einem Schritt (iii-a) durch geeignete Datenmanipulation ein virtuelles Modell plus virtuellem Zahnersatz erstellt von dem man gegebenenfalls in einem weiteren Schritt (iii-b) die ursprünglichen vor Manipulation erhaltenen Daten wieder abzieht und so einen Datensatz erhält, der den Zahnersatz beschreibt.
Die Datenmanipulation in der alternativen Ausführungsform [X] kann auf Basis vorhandener Daten anatomischer Strukturen (z.B. Scans des Gebisses des Patienten vor Beschädigung, oder Scan eines ähnlichen Gebisses eines anderen Menschen) gemacht werden, die gegebenenfalls bearbeitet wurden.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform [Y] wird in Schritt (iii) die Schleimhautinformation von Implantaten ("Emergence Profile") erfasst, in dem man die im Gebiss vorhandenen Informationen, der die Abutments umgebenden Kompositmanschetten abgreift. Siehe auch Knorr, Volker in "Das Sofortimplantat in der mehrwurzeligen Alviole" in pip 1 , 201 1. Auf den Inhalt dieses Artikels wird hier diesbezüglich vollumfänglich bezuggenommen. (Die Begriffe Composite und Komposit werden hier synonym verwendet.) Es ist selbstverständlich, dass ein 3D-Datenatz am Patienten nur dann angefertigt wird, wenn die medizinische Notwendigkeit besteht, welche durch rechtfertigende medizinische Indikation eindeutig gewährleistet ist.
Die Erfindung bezieht sich ferner in einer Ausführungsform [A] auf das Verwenden eines Hounsfield- kalibrierten digitalen Volumentomographens zur Erzeugung eines 3D-DICOM-Datensatzes an einer anatomischen Struktur im Mund-Kiefer-Gesichtsbereich, und anschließendem Auswählen der gewünschten Daten durch Datensegmentierung / Objektmaskierung und Umwandlung dieser segmentierten /maskierten Daten in ein Format so dass diese Daten in einem rapid manufacturing- Verfahren eingesetzt werden können.
In einer weiteren Ausführungsform [B] bezieht sich die Erfindung auch auf das Verwenden eines Hounsfield-kalibrierten digitalen Volumentomographens zur Erzeugung eines medizinischen 3D- Datensatzes an einer anatomischen Struktur im Mund-Kiefer-Gesichtsbereich, und anschließendem Auswählen der gewünschten Daten anhand von Hounsfield-Dichtewerten zur Herstellung einer Prothese, eines Modells oder einer Gerüstkonstruktion.
In einer weiteren Ausführungsform [C] bezieht sich die Erfindung auf die in Ausführungsform [B] beschriebene Verwendung wobei die anatomische Struktur ein Gebiss ist und mit dem Verfahren ein Zahnersatz, ein Modell oder eine Gerüstkonstruktion hergestellt wird.
Die Erfindung bezieht sich ferner in einer Ausführungsform [D] auf die Ausführungsform [C], in der für Luft ein Hounsfield-Dichtewert von -1000, für Fettgewebe von -100, für Wasser von 0, für Knochen 500 bis 1500 und für Implantate und Zahnschmelz von 3000 angenommen wird.
Die in Schritt (i) verwendbaren digitalen Volumentomographen (DVT-Geräte) sind käuflich erhältlich. Bekannte und erfindungsgemäß bevorzugte Hounsfield-kalibrierte DVT-Geräte sind zum Beispiel:
- Acteon Whitefox - Patientenpositionierung sitzend, stehend: Volumen Zylinder, 599 Images, FOV 60mm x 60mm, 80mm x 80mm, Auflösung 0.15μηι 105kV, 9mA, gepulst, Dental Scan 360°, 25sek, effektiv 6,8sek., Brennfleck 0.5, Hersteller: Satelec (Acteon Group) - de Götzen - Milano.
- NewTom 5G - Patientenpositionierung liegend: Volumen Zylinder, 659 Images, FOV 60mm x 60mm, 80mmx80mm, Auflösung 0.125μπι, H OkV, 16mA, gepulst, Dental Scan 360°, 36sek, effektiv 7.3sek, Brennfleck 0.3, Hersteller: QR srl - Verona IT.
Diese Geräte sind gewöhnlich an einen Computer angeschlossen, auf dem die entsprechende Software (Controller) zum Betreiben des Geräts läuft. Beim Aceton Whitefox ist das Acteon WhitefoxControl.ce.0434 und beim NewTom 5G ist das NewTom NNT™. Unter Datenträger werden erfindungsgemäß alle verwendbaren Datenträger verstanden (z.B. Festplatten, Chips, CD-Roms, DVDs, Blue-Ray Disks).
Um die, wie in Schritt (ii) beschriebene Segmentierung (Objektmaskierung) von Daten, die für Gewebestrukturen und ähnlichem stehen (z.B. Luft, Fettgewebe, Wasser, Knochen, Wurzelzement, Dentin, Schmelz, und sonstige sich im Gebiss befindlichen Materialien), anhand von deren Hounsfield- Dichtewerten durchfuhren zu können, ist die Kalibrierung des DVT-Geräts nach Hounsfield-Skala zwingend erforderlich. Jeder Voxel kann dadurch eindeutig Werten zwischen -1000 und +3000 Hounsfield zugeordnet werden. Luft hat zum Beispiel einen Wert von -1000, Fettgewebe von -100, Wasser von 0, Knochen 500 bis 1500; Implantate und Zahnschmelz von 3000.
In medizinischen Computertomographen werden Röntgendichte (Radiodensity, Röntgenstrahlung Abschwächung) Werte in CT Zahlen nach Standard Hounsfield Unit (HU) Skala konvertiert. Dieses Verfahren wird auch bei Hounsfield-kalibrierten Cone Beam CT (DVT) Geräten angewendet.
Die Formel hierfür ist: CT number [HU ]
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Segmentieren (Objektmaskierung) bedeutet erfindungsgemäß das Filtern der Daten nach Hounsfield- Dichtewerten. Luft -1000; Fettgewebe -100; Wasser 0; Knochen 500 bis 1500; Implantate und Zahnschmelz 3000. Wie bereits erwähnt, ist die Voraussetzung zur Segmentierung (Objektmaskierung) des 3D-DICOM Datensatzes nach Luft, Wasser, Fettgewebe, Knochen, Wurzelzement, Dentin, Schmelz, Metalle und sonstige sich im Mund-Kiefer-Gesichtsbereich befindlichen Materialien, ist die Kalibrierung des DVT nach Hounsfield. Die Hounsfield-Kalibrierung ist turnusgemäß, vorzugsweise wöchentlich, durchzuführen. Die Vorgehensweise zur Kalibrierung wird in den Dokumentationen zur Qualitätssicherung der jeweiligen Hersteller z.B. Acteon oder NewTom eindeutig beschrieben.
Zur erfindungsgemäßen Segmentierung (Objektmaskierung) des 3D-DICOM-Datensatzes in Schritt (ii) kann die 3D-Software OnDemand3D™ App (Version 1.0) verwendet werden. OnDemand3D™ App ermöglicht die Verwaltung von medizinischen 2D und 3D Bildern. Umfangreiche 2D und 3D Werkzeuge zur Analyse, Formatierung und Segmentierung der Daten werden zur Verfügung gestellt.
Die Daten im Schritt (i) werden folgendermaßen erzeugt: Nach dem erfindungsgemäßen Scannen, in Volumengröße 80mm x 80mm High-Quality, gemäß Schritt (i) wird aus den erfassten Rohdaten der 3D- DICOM-Datensatz rekonstruiert. Als Auflösung wird 1.25μπι oder 1.5μπι vorgewählt. Der erfasste 3D- DICOM-Datensatz wird aus der Herstellersoftware Acteon Whitefox Imaging™ oder NewTom NNT™ als 3D-DICOM Datensatz exportiert. Im Anschluss wird im Schritt (ii) der 3D-DICOM-Datensatz in die Software OnDemand3D™ App eingelesen. Es werden über das Objektmaskenwerkzeug solche Daten aus den DICOM-Datensätzen segmentiert (maskiert), die für Knochen, Zahnschmelz, Dentin und Wurzelzement stehen. Verwendet wird die Maskierung„Benutzte Schwellwert" Grenzwerte: 1000HU - 6000HU. Diese segmentierten Daten werden in ein erstes 3D-0bjekt gespeichert.
Hierdurch wird die Form der Zahnpräparation 3-dimensional erfassbar. Die Oberflächen von präparierten Zähnen können somit dargestellt werden. Im zweiten Schritt werden die 3D-DICOM-Daten nach Implantaten segmentiert. Verwendet wird die Maskierung„Benutzte Schwellwert" Grenzwerte: 2700HU - 6000HU. Diese werden in ein zweites 3D-Objekt gespeichert. Es erfolgt zur Feinjustierung jeweils eine Sichtkontrolle der maskierten Objekte ggf. werden die Maskierungsfenster minimal nach geregelt.
Die 3D-Objekte 1 und 2 werden über die „Meißeln" Funktion im Objektmaskenwerkzeug von überflüssigen Teilen getrennt, das bedeutet es wird überflüssige Regionen entfernt.
In Schritt (iii) werden die so erzeugten Objekte 1 und 2 über die Oberflächen-Generierungsoption der OnDemand3D™ App Software „Save to STL" als einzelne STL-Dateien abgespeichert. Für den Export wird die Komprimierung auf 0.100 eingestellt und die Filterfunktion deaktiviert.
Im Anschluss werden die einzelnen STL-Dateien in die Software 3D-Tool Version 10 Basic eingelesen. Die 3D-Tool Software dient zur professionelle Datenaufbereitung für das spätere rapid manufacturing, insbesondere rapid prototyping. 3D Basic-Import, 3D Basic Formate: STL, VRML, SLP, XGL, OBJ, PLY, 3DS, ASC, DXF, IV. Gleichzeitiges Laden mehrerer Dateien um 3D-Modelle oder 2D- Zeichnungen zusammenführen. Import / Export von STL-Dateien, Modelle im STL-Format importieren und exportieren.
In der 3D-Tool Software werden eindeutige 3D-Oberflächenobjekte erzeugt: OK (Knochen, Wurzelzement, Dentin, Schmelz) OK-Implantate, UK (Knochen, Wurzelzement, Dentin, Schmelz) UK- Implantate; weitere überflüssige Information wird gelöscht. Im Anschluss wird aus den einzelnen importierten STL-Objekten ein finaler primärer Datensatz erzeugt. Dieser wird als primärer Datensatz im STL-Format exportiert und dient zur weiteren Verarbeitung im rapid-prototyping.
Die in Schritt (iii) verwendbaren Verfahren zur schnellen Fertigung (rapid manufacturing), auch rapid prototyping genannt, sind solche Verfahren, die direkt vom virtuellen, computer-generierten Modell ausgehen und das entsprechende reale Modell fertigen. Beispiele solcher Verfahren sind Fräsverfahren (z.B. Contur-Crafting (CC) Fräsverfahren) oder generative bzw. additive Fertigungsverfahren (SD- Drucker, Laser-Sintern, Stereolytverfahren).
Wird ein Fräsverfahren verwendet, so werden die Daten im entsprechenden Format, vorzugsweise STL- Format zum Beispiel an eine CC-Fräse übermittelt, die dann die gewünschte Gerüstkonstruktion oder das gewünschte Modell aus einem Block herausfräst (Schritt (iv)). STL-Daten sind die Daten, die gewöhnlich beim rapid manufacturing verwendet werden, um die in den Daten gespeicherte Information (d.h. Formkörper) herzustellen. Das Verfahren in der hier beanspruchten und beschriebenen Weise ist neu und war bisher aufgrund der technischen Limitierungen seitens der DVT-Geräte nicht möglich. Seitdem Hounsfield-kalibrierte DVT- Geräte verfugbar sind deren Auflösung sehr gut ist, können den einzelnen Grauwerten auch Luft, Wasser, Fettgewebe, Knochen, Wurzelzement, Dentin, Schmelz, Metalle und sonstige sich im Mund-Kiefer- Gesichtsbereich befindlichen Materialien, entsprechend ihrer Hounsfield-Dichtewerte, zugeordnet werden. Nur durch diese Zuordnung ist es möglich, nach der Aufnahme des Gebisses oder sonstiger anatomischer Strukturen im Mund-Kiefer-Gesichtsbereich, 3D-DICOM-Daten in der benötigten Qualität zu liefern. Selbstverständlich ist es denkbar, dieses Prinzip auszunutzen, um nicht nur Zahnersatz sondern auch Prothesen in anderen Körperregionen, insbesondere Mund-Kiefer-Gesichtsbereich ganz oder teilweise herzustellen.
Schritt (i) wird ausschließlich am Lebewesen (Mensch oder Tier) vorgenommen. Datenaufhahmen an künstlichen Gebissen, oder an Reproduktionen künstlicher Gebisse ist grundsätzlich möglich.
Der Begriff „Zahnersatz" hat im Rahmen dieser Erfindung die gleiche Definition, wie in der Zahnmedizin. Wie bereits erwähnt, ist es denkbar mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur Zahnersatz herzustellen, sondern auch andere Strukturen des menschlichen Körpers zu ersetzen.
Unter dem Begriff "Abutment" werden im Allgemeinen Befestigungs- und Aufbauelemente, die in der Implantologie und ästhetischen Zahnheilkunde verwendet werden, verstanden. Abutments dienen als Basis für eine Krone und sind oftmals Aufsätze auf einem Implantat.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der nachfolgenden Ausfuhrungsform beschrieben ohne sie jedoch auf diese einzuschränken.
Beispiel 1:
Vorbereitung des Patienten: Am ersten Behandlungstag werden die zu versorgenden Zähne oder Zahnimplantate mit zugehörigen Abutments so präpariert, dass sie später zur Aufnahme von Zahnersatz geeignet sind. Es werden keine Hilfsmittel (Fäden, Elektrotom) zur Darstellung der Präparationsgrenze benötigt. Anschließend erfolgt die Herstellung von passenden Provisorien aus bekannten Kompositmaterial (Protemp 4™ der Firma 3M ESPE) mit Hilfe einer Tiefziehschiene.
Schritt (i): Am gleichen oder nächsten Behandlungstag wird der Patient mit Hilfe eines Hounsfield- kalibrierten DVT-Gerätes gescannt. Bei der Aufnahme befindet sich der Patient, unterstützt durch das Provisorium oder die Tiefziehschiene, im Schlussbiss, so dass die Kieferrelation eindeutig ist. Durch das Scannen wird der gewünschte 3D-DICOM-Datensatz erzeugt. Der Patient darf sich während des Scanvorgangs nicht bewegen. Wie oben erwähnt können sowohl die Tiefziehschiene als auch die Provisorien zur Kieferrelationsbestimmung verwendet werden. Diese ist nötig, um die Anordnung von Ober-zu Unterkiefer im Schlussbiss darzustellen. Bei falscher Kieferrelationsbestimmung entsteht folglich ein falscher Schlussbiss. a) Kieferrelationsbestimmung mit Hilfe eines Provisoriums:
Diese Variante ist dann interessant wenn durch die Präparation der Zähne, der Biss aufgelöst wurde. D.h. es gibt nur Bisskontakte von Zahn zu Provisorium und nicht von Zahn zu Zahn. Die Röntgenopazität der Provisorien sollte deutlich zu den anderen Röntgenopazitäten im Mund differieren. Somit sind die Provisorien im erzeugten 3D-DICOM-Datensatz anschließend in Schritt (ii) gut zu segmentieren. Man lässt den Patienten während der Aufnahme auf die im passenden Biss hergestellten Provisorien beißen. Später stellt man durch die Segmentierung der Daten, Ober- und Unterkiefer ohne Provisorien dar. Somit sieht man das Gebiss in korrekter Kieferrelation ohne dass sich Ober und Unterkieferzähne berühren. b) Kieferrelationsbestimmung mit Hilfe einer Tiefziehschiene:
Diese Variante ist bei allen Gebissen möglich. Der Patient trägt während der Aufnahme die Tiefziehschiene. Die Tiefziehschiene kann auf den Ober- oder Unterkieferzähnen sitzen. Sie hat eine Schichtstärke von ca. 0,5mm und eine kaum zu erfassende Röntgenopazität. Im Datensatz sieht man folglich einen leicht angehobenen Biss. Die einzelnen Zähne diskludieren und können somit auch als einzelne Objekte dargestellt werden. Bei der Erstellung des Zahnersatzes kann entschieden werden ob man im Artikulator (Simulator für Kaubewegungen) den Biss z.B. wieder absenkt, sodass Zähne auf denen kein Zahnersatz erstellt wird, wieder in Kontakt stehen.
Schritt (ii) und (iii): Die so erhaltenen Daten werden wie oben beschrieben segmentiert/ maskiert und wie oben beschrieben in eine STL Datenformat umgewandelt.
Das weitere Vorgehen zur Erstellung des Zahnersatzes mit Hilfe des beschriebenen Datensatzes bietet zwei Varianten:
Variante a - Schritt (iii-a)
Der segmentierte und in das STL-Format umgewandelte Datensatz (primärer STL-Datensatz) wird um quaderförmige Blöcke ergänzt so dass ein einstückiges virtuelles Modell entsteht.
Es besteht an dieser Stelle die Möglichkeit einer Modellherstellung mit Hilfe von rapid manufacturing Verfahren (z.B. Fräsmaschine, 3D-Druck oder Stereolytverfahrens) auf Basis der STL-Daten. Die entstandenen Modelle ähneln in ihrer Form den in der Zahnmedizin bekannten Präparationsmodellen mit dem Unterschied, dass Ober- und Unterkiefermodell miteinander verbunden sind. Beide Modelle werden in einen Artikulator überführt. Dabei wird die Verwendung eines Gesichtsbogens empfohlen. Das Modell wird danach in eine Oberkieferhälfte und eine Unterkieferhälfte getrennt. Mit Hilfe dieser Modelle wird nun der Zahnersatz auf klassischem, gewohntem Wege erstellt Variante b (Schritt iii-a)
Ebenso ist es möglich, den Fertigungsprozess weiterhin virtuell zu betreiben. D.h. man pflegt den STL- Datensatz in eine spezielle Software ein z.B Girrbach ceramill mind. In dieser Software hat man vergleichbar zum realen Artikulator einen virtuellen Artikulator. Außerdem besteht die Möglichkeit die abgebildeten Präparationsstümpfe und Abutments zur definitiven Zahnform zu erweitern (virtuelles Aufwachsen). Man kann diesen Vorgang (virtuelles Aufwachsen) frei gestalten, ebenso wäre es möglich auf eine Datenbank zurückzugreifen, die fertige Zahnformen anbietet (z.B. beim Zahn 1 1 die gespiegelte Form des Zahnes 21 , bei 35 die gespiegelte Form von 45 usw.).
Interessant sind auch Datensätze von Verwandten aber auch fremden Personen für das virtuelle Aufwachsen zu verwenden. Durch diesen Vorgang entsteht ein erweiterter Datensatz, der das fertig versorgte Gebiss zeigt.
Hiervon wird nun der primäre STL-Datensatz abgezogen, so dass der Datensatz des Zahnersatzes übrigbleibt (Schritt (iii-b)). Dieser finale Datensatz wird an eine Fräsmaschine z.B. Girrbach übertragen um den Zahnersatz zu fertigen.
Beispiel 2:
Ein 37-jähriger männlicher Patient soll aufgrund der medizinischen Indikation 10 Sofortimplantationen und prothetische Versorgung mittels Bißerhöhung, Backward Planning und Einzelzahnkonzept erhalten.
Behandlung: Nach erfolgter parodontologischer und konservierender Vorbehandlung mittels geschlossener Kurretage und Kompositaufbauten wurden 10 Sofortimplantate (regio 12-22, regio 24-26, regio 44-46) zeitversetzt inseriert (Siehe auch Knorr, Volker in "Das Sofortimplantat in der mehrwurzeligen Alviole" in pip 1, 2011. Auf den Inhalt dieses Artikels wird hier diesbezüglich vollumfänglich bezuggenommen. ) (Abb. 2-4). Anschließend erfolgte die Präparation der behandlungsbedürftigen Zähne 36-37, 14-15 und 13, 23 für Teilkeramiken. Eine Gingivapräparation unter Zuhilfenahme von Fadentechnik, Elektrotom etc. wurde nicht durchgeführt. Der Patient wurde anschließend mit Kunststoffprovisorien versorgt, welche mit Hilfe von Tiefziehschienen angefertigt worden waren. Die Tiefziehschienen wurden auf Duplikaten von Modellen nach Wax-up erstellt, auf denen die Ergebnisse der für den Patienten endgültig angestrebten Bißerhöhung eingearbeitet waren.
Nach der Implantation und der Präparation wurde nicht abgeformt, auch wurden keine Bißregistrate im Mund angefertigt. Stattdessen wurden die unten aufgelisteten Informationen aus einem vorliegenden DVT-Scan gewonnen, der anschließend vom 3D-DICOM-Format in das STL-Format gewandelt wurde. Zur genauen Lagebestimmung der Implantate und OP-Kontrolle wurde prä- und postoperativ eine digitale Volumentomographie angefertigt. Gewählt wurde jeweils ein FOV (Field of View) von 80 mm x 80 mm, 360° Umlauf, 1 10 kV Röhrenspannung und automatisch Anpassung der Stromstärke (mA), die sog.„Safe Beam Technik". Zur Reduzierung der Dosis wurde eine effektive Bestrahlungszeit bis max. 5 Sekunden gewählt. Die geringe Bestrahlungszeit wird durch gepulste Hochfrequenz-Röhren erreicht. Zur Scharfzeichnung der Geräte ist ein Brennfleck von 0.3-0.5 mm nötig. Wesentlich für die gute Segmentierung der 3D-DICOM-Daten ist die Kalibrierung des Gerätes nach Hounsfield. Geeignete Geräte sind: Acteon Whitefox und NewTom 5G.
Die Umwandlung der 3D-DICOM Daten in STL-Format erfolgte über die 3D Rekonstruktionssoftware mit STL-Schnittstelle (SurfaceTesselationLanguage, Beschreibung der Oberfläche durch Dreiecke, oder auch StandardTriangulationLanguage). Die STL-Datensätze wurden durch die 3D Rekonstruktionssoftware erstellt. Hierfür wurden jeweils für die Präparationsabformung und Implantatabformung eigene Objekte ausgearbeitet. Aus diesen Objekten wurde über die Exportfunktion (Save to STL) und Oberflächen-Generierungsoption mit High-Quality ohne Filter der STL Export generiert.
Präparationsabformung: Im DVT sind eine Vielzahl von Grauwerten erkennbar. Spezielle DVT-Geräte sind nach Hounsfield kalibriert, damit ist die Separierung der Grauwerte möglich. Um nun die Form der Zahnpräparationen 3-dimensional exakt zu erfassen, extrahiert man die Grauwertstufen von Schmelz, Dentin und Wurzelzement und erstellt daraus einen Datensatz der es ermöglicht, die Oberflächen von präparierten Zähnen zu reproduzieren (Abb. la, lb, 2, 3).
Implantatabformung: Über die Hounsfield-segmentierung ist es ebenfalls möglich einen Datensatz zu erzeugen, der ausschließlich Titanelemente darstellt (Abb. 3). In den meisten Fällen empfehlen wir direkt intraoperativ ein spezielles für dieses Vorgehen designtes Abutment einzuschrauben (siehe auch Knorr, Volker in "Das Sofortimplantat in der mehrwurzeligen Alviole" in pip 1, 201 1. Auf den Inhalt dieses Artikels wird hier diesbezüglich vollumfänglich bezuggenommen.). Folglich sehen wir im „Titandatensatz" Abutments und Fixturen. Die beiden oben beschriebenen Datensätze werden übereinandergelegt und im basalen Anteil virtuell durch Basisquader ergänzt, sodass ein Stück entsteht, dass die Elemente in ihrer korrekten dreidimensionalen Ausrichtung zueinander zeigt.
Bißnahme: Der DVT-Scan erfolgt in Schlussbissposition. Bei Patienten mit einem Schlussbiss ungleich der gewünschten zukünftigen Bissrelation (wie in unserem Fall), wird diese Situation über eine durch Backward Planning gewonnene Tiefziehschiene simuliert. Diese Schiene trägt der Patient beim Scan und verhindert damit, dass Datensätze von nicht beschliffenen Ober- und Unterkiefer-Elementen verschmelzen können.
Der oben beschriebene, bearbeitete Datensatz diente als Grundlage für ein Rapid-Prototypingverfahren. Hierbei werden aus 3D-Daten z.B. Kunststoffmodelle erzeugt. In unserem Fall entstand ein geprintetes OK/UK-Kunststoffmodell. Da das Modell einstückig hergestellt wurde, erfolgte anschließend die Trennung in zwei Hälften. Zuvor wurde allerdings am Modell ein Bißschlüssel erstellt, der die richtige dreidimensionale Ausrichtung der Modelle zueinander weiterhin ermöglicht. Die Modelle wurden gesägt und einartikuliert. Somit standen nun Arbeitsunterlagen, wie sie der Zahntechniker von klassischen prothetischen Arbeiten kennt, zur Verfügung.
Im Labor wurde das Modell abermals gescannt und somit für CAD/CAM-Technik vorbereitet. Mit Hilfe spezieller Software wurde der Zahnersatz designt und in einen virtuellen Artikulator gestellt. Im Falle der Abutments standen uns die Originalbemaßungen ähnlich einer technischen Zeichnung als Datensatz zur Verfügung. Deshalb wurden alle virtuellen Abutments nochmals gegen diesen Datensatz getauscht. Somit ist eine optimale Passung der Implantatkronen gewährleistet.
Im Anschluss wurden diese Elemente mittels CAD/CAM-Technik aus Hartwachs gefräst und im Mund einprobiert. Diese Hartwachskronen wurden dann im Falle der Zähne in Keramik uberfuhrt und teilweise verblendet. Die Implantatkronen wurden abermals aus Kunststoff im Sinne eines Langzeitprovisoriums gefräst.
Begründung: Unser Modell zeigt sowohl Zahnhartsubstanz, wie auch die Abutments in ihrer dreidimensionalen Ausrichtung zueinander. Das Zahnfleisch sehen wir nicht. Somit wurde das Emergenzprofil der Implantatkronen frei gestaltet. Die Langzeitprovisorien dienen folglich der Vorbereitung des Zahnfleisches für ein maximal mögliches ästhetisches Ergebnis. Im weiteren Behandlungsverlauf werden die Langzeitprovisorien gegen einzelne Implantatkeramikkronen ausgetauscht. Alle 15 Elemente wurden in einer Sitzung eingegliedert. pip = "Praktische Implantologie und Implantatprothetik", pipVerlag, Deutschland.Die Abbildungen dienen zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne die Erfindung einzuschränken.
Abbildung la und l b zeigen die Dreidimensionale Darstellung der Implantate segmentiert nach Hounsfield mit (Abb.la) und ohne Ober- und Unterkiefer (Abb. l b)des Patienten.
Abbildung 2 zeigt den Datensatz als STL-Export zur Präparationsdarstellung.
Abbildung 3 zeigt den Implantatdatensatz als STL Export vorallem hier die räumliche Ausrichtung der Titanelemente 46-44 zueinander.
Abbildung 4 zeigt ein Modell, das aus den DVT-Daten mittels Rapid-Prototyping entstand.
Abbildung 5 zeigt eine Abbildung in der im Oberkiefer die virtuellen Abutments gegen deren Originaldatensätze bereits getauscht wurden.
Abbildung 6 zeigt den Oberkiefer vor Eingliederung.
Abbildung 7 zeigt den das erfindungsgemäße Verfahren erstellte Zahnersatz im Oberkiefer.

Claims

Patentansprüche:
1. Verwenden eines Hounsfield-kalibrierten digitalen Volumentomographens zur Erzeugung eines medizinischen 3 D-Datensatzes an einer anatomischen Struktur im Mund-Kiefer-Gesichtsbereich, und anschließendem Auswählen der gewünschten Daten anhand von Hounsfield-Dichtewerten zur Herstellung einer Prothese, eines Modells oder einer Gerüstkonstruktion.
2. Verwenden nach Anspruch 1, wobei die anatomische Struktur ein Gebiss ist und mit dem Verfahren ein Zahnersatz, ein Modell oder eine Gerüstkonstruktion hergestellt wird.
3. Verwenden nach Anspruch 2, wobei für Luft ein Hounsfield-Dichtewert von -1000, für Fettgewebe von -100, für Wasser von 0, für Knochen 500 bis 1500 und für Implantate und Zahnschmelz von 3000 angenommen wird.
4. Ein Verfahren zur Erzeugung eines medizinischen 3 D-Datensatzes mit dem, nach Datensegmentierung und Umwandlung in ein geeignetes Datenformat, direkt Zahnersatz, Modelle oder Gerüstkonstruktionen hergestellt werden kann und das folgende Schritte (i) bis (iv) umfasst:
Schritt (i): Erzeugen des medizinischen 3 D-Datensatzes eines zahnärztlich vorbehandelten Gebisses und Zahnfleisch, wobei das Gebiss bzw. das Zahnfleisch präparierte Zahnstümpfe, Kompositmanschetten, Implantate und ggf. Abutments enthalten kann, durch Verwenden eines Hounsfield-kalibrierten digitalen Volumentomographens und speichern des 3D- Datensatzes auf einem Datenträger;
Schritt (ii): Segmentieren von Daten die für Gewebestrukturen und ähnlichem stehen, anhand von deren Hounsfield-Dichtewerten und Speichern dieser segmentierten Daten als erstes 3D-Objekt und anschließendes weiteres Segmentieren derjenigen Daten über Hounsfield-Dichtewerte, die für Implantate und Abutments aus Metall z.B. Titan stehen, und Speichern dieser segmentierten Daten als zweites 3D-Objekt;
Schritt (iii): Umwandeln der in Schritt (ii) erhaltenen ersten und zweiten 3D-Objekte in ein Format mit dem schnell gefertigt werden kann; und
Schritt (iv): Herstellen eines Zahnersatzes, eines Modells oder einer Gerüstkonstruktion.
5. Das Verfahren nach Anspruch 4, worin in Schritt (iv) ein CC-Fräse, ein 3 D-Drucker, ein Stereolytverfahen verwendet wird.
6. Das Verfahren nach Anspruch 4, in dem man nach Schritt (iii) in einem Schritt (iii-a) durch geeignete Datenmanipulation ein virtuelles Modell plus virtuellem Zahnersatz erstellt von dem man gegebenenfalls in einem weiteren Schritt (iii-b) die ursprünglichen vor Manipulation erhaltenen Daten wieder abzieht und so einen Datensatz erhält, der den Zahnersatz beschreibt.
7. Das Verfahren nach Anspruch 6, in dem die Datenmanipulation auf Basis vorhandener Daten anatomischer Strukturen gemacht wird, die gegebenenfalls bearbeitet wurden.
8. Das Verfahren nach Anspruch 4, wobei in Schritt (iii) die Schleimhautinformation von Implantaten erfasst werden soll.
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DE (1) DE102012002817B4 (de)
WO (1) WO2013120478A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017207808A1 (de) * 2016-06-04 2017-12-07 Florian Draenert Verfahren zur herstellung einer individuellen biomaterialschale zur rekonstruktion von knochendefekten
EP3284441A1 (de) * 2016-08-15 2018-02-21 Technische Universität Dresden Transplantat zur beseitigung eines knochendefektes am kiefer und verfahren zur herstellung des transplantates
WO2023232384A1 (de) * 2022-05-30 2023-12-07 Kombo Medical Solutions Ug Verfahren zum visualisieren und modellieren von zahnersatz

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9737382B2 (en) 2013-12-27 2017-08-22 James R. Glidewell Dental Ceramics, Inc. Apparatus and methods of making denture devices
US9326834B2 (en) 2013-12-27 2016-05-03 James R. Glidewell Dental Ceramics, Inc. Apparatus and methods of making denture devices
US9707061B2 (en) * 2013-12-27 2017-07-18 James R. Glidewell Dental Ceramics, Inc. Apparatus and methods of making denture devices
DE102015206884B4 (de) * 2015-04-16 2019-08-29 Elmar Frank Universalbissgabel
CN108247055B (zh) * 2018-02-12 2019-01-29 成都优材科技有限公司 牙科附着体的数字化一体化成型方法
WO2023222192A1 (de) 2022-05-17 2023-11-23 Forstgarten International Holding Gmbh Serie aus vorrichtungen zum vorbereiten der verlagerung, insbesondere einer bleibenden verlagerung, der kauebene einer person und zugehörige verfahren

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5370692A (en) * 1992-08-14 1994-12-06 Guild Associates, Inc. Rapid, customized bone prosthesis
DE102004035475A1 (de) 2004-07-20 2006-02-09 Schütz-Dental GmbH Erzeugung eines eine Zahnprothese beschreibenden Datensatzes
DE102008009643A1 (de) 2007-02-22 2008-09-11 J. Morita Manufacturing Corporation Bildverarbeitungsverfahren, Bildanzeigeverfahren, Bildverarbeitungsprogramm, Speichermedium, Bildverarbeitungsvorrichtung und Röntgenbildvorrichtung
WO2011077175A1 (en) * 2009-12-23 2011-06-30 Haraszti Gyoergy Method to create removable dental prosthesis, and the dental prosthesis making thereof
DE102010036841A1 (de) * 2010-08-04 2012-02-09 Charité - Universitätsmedizin Berlin Verfahren zum Erzeugen einer digitalen Zahntopologie für eine Zahnstruktur sowie Messverfahren

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5370692A (en) * 1992-08-14 1994-12-06 Guild Associates, Inc. Rapid, customized bone prosthesis
DE102004035475A1 (de) 2004-07-20 2006-02-09 Schütz-Dental GmbH Erzeugung eines eine Zahnprothese beschreibenden Datensatzes
DE102008009643A1 (de) 2007-02-22 2008-09-11 J. Morita Manufacturing Corporation Bildverarbeitungsverfahren, Bildanzeigeverfahren, Bildverarbeitungsprogramm, Speichermedium, Bildverarbeitungsvorrichtung und Röntgenbildvorrichtung
WO2011077175A1 (en) * 2009-12-23 2011-06-30 Haraszti Gyoergy Method to create removable dental prosthesis, and the dental prosthesis making thereof
DE102010036841A1 (de) * 2010-08-04 2012-02-09 Charité - Universitätsmedizin Berlin Verfahren zum Erzeugen einer digitalen Zahntopologie für eine Zahnstruktur sowie Messverfahren

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Dental Implant Prosthetics", 20 September 2004, ELSEVIER MOSBY, St. Louis, Missouri 63146, ISBN: 0-32-301955-2, article CARL E. MISCH, pages: 48, XP055068992 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017207808A1 (de) * 2016-06-04 2017-12-07 Florian Draenert Verfahren zur herstellung einer individuellen biomaterialschale zur rekonstruktion von knochendefekten
EP3284441A1 (de) * 2016-08-15 2018-02-21 Technische Universität Dresden Transplantat zur beseitigung eines knochendefektes am kiefer und verfahren zur herstellung des transplantates
WO2023232384A1 (de) * 2022-05-30 2023-12-07 Kombo Medical Solutions Ug Verfahren zum visualisieren und modellieren von zahnersatz

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