WO2021028360A1 - Apparatus and method for automated intraoral treatment of a patient - Google Patents

Apparatus and method for automated intraoral treatment of a patient Download PDF

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WO2021028360A1
WO2021028360A1 PCT/EP2020/072315 EP2020072315W WO2021028360A1 WO 2021028360 A1 WO2021028360 A1 WO 2021028360A1 EP 2020072315 W EP2020072315 W EP 2020072315W WO 2021028360 A1 WO2021028360 A1 WO 2021028360A1
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treatment
patient
oral cavity
fixation means
intraoral
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PCT/EP2020/072315
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Gregor Brandstetter
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Universitätsmedizin Mainz
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Definitions

  • the invention relates to a device for automated intraoral treatment of a patient, comprising a treatment and / or diagnostic device designed to accommodate at least one instrument, further comprising fixation means on which the treatment and / or diagnostic device can move translationally and / or rotationally. It continues to concern a corresponding procedure.
  • WO 2016/022347 A1 describes a medical robot unit which acts autonomously or via remote control. By means of several sensors, the position and movement of the patient are registered during the treatment and directly compensated. In addition, a mouth support is described which - based on the outer frame of the apparatus - enables the patient to insert it firmly between the upper and lower jaw.
  • CN 107582193 A describes a robot for oral implant surgery with a robot arm and solves the above-mentioned problem using highly sensitive force sensors that detect movements in real time and initiate a corresponding compensation.
  • the invention is therefore based on the object of relieving humans of the transfer from diagnosis to treatment and of being able to carry out this treatment in parts or entirely automatically. Furthermore, it is based on the problem of replacing the lower movement coordination and accuracy of a person with a machine. Furthermore, the underlying problem is to reduce the size of the treatment robots used so far and to enlarge and make their areas of application more flexible. Furthermore, a corresponding advantageous method should be specified.
  • fixation means are designed to be firmly anchored, in particular reversibly, in the oral cavity of the patient.
  • the invention is based on the idea that intraoral treatment and diagnostics are made more difficult by the patient's movements in the jaw area, since usually during these treatments the patient's head is not or cannot be fixed from the outside, and in particular relative movements between the two Pine trees can occur.
  • the problem of compensating for disturbing movements of the patient during the treatment can be solved in a fundamental way by miniaturizing a treatment robot and placing and fixing it directly at the treatment site in the oral cavity. This means that head movements are transmitted directly to the device, so these movements are irrelevant in the device's inertial system and do not have to be compensated for in a complex manner.
  • the reference point or reference point for the treatment or diagnosis is therefore moved into the patient's mouth or the oral cavity.
  • this type of fixation enables jaw movements to be prevented in the lower jaw. This is a pleasant situation for the patient, as he does not have to keep his mouth open, as is the case with treatment devices attached extraorally. Keeping the mouth open for a long time is exhausting for the patient, since only one muscle is used to open the mouth, while the closing of the mouth is performed by a large number of muscles.
  • the fixation means are preferably reversibly or reversibly firmly anchored in the patient's oral cavity so that they can be removed again after the operation.
  • the term “fixed” here preferably means a rigid spatial arrangement in relation to the oral cavity.
  • the treatment and / or diagnostic device is also referred to below as a robot or treatment robot.
  • the device or apparatus can be fixed by means of known methods for attaching other yakärztli cher instruments to the rows of teeth or the jawbone, for example by using an impression compound.
  • the fixation can take place directly on the jawbone or on the attached mucous membrane on the jawbone.
  • This impression material is either already attached to the apparatus and is hardened when it is inserted in the oral cavity, or the device is applied to the material put on and curing takes place afterwards. In both cases, the treatment robot would thus be firmly connected to bone material and relative movements of the jaw with respect to the device would no longer be possible.
  • the downsizing of the autonomously acting treatment robot is accompanied by challenges to the available instruments and energy supply.
  • B. Imaging are sometimes used in a treatment in a row or in parallel and require energy.
  • the invention meets these challenges with the concept of modularization - the treatment and / or diagnosis device can accommodate different instruments - and the supply of energy from the outside, for example via a hydraulic system.
  • the fixing means comprise two rails connected to one another by at least one connecting member.
  • four connecting links or supports are provided. At least two of the supports are advantageously adjustable in height.
  • the respective support can be firmly connected to the opposite rail or can also be designed in one piece with it.
  • the respective splint is advantageously designed to be fixed to a row of teeth or a jawbone.
  • a splint for tooth-bearing areas or areas with a pronounced alveolar ridge (bone process) is preferably designed in such a way that its width can be varied, advantageously with the aid of a clamping mechanism and / or an adjusting screw and / or an adjustable locking connection.
  • the splint can then be fixed to this jaw area without an impression material.
  • the splint is preferably coated on its inside, ie the area that comes into contact with teeth or mucous membrane / bones when inserted, with a sterilizable agent, in particular plastic / silicone, so that retention is high enough / comparable with an impression material.
  • the respective rail is advantageously designed to receive a hardenable molding compound.
  • At least one splint has an anchorage for receiving a bite.
  • the device advantageously comprises a data processing unit and an operator interface connected thereto.
  • the device preferably has at least one instrument from the group: drill, file, grinder, polisher (generally rotating components); imaging device; Sensor, in particular current sensor, voltage sensor, impedance sensor, pressure sensor; Laser; Filling component.
  • instrument from the group: drill, file, grinder, polisher (generally rotating components); imaging device; Sensor, in particular current sensor, voltage sensor, impedance sensor, pressure sensor; Laser; Filling component.
  • a drive unit for the treatment and / or diagnosis device is advantageously provided, which is connected to the treatment and / or diagnosis device via operative connections and is designed to be at least partially positioned outside the oral cavity.
  • the above-mentioned object is achieved by controlling a treatment and / or diagnostic device in the oral cavity of a patient, in particular rotationally and / or translationally, with respect to fixation means, the fixation means on at least one row of teeth and / or at least one jawbone of the patient are fixed.
  • the fixation takes place by curing an impression compound.
  • the fixing means are preferably provided with curing compound, the fixing means and the curing compound then being positioned in the oral cavity of the patient.
  • the curing compound is introduced into the oral cavity of the patient, the fixation means being placed on the curing compound.
  • spatial data of the oral cavity are recorded by means of at least one diagnosis component of the treatment and / or diagnosis device, from which a virtual model is created.
  • the invention comprises a methodology and a device that can diagnose and treat autonomously in a region defined by the practitioner.
  • various components can be used that enable targeted treatment.
  • the device can therefore be assembled from components to suit the application. Due to its unique, compact design, the device can be held individually and precisely in the patient, as well as autonomous diagnostics and treatment of the region of interest.
  • the methodology enables the data recorded by the diagnostic components to be linked. This can be used to create a virtual model in a coordinate system that is displayed on a monitor.
  • a diagnosis can be made and displayed on the basis of the data obtained and it can be recognized on the basis of this and the virtual model whether this diagnosis is relevant to treatment.
  • the data can be anonymized and used for study purposes and for ongoing optimization of the device software or device control.
  • the advantages of the invention are in particular that initially the possibility of error sources is reduced, since all information is processed with the aid of one device. Bundling the information in and running the information in one device also avoids the wrong area being processed. In addition, treatment can take place within one session, which saves time for everyone involved. Furthermore, treatment errors are minimized. By combining diagnostics and treatment in one device, measurement errors can be minimized. which are still so large in current technical devices that they have no advantage over manual work.
  • An embodiment of the invention is tert erläu using a drawing. They show in a highly schematic representation:
  • FIG. 1 shows a device for the automated intraoral treatment of a patient in a diagram in a preferred embodiment
  • FIG. 2 fixation means of a device for automated intraoral
  • FIG. 3 further fixation means of a device for the automated intra-oral treatment of a patient in a preferred embodiment
  • FIG. 4 further fixation means of a device for the automated intra-oral treatment of a patient in a preferred embodiment
  • FIG. 5 extraoral components of a drive unit in a preferred embodiment
  • FIG. 6 intraoral components of a drive unit in a preferred embodiment
  • FIG. 7 the intraoral components according to FIG. 6 in the assembled state
  • FIG. 8 a device for the automated intraoral treatment of a patient with fixation means and a treatment and / or diagnosis device;
  • FIG. 9 a treatment component of a treatment and / or diagnosis device
  • FIG. 10 a further treatment component of a treatment and / or diagnostic device
  • FIG. 11 shows a device for the automated intraoral treatment of a patient with fixation means and a treatment and / or diagnosis unit in a further perspective illustration
  • FIG. 12 fixation means of a device for automated intraoral
  • FIG. 13 shows a device for the automated intraoral treatment of a patient with fixation means and a treatment and / or diagnosis unit in a further perspective illustration
  • FIG. 14 fixation means of a device for automated intraoral
  • FIG. 15 fixation means of a device for automated intraoral
  • FIG. 16 fixation means of a device for automated intraoral
  • FIG. 17 shows a height-adjustable support of a device for the automated intraoral treatment of a patient in a further perspective illustration
  • FIG. 18 the intraoral components according to FIG. 7 in a perspective illustration
  • FIG. 19 the intraoral components according to FIG. 7 in a further perspective view
  • FIG. 20 the intraoral components according to FIG. 7 in a further perspective view.
  • FIG. 21 is a component responsible for rotational movements of the component shown in FIG. 7 intraoral components shown.
  • a device 200 for the automated intraoral treatment of a patient comprises a data processing unit 1 which, in the present embodiment, is designed as a computer center.
  • the computer center is connected to a digital user interface or an operator interface 2, via which an authorized person can make settings and changes if necessary.
  • the data processing unit 1 with a user interface or operator interface 2 could for example be a tablet with a touchscreen monitor. That one- ten processing unit 1 is preferably a unit that can perform arithmetic operations.
  • the operator interface 2 can for example also comprise a USB interface to another device.
  • the operator interface 2 is designed such that a treatment and / or diagnostic device (see below), which is also referred to as a robot, can be stopped at any time by a corresponding input.
  • the data processing unit 1 is used for complete control and control of the robot. This includes the control of the robot, the consolidation of all diagnostic data in a coordinate system, the creation of a virtual model of the work area on the basis of the collected data and its representation as well as any other representation (e.g. treatment progress) in the user interface.
  • the practitioner can choose what (tooth / gums / bones or similar components such as implants or prostheses), how (reconstructive / subtractive / additive) and where (lower / upper jaw, etc.) should be treated.
  • the data center can make suggestions for this on the basis of the data collected and visualize them in the user interface.
  • the diagnostic data can be obtained from diagnostic components 3 used by the robot or from other sources via interfaces.
  • Another source of this type is, for example, an X-ray.
  • the accuracy of the virtual models during the treatment can be compared with the diagnostic data by means of pressure sensors 4, for example.
  • the pressure sensors 4 do not have to be located intraorally for this purpose, but can be placed at any point of a connection 5 between extraoral drive components 6 and intraoral drive components 7. Likewise, this data can be checked via impedance measurement between at least one treatment instrument 8 and tissue if it is a reconstructive / subtractive method. To do this, the data center must be aware of the various resistances of tissues.
  • the data center can interact with a central data pool 9 via an interface.
  • This is analyzed by a deep learning unit 10 lysed in order to optimize the treatment for each individual device (e.g. through device updates), as well as to achieve diagnostic links and other learning progress.
  • a deep learning unit 10 lysed in order to optimize the treatment for each individual device (e.g. through device updates), as well as to achieve diagnostic links and other learning progress.
  • new medical knowledge can be obtained which can be helpful for research or the development of guidelines.
  • the computer center preferably carries out at least one of the following tasks: processing of diagnostic data (e.g. representation of this data in a coordinate system), creation of a virtual model, creation of a treatment proposal, device control.
  • the data pool 9 holds treatment data and / or diagnostic data advantageously in anonymized form.
  • the individually adaptable and assemblable intraoral components of the device 200 are described in more detail below. These are preferably inserted and connected internally step by step.
  • the device 200 has fixing means 110 with the aid of which a treatment and / or diagnostic device or a robot can be positioned in the oral cavity of a patient, these fixing means 11 being designed to be firmly anchored in the oral cavity. This means in particular that unwanted relative movements of the robot with respect to the interior of the oral cavity are completely avoided or greatly reduced so that precise work, in particular dental surgery work or imaging methods of the robot in the oral cavity, is possible.
  • the fixation means 110 comprise at least one rail, in the present exemplary embodiment two rails 11, 19 which are each designed to be placed on a row of teeth.
  • the respective rail 11, 19 can be individually adapted in a first preferred embodiment.
  • the respective rail 11, 19 has a receiving area for an impression compound.
  • the impression material is mixed and the splint 11, 19 is coated with it.
  • excess impression material is displaced, while the remaining or remaining impression material ensures an individualized hold.
  • the respective rail 11, 19 is comparable to an impression tray, but it has a recess 13 or 21 for a work area of the robot.
  • the rail 11 has a first wall 14a, which shields a work area in front of the tongue and a second wall 14b, which shields a work area in front of the cheek. In this way, injuries to the patient's tongue or cheek are avoided by the robot.
  • the splint 11 has a recess 13a which can accommodate a row of teeth or a jawbone of the patient and is firmly anchored thereon.
  • the rail 11 also has a carriage 15 for the robot or the movable components ble.
  • the carriage 15 runs parallel to the rail 11.
  • the robot preferably engages with a toothing device in a toothing 16 which is attached on the inside, ie on the side of wall 14b facing the recess 13. When rolling on the toothing 16, the robot can move forward and backward along the pavement 15.
  • the toothing 16 prevents unintentional falling out or unintentional movement in the horizontal direction.
  • the robot preferably has a guide element which is arranged in a channel formed by the driving bearing 15 and which is prevented from moving perpendicular to the toothing 16 by the toothing 16. This prevents the robot from slipping vertically or falling out. This is important because the in FIG. The arrangement shown in FIG.
  • the robot advantageously has means that prevent unwanted translations / rotations in all directions.
  • An anchoring device 17 is provided on the wall 14a to the tongue side. It serves to anchor a bite block 22 (see FIG. 4).
  • at least one suction device 18 is attached to the rail 11 or integrated into it, with the aid of which the patient's saliva can be removed. The saliva is preferably drained to the outside with the help of a hose.
  • FIG. 3 shows a second rail 19 which lies opposite the work area and is firmly connected to two supports 20a, which are not adjustable in length, and two height-adjustable supports 20b. In other preferred embodiments, three or four height-adjustable supports 20b can also be provided.
  • the supports set on the walls 14a, 14b.
  • the height adjustability of the supports 20b can be implemented in accordance with common methods (e.g. quick release, screw thread, etc.).
  • a recess 21 can also be provided in the second rail 19, so that the upper surface of the opposing jaw can also be sensed and diagnosed by sensors. This recess 21 can also be used to insert / anchor further diagnostic components (z. B. imaging).
  • a height-adjustable bite block 22 see FIG. 4, are used, which is braced with the remaining fixation means 110 via a length-adjustable cylindrical joint 23 with the device 17, an anchoring of the rail in the work area.
  • the bite 22 is referred to in the fol lowing due to its shape as a T-piece.
  • the bite block 22 or stabilizer is used to stabilize the other side of the jaw, since if the other side of the jaw is not stabilized, a rotation / shift in the working area could take place despite everything.
  • the bite block 22 is advantageously designed to be height-adjustable, since the height of the splints 11, 19 can be adjusted on the jaw side thereof.
  • the bite block should also prevent the patient from “in the air “bites and thus perhaps bites more than on the working side and this creates this disadvantageous rotation.
  • the bite block 22 can be installed on the other side of the jaw in any location (further front / back) the only important thing is that it is available.
  • the bite 22 ensures that the patient does not need any force to open or close the mouth and that the jaws are mutually supported and positionally stable. In addition, a sufficiently large and stable work area is guaranteed. At the same time, however, the patient's comfort is maintained, since there is a sufficiently large free space for the tongue. If another area (e.g. toothless jaw) has to be worked on, other splint shapes may be necessary.
  • the splint 11, 19 is then preferably less high than in the case of a row of teeth and more rounded in the transition.
  • the device 200 comprises a drive unit or a drive system 23a.
  • this drive system 23a does not fit completely into the intraoral components or only into some of the components used. In this case, the drive or movement of the intraoral components must take place via a hose system with components located extraorally, i.e. H.
  • the drive system 23a comprises both extraoral drive components 6 (see FIG. 5) and intraoral drive components 7 (see FIG. 6). This separation is helpful for better cleaning and hygiene of the components and reduces wear on the extraoral components.
  • Liquids e.g. water
  • air are conceivable as the medium of the extraoral drive components 6, since these are easily available, environmentally friendly and sterilizable.
  • water is preferably used because it has better cooling properties than air, is not compressible and is biocompatible with oil.
  • pumps 24 are preferably used as extraoral components.
  • the extraoral components also include other parts that are essential for operation, such as a power supply unit, the electrical wiring, etc., which are shown in FIG. 5 are provided with the reference symbol 25.
  • drive systems A combination of different drive systems in one device is conceivable. In this case, turbine-operated screws and toothed wheels, the recoil principle or hydraulic systems are predestined for use.
  • the tubes are attached to openings 26 of the extraoral drive components 6 provided for this purpose, see FIG. 5, and intraoral drive components 7, see FIG. 6, fastened and connected these.
  • the attachment of the hoses to the respective openings 26 can be done by conventional systems, such as. B. Clip / snap mechanisms are made.
  • the intraoral drive components 7 of the drive system are shown in FIG. 6 represents Darge and comprise at least three bearings. These allow two directions of travel and are orthogonal to each other.
  • the driving bearings cover the three levels of a coordinate system (horizontal / vertical / transversal).
  • a roller-mounted, vertical bearing 27 is provided, through which a drive device located in the longest driving bearing 15 can be moved along the row of teeth.
  • This drive device 28 comprises a water-powered, roller-bearing mounted turbine 28a, which rotates a gear 28b.
  • the gear 28b engages in the teeth of the longest, horizontal driving bearing 15, which is firmly connected to the rail 11.
  • the vertical bearing 27 is driven by a vertical drive device 29 (Fig.6: 29) on which a horizontal or transverse bearing 30 (for transverse plane) is anchored and oriented orthogonally to the two previous ones.
  • the anchoring takes place via a roller and ball bearing mounted slide 31 which can be moved up and down by the vertical drive device 29.
  • the vertical drive device 29 comprises a turbine 29a mounted on roller bearings, which rotates a ball-bearing thread 29b.
  • the transversal bearing anchored to the slide moves along this according to the thread level.
  • the transversal drive system is based on the recoil principle, whereby the other drive system designs would also be suitable.
  • the drive system has a nozzle 32 for realizing the recoil. It is integrated in a further slide 33.
  • 33 diagnostic and treatment components can be attached to this slide. These components can be moved along the transverse bearing 30 by the slide 33.
  • the components can be fastened using conventional mechanisms such as a clip or a snap-in system so that the diagnostic / treatment components used can be changed as required.
  • FIG. 7 the movable intraoral machine parts are put together represents.
  • FIG. 8 shows the intraoral components including a treatment and / or diagnostic device 220 fully assembled.
  • the treatment components used in the treatment and / or diagnosis device 220 can work either reconstructively / additively or subtractively, see FIG. 9 and FIG. 10.
  • a rotating instrument 39 or a laser can be used as a treatment component, see FIG. 9 and another treatment component fill plastic in the removed areas, see FIG. 10.
  • the structure for the rotating instrument 39 can be carried out as follows.
  • a housing 36 is provided on which anchoring options 37, the opening 38 for a hose, for the rotating instrument 39 and openings 40 for the ejection of the medium are provided.
  • the openings 40 for the ejection of the medium can be designed in such a way that the instrument tip is cooled.
  • In- Within the housing 36 there are two roller bearings 41, 42, between which a turbine 43 is arranged.
  • the turbine center in the axis around which the turbine rotates is hollow. It merges into the opening for the rotating instrument 39.
  • the shaft of a rotating instrument can thus be placed in the center of the turbine.
  • the instrument can be fastened in accordance with common methods (screw system, clamping system, latch, etc.).
  • a treatment component that works in a reconstructive / additive manner can be exemplified by the following, shown in FIG. 10 have illustrated structure. It has a housing 44 on which anchoring options 45, an opening 46 for a hose, a cable plug 47 and an opening 48 for ejecting the material to be applied. In the housing 44 a channel 49 runs from the hose to the opening 48 of the spout. In addition, a lamp 50 is integrated, which causes the applied material to harden.
  • the reference numeral 70 denotes an opening in the wall of the rail 11 on the working side, for example to accommodate the hose for suctioning off the patient's saliva.
  • the opening 70 extends to the lowest point in the oral cavity / end of the splint 11 and has access to the work area (see FIG. 13: three openings are arranged next to one another on the left inside of the splint 11), so that saliva / blood etc. be sucked off.
  • the reference numeral 33 denotes the carriage, which is designed as a transverse moving body of the robot and to which the diagnostic and / or treatment components can be attached.
  • two components can be attached at the same time, e.g. B. a diagnostic component and a treatment component.
  • FIG. 14 shows a roller joint 76 of the length-adjustable joint 23 or the length-adjustable strut, which engages in the anchorage 17 (see FIG. 2) of the splint 11 and connects the bite block 22 with the splint 11, thereby stabilizing the lower jaw.
  • supports 78 of the splint 11 are shown, which are each part of the splint 11 and are necessary to ensure the hold on teeth / o. ⁇ . To he possible and to form a retention for the impression mass / further fixative.
  • FIG. 17 shows a height-adjustable support 20b which has a body part 84 and a head part 86.
  • the head part 86 can, for example, either be clamped to the rail 19 (see FIG. 3) or it can also be an integral part of this rail 19.
  • the lower body part 84 has a height adjustability. This can be done using common mechanisms, such as B. a clamp / adjusting screw or the like, can be fixed on the head part 86 so that the height can no longer be changed.
  • FIG. 21 shows a plate on which the vertical driving bearing 27 (see FIG. 6) of the robot is suspended between the hydraulic cylinder 35 (see FIG. 6) and a cylinder or water wheel 34 (see FIG. 6) with roller bearings.
  • the hydraulic cylinder 35 allows a counter-rotation to enlarge the work area, while cylinder 34 is a water wheel, which is responsible for the rotation of the vertical Fahrla gers 27.
  • Diagnostic components that are used for the treatment and / or diagnostic device 220 can include various systems.
  • a component could, for example, acquire data sonographically. These data not only contain distances, but also provide information about the type of tissue. This could be of particular interest in the operative area and enable a comparison of this data with X-rays. This also offers the possibility of orienting the device beyond the work area.
  • planning based on x-ray recordings or in tissues that cannot be completely analyzed for usable diagnostic components could be implemented on the basis of this orientation.
  • Optical components are also conceivable. The exact structure of such a component must be the degree of familiarity with these techniques and their application in dentistry are not described in detail.

Abstract

The invention relates to an apparatus (200) for the automated intraoral treatment of a patient, comprising a treatment and/or diagnosis device (220) with at least one instrument (39), further comprising fixation means (110) on which the treatment and/or diagnosis device (220) can be moved in a translatory or rotatory fashion, the fixation means (110) being designed to be firmly anchored in the oral cavity of the patient.

Description

Beschreibung description
Vorrichtung und Verfahren zur automatisierten intraoralen Behandlung einesDevice and method for the automated intraoral treatment of a
Patienten Patient
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatisierten intraoralen Behandlung eines Patienten, umfassend eine Behandlungs- und/oder Diagnoseeinrichtung ausgebildet zur Aufnahme wenigstens eines Instrumentes, weiterhin umfassend Fixierungsmittel, auf denen sich die Behandlungs- und/oder Diagnoseeinrichtung translatorisch und/oder rotatorisch bewegen kann. Sie betrifft weiterhin ein ent sprechendes Verfahren. The invention relates to a device for automated intraoral treatment of a patient, comprising a treatment and / or diagnostic device designed to accommodate at least one instrument, further comprising fixation means on which the treatment and / or diagnostic device can move translationally and / or rotationally. It continues to concern a corresponding procedure.
Neueste Entwicklungen im Bereich der Robotik dehnen sich mehr und mehr auch auf den Bereich der Zahnmedizin aus. Erste Zahnchirurgie-Roboter sind bereits im Einsatz und setzen Patienten Zahnimplantate ein, ohne dass ein Arzt direkt am Patienten eingreifen müsste. Im Unterschied zu sonstigen Operationen, wo auto matisierte Systeme schon regelmäßig zum Einsatz kommen, ist in der Zahnchirur gie selten ein Patient komplett betäubt und fixiert. Leichte Kopfbewegungen stellen ein automatisiertes Behandlungssystem deswegen vor große Herausforderungen. The latest developments in the field of robotics are spreading more and more to the field of dentistry. The first dental surgery robots are already in use and insert dental implants into patients without a doctor having to intervene directly on the patient. In contrast to other operations, where automated systems are already used on a regular basis, a patient is rarely completely anesthetized and restrained in dental surgery. Therefore, slight head movements pose great challenges for an automated treatment system.
Es sind zahntechnische Systeme bekannt, bei denen die Zahnbehandlungswerk zeuge von außerhalb der Mundhöhle mittels Roboterarmen zum Behandlungsort in der Mundhöhle bewegt werden. There are known dental systems in which the dental treatment tools are moved from outside the oral cavity by means of robot arms to the treatment site in the oral cavity.
So beschreibt die WO 2016/022347 A1 eine medizinische Robotereinheit, welche autonom oder über Remotesteuerung agiert. Mittels mehrerer Sensoren werden die Position und die Bewegung des Patienten während der Behandlung registriert und direkt ausgeglichen. Zudem wird eine Mundstütze beschrieben, welche es - ausgehend vom äußeren Rahmen der Apparatur - dem Patienten ermöglicht, sie fest zwischen Ober- und Unterkiefer zu stecken. Die CN 107582193 A beschreibt einen Roboter für orale Implantats-Chirurgie mit einem Roboterarm und löst das oben genannte Problem über hochsensible Kraft sensoren, welche in Echtzeit Bewegungen erkennen und einen korrespondieren den Ausgleich initiieren. WO 2016/022347 A1 describes a medical robot unit which acts autonomously or via remote control. By means of several sensors, the position and movement of the patient are registered during the treatment and directly compensated. In addition, a mouth support is described which - based on the outer frame of the apparatus - enables the patient to insert it firmly between the upper and lower jaw. CN 107582193 A describes a robot for oral implant surgery with a robot arm and solves the above-mentioned problem using highly sensitive force sensors that detect movements in real time and initiate a corresponding compensation.
In der WO 2018/051276 A1 wird ein so genanntes „Tracking und Guiding“-System beschrieben, welches Relativbewegungen ausgleicht. A so-called “tracking and guiding” system is described in WO 2018/051276 A1, which compensates for relative movements.
Nachteilig bei den oben genannten Systemen ist, dass aufgrund der Relativbewe gungen von Patient und Behandlungs- bzw. Diagnoseapparatur diese in ihrer Prä zision beschränkt sind und die Betreuung von Menschen benötigen. The disadvantage of the above-mentioned systems is that, due to the relative movements of the patient and the treatment or diagnostic equipment, they are limited in their precision and require human care.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, dem Menschen den Transfer von Diagnostik zu Behandlung abzunehmen und diese Behandlung in Teilen oder ganz automatisiert durchführen zu können. Ferner liegt ihr das Problem zugrunde, die geringere Bewegungskoordination und Genauigkeit eines Menschen mit einer Maschine zu ersetzen. Desweitern liegt das Problem zugrunde, die Größe der bis herig eingesetzten Behandlungsroboter zu reduzieren und deren Einsatzgebiete zu vergrößern und zu flexibilisieren. Weiterhin soll ein entsprechendes vorteilhaf tes Verfahren angegeben werden. The invention is therefore based on the object of relieving humans of the transfer from diagnosis to treatment and of being able to carry out this treatment in parts or entirely automatically. Furthermore, it is based on the problem of replacing the lower movement coordination and accuracy of a person with a machine. Furthermore, the underlying problem is to reduce the size of the treatment robots used so far and to enlarge and make their areas of application more flexible. Furthermore, a corresponding advantageous method should be specified.
In Bezug auf die Vorrichtung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Fixierungsmittel dazu ausgebildet sind, in der Mundhöhle des Patienten, insbesondere reversibel, fest verankert zu werden. In relation to the device, this object is achieved according to the invention in that the fixation means are designed to be firmly anchored, in particular reversibly, in the oral cavity of the patient.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass intraorale Behandlung und Di agnostik erschwert wird durch die Bewegungen des Patienten im Kieferbereich, da gewöhnlich bei diesen Behandlungen der Kopf des Patienten nicht von außen fi xiert wird oder fixiert werden kann und insbesondere Relativbewegungen zwi schen den beide Kiefern Vorkommen können. Wie nunmehr erkannt wurde, lässt sich das Problem des Ausgleichs störender Bewegungen des Patienten während der Behandlung in grundsätzlicher Weise lösen, indem ein Behandlungsroboter miniaturisiert und direkt am Behandlungsort in der Mundhöhle platziert sowie fixiert wird. Damit werden Kopfbewegungen di rekt auf das Gerät übertragen, im Inertialsystem des Gerätes spielen diese Bewe gungen also keine Rolle und müssen nicht aufwendig kompensiert werden. Der Referenzpunkt bzw. Bezugspunkt für die Behandlung bzw. Diagnostik wird also in den Patientenmund bzw. die Mundhöhle hineinverlegt. The invention is based on the idea that intraoral treatment and diagnostics are made more difficult by the patient's movements in the jaw area, since usually during these treatments the patient's head is not or cannot be fixed from the outside, and in particular relative movements between the two Pine trees can occur. As has now been recognized, the problem of compensating for disturbing movements of the patient during the treatment can be solved in a fundamental way by miniaturizing a treatment robot and placing and fixing it directly at the treatment site in the oral cavity. This means that head movements are transmitted directly to the device, so these movements are irrelevant in the device's inertial system and do not have to be compensated for in a complex manner. The reference point or reference point for the treatment or diagnosis is therefore moved into the patient's mouth or the oral cavity.
Wie weiterhin erkannt wurde, ermöglicht diese Art der Fixierung, Kieferbewegun gen des Unterkiefers zu verhindern. Dies ist eine für den Patienten angenehme Situation, da er nicht wie bei extraoral angebrachten Behandlungsgeräten den Mund geöffnet halten muss. Das lange Offenhalten des Mundes ist für den Patien ten anstrengend, da für das Mundöffnen nur ein Muskel verwendet wird, während das Schließen des Mundes von einer Vielzahl von Muskeln durchgeführt wird. As was also recognized, this type of fixation enables jaw movements to be prevented in the lower jaw. This is a pleasant situation for the patient, as he does not have to keep his mouth open, as is the case with treatment devices attached extraorally. Keeping the mouth open for a long time is exhausting for the patient, since only one muscle is used to open the mouth, while the closing of the mouth is performed by a large number of muscles.
Die Fixierungsmittel sind bevorzugt reversibel bzw. reversibel fest in der Mundhöh le des Patienten verankert, damit sie nach dem Eingriff wieder entfernt werden können. Der Begriff „fest“ meint hierbei bevorzugt eine starre räumliche Anord nung in Bezug auf die Mundhöhle. The fixation means are preferably reversibly or reversibly firmly anchored in the patient's oral cavity so that they can be removed again after the operation. The term “fixed” here preferably means a rigid spatial arrangement in relation to the oral cavity.
Die Behandlungs- und/oder Diagnoseeinrichtung wird im Folgenden auch als Ro boter bzw. Behandlungsroboter bezeichnet. Fixiert werden kann die Vorrichtung bzw. Apparatur mittels bekannter Methoden zur Befestigung anderer zahnärztli cher Instrumente an den Zahnreihen oder dem Kieferknochen, wie zum Beispiel über die Verwendung einer Abformasse. The treatment and / or diagnostic device is also referred to below as a robot or treatment robot. The device or apparatus can be fixed by means of known methods for attaching other zahnärztli cher instruments to the rows of teeth or the jawbone, for example by using an impression compound.
Die Fixierung kann, je nach vorhandener Situation in der Mundhöhle, direkt auf dem Kieferknochen oder auch der befestigten Schleimhaut auf dem Kieferknochen erfolgen. Depending on the situation in the oral cavity, the fixation can take place directly on the jawbone or on the attached mucous membrane on the jawbone.
Diese Abformmasse ist entweder schon an der Apparatur befestigt und wird beim Einsetzen in der Mundhöhle ausgehärtet, alternativ wird das Gerät auf die Masse aufgesetzt und eine Aushärtung erfolgt hernach. In beiden Fällen wäre somit der Behandlungsroboter fest mit Knochenmaterial verbunden und Relativbewegungen des Kiefers gegenüber dem Gerät wären nicht mehr möglich. This impression material is either already attached to the apparatus and is hardened when it is inserted in the oral cavity, or the device is applied to the material put on and curing takes place afterwards. In both cases, the treatment robot would thus be firmly connected to bone material and relative movements of the jaw with respect to the device would no longer be possible.
Die Verkleinerung des autonom agierenden Behandlungsroboters wird von Her ausforderungen zum verfügbaren Instrumentarium bzw. zur Energieversorgung begleitet. Mechanische Bewegungen eines Roboterarms zur Detailpositionierung, chirurgischen Tätigkeit wie z. B. Bohren oder auch die Analysesysteme wie z. B. Bildgebung werden bei einer Behandlung zum Teil hintereinander oder auch paral lel eingesetzt und benötigen Energie. Diesen Herausforderungen begegnet die Erfindung mit dem Konzept der Modularisierung - die Behandlungs- und/oder Di agnoseeinrichtung kann unterschiedliche Instrumente aufnehmen - und der Ener giezufuhr von außen, beispielsweise über ein hydraulisches System. The downsizing of the autonomously acting treatment robot is accompanied by challenges to the available instruments and energy supply. Mechanical movements of a robot arm for detailed positioning, surgical activity such as B. drilling or the analysis systems such. B. Imaging are sometimes used in a treatment in a row or in parallel and require energy. The invention meets these challenges with the concept of modularization - the treatment and / or diagnosis device can accommodate different instruments - and the supply of energy from the outside, for example via a hydraulic system.
Vorteilhafterweise umfassen die Fixierungsmittel zwei durch wenigstens ein Ver bindungsglied miteinander verbundene Schienen. In einer bevorzugten Ausfüh rungsform sind vier Verbindungsglieder bzw. Stützen vorgesehen. Vorteilhafter weise sind wenigstens zwei der Stützen in ihrer Höhe verstellbar. Die jeweilige Stütze kann fest verbunden sein mit der gegenüberliegenden Schiene oder auch mit ihr einstückig ausgebildet sein. Advantageously, the fixing means comprise two rails connected to one another by at least one connecting member. In a preferred embodiment, four connecting links or supports are provided. At least two of the supports are advantageously adjustable in height. The respective support can be firmly connected to the opposite rail or can also be designed in one piece with it.
Die jeweilige Schiene ist vorteilhafterweise ausgebildet zur Fixierung an einer Zahnreihe oder einem Kieferknochen. Eine Schiene für zahntragende Bereiche oder Bereiche mit ausgeprägtem Kieferkamm (Knochenfortsatz) ist bevorzugt der art ausgebildet, dass sie in ihrer Breite variiert werden kann, vorteilhafterweise mit Hilfe eines Klemmmechanismus und/oder einer Stellschraube und/oder einer ver stellbaren Rastverbindung. Die Schiene kann dann ohne Abformmassen an die sem Kieferbereich fixiert werden. Die Schiene ist in dieser Variante bevorzugt an ihrer Innenseite, d. h. der Bereich, der im eingesetzten Zustand in Kontakt mit Zähnen oder Schleimhaut/Knochen kommt, mit einem sterilisierbaren Mittel, ins besondere Kunststoff/Silikon, beschichtet, damit die Retention hoch genug/ ver gleichbar mit einer Abformmasse ist. Die jeweilige Schiene ist dazu vorteilhafterweise ausgebildet, eine härtbare Ab formmasse aufzunehmen. The respective splint is advantageously designed to be fixed to a row of teeth or a jawbone. A splint for tooth-bearing areas or areas with a pronounced alveolar ridge (bone process) is preferably designed in such a way that its width can be varied, advantageously with the aid of a clamping mechanism and / or an adjusting screw and / or an adjustable locking connection. The splint can then be fixed to this jaw area without an impression material. In this variant, the splint is preferably coated on its inside, ie the area that comes into contact with teeth or mucous membrane / bones when inserted, with a sterilizable agent, in particular plastic / silicone, so that retention is high enough / comparable with an impression material. The respective rail is advantageously designed to receive a hardenable molding compound.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist wenigstens eine Schiene eine Veran kerung zur Aufnahme eines Aufbisses auf. In a preferred embodiment, at least one splint has an anchorage for receiving a bite.
Vorteilhafterweise umfasst die Vorrichtung eine Datenverarbeitungseinheit und eine damit verbundene Bedienerschnittstelle. The device advantageously comprises a data processing unit and an operator interface connected thereto.
Die Vorrichtung weist vorzugsweise wenigstens ein Instrument auf aus der Grup pe: Bohrer, Feile, Schleifer, Polierer (allg. rotierende Komponenten); bildgebende Vorrichtung; Sensor, insbesondere Stromsensor, Spannungssensor, Impedanz sensor, Drucksensor; Laser; Füllkomponente. The device preferably has at least one instrument from the group: drill, file, grinder, polisher (generally rotating components); imaging device; Sensor, in particular current sensor, voltage sensor, impedance sensor, pressure sensor; Laser; Filling component.
Vorteilhafterweise ist eine Antriebseinheit für die Behandlungs- und/oder Diagno seeinrichtung vorgesehen, welche über Wirkverbindungen mit der Behandlungs und/oder Diagnoseeinrichtung verbunden ist und ausgebildet ist, zumindest teil weise außerhalb der Mundhöhle positioniert zu werden. A drive unit for the treatment and / or diagnosis device is advantageously provided, which is connected to the treatment and / or diagnosis device via operative connections and is designed to be at least partially positioned outside the oral cavity.
In Bezug auf das Verfahren wird die oben genannte Aufgabe gelöst, indem eine Behandlungs- und/oder Diagnoseeinrichtung in der Mundhöhle eines Patienten, insbesondere rotatorisch und/oder translatorisch, in Bezug auf Fixierungsmittel gesteuert wird, wobei die Fixierungsmittel an wenigstens einer Zahnreihe und/oder wenigstens einem Kieferknochen des Patienten fixiert sind. With regard to the method, the above-mentioned object is achieved by controlling a treatment and / or diagnostic device in the oral cavity of a patient, in particular rotationally and / or translationally, with respect to fixation means, the fixation means on at least one row of teeth and / or at least one jawbone of the patient are fixed.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Fixierung durch die Aushärtung einer Abformmasse. In a preferred embodiment of the method, the fixation takes place by curing an impression compound.
Bevorzugt werden die Fixierungsmittel mit Aushärtungsmasse versehen, wobei dann die Fixierungsmittel und die Aushärtungsmasse in der Mundhöhle des Pati enten positioniert werden. In einer alternativen bevorzugten Variante oder in Kombination dazu wird die Aus härtungsmasse in die Mundhöhle des Patienten eingeführt, wobei die Fixierungs mittel auf die Aushärtungsmasse gesetzt werden. The fixing means are preferably provided with curing compound, the fixing means and the curing compound then being positioned in the oral cavity of the patient. In an alternative preferred variant or in combination therewith, the curing compound is introduced into the oral cavity of the patient, the fixation means being placed on the curing compound.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden mittels wenigstens einer Diagnose komponente der Behandlungs- und/oder Diagnoseeinrichtung räumliche Daten der Mundhöhle erfasst, aus denen ein virtuelles Modell erstellt wird. In a preferred embodiment, spatial data of the oral cavity are recorded by means of at least one diagnosis component of the treatment and / or diagnosis device, from which a virtual model is created.
Die Erfindung umfasst nach dem oben Gesagten eine Methodik und ein Gerät, das in einer vom Behandler festgelegten Region autonom diagnostizieren und be handeln kann. Hierfür können abhängig von der benötigten Diagnostik und Be handlung verschiedene Komponenten zum Einsatz kommen, die eine gezielte Be handlung ermöglichen. Das Gerät kann also passend zum Einsatzwunsch aus Komponenten zusammengebaut werden. Aufgrund eines einzigartigen kompakten Aufbaus wird ein individueller und passgenauer Halt des Geräts im Patienten er reicht, sowie die autonome Diagnostik und Behandlung der interessanten Region ermöglicht. Die Methodik ermöglicht die Verknüpfung der erfassten Daten der Di agnostikkomponenten. Daraus kann das Erstellen eines virtuellen Modells in ei nem Koordinatensystem erfolgen, welches auf einem Monitor dargestellt wird. Zu dem kann anhand der gewonnenen Daten eine Diagnose gestellt und dargestellt werden und anhand dieser und des virtuellen Modells erkannt werden ob diese Diagnose behandlungsrelevant ist. Des Weiteren können die Daten anonymisiert zu Studienzwecken und zur laufenden Optimierung der Gerätesoftware, bzw. der Gerätesteuerung verwendet werden. According to what has been said above, the invention comprises a methodology and a device that can diagnose and treat autonomously in a region defined by the practitioner. For this purpose, depending on the diagnostics and treatment required, various components can be used that enable targeted treatment. The device can therefore be assembled from components to suit the application. Due to its unique, compact design, the device can be held individually and precisely in the patient, as well as autonomous diagnostics and treatment of the region of interest. The methodology enables the data recorded by the diagnostic components to be linked. This can be used to create a virtual model in a coordinate system that is displayed on a monitor. In addition, a diagnosis can be made and displayed on the basis of the data obtained and it can be recognized on the basis of this and the virtual model whether this diagnosis is relevant to treatment. Furthermore, the data can be anonymized and used for study purposes and for ongoing optimization of the device software or device control.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass zunächst die Möglich keit von Fehlerquellen verringert, da alle Informationen mithilfe eines Geräts ver arbeitet werden. Durch das Bündeln der Informationen in einem Gerät und der Ausführung durch desselbigen wird außerdem vermieden, dass ein falscher Be reich bearbeitet wird. Zudem kann eine Behandlung innerhalb von einer Sitzung erfolgen, was eine Zeitersparnis für alle Beteiligten mit sich bringt. Des Weiteren werden Behandlungsfehler minimiert. So können aufgrund der Zusammenführung von Diagnostik und Behandlung in einem Gerät die Messfehler minimiert werden, die in aktuellen technischen Geräten noch so groß sind, dass sie gegenüber ma nueller Arbeit keinen Vorteil bringen. The advantages of the invention are in particular that initially the possibility of error sources is reduced, since all information is processed with the aid of one device. Bundling the information in and running the information in one device also avoids the wrong area being processed. In addition, treatment can take place within one session, which saves time for everyone involved. Furthermore, treatment errors are minimized. By combining diagnostics and treatment in one device, measurement errors can be minimized. which are still so large in current technical devices that they have no advantage over manual work.
Durch die Automatisierung und Mechanisierung werden zudem Nachbarstrukturen oder gesunde Gewebsbereiche weniger oder gar nicht verletzt. Demgegenüber entstehen aktuell bei bis zu 10 % der Zahnpräparationen Schleiftraumata als Fol ge der Behandlung. Die Möglichkeit eines intraoralen Einbaus führt zudem zu mehr Patientenkomfort und einer einzigartigen Stabilisierung des Arbeitsbereichs, der durch extraorale Roboterarme oder ähnliches nicht gegeben werden kann. Weiterhin werden durch die Zusammenführung und Kompaktierung in ein Gerät Materialkosten eingespart. Zuletzt bietet sich durch den komponentenartigen Auf bau der Vorteil, dass bei Ausfall oder Verschleiß einer Komponente nur diese er setzt werden muss. Thanks to automation and mechanization, neighboring structures or healthy tissue areas are injured less or not at all. In contrast, up to 10% of tooth preparations currently suffer from grinding trauma as a result of the treatment. The possibility of an intraoral installation also leads to more patient comfort and a unique stabilization of the work area, which cannot be provided by extraoral robotic arms or the like. Furthermore, material costs are saved by combining and compacting in one device. Finally, the component-like structure offers the advantage that if one component fails or becomes worn, only this one has to be set.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläu tert. Darin zeigen in stark schematisierter Darstellung: An embodiment of the invention is tert erläu using a drawing. They show in a highly schematic representation:
FIG. 1 eine Vorrichtung zur automatisierten intraoralen Behandlung eines Patienten in einem Schaubild in einer bevorzugten Ausführungsform; FIG. 1 shows a device for the automated intraoral treatment of a patient in a diagram in a preferred embodiment;
FIG. 2 Fixierungsmittel einer Vorrichtung zur automatisierten intraoralenFIG. 2 fixation means of a device for automated intraoral
Behandlung eines Patienten in einer bevorzugten Ausführungsform; Treatment of a patient in a preferred embodiment;
FIG. 3 weitere Fixierungsmittel einer Vorrichtung zur automatisierten intra oralen Behandlung eines Patienten in einer bevorzugten Ausfüh rungsform; FIG. 3 further fixation means of a device for the automated intra-oral treatment of a patient in a preferred embodiment;
FIG. 4 weitere Fixierungsmittel einer Vorrichtung zur automatisierten intra oralen Behandlung eines Patienten in einer bevorzugten Ausfüh rungsform; FIG. 4 further fixation means of a device for the automated intra-oral treatment of a patient in a preferred embodiment;
FIG. 5 extraorale Komponenten einer Antriebseinheit in einer bevorzugten Ausführungsform; FIG. 6 intraorale Komponenten einer Antriebseinheit in einer bevorzugten Ausführungsform; FIG. 5 extraoral components of a drive unit in a preferred embodiment; FIG. 6 intraoral components of a drive unit in a preferred embodiment;
FIG. 7 die intraoralen Komponenten gemäß FIG. 6 im zusammengesetzten Zustand; FIG. 7 the intraoral components according to FIG. 6 in the assembled state;
FIG. 8 eine Vorrichtung zur automatisierten intraoralen Behandlung eines Patienten mit Fixierungsmitteln und einer Behandlungs- und/oder Di agnoseeinrichtung; FIG. 8 a device for the automated intraoral treatment of a patient with fixation means and a treatment and / or diagnosis device;
FIG. 9 eine Behandlungskomponente einer Behandlungs- und/oder Diagno seeinrichtung; FIG. 9 a treatment component of a treatment and / or diagnosis device;
FIG. 10 eine weitere Behandlungskomponente einer Behandlungs- und/oder Diagnoseeinrichtung; FIG. 10 a further treatment component of a treatment and / or diagnostic device;
FIG. 11 eine Vorrichtung zur automatisierten intraoralen Behandlung eines Patienten mit Fixierungsmitteln und einer Behandlungs- und/oder Di agnoseeinheit in einer weiteren perspektivischen Darstellung; FIG. 11 shows a device for the automated intraoral treatment of a patient with fixation means and a treatment and / or diagnosis unit in a further perspective illustration;
FIG. 12 Fixierungsmittel einer Vorrichtung zur automatisierten intraoralenFIG. 12 fixation means of a device for automated intraoral
Behandlung eines Patienten in einer weiteren perspektivischen Dar stellung; Treatment of a patient in a further perspective Dar position;
FIG. 13 eine Vorrichtung zur automatisierten intraoralen Behandlung eines Patienten mit Fixierungsmitteln und einer Behandlungs- und/oder Di agnoseeinheit in einer weiteren perspektivischen Darstellung; FIG. 13 shows a device for the automated intraoral treatment of a patient with fixation means and a treatment and / or diagnosis unit in a further perspective illustration;
FIG. 14 Fixierungsmittel einer Vorrichtung zur automatisierten intraoralenFIG. 14 fixation means of a device for automated intraoral
Behandlung eines Patienten in einer weiteren perspektivischen Dar stellung; FIG. 15 Fixierungsmittel einer Vorrichtung zur automatisierten intraoralenTreatment of a patient in a further perspective Dar position; FIG. 15 fixation means of a device for automated intraoral
Behandlung eines Patienten in einer weiteren perspektivischen Dar stellung; Treatment of a patient in a further perspective Dar position;
FIG. 16 Fixierungsmittel einer Vorrichtung zur automatisierten intraoralenFIG. 16 fixation means of a device for automated intraoral
Behandlung eines Patienten in einer weiteren perspektivischen Dar stellung; Treatment of a patient in a further perspective Dar position;
FIG. 17 eine höhenverstellbare Stütze einer Vorrichtung zur automatisierten intraoralen Behandlung eines Patienten in einerweiteren perspektivi schen Darstellung; FIG. 17 shows a height-adjustable support of a device for the automated intraoral treatment of a patient in a further perspective illustration;
FIG. 18 die intraoralen Komponenten gemäß FIG. 7 in einer perspektivischen Darstellung; FIG. 18 the intraoral components according to FIG. 7 in a perspective illustration;
FIG. 19 die intraoralen Komponenten gemäß FIG. 7 in einerweiteren per spektivischen Darstellung; FIG. 19 the intraoral components according to FIG. 7 in a further perspective view;
FIG. 20 die intraoralen Komponenten gemäß FIG. 7 in einerweiteren per spektivischen Darstellung; und FIG. 20 the intraoral components according to FIG. 7 in a further perspective view; and
FIG. 21 eine für Rotationsbewegungen zuständige Komponente der in FIG. 7 dargestellten intraoralen Komponenten. FIG. 21 is a component responsible for rotational movements of the component shown in FIG. 7 intraoral components shown.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. The same parts are provided with the same reference symbols in all figures.
Eine Vorrichtung 200 zur automatisierten intraoralen Behandlung eines Patienten umfasst eine Datenverarbeitungseinheit 1 , welche im vorliegenden Ausführungs beispiel als Rechenzentrum ausgebildet ist. Das Rechenzentrum ist mit einem di gitalen Nutzerinterface bzw. einer Bedienerschnittstelle 2 verbunden, über das eine befugte Person bei Bedarf Einstellungen und Veränderungen vornehmen kann. Die Datenverarbeitungseinheit 1 mit Nutzerinterface bzw. Bedienerschnitt stelle 2 könnte beispielsweise ein Tablet mit Touchscreen-Monitor sein. Die Da- tenverarbeitungseinheit 1 ist bevorzugt eine Einheit, die Rechenoperationen aus führen kann. Die Bedienerschnittstelle 2 kann beispielsweise auch eine USB- Schnittstelle zu einem anderen Gerät umfassen. A device 200 for the automated intraoral treatment of a patient comprises a data processing unit 1 which, in the present embodiment, is designed as a computer center. The computer center is connected to a digital user interface or an operator interface 2, via which an authorized person can make settings and changes if necessary. The data processing unit 1 with a user interface or operator interface 2 could for example be a tablet with a touchscreen monitor. That one- ten processing unit 1 is preferably a unit that can perform arithmetic operations. The operator interface 2 can for example also comprise a USB interface to another device.
Die Bedienerschnittstelle 2 ist derart ausgebildet, dass durch eine entsprechende Eingabe eine Behandlungs- und/oder Diagnoseeinrichtung (siehe unten), die auch als Roboter bezeichnet wird, jederzeit gestoppt werden kann. Die Datenverarbei tungseinheit 1 dient zur vollständigen Kontrolle und Steuerung des Roboters. Dies umfasst die Steuerung des Roboters, die Zusammenführung aller diagnostischen Daten in ein Koordinatensystem, die Erstellung eines virtuellen Modells des Ar beitsbereichs auf Basis der erhobenen Daten und dessen Darstellung sowie jede weitere Darstellung (z. B. Behandlungsfortschritt) im Nutzerinterface. Anhand die ser Darstellung kann der Behandler wählen was (Zahn/Zahnfleisch/Knochen oder ähnliche Bestandteile wie beispielsweise Implantate oder Prothesen), wie (rekon- struktiv/subtraktiv/additiv) und wo (Unterkiefer/Oberkiefer, etc.) behandelt werden soll. Das Rechenzentrum kann hierfür auf Basis der erhobenen Daten Vorschläge machen und diese im Nutzerinterface visualisieren. The operator interface 2 is designed such that a treatment and / or diagnostic device (see below), which is also referred to as a robot, can be stopped at any time by a corresponding input. The data processing unit 1 is used for complete control and control of the robot. This includes the control of the robot, the consolidation of all diagnostic data in a coordinate system, the creation of a virtual model of the work area on the basis of the collected data and its representation as well as any other representation (e.g. treatment progress) in the user interface. Using this representation, the practitioner can choose what (tooth / gums / bones or similar components such as implants or prostheses), how (reconstructive / subtractive / additive) and where (lower / upper jaw, etc.) should be treated. The data center can make suggestions for this on the basis of the data collected and visualize them in the user interface.
Die diagnostischen Daten können aus vom Roboter eingesetzten Diagnostikkom ponenten 3 oder über Schnittstellen aus anderen Quellen gewonnen werden. Eine andere Quelle dieser Art ist beispielsweise eine Röntgenaufnahme. Außerdem kann die Genauigkeit der virtuellen Modelle während der Behandlung mittels bei spielsweise Drucksensoren 4 verglichen werden mit den diagnostischen Daten.The diagnostic data can be obtained from diagnostic components 3 used by the robot or from other sources via interfaces. Another source of this type is, for example, an X-ray. In addition, the accuracy of the virtual models during the treatment can be compared with the diagnostic data by means of pressure sensors 4, for example.
Die Drucksensoren 4 müssen hierfür nicht intraoral liegen, sondern können an jeder Stelle einer Verbindung 5 zwischen extraoralen Antriebskomponenten 6 und intraoralen Antriebskomponenten 7 platziert werden. Ebenso können diese Daten über Impedanzmessung zwischen wenigstens einem Behandlungsinstrument 8 und Gewebe kontrolliert werden, wenn es sich um ein rekonstruktives/subtraktives Verfahren handelt. Hierfür müssen die verschiedenen Widerstände von Geweben dem Rechenzentrum bekannt sein. The pressure sensors 4 do not have to be located intraorally for this purpose, but can be placed at any point of a connection 5 between extraoral drive components 6 and intraoral drive components 7. Likewise, this data can be checked via impedance measurement between at least one treatment instrument 8 and tissue if it is a reconstructive / subtractive method. To do this, the data center must be aware of the various resistances of tissues.
Des Weiteren kann das Rechenzentrum über eine Schnittstelle mit einem zentra len Datenpool 9 interagieren. Dieser wird von einer Deep-Learning-Einheit 10 ana- lysiert, um die Behandlung durch jedes einzelne Gerät zu optimieren (beispiels weise durch Geräte-Updates), sowie diagnostische Verknüpfungen und andere Lernfortschritte zu erzielen. Außerdem können durch diesen Datenpool 9 an diag nostischen Daten neue medizinische Erkenntnisse gewonnen werden, die der Forschung oder Entwicklung von Leitlinien hilfreich sein können. Sobald neue Be obachtungen und Verbesserungen durch die Deep-Learning-Einheit gefunden wurden, kann diese die Software der Geräte über die Schnittstelle aktualisieren. Das Rechenzentrum führt bevorzugt wenigstens eine der folgenden Aufgaben durch: Verarbeitung von diagnostischen Daten (z. B. Repräsentation dieser Daten in einem Koordinatensystem), Erstellung eines virtuellen Modells, Erstellung eines Behandlungsvorschlages, Geräte-Steuerung. Der Datenpool 9 hält Behandlungs daten und/oder diagnostische Daten vorteilhafter in anonymisierter Form vor. Furthermore, the data center can interact with a central data pool 9 via an interface. This is analyzed by a deep learning unit 10 lysed in order to optimize the treatment for each individual device (e.g. through device updates), as well as to achieve diagnostic links and other learning progress. In addition, through this data pool 9 of diagnostic data, new medical knowledge can be obtained which can be helpful for research or the development of guidelines. As soon as new observations and improvements have been found by the deep learning unit, it can update the software of the devices via the interface. The computer center preferably carries out at least one of the following tasks: processing of diagnostic data (e.g. representation of this data in a coordinate system), creation of a virtual model, creation of a treatment proposal, device control. The data pool 9 holds treatment data and / or diagnostic data advantageously in anonymized form.
Im Zusammenhang mit den FIG. 2 bis 4 und FIG. 6 werden im Folgenden die indi viduell anpassbaren und zusammenbaubaren intraoralen Komponenten der Vor richtung 200 genauer beschrieben. Diese werden bevorzugt Schritt für Schritt int raoral eingesetzt und miteinander verbunden. In connection with the FIG. 2 to 4 and FIG. 6, the individually adaptable and assemblable intraoral components of the device 200 are described in more detail below. These are preferably inserted and connected internally step by step.
Die Vorrichtung 200 weist Fixierungsmittel 110 auf, mit dessen Hilfe eine Behand- lungs- und/oder Diagnoseeinrichtung bzw. ein Roboter in der Mundhöhle eines Patienten positioniert werden kann, wobei diese Fixierungsmittel 11 dazu ausge bildet sind, in der Mundhöhle fest verankert zu werden. Dies bedeutet insbesonde re, dass ungewollte Relativbewegungen des Roboters in Bezug auf das Innere der Mundhöhle vollständig vermieden oder stark reduziert werden, so dass präzise Arbeiten, insbesondere zahnchirurgische Arbeiten oder bildgebende Verfahren des Roboters in der Mundhöhle möglich sind. The device 200 has fixing means 110 with the aid of which a treatment and / or diagnostic device or a robot can be positioned in the oral cavity of a patient, these fixing means 11 being designed to be firmly anchored in the oral cavity. This means in particular that unwanted relative movements of the robot with respect to the interior of the oral cavity are completely avoided or greatly reduced so that precise work, in particular dental surgery work or imaging methods of the robot in the oral cavity, is possible.
Die Fixierungsmittel 110 umfassen wenigstens eine Schiene, im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Schienen 11, 19 welche jeweils dazu ausgebildet sind, auf einer Zahnreihe aufgesetzt zu werden. Die jeweilige Schiene 11, 19 ist dazu in einer ersten bevorzugten Ausführungsform individuell anpassbar. In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform weist die jeweilige Schiene 11, 19 einen Aufnahmebereich für eine Abformmasse auf. Zum Einsetzen der Schiene 11, 19 in die Mundhöhle eines Patienten wird die Abformmasse angemischt und die Schiene 11, 19 damit bestrichen. Beim Einsetzen der Schiene 11 in die Mund höhle bzw. auf die Zähne wird überschüssige Abformmasse verdrängt, während das restliche bzw. verbleibende Abform material für einen individualisierten Halt sorgt. Die jeweilige Schiene 11, 19 ist dabei vergleichbar mit einem Abformlöffel, sie weist allerdings für einen Arbeitsbereich des Roboters eine Aussparung 13 bzw. 21 auf. Die Schiene 11 weist eine erste Wandung 14a auf, welche einen Ar beitsbereich vor der Zunge abschirmt und eine zweite Wandung 14b, welche ei nen Arbeitsbereich vor der Wange abschirmt. Auf diese Weise werden Verletzun gen von Zunge bzw. Wange des Patienten durch den Roboter vermieden. Die Schiene 11 weist eine Aussparung 13a auf, die eine Zahnreihe oder einen Kiefer knochen des Patienten aufnehmen kann und daran fest verankert wird. The fixation means 110 comprise at least one rail, in the present exemplary embodiment two rails 11, 19 which are each designed to be placed on a row of teeth. For this purpose, the respective rail 11, 19 can be individually adapted in a first preferred embodiment. In a second preferred embodiment, the respective rail 11, 19 has a receiving area for an impression compound. To insert the splint 11, 19 into the oral cavity of a patient, the impression material is mixed and the splint 11, 19 is coated with it. When inserting the splint 11 into the oral cavity or onto the teeth, excess impression material is displaced, while the remaining or remaining impression material ensures an individualized hold. The respective rail 11, 19 is comparable to an impression tray, but it has a recess 13 or 21 for a work area of the robot. The rail 11 has a first wall 14a, which shields a work area in front of the tongue and a second wall 14b, which shields a work area in front of the cheek. In this way, injuries to the patient's tongue or cheek are avoided by the robot. The splint 11 has a recess 13a which can accommodate a row of teeth or a jawbone of the patient and is firmly anchored thereon.
Die Schiene 11 weist weiterhin ein Fahrlager 15 für den Roboter bzw. die beweg baren Komponenten auf. Das Fahrlager 15 verläuft parallel zur Schiene 11. Der Roboter greift bevorzugt mit einer Verzahnungsvorrichtung in eine Verzahnung 16 ein, die innen, d. h. an der der Aussparung 13 zugewandten Seite von Wandung 14b angebracht ist. Beim Abrollen auf der Verzahnung 16 kann der Roboter ent lang des Fahrlagers 15 vor- und zurückfahren. Die Verzahnung 16 verhindert ein ungewolltes Herausfallen bzw. ungewolltes Bewegen in horizontaler Richtung. Bevorzugt weist der Roboter ein Führungselement auf, welches in einer von Fahr lager 15 gebildeten Rinne angeordnet ist und durch die Verzahnung 16 von einer Bewegung senkrecht zur Verzahnung 16 verhindert wird. Auf diese Weise wird ein vertikales Verrutschen oder Herausfallen des Roboters verhindert. Dies ist wichtig, da die in FIG. 2 gezeigte Anordnung auch auf dem Kopf gestellt im Mundbereich eines Patienten angeordnet sein könnten. Im Allgemeinen hat der Roboter vorteil hafterweise Mittel, die ungewollte Translationen/Rotationen in allen Richtungen verhindern. An der Wandung 14a zur Zungenseite ist eine Verankerungsvorrich tung 17 vorgesehen. Sie dient zur Verankerung eines Aufbisses 22 (siehe FIG. 4). Vorteilhafterweise ist an der Schiene 11 wenigstens eine Saugvorrichtung 18 an gebracht bzw. in sie integriert, mit deren Hilfe der Patientenspeichel entfernt wer den kann. Der Speichel wird bevorzugt mit Hilfe eines Schlauches nach außen abgeleitet werden. The rail 11 also has a carriage 15 for the robot or the movable components ble. The carriage 15 runs parallel to the rail 11. The robot preferably engages with a toothing device in a toothing 16 which is attached on the inside, ie on the side of wall 14b facing the recess 13. When rolling on the toothing 16, the robot can move forward and backward along the pavement 15. The toothing 16 prevents unintentional falling out or unintentional movement in the horizontal direction. The robot preferably has a guide element which is arranged in a channel formed by the driving bearing 15 and which is prevented from moving perpendicular to the toothing 16 by the toothing 16. This prevents the robot from slipping vertically or falling out. This is important because the in FIG. The arrangement shown in FIG. 2 could also be placed upside down in the mouth area of a patient. In general, the robot advantageously has means that prevent unwanted translations / rotations in all directions. An anchoring device 17 is provided on the wall 14a to the tongue side. It serves to anchor a bite block 22 (see FIG. 4). Advantageously, at least one suction device 18 is attached to the rail 11 or integrated into it, with the aid of which the patient's saliva can be removed. The saliva is preferably drained to the outside with the help of a hose.
Damit der Roboter in alle Richtungen lagestabil ist, werden immer zwei Schienen 11, 19, je Kiefer, d. h. Oberkiefer und Unterkiefer, eine, benötigt. In FIG. 3 ist eine zweite Schiene 19 dargestellt, welche dem Arbeitsbereich gegenüberliegt und fest verbunden ist mit zwei in ihrer Länge nicht verstellbaren Stützen 20a und zwei hö henverstellbaren Stützen 20b. In anderen bevorzugten Ausführungsformen kön nen auch drei oder vier höhenverstellbare Stützen 20b vorgesehen sein. Die Stüt zen setzen auf den Wandungen 14a, 14b auf. So that the robot is positionally stable in all directions, two rails 11, 19, per jaw, ie. H. Upper jaw and lower jaw, one, needed. In FIG. 3 shows a second rail 19 which lies opposite the work area and is firmly connected to two supports 20a, which are not adjustable in length, and two height-adjustable supports 20b. In other preferred embodiments, three or four height-adjustable supports 20b can also be provided. The supports set on the walls 14a, 14b.
Die Höhenverstellbarkeit der Stützen 20b kann entsprechend gebräuchlicher Ver fahren (z. B. Schnellspanner, Schraubengewinde, usw.) realisiert sein. Auch in der zweiten Schiene 19 kann eine Aussparung 21 vorgesehen sein, so dass die Ober fläche des Gegenkiefers ebenfalls sensorisch erfassbar und diagnostizierbar ist. Diese Aussparung 21 kann auch genutzt werden, um weitere Diagnosekomponen ten (z. B. bildgebend) einzusetzen/zu verankern. The height adjustability of the supports 20b can be implemented in accordance with common methods (e.g. quick release, screw thread, etc.). A recess 21 can also be provided in the second rail 19, so that the upper surface of the opposing jaw can also be sensed and diagnosed by sensors. This recess 21 can also be used to insert / anchor further diagnostic components (z. B. imaging).
In einem weiteren Kieferabschnitt kann ein höhenverstellbarer Aufbiss 22, siehe FIG. 4, eingesetzt werden, der mit den restlichen Fixierungsmitteln 110 über ein längenverstellbares zylinderförmiges Gelenk 23 mit der Vorrichtung 17, einer Ver ankerung der Schiene im Arbeitsbereich, verstrebt ist. Der Aufbiss 22 wird im Fol genden auch aufgrund seiner Formgebung als T-Stück bezeichnet. In a further jaw section, a height-adjustable bite block 22, see FIG. 4, are used, which is braced with the remaining fixation means 110 via a length-adjustable cylindrical joint 23 with the device 17, an anchoring of the rail in the work area. The bite 22 is referred to in the fol lowing due to its shape as a T-piece.
Der Aufbiss 22 bzw. Stabilisator dient der Stabilisierung der anderen Kieferseite, da bei fehlender Stabilisierung der anderen Kieferseite trotz allem eine Rotati- ohL/erschiebung im Arbeitsbereich stattfinden könnte. The bite block 22 or stabilizer is used to stabilize the other side of the jaw, since if the other side of the jaw is not stabilized, a rotation / shift in the working area could take place despite everything.
Der Aufbiss 22 ist vorteilhafterweise höhenverstellbar ausgebildet, da auf der an deren Kieferseite die Schienen 11, 19 in der Höhe anpasst werden können. Au ßerdem sollte der Aufbiss verhindern, dass der Patient auf der anderen Seite „in die Luft“ beißt und somit vielleicht mehr zubeißt als auf Arbeitsseite und dadurch diese unvorteilhafte Rotation entsteht. Der Aufbiss 22 kann auf der anderen Kie ferseite in beliebiger Lokalisation (weiter vorne/hinten) installiert werden wichtig ist nur, dass er vorhanden ist. The bite block 22 is advantageously designed to be height-adjustable, since the height of the splints 11, 19 can be adjusted on the jaw side thereof. The bite block should also prevent the patient from “in the air “bites and thus perhaps bites more than on the working side and this creates this disadvantageous rotation. The bite block 22 can be installed on the other side of the jaw in any location (further front / back) the only important thing is that it is available.
Durch den Aufbiss 22 wird erreicht, dass der Patient keine Kraft zur Mundöffnung oder Schließung braucht und die Kiefer zueinander abgestützt und lagestabil sind. Außerdem wird so ein ausreichend großer und beständiger Arbeitsbereich ge währleistet. Gleichzeitig bleibt jedoch der Patientenkomfort erhalten, da für die Zunge ein ausreichend großer Freiraum vorhanden ist. Muss ein anderer Bereich (z. B. zahnloser Kiefer) bearbeitet werden, werden unter Umständen andere Schienenformen nötig. Die Schiene 11, 19 ist dann bevorzugt weniger hoch als im Falle einer Zahnreihe und eher rundlich im Übergang. The bite 22 ensures that the patient does not need any force to open or close the mouth and that the jaws are mutually supported and positionally stable. In addition, a sufficiently large and stable work area is guaranteed. At the same time, however, the patient's comfort is maintained, since there is a sufficiently large free space for the tongue. If another area (e.g. toothless jaw) has to be worked on, other splint shapes may be necessary. The splint 11, 19 is then preferably less high than in the case of a row of teeth and more rounded in the transition.
Die Vorrichtung 200 umfasst eine Antriebseinheit bzw. ein Antriebssystem 23a. Dieses Antriebssystem 23a passt im Falle der intraoralen Anwendung gegebenen falls nicht vollständig in die intraoralen Komponenten oder nur in einen Teil der verwendeten Komponenten. In diesem Fall muss der Antrieb oder die Bewegung der intraoralen Komponenten über ein Schlauchsystem mit extraoral liegenden Komponenten erfolgen, d. h. das Antriebssystem 23a umfasst sowohl extraorale Antriebskomponenten 6 (siehe FIG. 5) als auch intraorale Antriebskomponenten 7 (siehe FIG. 6). Diese Trennung ist für eine bessere Reinigung und Hygiene der Komponenten hilfreich und mindert den Verschleiß der extraoralen Komponenten. The device 200 comprises a drive unit or a drive system 23a. In the case of intraoral use, this drive system 23a does not fit completely into the intraoral components or only into some of the components used. In this case, the drive or movement of the intraoral components must take place via a hose system with components located extraorally, i.e. H. The drive system 23a comprises both extraoral drive components 6 (see FIG. 5) and intraoral drive components 7 (see FIG. 6). This separation is helpful for better cleaning and hygiene of the components and reduces wear on the extraoral components.
Als Medium der extraoralen Antriebskomponenten 6 sind Flüssigkeiten (z. B. Wasser) oder Luft denkbar, da diese einfach verfügbar, umweltfreundlich und ste rilisierbar sind. In dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel wird Was ser bevorzugt verwendet, da es gegenüber Luft bessere Kühleigenschaften be sitzt, nicht kompressibel und gegenüber Öl bioverträglich ist. Somit kommen be vorzugt als extraorale Komponenten Pumpen 24 zum Einsatz. Zu den extraoralen Komponenten gehören auch weitere, für den Betrieb wesentliche Teile, wie ein Netzteil, die elektrotechnische Verschaltung usw., die in FIG. 5 mit dem Bezugs zeichen 25 versehen sind. Als Antriebssysteme eignen sich mehrere Möglichkeiten. Eine Kombination ver schiedener Antriebssysteme in einem Gerät ist denkbar. Unter anderem sind in diesem Fall prädestiniert verwendbar turbinenbetriebene Schrauben und Zahnrä der, das Rückstoßprinzip oder hydraulische Systeme. Die Schläuche werden an dafür vorgesehenen Öffnungen 26 der extraoralen Antriebskomponenten 6, siehe FIG. 5, und intraoralen Antriebskomponenten 7, siehe FIG. 6, befestigt und ver binden diese. Die Befestigung der Schläuche an den jeweiligen Öffnungen 26 kann hierbei durch übliche Systeme, wie z. B. Clip/Einrast-Mechanismen erfolgen. Liquids (e.g. water) or air are conceivable as the medium of the extraoral drive components 6, since these are easily available, environmentally friendly and sterilizable. In the present preferred embodiment, what water is preferably used because it has better cooling properties than air, is not compressible and is biocompatible with oil. Thus, pumps 24 are preferably used as extraoral components. The extraoral components also include other parts that are essential for operation, such as a power supply unit, the electrical wiring, etc., which are shown in FIG. 5 are provided with the reference symbol 25. Several possibilities are suitable as drive systems. A combination of different drive systems in one device is conceivable. In this case, turbine-operated screws and toothed wheels, the recoil principle or hydraulic systems are predestined for use. The tubes are attached to openings 26 of the extraoral drive components 6 provided for this purpose, see FIG. 5, and intraoral drive components 7, see FIG. 6, fastened and connected these. The attachment of the hoses to the respective openings 26 can be done by conventional systems, such as. B. Clip / snap mechanisms are made.
Die intraoralen Antriebskomponenten 7 des Antriebssystems sind in FIG. 6 darge stellt und umfassen wenigstens drei Lager. Diese ermöglichen je zwei Fahrrich tungen und liegen jeweils zueinander orthogonal. Die Fahrlager decken hierbei die drei Ebenen eines Koordinatensystems (horizontal/vertikal/transversal) ab. The intraoral drive components 7 of the drive system are shown in FIG. 6 represents Darge and comprise at least three bearings. These allow two directions of travel and are orthogonal to each other. The driving bearings cover the three levels of a coordinate system (horizontal / vertical / transversal).
In der dargestellten Ausführung ist ein walzgelagertes, vertikales Lager 27 vorge sehen, durch das, eine im längsten Fahrlager 15 befindliche Antriebsvorrichtung 28 entlang der Zahnreihe bewegt werden kann. Diese Antriebsvorrichtung 28 um fasst eine wasserbetriebene, walzgelagerten Turbine 28a, welche ein Zahnrad 28b dreht. Das Zahnrad 28b greift in die Verzahnung des längsten, horizontalen Fahr lagers 15, welches fest mit der Schiene 11 verbunden ist. In the embodiment shown, a roller-mounted, vertical bearing 27 is provided, through which a drive device located in the longest driving bearing 15 can be moved along the row of teeth. This drive device 28 comprises a water-powered, roller-bearing mounted turbine 28a, which rotates a gear 28b. The gear 28b engages in the teeth of the longest, horizontal driving bearing 15, which is firmly connected to the rail 11.
Das vertikale Lager 27 wird von einer vertikalen Antriebsvorrichtung 29 (Abb.6: 29) angetrieben, an der ein horizontales bzw. transversales Lager 30 (für transversale Ebene) verankert und orthogonal zu den beiden vorherigen ausgerichtet ist. Die Verankerung erfolgt über einen walz- und kugelgelagerten Schlitten 31, der durch die vertikale Antriebsvorrichtung 29 nach oben und unten bewegt werden kann.The vertical bearing 27 is driven by a vertical drive device 29 (Fig.6: 29) on which a horizontal or transverse bearing 30 (for transverse plane) is anchored and oriented orthogonally to the two previous ones. The anchoring takes place via a roller and ball bearing mounted slide 31 which can be moved up and down by the vertical drive device 29.
Die vertikale Antriebsvorrichtung 29 umfasst eine walzgelagerte Turbine 29a, die ein kugelgelagertes Gewinde 29b dreht. An diesem bewegt sich das, am Schlitten verankerte, transversale Lager entsprechend dem Gewindestand entlang. The vertical drive device 29 comprises a turbine 29a mounted on roller bearings, which rotates a ball-bearing thread 29b. The transversal bearing anchored to the slide moves along this according to the thread level.
Das transversale Antriebssystem beruht in diesem Fall auf dem Rückstoßprinzip, wobei sich die anderen Antriebssystem-Ausführungen ebenso eignen würden. Das Antriebssystem weist zur Realisierung des Rückstoßes eine Düse 32 auf. Es ist in einen weiteren Schlitten 33 integriert. Zudem können an diesem Schlitten 33 Diagnostik- und Behandlungskomponenten befestigt werden. Diese Komponenten können durch den Schlitten 33 entlang des transversalen Lagers 30 bewegt wer den. Die Befestigung der Komponenten kann mit üblichen Mechanismen wie ei nem Clip oder Einrast-System erfolgen, so dass die verwendeten Diagnostik-/ Be handlungskomponenten je nach Bedarf wechselbar sind. In this case, the transversal drive system is based on the recoil principle, whereby the other drive system designs would also be suitable. The drive system has a nozzle 32 for realizing the recoil. It is integrated in a further slide 33. In addition, 33 diagnostic and treatment components can be attached to this slide. These components can be moved along the transverse bearing 30 by the slide 33. The components can be fastened using conventional mechanisms such as a clip or a snap-in system so that the diagnostic / treatment components used can be changed as required.
Drehungen der vertikalen und transversalen Lager 27, 30, sowie deren Kompo nenten sind in horizontal-vertikaler Ebene aufgrund eines walzgelagerten Wasser rads 34 um 360° möglich. Zudem kann eine Ausgleichsdrehung der Komponenten in Gegenrichtung um mehrere Grad mithilfe eines Hydraulikzylinders 35 erfolgen. Diese ermöglicht neben einer Vergrößerung der Grenzen des Arbeitsbereichs zu dem eine bessere 3-D-Darstellung durch die Sensorik und mehr Bearbeitungsva rianten. Rotations of the vertical and transverse bearings 27, 30, as well as their compo components are possible in the horizontal-vertical plane due to a roller-mounted water wheel 34 by 360 °. In addition, a compensating rotation of the components in the opposite direction by several degrees can take place with the aid of a hydraulic cylinder 35. In addition to enlarging the boundaries of the working area, this also enables a better 3-D display through the sensors and more processing variants.
In FIG. 7 sind die beweglichen intraoralen Maschinenteile zusammengesetzt dar gestellt. In FIG. 7 the movable intraoral machine parts are put together represents.
FIG. 8 zeigt die intraoralen Komponenten inkl. einer Behandlungs- und/oder Diag noseeinrichtung 220 vollständig zusammengesetzt. FIG. 8 shows the intraoral components including a treatment and / or diagnostic device 220 fully assembled.
Die eingesetzten Behandlungskomponenten der Behandlungs- und/oder Diagno seeinrichtung 220 können entweder rekonstruktiv/additiv oder subtraktiv arbeiten, siehe FIG. 9 und FIG. 10. Im Falle des dargestellten Anwendungsbeispiels kann zum Beispiel ein rotierendes Instrument 39 oder ein Laser als eine Behandlungs komponente verwendet werden, siehe FIG. 9 und eine weitere Behandlungskom ponente Kunststoff in die entfernten Bereiche füllen, siehe FIG. 10. Der Aufbau für das rotierende Instrument 39 kann folgendermaßen ausgeführt sein. Es ist ein Gehäuse 36 vorgesehen, an dem Verankerungsmöglichkeiten 37, die Öffnung 38 für einen Schlauch, für das rotierende Instrument 39 und Öffnungen 40 für den Auswurf des Mediums vorgesehen sind. Die Öffnungen 40 für den Auswurf des Mediums können so konzipiert sein, dass die Instrumentenspitze gekühlt wird. In- nerhalb des Gehäuses 36 befinden sich zwei Walzlager 41 , 42, zwischen denen eine Turbine 43 angeordnet ist. Die Turbinenmitte in der Achse, um die sich die Turbine dreht, ist hohl. Sie geht über in die Öffnung für das rotierende Instrument 39. In die Turbinenmitte kann somit der Schaft eines rotierenden Instruments ein gesetzt werden. Die Befestigung des Instruments kann hierbei nach gängigen Ver fahren (Schraubsystem, Klemmsystem, Riegel, etc.) erfolgen. The treatment components used in the treatment and / or diagnosis device 220 can work either reconstructively / additively or subtractively, see FIG. 9 and FIG. 10. In the case of the illustrated application example, a rotating instrument 39 or a laser can be used as a treatment component, see FIG. 9 and another treatment component fill plastic in the removed areas, see FIG. 10. The structure for the rotating instrument 39 can be carried out as follows. A housing 36 is provided on which anchoring options 37, the opening 38 for a hose, for the rotating instrument 39 and openings 40 for the ejection of the medium are provided. The openings 40 for the ejection of the medium can be designed in such a way that the instrument tip is cooled. In- Within the housing 36 there are two roller bearings 41, 42, between which a turbine 43 is arranged. The turbine center in the axis around which the turbine rotates is hollow. It merges into the opening for the rotating instrument 39. The shaft of a rotating instrument can thus be placed in the center of the turbine. The instrument can be fastened in accordance with common methods (screw system, clamping system, latch, etc.).
Eine rekonstruktiv/additiv arbeitende Behandlungskomponente kann beispielhaft den folgenden, in FIG. 10 dargestellten Aufbau aufweisen. Sie weist ein Gehäuse 44 auf, an dem Verankerungsmöglichkeiten 45, eine Öffnung 46 für einen Schlauch, einen Kabelstecker 47 sowie eine Öffnung 48 für den Auswurf des zu applizierenden Materials. In dem Gehäuse 44 verläuft ein Kanal 49 vom Schlauch zur Öffnung 48 des Auswurfs. Zudem ist eine Lampe 50 integriert, die das appli zierte Material zum Aushärten bringt. A treatment component that works in a reconstructive / additive manner can be exemplified by the following, shown in FIG. 10 have illustrated structure. It has a housing 44 on which anchoring options 45, an opening 46 for a hose, a cable plug 47 and an opening 48 for ejecting the material to be applied. In the housing 44 a channel 49 runs from the hose to the opening 48 of the spout. In addition, a lamp 50 is integrated, which causes the applied material to harden.
In FIG. 11 ist mit dem Bezugszeichen 70 ist eine Öffnung in der Wandung der Schiene 11 auf Arbeitsseite bezeichnet, um beispielsweise den Schlauch für die Absaugung des Patientenspeichels aufzunehmen. Die Öffnung 70 zieht sich bis zum tiefsten Punkt in der Mundhöhle/Ende der Schiene 11 durch und hat Zugänge zum Arbeitsbereich (siehe FIG. 13: drei Öffnungen sind nebeneinander auf linker Innenseite der Schiene 11 angeordnet), so dass dort Speichel/Blut etc. abgesaugt werden. In FIG. 11, the reference numeral 70 denotes an opening in the wall of the rail 11 on the working side, for example to accommodate the hose for suctioning off the patient's saliva. The opening 70 extends to the lowest point in the oral cavity / end of the splint 11 and has access to the work area (see FIG. 13: three openings are arranged next to one another on the left inside of the splint 11), so that saliva / blood etc. be sucked off.
In den FIG. 11 und 13 bezeichnet das Bezugszeichen 33 den Schlitten, der als transversaler Fahrkörper des Roboters ausgebildet ist und an dem die Diagnostik- und/oder Behandlungskomponenten befestigt werden können. In einer bevorzug ten Ausführungsform können zwei Komponenten gleichzeitig befestigt werden, z. B. eine Diagnostikkomponente und eine Behandlungskomponente. In FIGS. 11 and 13, the reference numeral 33 denotes the carriage, which is designed as a transverse moving body of the robot and to which the diagnostic and / or treatment components can be attached. In a preferred embodiment, two components can be attached at the same time, e.g. B. a diagnostic component and a treatment component.
In FIG. 14 ist ein Walzgelenk 76 des längenverstellbaren Gelenkes 23 bzw. der längenverstellbaren Strebe dargestellt, welches in die Verankerung 17 (siehe FIG. 2) der Schiene 11 eingreift und den Aufbiss 22 mit der Schiene 11 verbindet, wodurch der Unterkiefer stabilisiert wird. In FIG. 16 sind Auflagen 78 der Schiene 11 dargestellt, welche jeweils ein Be standteil der Schiene 11 sind und nötig sind, um den Halt an Zähnen/o. ä. zu er möglichen und eine Retention für die Abform masse/weiteren Fixierungsmittel zu bilden. In FIG. 14 shows a roller joint 76 of the length-adjustable joint 23 or the length-adjustable strut, which engages in the anchorage 17 (see FIG. 2) of the splint 11 and connects the bite block 22 with the splint 11, thereby stabilizing the lower jaw. In FIG. 16 supports 78 of the splint 11 are shown, which are each part of the splint 11 and are necessary to ensure the hold on teeth / o. Ä. To he possible and to form a retention for the impression mass / further fixative.
In FIG. 17 ist eine höhenverstellbare Stütze 20b dargestellt, welche ein Körperteil 84 und ein Kopfteil 86 aufweist. In FIG. 17 shows a height-adjustable support 20b which has a body part 84 and a head part 86.
Das Kopfteil 86 kann beispielsweise entweder an der Schiene 19 (siehe FIG. 3) festgeklemmt werden oder auch ein fester Bestandteil dieser Schiene 19 sein. Das untere Körperteil 84 weist eine Höhenverstellbarkeit auf. Diese kann über gängige Mechanismen, wie z. B. eine Klemme/Stellschraube o.ä., am Kopfteil 86 fixiert werden, so dass die Höhe nicht mehr veränderbar ist. The head part 86 can, for example, either be clamped to the rail 19 (see FIG. 3) or it can also be an integral part of this rail 19. The lower body part 84 has a height adjustability. This can be done using common mechanisms, such as B. a clamp / adjusting screw or the like, can be fixed on the head part 86 so that the height can no longer be changed.
FIG. 21 zeigt eine Platte, an der das vertikale Fahrlager 27 (siehe FIG. 6) des Ro boters aufgehängt ist zwischen dem Hydraulikzylinder 35 (siehe FIG. 6) und einem Zylinder oder Wasserrad 34 (siehe FIG. 6) mit Walzlager Der Hydraulikzylinder 35 erlaubt eine Gegenrotation zur Vergrößerung des Arbeitsbereiches, während Zy linder 34 ein Wasserrad darstellt, welches für die Rotation des vertikalen Fahrla gers 27 verantwortlich ist. FIG. 21 shows a plate on which the vertical driving bearing 27 (see FIG. 6) of the robot is suspended between the hydraulic cylinder 35 (see FIG. 6) and a cylinder or water wheel 34 (see FIG. 6) with roller bearings. The hydraulic cylinder 35 allows a counter-rotation to enlarge the work area, while cylinder 34 is a water wheel, which is responsible for the rotation of the vertical Fahrla gers 27.
Diagnostikkomponenten, die für die Behandlungs- und/oder Diagnoseeinrichtung 220 eingesetzt werden, können verschiedene Systeme umfassen. Eine Kompo nente könnte beispielsweise sonographisch Daten erfassen. Diese Daten beinhal ten nicht nur Abstände, sondern geben auch Auskunft über den Gewebetyp. Dies könnte vor allem im operativen Bereich interessant sein und einen Vergleich die ser Daten mit Röntgenaufnahmen ermöglichen. Dadurch bietet sich auch die Mög lichkeit einer Orientierung des Geräts über den Arbeitsbereich hinaus. Außerdem könnte eine Planung basierend auf Röntgenaufnahmen oder in Geweben, die für verwendbare Diagnostikkomponenten nicht vollständig analysierbar sind, anhand dieser Orientierung umgesetzt werden. Weiterhin sind optische Komponenten denkbar. Der genaue Aufbau einer solchen Komponente muss aufgrund des Be- kanntheitsgrads dieser Techniken und deren Anwendung in der Zahnmedizin nicht näher beschrieben werden. Diagnostic components that are used for the treatment and / or diagnostic device 220 can include various systems. A component could, for example, acquire data sonographically. These data not only contain distances, but also provide information about the type of tissue. This could be of particular interest in the operative area and enable a comparison of this data with X-rays. This also offers the possibility of orienting the device beyond the work area. In addition, planning based on x-ray recordings or in tissues that cannot be completely analyzed for usable diagnostic components could be implemented on the basis of this orientation. Optical components are also conceivable. The exact structure of such a component must be the degree of familiarity with these techniques and their application in dentistry are not described in detail.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Vorrichtung (200) zur automatisierten intraoralen Behandlung eines Patien ten, umfassend eine Behandlungs- und/oder Diagnoseeinrichtung (220) aus gebildet zur Aufnahme wenigstens eines Instrumentes (39), weiterhin umfas send Fixierungsmittel (110), auf denen sich die Behandlungs- und/oder Diag noseeinrichtung (220) translatorisch und/oder rotatorisch bewegen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierungsmittel (110) dazu ausgebildet sind, in der Mundhöhle des Pati enten, insbesondere reversibel, fest verankert zu werden. 1. A device (200) for the automated intraoral treatment of a patient, comprising a treatment and / or diagnostic device (220) designed to accommodate at least one instrument (39), further comprising fixation means (110) on which the treatment and / or diagnostic device (220) can move translationally and / or rotationally, characterized in that the fixation means (110) are designed to be firmly anchored, in particular reversibly, in the oral cavity of the patient.
2. Vorrichtung (200) nach Anspruch 1 , wobei die Fixierungsmittel (110) zwei durch wenigstens ein Verbindungsglied (20a, 20b) miteinander verbundene Schienen (11, 19) umfassen. 2. Device (200) according to claim 1, wherein the fixing means (110) comprise two rails (11, 19) connected to one another by at least one connecting member (20a, 20b).
3. Vorrichtung (200) nach Anspruch 2, wobei die jeweilige Schiene (11, 19) ausgebildet ist zur Fixierung an einer Zahnreihe oder einem Kieferknochen. 3. Device (200) according to claim 2, wherein the respective splint (11, 19) is designed for fixing to a row of teeth or a jawbone.
4. Vorrichtung (200) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die jeweilige Schiene (11 , 19) ausgebildet ist, eine härtbare Abformmasse aufzunehmen. 4. Device (200) according to claim 2 or 3, wherein the respective rail (11, 19) is designed to receive a hardenable impression material.
5. Vorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei wenigstens eine Schiene (11) eine Verankerung (17) zur Aufnahme eines Aufbisses (22) auf weist. 5. Device (200) according to one of claims 2 to 4, wherein at least one rail (11) has an anchor (17) for receiving a bite (22).
6. Vorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit wenigstens einem Instrument (39) aus der Gruppe: Bohrer, Feile, Schleifer, Polierer; bildgeben- de Vorrichtung; Sensor, insbesondere Stromsensor, Spannungssensor, Im pedanzsensor, Drucksensor; Laser; Füllkomponente. 6. Device (200) according to one of claims 1 to 5, with at least one instrument (39) from the group: drill, file, grinder, polisher; imaging- de device; Sensor, in particular current sensor, voltage sensor, impedance sensor, pressure sensor; Laser; Filling component.
7. Vorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend eine An triebseinheit (23a) für die Behandlungs- und/oder Diagnoseeinrichtung (220), welche über Wirkverbindungen mit der Behandlungs- und/oder Diagnoseein richtung (220) verbunden ist und ausgebildet ist, außerhalb der Mundhöhle positioniert zu werden. 7. Device (200) according to one of claims 1 to 6, comprising a drive unit (23a) for the treatment and / or diagnostic device (220), which is connected via operative connections with the treatment and / or diagnose device (220) and is configured to be positioned outside of the oral cavity.
8. Verfahren zur Steuerung einer Behandlungs- und/oder Diagnoseeinrichtung (220) in der Mundhöhle eines Patienten, insbesondere rotatorisch und/oder translatorisch, in Bezug auf Fixierungsmittel (110), wobei die Fixierungsmittel (110) an wenigstens einer Zahnreihe und/oder wenigstens einem Kieferkno chen des Patienten fixiert sind. 8. A method for controlling a treatment and / or diagnostic device (220) in the oral cavity of a patient, in particular rotationally and / or translationally, with respect to fixation means (110), the fixation means (110) on at least one row of teeth and / or at least are fixed to a jawbone of the patient.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Fixierung durch die Aushärtung einer Abformmasse erfolgt, und wobei Aushärtungsmasse in die Mundhöhle des Patienten eingeführt wird und wobei die Fixierungsmittel (110) auf die Aus härtungsmasse gesetzt werden und/oder wobei die Fixierungsmittel (110) mit Aushärtungsmasse versehen werden, und wobei dann die Fixierungsmittel (110) und die Aushärtungsmasse in der Mundhöhle des Patienten positioniert werden. 9. The method according to claim 8, wherein the fixation is carried out by curing an impression compound, and wherein the curing compound is introduced into the oral cavity of the patient and wherein the fixation means (110) are placed on the curing compound and / or wherein the fixation means (110) with Curing compound are provided, and then the fixation means (110) and the curing compound are positioned in the oral cavity of the patient.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei mittels wenigstens einer Diagno sekomponente der Behandlungs- und/oder Diagnoseeinrichtung (220) räum liche Daten der Mundhöhle erfasst werden, aus denen ein virtuelles Modell erstellt wird. 10. The method according to claim 8 or 9, wherein by means of at least one diagnosis component of the treatment and / or diagnostic device (220) spatial data of the oral cavity are recorded, from which a virtual model is created.
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