DE10024833A1

DE10024833A1 - Device and method for placing brackets on teeth

Info

Publication number: DE10024833A1
Application number: DE2000124833
Authority: DE
Inventors: Albert Nadler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-05-19
Filing date: 2000-05-19
Publication date: 2001-11-29
Anticipated expiration: 2020-05-20
Also published as: DE10024833B4; WO2001087179A1

Abstract

The invention relates to a method and device (1) for automatically placing orthodontic appliance brackets (2) onto teeth (4), whereby the device (1) comprises the following units that can be controlled by a control unit (36): a) a measuring unit (6) for measuring the dimensions of at least one tooth (4) and for generating a dimensions data record of the tooth (4); b) a calculating unit (26) for calculating a placement location (24) for a bracket (2) on the tooth (4) according to the measured dimensions data record and to standard values, said values being stored in a memory and defining the position of the placement location (24) relative to the indicated areas (18, 22) of the tooth (4); c) a handling unit (12) for marking the placement location (24) on the tooth (4) and/or for directly placing the bracket (2) at the calculated placement location (24) of the tooth (4).

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung und von einem Verfahren zum Platzieren von Zahnspangen-Brackets auf Zähnen ge mäß Anspruch 1, Anspruch 12 und Anspruch 14.The invention is based on one device and one Method for placing braces braces on teeth according to claim 1, claim 12 and claim 14.

Im Rahmen der kosmetischen Zahnregulierung sind Zahnspan gen bekannt, bei denen ein eine ideale Zahnbogenform aufweisender Metallbogen unter Spannung in Schlitze an den Zahnaußenflächen oder Zahninnenflächen angeklebter Metallplättchen - im folgenden Brackets genannt - eingehängt wird. Hierbei wird der Metallbogen ela stisch verformt und hat durch die elastischen Rückstellkräfte bedingt die Tendenz, seine ursprüngliche Form einzunehmen. Mit der Zeit ge ben die Zähne den Rückstellkräften des Metallbogens - beispielsweise durch Kippen um eine horizontale Achse, Drehen um eine Hochachse und/oder durch translatorische Bewegungen - nach und richten sich an ihm ähnlich Perlen an einer Schnur aus.In the context of cosmetic tooth regulation are tooth chips gene known in which an ideal dental arch shape Metal arch under tension in slots on the outer surfaces of the teeth or inner tooth surfaces of glued metal plates - in the following Called brackets - is hung. Here, the metal bow ela deformed and caused by the elastic restoring forces the tendency to take its original shape. Over time ben the teeth the restoring forces of the metal sheet - for example by tilting around a horizontal axis, rotating around a vertical axis and / or through translatory movements - and are aimed at like him beads out on a string.

Unabdingbare Voraussetzung zum Erzielen einer idealen Posi tionierung der Zähne mit Hilfe einer solchen Zahnspange ist allerdings, daß die Brackets exakt an den hierfür vorgesehenen Stellen an der Zahnfläche platziert werden. Eine diesbezüglich zu bevorzugende Stelle ist hierbei der Schnittpunkt zwischen der in die Zahnfläche proji zierten vertikalen Zahnachse mit einer Höhenlinie, welche einen be stimmten vertikalen Abstand von der Schneidenkante oder der Kauflä che des Zahnes aufweist. Bei einer außermittigen Falschplatzierung des Brackets würde beispielsweise ein Biegemoment auf den betroffe nen Zahn ausgeübt werden, das ihn in eine schiefe Position kippt.Indispensable prerequisite for achieving an ideal position tion of the teeth with the help of such braces is that the brackets are exactly at the designated places on the Tooth surface to be placed. A preferred one in this regard The point of intersection is the point of intersection between the proji in the tooth surface decorated vertical tooth axis with a contour line, which a be correct vertical distance from the cutting edge or the Kauflä surface of the tooth. In the case of an off-center incorrect placement For example, the bracket would have a bending moment on the affected person a tooth that tilts it into an oblique position.

Die Ermittlung der vertikalen Zahnachse geschieht meist durch visuelles Schätzen des Kieferothopäden unter Zuhilfenahme einer Röntgenaufnahme des Gebisses, in welcher der zur Zahnachse koa xiale Wurzelverlauf zu sehen ist. Der vertikale Bracketschlitz soll nicht nur entlang der Zahnachse ausgerichtet sein, sondern er soll sich au ßerdem genau in der Zahnmitte, d. h. auf der Halbierenden der maxi malen horizontalen Ausdehnung des Zahnes befinden. Auch hier wird vom Kieferorthopäden durch genaues Betrachten des Zahnes ge schätzt. Zur Bestimmung einer geeigneten Höhenlinie des Platzie rungsortes werden handelsübliche, auf bestimmte Höhenlinien vor konfektionierte Klebekreuze verwendet, mit denen man in die Schlitze der zu positionierenden Brackets greift und diese anschließend auf der Zahnfläche solange nach oben oder unten bewegt, bis sich ein Füh rungsteil des Klebekreuzes auf der Schneidenkante oder der Kauflä che des Zahnes abstützen kann. In diesem Fall befindet sich der hori zontale Bracket-Schlitz genau auf der gewünschten Höhenlinie. Abhängig von der Art des jeweiligen Zahnes ist hier eine zahntypabhän gige Platzierung der Brackets notwendig.The vertical tooth axis is usually determined by visual estimation of the orthodontist with the help of a X-ray of the dentition, in which the koa to the tooth axis axial root course can be seen. The vertical bracket slot should not should only be aligned along the tooth axis, but should also be aligned also exactly in the middle of the tooth, d. H. on the bisector of the maxi horizontal extension of the tooth. Here too by the orthodontist by looking closely at the tooth estimates. To determine a suitable contour line of the Platzie location will be customary on certain contour lines Assembled adhesive crosses are used to insert into the slots of the brackets to be positioned and these then on the Tooth surface moves up or down until a Füh part of the adhesive cross on the cutting edge or the Kauflä can support the tooth. In this case there is the hori zonal bracket slot exactly on the desired contour line. Dependent The type of tooth in question here depends on the type of tooth proper placement of the brackets necessary.

Vor der Platzierung muß auf die zum Zahn weisende Fläche des Brackets ein spezieller Klebstoff aufgetragen werden, welcher sehr schnell, meist innerhalb einer Minute aushärtet. Der Zahn wird dann wie folgt vorbereitet: Anätzen der zu beklebenden Fläche, Trocknen und Bepinseln mit einem speziellen Klebstoff - Bonding genannt - der selben Fläche. Die Brackets werden dann, eventuell unter Zuhilfenah me einer Lupenbrille, auf die gegebenenfalls zuvor per Hand markierte Stelle gedrückt. Hat man das Bracket auf der falschen Stelle platziert und ist innerhalb der kurzen Aushärtungszeit keine Korrektur gelungen, so muß das Bracket wieder vom Zahn entfernt, der ausgehärtete Kle ber von der Zahnfläche und vom Bracket abgeschliffen und die Proze dur von neuem begonnen werden.Before placing it on the tooth - facing surface of the Brackets a special adhesive can be applied, which is very cures quickly, usually within a minute. The tooth will then prepared as follows: etching the surface to be glued, drying and brushing with a special adhesive - called bonding - the same area. The brackets are then, possibly with help a pair of magnifying glasses, which may have been previously marked by hand Digit pressed. If you have placed the bracket in the wrong place and no correction has been made within the short curing time, the bracket must be removed from the tooth again, the hardened adhesive Abraded from the tooth surface and bracket and the process to be started again.

Oft werden mehr als 20 Zähne mit Brackets beklebt, so daß, eventuelle Korrekturen eingeschlossen, ein erheblicher zeitlicher und handwerklicher Aufwand notwendig ist bis alle Brackets korrekt plat ziert sind. Im Hinblick auf die gestiegenen Kosten im Gesundheitswe sen stellt dies aber einen äußerst unbefriedigenden Zustand dar.Often more than 20 teeth are pasted with brackets, so that possible corrections included, a significant temporal and manual effort is necessary until all brackets are correctly plat are adorned. In view of the increased health care costs However, this represents an extremely unsatisfactory condition.

Der vorliegenden Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zu grunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei welchem auf schnelle und kostengünstige Weise ein genaues Plat zieren von Zahnspangen-Brackets auf Zähnen möglich ist.The object of the present invention is accordingly reasons to provide an apparatus and a method, in which a precise plat decorating braces on teeth is possible.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale von Anspruch 1, Anspruch 12 und Anspruch 14 gelöst. According to the invention, this object is achieved through the features of Claim 1, claim 12 and claim 14 solved.

Advantages of the invention

Wegen der automatisierten Bracket-Platzierung mittels der Vor richtung gemäß Anspruch 1 wird gegenüber der üblichen Platzierung per Hand eine wesentlich höhere Wiederholgenauigkeit mit geringerer Fehlerrate erzielt. Das bei der herkömmlichen Methode übliche Korri gieren einzelner Brackets nach einer gewissen Tragezeit kann dadurch im wesentlichen entfallen. Infolgedessen verkürzt sich die Gesamttra gezeit der Spange, wodurch das durch die Spange hervorgerufene zu sätzliche Kariesrisiko verringert wird. Bei der Vorrichtung gemäß An spruch 12 wird die Zahngeometrie des betroffenen Zahnes auf einem Monitor dargestellt und anschließend der geeignete Platzierungsort von einer Bedienperson eingegeben. Die Platzierung des Brackets am Zahn erfolgt wiederum durch die Handhabungseinrichtung, weshalb auch hier die hohen Genauigkeitsanforderungen erfüllt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Anspruch 14 geht eine er hebliche Zeitersparnis einher, wodurch die Behandlungskosten merk lich gesenkt werden können. Zur Kostensenkung trägt auch bei, daß wegen des automatisierten Verfahrens das System auch durch gegen über einem Zahnarzt oder Kieferorthopäden geringer qualifizierte Per sonen wie beispielsweise durch eine Arzthelferin bedienbar istBecause of the automated bracket placement using the pre Direction according to claim 1 is compared to the usual placement by hand a much higher repeat accuracy with less Error rate achieved. The usual corri with the conventional method This may result in yawing of individual brackets after a certain wearing time essentially eliminated. As a result, the total trait is reduced tide of the clasp, causing the caused by the clasp to additional caries risk is reduced. In the device according to An Say 12, the tooth geometry of the affected tooth on a Displayed on the monitor and then the appropriate placement location of entered by an operator. The placement of the bracket on Tooth occurs again through the handling device, which is why the high accuracy requirements are also met here. With the inventive method according to claim 14, he goes considerable time savings, which makes treatment costs noticeable Lich can be lowered. The fact that because of the automated process, the system also by counter through a dentist or orthodontist less qualified per such as can be operated by a medical assistant

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich.By the measures listed in the subclaims are advantageous developments and improvements of the invention possible.

Gemäß einer besonders zu bevorzugenden Maßnahme umfaßt die Handhabungseinrichtung einen mehrachsigen Roboter mit einem Roboterarm und einem Greifer, durch welchen ein Bracket oder ein Markierungsmittel, beispielsweise eine Graphitmine, gehalten ist, wobei der Roboter durch die Steuereinrichtung derart ansteuerbar ist, daß der Roboterarm den Bracket an den Platzierungsort heranführt und ihn ge gen den Zahn preßt oder mittels der Markierungsmittel am Platzie rungsort eine sichtbare Markierung anbringt.According to a particularly preferred measure the handling device uses a multi-axis robot Robot arm and a gripper, through which a bracket or a Marking agent, for example a graphite lead, is held, wherein the robot can be controlled by the control device such that the Robot arm brings the bracket to the place of placement and ge pressing the tooth or using the marking means on the place place a visible mark.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Handhabungseinrichtung am Zahn lösbar befestigt ist, vorzugsweise mittels eines den Zahn übergreifenden Spannarmes, wobei das Bracket durch einen relativ zu einem zahnfesten Rahmen der Handhabungsein richtung bewegbaren Greifer geführt ist, welcher durch die Steuerein richtung derart ansteuerbar ist, daß dieser den Bracket an den Platzie rungsort heranführt und ihn gegen den Zahn preßt oder mittels der Markierungsmittel am Platzierungsort eine sichtbare Markierung an bringt.According to a further embodiment it is provided that the Handling device is releasably attached to the tooth, preferably by means of a clamping arm spanning the tooth, the bracket by a handling relative to a tooth-fixed frame direction movable gripper, which is guided by the Steuerein direction can be controlled such that the bracket to the Platzie location and presses it against the tooth or using the Marking means a visible marking at the place of placement brings.

Gemäß einer Weiterbildung beinhaltet die optische Meßeinrich tung einen vorzugsweise an der Handhabungseinrichtung festgelegten optischen Sensor, wobei die Handhabungseinrichtung durch die Steu ereinheit ansteuerbar ist, um den Sensor entlang des Zahnes zu führen und den Geometrie-Datensatz bezogen auf den einen Ursprung eines Meßkoordinatensystems bildenden Referenzpunkt zu erzeugen und ihn im Speicher der Steuereinheit abzulegen.According to a further development, the optical measuring device includes device a preferably fixed on the handling device optical sensor, the handling device by the control unit can be controlled to guide the sensor along the tooth and the geometry data set related to the one origin of a Measuring coordinate system generating reference point and him in the memory of the control unit.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß im Speicher wenigstens für einige der verschiedenen Zahntypen wie Schneidezähne oder Backenzähne jeweils ein Geometrie-Datensatz und ein geeigneter Platzierungsort für ein Bracket als zahntypabhängi ge Standardwerte gespeichert sind. Im weiteren ist eine Verknüpfungs stufe vorgesehen, durch welche aufgrund eines Vergleichs des gemes senen Geometrie-Datensatzes mit den gespeicherten Geometrie- Datensätzen der Typ des vermessenen Zahnes feststellbar und der diesem Zahntyp entsprechende Standardwert für den Platzierungsort der Bracket aus dem Speicher auslesbar ist, vorzugsweise als ein auf die Zahnachse und die Schneidenkante oder die Kaufläche des jeweili gen Zahntyps bezogener Wert. Die Berechnungseinrichtung ist dann durch die Steuereinrichtung derart ansteuerbar, daß sie zunächst die tatsächliche Lage der Zahnachse und der Schneidenkante oder der Kaufläche des Zahnes aus dem gemessenen Geometrie-Datensatz und dann anhand des aus dem Speicher ausgelesenen Standardwerts einen referenzpunktbezogenen Platzierungsort für das Bracket berech net.A preferred embodiment of the invention provides that in Store at least for some of the different tooth types like Incisors or molars each have a geometry data set and a suitable location for a bracket depending on the tooth type default values are saved. In the further is a link stage provided, by means of which a comparison of the gemes geometry record with the saved geometry Records the type of tooth measured and the default value for the placement location corresponding to this tooth type the bracket can be read from the memory, preferably as one the tooth axis and the cutting edge or the occlusal surface of the respective value related to tooth type. The calculation device is then can be controlled by the control device such that it first actual position of the tooth axis and the cutting edge or the Occlusal surface of the tooth from the measured geometry data set and then based on the default value read from memory calculate a reference point-related placement location for the bracket net.

In Weiterbildung hierzu ist eine von der Steuereinrichtung an steuerbare kombinierte Eingabe- und Anzeigeeinrichtung vorgesehen, zur Eingabe von Daten betreffend an welchen Zähnen des Gebisses Brackets platziert werden sollen, zur Darstellung des berechneten Plat zierungsortes auf einem Monitor und zur Korrektur des berechneten Platzierungsortes.A further development of this is from the control device controllable combined input and display device provided, for entering data regarding which teeth of the bit Brackets should be placed to display the calculated plat location on a monitor and to correct the calculated Place of placement.

Schließlich ist die Handhabungseinrichtung durch die Steuerein richtung derart ansteuerbar, daß ein rückseitig mit Klebstoff versehenes Bracket an den Platzierungsort heranführbar und mittels eines defi nierten Drucks gegen eine Zahnfläche des Zahns drückbar ist.Finally, the handling device is controlled by the controller direction can be controlled such that an adhesive provided on the back Bracket can be brought up to the place of placement and by means of a defi pressure can be pressed against a tooth surface of the tooth.

drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zei gen: Fig. 1 eine stark schematisierte, nicht-maßstäbliche Seitenan sicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungs gemäßen Vorrichtung während des Platzierens eines Brackets auf einem Zahn;Embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. It shows: Figure 1 is a highly schematic, not to scale Seitenan view of a preferred embodiment of the device according to the Invention while placing a bracket on a tooth;

Fig. 2 eine Vorderansicht des mit dem Bracket versehenen Zah nes von Fig. 1. FIG. 2 is a front view of the bracket provided with tooth from FIG. 1.

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer am Zahn befestigbaren Handha bungseinrichtung; Fig. 3 shows a further embodiment of the device according to the invention with a fixable on the tooth handling device;

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Handhabungseinrichtung von Fig. 3 entlang der Linie IV-IV. Fig. 4 shows a cross section through the handling device of Fig. 3 along the line IV-IV.

Description of the embodiments

Die in Fig. 1 insgesamt mit 1 bezeichnete Vorrichtung dient in be vorzugter Ausführungsform zum Platzieren von Zahnspangen-Brackets 2 auf Zähnen eines menschlichen Gebisses, von welchem aus Maß stabsgründen nur ein Unterkieferfrontzahn 4 dargestellt ist.The device designated overall by 1 in FIG. 1 is used in a preferred embodiment for placing braces brackets 2 on teeth of a human dentition, of which, for reasons of scale, only one mandibular anterior tooth 4 is shown.

Die Vorrichtung 1 beinhaltet eine elektronisch-optische Meßein richtung 6 zum Vermessen der Geometrie der zum Bekleben mit Brac kets vorgesehenen Zähne, im folgenden betroffene Zähne 4 genannt. Hierzu bedient sie sich eines optischen Sensors 8, welcher an einem Handhabungsgerät 9, vorzugsweise an einem Roboterarm 10 eines mehrachsigen Roboters 12 geführt ist. Der Roboterarm 10 ist relativ zu einer vorzugsweise ortsfesten Basis 14 in drei Achsen dreh- und schwenkbar. Deshalb kann sein freies, mit dem optischen Sensor 8 versehenes Ende jeden Raumpunkt, insbesondere jeden Zahn 4 inner halb der Mundhöhle des Patienten anfahren. Um Zugriff auf die Zähne zu gewährleisten, wird in die Mundhöhle ein handelsüblicher Wangen halter eingesetzt.The device 1 includes an electronic-optical Meßein device 6 for measuring the geometry of the teeth intended for gluing with Brac kets, hereinafter referred to as affected teeth 4 . For this purpose, it uses an optical sensor 8 , which is guided on a handling device 9 , preferably on a robot arm 10 of a multi-axis robot 12 . The robot arm 10 can be rotated and pivoted in three axes relative to a preferably fixed base 14 . Therefore, its free end, provided with the optical sensor 8 , can approach any point in space, in particular each tooth 4, within the patient's oral cavity. To ensure access to the teeth, a commercially available cheek holder is inserted into the oral cavity.

Das Abtasten mittels des optischen Sensors 8 erfolgt zahnweise, wobei in einem Speicher der Meßeinrichtung 6 ein Datensatz x_i, y_i, z_i, der Konturpunkte i als dreidimensionales Abbild des betroffenen Zah nes 4 in Bezug auf mindestens einen Referenzpunkt generiert wird. Der oder die Referenzpunkte sind vorzugsweise kopffest, beispielsweise ist für die Zähne des Oberkiefers ein eigener Referenzpunkt und für die Zähne des Unterkiefer ein eigener Referenzpunkt 16 vorhanden, der in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt ist.The scanning by means of the optical sensor 8 takes place tooth by tooth, a data set x _i , y _i , z _i , the contour points i being generated as a three-dimensional image of the tooth 4 concerned with respect to at least one reference point in a memory of the measuring device 6 . The one or more reference points are preferably fixed head, such as is for the teeth of the upper jaw, a separate reference point and for the teeth of the lower jaw, a separate reference point 16 is present, which is shown in FIG. 1 and FIG. 2.

Um die Referenzpunkte durch den optischen Sensor 8 erfaßbar zu machen, ist beispielsweise an der Schneidenkante 18 des in den Fi guren dargestellten Unterkieferfrontzahnes 4 ein sensorerfaßbares Plättchen 16 aufgeklebt. Alternativ ist jede von einem optischen Sensor 8 erfaßbare Markierung möglich. Das Aufkleben des sensorerfaßbares Plättchens 16 erfolgt vorzugsweise durch den Roboter 12 selbst oder durch eine Arzthelferin jeweils einmal in jedem Kiefer. Die beiden Refe renzpunkte 16 werden vor der Messung durch den vorzugsweise end seitig am Roboterarm 10 befestigten optischen Sensor 8 angefahren, um den Ursprung des Meß- oder Referenzkoordinatensystems x, y, z festzulegen.In order to make the reference points detectable by the optical sensor 8 , for example, a sensor-detectable plate 16 is glued to the cutting edge 18 of the lower jaw front tooth 4 shown in the figures. Alternatively, any marking that can be detected by an optical sensor 8 is possible. The sensor-detectable plate 16 is preferably stuck on by the robot 12 itself or by a medical assistant once in each jaw. Before the measurement, the two reference points 16 are approached by the optical sensor 8 , which is preferably attached to the end of the robot arm 10 , in order to determine the origin of the measurement or reference coordinate system x, y, z.

Im Speicher der Meßeinrichtung 6 sind Standardwerte für die Geometrie sämtlicher Zähne des menschlichen Gebisses gespeichert. Eine in einem Gehäuse der Meßeinrichtung 6 integrierte Verknüp fungsstufe 20 vergleicht die Geometriedaten der mittels der Meßein richtung 6 vermessenen Zähne 4 mit den gespeicherten Standardwer ten. Ergebnis dieses Vergleichs ist eine Zuordnung der vermessenen Zähne zu den gespeicherten Zahntypen wie beispielsweise erster unterer Backenzahn, zweiter oberer Schneidezahn usw.. Für jeden der Zahntypen enthält der Speicher darüber hinaus einen Standardwert für den optimalen Platzierungsort eines Brackets 2 bezogen auf das Meß- oder Referenzkoordinatensystem x, y, z. Als Referenzlinien für den Platzierungsort des Brackets dienen ausgezeichnete Bereiche oder Li nien des Zahnes, üblicherweise die Zahnachse 22 (Fig. 2) und die Schneidenkante 18 bzw. die Kaufläche, von welcher eine Höhenlinie 23 des Platzierungsortes 24 des Brackets 2 einen zahntypabhängigen Ab stand a hat, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Alternativ könnte der Platzierungs ort 24 auch als zahntypenunabhängiger Wert gespeichert sein, d. h. daß eine Identifizierung des jeweils vorliegenden Zahntyps durch die Ver knüpfungsstufe entfallen kann und die Höhenlinie 23 des Platzierungs ortes 24 für jeden betroffenen Zahn 4 einen konstanten Abstand a von der Scheidenkante 18 bzw. von der Kaufläche aufweist.Standard values for the geometry of all teeth of the human dentition are stored in the memory of the measuring device 6 . A linkage stage 20 integrated in a housing of the measuring device 6 compares the geometry data of the teeth 4 measured by means of the measuring device 6 with the stored standard values. The result of this comparison is an assignment of the measured teeth to the stored tooth types, such as the first lower molar tooth, the second upper tooth Incisor etc. For each of the tooth types, the memory also contains a standard value for the optimal placement location of a bracket 2 based on the measurement or reference coordinate system x, y, z. Excellent areas or lines of the tooth, usually the tooth axis 22 ( FIG. 2) and the cutting edge 18 or the occlusal surface serve as reference lines for the placement location of the bracket, from which a contour line 23 of the placement location 24 of the bracket 2 was a tooth type-dependent position a has, as shown in Fig. 1. Alternatively, the placement location 24 could also be stored as a value independent of the tooth type, that is to say that an identification of the respective tooth type by the linking step can be omitted and the contour line 23 of the placement location 24 for each affected tooth 4 a constant distance a from the vaginal edge 18 or of the purchase area.

Im weiteren ist eine in das Gehäuse der Meßeinrichtung 6 inte grierte Berechnungseinrichtung 26 vorgesehen, durch welche in Ab hängigkeit der gemessenen Geometriedaten des betroffenen Zahnes 4 jeweils die Lage der Zahnachse 22 berechenbar ist. Aufgrund des mit tels der Verknüpfungsstufe 20 ermittelten Zahntyps ist aus dem Spei cher ein auf diesen Zahntyp bezogener Standardwert für den Abstand a von der Schneidenkante 18 auslesbar, so daß der optimale Platzie rungsort 24 für den Bracket auf einem Monitor 28 zusammen mit dem betroffenen Zahn 4 anzeigbar ist. Die Bedienperson der Vorrichtung 1 ist dann aufgrund der Anzeige am Monitor 28 in der Lage, den Platzie rungsort 24 zu kontrollieren. Zusätzlich kann eine Eingabeeinrichtung 30 vergesehen sein, um den am Monitor 28 angezeigten Platzierungs ort 24 durch die Bedienperson nachträglich zu ändern und/oder um eingeben zu können, welche Zähne mit Brackets zu versehen sind. Furthermore, an integrated calculation device 26 is provided in the housing of the measuring device 6 , through which the position of the tooth axis 22 can be calculated depending on the measured geometry data of the tooth 4 concerned. On the basis of the tooth type determined by means of the linkage level 20 , a standard value for the distance a from the cutting edge 18 which is related to this tooth type can be read out from the memory, so that the optimal place 24 for the bracket on a monitor 28 together with the tooth 4 concerned can be displayed. The operator of the device 1 is then able to control the place 24 due to the display on the monitor 28 . In addition, an input device 30 can be provided in order to subsequently change the placement location 24 displayed on the monitor 28 by the operator and / or to be able to enter which teeth are to be provided with brackets.

Hierzu kann der Monitor 28 beispielsweise als touch screen ausgebildet sein. Die eingegebenen und/oder geänderten Daten betreffend die Geometrie der Zähne sowie den jeweiligen Platzierungsort 24 werden im Speicher abgelegt. Die optische Meßeinrichtung 6 ist derart ausge bildet, daß sie aufgrund des gemessenen Datensatzes in der Lage ist, Unstetigkeitsstellen an der labialen Zahnfläche 32, beispielsweise eine Kante zu erkennen. Falls nun im Bereich des Platzierungsortes 24 eine solche Unstetigkeitsstelle vorhanden sein sollte, wird diese Information ebenfalls gespeichert.For this purpose, the monitor 28 can be designed, for example, as a touch screen. The entered and / or changed data relating to the geometry of the teeth and the respective placement location 24 are stored in the memory. The optical measuring device 6 is formed such that it is able to detect discontinuities on the labial tooth surface 32 , for example an edge, on the basis of the measured data record. If there is such a discontinuity in the area of the placement location 24 , this information is also stored.

Alternativ könnten die aufgrund der optischen Vermessung der betroffenen Zähne durch die Meßeinrichtung 6 gewonnenen Daten als dreidimensionales Zahnabbild auf dem touch screen 28 dargestellt werden, wobei der Platzierungsort 24 an der labialen Zahnfläche 32 durch die Bedienperson über den touch screen identifizierbar und im Speicher ablegbar ist. In einem solchen Fall kann eine Berechnung des Platzierungsortes 24 aus den gemessenen Geometriedaten entfallen.Alternatively, the data obtained on the basis of the optical measurement of the affected teeth by the measuring device 6 could be represented as a three-dimensional tooth image on the touch screen 28, the placement location 24 on the labial tooth surface 32 being identifiable by the operator via the touch screen and being storable in the memory. In such a case, a calculation of the placement location 24 from the measured geometry data can be omitted.

Während einer der Platzierung der Brackets 2 vorgeordneten Vorbereitungsphase werden die betroffenen Zähne mit Luftspray ge trocknet, mit Alkohol entfettet und anschließend erneut getrocknet. Ein Ätzgel, beispielsweise 30%tige Phosphorsäure wird auf die zu bekle bende Zahnfläche 32 aufgetragen und nach etwa 30 Sekunden mit Wasser und einem Sauger abgespült. Anschließend werden die Zähne 4 mit Luftspray und Sauger getrocknet und ein schnellaushärtender Kleber oder Bonding jeweils auf die zur labialen Zahnfläche 32 weisen de Fläche 34 der Brackets 2 aufgetragen. Alle während der Vorberei tungsphase ausgeführten Arbeiten sind durch Aufnahme entsprechen der Werkzeuge am Roboterarm 10 vom Roboter 12 selbst ausführbar, welcher durch ein entsprechendes Programm einer zentralen Steuereinheit 36 ansteuerbar ist, welche ebenfalls in das Gehäuse der Meßeinrichtung 6 integriert ist. Alternativ könnten diese Arbeiten auch durch die Arzthelferin ausgeführt werden. Die zentrale Steuereinheit 36 steht mit dem Roboter 12 durch ein elektrisches Kabel 38 in Verbin dung und steuert außerdem die Verknüpfungsstufe 20, die Berech nungseinrichtung 26, den Monitor 28 und die Eingabeeinrichtung 30 an und koordiniert deren Funktionen.During one of the preparatory phases of placing the brackets 2 , the affected teeth are dried with air spray, degreased with alcohol and then dried again. An etching gel, for example 30% phosphoric acid, is applied to the tooth surface 32 to be glued and rinsed off after approximately 30 seconds with water and a suction device. The teeth 4 are then dried with an air spray and suction device and a fast-curing adhesive or bonding is applied to the surface 34 of the brackets 2 facing the labial tooth surface 32 . All work carried out during the preparatory phase can be carried out by accommodating the tools on the robot arm 10 by the robot 12 itself, which can be controlled by a corresponding program of a central control unit 36 , which is also integrated into the housing of the measuring device 6 . Alternatively, this work could also be carried out by the medical assistant. The central control unit 36 is connected to the robot 12 by an electrical cable 38 and also controls the linkage stage 20 , the computing device 26 , the monitor 28 and the input device 30 and coordinates their functions.

Zum Platzieren der Brackets 2 an den betroffenen Zähnen 4 wird der Roboter 12 von der zentralen Steuereinheit 36 derart angesteuert, daß ein am freien Ende des Roboterarms 10 angeordneter Greifer 40 ein Bracket 2 aus einem aus Maßstabsgründen nicht dargestellten Ma gazin aufnimmt und ihn an den dem jeweiligen Zahn 4 zugeordneten, von der Berechnungseinrichtung 26 berechneten und aus dem Spei cher ausgelesenen Platzierungsort 24 an der labialen Zahnfläche 32 heranfährt. Falls der aus dem Speicher gelesene Platzierungsort 24 ei ne zusätzliche Information darüber enthält, daß sich dieser im Bereich einer Unstetigkeitsstelle der Zahnfläche 32 befindet, wird ein entspre chend geformtes Bracket aus dem Magazin entnommen. Der aus dem Speicher gelesene Wert für den Platzierungsort 24 ist wie die Meßda ten der vorangehenden Messungen auf das Meß- oder Referenzkoor dinatensystem x, y, z bezogen. Danach wird das Bracket 2 vom Robo terarm 10 unter definiertem Druck gegen die Zahnfläche 32 gepreßt.To place the brackets 2 on the teeth 4 concerned , the robot 12 is controlled by the central control unit 36 in such a way that a gripper 40 arranged at the free end of the robot arm 10 receives a bracket 2 from a magazine (not shown for reasons of scale) and takes it to the Appropriate tooth 4 assigned, calculated by the calculation device 26 and read from the storage location 24 approaches the labial tooth surface 32 . If the placement location 24 read from the memory contains additional information that this is in the region of a discontinuity of the tooth surface 32 , a correspondingly shaped bracket is removed from the magazine. The value for the location 24 read from the memory is, like the measurement data of the previous measurements, related to the measurement or reference coordinate system x, y, z. Then the bracket 2 is pressed by the robot arm 10 under defined pressure against the tooth surface 32 .

Zweckmäßig ist das die Brackets 2 speichernde Magazin am Roboterarm 10 angeordnet und lädt die Brackets 2 direkt in den Greifer 40. Da der Platzierungsort 24 für jeden betroffenen Zahn 4 im Speicher abgelegt ist, kann die Bestückung der Zähne 4 mit Brackets 2 in sehr kurzer Zeit erfolgen. Die Aushärtung des Bondings und des Klebstoffs erfolgt unter blauem Licht. Hierfür ist in den Roboterarm 10 ein Lichtleiter integriert, dessen Ausgangsstrahl den jeweiligen Zahn beleuchtet, wobei die Beleuchtungszeit ungefähr 2,5 Sekunden je Zahn beträgt, um den Klebstoff vorzuhärten. Später werden die Zähne nochmals etwa je 20 Sekunden lang von Hand beleuchtet.The magazine storing the brackets 2 is expediently arranged on the robot arm 10 and loads the brackets 2 directly into the gripper 40 . Since the location 24 for each affected tooth 4 is stored in the memory, the teeth 4 can be equipped with brackets 2 in a very short time. The bonding and adhesive are cured under blue light. For this purpose, a light guide is integrated in the robot arm 10 , the output beam of which illuminates the respective tooth, the illumination time being approximately 2.5 seconds per tooth in order to pre-harden the adhesive. The teeth are later illuminated by hand for about 20 seconds each.

In der Praxis ist nicht auszuschließen, daß der Patient seinen Kopf während der Bracketplatzierung bewegt. Deshalb ist in der zen tralen Steuereinheit 36 eine Trackingfunktion integriert, welche eine Kopfbewegung durch Änderung der Lage des Referenzpunktes 16 re lativ zum Sensor 8 erkennt und den Roboterarm 10 entsprechend nachführt. Nach Bestückung der Zähne 4 mit Brackets 2 werden die beiden Referenzmarken 16 schließlich vom Roboter 12 angefahren und mittels des Greifers 40 entfernt. Alternativ könnte dies auch durch die Arzthelferin erfolgen.In practice, it cannot be ruled out that the patient moves his head during bracket placement. Therefore, a tracking function is integrated in the central control unit 36 , which detects a head movement by changing the position of the reference point 16 relative to the sensor 8 and tracks the robot arm 10 accordingly. After equipping the teeth 4 with brackets 2 , the two reference marks 16 are finally approached by the robot 12 and removed by means of the gripper 40 . Alternatively, this could also be done by the medical assistant.

Der Greifer 40 könnte als Markierungsmittel beispielsweise eine Graphitmine tragen, um den Platzierungsort 24 an der Zahnfläche 32 vorzugsweise dadurch zu markieren, daß die in die Zahnfläche 32 pro jizierte Zahnachse 22 sowie die jeweilige Höhenlinie 23 auf der Zahn fläche 32 markiert werden, wobei im Schnittpunkt der beiden Linien 22, 23 der Platzierungsort 24 für den Bracket liegt, welcher dann von Hand aufgeklebt werden könnte.The gripper 40 could, for example, carry a graphite lead as a marking means in order to mark the placement location 24 on the tooth surface 32 preferably by marking the tooth axis 22 projected into the tooth surface 32 and the respective contour line 23 on the tooth surface 32 , at the intersection of the two lines 22 , 23 is the placement location 24 for the bracket, which could then be glued on by hand.

Darüber hinaus könnte die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 auch dazu dienen, die Lage bereits geklebter Brackets 2 mittels der op tischen Meßeinrichtung 6 zu erfassen und deren Position 24 anhand gemessener Geometriedaten und der im Speicher abgelegten Stan dardwerte zu bewerten. In diesem Fall kann der Monitor 28 von der zentralen Steuereinheit 36 derart ansteuerbar ausgebildet sein, daß die Zähne mit an vom jeweils errechneten Platzierungsort 24 abweichender Stelle aufgeklebten Brackets 2 angezeigt werden. In addition, the device 1 according to the invention could also be used to detect the position of already bonded brackets 2 by means of the optical measuring device 6 and to evaluate their position 24 on the basis of measured geometry data and the standard values stored in the memory. In this case, the monitor 28 can be designed so that it can be controlled by the central control unit 36 in such a way that the teeth are displayed with brackets 2 stuck on at a location that differs from the respectively calculated location 24 .

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 dargestellt, bei welchen ein Handhabungsgerät 42 für die Brackets 2 di rekt am betroffenen Zahn 4 lösbar befestigt ist, und zwar wenigstens während der Meß- und Platzierungsphase. Identische bzw. in ihrer Funktion analog wirkende Bauteile und Baugruppen sind hierbei mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet wie bei der vorangehend be schriebenen Ausführungsform. Das Handhabungsgerät 42 beinhaltet einen länglichen, endseitig mit einem Griff 44 versehenen länglichen Rahmen 46 mit einem Spannarm 48, der den betroffenen Zahn 4 über greift und den Rahmen 46 an der lingualen Zahnfläche 50 derart kon tert, daß das Handhabungsgerät 42 mit seiner zur labialen Zahnfläche 32 weisenden Stirnfläche 52 gegen diese gespannt wird. Der Rahmen 46 weist eine zentrale, zur labialen Zahnfläche 32 hin offene, vorzugs weise viereckige Ausnehmung 54 auf, innerhalb welcher ein den Sen sor 8 tragender Greifer 56 bewegbar ist, der ein Bracket 2 hält. Hierzu ist eine Kreuzführung 58 für den Greifer 56 vorgesehen, wie am besten anhand von Fig. 4 zu sehen ist, so daß der Greifer 56 jeden Punkt an dem von der Stirnfläche 52 des Rahmens 46 begrenzten Teil der la bialen Zahnfläche 32 erreichen kann. Zusätzlich ist der Greifer 56 durch eine Anstelleinrichtung 60 senkrecht zur labialen Zahnfläche 32 be wegbar, so daß das Bracket 2 an dem mittels der Kreuzführung 58 an gefahrenen Platzierungsort 24 an die labiale Zahnfläche 32 gedrückt werden kann, während der Rahmen 46 durch den Spannarm 48 am Zahn 4 fixiert ist. Hierdurch bleibt das Platzierungsergebnis des Brac kets 2 von eventuellen Kopfbewegungen des Patienten unbeeinflußt. Wie bei der vorangehend beschriebenen Ausführungsform ist das Handhabungsgerät 42 durch ein Kabel 62 mit der zentralen Steuerein heit 36 ansteuerbar verbunden, alternativ könnte die Steuereinheit 36 aber auch direkt in den Rahmen 46 des Handhabungsgeräts 42 inte griert sein.In Fig. 3, another embodiment of the device 1 is shown, in which a handling device 42 for the brackets 2 is directly detachably attached to the affected tooth 4 , at least during the measurement and placement phase. Identical or functionally analogous components and assemblies are identified by the same reference numerals as in the previously described embodiment. The handling device 42 includes an elongated, provided at the end with a handle 44 elongated frame 46 with a clamping arm 48 which engages over the affected tooth 4 and the frame 46 on the lingual tooth surface 50 such that the handling device 42 with its labial tooth surface 32 facing end face 52 is clamped against this. The frame 46 has a central, toward the labial tooth surface 32 open, preferably as a square recess 54 , within which a sensor 8 carrying the gripper 56 is movable, which holds a bracket 2 . For this purpose, a cross guide 58 is provided for the gripper 56 , as can best be seen from FIG. 4, so that the gripper 56 can reach any point on the part of the bial tooth surface 32 delimited by the end face 52 of the frame 46 . In addition, the gripper 56 through an adjusting device 60 perpendicular to the labial surface 32 be wegbar, so that the bracket 2 can be pressed against the means of the cross guide 58 on driven placement location 24 to the labial surface 32, while the frame 46 by the clamp arm 48 at the Tooth 4 is fixed. As a result, the placement result of the brac ket 2 remains unaffected by any head movements of the patient. As in the embodiment described above, the handling device 42 is connected to the central control unit 36 so that it can be controlled by a cable 62 , alternatively the control unit 36 could also be integrated directly into the frame 46 of the handling device 42 .

Zum Vermessen des betroffenen Zahnes 4 und zum Platzieren des Brackets 2 wird das Handhabungsgerät 42 an seinem Griff 44 ge halten und am Zahn 4 durch Kontern des Spannarmes 48 angesetzt. Anschließend wird der von der Steuereinheit 36 angesteuerte Greifer 56 mittels der Kreuzführung 58 in die Platzierungsposition bewegt und das Bracket 2 durch eine Vorschubbewegung der Anstelleinrichtung 60 an die labiale Zahnfläche 32 gepresst. Die weiteren Schritte entspre chen denen der vorangehend beschriebenen Ausführungsform.To measure the affected tooth 4 and to place the bracket 2 , the handling device 42 will hold ge on its handle 44 and attached to the tooth 4 by countering the clamping arm 48 . Then the gripper 56 controlled by the control unit 36 is moved into the placement position by means of the cross guide 58 and the bracket 2 is pressed against the labial tooth surface 32 by a feed movement of the adjusting device 60 . The further steps correspond to those of the previously described embodiment.

Claims

1. Device ( 1 ) for the automatic placement of braces braces ( 2 ) on teeth ( 4 ), including the following, from a Steuerein direction ( 36 ) controllable devices:

a) a measuring device ( 6 ) for measuring the geometry of at least one tooth ( 4 ) and for generating a geometry data set of the tooth ( 4 );
b) a calculation device ( 26 ) for calculating a location ( 24 ) for a bracket ( 2 ) on the tooth ( 4 ) as a function of the measured geometry data set and of standard values stored in a memory, which determine the location of the location ( 24 ) define relative to marked areas ( 18 , 22 ) of the tooth ( 4 );
c) a handling device ( 12 ) for marking the location ( 24 ) on the tooth ( 4 ) and / or for directly placing the bracket ( 2 ) at the calculated location ( 24 ) of the tooth ( 4 );

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the handling device comprises a multi-axis robot ( 12 ) with a robot arm ( 10 ) and with a gripper ( 40 ), through which a bracket ( 2 ) or a marking means, for example a Graphitmi ne, is held, the robot ( 12 ) being controllable by the control device ( 36 ) in such a way that the robot arm ( 10 ) moves the bracket ( 2 ) to the place of placement ( 24 ) and presses it against the tooth ( 4 ) or by means of the marking means make a visible mark at the location ( 24 ).

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that at least the handling device ( 42 ) on the tooth ( 4 ) is releasably attached, preferably by means of a tooth ( 4 ) overlapping clamping arm ( 48 ), the bracket ( 2 ) by a relative is guided to a tooth-fixed frame ( 46 ) of the handling device ( 42 ) movable gripper ( 56 ) which can be controlled by the control device ( 36 ) in such a way that it guides the bracket ( 2 ) to the placement location ( 24 ) and counter it presses the tooth ( 4 ) or attaches a visible mark by means of markers at the place of placement ( 24 ).

4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the measuring device ( 6 ) comprises a preferably on the handle device ( 9 ; 42 ) fixed optical sensor ( 8 ), the handling device ( 9 ; 42 ) by the control device ( 36 ) is controllable in order to guide the sensor ( 8 ) along the tooth ( 4 ) and to generate the geometry data set based on a reference point ( 16 ) forming the origin of a measuring coordinate system (x, y, z) and it in one Store memory.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the reference point for teeth of the upper jaw is preferably arranged on a cutting edge of an upper jaw front tooth and for teeth of the lower jaw on the cutting edge ( 18 ) of a lower jaw front tooth ( 4 ) and each preferably as a sensor-detectable plate ( 16 ) is formed.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the storage location ( 24 ) for a bracket ( 2 ) can be stored and read out as a standard value independent of the tooth type, preferably as a tooth axis ( 22 ) and the cutting edge ( 18 ) by the memory ) or the purchase-related value.

7. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a geometry data set and a suitable place ( 24 ) for a bracket ( 2 ) are stored as tooth type-dependent standard values in the memory for at least some of the different tooth types.

8. The device according to claim 7, characterized in that one of the control device ( 36 ) controllable linkage stage ( 20 ) is provided, through which, based on a comparison of the measured geometry data record with the stored geometry data records, the type of tooth measured ( 4th ) and the standard value corresponding to this tooth type for the location ( 24 ) of the bracket ( 2 ) can be read out of the memory, preferably as a value related to the tooth axis ( 22 ) and the cutting edge ( 18 ) or the occlusal surface of the respective tooth type.

9. Apparatus according to claim 6 or 8, characterized in that the calculation device ( 26 ) can be controlled by the control device ( 36 ) of the type that it first the actual position of the tooth axis ( 22 ) and the cutting edge ( 18 ) or the occlusal surface of the Tooth ( 4 ) from the measured geometry data set and then using the standard value read from the memory calculates a reference point-related placement location ( 24 ) for the bracket ( 2 ).

10. The device according to claim 9, characterized in that it comprises a controllable by the control device ( 36 ) combined input and display device ( 30 ) for entering data relating to which teeth of the teeth brackets ( 2 ) are to be placed, for illustration the calculated placement location ( 24 ) on a monitor ( 28 ) and to correct the calculated placement location ( 24 ).

11. The device according to claim 10, characterized in that the handling device ( 9 ; 42 ) can be controlled by the control device ( 36 ) in such a way that a bracket ( 2 ) provided on the back with adhesive can be brought up to the placement location ( 24 ) and by means of a defined pressure can be pressed against a tooth surface ( 32 ) of the tooth ( 4 ).

12. Device ( 1 ) for placing braces brackets ( 2 ) on teeth ( 4 ), comprising the following devices which can be controlled by a control device ( 36 ):

a) a measuring device ( 6 ) for measuring the geometry of at least one tooth ( 4 ) and for generating a geometry data set of the tooth ( 4 );
b) a display device for displaying the geometry of the measured tooth ( 4 );
c) an input device for entering the placement location ( 24 ) for a bracket ( 2 ) on the tooth ( 4 ) based on the geometry shown;
d) a handling device ( 12 ) for marking the place ( 24 ) on the tooth ( 4 ) and / or for directly placing the bracket ( 2 ) at the entered place ( 24 ).

13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the pointing device and the input device through a touch screen are formed.

14. A method for automatically placing braces ( 2 ) on teeth ( 4 ) of a human dentition for cosmetic correction thereof, comprising the following steps:

a) measuring the geometry of at least one tooth ( 4 ) and generating a geometry data set of the tooth ( 4 ) by a measuring device ( 6 );
b) Using a digital processing system electronically calculating a placement location ( 24 ) for a bracket ( 2 ) on the tooth ( 4 ) as a function of the measured geometry data set and of values stored in a memory, which relate the location of the placement location relative to defined areas ( 18 , 22 ) of the tooth ( 4 ) define;
c) Marking the place of placement ( 24 ) on the tooth ( 4 ) and / or placing the bracket ( 2 ) directly on the place of placement ( 24 ) of the tooth ( 4 ) by a handling device ( 12 ).

15. The method according to claim 14, characterized in that the measurement of the tooth geometry, the calculation of the location ( 24 ) and the marking or placement based on a preferably head-fixed reference point ( 16 ).