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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Modellieren oder Herstellen
einer Zahnersatzversorgung sowie einen entsprechenden computerlesbaren Datenträger und
einen Computer.
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Es
ist bekannt, verschiedene Zahnersatzteile, wie Kronen oder Brücken, mit
einem CAD-Verfahren
zu modellieren. Hierbei kann auf einen Datensatz zurückgegriffen
werden, der die Form eines Zahnbereichs, eines Restzahnbereichs,
eines Zahnfleischareals oder ähnliches
wiedergibt, mit dem das Zahnersatzteil verbunden werden soll.
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Bei
dem Modellieren einer Zahnersatzversorgung muss auf eine ausreichende
Stabilität
der Zahnersatzversorgung geachtet werden, da die Kräfte, die
beim Kauen auf die Zahnersatzversorgung wirken, in der Regel sehr
groß sind.
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Im übrigen ist
es in der Regel ein Bestreben, dass eine Zahnersatzversorgung ein
möglichst
natürliches
Aussehen gewährleistet.
Zu diesem Zweck sind beispielsweise Verblendungen von Brücken bekannt,
die einen zahnfarbenen Farbton aufweisen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum
Modellieren einer Zahnersatzversorgung, einen entsprechenden computerlesbaren
Datenträger
und einen Computer zu schaffen und damit auch eine verbesserte Zahnersatzversorgung
zur Verfügung
zu stellen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
mit einem Verfahren nach Anspruch 1 oder 11, einem computerlesbaren
Datenträger
nach Anspruch 17 und einem Computer nach Anspruch 18.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
offenbart.
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Bei
dem Verfahren wird ein Datensatz berücksichtigt, der die Form der
Ausgangssituation des Patienten erfasst. Zum Anbringen einer Zahnersatzversorgung
werden in der Regel eine oder mehrere Behandlungen vorgenommen,
bei denen beispielsweise Zähne
oder Implantatspfosten beschliffen werden oder Zähne extrahiert werden. Das
Beschleifen von Zähnen
oder Implantatspfosten dient dazu, Platz und entsprechende Unterstützungspunkte
für eine Zahnersatzversorgung
zu schaffen.
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Bevor
also ein solches Beschleifen oder Extrahieren von Zähnen oder
andere Behandlungen stattfinden, wird die Form einer Ausgangssituation mit
einem Datensatz erfasst, so dass die Form dieser Ausgangssituation
dann bei der Modellierung der Zahnersatzversorgung verwendet werden
kann.
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Hierdurch
wird es möglich,
Zahnersatzversorgung zu schaffen, die der ursprünglichen Ausgangsituation möglichst ähnlich sehen,
so dass das ursprüngliche
Aussehen vor der Behandlung und dem Einsetzen der Zahnersatzversorgung
wieder hergestellt werden kann.
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Die
beiden Datensätze
geben die Form vorzugsweise in drei Dimensionen wieder, d. h. es
wird ein räumliches
Abbild der Ausgangssituation und/oder der Situation nach der Behandlung
gegeben. In der Regel können
z. B. die Oberflächendaten im
Raum in den Datensätzen
gespeichert sein.
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Das
Verfahren ist vorzugsweise ein CAD-(Computer-Aided-Design)-Verfahren.
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Weiterhin
wird ein zweiter Datensatz verwendet, der die Situation nach der
Behandlung erfasst, da mit diesem Datensatz eine entsprechende Zahnersatzversorgung
bzw. ein Teil der Zahnersatzversorgung modelliert werden kann. Beispielsweise
durch die Form eines beschliffenen Zahns kann die Innenform einer
Krone, einer Brücke,
einer Primärkrone, eines
Käppchens,
einer Prothese, eines Inlays, eines Onlays, eines Overlays oder
von ähnlichen
Zahnersatzversorgungen angegeben werden.
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Der
erste Datensatz, der die Form der Ausgangssituation erfasst, kann
beispielsweise dazu verwendet werden, bei der Modellierung der Zahnersatzversorgung
angezeigt zu werden. Der Datensatz dient somit einem Bediener von
entsprechender Software als Orientierungshilfe dazu wo und wie eine Zahnersatzversorgung
zu formen ist.
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Vorzugsweise
geschieht die Darstellung in Überlagerung
mit dem zweiten Datensatz (oder einem Ausschnitt davon, der vergrößerte Darstellungen
erlaubt), der die Ist-Situation des Patienten wiedergibt.
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Bei
dem Modellieren von Zahnersatzversorgungen ist es möglich, durch
eine Software eine automatische Auswahl von vorgegebenen Formdatensätzen durchführen zu
lassen. So kann für
einen fehlenden Zahn beispielsweise ein automatischer Vorschlag
für ein
geeignetes Abutment, einen künstlichen
Zahn oder ähnliches
ausgewählt
werden. Falls für
eine bestimmte Zahnposition mehrere vorgegebene Formdatensätze zur
Verfügung
stehen, kann ein solcher ausgewählt
werden, der unter Berücksichtigung
des ersten Datensatzes eine Zahnersatzversorgung erlaubt, die möglichst ähnlich zu
der Ausgangssituation ist.
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Neben
dem Kriterium der Ähnlichkeit
mit der Ausgangssituation kann auch ein weiteres Kriterium herangezogen
werden nämlich
dem einer Idealsituation, d, h. einer Zahnversorgung, die bei einem
gegebenen Patienten eine Idealform in Bezug auf ästhetische Gesichtspunkte schafft.
Eine Simulation einer solchen Idealversorgung oder auch die Simulation
einer anderen Versorgung kann zusätzlich oder alternativ zu dem
Ausgangsdatensatz semitransparent und/oder ein- oder ausblendbar
dargestellt werden. Diese Simulation einer (Ideal)versorgung kann
unter Berücksichtigung
von Kieferabmessungen, Zahnabmessungen, gespeicherten Maßen und/oder
Formen und/oder Modellen, die einer Idealversorgung entsprechen,
erstellt werden. Sie wird vorzugsweise automatisch von der Software
erstellt, kann jedoch auch durch einen Bediener der Software erstellt
und/oder modifiziert werden. Eine Idealversorgung unter einem ästhetischen
Gesichtspunkt kann z. B. eine solche sein, bei der die wählbaren
Größen oder
Formen Durchschnittswerten (von einer entsprechen Anzahl von Menschen)
entsprechen, da diese Formen in der Regel als ästhetisch ansprechend angesehen
werden.
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Die
Kriterien der Ähnlichkeit
mit der Ausgangssituation und der Idealversorgung können auch mit
variablen Gewichtungen zum Auswählen
von Formdatensätzen
herangezogen werden. Dies erlaubt auf einfache Weise einem Bediener
eine Zahnersatzversorgung zu erstellen, die auf der einen Seite dem
ursprünglichen
Aussehen ähnelt,
auf der anderen Seite eine ästhetische
Verbesserung darstellt, da sich einer Idealversorgung zumindest
in gewissen Maße
angenähert
wird.
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Bei
dem Auswählen
von Formdatensätzen bzw.
bei der Modifikation von solchen ist es weiterhin vorteilhaft, wenn
per Datenfernübertragungsmitteln einer
externen Person wie dem Patienten oder einem Zahnarzt die Möglichkeit
eingeräumt
wird, verschiedene Modellierungen der Zahnersatzversorgung zu betrachten.
So können
beispielsweise verschiedene Modelle erstellt werden, die mehr oder
weniger einer Ausgangssituation und/oder einer Idealversorgung ähneln, sodass
der Patient oder der Zahnarzt (also allgemein eine beliebige externe
Person) eines dieser Modelle auswählen kann.
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Ein
weiteres mögliches
Kriterium bei der Auswahl eines Vorschlags ist die Stabilität der Zahnersatzversorgung.
Diese kann mit einer Finiten-Elemente-Methode errechnet oder simuliert
werden. Die Stabilität
kann ebenfalls als gewichtbares Kriterium berücksichtigt werden. Sie kann
aber auch lediglich dahingehend berücksichtigt werden, dass eine
vorgegebene Mindeststabilität
erreicht werden soll.
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Auch
können
für automatisch
ausgewählte Formdatensätze oder
falls nur ein Formdatensatz aufgrund der Zahnposition in Frage kommt,
eine Modifikation von einem solchen Datensatz automatisch durchgeführt werden,
um ihn beispielsweise in der Größe, Länge, Breite,
Höhe oder Ähnlichem
zu optimieren. Auch derartige Modifikationen können unter Berücksichtigung
des ersten Datensatzes und/oder einer Simulation einer Idealversorgung
und/oder Stabilitätsgesichtspunkten
vorgenommen werden.
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Automatische
Modifikationen können
unter Berücksichtigung
von abgespeicherten Erfahrungswerten erfolgen, die z. B. angeben,
wie viel Platz für eine
Zahnverblendung verbleiben muss.
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Ein
erster Datensatz kann durch Scannen der Ausgangssituation am Patienten
oder einem Modell davon erstellt werden. So sind beispielsweise Scanner
denkbar, die direkt in der Mundhöhle
des Patienten die Ausgangssituation einscannen, es sind jedoch auch
Scanner denkbar, die ein Modell davon (beispielsweise ein Gipsmodell)
abscannen. Hierzu kann ein optischer Scanner oder ein mechanischer Tastkopf
vorgesehen sein.
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Auch
der zweite Datensatz kann direkt am Patientenmund oder einem Modell
davon gewonnen werden.
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Unabhängig davon,
wann, wo und wie die Datensätze
erstellt werden, kann das Verfahren auch lediglich durch Laden von
solchen Datensätzen durchgeführt werden.
So kann beispielsweise das Scannen bei einem Zahnarzt oder einem
Zahntechniker durchgeführt
werden, wohingegen das Verfahren bei einem Zahntechniker oder einem
Zahnersatzversorgungshersteller, wie etwa einem Fräszentrum oder
einem sonstigen Herstellungszentrum für Zahnersatzversorgung durchgeführt werden.
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Als
Scanner kann ein Tomograph wie etwa ein Computertomograph (auch
CT-Scanner), ein Röntgenscanner,
ein NMR-Scanner, ein optischer Scanner, ein sonstiger Scanner oder
ein mechanischer Tastkopf eingesetzt werden.
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Die
verschiedenen Datensätze
können
per Datenfernübertragung
verschickt werden. Dies erlaubt das Durchführen von verschiedenen Schritten an
verschiedenen Orten.
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Die
Zahnersatzversorgung kann mit einem Rapidprototyping-Verfahren und/oder
einem CAM-Verfahren hergestellt werden. Rapidprototyping-Verfahren
sind solche Urformverfahren, die das Werkstück vorzugsweise schichtweise
aus formlosem oder formneutralem Material unter Nutzung physikalischer
und/oder chemischer Effekte aufbauen. Zu diesen Verfahren gehören z. B.
die Stereolithographie, selektives Lasersintern, Lasergenerieren,
fused deposition modelling, laminated object modelling, 3-D-Printing,
contour crafting, multi jet modelling oder ein Polyjet-Verfahren.
Zu den CAM-Verfahren gehören
beispielsweise die Rapidprototyping-Verfahren oder auch das Fräsen.
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In
besonderer vorteilhafter Ausführungsform des
Verfahrens wird auch die Farbsituation der Ausgangssituation erfasst.
Hierzu kann ein Scanner vorgesehen sein, der die Farbe von Zähnen bzw.
von Zahnfleisch oder Sonstigem erfasst. Die Farbe kann für jeden
Zahn einzeln oder die Situation insgesamt erfasst werden. Da Zähne oder
Zahnfleisch in der Regel auch Farbverläufe aufweisen, können diese vorzugsweise
auch mit erfasst werden. Die Farbsituation kann (also) ortsaufgelöst erfasst
werden.
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Eine
solche erfasste Farbsituation kann beispielsweise mit dem ersten
Datensatz zusammen angezeigt werden. Diese erfolgt dadurch, dass
eine Oberfläche,
die den ersten Datensatz wiedergibt, entsprechend farblich gemäß der Farbsituation
angezeigt wird.
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Die
Farbsituation kann bei der Modellierung der Zahnersatzversorgung
berücksichtigt
werden. Beispielsweise kann bereits bei der Modellierung eine gewünschte Farbe
und/oder eine Farbgestaltung (mit z. B. einem Farbverlauf) der Zahnersatzversorgung
angegeben und abgespeichert werden.
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Dementsprechend
ist es dann auch vorteilhaft, wenn die Farbsituation bei der Herstellung
der Zahnersatzversorgung berücksichtigt
wird, bzw. die Information, die bei der Modellierung bzgl. der Farbe generiert
wurde, bei der Herstellung der Zahnersatzversorgung berücksichtigt
wird.
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Ein
Datensatz, der die Farbsituation der Ausgangssituation wiedergibt,
kann auch per Datenfernübertragung
verschickt werden, so dass verschiedene Verfahrensschritte an verschiedenen
Orten von verschiedenen Personen durchgeführt werden können. Beispiels weise
kann eine modellierte Zahnersatzversorgung in einem Herstellungszentrum
für Zahnersatzversorgung
hergestellt werden (beispielsweise indem eine Brückenkonstruktion hergestellt wird)
und die hergestellte Zahnersatzversorgung an einen Zahntechniker
verschickt werden, an den dann auch die Farbsituation verschickt
wird, so dass er die Verblendung der z. B. Brücke möglichst mit solchen Farben
vornehmen kann, die der Ausgangssituation möglichst ähnlich sind.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden an Hand der beiliegenden Figuren erläutert. Dabei
zeigt:
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1 eine schematische Ansicht einer Ausgangssituation
und einer Situation nach der Behandlung,
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2 eine schematische Darstellung eines Computers,
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3 eine schematische Darstellung von Datensätzen und
Zahnersatzversorgungen,
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4 verschiedene Schnittansichten einer Ausgangssituation,
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5 verschiedene Schnittansichten einer Situation
nach einer Behandlung,
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6 eine
schematische Ansicht von einer Überlagerung
von zwei Datensätzen.
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In 1a ist
eine Ausgangssituation schematisch dargestellt. In einem Zahnfleischbereich 6 sind
drei Zähne 3, 4, 5 zu
erkennen. Diese Ausgangssituation 1 entspricht derjenigen
Situation, die vorliegt, bevor mit der Behandlung für die Zahnersatzversorgung
begonnen wird.
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1b zeigt
den Zustand nach einer solchen Behandlung. Hier ist der Zahn 4 extrahiert
worden und die Zähne 3 und 5 sind
geschliffen worden. Es verbleiben somit Zahnstümpfe 3', 5' sowie ein modifiziertes Zahnfleischareal 6'.
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Sowohl
zu der Ausgangssituation 1 als auch der Situation 2 nach
der Behandlung sind Datensätze vorhanden,
die in 2a auf einem Rechner 10 und in 2b separat
dargestellt sind. Der Datensatz 11 gibt die Ausgangssituation
wieder und der Datensatz 12 die Situation nach der Behandlung,
d. h. diejenige Situation, die vorliegt, um darauf die Zahnersatzversorgung
auf- oder einzusetzen.
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Wie
in 2 zu erkennen, werden die beiden
Datensätze
in der Darstellung überlagert.
Die Darstellung in 2 ist auf dem Bildschirm
zwar nur schematisch wie eine Schnittansicht gezeigt, die Darstellung
erfolgt jedoch in der Regel in einer räumlichen Darstellung auf dem
Bildschirm. Bei dem Modellieren einer Zahnersatzversorgung ist somit
neben der Situation, die der Datensatz 12 wiedergibt, auch die
Ausgangssituation (siehe Datensatz 11) optisch leicht erfassbar,
so dass es möglich
ist, bei der Modellierung der Zahnersatzversorgung die Ausgangssituation
zu berücksichtigen.
Die Ausgangssituation kann semitransparent dargestellt werden und/oder ein-
und ausblendbar sein, damit die (in der Regel) darunterliegende „Istsituation" 12 sichtbar
ist.
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In 2b ist
weiterhin eine Simulation einer Idealversorgung 13 eingeblendet.
Die Zähne
weisen hier zum Beispiel keine Lücken
zwischen sich auf. Weiterhin ist die Oberkante der Zähne einheitlicher als
im Vergleich zu der Ist-Situation. Dies sind allgemeine Beispiele
für Charakteristika
einer Idealversorgung.
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Die
Form einer von Software vorgeschlagenen Zahnersatzversorgung kann
in dem Schnitt in 2b beispielsweise zwischen den
beiden Linien des Datensatzes 12 und der Simulation 13 liegen.
Je nach Gewichtung der Idealversorgung und des Ausgangszustands
wird der Vorschlag mehr der Idealversorgung oder dem Ausgangszustand
gleichen.
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In 3a ist
ein Beispiel für
eine mögliche Zahnersatzversorgung
dargestellt. Diese besteht hier aus einer Brücke mit zwei Brückenteilen 15, 19,
zwei Verbindern 16, 18 und einem Pontic 17.
Derartige Brückenkonstruktionen
können
aus sehr harten Materialien, wie Keramiken, Titan oder Ähnlichem
gefertigt werden. Sie können
anschließend
verblendet werden.
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Die
in 3a dargestellte Lösung ist jedoch insofern unbefriedigend,
als dass die Brückenteile 15, 19 und
der Pontic 17 deutlich über
die Ausgangssituation 1 (siehe Datensatz 11) hinausgehen,
so dass es unmöglich
ist, mit einer solchen Zahnersatzversorgung das ursprüngliche
Aussehen wiederherzustellen.
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In 3b jedoch
ist eine Lösung
gezeigt, bei der eine Brücke
aus zwei Brückenteilen 21, 25,
zwei Verbindern 22, 24 sowie einem Pontic 23 erstellt
ist. Die gesamte Brücke
(abgesehen von den Verbindern 22, 24) befindet
sich innerhalb des äußeren Rands des
Datensatzes 11, so dass also mit entsprechenden Verblendungen
die Brücke
so gestaltet werden kann, dass sie Zähne wiedergibt, die denen der
Ausgangssituation 1 sehr ähnlich sind.
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Lediglich
die Verbinder 22, 24 befinden sich außerhalb
der Form, die durch den Datensatz 11 angegeben wird, was
jedoch unvermeidlich ist, da zwischen den Zähnen 3, 4, 5 jeweils
geringe Spalte sind. Bei aneinander stoßenden Zähnen sind die Verbinder vorzugsweise
in dem Bereich vorgesehen, in dem die Zähne zusammenstoßen.
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Während in 3 als Beispiel für eine Zahnersatzversorgung
eine Brücke
besprochen wurde, ist in den 4 bis 6 ein
künstliches
Gebiss aufgeführt.
Die erläuterte
Erfindung kann jedoch für
jede Art von Zahnersatzversorgung eingesetzt werden, wie z. B. Kronen,
Brücken,
Prothesen, Inlays, Onlays, Overlays, Käppchen, ein künstliches
Gebiss, Implantate, Abutments, Primärkronen, Sekundär- oder
Tertiarkonstruktionen oder Ähnliches.
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In 4a ist
die Ausgangssituation 1 gezeigt mit einer Angabe bezüglich der
Lage der Schnittansicht, die in 4b gezeigt
ist. Hier ist das Zahnfleisch 6 mit dem Backenzahn 4 gezeigt.
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Der
Zustand nach der Behandlung ist in 5a und 5b dargestellt.
Hier wurden alle Zähne 3, 4, 5 extrahiert,
so dass das Zahnfleisch 6 etwas in sich zusammenfällt und
hier die Bezugsziffer 6' trägt.
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In 6 ist
ein Datensatz für
das Zahnfleisch 6' gezeigt
(durchgezogene Linie) zusammen mit einem gestichelt dargestellten
Datensatz 30, der die Ausgangssituation (siehe 4) wiedergibt. Der Datensatz 31,
der die Form des Zahnfleisches 6' wiedergibt, kann dazu genutzt
werden, die untere Form eines künstlichen
Gebisses (Dritte Zähne)
anzugeben, wohingegen der Datensatz 30 dazu benutzt werden kann,
sowohl das künstliche
Zahnfleisch als auch einen künstlichen
Zahn zu modellieren.
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Bei
dem Modellieren von einer Zahnersatzversorgung, wie beispielsweise
der Brücke
aus 3, kann auch gleichzeitig die äußere Farbe
der gewünschten
Zahnersatzversorgung mit modelliert werden. Diese Information kann
dann an einen Zahntechniker mitgeschickt werden, der eine Verblendung für die Brücke anfertigt.
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Auch
bei einem Verfahren zum Modellieren bzw. Herstellen eines künstlichen
Gebisses (siehe 4 bis 6)
ist es vorteilhaft, wenn die Farbinformation der Ausgangssituation
(siehe 4) mit einem entsprechenden
Datensatz erfasst ist. Bei einer automatisierten Herstellung eines
solchen künstlichen
Gebisses (beispielsweise mit einem Rapidprototy ging-Verfahren oder
einem Fräsverfahren)
kann dann auch eine entsprechende Farbe erreicht oder anschließend aufgebracht
werden.
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Durch
das Erfassen der Farbsituation der Ausgangssituation können somit
künstliche
Gebisse bzw. allgemeine Zahnersatzversorgungen hergestellt werden,
die auch farblich der Ausgangssituation sehr ähnlich sind.
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Ein
spezielles Beispiel für
die Vorgehensweise zum Herstellen einer Zahnersatzversorgung sei im
Folgenden erläutert.
Das Beispiel betrifft exemplarisch konkret die Herstellung eines
künstlichen
Gebisses. Die Schritte können
aber auch entsprechend für
alle anderen Zahnersatzversorgungen durchgeführt werden.
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Von
einem bestehenden Gebiss (s. 4) eines
Patienten wird ein Abdruck gewonnen, mit dem ein Gipsmodell des
Gebisses hergestellt wird. Das Modell wird optisch abgescannt und
der gewonnene Datensatz (Bezugszeichen 30) gespeichert.
Dann werden die bestehenden Zähne
extrahiert und/oder beschliffen (s. 5).
Von dieser Situation wird wieder ein Abdruck genommen und das entsprechende Gipsmodell
wird gescannt (Datensatz 31). Der Datensatz 31 wir
dazu verwendet, die Form der Unterseite (die zum Kiefer gewandte
Seite) des künstlichen
Gebisses festzulegen, wobei diese Form der Form des Datensatzes 31 entspricht,
um eine optimale Passung zu gewährleisten.
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Für die seitlichen
Seiten und die Oberseiten macht eine Software automatisch generierte
Vorschläge
(s. z. B. Datensatz 30), die so übernommen oder noch modifiziert
werden können.
Der automatisch generierte Vorschlag kann die Ist-Situation, die Ausgangssituation
(s. 4a) und/oder eine simulierte Idealsituation evtl.
mit verschiedenen Gewichtungen berücksichtigen. Bei der Erstellung
des automatischen Vorschlags wird auf vorgegebene Formdatensätze zurückgegriffen.
Statt des automatischen Vorschlags kann auch die Ausgangsituation
angezeigt werden und die gewünschte
Zahnersatzversorgung an einem Computer modelliert werden. Die dargestellte
Ausgangssituation dient hierbei als Orientierungshilfe bei der Modellierung.
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Mit
der Software wird ein digitales Modell der Zahnersatzversorgung
erstellt, das anschließend
z. B. per Datenfernübertragung
an eine CAM(Computer-Aided-Manufacturing)-Maschine geschickt wird, die die Zahnersatzversorgung
herstellt.