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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Messung
einer Zahnbewegung mittels einer dreidimensionalen Reverse Engineering
Technik; und, bevorzugt, ein Verfahren zur automatischen Messung
einer Zahnbewegung mittels einer dreidimensionalen Reverse Engineering Technik,
wobei eine Zahnbewegungs-Messvorrichtung
vorgesehen ist, mit der es möglich
ist, einen Bewegungsstatus der Zähne
vor und nach einer kieferorthopädischen
Behandlung mittels einer räumlichen Koordinierung
eines dreidimensionalen digitalen Modells eines Zahnes zu messen.
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Stand der Technik
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Eine
dreidimensionale Reverse Engineering Technik erzeugt unter Verwendung
eines dreidimensionalen Abtastgerätes durch Abtasten nach Koordinierung
in einem dreidimensionalen Raum in einem Computer ein virtuelles
dreidimensionales digitales Modell. Dies bedeutet, dass ein herkömmlicher
kieferorthopädischer
Abdruck in Daten umgewandelt wird, welche mittels eines Computers
verarbeitet werden können.
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Im
zahnmedizinischen Bereich, insbesondere im Bereich der Kieferorthopädie, stellt
das dreidimensionale Reproduzieren einer anatomischen Oberkiefer-
oder Unterkieferstruktur oder Oberkiefer- oder Unterkieferform von
Zähnen
eines Patienten ein elementares Mittel der Diagnose und Auswertung von
Behandlungserfolgen dar. Mehr als hundert Jahre lang wurde in der
Zahnmedizin hierfür
ein Gipsabdruck verwendet, welcher unmittelbar mittels des Abdruckmaterials
des Patienten hergestellt wird. Die Herstellung des Abdruckes kann
viele klinische Probleme, wie Materialverschwendung, Kreuzinfektionen
während
der Herstellung des Abdruckes, die Möglichkeit der Beschädigung des
fertig gestellten Modells und die Lagerung, verursachen.
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Um
diese Probleme zu lösen,
beschreibt die
Koreanische Patentanmeldung
Nr. 10-2001-0012088 ein
Verfahren zur Herstellung einer kieferorthopädischen Zahnspange, wobei das Verfahren
zur Herstellung der kieferorthopädischen
Zahnspange zunächst Diagnosedaten
eines Patienten mittels eines Eingabegerätes in Daten umwandelt und
die Daten in einen Computer eingibt und dort speichert. Daraus werden
Wachstumsrichtungen und der verbleibende Wachstumsbetrag mittels
Fernröntgenaufnahme
und Handröntgenaufnahme
ermittelt. Schließlich
ist es möglich,
kieferorthopädische
Zahnspangen wie Bogendraht und elastische Elemente zu wählen, um eine
kieferorthopädische
Behandlung mit einem optimierten Druck durch Simulieren eines aufgebrachten Druckes
auf die Zahnoberfläche
mittels eines Bogendrahts, einer Feder, einem Gummiband und einem Magneten
durchzuführen.
Jedoch ist der Stand der Technik eine Technik zur Herstellung einer
kieferorthopädischen
Zahnspange (Zahnklammern), wobei diese Technik aber kein Verfahren
zur Messung der Zahnbewegung durch Vergleich einer Überlagerung des
Oberkiefers und des Unterkiefers beschreibt.
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Um
dieses Problem zu lösen,
wurde bereits versucht, mit einem einen Laserstrahl verwendenden dreidimensionalen
Abtastgerätes,
welches üblicherweise
in technischen Bereichen verwendet wird, die Form der Zähne oder
die orale Struktur systematischer und genauer als mit einem Gipsmodell
zu messen.
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Jedoch
wird gegenwärtig
ein dreidimensionales Messsystem lediglich bei einer einfachen Messung
und Analyse der oralen Struktur zu einem bestimmten Zeitpunkt angewendet.
Die orale Struktur oder die mandibulofaziale anatomische Struktur
und die Zähne
verändern
sich dynamisch durch Behandlung oder im Laufe der Zeit. Insbesondere
in der Kieferorthopädie
können
viele Zahnbewegungen nach einer Behandlung auftreten.
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Eine
Messung der Veränderung
wird als der wichtigste Faktor bei der Beurteilung der Diagnose und
der Behandlungsergebnisse gesehen. Bei dem derzeitigen dreidimensionalen
Messsystem werden jedoch als die größten Hindernisse angesehen,
dass die Messung lediglich zu einem bestimmten Zeitpunkt möglich ist.
Insbesondere durch die Festlegung einer Bezugslinie, einer Bezugsebene
oder einem Bezugsraum für
die 3-dimensionale Messung ist eine Erfassung einer Änderung
der anatomischen Struktur des Oberkiefers oder des Unterkiefers
nicht möglich
und zudem wurde bisher kein Verfahren zur Automatisierung des Prozesses
zur Festlegung entwickelt.
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Daher
ist es bis jetzt nur möglich,
die Änderungen
mittels eines zweidimensionalen manuellen Prozesses unter Verwendung
eines konventionellen Röntgenbildes
oder eines CT (Computer-Tomographie)
zu messen. Das Verfahren, bei dem Röntgenstrahlen verwendet werden,
kann mehrere klinische Probleme verursachen, wie z.B., dass ein
Patient einer großen
Menge an radioaktiver Strahlung und außergewöhnlichen Belastungen ausgesetzt
ist. Zudem ist es kompliziert in der Anwendung und es können sich
ferner Probleme bei der Effizienz und Genauigkeit ergeben. Nach
wie vor stellt ein beim Ausführen des
Messprozesses einer dreidimensionalen Struktur als ein zweidimensionaler
planarer Messprozess erzeugter Fehler ein sehr großes Hindernis
bei der Diagnose und der Prognose dar.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung soll die zuvor beschriebenen Probleme lösen. Mit
anderen Worten erstellt ein Verfahren zur automatischen Messung
einer Zahnbewegung mittels einer dreidimensionalen Engineering Reverse
Technik gemäß der vorliegenden Erfindung
bildet zunächst
zwei 3-dimensionale digitale Modelle, welche sich in Abhängigkeit
von der Zeit ändern.
Raumkoordinaten werden auf jedes gebildete Modell angewendet und
zudem wird eine Technik verwendet, welche jedes Modell überlagert.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu
stellen, mit welchem eine quantitative und qualitative Messung einer
dentoalveolären
Bewegung des Unterkiefers, das heißt einer DMM, einer skeletodentoalveolären Bewegung,
das heißt
einer SDMM, oder einer dentoalveolären Bewegung des Oberkiefers
möglich
ist.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine quantitative
und qualitative Messung einer Veränderung der Position in der
anatomischen Struktur und der Position der Zähne zu ermöglichen, welche bei konventionellen
Verfahren bisher auf Grund des Fehlens einer stabilen Struktur nicht
möglich
gewesen ist.
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Es
ist ferner eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren zur Verfügung
zu stellen, bei dem ein Patient zur Messung der Bewegung der Zähne nicht
einer großen
Menge an Strahlung, wie dies bei der Messung durch Fernröntgenseitenbildanalyse
oder Tomographie der Fall ist, ausgesetzt werden muss. Mit anderen
Worten ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen,
welches quantitativ und qualitativ die Bewegung der Zähne durch
Anwenden von Raumkoordinaten auf ein dreidimensionales digitales
Modell mittels einer Laserstrahlabtastung misst.
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Die
oben dargelegten Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung
dadurch gelöst, dass
ein Verfahren zur automatischen Messung einer Zahnbewegung mittels
einer dreidimensionalen Reverse Engineering Technik zur Verfügung gestellt wird,
wobei eine Vorrichtung zur automatischen Messung der Zahnbewegung
mit einer dreidimensionalen Reverse Engineering Technik quantitativ
eine Änderung
der Position eines Zahnes unter Verwendung eines digitalen Modells
durch dreidimensionales Abtasten misst, umfassend die folgenden
Schritte: (a) mittels eines dreidimensionalen Abtastens von Daten eines
Oberkiefers und eines Unterkiefers zu einem bestimmten Zeitpunkt
(im Weiteren bezeichnet als einen ersten Zeitpunkt) und zu einem
weiteren Zeitpunkt (im Weiteren bezeichnet als einen zweiten Zeitpunkt),
wobei nach dem ersten Zeitpunkt ein entsprechendes dreidimensionales
Modell des Oberkiefers und des Unterkiefers im ersten Zeitpunkt
und im zweiten Zeitpunkt erstellt wird; (b) erstellen eines dreidimensionalen
Modells eines Okklusionsstatus des Oberkiefers und des Unterkiefers
im ersten Zeitpunkt und im zweiten Zeitpunkt (im Weiteren bezeichnet
als ein Okklusionsmodell des Oberkiefers und des Unterkiefers) im
ersten Zeitpunkt und im zweiten Zeitpunkt mittels eines externen
Okklusionsformmodells eines Oberkiefers und eines Unterkiefers,
wobei der Okklusionsstatus des Oberkiefers und des Unterkiefers
aus den dreidimensionalen abgetasteten Daten eines oralen Okklusionsstatus
eines Zahnes eines realen Patienten oder eines manuell hergestellten
Gipsmodells und dem im Schritt (a) gebildeten Okklusionsmodells
des Oberkiefers und des Unterkiefers erstellt wird; (c) erstellen
eines dreidimensionalen Referenz-Koordinatensystems an einem im
ersten Zeitpunkt erstellten Oberkiefermodells; (d) überlagern
des im zweiten Zeitpunkt erstellten Oberkiefermodells mit dem im
ersten Zeitpunkt erstellten Oberkiefermodells, wobei das Referenz-Koordinatensystem
erstellt wird; (e) ermitteln der Koordinaten des Oberkiefers im
ersten Zeitpunkt und im zweiten Zeitpunkt und ermitteln der Summe der
Bewegung mittels des erstellten Referenz-Koordinatensystems; (f)
verwenden des anhand des Oberkiefermodells erstellten dreidimensionalen
Referenz-Koordinatensystems als ein Referenz-Koordinatensystem des Unterkiefermodells
in dem Okklusionsmodell des Oberkiefers und des Unterkiefers im ersten
Zeitpunkt; und (g) ermitteln von Werten des Unterkiefers im ersten
Zeitpunkt und im zweiten Zeitpunkt und ermitteln der Summe der Änderung
durch Anwenden des in dem Unterkiefermodell im ersten Zeitpunkt
beim Schritt (f) erstellten Referenz- Koordinatensystems auf das im Schritt
(b) erstellte Okklusionsmodell des Oberkiefers und des Unterkiefers.
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Das
dreidimensionale Abtasten des Schrittes (b) kann in Form eines Abtastens
vor einem oralen Okklusionsstatus eines Zahnes eines realen Patienten
oder eines manuell hergestellten Gipsmodells ausgeführt werden.
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Vorzugsweise
wird die Überlagerung
im Schritt (d) mittels identischer Bereiche, welche sich nach einer
kieferorthopädischen
Behandlung im Unterkiefermodel nicht verändern, durchgeführt (im Weiteren
bezeichnet als Referenzbereich).
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Weiter
bevorzugt umfasst das Verfahren zur automatischen Messung einer
Zahnbewegung den Schritt des Anzeigens von unterscheidbaren Farben zweier überlagerter
Modelle nach der Überlagerung.
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Der
Schritt der Erstellung des 3-dimensionalen Referenz-Koordinatensystems
des Schritts (c) umfasst vorzugsweise die folgenden Schritte: c1)
bilden einer Ebene, welche mehr als zwei Punkte in dem PMRJ und
in dem Sutura Palatina Mediana Bereich als eine X-Y Ebene durchlauft;
c2) bestimmen einer Ebene, welche das PMRJ umfasst und eine X-Z Ebene
darstellt, welche senkrecht zur X-Y Ebene ausgebildet ist; und c3)
bilden einer Ebene, welche als Y-Z Ebene das PMRJ senkrecht zur
X-Y Ebene und der X-Z Ebene umfasst.
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Bevorzugt
wird das Verfahren zum Bilden des Okklusionsmodells des Oberkiefers
und des Unterkiefers in Schritt (b) durch die Überlagerung des Oberkiefermodells
und des Unterkiefermodells im ersten Zeitpunkt, welche im Schritt
(a) in der Oberkieferposition und der Unterkieferposition, die im
externen Okklusionsmodell des Oberkiefers und des Unterkiefers entsprechend
im ersten Zeitpunkt auftreten, erstellt wird, und durch die Überlagerung
des Oberkiefermodells und des Unterkiefermodells im zweiten Zeitpunkt,
welche im Schritt (a) in der Oberkieferposition und der Unterkieferposition,
die im externen Okklusionsmodell des Oberkiefers und des Unterkiefers
entsprechend im ersten Zeitpunkt auftreten, erstellt wird, ausgeführt.
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Ferner
kann vorzugsweise ein weiterer Schritt (h1) durchgeführt werden,
bei welchem die DMM nach der Herstellung eines Abdruckes und der stabilen Überlagerung
einer Mylohyoideus Leiste innerhalb der Mandibular Lingualis nach
Schritt (g) durch Überlagerung
des Unterkiefers im ersten Zeitpunkt und im zweiten Zeitpunkt erhalten
wird.
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Des
Weiteren kann bevorzugt ein weiterer Schritt (h2) durchgeführt werden,
bei welchem die SMM in dem Bereich des Bereiches nach dem Erhalt einer
dreidimensionalen Koordinate eines Anfangspunktes und eines Endpunktes
eines Wangenbändchens
und eines Lippenbändchens
und der Messung des Unterschiedes nach Schritt (g) erhalten wird, ausgeführt werden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Datenerfassungsträger zum
Erfassen eines Programms für
eine automatische Messung einer Zahnbewegung unter Verwendung einer
dreidimensionalen Reverse Engineering Technik, wobei der Datenerfassungsträger ein
Programm enthält,
welches quantitativ eine Änderung
der Position eines Zahnes durch Bilden eines digitalen Modells aus
digitalen Daten eines Zahnes durch dreidimensionales Abtasten misst,
umfassend die folgenden Schritte: analysieren der dreidimensional
abgetasteten Daten und analysieren der Daten auf einem Bildschirm
mittels einer dreidimensionalen Grafik; überlagern von mehr als zwei
Modellen, welche jeweils in einem identischen Bereich, welcher sich
nach der Zahnbewegung nicht mehr verändert, dreidimensional abgetastet
sind; darstellen der Koordinatenachse durch setzen eines dreidimensionalen
Koordinatensystems, welches zu einem zuvor gesetzten Datenpunktes
des dreidimensional abgetasteten Modells korrespondiert, und Koordinatenfestlegung
unter Erkennung jede Punktes an dem abgetasteten Modell als eine
Koordinate, welche zu dem Koordinatensystem korrespondiert; und
quantitative Bewegungsmessung zur Analyse der Zahnbewegung eines
Oberkiefers, der SDMM und der DMM mittels Überlagerung von mehr als zwei
Modellen, welche durch dreidimensionales Abtasten vor und nach einer
kieferorthopädischen
Behandlung durch die Überlagerungsfunktion
gebildet werden, und analysieren als eine Koordinate mittels der
Koordinateneinstellungsfunktion.
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Vorzugsweise
umfasst die Überlagerungsfunktion
eine Funktion, mit der es möglich
ist den Status der Zahnbewegung über
die Zeit zu analysieren, indem mehr als zwei überlagerte Modelle mit jeweils unterscheidbaren
Farben versehen werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
oben beschriebenen Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden durch
die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen
anhand bevorzugter Ausführungsformen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zur automatischen Messung
einer Zahnbewegung mittels einer dreidimensionalen Reverse Engineering
Technik gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 ein
Diagramm, in dem Formen dreidimensionaler Modelle, die anhand der
in dem Ablaufdiagramm von 1 gezeigten
Schritten erstellt wurden, dargestellt sind;
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3 eine
Abbildung, in der ein Bereich eines Oberkiefermodells gezeigt ist,
der sich nach einer kieferorthopädischen
Behandlung nicht ändert;
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4A eine
Seitenansicht, in welcher durch Festlegen eines Koordinatensystems
in dem Oberkiefermodell eine X-Y Ebene aufgespannt ist;
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4B eine
Draufsicht, in welcher durch Festlegen eines Koordinatensystems
in dem Oberkiefermodell eine Y-Z Ebene aufgespannt ist;
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4C eine
Vorderansicht, in welcher durch Festlegen eines Koordinatensystems
in dem Oberkiefermodell eine X-Z Ebene aufgespannt ist;
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5 eine
Abbildung, welche mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens der automatischen Messung
einer Zahnbewegung mittels der dreidimensionalen Reverse Technik
hergestellt wurde, in welcher Merkmale überlagerter Modelle vor und
nach einer kieferorthopädischen
Behandlung gezeigt sind;
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6 eine
Abbildung, in der ein Bereich eines Unterkiefermodells gezeigt ist,
der sich nach einer kieferorthopädischen
Behandlung nicht ändert; und
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7 eine
Vorderansicht, in welcher eine stabile anatomische orale Struktur
gezeigt ist, die zur Messung einer skelettalen Bewegung des Unterkiefers
ausgewählt
wurde.
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Beschreibung der Erfindung
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Nachstehend
werden bevorzugte Ausführungsformen
in Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen genauer beschrieben.
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Bevor
die erfindungsgemäßen Ausführungsformen
näher beschrieben
werden, wird darauf hingewiesen, dass die in der Beschreibung und
den Ansprüchen
verwendeten Begriffe und Wörter
nicht im herkömmlichen
Sinne oder gemäß eines
Wörterbuches
auszulegen sind, sondern so weit wie möglich, so dass diese im Einklang
mit den technischen Gedanken der Erfindung sind, basierend auf dem Grundsatz,
dass der Erfinder zur verständlichen
Erklärung
der Erfindung die Inhalte der Begriffe genau definieren kann.
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Dementsprechend
stellen die in der Beschreibung beschriebenen Ausführungsformen
und die in den Zeichnungen dargestellten Konstruktionen nichts anderes
als eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung dar, wobei damit
nicht alle technischen Ideen der Erfindung abgedeckt werden. Somit
werden auch Änderungen,
welche ab dem Zeitpunkt dieser Erfindung getätigt werden, mit umfasst.
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In 1 ist
ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zur automatischen Messung
einer Zahnbewegung mittels einer dreidimensionalen Reverse Engineering
Technik gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt, dargestellt. Formen dreidimensionaler Modelle,
die anhand der in dem Ablaufdiagramm gezeigten Schritte erstellt
wurden, sind in 2 dargestellt. Eine dreidimensionale
Reverse Engineering Technik erzeugt unter Verwendung eines dreidimensionalen
Abtastgerätes
durch Abtasten nach Koordinierung in einem dreidimensionalen Raum
in einem Computer ein virtuelles dreidimensionales digitales Modell.
Dies bedeutet, dass ein herkömmlicher
kieferorthopädischer
Abdruck in Daten umgewandelt wird, welche mittels eines Computers
verarbeitet werden können.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur automatischen Messung von Zahnbewegungen mittels einer dreidimensionalen
Reverse Engineering Technik wird mittels eines Computers oder eines
Einzelgerätes
(im Weiteren bezeichnet als ein automatischen Zahnbewegungs-Messgerät 200 in
Form eines Verbindungskonzeptes), welches Software enthält, mit
welcher das Verfahren durchgeführt
werden kann, realisiert. Die Software analysiert und verarbeitet
Daten, welche mittels eines einen Laserstrahl verwendenden dreidimensionalen
Abtasters abgetastet werden und anschließend auf einem Bildschirm dargestellt
werden.
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Nachstehend,
bezogen auf 1 und 2, wird
ein Verfahren zur automatischen Messung von Zahnbewegungen Schritt
für Schritt
beschrieben.
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Wie
in den Zeichnungen dargestellt, erstellt das automatische Zahnbewegungs-Messgerät 200 dreidimensionale
Modelle 202.1, 202.2, 203.1 und 203.2 der
Oberkieferzähne
beziehungsweise der Unterkieferzähne,
in dem es Daten verwendet, welche durch Abtasten der Zähne mittels
des dreidimensionalen Laserabtastgerätes 201 zu einem bestimmten Zeitpunkt
(im Weiteren bezeichnet als einen ersten Zeitpunkt) und zu einem
weiteren Zeitpunkt (im Weiteren bezeichnet als einen zweiten Zeitpunkt)
nach dem Schritt S101 ermittelt wurden. Der erste Zeitpunkt kann
vor der kieferorthopädischen
Behandlung oder in dem Zeitpunkt, wenn bereits ein Teil der Behandlung
erfolgte, liegen. Der zweite Zeitpunkt ist vorzugsweise der Zeitpunkt,
wenn die kieferorthopädische
Behandlung weiter als in dem ersten Zeitpunkt fortgeschritten ist.
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Wie
oben dargestellt, führt
im Schritt S102 das automatische Zahnbewegungs-Messgerät 200 im
ersten Zeitpunkt und im zweiten Zeitpunkt, nach dem Erstellen der
dreidimensionalen Modelle 202.1, 202.2, 203.1 und 203.2 des
Oberkiefers beziehungsweise des Unterkiefers im ersten Zeitpunkt
und im zweiten Zeitpunkt, ein Abtasten durch, während sich der Oberkiefer und
der Unterkiefer überlagern.
Dies kann an einem oralen Okklusionsstatus eines realen Patienten
oder einem manuell angefertigten Gipsmodells angewendet werden,
was hauptsächlich
durch ein Abtasten vor einem Okklusionsstatus stattfinden kann.
Nach Schritt S103 bildet das automatische Zahnbewegungs-Messgerät 200 ein
Okklusionsmodell 202.3, 203.3 des Oberkiefers
und des Unterkiefers mittels Abtastdaten des Okklusionsstatus des Oberkiefers
und des Unterkiefers im ersten Zeitpunkt und im zweiten Zeitpunkt.
Mit anderen Worten wird in dem mittels der Abtastdaten des Okklusionsstatus hergestellten
externen Okklusionsformmodells des Oberkiefers und des Unterkiefers
das in einem vorhergehenden Schritt gebildete dreidimensionale Oberkiefermodell 202.1, 203.1 in
einer Position des Oberkiefers überlagert.
Das Okklusionsmodell des Oberkiefers und des Unterkiefers 202.3, 203.3 wird durch
eine Überlagerung
des in einem vorgehenden Schritt erstellten dreidimensionalen Unterkiefermodells 202.2, 203.2 in
einer Position des Unterkiefers erstellt. Da die Überlagerung
des dreidimensionalen Modells 202.1, 202.2, 203.1, 203.2,
die zu jeweils Oberkiefer und Unterkiefer korrespondieren und das Okklusionsmodell 202.3, 203.3 im
Falle des ersten Zeitpunktes mit Modellen des ersten Zeitpunktes
und im Falle des zweiten Zeitpunktes mit Modellen des zweiten Zeitpunktes
durchgeführt
wird, stimmen der überlagerte
Oberkiefer beziehungsweise der überlagerte
Unterkiefer genau überein.
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Anschließend, im
Schritt S104, legt das automatische Zahnbewegungs-Messgerät 200 ein
dreidimensionales Koordinatensystem 204 im Oberkiefermodell
des ersten Zeitpunktes fest. Dieses Koordinatensystem ist ein Mittel
zur quantitativen Messung des Zahnbewegungsstatus nach einer kieferorthopädischen
Behandlung. Das Festlegen einer Koordinate wird nachfolgend in Bezug
auf die 4A, 4B und 4C beschrieben.
Im Schritt S105 überlagert das
automatische Zahnbewegungs-Messgerät 200 das Oberkiefermodell 203.1 des
ersten Zeitpunktes das Oberkiefermodell 202.1, wobei ein
dreidimensionales Koordinatensystem festgelegt wird. Im Ergebnis
wird das Okklusionsmodell des Oberkiefers und des Unterkiefers des
ersten Zeitpunktes mit dem Okklusionsmodell des Oberkiefers und
des Unterkiefers im zweiten Zeitpunkt überlagert. Anschließend, im Schritt
S106, wird der Betrag der Zahnbewegung von dem ersten Zeitpunkt
und dem zweiten Zeitpunkt mittels des Koordinatensystems gemessen.
Die Überlagerung
wird derart durchgeführt,
dass ein anatomischer Bereich abgedeckt wird (stabiler Überlagerungsbereich),
welcher sich nach einer Behandlung nicht ändert, so dass dieser als Referenz
verwendet werden kann. Der stabile Überlagerungsbereich wird unter
Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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Bei
einer beweglichen SDMM Messung wird kein neues Koordinatensystem
festgelegt, sondern das Koordinatensystem des Oberkiefers, das als
Basis-Koordinatensystem angesehen werden kann und als ein stabiles
Koordinatensystem benutzt werden kann, wird unverändert verwendet.
In dem im ersten Zeitpunkt erstellten Okklusionsmodell des Oberkiefers
und des Unterkiefers 202.3 wird das in dem Oberkiefer festgelegte
Koordinatensystem unverändert
als Unterkiefer-Koordinatensystem verwendet. Demnach wird der Ursprung
des Unterkiefer-Koordinatensystems
als Ursprung des Oberkiefer-Koordinatensystems gesetzt. In Schritt
S108 misst das automatische Zahnbewegungs-Messgerät 200 die SDMM
mittels des zuvor im Unterkiefer festgelegten Koordinatensystems.
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3 zeigt
eine Abbildung, in der ein „stabiler
Strukur"-Bereich
(im Weiteren als Referenzbereich bezeichnet), welcher sich in einem
Oberkiefermodell nach einer kieferorthopädischen Behandlung nicht ändert, dargestellt
ist. In der Zeichnung ist der Referenzbereich, welcher eine stabile
Struktur des Oberkiefermodells darstellt, mit einem Pfeil gekennzeichnet.
Wird der Betrag der Zahnbewegung mittels der Überlagerung des Oberkiefers
vor und nach der kieferorthopädischen
Behandlung gemessen, wird die Überlagerung
derart durchgeführt,
dass der Referenzbereich des Oberkiefers abgedeckt wird.
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4A zeigt
eine Seitenansicht, in welcher durch Festlegen eines Koordinatensystems
in dem Oberkiefermodell eine X-Y Ebene 401 aufgespannt ist. 4B zeigt
eine Draufsicht, in welcher durch Festlegen eines Koordinatensystems
in dem Oberkiefermodell eine X-Z Ebene 405 aufgespannt
ist. Und 4C zeigt eine Vorderansicht,
in welcher durch Festlegen eines Koordinatensystems in dem Oberkiefermodell
eine Y-Z Ebene 406 aufgespannt ist. Wie in den Zeichnungen
dargestellt, wird die X-Y Ebene 401 (anatomisch bezeichnet
als sagittal Ebene) durch eine Sutura Palatina Mediana 402 und
eine PMRJ 403 festgelegt. Hierbei bezieht sich die Sutura Palatina
Mediana 402 auf eine anatomische Struktur, welche eine
zentrale Linie, die eine Symmetrie des Oberkiefergaumens (konkaver
Teil) halbiert, darstellt (X-Achse in 4B). Das
PMRJ 403 stellt die Verbindungsstelle der Incisiva Papilla 404 und
der Sutura Palatina Mediana 402 dar und entspricht einem
Bereich auf der zentralen Symmetrielinie des vorderen Bereichs des
Gaumens, bei dem Zahnfleischgewebe hervorsteht.
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Die
X-Z Ebene ist eine Ebene, welche das PMRJ 403 enthält und senkrecht
zur X-Y Ebene 401 ausgebildet ist. Diese Ebene ist eine
Plan-Parallele mit einer Beißebene,
die optimal durch die maxillar-bukkale Höckerspitze eines ersten und
zweiten Prämolaren
und die mesiobukkale Höckerspitze
eines ersten Molaren verläuft.
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Die
Y-Z Ebene 406 stellt eine Ebene dar, welche die PMRJ 403 umfasst
und senkrecht zu der X-Y Ebene 401 und der Z-X Ebene angeordnet
ist.
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5 zeigt
eine Abbildung, in der überlagerte
Charakteristika von Modellen vor und nach einer kieferorthopädischen
Behandlung des Oberkiefers gezeigt sind, welche erfindungsgemäß mit dem
Verfahren zur automatischen Messung der Zahnbewegung mittels einer
dreidimensionalen Reverse Engineering Technik hergestellt wurden.
In der Zeichnung stellt das rote Modell ein Modell im ersten Zeitpunkt und
das blaue Modell ein Modell im zweiten Zeitpunkt dar. Jeder Punkt
an den Zähnen
im ersten Zeitpunkt ist mit ,~.1' und
jeder Punkt an den Zähnen
im zweiten Zeitpunkt ist mit ,~.2' angegeben. Beispielsweise ein als ,501.1' im ersten Zeitpunkt
gekennzeichneter Punkt wird nach einer kieferorthopädischen
Behandlung verschoben und als ,501.2' im zweiten Zeitpunkt gekennzeichnet.
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6 zeigt
eine Abbildung, in der ein Bereich eines Unterkiefermodells gezeigt
ist, der sich nach einer kieferorthopädischen Behandlung nicht ändert. In
der Zeichnung ist ein Referenz-Bereich, eine
stabile Struktur eines Unterkiefermodells mit einem Pfeil gekennzeichnet. Überlagert
das automatische Zahnbewegungs-Messgerät 200 Unterkiefer vor
und nach einer kieferorthopädischen
Behandlung und misst es die Zahnbewegung, wobei die Überlagerung
derart ausgeführt
wird, dass sich die Referenz-Bereiche überdecken.
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Bisher
wurde bezüglich
des Unterkiefers eine Überlagerung
zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt auf Grund
des Fehlens einer stabilen Struktur als nicht durchführbar angesehen,
so dass zunächst
das SDMM Verfahren entwickelt wurde. Jedoch kann zur Messung der
reinen DMM ein neues Unterkiefer-Überlagerungs-Verfahren zusammen
mit dem oben beschriebenen Verfahren angewendet werden. Demnach
ist es möglich, die
DMM durch Überlagerung
der Unterkiefer in einem ersten Zeitpunkt und in einem zweiten Zeitpunkt zu
messen, indem ein Abdruck genommen wird und eine Mylohyoideus Leiste
innerhalb der Mandibular Lingualis, welcher als ein fester Bereich
des Unterkieferkörpers
angesehen wird, mittels eines handelsüblichen oralen Abtastgerätes oder
mittels einem individualisierten Verfahren zur Herstellung eines
Abdruckes eines Unterkiefers stabil überlagert wird. Die Mylohyoideus
Leiste ist eine Bezeichnung für
eine anatomische Struktur eines Unterkiefers und stellt einen Bereich
dar, in dem ein in der Mandibular Lingualis angeordneter Knochen
hervorsteht. Der Ausdruck einen „Abdruck nehmen" bedeutet, dass,
um einen Bereich gut reproduzieren zu können und um diesen Bereich
in einem geformten Modell abbilden zu können, ein Abdruck genommen
wird.
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7 stellt
eine Vorderansicht dar, in welcher eine stabile anatomische orale
Struktur gezeigt ist, die zur Messung einer skelettalen Bewegung
des Unterkiefers ausgewählt
wurde. Ein Unterkiefer ist eine anatomische Struktur, in welchem
eine bewegliche Rotation und Translation des Kondylus durchgeführt wird,
wobei die skelettale Bewegung des Unterkiefers (im Weiteren als
eine SMM bezeichnet) in einem bestimmten Bereich von Region zu Region
unterschiedlich sein kann. Daher, um eine klare SMM oder DMM einer
in einem bestimmten Bereich gemessenen SDMM darstellen zu können, erhält das automatische
Zahnbewegungs-Messgerät 200 zunächst eine
dreidimensionale Koordinate eines Anfangspunktes und eines Endpunktes
eines Wangenbändchens
und eines Lippenbändchens,
welche als eine vergleichbar stabile Struktur unter oralen anatomischen
Strukturen angesehen werden, und misst die Unterschiede. Anschließend ist
es möglich
eine ungefähre
SMM zu erhalten, mit Hilfe derer eine arithmetische Messung der
DMM möglich
ist.
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Gemäß einer
weiter bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann unter Verwendung der gemessenen SDMM nach Schritt
S108 von 1 ein zusätzlicher Schritt, welcher die
SMM oder die DMM (nicht dargestellt) misst, hinzugefügt werden.
Dabei ist die Beziehung zwischen der SDMM, der DMM und der SDMM
wie folgt: SDMM – DMM
= SMM. Daher kann, wenn der Wert der SDMM im Schritt S108 bestimmt
wird und der Wert der DMM oder der Wert der SMM bekannt ist, der
noch fehlende Wert nach der oben gezeigten Beziehung berechnet werden.
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Ferner,
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung, kann das Verfahren zur Bestimmung der DMM mittels
eines handelsüblichen
oralen Abtastgerätes
durchgeführt
werden. Das Verfahren zur Bestimmung der DMM kann aber auch mittels
einer Überlagerung
der Unterkiefer in einem ersten Zeitpunkt und in einem zweiten Zeitpunkt
durchgeführt
werden, in dem ein Abdruck genommen wird und eine Mylohyoideus Leiste
innerhalb der Mandibular Lingualis, welche als ein stabiler Bereich
des Unterkieferkörpers
angesehen wird, mittels eines handelsüblichen oralen Abtastgerätes oder
mittels einem individualisierten Verfahren zur Herstellung eines
Abdruckes eines Unterkiefers stabil überlagert wird. Wie bereits
zuvor dargelegt, ist die Mylohyoideus Leiste eine Bezeichnung für eine anatomische Struktur
eines Unterkiefers und stellt einen Bereich dar, in dem ein in der
Mandibular Lingualis angeordnete Knochen hervorsteht. Der Ausdruck
einen „Abdruck
nehmen" bedeutet,
dass, um einen Bereich gut reproduzieren zu können und um diesen Bereich
in einem geformten Modell abbilden zu können, ein Abdruck genommen
wird.
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Nach
einer Ausführungsform
der Erfindung ist ein Verfahren zur Bestimmung der SMM geeignet, eine
ungefähre
SMM des Bereiches zu bestimmen, nachdem eine dreidimensionale Koordinate
eines Anfangspunktes und eines Endpunktes eines Wangenbändchens
und eines Lippenbändchens,
welche als eine vergleichbar stabile Struktur unter oralen anatomischen Strukturen
angesehen werden können,
bestimmt wurde und die Unterschiede gemessen wurden.
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Die
Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Zahnbewegung des Oberkiefers
und der SDMM quantitativ und qualitativ durch das Bilden zweier
3-dimensionaler Modelle, welche sich in Abhängigkeit des Zeitpunktes ändern, durch
die Anwendung von Raumkoordinaten in jedem Modell und durch die
Anwendung des Verfahrens der Überlagerung
jedes Modells gemessen werden können.
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Die
Erfindung zeichnet sich ferner dadurch aus, dass es möglich ist,
die bewegliche SDMM quantitativ und qualitativ durch Verwendung
des Koordinatensystems des Oberkiefers zu messen, was bei einem
herkömmlichen
Verfahren auf Grund des Fehlens einer stabilen Struktur als nicht
durchführbar angesehen
wurde.
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Ein
weiterer vorteilhafter Aspekt der Erfindung liegt darin, dass es
möglich
ist, die Zahnbewegung quantitativ und qualitativ zu messen, in dem mittels
einer Laserstrahlabtastung Raumkoordinaten auf ein dreidimensionales
digitales Modell angewendet werden, so dass es nicht mehr notwendig
ist, einen Patient zur Messung der Bewegung der Zähne einer
großen
Menge an Strahlung, wie dies bei der Messung durch Fernröntgenseitenbildanalyse
oder Tomographie der Fall ist, auszusetzen.
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Da
die Erfindung unter Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben wurde, ist es für
einen Fachmann klar, dass Änderungen
vorgenommen werden können,
ohne von dem in den nachfolgenden Ansprüchen definierten Umfang der Erfindung
abzuweichen.