DE19619951A1 - Generation of three dimensional images of human teeth - Google Patents
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Abstract
Description
In der Zahnmedizin ist bekannt, daß eine Vielzahl von Symptomen von der Fehlstellung der Zähne herrühren können: Zahnschmerzen durch Fehlstellung der Zähne und einseitiger Kaubelastung, Entzündungen des Zahnhalteapparates mit Kiefer knochenschwund und Zahnfleischrückgang, Entzündungen der Zahn wurzel und des Zahnnervs, Zahnsubstanzverlust an den einseitig falsch belasteten Zähnen und tiefer Einkerbungen im Zahn schmelz des Zahnhalses mit Kariesgefahr und eventuellem Ver lust der falsch belasteten Zähne. Ferner können Schmerzen der Muskeln und des Bänderapparates von Mund und Kiefer durch Biß fehlstellung resultieren, bis hin zu Kopf- und Nackenschmerzen.In dentistry it is known that a variety of Symptoms can result from the misalignment of the teeth: Toothache due to misalignment and unilateral Chewing stress, inflammation of the teeth holding device with jaw bone loss and gum recession, tooth inflammation root and the tooth nerve, loss of tooth substance on the one side improperly loaded teeth and deep indentations in the tooth enamel of the tooth neck with risk of caries and possible ver lust of the wrongly loaded teeth. Furthermore pain can Muscles and ligaments of the mouth and jaw due to bite malposition result, up to headache and neck pain.
In den Zahnarztpraxen gibt es bislang kein Video unter stütztes Verfahren zur Korrektur der Bißstellung, insbesondere der Okklusalflächen. Bislang wird die Bißstellung der Zähne mit Hilfe von Okklusionspapier ermittelt. Der Patient beißt auf einen Streifen Papier, der mit Farbpigment beschichtet ist, schiebt seinen Kiefer hin und her, wobei Farbe an Zahnvorsprün gen haften bleibt, so daß der Zahnarzt die Zähne beschleifen kann, um den Biß zu regulieren. Dieses Verfahren ist äußerst ungenau, besonders wenn beide Zahnreihen betroffen sind und Zähne fehlen. Zudem kann dieses Verfahren nur ausgeführt werden, wenn der Patient in der Lage ist, den Anweisungen des Arztes zu folgen. So far there is no video in the dentist's office supported method for correcting the bite position, in particular of the occlusal surfaces. So far, the bite position of the teeth Determined with the help of occlusion paper. The patient bites a strip of paper coated with color pigment, pushes his jaw back and forth, with color on tooth protrusion remains stuck so that the dentist grinds the teeth can to regulate the bite. This process is extreme imprecise, especially if both rows of teeth are affected and Teeth are missing. In addition, this procedure can only be carried out if the patient is able to follow the doctor's instructions to follow.
Gipsabdrücke der oberen und unteren Zahnreihe sind ebenso ungenau, da man zwei getrennte Teile nicht paßgenau aufeinan der setzen kann, um die Unregelmäßigkeiten der Zahntopogra phie in Bruchteilen von Millimetern zu erkennen. Geräte wie Registrate, Artikulatoren, Axiographe und gnathologischer Positioner können das Problem ebenfalls nicht lösen, zumal sie hauptsächlich auf die Laborarbeit abzielen.Plaster casts of the upper and lower teeth are also imprecise, because one does not fit two separate parts on each other exactly who can put up to the irregularities of the tooth topography recognizable in fractions of a millimeter. Devices like Registries, articulators, axiographs and gnathological Positioners cannot solve the problem either, especially since they mainly aimed at laboratory work.
Der im Schutzanspruch angegebenen Erfindung liegt das Pro blem zugrunde, eine exakte Zahn-Bißstellung-Dokumentation vornehmen zu können,zur Zahn-Fehl-Bißstellungs-Korrektur der oberen und unteren Zahnreihe und eine exakte Berechnung und Herstellung von Füllungen und Zahnersatz (Inlays, Kronen, Brücken, Implantaten), insbesondere im Hinblick auf exakt angepaßte Kauflächen.The invention specified in the protection claim is the pro blem underlying, an exact tooth-bite position documentation to be able to correct the misalignment of the teeth upper and lower teeth and an exact calculation and Manufacture of fillings and dentures (inlays, crowns, Bridges, implants), especially with regard to exact adapted purchase areas.
Mit der Erfindung wird erreicht, daß die Zahnkonturen und das Kauprofil in Bruchteilen von Millimetern gleichzeitig für die obere und untere Zahnreihe dokumentiert werden, etwaige Abweichungen genau sichtbar und korrigierbar werden, ohne die Ungenauigkeit der Okklusionsfolie. Ferner zeigt das PC Pro gramm an, wo die Zahnsubstanz aufgebaut, bzw. abgebaut werden muß, um nicht nur lokal begrenzt an gegenüberliegenden Zähnen zu korrigieren, sondern den gesamten Kauapparat zu sanieren, der oftmals viele gegensätzliche Unebenheiten aufweist. Zudem kann Zahnersatz perfekt eingegliedert werden, eventuell sogar fehlende Knochensubstanz im Kieferknochen (mittels Einarbei tung von Röntgenbefunden), um Implantate einzusetzen. With the invention it is achieved that the tooth contours and the chewing profile in fractions of a millimeter at the same time for the upper and lower rows of teeth are documented, any Deviations become clearly visible and correctable without the Inaccuracy of the occlusion film. The PC Pro also shows grams where the tooth substance is built up or broken down must, in order not only locally limited to opposite teeth to correct, but to renovate the entire chewing apparatus, which often has many contrasting bumps. In addition dentures can be integrated perfectly, possibly even missing bone substance in the jawbone (by incorporation X-ray findings) to insert implants.
Zur optischen Vermessung des Zahnapparates, insbesondere der Okklusalflächen, mit Zielsetzung der optimalen Bißanpassung, bedarf es eines Gerätes der Mikrooptik mit miniaturisierter Spezialendoskopkamera deren starke Lichtquelle mit Mikrolinse eine 100stel Millimeterauflösung ermöglicht. Die Spitze der optischen Sonde erlaubt einen Rundumblick des Lichtleiters, um auch in tiefe Kavitäten Einblick zu erhalten und die bildver deckende Schattenbildung zu umgehen. Die gebräuchlichen Video Kameras, z. B. bei dem Cerec-Verfahren, sind ungeeignet, da sie zu groß sind, der Patient den Mund dabei zu weit öffnen muß und die gegenüberliegende, aufeinander abgestimmte Zahntopo graphie, nicht erfaßt werden kann. Zudem ist die Bildauflö sung zu ungenau, da es bei der Bißanpassung um eine Genauig keit von 100stel Millimeter geht. Bei konventionellen endos kopischen Sonden zeigt die Lichtquelle samt Linse nur gerade aus, so daß das seitliche Blickfeld eingeschränkt ist, Schattenbildung in der Kavität entsteht, so daß die tieferen Strukturen nicht bildlich erfaßt werden können. For the optical measurement of the dental apparatus, in particular the occlusal surfaces, with the aim of optimal bite adjustment, a device of micro-optics with miniaturized is required Special endoscope camera with a powerful light source with a microlens enables a 100th of a millimeter resolution. The top of the optical probe allows an all-round view of the light guide to get an insight into deep cavities and the image to avoid covering shadows. The most common video Cameras, e.g. B. in the Cerec process are unsuitable because they are too large, the patient has to open their mouths too far and the opposite, coordinated tooth top graph, cannot be recorded. In addition, the image resolution solution too inaccurate, because the bite adjustment is accurate 100th of a millimeter. With conventional endos The light source and lens only show straight probes off so that the lateral field of vision is restricted, Shadow formation occurs in the cavity, so that the deeper ones Structures cannot be captured visually.
Um Verschiebungen bei einer gewünschten Genauigkeit von 100stel Millimeter auszuschließen, sollte der Kopf des Patienten ähnlich wie bei der Untersuchung der Augen beim Ophthalmologen auf einem Gestell fixiert werden mit Kinn und Stirn. Ferner muß wegen Meßgenauigkeit der O-Punkt zu Meß beginn definiert werden durch Koordinaten wie Nase, Ohren, Kiefergelenk. Die obere und untere Zahnreihe werden durch ein kleines Kunststoffteil zwischen den zusammengebissenen Front zähnen stabilisiert, so daß die Zähne in einem Abstand von 0,5 cm fixiert sind.To make shifts at a desired accuracy of Exclude 100th of a millimeter, the head of the Patients similar to when examining the eyes when Ophthalmologists can be fixed with chin and on a frame Forehead. Furthermore, because of measuring accuracy, the O-point must be measured are defined by coordinates such as nose, ears, Temporomandibular joint. The upper and lower teeth are marked by a small plastic part between the clenched front teeth stabilized so that the teeth are at a distance of 0.5 cm are fixed.
Die optische Mikrosonde muß ebenfalls fixiert werden um optimale Meßgenauigkeit zu erreichen. Die Befestigungsvor richtung der Mikrosonde muß die gewünschte Beweglichkeit und Steuerbarkeit gewährleisten, um zwischen der rechten und linken Zahnreihe entlangzufahren und die Beschaffenheit der oberen und unteren Zahnreihe mit Kauflächen und Zahnschief stand optisch aufnehmen und dokumentieren zu können. Der gleiche Meßvorgang der Zahnreihen und Okklusalflächen kann mit einem Laserscanner und einer mechanischen 3-D Meßtaster nadel wiederholt werden, entsprechend der gewünschten Meßart und Resultate. The optical micro probe must also be fixed around to achieve optimal measuring accuracy. The fortification direction of the micro probe must have the desired mobility and Ensure controllability between the right and left row of teeth and the nature of the upper and lower row of teeth with occlusal surfaces and crooked teeth to be able to optically record and document. Of the same measuring process of the rows of teeth and occlusal surfaces can with a laser scanner and a mechanical 3-D probe be repeated according to the desired type of measurement and results.
Das Laserinterferometer mißt im Nannometerbereich, was eine hohe Genauigkeit garantiert, die für die Anfertigung von Zahn ersatz unerläßlich ist. Notwendig ist ein mikroskopisch bild auflösender dreidimensional erfassender Laser, der im Zuge der Interferenztopographie die Kauflächenstruktur mit etwai gen Rissen und Spalten zwischen Zahn und Füllungen, bzw. Inlays, aufnimmt. Die Problematik der Aufnahme der Struktur des recessus cavus (Vertiefung) soll durch Umlenkoptik gelöst werden. Bei der Spezialoptik der Laserdiode entsteht das Bild durch eine Modifizierung an der Spitze der Faser, so daß alle Erhöhungen und Vertiefungen der Okklusalflächen aufgezeich net werden können. Der Lichtstrahl einer Laserdiode wird im LSV Meßkopf durch einen fasergestützten Bildleiter in Aus koppeloptik mit Speziallinse zu einem Rundumblick ausgelegt. Ein Traversiersystem (Bewegungssystem) ist auf Nannometer Genauigkeit justiert. Der Meßkopf muß miniaturisiert werden, um zwischen die engstehenden Zahnreihen zu passen.The laser interferometer measures in the nannometer range what a high accuracy guaranteed for the manufacture of tooth replacement is essential. A microscopic image is necessary high-resolution three-dimensional laser that the interference topography the occlusal structure with sth cracks and gaps between tooth and fillings, or Inlays. The problem of including the structure the recessus cavus (deepening) is to be resolved by deflecting optics will. This occurs with the special optics of the laser diode Image by modification at the tip of the fiber so that all elevations and depressions of the occlusal surfaces are recorded can be net. The light beam from a laser diode is in the LSV measuring head through a fiber-supported image guide in Aus coupling optics with special lens designed for an all-round view. A traversing system (movement system) is on a nannometer Adjusted accuracy. The measuring head must be miniaturized, to fit between the close rows of teeth.
Dar Kiefer muß erschütterungsfrei fixiert werden damit der Laserscanner ohne Verschiebungen an der oberen und unteren Zahnreihe entlanggeführt werden kann, um absolute Meßgenauig keit und Schärfe der Abbildung zu garantieren, so daß die gewonnene Information zur technischen Berstellung von Zahner satz verwendet werden kann. Zur Darstellung auf einem Bild schirm und zur Verarbeitung wird der Meßablauf im PC pro grammiert und mit den anderen Daten kombiniert. The jaw must be fixed vibration-free so that the Laser scanner with no displacements on the top and bottom Row of teeth can be guided along to absolute measurement accuracy guarantee speed and sharpness of the illustration, so that the Information obtained on the technical preparation from Zahner set can be used. For illustration on a picture screen and for processing the measuring process in the PC pro grammed and combined with the other data.
Zur Kontrolle und Erweiterung der mit optischer Mikro sonde und Laserinterferometer gewonnenen Daten ist eine weite re Messung mit Nadel-Scanner möglich, der wie ein mechanisches Rauheitsmeßgerät oder ein mechanischer Mikro-Oberflächenmesser, die Stellen abtasten kann, die weder mit Endoskop noch mit Laser erreichbar sind, etwa unter dem Zahnfleischrand und mit gebogener Nadel in Zahnzwischenräume und an der Innenseite der Mundhöhle Kavitäten vermessen. Grund dieser Kombination verschiedener Meßverfahren ist die gewünschte Genauigkeit im 100stel Millimeterbereich, da Zahnersatz mit höchster Präzi sion gearbeitet werden muß. Diese Präzision lassen derzeitige Verfahren (Cerec) vermissen, so daß Spalten zwischen Zahn und Zahnfüllung entstehen, die Eintrittsort von Bakterien bzw. Karies sind, was zum Zahnverlust führt. To control and expand the with optical micro Data obtained from probe and laser interferometer is a wide one re measurement with needle scanner possible, which is like a mechanical Roughness measuring device or a mechanical micro surface knife, can scan the places that neither with endoscope nor with Lasers are accessible, for example under the gum line and with curved needle in the interdental spaces and on the inside of the oral cavity. Reason of this combination different measuring methods is the desired accuracy in the 100th of a millimeter range, because dentures with the highest precision sion must be worked. Current precision leaves this Missing procedure (Cerec) so that gaps between tooth and tooth filling arise, the entry point of bacteria or tooth decay, which leads to tooth loss.
Ein Computergesteuertes Meßwerterfassungssystem soll die gewonnenen Daten kombinieren und zu digitalen Meßdaten zu sammenfassen. Ein PC Spezialprogramm, das an einen CD-Rom Informationsspeicher angeschlossen ist, bildet die Zähne drei dimensional auf einem Hochleistungs-Graphik-Workstations-Bild schirm ab. Auf der Bedienoberfläche sind Zahnunebenheiten im 100stel Millimeterbereich erkennbar und durch Graphik-Simula tion ausgleichbar, so daß der Zahnarzt erkennt, wo Zähne an gepaßt werden müssen und wie Zahnersatz zu formen ist. Durch die 3 D Vergrößerung sind selbst geringste Abweichungen im Simulationssystem erkennbar.A computer-controlled data acquisition system is said to Combine the data obtained and digital measurement data summarize. A special PC program that is connected to a CD-Rom Information store is connected, forms teeth three dimensional on a high performance graphic workstation image shield. There are uneven teeth on the user interface 100th of a millimeter range recognizable and by graphic simula tion can be compensated so that the dentist recognizes where teeth are must be fitted and how dentures are to be shaped. By the 3 D magnification are even the slightest deviations in the Simulation system recognizable.
Der hochauflösende optische 3-D Mikro-Sensor erlaubt über die Modell-Datenbasis eine Weiterverarbeitung über CAD/CAM mit entsprechender Zeichnung auf dem Monitor. Die maßstabge treue Verarbeitung wird im Rechner digitalisiert, die Koordi naten für die Struktur der Welligkeit errechnet und für das Post-Processing aufbereitet. The high-resolution optical 3-D micro sensor allows over the model database is further processed via CAD / CAM with corresponding drawing on the monitor. The scale loyal processing is digitized on the computer, the Koordi naten calculated for the structure of the ripple and for the Post-processed.
Mittels optischer 3-D-Meßtechnik gewonnene Daten beschrei ben die Oberfläche des zu bearbeitenden Teils aus mehreren An sichten in Form einer Vielzahl von Punkten. Diese "Punktewolken" beschreiben die Struktur der Oberfläche und die Gesamtheit der Form, so daß jedem Punkt - x,y,z - Koordinaten absolut zugeord net werden zur Digitalisierung wobei sogar eine Genauigkeit von 1 : 4000 bei 70 Millimeter Gebißradius erreicht werden kann, vorausgesetzt, der Kiefer wird beim Meßvorgang justiert, um die optimale Meßgenauigkeit zu erreichen.Describe data obtained using optical 3-D measurement technology ben the surface of the part to be machined from several An sift in the form of a multitude of points. These "point clouds" describe the structure of the surface and the entirety of the Form so that each point - x, y, z - coordinates are assigned absolutely be used for digitization, with an accuracy of 1: 4000 can be achieved with a 70 mm bit radius provided that the jaw is adjusted during the measuring process to the to achieve optimal measuring accuracy.
Nach dem Programm zur Digitalisierung erfolgt das Programm zur Flächenrückführung um die Fräsdaten zu erstellen, d. h. die errechneten Koordinaten werden nach dem Post-Processing in ein CNC Programm umgesetzt. Die Umsetzung der Sensordaten auf das Steuerungssystem der CNC Maschine wird durch ein PC basiert es Fuzzy-Logic-Programm realisiert. Der Rechner überträgt die Daten mittels Chip gespeicherter Software vom Monitor der Sen sor-Aufnahmeeinheit auf ein 19 Zoll Steuergerät zur CAD Model lierung im Fräser mittels Feinstkorndiamantschleifern.The program follows the digitization program for reverse engineering to create the milling data, d. H. the Calculated coordinates are in after post-processing CNC program implemented. The implementation of the sensor data on the CNC machine control system is based on a PC Fuzzy logic program implemented. The computer transfers the Data stored on a chip by software from the Sen monitor sor acquisition unit on a 19 inch control unit for CAD model Milling in the milling cutter with fine grain diamond grinders.
Das graphische Simulationssystem unterstützt den Entwurf von Zahnersatz mittels computergesteuerter Modellierung auf einem Bildschirm im 3-D Modell mit 100stel Millimeter Genauig keit.The graphic simulation system supports the design dentures using computer-controlled modeling a screen in the 3-D model with 100th of a millimeter speed.
Die Daten zur Flächenrückführung von den "Punktwolken" zu CAD Daten für die Steuerung der Fräse können mittels Fuzzi Logic den 3-D Anforderungen angepaßt werden. Reverse area data from the "point clouds" CAD data for the control of the milling machine can be created using Fuzzi Logic can be adapted to 3-D requirements.
Zur Produktion des gewünschten Teils können sowohl Laser als auch Feinstkorn-Diamantschleifer eingesetzt werden. Eine 3-D-Form bedingt eine 5 (6) Achsen-Fräsmaschine. Als Syntax des NC-Programms käme die DIN Norm 66025 für das NO Programmformat in Frage. Ein programmierter Meßtaster tastet mittels Laser das zu fräsende Teil ab während des Fräsvorgangs.Both lasers can be used to produce the desired part as well as fine grain diamond grinders. A 3-D shape requires a 5 (6) axis milling machine. As The syntax of the NC program would be DIN standard 66025 for the NO program format in question. A programmed probe probes the part to be milled using a laser during the milling process.
Zur Nachbearbeitung, bzw. zum Polieren des gefrästen Teils kann eine Feinpoliermaschine eingesetzt werden.For finishing or polishing the milled part a fine polishing machine can be used.
Da zur mechanischen Anfertigung eines kleinen Teils eine Hochfrequenzspindel mit hoher Drehzahl nötig ist, benötigt man einen Temperaturregler, bzw. einen Temperaturkühler. Ein Spezialantrieb stellt sich auf eine 100stel Millimeter- Genauigkeit ein, damit der Randschluß zwischen Zahn und Füllung optimal garantiert werden kann. Zwei verschiedene CNC Ma schinen sind notwendig, um Keramik und Metall gesondert ver arbeiten zu können.As for the mechanical production of a small part High frequency spindle with high speed is required one a temperature controller or a temperature cooler. A special drive is on a 100th of a millimeter Accuracy so that the marginal fit between tooth and filling can be optimally guaranteed. Two different CNC Ma Machines are necessary to separate ceramics and metal to be able to work.
Claims (12)
N.B. Einige Teile dieses Systems können auch einzeln Ver wendung finden zu medizinischem oder allgemein technischem Zweck.12. Characterized by a computer-controlled diamond milling cutter that produces fillings and / or dentures with the highest accuracy using conventional or fuzzy logic programming.
NB Some parts of this system can also be used individually for medical or general technical purposes.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: A61C 5/04 |
|
8304 | Grant after examination procedure | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |