DE19728865A1

DE19728865A1 - Positioning of dental implant

Info

Publication number: DE19728865A1
Application number: DE1997128865
Authority: DE
Inventors: Christian Moss; Dieter Dr Dr Edinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-07-05
Filing date: 1997-07-05
Publication date: 1999-01-07
Anticipated expiration: 2017-07-06
Also published as: DE19728865C2

Abstract

The device is used for the exact positioning of a dental implant in the supporting bone structure (4). At least two measurement bodies (2) are mounted in parallel on a plane of a material opaque to X-rays, and across the alveolar extension at the drilling stencil (3). A correction for the bone outside the mouth area is set by an assembly with setting motors. It operates in three dimensions, with rod links between the motors and the stencil.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Plazierung von Dental-Implantaten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for placing dental implants according to the Preamble of claim 1.

Vorrichtungen zur exakten Positionierung von Dental-Implantaten sind z. B. in Form von Metallkugeln bekannt (Branemark, Zarb, Albrektsson: Gewebeintegrierter Zahnersatz, Quintessenz-Verlag, 1985), die in einer Kunststoffschablone befestigt sind. Diese Meßkugeln werden an den Stellen auf der Schablone fixiert, an denen die voraussichtliche Implantation erfolgen wird. Befindet sich diese Schablone während einer Röntgenaufnahme im Munde des Patienten, so werden die Metallkugeln auf der Röntgenaufnahme relativ zu den angrenzenden Knochenstrukturen sichtbar. Als Röntgenverfahren kommen hierbei Panoramaaufnahmen, sonstige tomographische Verfahren und Computertomographien in Betracht. Da der Durchmesser der abgebildeten Kugeln bekannt ist, läßt sich an Hand der Kugelgrüße auf der Röntgenaufnahme die Verzeichnung durch die Aufnahmetechnik errechnen. Durch dieses Verfahren läßt sich zwar das vorhandene Knochenangebot im Zusammenhang mit der geplanten Implantation abschätzen, jedoch ist die so gestaltete Schablone kaum während der Operation als Hilfe zu benutzen.Devices for exact positioning of dental implants are e.g. B. in the form of Metal balls known (Branemark, Zarb, Albrektsson: tissue-integrated dentures, Quintessenz-Verlag, 1985), which are attached in a plastic template. These measuring balls are fixed at the places on the template where the expected implantation will be done. This template is in the mouth during an x-ray of the patient, so the metal balls on the x-ray are relative to the adjacent bone structures visible. Here come as X-ray procedures Panoramic images, other tomographic processes and computed tomography in Consideration. Since the diameter of the balls shown is known, the Ball greetings on the x-ray the distortion due to the imaging technique calculate. With this method, the available bone in the Assess the connection with the planned implantation, however it is designed in this way Hardly to use the template as an aid during the operation.

Bei einem anderen Verfahren (Zitzmann, Schärer: Orale Implantologie, ein klinisches Kompendium, Verlag KBM, 1997) wird eine Kunststoffschablone hergestellt, die an ihrer Oberfläche die Positivform der geplanten Zahnkronen trägt. Durch entsprechende Schlitze in der Schablone kann der Operateur während der Implantation die erforderliche Implantatrichtung relativ zu den geplanten Zahnkronen erkennen. Dieses Verfahren erlaubt jedoch wiederum nicht die Orientierung zum Knochen durch eine Röntgenaufnahme.In another procedure (Zitzmann, Schärer: Oral Implantology, a clinical one Kompendium, Verlag KBM, 1997) produces a plastic stencil that is attached to your Surface bearing the positive shape of the planned tooth crowns. Through appropriate slots The surgeon can make the necessary in the template during the implantation Recognize the direction of the implant relative to the planned tooth crowns. This procedure allows however, again not the orientation to the bone by an X-ray.

Bei einem dritten Verfahren (K. Jakobs, ZWR, 106. Jahrg. 1997, Nr. 1/2) werden in die Schablone Titanhülsen eingesetzt, die mit entsprechenden Röntgenverfahren relativ zum angrenzenden Knochen sichtbar werden. Durch diese Hülsen ist nicht nur die Implantatposition definiert, sondern außerdem auch die geplante Implantatrichtung. Diese Titanhülsen werden zunächst alleine auf Grund prothetische Gesichtspunkte auf der Schablone befestigt, d. h. sie spiegeln die richtige Implantatposition relativ zu den geplanten Zahnkronen wieder. Durch die Röntgenaufnahmetechnik zeigt sich jedoch in den meisten Fällen, daß auf Grund des vorhandenen Knochenangebots eine Implantation in dieser Position nicht möglich ist, sondern daß eine Kompromißposition durch Verschiebung und Rotation des Implantats erforderlich ist. Diese Positionsveränderung läßt sich zwar auf Grund entsprechender Computerprogramme ermitteln und an ein angeschlossenes CAD-System weitergegeben, aber hier besteht nun wiederum das Problem, daß die Ebene, auf die diese Umstellungswerte bezogen sind, nicht eindeutig definiert ist und dadurch die erforderliche Positionsänderung der Titanhülsen nur ungenau auf die Bohrschablone übertragbar ist.In a third procedure (K. Jakobs, ZWR, 106th year 1997, No. 1/2) are in the Titanium sleeves used with relative X-ray methods adjacent bones become visible. Through these sleeves is not just that Defined implant position, but also the planned implant direction. This Titanium sleeves are initially placed on the prosthetic aspect alone Template attached, d. H. they reflect the correct implant position relative to the planned one Tooth crowns again. The X-ray technology, however, shows in most Cases that due to the available bone an implantation in this Position is not possible, but that a compromise position through displacement and Rotation of the implant is required. This change in position can be based on determine appropriate computer programs and to a connected CAD system passed on, but here again there is the problem that the level to which this Conversion values are related, is not clearly defined and therefore the required Change in position of the titanium sleeves is only imprecisely transferable to the drilling template.

Ein weiteres Verfahren nach J. Bauer, T. Klaus, T. Grunert, Th. Fleiter, R. Niemeier, M. Scharch (CAR 95, Computer Assisted Radiology, H.U. Lemke, K. Inamura, C.C. Jaffe, u. M.W. Vannier, Berlin 21-24.06.1995, Verlag Springer) basiert darauf, daß auf einer Bohrschablone an mehreren beliebig gewählten Stellen röntgenopake Marker angebracht sind, die in einem Computertomogramm sichtbar sind und eine Zuordnung des Koordinatensystems im Röntgenbild zu dem Koordinatensystem auf der Bohrschablone ermöglicht. Es wird nun mittels eines CAD-Programms die ideale Implantatposition im Computertomogramm konstruiert. Anhand dieser Daten wird die Form einer entsprechenden Bohrschablone im 3D-CAD System errechnet und diese Schablone direkt Stereolithographie hergestellt. Dieses Verfahren erfordert die direkte Arbeit an den Computertomogramm-Daten, was nur in der radiologischen Praxis möglich ist, und die Herstellung der Bohrschablone ist aufwendig und an die komplizierte Technik der Stereolithographie gebunden.Another method according to J. Bauer, T. Klaus, T. Grunert, Th. Fleiter, R. Niemeier, M. Scharch (CAR 95, Computer Assisted Radiology, H.U. Lemke, K. Inamura, C.C. Jaffe, and M.W. Vannier, Berlin 21-24.06.1995, Verlag Springer) is based on that on a drilling template X-ray-opaque markers are attached in several arbitrarily chosen positions, which in one Computer tomogram are visible and an assignment of the coordinate system in the X-ray image for the coordinate system on the drilling template enables. It is now using the ideal implant position in a computer tomogram using a CAD program. Based on this data, the shape of a corresponding drilling template in 3D CAD System calculated and this template directly stereolithography. This The procedure requires direct work on the computed tomogram data, which is only possible in the radiological practice is possible, and the production of the drilling template is complex and bound to the complicated technique of stereolithography.

Ein Gerät zur dreidimensionalen Verstellung von Kiefermodellen ist in DE 40 38 572 von Edinger beschrieben, wobei Kiefermodelle durch Stellmotore gemäß vorher am Patienten gemessenen Bewegungen in ihrer Bewegung frei geführt werden. Diese Vorrichtung dient zum Reproduzieren von Bewegungen des Unterkiefers.A device for three-dimensional adjustment of jaw models is in DE 40 38 572 from Edinger described, with jaw models by actuators according to previously on the patient measured movements are freely guided in their movement. This device serves to reproduce movements of the lower jaw.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die bei ausreichender Genauigkeit die Positionierung der Implantate sowohl im Hinblick auf die vorhandene Knochenstruktur, als auch auf die geplante Zahnkronenposition zuläßt und aufgrund einer räumlichen Zuordnung eine Korrektur ermöglicht.The object of the invention is therefore to create a method of the type mentioned at the outset, the positioning of the implants with sufficient accuracy both with regard to the existing bone structure, as well as the planned position of the tooth crown, and enables a correction based on a spatial assignment.

Diese Aufgabe wird durch die Verfahrensschritte gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by the method steps according to claim 1.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung an Hand von vier Zeichnungen, beispielshalber beschrieben. Dabei zeigenAn embodiment of the invention is described in the following description with reference to four drawings, described as an example. Show

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Oberkiefer, Fig. 1 shows a longitudinal section through the upper jaw,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Oberkiefer an der geplanten Implantationsstelle, Fig. 2 shows a cross section through the upper jaw in the planned implantation site,

Fig. 3 beide Meßkörper mit Richtungsindikator und Bohrer und Fig. 3 both measuring body with direction indicator and drill and

Fig. 4 eine Vorrichtung zur Verstellung der Bohrschablone mittels Stellmotoren. Fig. 4 shows a device for adjusting the drilling template by means of servomotors.

In Fig. 1 ist entsprechend einem Längschnitt durch den Oberkiefer die Kieferhöhle 1, der Knochen 4, Zähne 5 sowie die Mundhöhle 6 zu erkennen. Die Bohrschablone 3 besteht aus Kunststoff, wobei diesem Kunststoff ein röntgenopaker Stoff zugefügt wird, um die Schablone auch auf dem Röntgenbild erkennen zu können. Bei 2 ist der Meßkörper erkennbar, der die geplante Implantationsstelle markiert. Er ist in dem Ausführungsbeispiel als Titanhülse ausgebildet.In Fig. 1, the maxillary sinus 1 , the bone 4 , teeth 5 and the oral cavity 6 can be seen according to a longitudinal section through the upper jaw. The drilling template 3 is made of plastic, an X-ray-opaque material being added to this plastic in order to be able to recognize the template on the X-ray image. At 2 , the measuring body can be seen, which marks the planned implantation site. In the exemplary embodiment, it is designed as a titanium sleeve.

Bei den verfügbaren Röntgenaufnahmentechniken werden definierte Schichten durch die voraussichtlichen Implantatregionen gelegt. Diese Schichten werden in etwa quer durch den Alveolarfortsatz gelegt, weil dadurch die angrenzenden Knochenstrukturen im Querschnitt am besten zu beurteilen sind. Die Darstellung entspricht Fig. 2, wobei 1 die Kieferhöhle, 2 der Meßkörper, 3 die Schablone, 6 die angrenzende Mundhöhle und 4 der verfügbare Knochen sind.With the available X-ray imaging techniques, defined layers are placed through the expected implant regions. These layers are placed approximately across the alveolar process because this is the best way to assess the cross-section of the adjacent bone structures. The representation corresponds to FIG. 2, 1 being the maxillary sinus, 2 the measuring body, 3 the template, 6 the adjacent oral cavity and 4 the available bone.

In den Schichten wird sowohl der vorhandene Knochen 4, als auch die erste Titanhülse 2 als Meßköper an der geplanten Implantationsstelle, sowie die Schablone 3 durch einen Bariumsulfatzusatz zum Kunststoffmaterial sichtbar. Durch diese Visualisierung der Schablonenbasis ist die Schleimhautdicke ebenfalls auf den Röntgenaufnahmen erkennbar.Both the existing bone 4 and the first titanium sleeve 2 as a measuring body at the planned implantation site, as well as the template 3, are visible in the layers by adding barium sulfate to the plastic material. This visualization of the template base also shows the thickness of the mucous membrane on the x-rays.

Durch einen weiteren Meßkörper wie z. B. eine weitere Titanhülse 7, die parallel zur ersten in unmittelbarer Nachbarschaft befestigt ist, läßt sich die Orientierung der Aufnahmeschicht definieren. Hierzu wird die Aufnahmeschicht so gelegt daß Titanhülsen 2 und 7 im Querschnitt in der Aufnahme entsprechend Fig. 2 scharf erkennbar sind. Da die Aufnahmeschichten eine Stärke von nur 1-2 mm besitzen, ist diese Darstellung nur dann gegeben, wenn beide Körper in der Röntgenaufnahmeschicht liegen. In Fig. 1 ist die zusätzliche Titanhülse 7 nicht erkennbar, da sie direkt hinter Titanhülse 2 liegt.By another measuring body such. B. another titanium sleeve 7 , which is fastened parallel to the first in the immediate vicinity, the orientation of the recording layer can be defined. For this purpose, the receiving layer is placed in such a way that titanium sleeves 2 and 7 can be clearly recognized in cross-section in the receiving according to FIG. 2. Since the recording layers have a thickness of only 1-2 mm, this representation is only given if both bodies are in the X-ray recording layer. The additional titanium sleeve 7 cannot be seen in FIG. 1, since it lies directly behind the titanium sleeve 2 .

Fig. 3 zeigt die beiden Titanhülsen 2 und 7, die mittels eines Richtungsindikators 3 in die Bohrschablone eingesetzt wird. Hierzu wird mit dem Bohrer 1 an der geplanten Stelle der Bohrschablone eine Bohrung angebracht und die Titanhülse 2 mit Preßpassung eingesetzt. Quer zum Verlauf des Alveolarfortsatzes wird die Bohrschablone großräumig im Bereich der zweiten Titanhülse ausgeschliffen. Der Richtungsindikator 3 wird mit dem Zapfen 4 in die erste Titanhülse 2 eingesetzt und die zweite Titanhülse 7 über den zweiten Zapfen 6 geschoben. Hier kann sie nun mit Kaltpolymerisat-Kunststoff in der Bohrschablone befestigt werden. Fig. 3 shows the two titanium sleeves 2 and 7, which is used by means of a direction indicator 3 in the drilling template. For this purpose, a drill is made with the drill 1 at the planned location of the drilling template and the titanium sleeve 2 is inserted with a press fit. Across the course of the alveolar process, the drilling template is ground out over a large area in the area of the second titanium sleeve. The direction indicator 3 is inserted with the pin 4 into the first titanium sleeve 2 and the second titanium sleeve 7 is pushed over the second pin 6 . Here it can now be attached to the drilling template using cold-polymer plastic.

In der so definierten Aufnahmeebene läßt sich die erforderliche Implantatposition relativ zur ersten Titanhülse 2 in Fig. 2 messen. Die erforderliche Translation und Rotation kann entweder mittels Zeichenhilfen manuell auf dem Röntgenfilm ermittelt werden, oder die erforderlichen Verschiebungs- und Rotationswerte werden durch ein Computerprogramm auf dem Computerbildschirm interaktiv ermittelt. Als Ergebnis erhält man in jedem Fall drei Werte: eine Verschiebung in X- und Y-Richtung in der Aufnahmeebene, sowie einen Rotationswinkel um den Endpunkt der Titanhülse 2 nach Fig. 2.The required implant position relative to the first titanium sleeve 2 in FIG. 2 can be measured in the receiving plane defined in this way. The required translation and rotation can either be determined manually on the X-ray film using drawing aids, or the required displacement and rotation values can be determined interactively by a computer program on the computer screen. In any case, the result is three values: a displacement in the X and Y directions in the receiving plane, and a rotation angle around the end point of the titanium sleeve 2 according to FIG. 2.

Die Bohrschablone 3 wird nun mittels des vorhandenen Gipsmodells in einem Positionierungsgerät gemäß Fig. 4 befestigt, in dem sie durch sechs Stellmotore mit allen sechs Freiheitsgraden räumlich definiert verstellt werden kann. Drei Stellmotore 2 befinden sich an Stützen oberhalb der Montageplatte 1, weitere drei Stellmotore befinden sich unter der Montageplatte 1. Die Steuerung dieser Stellmotore erfolgt über einen angeschlossenen Computer. Die Stellmotore sind über Gestängen mit einer Trägerplatte 3 verbunden. Auf dieser Trägerplatte wird die Bohrschablone befestigt. Unmittelbar über der Schablone befindet sich ein Bohrgerät, das an der oberen Trägerplatte 4 starr mit dem Positioniergerät verbunden ist. In dieses Bohrgerät ist ein senkrecht nach unten zeigender Bohrer eingespannt, dessen Durchmesser dem Außendurchmesser der Titanhülsen entspricht.The drilling template 3 is now fastened by means of the existing plaster model in a positioning device according to FIG. 4, in which it can be spatially adjusted by six servomotors with all six degrees of freedom. Three servomotors 2 are located on supports above the mounting plate 1 , a further three servomotors are located below the mounting plate 1 . These servomotors are controlled via a connected computer. The servomotors are connected to a support plate 3 via linkages. The drilling template is attached to this carrier plate. Immediately above the template is a drilling device which is rigidly connected to the positioning device on the upper carrier plate 4 . A drill bit vertically pointing downwards is clamped into this drilling device, the diameter of which corresponds to the outside diameter of the titanium sleeves.

In beide Titanhülsen 2 und 7 wird nun der Richtungsindikator 3 gemäß Fig. 3 eingesteckt. Die Stellmotore können nun die Schablone so relativ zum Bohrer positionieren, daß die Bohrerspitze exakt über dem Eingang der Titanhülse 2 parallel zum Zeiger 5 des Richtungsindikators 3 steht. Die Ebene, in der die Röntgenaufnahme angefertigt wurde, wird durch die beiden Meßkörper aufgespannt. Der Winkel zwischen dieser Aufnahmeebene und der Sagittalebene mit dem Scheitelpunkt in der Titanhülse 2 kann jetzt auf dem Modell gemessen und dem Computerprogramm mitgeteilt werden.The direction indicator 3 according to FIG. 3 is now inserted into both titanium sleeves 2 and 7 . The servomotors can now position the template relative to the drill so that the drill tip is exactly above the input of the titanium sleeve 2 parallel to the pointer 5 of the direction indicator 3 . The plane in which the x-ray was taken is spanned by the two measuring bodies. The angle between this recording plane and the sagittal plane with the apex in the titanium sleeve 2 can now be measured on the model and communicated to the computer program.

Die Hülsen werden nun aus der Schablone herausgeschoben und die verbliebenen Löcher durch Kaltpolymerisat-Kunststoff verschlossen. Die vorher am Röntgenbild ermittelte Translation in X und Y-Richtung und Rotation als Relativbewegung zur ursprünglichen Implantatposition wird nun durch die Stellmotore computergesteuert nachvollzogen. In dieser neuen Position wird nun durch den eingespannten Bohrer eine neue Bohrung in der Bohrschablone hergestellt.The sleeves are now pushed out of the template and the remaining holes sealed with cold polymer plastic. The one previously determined on the x-ray image Translation in the X and Y direction and rotation as a relative movement to the original The position of the implant is now computer-controlled by the servomotors. In In this new position, the clamped drill bit now creates a new hole in the Drilling template made.

In diese Bohrung wird die endgültige Titan-Halbhülse eingesetzt. Diese Titan-Halbhülse entspricht einer in Längsrichtung halbierten Titanhülse 2 in Fig. 3. Sie wird mit der offenen Seite nach oral zeigend (zum Gaumen bzw. zur Zunge) in die Bohrung eingesetzt, und die Bohrschablone wird auf dieser Seite über einen größeren Bereich ausgeschliffen. Diese Titan-Halbhülse steht nun in der korrekten Position sowohl in Bezug auf die geplante Position der Zahnkronen, als auch relativ zum vorhandenen Knochenangebot. Die offene Seite der Halbhülse zeigt nach oral, hier ist die Schablone weit ausgespart. Mittels dieser Schablone kann der Operateur die erforderlichen Knochenbohrungen in exakt der richtigen Richtung und Tiefe durchführen, und aufgrund der oralen Aussparung ist die gute visuelle Kontrolle der Bohrerführung möglich.The final titanium half sleeve is inserted into this hole. This titanium half-sleeve corresponds to a longitudinally halved titanium sleeve 2 in FIG. 3. It is inserted with the open side pointing orally (to the palate or tongue) into the bore, and the drilling template is ground out over a larger area on this side . This titanium half sleeve is now in the correct position both in relation to the planned position of the tooth crowns and in relation to the existing bone supply. The open side of the half-sleeve is facing orally, here the template is largely left out. Using this template, the surgeon can drill the necessary bones in exactly the right direction and depth, and the oral cut-out enables good visual control of the drill guide.

Claims

Process for the exact placement of dental implants in the jawbone by means of X-ray-opaque measuring bodies, which are attached to the planned implant positions in a drilling template on the alveolar process and are mapped together with the adjacent bone in an X-ray image, whereby a change in position of the measuring bodies is carried out on the basis of the available bone is characterized in that at least two measuring bodies are attached in parallel in one plane and are arranged approximately transversely to the alveolar process on the drilling template and a correction due to the jaw bone outside the oral area is carried out three-dimensionally by means of a plurality of actuators which are connected to the drilling template by means of a linkage are connected.