DE69837442T2

DE69837442T2 - Verfahren zur anwendung bei dentaler artikulation

Info

Publication number: DE69837442T2
Application number: DE69837442T
Authority: DE
Inventors: Russell A. Saint Paul JORDAN; James D. Saint Paul Hansen; Patrick B. Saint Paul DUFOUR; Joseph M. Saint Paul CARUSO
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1997-09-22
Filing date: 1998-01-14
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2018-01-15
Also published as: IL135203A; DE69837442D1; US6322359B1; JP2005193028A; IL166053A0; US20020048741A1; EP1510185B1; DE1017332T1; AU6241898A; EP1017332A1; US6152731A; EP1017332B1; US7347690B2; JP4095063B2; EP1510185A3; EP1510185A2; WO1999015100A1; JP2001517480A; IL135203A0

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Dentalartikulation. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Methoden zur Verwendung in der Dentalartikulation unter Anwendung von digitalen Daten, die Bildern der oberen und unteren Zahnbögen eines Patienten entsprechen.
Beschreibung des relevanten Standes der Technik
Zahnärzte, Kieferorthopäden, Prosthodontisten und andere Personen, die in verschiedenen Bereichen der Zahnmedizin arbeiten, benötigen häufig ein Modell oder eine Nachbildung von ausgewählten Bereichen der Mundhöhle eines Patienten. Für einen Zahnart oder einen Prosthodontisten kann es beispielsweise wünschenswert sein, ein Modell eines Bereichs der Mundhöhle eines Patienten zu haben, in dem ein oder mehr Zähne fehlen oder beschädigt sind, damit im Labor anhand des Modells als Vorlage geeignete Ersatzzähne angefertigt werden können. In der Praxis können die Ersatzzähne durch versuche am Modell angepasst und in Größe und Form je nach Bedarf verändert werden, bis eine zufriedenstellende Größe und eine zufriedenstellende Form erreicht wurden.
Als weiteres Beispiel verwenden Kieferorthopäden häufig Modelle der Zähne eines Patienten, um Fehlbildungen von Zähnen und Kiefer zu untersuchen und eine Behandlung zu planen. In einigen Fällen kann der Kieferorthopäde Modell verwenden, um ein oder mehr orthodontische Vorrichtungen, die in der Mundhöhle zur Verschiebung der Zähne in die gewünschten Stellungen verwendet werden, probeweise anzupassen. In anderen Fällen können Modelle zur Vorabpositionierung eines Satzes von orthodontischen Brackets und dazugehörigen Bogendrähten verwendet werden, die später an den tatsächlichen Zahnbögen des Patienten mit einer als indirekte Verbindung bekannten Techniker befestigt werden. Modelle werden von Kieferorthopäden und anderen Zahnärzten auch zur permanenten Aufzeichnung der Zähne eines Patienten vor und nach der Behandlung und in manchen Fällen in ausgewählten Intervallen während des Behandlungsprogramms verwendet.
Die Verwendung von Dentalmodellen bietet erhebliche Vorteile für den Zahnarzt und den Patienten. Modelle ermöglichen es dem Zahnarzt, Größe und Form von Ersatzzähnen und Zahnrestaurationen anzupassen, um maßgeschneiderte Vorrichtungen anzufertigen, die Position von Standardvorrichtungen zu verändern (z.B. indirekte Verbindung), Patientenfälle zu diagnostizieren, eine orale Operation zu planen, und für andere ähnliche Zwecke, im Labor des Arztes oder in einem externen Labor und während einer Zeit, die für den Zahnarzt oder das Laborpersonal am passendsten ist. Darüber hinaus können diese Arbeiten ausgeführt werden, ohne dass der Patient im Behandlungsstuhl warten muss. Sobald die Ersatzzähne, Restauration oder orthodontischen Vorrichtungen zufriedenstellend an einem Patientenmodell angepasst wurden, können die Ersatzzähne, Restauration oder orthodontischen Vorrichtungen beispielsweise problemlos in der Mundhöhle des Patienten mit wenigen oder überhaupt keinen weiteren Anpassungen angebracht werden.
Oftmals war es vorteilhaft, eine mechanische Vorrichtung, einen sogenannten Artikulator, in Verbindung mit den Modell zu verwenden, um die Bewegung des Unterkiefers des Patienten um das temporale Mandipulargelenk oder die Mundscharnierachse zu simulieren. Zu solchen Artikulatoren zählen u.a. der Artikulator der Marke SAM II von Great Lakes Orthodontics, LTD, Buffalo, NY; der Hanau Artikulator von Henry Shein, Port Washington, NY; die Artikulatoren von Whip-Mix Corp. aus Louisville, KY; Artikulatoren von Panadent aus Grand Terrace, CA; sowie der in US- Patent Nr. 5.320.528 beschriebene Artikulator. Artikulatoren sind für Zahnärzte bi der Untersuchung und Korrektur der Okklusion des Patienten wichtig, um das optimale harmonische Okklusionsverhältnis der Zähne des Patienten zu entwickeln. Der Artikulator hilft bei der Festlegung des optimalen Okklusionsverhältnisses, indem er dem Arzt bei der Bestimmung der richtigen Okklusionskontakte und der optimalen Spitze-Fossa-Verhältnisse zwischen den Zähnen der Ober- und Unterkiefer des Patienten hilft.
Im Allgemeinen verwendenden herkömmliche Artikulatoren ein Modell des oberen Zahnbogens des Patienten und ein Modell des unteren Zahnbogens des Patienten. Um die Modelle zu erhalten wird zunächst ein Abdruck des oberen Zahnbogens und des unteren Zahnbogens des Patienten angefertigt. Zur Herstellung eines Abdrucks des oberen Bogens wird eine Menge eines härtbaren Zahnabdruckmaterials in eine Abdruckschale gegeben und die Schale wird dann in der Mundhöhle des Patienten positioniert, so dass das Abdruckmaterial das Zahnvestibül und das umliegende Zahnfleisch, d.h. Zahnfleisch und Regionen des oberen Zahnbogens, füllt und umgibt. Sobald das Abdruckmaterial ausreichend ausgehärtet ist, wird es zusammen mit der Schale aus der Mundhöhle entfernt. Ein Abdruck des unteren Zahnbogens des Patienten wird auf ähnliche Weise erhalten.
Zur Herstellung eines Dentalmodells aus jedem Abdruck wird ein zweites härtbaren Material in das ausgehärtete Abdruckmaterial gegossen oder anderweitig platziert. Nachdem das zweite Material ausreichend ausgehärtet ist, wird das Abdruckmaterial aus den resultierenden Modellen entfernt. Wenn sie richtig gemacht sind, liefern die Modelle eine genaue physikalische Kopie der oberen und unteren Zähne des Patienten und der benachbarten Teile des Zahnfleisches des Patienten und der anhängenden Schleimhaut.
Neben den beiden Dentalmodellen wird auch ein Bissabdruck der oberen und unteren Zahnbögen des Patienten erhalten. Der Bissabdruck wird oft mit einer Wachsbeißplatte erhalten. Beim Schließen der Zahnbögen des Patienten wird gleichzeitig ein Abdruck der Spitzen der oberen und unteren Zahnbögen auf der Wachsbeißplatte erhalten, die zur Aufzeichnung der relativen Position zwischen dem oberen und unteren Zahnbogen bei geschlossenem Kiefer dient.
Darüber hinaus wird ein Frontbogen mit einer Bissgabel zur Erfassung der räumlichen Orientierung des oberen Zahnbogens des Patienten zu den Ohrkanälen verwendet, wobei letztere in einem gewissen Abstand von den Unterkiefer-Kondylen des Patienten angeordnet sind. Ein Verfahren zur Verwendung eines Frontbogens umfasst die Platzierung eines zusammengesetzten Materials, wie z.B. Zahnwachs oder Abdruckmaterial, auf die Gesamtheit oder einen Teil einer Seite einer Bissgabel. Danach wird die Bissgabel in der Mundhöhle des Patienten positioniert, so dass die Abdruckverbindung in sicherem Kontakt mit allen oder einigen Spitzen der oberen Zähne des Patienten steht, um einen Abdruck dieser Zähne anzufertigen. Anschließend wird ein Frontbogen positioniert, so dass die Ohrstücke des Frontbogens gut in die äußeren Ohrkanäle des Patienten passen. Eine mit dem Frontbogen verbundene Nasenstütze wird dann so verstellt, dass der Frontbogen parallel zur Frankfurter horizontalen Ebene liegt und gleichzeitig die Nasenstütze in der Nasenkerbe ruht, wobei sich die Nasenstütze entlang der Achse in der Sagittalebene des Patienten erstreckt.
Dann werden die Kiefer des Patienten auf der Bissgabel mit Stützmaterial geschlossen, so dass der Abdruck auf der Oberseite der Bissgabel fest und ergänzend in die Spitzen der oberen Zähne des Patienten eingreift. Eine Aufspannvorrichtung wird dann zwischen dem Frontbogen und einem Arm der Bissgabel verbunden, der sich vom Mund des Patienten nach außen erstreckt. Die Spannvorrichtung enthält Verbindungsarme und Kupplungsglieder, die festgezogen werden, sobald der Abdruck auf der Bissgabel eng an den Spitzen der oberen Zähne des Patienten anliegt und der Frontbogen nicht versehentlich aus seiner vorherigen Position in paralleler Beziehung zur Frankfurter horizontalen Ebene verschoben wurde. Die Bissgabel wird relativ zu den oberen Zähnen platziert, so dass sie dazu dient, einen Abdruck der Zahnanatomie zum Umsetzen des Frontbogens und der Spannvorrichtung in einem mechanischen Artikulator wie oben beschrieben zu geben.
Der Frontbogen mit der Spannvorrichtung liefert eine mechanische Aufzeichnung der räumlichen Orientierung des oberen Zahnbogens des Patienten zu den Ohrkanälen des Patienten und so zu den Unterkiefer-Kondylen des Patienten. Der Frontbogen und die Spannvorrichtung können dann zur richtigen Positionierung des Modells verwendet werden, das den oberen Zahnbogen des Patienten auf dem mechanischen Dentalartikulator simuliert. In einigen Fällen kann der Artikulator mit Befestigungsadaptern versehen werden, damit nur die Spannvorrichtung und nicht der Frontbogen für die richtige Positionierung und Befestigung des Modells des oberen Zahnbogens des Patienten auf dem mechanischen Artikulator benötigt wird.
Als kurzer Überblick kann gesagt werden, dass viele mechanische Artikulatoren ein oberes Element und ein unteres Element aufweisen, die durch ein Paar Schwenkkupplungen (z.B. Kugelgelenke) miteinander verbunden sind. Das Modell des oberen Zahnbogens wird mit dem oberen Element des Artikulators verbunden, während das Modell des unteren Zahnbogens mit dem unteren Element des Artikulators verbunden wird. Durch die Schwenkkupplungen können die beiden Modelle aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden, um zumindest bestimmte Bewegungen der Kiefer des Patienten zu simulieren.
Zur Befestigung des Modells des oberen Zahnbogens des Patienten auf dem Artikulator werden die Bissgabel und die Spannvorrichtung (und bei einigen Techniken auch der Frontbogen) in sicherer Beziehung zueinander an vorab festgelegten Stellen auf dem Artikulator verbunden. Der Artikulator wird so orientiert, dass die Abdrücke auf der Bissgabel nach oben zeigen. Danach wird das Modell des oberen Zahnbogens des Patienten über die Bissgabel gelegt, so dass die Teile des Modells, die die Spitzen der Zähne darstellen, in die Abdrücke der Bissgabel einrasten. Das obere Element des Artikulators wird dann in seine Position über dem Modell des oberen Zahnbogens des Patienten gebracht und mit einer Menge eines härtbaren Materials wird der Raum zwischen dem Modell und dem oberen Element gefüllt, um diese miteinander zu verbinden.
Dann werden Bissgabel und Spannvorrichtung (zusammen mit dem eventuell verwendeten Frontbogen) vom Artikulator entfernt und der Artikulator wird umgedreht. Kondylar-Anpassungen erfolgen je nach Bedarf, um die Anatomie des temporalen Mandibulargelenks (TMJ) des Patienten und die Kieferfunktion nachzuahmen. Der Bissabdruck wird dann umgedreht und über das Modell des oberen Zahnbogens gelegt, so dass die Abdrücke der Spitzen der oberen Zähne des Patienten mit den Zahnspitzen des Modells des oberen Zahnbogens des Patienten registrieren. Anschließend wird das Modell des unteren Zahnbogens des Patienten auf den Bissabdruck gelegt, so dass die Zahnspitzen des Modells des unteren Zahnbogens mit dem Bissabdruck der unteren Zähne des Patienten registrieren. Die Modell des oberen und unteren Zahnbogens werden mit elastischen Elementen oder Modulen zusammengehalten, um die Anordnung zu stabilisieren.
Dann wird eine weitere Menge des härtbaren Materials in den Raum zwischen dem Modell des unteren Zahnbogens des Patienten und dem unteren Arm des Artikulators gefüllt. Sobald das Material ausgehärtet ist, wird das obere Element des Artikulators geöffnet, damit der Bissabdruck entfernt werden kann. Anschließend kann das obere Element relativ zum unteren Element um die Schwenkkupplungen bewegt werden, um die Öffnungs- und Schließbewegung der Kiefer des Patienten zu simulieren.
Es gibt eine Vielzahl von mechanischen Artikulatoren. Ein halbverstellbarer Scharnierartikulator ähnelt einem einfachen Scharnier und simuliert die Öffnungs- und Schließbewegungen des Unterkiefers um eine einfache Scharnierachse. Andere mechanische Artikulatoren sind komplexer und können Mechanismen umfassen, die in verschiedenen Ebenen verstellbar sind, um die seitliche und protrusive Bewegung des Unterkiefers zu simulieren. Darüber hinaus sind eine Vielzahl verschiedener Techniken zur Befestigung von Dentalmodellen auf mechanischen Artikulatoren bekannt, so dass die Beschreibung in den vorangehenden Abschnitten nur eine von vielen solcher Techniken darstellt.
Es versteht sich jedoch, dass die oben beschriebene Artikulationstechnik zeitraubend ist und vorsichtig ausgeführt werden muss, um sicherzustellen, dass die resultierende Artikulation die Bewegung der Kiefer des Patienten richtig simuliert. Mechanische Artikulatoren sind auch teuer und die komplexeren Artikulatoren müssen manchmal in der Fabrik verstellt werden, um sicherzustellen, dass die Verbindung des oberen Elements mit dem unteren Element des Artikulators richtig kalibriert ist. Aus diesen und anderen Gründen bringen Zahnärzte in der Regel nicht die Zeit und das Geld auf, die notwendig sind, um die Dentalmodelle eines Patienten zu artikulieren, es sei denn, diese Artikulation ist speziell notwendig.
In jüngster Zeit haben digitalisierte, dreidimensionale Bilder von Zähnen und benachbartem Zahnfleisch von zahnärztlich behandelten Patienten zunehmend Interesse geweckt. Diese Bilder besitzen Vorteile gegenüber den konventionellen Gipsmodellen, weil digitalisierte Bilder problemlos in einer digitalen Datei mit anderen Informationen des Patienten gespeichert und bei Bedarf problemlos abgegriffen werden können. Beispielsweise versucht US Patent Nr. 5.338.198 von Wu et al. mit dem Titel „Dental Model Simulator" vom 16. August 1994, einen Dentalmodellsimulator zu beschreiben. Es wurden verschiedene Methoden zum Erhalt solcher digitalisierten Daten beschrieben, z.B. Laser-Scanning und Photogammetrie.
Ein anderes Digitalisierungsverfahren zum Erhalt von Bildern von Zähnen ist in der schwebenden israelischen Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 114691, eingereicht am 20. Juli 1995, mit dem Titel „Method and System for Acquiring Three-Dimensional Teeth Image" beschrieben. Diese Methode erfasst ein Zahnbild durch Entfernung von Schichten eines Abdrucks und einer Zahnabdruckschale oder durch Entfernung von Schichten eines Modells, das anhand dieses Abdrucks hergestellt wurde. Bei der Entfernung jeder Schicht entsteht mithilfe einer Videokamera ein zweidimensionales Bild der restlichen flachen Fläche. Daten, die für die Grenzen der zweidimensionalen Bilder der Oberflächen der Zähne und des benachbarten Zahnfleischs repräsentativ sind, werden in einem Computersystem gespeichert. Wenn eine ausreichend Anzahl Schichten entfernt wurde, kombiniert das Computersystem die zweidimensionalen Bilder der erfassten Schichten zu einem dreidimensionalen Bild, das zumindest einen Teil der Zähne des Patienten und des Zahnfleischs repräsentiert, z.B. durch Erzeugung von Oberflächen zwischen Datenpunkten der erfassten Schichten. Es versteht sich, dass eine solche dreidimensionale Darstellung berechnete Daten umfasst, die aus tatsächlich gemessenen Daten bei der Erstellung dieser Flächen generiert wurden, und nicht tatsächlich gemessene Daten.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Anwendung in der Zahnartikulation, die die oben erwähnten Probleme im Zusammenhang mit herkömmlichen mechanischen Artikulatoren überwinden. Mit der Verfügbarkeit von digitalen Zahnbildern stellt die vorliegende Erfindung verschiedene Verfahren und Programme zur Anwendung in der Zahnartikulation bereit.
Die vorliegende Erfindung mit ihren verschiedenen Ausführungsformen ist für den Zahnarzt äußerst vorteilhaft, denn die Artikulation kann mit einem Computersystem in Verbindung mit digitalen Zahnbilddaten durchgeführt werden, so dass weder Modelle des oberen und unteren Zahnbogens des Patienten noch ein mechanischer Artikulator wie oben beschrieben benötigt werden. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es dem Arzt, die Okklusion des Patienten zu untersuchen, so dass notwendige Korrekturen zur Herstellung von richtigen Okklusalkontakten und optimalen Spitze/Fossa-Beziehungen zwischen den Zähnen des oberen und unteren Zahnbogens des Patienten vorgenommen werden können und andere Vorteile erhalten werden, die für den Fachmann aus der hierin enthaltenen Beschreibung offensichtlich sind.
Ein erfindungsgemäßes computerimplementiertes Verfahren zur Erzeugung eines Dentalmodells zur Verwendung in der Dentalartikulation umfasst das Bereitstellen eines ersten Satzes digitaler Daten, die einem oberen Bogenbild von mindestens einem Abschnitt eines oberen Zahnbogens eines Patienten entsprechen, das Bereitstellen eines zweiten Satzes digitaler Daten, die einem unteren Bogenbild von mindestens einem Abschnitt eines unteren Zahnbogens des Patienten entsprechen, und das Bereitstellen von Scharnierachsendaten, die die räumliche Lage des oberen und/oder unteren Zahnbogens relativ zu einer Scharnierachse des Patienten repräsentieren. Ferner werden Bissausrichtungsdaten, die die räumliche Beziehung zwischen dem oberen Zahnbogen und dem unteren Zahnbogen des Patienten repräsentieren, bereitgestellt und das obere Bogenbild und das untere Bogenbild werden auf Grundlage der Bissausrichtungsdaten ausgerichtet. Eine Referenzscharnierachse wird relativ zu dem ausgerichteten oberen und unteren Bogenbild auf der Basis der Scharnierachsendaten erzeugt.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren ferner die Bereitstellung von Daten, die mit der Kondylen-Geometrie des Patienten in Zusammenhang stehen. Diese Kondylen-Geometriedaten begrenzen die Bewegung zumindest des unteren Bogenbilds, wenn die Bogenbilder angezeigt und manipuliert werden, um zumindest das untere Bogenbild relativ zum oberen Bogenbild und der Referenzscharnierachse zu bewegen.
Bei einem anderen computerimplementierten Verfahren zur Erzeugung eines Dentalmodells zur Verwendung in der Dentalartikulation umfasst das Verfahren das Bereitstellen eines ersten Satzes digitaler Daten, die einem oberen Bogenbild in einem Koordinatensystem von mindestens einem Abschnitt eines oberen Zahnbogens eines Patienten entsprechen, das Bereitstellen eines zweiten Satzes digitaler Daten, die einem unteren Bogenbild in dem Koordinatensystem von mindestens einem Abschnitt eines unteren Zahnbogens des Patienten entsprechen, und das Bereitstellen von Scharnierachsendaten, die die räumliche Lage des oberen und/oder unteren Zahnbogens relativ zu einer Kondylarachse des Patienten repräsentieren. Eine Referenzscharnierachse wird im Koordinatensystem relativ zu dem ausgerichteten oberen und unteren Bogenbild auf der Basis der Scharnierachsendaten erzeugt.
Bei einem anderen computerimplementierten Verfahren zur Erzeugung eines Dentalmodells zur Verwendung in der Dentalartikulation umfasst das Verfahren das Bereitstellen eines ersten Satzes digitaler Daten, die einem oberen Bogenbild von mindestens einem Abschnitt eines oberen Zahnbogens eines Patienten entsprechen, das Bereitstellen eines zweiten Satzes digitaler Daten, die einem unteren Bogenbild von mindestens einem Abschnitt eines unteren Zahnbogens des Patienten entsprechen, und das Bereitstellen von Bissausrichtungsdaten, die die räumliche Beziehung zwischen dem oberen Zahnbogen und dem unteren Zahnbogen des Patienten repräsentieren. Die oberen und unteren Bogenbilder werden relativ zueinander auf der Basis der Bissausrichtungsdaten verschoben, bis ein ausgerichtetes Bild des oberen und unteren Zahnbogens erhalten wird. Anschließend werden die ausgerichteten oberen und unteren Bogenbilder zueinander bewegt, bis ein erster Berührungspunkt nachgewiesen wird. Das obere und/oder das untere Bogenbild wird dann relativ zum anderen in einer oder mehreren Richtungen in eine Vielzahl von Positionen geschoben, um die optimale Okklusionsstellung der unteren und oberen Zahnbogen zu bestimmen.
Ferner wird ein computerimplementiertes Verfahren zur Dentalartikulation beschrieben. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Zahnartikulationsmodells. Das Modell umfasst einen ersten Satz digitaler Daten, die einem oberen Bogenbild von mindestens einem Abschnitt eines oberen Zahnbogens eines Patienten entsprechen, einen zweiten Satz digitaler Daten, die einem unteren Bogenbild von mindestens einem Abschnitt eines unteren Zahnbogens des Patienten entsprechen, und einen dritten Satz von Daten, die die räumliche Lage des oberen und unteren Zahnbogens relativ zu einer Referenz scharnierachse repräsentieren. Zumindest die oberen und unteren Bogenbilder werden auf Basis des ersten und/oder zweiten Satzes digitaler Daten angezeigt und der erste, zweite und/oder dritte Satz digitaler Daten wird so manipuliert, dass die oberen und/oder unteren Bogenbilder um die Referenzscharnierachse verschoben werden, um die Bewegung der oberen und unteren Zahnbögen des Patienten zu simulieren.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Modell ferner einen vierten Satz digitaler Daten, die die räumliche Lage der Kondylen-Geometrie des Patienten relativ zur Referenzscharnierachse repräsentieren. Die Manipulation der digitalen Daten kann dann die Manipulation des ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Satzes digitaler Daten umfassen, um zumindest das untere Bogenbild relativ zum oberen Bogenbild und der Referenzscharnierachse zu verschieben.
Bei einem anderen computerimplementierten Verfahren der Dentalartikulation wird ein anderer Satz digitaler Daten bereitgestellt, die ein Bild repräsentieren, das mindestens drei Punkte hat, die mindestens drei identifizierbaren Punkten des Zahnartikulationsmodells entsprechen. Zumindest ein Teil des mit dem Bild registrierten Zahnartikulationsmodells wird mindestens teilweise auf der Basis des weiteren Datensatzes dargestellt. Der Satz digitaler Daten kann beispielsweise ein zweidimensionales oder dreidimensionales Bild repräsentieren.
Bei einem anderen computerimplementierten Verfahren der Dentalartikulation kann ein weiterer Satz digitaler Daten bereitgestellt werden, die mehrere Bewegungsaufzeichnungen des Unterkiefers des Patienten repräsentieren. Das Zahnartikulationsmodell wird so manipuliert, dass das untere Bogenbild verschoben wird, um die relative Bewegung des unteren Zahnbogens des Patienten auf Basis von mindestens dem vierten Satz digitaler Daten zu simulieren.
Ein computerlesbares Medium, das ein Programm speichert, das zur Erzeugung eines Dentalmodells zur Verwendung in der Zahnartikulation ausgeführt werden kann, wird ebenfalls bereitgestellt zusammen mit einem computerlesbaren Medium, das ein Programm speichert, das zur Durchführung einer Zahnartikulation ausgeführt werden kann. Ferner wird ein Frontbogen zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung beschrieben. Weitere Aspekte und weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung sind in der folgenden Beschreibung und in den beiliegenden Zeichnungen aufgeführt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm eines Programms zur Erzeugung eins Zahnartikulationsmodells in Verbindung mit einem Anwenderprogramm zur Verwendung eines Zahnartikulationsmodells, das mit dem Modellerzeugungsprogramm erzeugt wurde.
2 ist ein detaillierteres Blockdiagramm des Programms zur Erzeugung eins Zahnartikulationsmodells aus 1.
3 ist ein Blockdiagramm eines verbundenen Systems zur Erzeugung eines Zahnartikulationsmodells und zur Verwendung des Zahnartikulationsmodells: das System umfasst einen Speicher zum Speichern der allgemein in 1 gezeigten Programme.
4 ist ein detaillierteres Diagramm eines Ausrichteteils des Programms zur Erzeugung eins Zahnartikulationsmodells aus 2.
5 ist ein detaillierteres Diagramm eines Scharnierachsenbefestigungsteils des Programms zur Erzeugung eins Zahnartikulationsmodells aus 2.
6A–6B zeigen eine Ausführungsform eines Verfahren zur Bereitstellung von Bissausrichtungsdaten zur Verwendung durch das Programm zur Erzeugung eins Zahnartikulationsmodells wie in 1 gezeigt, zusammen mit einer Ausführungsform eines Ausrichteverfahrens unter Verwendung dieser Bissausrichtungsdaten.
7 ist eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zur Bereitstellung der Bissausrichtungsdaten zur Verwendung mit dem Programm zur Erzeugung eins Zahnartikulationsmodells wie in 1 gezeigt zusammen mit einer Ausführungsform eines Ausrichteverfahrens unter Verwendung dieser Bissausrichtungsdaten.
8 ist eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Bereitstellung von Scharnierachsendaten zur Verwendung durch das Programm zur Erzeugung eins Zahnartikulationsmodells wie in 1 gezeigt zusammen mit einer Ausführungsform eines Befestigungsverfahrens unter Verwendung dieser Scharnierachsendaten.
9 ist eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zur Bereitstellung von Scharnierachsendaten zur Verwendung durch das Programm zur Erzeugung eins Zahnartikulationsmodells wie in 1 gezeigt zusammen mit einer Ausführungsform eines Befestigungsverfahrens unter Verwendung dieser Scharnierachsendaten.
10A zeigt ein Flussdiagramm eines Bissregistrierungsalgorithmus zur Verwendung bei der Bereitstellung eines erfindungsgemäßen optimalen Okklusionsverhältnisses und 10B und 10C zeigen Bildschirmanzeigen zur Verwendung bei der Beschreibung des Algorithmus.
11A–11C zeigen einen Frontbogenapparat zur Bereitstellung von Scharnierachsendaten zur Verwendung durch das Bereitstellung von Scharnierachsendaten zur Verwendung durch das Programm zur Erzeugung eins Zahnartikulationsmodells wie in 1 gezeigt.
11A ist eine Draufsicht auf die Apparatur; 11B ist eine Vorderansicht der Apparatur und 11C ist eine Seitenansicht der Apparatur.
12A und 12B sind Abbildungen einer grafischen Anwenderschnittstelle, die von dem Zahnartikulationsprogramm aus 1 bereitgestellt wird.
13 ist ein Blockdiagramm der Befestigung von zusätzlichen Dateien am erfindungsgemäßen Dentalmodell.
14 ist eine Ausführungsform eines Verfahren zur Anheftung von einer Grafikdatei, die ein Bild des Dentalmodells repräsentiert, und die Verwendung dieser angehängten Daten.
15 ist eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zum Anhängen einer Datei mit Bewegungsdaten am Dentalmodell und die Verwendung dieser angehängten Daten.
16A und 16B sind Abbildungen einer grafischen Anwenderschnittstelle mit Informationen zur Grafikdatei, die mit dem Verfahren aus 14 erhalten wird.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung wird allgemein mit Bezug auf 1–5 beschrieben. Danach wird die vorliegende Erfindung ausführlicher mit Bezug auf 6–16 beschrieben.
Wie hierin verwendet sind die Begriffe unten wie folgt definiert. Bissregistrierung ist definiert als Ort der oberen und unteren Zahnbögen eines Patienten bei der Okklusion (z.B. Interkuspidation). Das Okklusionsverhältnis kann auf einem ersten Kontaktpunkt oder auf anderen Graden von Ineinandergreifen der oberen und unteren Zahnbögen beruhen, wie z.B. Ineinandergreifen für maximale Interkuspidation oder bis zu einem kontrollierten Kontaktpunkt zwischen den oberen und unteren Zahnbögen, wodurch eine Verschiebung des Unterkiefers vermieden wird (z.B. Verschiebung durch vorzeitige Okklusion).
Artikulation ist definiert als Bissregistrierung zusätzlich zum Verhältnis der oberen und unteren Zahnbögen zur KONDYLARACHSE des Patienten. Artikulation kann entweder als einfache Scharnierbewegung (z.B. einfache Scharnierartikulation) um die KONDYLARACHSE oder als Scharnierbewegung in Kombination mit anderen Bewegungen des unteren Zahnbogens relativ zum oberen Zahnbogen auftreten, die durch die Kondylengeometrie des Patienten und die Muskelfunktion ermöglicht wird (z.B. volle Artikulation ermöglicht in ihrer komplexesten Form alle Drehbewegungen und Translationsbewegungen des unteren Zahnbogens relativ zum oberen Zahnbogen, wie es bei einem Patienten möglich wäre). Da der obere Zahnbogen ein starrer Körper ist, der mit der Fossa des Schädels des Patienten verbunden ist, und der obere Zahnbogen ein starrer Körper ist, der mit den Kondylen des Unterkiefers des Patienten verbunden ist, kann diese komplexe Artikulation mit anderen Worten alle Bewegungen (z.B. Dreh- und/oder Translations bewegungen) umfassen, die dem Unterkiefer relativ zum Schädel möglich sind (z.B. 6 Freiheitsgrade). Artikulation kann mithilfe von Verhältnissen mit externen Referenzen beschrieben werden, wie z.B. eine horizontale Referenzebene (z.B. die Frankfurter horizontale Ebene) und/oder eine vertikale Referenzebene (z.B. Sagittalebene).
Wie hierin ebenfalls verwendet bezieht sich der Begriff gemessene digitale Daten auf digitale Daten, die mit einer beliebigen Methode (z.B. Stereographie, Digitalisierungssonden, optisches Scanning und Nachweisvorrichtungen usw.) direkt aus der Anatomie des Patienten in digitaler Form (z.B. Zähne, Zahnfleisch, Kondylengeometrie, usw.) oder indirekt vom Patienten durch Entnahme der Informationen bezüglich der Anatomie des Patienten in nicht-digitaler Form (z.B. Zahnabdrücke, Studienmodelle, Röntgen usw.) und anschließender Digitalisierung dieser Informationen mit einem beliebigen Verfahren (z.B. Slicing der Abdrücke und Digitalisierung der Grenzen mit einem optischen Scanner und einer Nachweisvorrichtung usw.) erfasst wurden. Berechnete digitale Daten wie hierin verwendet beziehen sich andererseits auf digitale Daten, die aus gemessenen digitalen Daten oder anderen Daten erzeugt wurden. Dreidimensionale Oberflächendaten, die mit gemessenen digitalen Daten erzeugt wurden, sind ein Beispiel von berechneten digitalen Daten.
1 zeigt ein Programm 10 zur Erzeugung eines Zahnartikulationsmodells in Verbindung mit einem Anwenderprogramm 20. Das Modellerzeugungsprogramm 10 ist mit Eingangsdaten versehen. Diese Eingangsdaten enthalten zumindest teilweise digitale Zahnbogendaten 14, die die oberen und unteren Zahnbögen eines Patienten repräsentieren, Bissausrichtungsdaten 16, die das Verhältnis zwischen dem oberen und unteren Zahnbogen eines Patienten repräsentieren, und Scharnierachsendaten 18, die die Beziehung zwischen oberem und/oder unteren Zahnbogen des Patienten und der KONDYLARACHSE des Patienten repräsentieren. Auch digitale Kondylengeometrie-Daten 19, die die Kondylengeometrie des Patienten repräsentieren, können wie weiter hierin beschrieben verwendet werden. Das Modellerzeugungsprogramm 10 verwendet die Eingangsdaten zur Erzeugung eines Zahnartikulationsmodells 11, das der Ausgang des Programms 10 zur Erzeugung des Dentalmodells ist. Das Zahnartikulationsmodell 11 enthält zumindest Daten, die Bilder der oberen und unteren Zahnbögen des Patienten repräsentieren, wie sie durch die Zahnbogendaten 14 bereitgestellt werden, und Relationsdaten, die die räumliche Beziehung der Zahnbogenbilder zueinander repräsentieren und ferner die räumliche Beziehung der Bogenbilder relativ zu einer Referenzscharnierachse, die der KONDYLARACHSE des Patienten entspricht, repräsentieren. Die Relationsdaten werden auf Basis der Zahnbogendaten 14, der Bissausrichtungsdaten 16 und der Scharnierachsendaten 18 bestimmt.
In vielen Fällen erfordert die vollständige kieferorthopädische Diagnose detaillierte Kenntnisse der Geometrie von Zähnen und Weichteilen, d.h. Zahnfleisch, aus denen der obere und untere Zahnbogen des Patienten besteht; der Beziehung der Zahnbögen zueinander; der Beziehung des oberen und unteren Zahnbogens zu der KONDYLARRCHSE; und der Beziehung der Zahnbögen zum Schädel oder zu Teilen davon. Weiterhin will der Kieferorthopäde unter Umständen die spezifische Geometrie der Kondylen des Patienten und die Auswirkungen dieser Geometrie auf die Bewegung des Unterkiefers des Patienten berücksichtigen. Im Gegensatz zu dem herkömmlichen Verfahren der Darstellung dieser Informationen für den Kieferorthopäden, d.h. unter Verwendung von physikalischen Dentalmodellen, die in einem mechanischen Artikulator befestigt sind, erfasst die vorliegende Erfindung diese Informationen als digitale Daten im Zahnartikula tionsmodell 11 und präsentiert diese Informationen dem Anwender, z.B. dem Kieferorthopäden, in Form von angezeigten dreidimensionalen Bildern, zweidimensionalen Ansichten und/oder zweidimensionalen Projektionen.
Nach der Erzeugen kann das Zahnartikulationsmodell 11 zur Darstellung von Bildern des oberen und unteren Zahnbogens des Patienten oder von Teilen davon für den Anwender des Zahnartikulationsanwenderprogramms 20 verwendet werden. Beispielsweise kann das Anwenderprogramm 20 dazu verwendet werden, das angezeigte Artikulationsmodell so zu manipulieren, wie es für den Fachmann bekannt ist und hierin weiter spezifisch beschrieben wird. Beispielsweise kann das Anwenderprogramm 20 Routinen zur Durchführung von Messungen mit Bezug auf das Modell, Routinen zur Manipulation der Orientierung des Modells insgesamt (z.B. die perspektivische Ansicht aller angezeigten Elemente, die im Raum zueinander bewegt werden), Routinen zum Drehen des unteren Zahnbogenbilds relativ zu einem fixen oberen Zahnbogenbild um eine Referenzscharnierachse, Routinen zur Bewegung des Bilds des oberen Zahnbogens relativ zur Referenzscharnierachse oder zum Bild des unteren Zahnbogens, Routinen für eine Translationsbewegung eines der Zahnbogenbilder, soweit es die Kondylengeometrie des Patienten erlaubt, oder Routinen zum Nachweis eines virtuellen Kontakts eines Zahnbogenbilds mit dem anderen aufweisen. Für den Fachmann sollte es offensichtlich sein, dass die Bewegungsmöglichkeit von Gegenständen, die von einem Computersystem angezeigt werden, praktisch unbegrenzt sind und dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine bestimmte, hierin speziell beschriebene Anwenderroutine beschränkt ist.
Bei der Erzeugung des virtuellen Artikulationsmodells 11 werden die benötigten Informationen im Allgemeinen erfasst und digitalisiert und anschließend wird das Modell 11 aus diesen erfassten Informationen erzeugt. Das Erfassen der benötigten Informationen ist in 1 als Block 14, 16, 18 und 19 gezeigt. Diese Informationen sind die Eingangsdaten für das Zahnerzeugungsmodellprogramm 10.
Zunächst umfasst der Datensammelprozess wie allgemein in Block 14 gezeigt die Erfassung der dreidimensionalen Morphologie der einzelnen Zahnbögen des Patienten. Vorzugsweise umfassen diese Daten Daten, die die Struktur der gesamten Zähne und des relevanten Zahnfleisches repräsentieren, aber die vorliegende Erfindung ist auch vorteilhaft, wenn nur ein oder mehrere Teile der Zahnbögen erfasst werden, z.B. ein oder mehr Zähne in einem Abschnitt von einem der Zahnbögen. Es gibt eine Vielzahl verschiedener Verfahren zur Bereitstellung dieser Informationen und die vorliegende Erfindung ist nicht auf ein bestimmtes verfahren beschränkt, sondern nur wie in den beiliegenden Ansprüchen beschrieben. Werkzeuge, die zur Bereitstellung der gemessenen digitalen Daten, die die oberen und unteren Zahnbögen repräsentieren, verwendet werden können, sind beispielsweise Zahnabdrücke, Laserscans, Stylusscans und/oder Stereographien. Die gemessenen digitalen Daten über den oberen und unteren Zahnbogen können direkt vom Patienten in digitaler Form, z.B. durch Stereographie, erfasst werden, oder die Informationen können indirekt vom Patienten erfasst werden, indem die Informationen in nicht-digitaler Form vom Patienten erfasst (z.B. Zahnabdrücke und Studienmodelle) und später digitalisiert werden (z.B. Slicing der Zahnabdrücke und Digitalisierung der Grenzen). Einige der vielfältigen Verfahren zur Bereitstellung von digitalisierten Daten von Zahnbögen umfassen, aber natürlich ohne darauf beschränkt zu sein, Laserscanning, Photogammetrie, und die in US Patent Nr. 5.078.599, US Patent Nr. 5.131.844, US Patent Nr. 5.338.198, US Patent Nr. 4.611.288, US Patent Nr. 5.372.502, dem Artikel „Three-dimensional dental cast analyzing system with laser scanning" von T. Kuroda et al., Am. J. Ortho. Dent. Othrop., Band 110 [4], Oktober 1996, S. 365-69, und der israelischen Patentanmeldung Seriennummer 114691 wie bereits hierin aufgeführt beschrieben. Vorzugsweise werden die digitalen Daten, die die Zahnbögen des Patienten repräsentieren, mit dem in der israelischen Patentanmeldung Seriennummer 114691 beschriebenen Verfahren bereitgestellt, das gemessene digitale Daten ergibt, die die Grenzen der in Scheiben geschnittenen Teile der Zahnabdrücke repräsentieren. Ferner können diese digitalen Daten berechnete Daten umfassen, die im Gegensatz zu den gemessenen digitalen Daten die Oberflächen der Zahnbögen repräsentieren. Diese berechneten digitalen Daten zur Anzeige von Oberflächen können auf zahlreiche dem Fachmann bekannte Arten aus den gemessenen digitalen Daten erzeugt werden, wobei sich Daten ergeben, die die verschiedenen für die, Anzeige der Oberflächen verwendeten Elemente repräsentieren, z.B. verschiedene berechnete Punkte, Maschen, Polygone usw.
Zweitens umfasst der Datenerfassungsprozess wie allgemein durch Block 16 gezeigt die Messung der räumlichen Beziehung zwischen dem oberen und unteren Zahnbogen des Patienten, um die Bissausrichtungsdaten zu liefern, die für die Erzeugung des Zahnartikulationsmodells 11 benötigt werden. Es gibt eine Vielzahl verschiedener Verfahren zur Bereitstellung dieser Informationen und die vorliegende Erfindung ist nicht auf ein bestimmtes Verfahren beschränkt, sondern nur wie in den beiliegenden Ansprüchen beschrieben. Ein Verfahren umfasst beispielsweise die Identifizierung von mindestens drei nicht-linearen Punkten auf jedem Zahnbogen und die Messung von passenden Paaren dieser Punkte, d.h. ein Paar ist ein Punkt von jedem Bogen. Diese Messungen können direkt am Patienten erfolgen, d.h. in vivo, oder an Darstellungen der Zahnbögen des Patienten, wie z.B. Zahnabdrücke der Zahnbögen oder Dentalstudienmodelle. Als weiteres Beispiel können einem Modell Ausrichtungsmerkmale hinzugefügt und anschließend mit Digitalisierung der Zahnbögen des Patienten digitalisiert werden. Das Merkmal kann beispielsweise ein oder mehr Punkte, Linien oder Ebenen mit gemeinsamen Merkmalen aufweisen, die sich von einem Zahnbogen zum anderen erstrecken. Ein weiteres möglicherweise vorteilhaftes Werkzeug zum Erfassen solcher Informationen ist ein Bissabdruck, wie z.B. ein Bissabdruck aus Wachs oder Silikon. Ferner gibt es auch elektronische Wandler mit digitalem Ausgang, wie z.B. eine instrumentierte Bissgabel, die unter dem Handelsnamen T-Scan von Tekscan, Inc. (Boston, MA) erhältlich ist.
Die digitalen Daten, die die Zahnbögen wie in Block 14 gezeigt repräsentieren, und die Informationen, die die Beziehung zwischen diesen Bögen wie in Block 16 gezeigt definieren, können auch gleichzeitig erfasst werden. Beispielsweise können die Bogenmorphologie und die Beziehung zwischen den Bögen unter Verwendung eins doppelten Abdrucks gleichzeitig erfasst werden. Mit anderen Worten kann ein doppelter Abdruck vom Patienten genommen und dann digitalisiert werden, beispielsweise durch Verwendung des in der israelischen Patentanmeldung mit dem Seriennummer 114691 beschriebenen Verfahren. Mehrere Verfahren zur Bereitstellung dieser Bissausrichtungsdaten (Block 16) werden unten zusammen mit der Art und Weise, in der das Programm 10 zur Erzeugung eines Dentalmodells diese Daten zur Erzeugung des Zahnartikulationsmodells 11 verwendet, gezeigt.
Drittens umfasst das Datensammelverfahren wie allgemein durch Block 18 gezeigt die Erfassung der räumlichen Beziehung zwischen den oberen und unteren Zahnbögen des Patienten und der KONDYLARACHSE des Patienten, um die Scharnierachsendaten zu liefern, die für die Erzeugung des Zahnartikulationsmodells 11 benötigt werden. Es gibt eine Vielzahl verschiedener Verfahren zur Bereitstellung dieser Scharnierachsendaten und die vorliegende Erfindung ist nicht auf ein bestimmtes Verfahren beschränkt, sondern nur wie in den beiliegenden Ansprüchen beschrieben. Beispielsweise kann ein Verfahren die Identifizierung und Messung der Lokalisation von mindestens drei nicht-linearen Punkten auf den Zahnbögen relativ zur KONDYLARACHSE umfassen. Ferner kann diese Beziehung beispielsweise durch Messungen, einschließlich Frontbogentransfers (11A–11C) oder durch Verwendung von cephalometrischen Röntgenaufnahmen erhalten werden. Mehrere Verfahren zur Bereitstellung dieser Scharnierachsendaten (Block 16) werden unten zusammen mit der Art und Weise, in der das Programm 10 zur Erzeugung eines Dentalmodells diese Daten zur Erzeugung des Zahnartikulationsmodells 11 verwendet, näher beschrieben.
Wahlweise und schließlich können Kondylengeometriedaten wie allgemein durch Block 19 gezeigt, bereitgestellt werden. Die Kondylengeometrie kann mit verschiedenen Registrierungen (z.B. Bilder, Messungen usw.) der seitlichen und protrusiven Bewegungen des Unterkiefers des Patienten bestimmt werden und diverse Formen annehmen. Da es eine Vielzahl verschiedener Verfahren zur Bereitstellung dieser Informationen gibt, ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein bestimmtes Verfahren beschränkt, sondern wird nur die beiliegenden Ansprüche begrenzt.
Kondylengeometriedaten 19 können beispielsweise die Form von berechneten geometrischen Kondylendaten annehmen. Berechnete Kondylengeometriedaten können auf ähnliche Weise wie bei der Aufbereitung von Daten für herkömmliche mechanische Artikulatoren erzeugt werden; viele dieser Techniken sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise können cephalometrische Röntgenaufnahmen, Tomogramme oder Magnetresonanztomogramme mit diesen Daten erhalten werden, aber auch Methoden sind möglich wie die in US Patent Nr. 4.681.539 von Knap beschriebenen, die die Bildung dreidimensionaler physikalischer Aufzeichnungen (d.h. Modelle) umfassen, die die Kondylengeometrie repräsentieren und die in einem mechanischen Artikulator zur Kontrolle der Bewegung der physikalischen Modelle der oberen und unteren Zahnbögen verwendet werden. Solche physikalischen Kondylengeometriemodell wie in Knap beschrieben können in dreidimensionale Darstellungen der Kondylengeometrie digitalisiert werden, um in der vorliegenden Erfindung als Kondylengeometriedaten 19 verwendet zu werden. Alternativ können die Elemente von Knap, die die Bildung der physikalischen Aufzeichnungen der Kondylengeometrie ermöglichen, durch einen dreidimensionalen Positionssensor ersetzt werden, um die Kondylengeometriedaten nicht erst nach der Erzeugung der physikalischen Aufzeichnungen der Kondylengeometriedaten sondern direkt zu digitalisieren. Die berechneten Kondylengeometriedaten können problemlos an das Zahnartikulationsmodell angehängt werden, weil beide gemeinsame Kondylarachseninformationen enthalten. Diese berechneten Kondylengeometriedaten ergeben die Bewegungsgrenzen für die oberen und unteren Zahnbogenbilder des Zahnartikulationsmodells. Beispielsweise kann die Bewegung dieser Bilder auf die Kondylengeometrie beschränkt sein.
Darüber hinaus können auch andere Daten in Verbindung mit dem Dentalmodell verwendet werden, wie z.B. Daten aus der Aufzeichnung entsprechender Bewegungen des Patienten bei der Aktivierung des Unterkiefers des Patienten wie hier und ausführlicher unten beschrieben. Diese aufgezeichneten Bewegungen können mindestens eine Reihe von dreidimensionalen Positionen von drei Punkten des Unterkiefers umfassen, während der Oberkiefer in einer bekannten fixen Stellung gehalten wird. Diese Aufzeichnungen können mit einem Axiographen von Great Lakes Orthodontics, Buffalo, NY, oder einem Sirognathographen von Siemens, Bensheim, Deutschland, erfolgen. Die aufgezeichneten Bewegungen können in Computerdateien gespeichert werden, die angehängt und über die gemeinsame KONDYLARACHSE mit dem Zahnartikulationsmodell verbunden sind. Die aufgezeichneten Bewegungen können dann abgespielt werden, um die volle Artikulation zu zeigen. Die Bewegungsdateien können mit Beobachtungsdateien ergänzt werden, die Klicken des Gelenks und andere Beobachtungen des Anwenders anzeigen. Vorteil dieser aufgezeichneten Bewegungstechnik ist, dass die geometrische Berechnung der Kondylen vermieden wird. Ferner bedeutet der Erhalt der tatsächlichen Bewegungen des Unterkiefers des Patienten, dass alle verfügbaren Informationen für die spätere Auswertung erfasst werden. Da das Zahnartikulationsmodell ein dreidimensionales Computermodell ist, kann die Bewegung eines beliebigen Punkts auf dem vollen Artikulator außerdem aus den drei bekannten Punkten errechnet werden. Deshalb kann man die traditionellen panthographischen Ableitungen aus den dreidimensionalen Bewegungsmessungen berechnen und anzeigen.
Informationen über die Auslenkung aus einer Grundstellung können zur Erfassung von Veränderungen der geometrischen Beziehungen der Kondylengeometrie verwendet werden. Beispielsweise können die geometrischen Beziehungen zwischen den Kondylen und der Fossa erfasst werden (z.B. durch Röntgenaufnahmen). Die Auslenkungsinformationen können dann zur Berechnung der Bewegung des Kondylus in der Fossa herangezogen werden. Diese Bewegungsinformationen können zur animierten Darstellung von Kondylus und Fossa verwendet werden.
Mit der Bereitstellung der digitalen Daten, die die oberen und unteren Zahnbögen 14 repräsentieren, der Bereitstellung der Bissausrichtungsdaten 16, der Bereitstellung der Scharnierachsendaten 18 und der Bereitstellung der optischen Kondylengeometriedaten 19 wird das Programm 10 zur Erzeugung eines Dentalmodells zur Erzeugung des Zahnartikulationsmodells 11 verwendet. Wie ausführlicher in 2 zu sehen ist, umfasst das Programm 10 zur Erzeugung des Zahnartikulationsmodells Ausrichtungsroutinen 22 und Scharnierachsenroutinen 24 zur Bereitstellung eines Modells, das für die einfache Scharnierartikulation geeignet ist. 2 zeigt ausführlicher den Einschluss fakultativer Kondylengeometrieanhangroutinen 25 zur Bereitstellung eines Modells, das für die volle Artikulation geeignet ist.
Ausrichtungsroutinen 22 manipulieren die gemessenen digitalen Daten zur Ausrichtung der digitalisierten Bilder der oberen und unteren Zahnbögen gemäß Block 14. Wie in 4 gezeigt werden die digitalen Bilder (z.B. dreidimensionale graphische Abbildungen) im Allgemeinen zur Verwendung durch das Modellerzeugungsprogramm 10 eingegeben (z.B. aus einem anderen Programm importiert. Die digitalen Daten, die die oberen und unteren Zahnbogenbilder repräsentieren, werden manipuliert, z.B. werden die Bilder übersetzt und gedreht, bis die richtige Ausrichtung zwischen den oberen und unteren Bildern anhand der Ausrichtungsdaten (Block 16) angezeigt wird. Ferner werden die gemessenen digitalen Daten manipuliert, um die Bissregistrierung bereitzustellen, d.h. die Stellung der oberen und unteren Zahnbögen des Patienten in der Okklusion. Anschließend werden die Informationen, die die Beziehung zwischen den oberen und unteren Zahnbögen beschreiben, gespeichert.
Wie in 4 gezeigt können die Ausrichtungsroutinen 22 ferner einen zentrischen Okklusionsbißregistrierungsalgorithmus 23 (der unten mit Bezug auf 10A– 10C ausführlicher beschrieben ist) zur Optimierung der Stellung der oberen und unteren Elemente bei der zentrischen Okklusion aufweisen. Teile des zentrischen Okklusionsbissregistrierungsalgorithmus 23 liefern Routinen für die Bereitstellung einer Technik, die hiernach als Wobbeltechnik bezeichnet wird. Im Allgemeinen ermöglicht die Wobbeltechnik die Manipulation der gemessenen digitalen Daten, die die unteren und oberen Zahnbögen repräsentieren, zur Bewegung der oberen und unteren Zahnbögen relativ zueinander in ein oder mehr verschiedenen Richtungen in relativ kleinen Schritten, z.B. Schritte von ein oder zwei Pixel, zur Optimierung der Okklusionsbeziehung zwischen den oberen und unteren Zahnbildern. Beispielsweise kann die optimale Okklusionsbeziehung die Stellung der oberen und unteren Zahnbögen bei maximaler oder fast maximaler Intercuspation umfassen. Im Allgemeinen ist die Wobbeltechnik ferner eine digitale Form von Verfahren, die für kleine Anpassungen in einem mechanischen Artikulator verwendet werden, wie zum Beispiel beim Zusammenpassen von zwei physikalischen Modellen des mechanischen Artikulators. Es versteht sich, dass die zentrischen Okklusionsbissregistrierungsroutinen vorzugsweise unter Verwendung von gemessenen digitalen Daten anstelle von berechneten digitalen Daten durchgeführt werden. Somit beruht die optimierte Stellung der unteren und oberen Zahnbögen auf tatsächlich gemessenen Daten und nicht auf berechneten Daten, die unter Verwendung dieser gemessenen Daten erzeugt werden. Berechnete Daten, z.B. generierte Oberflächendaten, können unerwünschte zusätzliche Toleranzen der tatsächlichen Anatomie des Patienten beinhalten.
Nach Ausrichtung der oberen und unteren Zahnbogenbilder relativ zueinander (Block 22) wird mittels der Scharnierachsenbefestigungsroutinen (Block 24) die räumliche Beziehung zwischen den Zahnbogenbildern definiert, die durch die digitalen Daten der Bilder (Block 14) und die KONDYLARACHSE des Patienten repräsentiert wird. Wie im ausführlicheren Diagramm von 5 gezeigt, werden die digitalen Daten der ausgerichteten und gespeicherten oberen und unteren Zahnbogenbilder (Block 22, 4) als Eingang zu den Scharnierachsenanhangroutinen 24 bereitgestellt. Die Scharnierachsendaten (Block 18) werden dann zur Lokalisation der Referenzscharnierachse für das Zahnartikulationsmodell 11 relativ zu den ausgerichteten oberen und unteren Zahnbogenbildern verwendet. Anschließend werden digitale Daten, die die Referenzscharnierachse repräsentieren, mit den digitalen Daten, die von den Ausrichtungsroutinen (Block 22) erzeugt und gespeichert wurden, verknüpft oder daran angehängt, und das Zahnartikulationsmodell wird für die weitere Verwendung im Anwenderprogramm 20 gespeichert.
Wie in 2 gezeigt ermöglichen die fakultativen Kondylengeometrieanhangroutinen 25 ferner die Verknüpfung der Kondylengeometriedaten 19 mit Teilen des Zahnartikulationsmodells, die durch die Ausrichtungsroutinen (Block 22) und die Scharnierachsenanhangroutinen (Block 24) generiert wurden. Im Allgemeinen wurde die Referenzscharnierachse des Patienten im Zahnartikulationsmodell bereits relativ zu den oberen und unteren Zahnbögen räumlich definiert. Während die KONDYLARACHSE des Patienten in den Kondylengeometriedaten (Block 19) bekannt ist, können diese Kondylengeometriedaten 19 unter Verwendung räumlich der bereits räumlich relativ zu den oberen und unteren Zahnbögen definierten gemeinsamen KONDYLARACHSE (d.h. die Referenzscharnierachse) an das Zahnartikulationsmodell angehängt werden. Die Kondylengeometriedaten 19 können die Grenzen definieren, durch die die oberen und unteren Zahnbogenbilder bei der Manipulation durch den Anwender bewegt werden können. Beispielsweise können die seitlichen und protrusiven Auslenkungen des unteren Zahnbogens innerhalb der Grenzen der Kondylengeometriedaten begrenzt werden, wie in Block 19 für den Patienten zu sehen ist. Die verknüpften fakultativen Kondylengeometriedaten wird so in Verbindung mit den anderen Elementen des Zahnartikulationsmodells 11 zur weiteren Verwendung mit dem Anwenderprogramm 20 gespeichert.
Das gespeicherte Zahnartikulationsmodell 11 (nach Ausrichtung der unteren und oberen Zahnbögen und Anhängen der Scharnierachse) umfasst für die einfache Scharnierartikulation mindestens eine Dateistruktur, die mindestens eine Linie beschreibt, die der KONDYLARACHSE des Patienten entspricht (z.B. kann die Linie durch Endpunkte der Linie, die die Mitte der Kondylen repräsentiert, repräsentiert werden), und mindestens drei nicht-lineare Punkte, die einem Objekt entsprechen, das um die KONDYLARACHSE im selben Koordinatensystem wie die KONDYLARACHSE drehbar sind, wobei das Objekt z.B. der untere Zahnbogen ist.
Vorzugsweise umfasst das Zahnartikulationsmodell 11 eine Dateistruktur, die zumindest eine Linie beschreibt, die der KONDYLARACHSE des Patienten entspricht, wobei zumindest drei nicht-lineare Punkte dem unteren Zahnbogen im selben Koordinatensystem wie die KONDYLARACHSE entsprechen, und wobei zumindest drei nicht-lineare Punkte dem oberen Zahnbogen im selben Koordinatensystem wie die KONDYLARACHSE entsprechen.
Insbesondere umfasst das Zahnartikulationsmodell 11 eine Dateistruktur, die zumindest eine Linie beschreibt, die der KONDYLARACHSE des Patienten entspricht, wobei Punkte den unteren Zahnbogen im selben Koordinatensystem wie die KONDYLARACHSE ausführlicher beschreiben (z.B. Punkte, die den gemessenen digitalen Daten der Objekte entsprechen, beispielsweise die digitalisierten Grenzen der in Scheiben geschnittenen Abdrücke), und wobei Punkte den oberen Zahnbogen im selben Koordinatensystem wie die KONDYLARACHSE ausführlicher beschreiben.
Besonders bevorzugt kann jede der oben aufgeführten Dateistrukturen ferner fakultativ die Kondylengeometriedaten umfassen, die für den Patienten generiert wurden und die im selben Koordinatensystem wie die KONDYLARACHSE liegen. Da das Zahnartikulationsmodell 11 die Kondylengeometriedaten umfasst, kann volle Artikulation durchgeführt werden, wenn das Modell in Verbindung mit dem Anwenderprogramm 20 verwendet wird.
Ein Beispiel für eine Dateistruktur, die ein Zahnartikulationsmodell 11 beschreibt, ist unten aufgeführt. Bezüglich des Datenformats sind im Allgemeinen alle Daten in der Dateistruktur Standard-ASCII-Zeichen; alle Daten sind in Zeilen organisiert, die mit „\n" enden; das erste Wort in einer Zeile ist in der Regel ein Schlüsselwort, das mit der Zeile assoziiert ist; einige Zeilen haben keine Schlüsselwörter, sondern nur Daten; Schlüsselwörter, die nicht erkannt werden, werden ignoriert; und Zeilen mit Textdaten beginnen mit einem Doppelpunkt (:).
Ferner kann die Dateistruktur zwei Versionen von Kopfzeilen aufweisen: kurze und lange Kopfzeilen. Die kurze Kopfzeile umfasst eine Art von Einheit: BoundBox. Dem Schlüsselwort „BoundBox" folgen zwei Ecken der Zeichen-Box in x, y, z Puffern. Die lange Kopfzeile enthält verschiedene Punkte:

Erste Zeile: besteht aus der Version der Dateistruktur.
Datenzeilen: jede Datenzeile beginnt mit einem Schlüsselwort; die Daten hängen vom Schlüsselwort ab; nicht erkannte Schlüssel können ignoriert werden.

Datenelemente:

BoundBox: dem Schlüsselwort „BoundBox" folgen zwei Ecken der Zeichen-Box in x, y, z Puffern.
Programm: die Version des Programms wird geschrieben.
BL: der Name der BL-Datei wird zur Erstellung der 3D-Datei verwendet.
Endzeile: Endzeile

Die Dateistruktur ist in mehrere Schichten unterteilt. Die Schichten sind von 0–5 nummeriert und jede Schicht wird zum Speichern einiger grafischer Elemente verwendet. Die Schicht 10 kann beispielsweise die Konturbasisdaten des Dentalmodells umfassen (z.B. gemessene digitale Daten, wie z.B. digitalisierte Grenzen wie hierin bereits beschrieben, die Konturen bilden, sofern angezeigt); die Schicht 11 kann die Entwurfsversion von 10 umfassen; die Schicht 12 kann ein Raster mit geringer Auflösung sein (z.B. berechnete digitale Daten auf Basis der gemessenen digitalen Daten, wie z.B. Netze); und die Schichten 13–14 können Raster mit höherer Auflösung sein.
Die verschiedenen grafischen Elemente können beispielsweise dreidimensionale Linien, Netzte und Objekte umfassen; die dreidimensionalen Objekte können beispielsweise Objektdatenlinien umfassen, die Kontrollpolygone, Objektabschnitte, Punktnetze und Punktcluster zur Verwendung bei der Beschreibung von Objekten, wie z.B. dem oberen/unteren Zahnbogen, Zähne, Kondylengeometrie usw. beschreiben. Diese grafischen Elemente können wie folgt bereitgestellt werden:
3d Polylinie:

Erste Zeile: das Schlüsselwort „Poly3".
Datenzeilen: eine Liste der 3D Polylinien-Punkte, jeder Punkt in einer Zeile.
Endzeile: die Liste endet mit „EndPoly".

3d Netz:

Erste Zeile: das Schlüsselwort „Mesh n m", wobei n und m die Anzahl Netzpunkte in x- und y-Richtung sind; dieses Objekt ist eine rechteckige Anordnung von 3D-Punkten, durch bilineare Interpolation interpoliert.
Datenzeilen: Flag, x, y, z.; wenn das Flag 0 ist, werden die Punktdaten nicht angezeigt (d.h. ein Loch im Netz).
Endzeile: die Liste endet mit „EndMesh".
3d Objekt (beispielsweise oberer/unterer Zahnbogen, Zähne usw.): jedes Objekt kann mehrere Datenpunkte enthalten.
Erste Zeile: Objekt obj_name; das 3d Objekt Schlüsselwort beginnt ein Objekt; beispielsweise spezielle obj_namen sind unterer_bogen (für den unteren Zahnbogen) und oberer_bogen (für den oberen Zahnbogen).

Datenzeilen:
Kontrollpolygon:

Erste Zeilen: Kontrollpolygon
Datenzeilen: x y z; wobei x, y und z die Fließpunktkoordinaten des Kontrollpolygons sind.
Letzte Zeile: EndPoly

Datenabschnitt (Teil einer Datenpolylinie):

Datenzeile: Abschnitt cont_num starting_point Ending_point; dem Schlüsselwortabschnitt folgen die drei Ganzzahlen, die einen Satz von Punkten betreffen; die Punkte entstammen einer Kontur (Datenpolygon) cont_num, beginnend bei starting_point bis (einschließlich) ending_point.

Liste der Datenabschnitte:

Erste Zeile: Abschnitte
Datenzeile: cont_num starting point ending_point; die Punkte entstammen einer Kontur (Datenpolygon) cont_num, beginnend bei starting_point bis (einschließlich) ending_point.
Letzte Zeile: EndAbschnitte

Punktnetz:

Erste Zeile: ,Mesh n m', wobei n und m die Anzahl Netzpunkte in x- und y-Richtung sind; dieses Objekt ist eine rechteckige Anordnung von 3D-Punkten, durch bilineare Interpolation interpoliert.
Datenzeilen: Flag, x, y, z.; wenn das Flag 0 ist, werden die Punktdaten nicht angezeigt (d.h. ein Loch im Netz).
Endzeile: EndMesh.
Punktcluster (ungeordnete Punkte): dieses Datenelement enthält einen Satz von Punkten und fakultativ eine Liste von Rändern und eine Liste von Vorderseiten.
Erste Zeile: PointCluster n, wobei n die Anzahl Punkte im Cluster ist.
Datenzeilen: x y z, wobei x, y und z 3D-Koordinaten der Punkte sind.
Trennlinie: Ränder n, wobei n die Anzahl Ränder im Cluster ist.
Datenzeilen: i j; ein Rand geht von Punkt i zu Punkt j.
Trennlinie: Vorderseiten n, wobei n die Anzahl Vorderseiten im Cluster ist.
Datenzeilen: i j k l m n; alle Elemente sind ganzzahlige Indizien der Punkte um eine Vorderseite.
Endzeile: EndCluster
Endzeile des Objekts: EndObjekt

Die der Veranschaulichung dienende Dateistruktur beschreibt auch die Referenzscharnierachse, d.h. die KONDYLARACHSE, im selben Koordinatensystem wie die anderen Objekte der Dateistruktur. Die KONDYLARACHSE definiert die Drehachse des unteren Zahnbogens (Objekt unterer-bogen) relativ zum oberen Zahnbogen (Objekt oberer_bogen). Die KONDYLARACHSE kann aus einem Schlüsselwort „tmj_axis" gefolgt von sechs Ziffern bestehen; die ersten drei Ziffern definieren einen Endpunkt der Achse und die letzten drei Ziffern definieren den anderen Endpunkt der Achse. Beispiel: tmj_axis p1 p2 p3 p4 p5 p6.
Ferner kann die beispielhafte Dateistruktur auch die Kondylengeometrie auf die gleiche Weise wie die anderen dreidimensionalen Objekte beschreiben (z.B. Zahnbögen) wie oben beschrieben. Andere nicht-grafische Elemente können ebenfalls in der Dateistruktur enthalten sein. Beispielsweise ist eine Art von nicht-grafischem Element Text.
Für den Fachmann ist offensichtlich, dass die Dateistruktur für das Zahnartikulationsmodell viele verschiedene Formen annehmen kann, solange die gewünschten Informationen, die für die Durchführung einer einfachen Scharnierartikulation oder vollen Artikulation benötigt werden, dem Programm 20 zur Verfügung stehen. Beispielsweise kann die Dateistruktur zwei oder mehr Dateistrukturen umfassen, die miteinander verknüpft sind. Ferner kann eine solche Dateistruktur auch angehängte Grafikdateien umfassen, wie z.B. Daten von einer cephalometrischen Röntgenaufnahme wie unten weiter beschrieben oder eine Datei mit aufgezeichneter Unterkieferbewegung zur Verwendung beim Abspielen der Unterkieferbewegung mit dem Dentalmodell wie unten ausführlicher beschrieben.
Wie im Diagramm in 3 zu sehen, kann sich das Programm 10 zur Erzeugung eines Dentalmodells im Speicher 34 eines ersten Computersystems 30 befinden und das Anwenderprogramm 20 kann sich im Speicher 44 eines anderen Computersystems 40 befinden. Wie es für den Fachmann offensichtlich ist, können sich die Programm 10 und 20 aber auch im Speicher desselben oder verschiedener Computersysteme befinden. Es ist ebenfalls offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung mit jedem Bearbeitungssystem bedient werden kann, z.B. mit einem PC, und dass die vorliegende Erfindung ferner keinesfalls auf ein bestimmte Bearbeitungssystem beschränkt ist. Der Speicherplatz der Systeme sollte ausreichen, dass der Anwender die Programme 10, 20 anwenden und sie sich darauf ergebenden Daten speichern kann. Es ist offensichtlich, dass dieser Speicherplatz von peripheren Speichervorrichtungen zur Erfassung der relativ großen Daten/Bilddateien, die sich aus der Bedienung der Systeme ergeben, bereitgestellt werden kann. Die Systeme 30, 40 können eine beliebige Anzahl anderer peripherer Vorrichtungen zur Bedienung der Systeme 30, 40 umfassen, wie z.B. die folgenden Vorrichtungen: Anzeige 38, 48; Tastatur 37, 47; und Maus 35, 45. Es ist aber offensichtlich, dass das System auf keine Weise auf die Anwendung dieser Vorrichtungen beschränkt ist und dass diese Vorrichtungen für den Betrieb der Systeme 30, 40 nicht erforderlich sind.
Das Computersystem 30, 40 kann beispielsweise ein HP Vectral-VL mit einer Matrox Millenium Grafikkarte oder ein Netpower Symetra-II mit einer True-TX Prografik-Karte sein. Es kann aber jedes geeignete Computersystem verwendet werden. Verschiedene Programmiersprachen können zur Ausführung der Funktionen wie hierein beschrieben und für den Fachmann offensichtlich verwendet werden. Diese Funktionen können beispielsweise mit C++ Sprache zur Verfügung gestellt werden. Ferner können vorhandene Softwarepakete zur Bereitstellung der verschiedenen Funktionen wie hierin beschrieben verwendet werden. Beispielsweise kann Open Inventor von Silicon Graphics zur Anzeige des Zahnartikulationsmodells für einen Anwender verwendet werden. Darüber hinaus können Informationen gespeichert und mit digitalem Diagnoseprotokoll (DDP), das dem Fachmann allgemein bekannt ist, kommuniziert werden.
Wie durch die verallgemeinerte Verbindung 31 gezeigt können die Informationen in beiden Systemen zur Verwendung durch das jeweils andere System übertragen werden. Diese Verbindung führt zu einem Prozess, der zur Anwendung durch einen Anwender relativ schnell umgesetzt werden kann. Beispielsweise kann das Zahnartikulationsmodell an einer Stelle erzeugt werden (z.B. im Labor, in dem die Abdrücke digitalisiert werden) und anschließend zurück in die Zahnarztpraxis zur Verwendung durch den Kieferorthopäden übertragen werden; Scharnierachsendaten (z.B. wie sie mit einem Frontbogen erhalten werden) können zur Erzeugung des Modells an ein Labor übertragen werden; oder verschiedene Routinen zur Manipulation des Modells können zur Anwendung durch den Anwender heruntergeladen werden.
Obwohl 1 und 2 die Ausrichtungsroutinen 22 und Scharnierachsenanhangroutinen 24 als Teil eines einzelnen Programms zeigen, das als Teil eines bestimmten Computersystem betrieben wird, sollte offensichtlich sein, dass sich verschiedene Teile des Programms an mehreren Orten befinden und verschiedene Funktionen an mehreren Orten ausgeführt werden können. Beispielsweise können sich die Scharnierachsenanhangroutinen 24 auf einem Computersystem beim Anwender befinden. Bei dieser Konfiguration kann die Ausrichtung an einem ersten Ort erfolgen, wobei der Anwender die Scharnierachsen zur Eingabe in das System beim Anwender zur Verfügung stellt. Wenn die Scharnierachsendaten mithilfe eines Frontbogen erhalten werden (z.B. eine Apparatur wie hierin beschrieben), kann der Anwender somit diese Scharnierachsendaten in die Scharnierachsenanhangroutinen eingeben, in die auch die Ausrichtungsdaten eingegeben werden können. Das Zahnartikulationsmodell kann dann sofort beim Anwender erzeugt werden. Der Anwender hat dann sofortigen Zugang zu einem Zahnartikulationsmodell, das für einen Patienten erstellt wurde.
Verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Verfahren werden mit Bezug auf 6–16 ausführlicher beschrieben. Es ist offensichtlich, dass diese Ausführungsformen nur die verschiedenen Methoden veranschaulichen, die für die Durchführung der erfindungsgemäßen Funktionen verwendet werden können. Somit ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine bestimmte Ausführungsform wie hierin beschrieben beschränkt, sondern nur wie in den beiliegenden Ansprüchen beschrieben.
6 und 7 zeigen zwei Anschauungsbeispiele zur Bereitstellung von erfindungsgemäßen Bissausrichtungsdaten (Block 16). Darüber hinaus zeigen 6 und 7 zumindest Teile der Ausrichtungsroutinen (Block 22) zur Ausrichtung der oberen und unteren Zahnbogenbilder unter Verwendung der Bissrausrichtungsdaten, die auf die jeweilige Weise bereitgestellt wurden.
Wie in der Ausführungsform von 6A gezeigt umfasst die Bereitstellung von Bissausrichtungsdaten die Anfertigung von Abdrücken und das Gießen von oberen und unteren Zahnbogenmodellen der oberen und untern Zahnbögen des Patienten. Ferner wird vom Patienten ein Bissregistrierungsabdruck, z.B. ein Wachsbissregistrierungsabdruck, genommen. Die oberen und unteren Zahnbogenmodelle werden physikalisch mit dem dazwischen positionierten Bissabdruck ausgerichtet. Während die oberen und unteren Zahnbogenmodell in physikalischer Ausrichtung mit dem Bissabdruck gehalten werden, wird zumindest ein Merkmal, das den oberen und unteren Zahnbogenmodellen gemeinsam ist, zugeschnitten oder anderweitig in den Modellen geformt. Das gemeinsame Merkmal stellt die Beziehung zwischen den oberen und unteren Zahnbogenmodellen bereit. Beispielsweise kann das Merkmal eine Linie und eine zur Okklusionsebene lotrechte Ebene sein, oder es kann jedes andere geeignete Merkmal sein.
Anschließend wird eine digitale Darstellung der Zahnbogenmodelle einschließlich des Ausrichtemerkmals im oberen und unteren Zahnbogen erstellt. Beispielsweise kann die digitale Darstellung mit einem der oben beschriebenen Verfahren erstellt werden, wie es für den Fachmann offensichtlich ist.
Während die digitalen Daten, die die oberen und unteren Zahnbogen repräsentieren, dem Programm 10 zur Erzeugung eines Dentalmodells zusammen mit den Bissausrichtungsdaten in Form des digitalisierten Ausrichtemerkmals bereitgestellt werden, werden die Ausrichtungsroutinen 22 wie folgt durchgeführt. Wie im Anzeigediagramm in 6B gezeigt ist das gemeinsame Merkmal über die unteren und oberen Modelle ein Liniensegment 52 und eine hintere Ebene 54, die eine obere Bogenebene 56 und eine untere Bogenebene 58 aufweist. Wenn die digitalen Bilder (einschließlich des digitalisierten gemeinsamen Merkmals) in die Ausrichtungsroutine 22 eingegeben wurden, wird ein Punkt gewählt und die obere Bogenebene 56 wird so angeordnet, dass der Punkt Teil der Ebene 56 ist. Anschließend wird die Position der oberen Ebene 56 vom Programm erkannt und die untere Bogenebene 58 wird auf dieselbe Ebene wie die Ebene 56 gebracht. Wenn die Ebenen 56 und 58 ausgerichtet sind, erkennen die Routinen 22 die Koordinaten des Liniensegments 52 in der oberen Ebene 56 und das Liniensegment der unteren Ebene 58 wird mit den Koordinaten ausgerichtet. Somit passen die oberen und unteren Zahnbogenbilder aufeinander. Diese ausgerichtete Daten werden dann zur Verwendung durch die Scharnierachsenanhangroutinen 24 gespeichert.
Wie in 7 gezeigt umfasst die Bereitstellung der Bissausrichtungsdaten (Block 16) die Erfassung von räumlichen Koordinaten (x, y, z) von zumindest drei identifizierbaren nicht-linearen Punkten im oberen und unteren Zahnbogen des Patienten (z.B. Schneidezahnspitze, Gruben auf den linken und rechten zweiten Backenzähnen, usw.). Beispielsweise können solche räumlichen Koordinaten mit einem Digitalisierer von Immersion Corp., der unter dem Handelsnamen Microscribe-3DX Digitalisierer vertrieben wird und der mit einer Stiftspitze ausgestattet ist, erhalten werden. Die räumlichen Koordinaten können direkt vom Patienten oder von einer Darstellung des Patienten erfasst werden, die die Beziehung der oberen und unteren Zahnbögen enthält, z.B. ein Wachsbissabdruck.
Während die digitalen Daten, die die oberen und unteren Zahnbögen repräsentieren, dem Programm 10 zur Erzeugung eines Dentalmodells zusammen mit den räumlichen Koordinaten der zumindest drei nicht-linearen Punkte im oberen und unteren Zahnbogen des Patienten bereitgestellt werden, werden die Ausrichtungsroutinen 22 wie folgt durchgeführt. Die digitalen Daten, die die oberen und unteren Zahnbögen repräsentieren, werden so manipuliert, dass entsprechende Punkte der oberen und unteren Zahnbogenbilder, die die digitalen Daten repräsentieren, dieselbe räumliche Beziehung aufweisen wie die räumlichen Koordinaten der Bissausrichtungsdaten. Mit anderen Worten werden die identifizierbaren Punkte der oberen und unteren Zahnbögen des Patienten, die von den Bissausrichtungsdaten bereitgestellt werden, mit den entsprechenden identifizierbaren Punkten der Zahnbogenbilder ausgerichtet.
8 und 9 zeigen zwei Anschauungsbeispiele zur Bereitstellung von erfindungsgemäßen Scharnierachsendaten (Block 18). Darüber hinaus zeigen 8 und 9 zumindest Teile der Scharnierachsenanhangroutinen (Block 24) zum Anhängen der Referenzscharnierachse an den ausgerichteten oberen und unteren Bogenbildern unter Verwendung der Scharnierachsendaten, die jeweils wie gezeigt bereitgestellt werden.
Wie in 8 gezeigt umfasst die Bereitstellung der Scharnierachsendaten (Block 18) die Anfertigung von mindestens einer seitlichen cephalometrischen Röntgenaufnahme des Patienten. Die seitliche Röntgenaufnahme wird lotrecht zur KONDYLARACHSE angefertigt. Die Mitte des Kondylus, d.h. die KONDYLARACHSE, wird auf der Röntgenaufnahme lokalisiert. Zwei identifizierbare Punkte, d.h. Markierungen (z.B. Schneidezahnspitze, distale Fläche des zweiten Backenzahns, usw.) auf den oberen und unteren Zahnbögen werden auf der Röntgenaufnahme lokalisiert, die entsprechende Punkte aufweisen, die ebenfalls auf einer Bukkalansicht der oberen und unteren Zahnbogenbilder lokalisiert werden können, die von den digitalen Daten bereitgestellt werden, die die oberen und unteren Zahnbögen des Patienten repräsentieren (Block 14). Die x,y-Koordinaten der beiden identifizierbaren Punkte werden dann relativ zur Mitte des Kondylus, d.h. zur KONDYLARACHSE, gemessen und als Scharnierachsendaten zur Verwendung durch das Programm 10 zur Erzeugung des Dentalmodells bereitgestellt.
Wenn die digitalen Daten, die die oberen und unteren Zahnbögen repräsentieren, dem Programm 10 zur Erzeugung des Dentalmodells zusammen mit den Scharnierachsendaten bereitgestellt werden. D.h. die x,y-Koordinaten der identifizierbaren Punkte, werden die Scharnierachsenanhangroutinen 24 wie folgt durchgeführt. Die digitalen Daten, die die oberen und unteren Zahnbögen repräsentieren, werden so manipuliert, dass die oberen und unteren Zahnbogenbilder, die von den digitalen repräsentiert werden, in einer bukkalen Ansicht entsprechend dem seitlich aufgenommenen zweidimen sionalen cephalometrischen Bild dargestellt werden. Anschließend wird die Referenzscharnierachse in der bukkalen Ansicht und lotrecht dazu mit den x,y-Messungen der identifizierbaren Punkte relativ zur KONDYLARACHSE in der Röntgenaufnahme konstruiert.
Wie in 9 gezeigt umfasst die Bereitstellung der Scharnierachsendaten (Block 18) die Erfassung von räumlichen Koordinaten (x, y, z) von zumindest drei identifizierbaren nicht-linearen Punkten im oberen und unteren Zahnbogen des Patienten (z.B. Schneidezahnspitze, Gruben auf den linken und rechten zweiten Backenzähnen, usw.). Beispielsweise können solche räumlichen Koordinaten mit einem Digitalisierer von Immersion Corp., der unter dem Handelsnamen Microscribe-3DX Digitalisierer vertrieben wird und der mit einer Stiftspitze ausgestattet ist, erhalten werden. Die räumlichen Koordinaten können direkt vom Patienten oder von einer Darstellung des Patienten erfasst werden, die die Beziehung der oberen und unteren Zahnbögen enthält, z.B. ein Wachsbissabdruck. Darüber hinaus wird die KONDYLARACHSE auf beiden Seiten des Patenten lokalisiert, z.B. mit einer Frontbogen-Überlegtechnik, wie sie mit Bezug auf die Frontbogenvorrichtung in 11A–11C beschrieben ist, und die x, y, z Position der KONDYLARACHSE wird bestimmt. Die x-, y- und z-Koordinaten der KONDYLARACHSE und die x-, y- und z-Koordinaten der identifizierbaren Punkte des Zahnbögen werden als Scharnierachsendaten 18 bereitgestellt.
Die Frontbogenvorrichtung 100 wie in 11A–11C gezeigt kann zur genauen Lokalisierung von zumindest drei Positionen der Zähne verwendet werden, z.B. Spitzen des oberen Bogens, und die Position der Kondylarachse relativ zu den Zähnen. Im Allgemeinen wird bei einer Standardtechnik die KONDYLARACHSE als Standardabstand vom Ohrkanal angenähert. Alternativ kann eine seitliche cephalometrische Röntgenaufnahme die Beziehung zwischen Ohrkanal und KONDYLARACHSE bereitstellen. Deshalb lokalisiert der Ohrkanal effektiv die KONDYLARACHSE des Patienten. Somit verwendet die Frontbogenvorrichtung die Beziehung zwischen Ohrkanal und KONDYLARACHSE, um Scharnierachsendaten zur erfindungsgemäßen Verwendung bereitzustellen.
Die Frontbogenvorrichtung 100 umfasst einen Frontbogenteil 102, einen Bissgabelabschnitt 104, einen Nasenlokalisationsabschnitt 106, die alle verstellbare mit einem Pfosten 108 verbunden sind. Der Frontbogenabschnitt 102 umfasst einen bogenförmigen Abschnitt 150 mit einem ersten Abschnitt 153 und einem zweiten Abschnitt 154, die jeweils getrennt um eine Achse 109 beweglich sind, die sich durch den Pfosten 108 erstreckt, wie von den Pfeilen 160 bzw. 161 gezeigt wird. Der Frontbogenabschnitt 102 umfasst ferner Ohrkanal-Einführabschnitte 152 an jeweiligen Enden des bogenförmigen Abschnitts 150 zum Eingriff mit den Ohrkanälen eines Patienten. Der Frontbogenabschnitt 102 ist entlang der Achse 109 verstellbar, wie durch den doppelten Pfeil 131 gezeigt wird. Die eingestellte Position des Frontbogenabschnitts 102 kann mit dem vertikalen Messskalenabschnitt 130 auf dem Pfosten 108 gemessen werden.
Der Bissgabelabschnitt 104 umfasst einen Bissabdruckabschnitt 170, der bei Gebrauch mit einer Wachsverbindung oder einem anderen Abdruckmaterial 172 gefüllt wird, das die Abdrücke der Zahnspitzen des oberen Zahnbogens halten kann. Der Bissgabelabschnitt 104 umfasst ferner ein Verbindungselement 174, das sich vom Bissabdruckabschnitt 170 aus erstreckt und durch eine Öffnung 132 im Pfosten 108 verstellbar gekoppelt ist.
Wie durch den doppelten Pfeil 135 gezeigt, ist die Bissgabel senkrecht zur Achse 109 einstellbar.
Messungen für diese eingestellte Position können mit dem Messskalenabschnitt 137 des Verbindungselements 174 durchgeführt werden. Ferner ist der Bissgabelabschnitt 104 winkelförmig einstellbar, wie durch den doppelten Pfeil 139 an einer Achse 105, die sich durch das Verbindungselement 174 des Bissgabelabschnitts 104 erstreckt, gezeigt. Eine solche winkelförmig eingestellte Position kann unter Verwendung des winkelförmigen Messskalenabschnitts 134 am Pfosten 108 durchgeführt werden.
Der Nasenwurzelpunktlokalisationsabschnitt 106 umfasst einen Kerbabschnitt 116, der gegen den Nasenrücken des Patienten gedrückt wird und einen Lokalisatorverbindungsabschnitt 118, der verstellbar mit dem Pfosten 108 durch einen Schlitz 120 gekoppelt ist. Der Nasenwurzellokalisationsabschnitt 106 ist lotrecht zur Achse 108 verstellbar, wie es durch den Doppelpfeil 121 gezeigt wird. Der verstellte Abschnitt des Nasenwurzellokalisationsabschnitts 106 wird über den Messskalenabschnitt 123 auf dem Lokalisationsverbindungselemente 118 gemessen.
Im Allgemeinen bestimmen die Positionsanzeigen durch die verschiedenen Messskalenabschnitte 130, 134 und 137 der Frontbogenvorrichtung 100 die Position und Orientierung des Bissgabelabschnitts 104 relativ zum Frontbogenabschnitt 102. Da die Komponenten der Apparatur alle bekannte Abmessungen aufweisen, repräsentieren die Messdaten der Messskalenabschnitte 130, 134 und 137 in Kombination mit der Lokalisation der Zahnspitzen auf der Bissplatte vollständig die relativen Lokalisationen der KONDYLARACHSE und des oberen Zahnbogens. Die Position des Nasenwurzelpunkts wird auch durch die Messungen des Messskalenabschnitts 123 auf dem Nasenwurzelpunktlokalisator 106 mit der KONDYLARACHSE und den Zahnbögen in Bezug gesetzt. Es versteht sich, dass die verschiedenen beweglichen Elemente beliebige geeignete Kupplungen aufweisen können, die zur Verstellung der Elemente und/oder zur Arretierung der beweglichen Elemente verwendet werden können.
Die Frontbogenvorrichtung 100 wird wie folgt verwendet. Der Frontbogenabschnitt 102 wird über die Ohrkanaleinführabschnitte 152 in die Ohrkanäle eines Patienten gesetzt. Der Nasenwurzelpunktlokalisator 106 wird im Schlitz 120 des Pfostens 108 positioniert und die Kerbe 116 wird gegen den Nasenrücken des Patienten gedrückt. Der Nasenwurzelpunktlokalisator 106 wird dann im Pfosten 108 arretiert. Der Bissgabelabschnitt 104 wird mit einem Abdruckmaterial 172 beladen und in den Pfosten 108 eingepasst. Der Bissgabelabschnitt 104 wird zur Lokalisation der Okklusionsebene des oberen Zahnbogens positioniert. Der Bissgabelabschnitt 104 wird dann in den oberen Zahnbogen gedrückt und die Bissgabel wird im Pfosten 108 arretiert.
Wenn die Komponenten arretiert sind werden die Messskalenabschnitte 130, 134 und 137 abgelesen und notiert. Die Frontbogenvorrichtung 100 wird dann auseinandergebaut und die Positionen von zumindest drei identifizierbaren Zahnspitzen werden auf der Bissgabel beispielsweise mit einem dreidimensionalen Digitalisierer gemessen. Die Positionen der Zahnspitzenkoordinaten, die notierten Messwerte der Messskalenabschnitte und die bekannten Abmessungen der Frontbogenvorrichtung 100 ergeben die Scharnierachsendaten zum Anhängen einer Referenzscharnierachse an die ausgerichteten Zahnbögen. Für den Fachmann sollte es offensichtlich sein, dass elektronische Wandler anstelle der Messskalen verwendet werden könnten, so dass die Daten von diesen Wandlern direkt in einen Computer exportiert und zur Erzeugung des Dentalmodells verwendet werden könnten.
Wenn die digitalen Daten, die die oberen und unteren Zahnbögen repräsentieren, dem Programm 10 zur Erzeugung des Dentalmodells zusammen mit den generierten Scharnierachsendaten bereitgestellt werden, wie in 9 gezeigt (z.B. Frontbogendaten, werden die Scharnierachsenanhangroutinen 24 wie folgt durchgeführt. Die digitalen Daten, die die oberen und unteren Zahnbögen repräsentieren, werden so manipuliert, dass die oberen und unteren Zahnbogenbilder, die von den digitalen Daten repräsentiert werden, in einer Ansicht entsprechend den x, y und z Koordinaten der identifizierbaren Positionen der Zahnbögen (z.B. den zumindest drei identifizierbaren Zahnspitzen) dargestellt werden. Anschließend wird die Referenzscharnierachse mit den erfassten x, y und z-Koordinaten, die für die KONDYLARACHSE bestimmt wurden, mit einer Technik, wie z.B. Frontbogenüberlegen (z.B. die Messungen der Messskalenabschnitte und die bekannten Abmessungen der Frontbogenkomponenten) konstruiert.
Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass die mit Bezug auf 1–9 beschriebenen Routinen keine Eingabe vom Anwender erfordern. Beispielsweise können die Ausrichtungsroutinen von einem Anwender eingeleitet werden, der ein oberes und unteres Zahnbild zur Anzeige wählt. Anschließend kann die Ausrichtung der oberen und unteren Zahnbilder relativ zueinander automatisch vom Computersystem unter Anwendung von Routinen zur Erreichung der hierin beschriebenen Funktionen durchgeführt werden. Ferner kann das Anhängen der Referenzscharnierachse nach Wahl der zutreffenden Scharnierachsendaten für die Erzeugung des Artikulationsmodells automatisch erfolgen. Wenn die Scharnierachsendaten wie in 8 gezeigt bereitgestellt werden, manipuliert das Computersystem beispielsweise die Bilder der Zahnbögen zu einer Bukkalansicht und verwendet dann die x, y Koordinaten zur Erzeugung der Achse, d.h. einer Linie, im selben Koordinatensystem wie die manipulierten Bilder.
Der zentrische Okklusionsbissregistrieralgorithmus 23 mit der Wobbeltechnik wie zusammenfassend oben mit Bezug auf 4 vorgestellt, wird mit Bezug auf 10A–10C ausführlicher beschrieben. Die Wobbeltechnik kann verwendet werden, um die optimale zentrische Okklusionsbeziehung zu finden, d.h. zur Bestimmung der richtigen Okklusalkontakte und der optimalen Spitzen-Fossa-Beziehungen zwischen den Zähnen des Ober- und Unterkiefers des Patienten (Fossa/Spitzen-Interdigitation).
Im Allgemeinen umfasst die Wobbeltechnik das Verschieben von Bildern der oberen und unteren Zahnbögen, die auf einer Ebene ausgerichtet sind, zueinander, bis ein erster Kontaktpunkt nachgewiesen wird, d.h. ein Pixel des oberen Zahnbogens besetzt dieselbe Koordinatenposition wie das Pixel des unteren Zahnbogens. Die Bilder werden dann in ein oder mehr Richtungen relativ zueinander in sehr kleinen Schritten (vorzugsweise mit Pixel-Auflösung) in eine Vielzahl verschiedener Positionen relativ zum ersten Kontaktpunkt verschoben. Entsprechende Pixel der oberen und unteren Zahnbögen, d.h. die auf einer ähnlichen Koordinatenachse liegen, werden an jeder Position miteinander verglichen, um festzustellen, welche Position optimale Interdigitation zwischen den oberen und unteren Zahnbögen auf Basis des Abstands zwischen den entsprechenden Pixel der Vielzahl von Positionen bietet. Während der erste Kontaktpunkt beibehalten wird, kann anschließend eines der oberen oder unteren Zahnbogenbilder um eine Achse durch den ersten Kontaktpunkt und lotrecht zur Ausrichtungsebene gedreht werden, um einen zweiten Kontaktpunkt zwischen den oberen und unteren Zahnbogenbildern in einer Region des Dentalmodells zu erhalten, die der Region, in der sich der erste Kontaktpunkt befindet, symmetrisch gegenüberliegt.
Mit anderen Worten werden die Zahnbogenbilder relativ zueinander in sehr kleinen Schritten, vorzugsweise mit Pixel-Auflösung, verschoben, um die optimale Okklusion der oberen und unteren Zahnbögen zu bestimmen, d.h. die Zahnbogenbilder werden relativ zueinander gewobbelt, um die optimale Interdigitation zu bestimmen. Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass diese Verschiebung in einer oder mehr Richtungen auf ein oder mehr Koordinatenachsen oder um ein oder mehr Koordinatenachsen erfolgen kann und dass diese Verschiebung nicht auf die Verschiebung der Bilder wie in dem Ausführungsbeispiel unten beschrieben beschränkt ist.
10A–10C zeigen eine Anschauungsbeispiel mit der Verwendung der Wobbeltechnik 23. Zunächst werden die hinteren Ebenen der oberen und unteren Zahnbögen erzeugt und auf der Ausrichtungsebene 75 ausgerichtet. Beispielsweise kann diese Ausrichtung der hinteren Ebenen wie mit Bezug auf 6A und 6B beschrieben durchgeführt werden. Anschließend werden die oberen und unteren Zahnbögen wie durch das Dentalmodell 71 auf Bildschirm 73 so gedreht, dass die hinteren Ebenen auf dem Bildschirm 73 horizontal sind und der Ausrichtungsebene 75 wie in 10B gezeigt entsprechen.
Wenn die hinteren Ebenen 77 so ausgerichtet sind, werden Phantombilder der oberen und unteren Zahnbogenbild erstellt, d.h. Bilder, die nicht angezeigt werden, aber die vorzugsweise nur gemessene digitalen Daten umfassen, die die Zahnbogenbilder repräsentieren. Ein Z-Wert für jedes Pixel auf dem Phantombild der oberen und unteren Phantombogenbilder wird berechnet, d.h. Z_oben, Z_unten. In dieser Ausführungsform ist der Z-Wert ein z-Koordinatenwert für jedes Pixel, wenn die hinteren Ebenen 77 entlang der z-Koordinatenebene ausgerichtet werden.
Die oberen und unteren Phantombogenbilder werden dann näher zueinander geschoben, bis ein erster Kontaktpunkt 72 nachgewiesen wird (10C). Nach Herstellen des Kontakts wird ein Vergleich der Z-Werte für entsprechende Pixel in den oberen und unteren Phantombogenbildern durchgeführt. Der Vergleich umfasst die Berechnung des Abstands zwischen den entsprechenden Pixels durch Bilder der Differenz zwischen Z_oben und Z_unten. Die Anzahl entsprechender Pixel in den oberen und unteren Zahnbogenbildern mit einem Abstand dazwischen unter einem bestimmten Schwellwert wird dann generiert, d.h. N1.
Das obere Zahnbogenbild wird rechts und anschließend nach links vom ersten Kontaktpunkt in Pixel-Auflösung, vorzugsweise ein Pixel, verschoben. Die Anzahl entsprechender Pixel in den oberen und unteren Zahnbogenbildern mit einem Abstand dazwischen unter dem Schwellwert wird dann für die Positionen des oberen Zahnbogenbilds rechts und linke vom ersten Kontaktpunkt erzeugt, d.h. N2 und N3. N2 und N3 werden mit N1 verglichen, um festzustellen, ob die Position des oberen Zahnbogens, die N2 oder N3 entspricht, optimaler ist als N1, d.h. die beste oder optimale Position ist die, die der maximalen Anzahl korrespondierender Pixel mit einem Abstand dazwischen unter dem Schwellwert entspricht. Der Vorgang des Verschiebens zur rechten oder linken Seite der optimaleren Position wird wiederholt und die Berechnungen werden fortgesetzt, bis die der maximalen Anzahl korrespondierender Pixel mit einem Abstand dazwischen unter dem Schwellwert entsprechende Position erreicht ist.
Wenn die Position des oberen Zahnbogenbilds entsprechend der maximalen Anzahl korrespondierender Pixel mit einem Abstand dazwischen unter dem Schwellwert erreicht ist, wird das Dentalmodell mit den oberen und unteren Zahnbogenbildern symmetrisch in Segmente unterteilt, d.h. in der Mitte, wobei die Ebene 74 lotrecht zur Ausrichtungsebene 75 wie in 10C gezeigt liegt. Das in symmetrische Segmente unterteilte Dentalmodell 71 umfasst eine erste Hälfte 79 und eine zweite Hälfte 80, wobei der erste Kontaktpunkt 72 in der ersten Hälfte 79 liegt. Das obere Zahnbogenbild wird dann um die Achse 81 gedreht, die sich durch den ersten Kontaktpunkt 72 und lotrecht zu den hinteren Ebenen 77 oder der Ausrichtungsebene 75 erstreckt, d.h. parallel zur Segmentierebene 74. Die Drehung wird fortgesetzt, bis ein zweiter Kontaktpunkt 70 in der zweiten Hälfte 80 des Dentalmodells erreicht ist. wenn der zweite Kontaktpunkt erreicht ist, ist die optimale Ausrichtungsposition, d.h. Okklusionsbeziehung, der obere und unteren Zahnbogenbilder erreicht. Nach Anhängen der KONDYLARACHSE an die ausgerichteten oberen und unteren Zahnbogenbilder und fakultativ nach Anhängen der Kondylengeometriedaten wird dann das Dentalmodell gespeichert, d.h. die Dateistruktur für das Dentalmodell wird erstellt.
12A und 12B sind Abbildungen einer Ausführungsform einer grafischen Anwenderschnittstelle des Dentalartikulations-Anwenderprogramms 20 aus 1. Wenn die Kondylengeometrie nicht bereits Teil des Dentalmodells 10 ist, kann die Artikulationsschnittstelle die Eingabe der Kondylengeometriedaten wie in 12B gezeigt umfassen, zusätzlich zu den Scharnierachsendaten, die im Modell 210 durch die Kugeln 240 dargestellt werden. Die Scharnierachse ist vorzugsweise ein Liniensegment, das die Mitte der Kondylen verbindet. Mit anderen Worten stellt die Scharnierachse die Position der Kondylen des Patienten dar. 12B zeigt eine Artikulatoreinrichteschnittstelle 250 mit einer Sichtkontrollschnittstelle 202, die unten allgemein beschrieben wird. Die Einrichteschnittstelle 250 umfasst einen linken Kondyleneingabeabschnitt 252 und einen rechten Kondyleneingabeabschnitt 254, der die in mechanischen Artikulatoren verwendete Geometrie nachahmt; bei solchen mechanischen Artikulatoren erfolgen in der Regel mehrere Anpassungen. Diese häufigen Anpassungen umfassen die Neigung der Fossa, d.h. der Neigewinkel, wie von dem rechten Winkelelement 241 in Modell 210 gezeigt, und den Bennett-Winkel, wie von dem ebenen Element 242 in Modell 210 gezeigt. Ferner können diese Anpassungen auch verschiedene andere Eingabedaten umfassen, beispielsweise die Breite oder der Abstand zwischen den Kondylen wie im anderen Eingabeabschnitt 256 gezeigt. Wie durch die allgemeine Art des Abschnitts 256 zu erkennen ist, hängen die anderen diversen Anpassungsfaktoren von der Art des Artikulators ab, den der Anwender nachahmen will.
Deshalb kann die Kondylengeometrie mit solchen einfachen Eingaben in die Eingabeschnittstellenabschnitte angenähert werden. Diese Eingaben können auf Daten, wie z.B. den Bevölkerungsnormen oder patientenspezifischen Daten beruhen. Vorzugsweise wird die Kondylengeometrie aus klinischen Messungen generiert und sie besteht aus den Kondylengeometriedaten, die bereits mit Bezug zumindest auf 1 beschrieben wurden.
Die Bildschirmanzeige 200 in 12A zeigt ein Dentalmodell 210 mit einem oberen Zahnbogen 212, einem unteren Zahnbogen 214 und einer Kondylenscharnierachse 216. Die Anzeige liefert ferner die Sichtkontrollschnittstelle 202 und eine Artikulationskontrollschnittstelle 204, damit der Anwender das Dentalmodell 210 auf Wunsch manipulieren kann. Die Sichtkontrollschnittstelle 202 umfasst ein Modellsymbol 230 in der Mitte der Schnittstelle mit einem ersten Drehelement 234 mit festgelegter Ebene um es herum und einem zweiten Drehelement 236 links vom ersten Drehelement 234 mit festgelegter Ebene. Die ersten und zweiten Drehelemente mit festgelegter Ebene gestatten es dem Anwender, das Modell innerhalb der festgelegten Ebenen zu drehen. Ferner umfasst die Sichtkontrollschnitt stelle 202 eine Schieberkontrolle 232, damit der Anwender die Kiefer relativ zueinander bewegen kann. Die Schnittstelle kann es dem Anwender beispielsweise gestatten, den oberen und/oder unteren Zahnbogen relativ zur Referenzscharnierachse zu bewegen oder die Schnittstelle kann es dem Anwender beispielsweise gestatten, den oberen Zahnbogen in fixer Position zu halten, während der untere Zahnbogen relativ zum oberen Zahnbogen und der Referenzscharnierachse bewegt wird. Eine Sichtkontrollschnittstelle wie z.B. die Schnittstelle 202 ist in der israelischen Patentanmeldung Nr. 120867 mit dem Titel „Computer User Interface For Orthodontic Use", eingereicht am 20. Mai 1997 von Cadent, Ltd. (Israel), beschrieben, die hiermit gänzlich bezugnehmend aufgenommen wird.
Die Artikulationskontrollschnittstelle 204 umfasst die Vorsteh/Zurückzieh-Schiebekontrolle 218, damit der Anwender den unteren Zahnbogen 214 relativ zum oberen Zahnbogen 212 bewegen kann. Wenn die Schiebekontrolltaste 219 beispielsweise am entfernten Ende des Schiebers durch den vorstehenden Text wie in 12A gezeigt positioniert wird, befindet sich der untere Zahnbogen 214 in einem maximalen vorstehenden Zustand relativ zum oberen Zahnbogen 212. Wenn die Schiebekontrolltaste 219 zur zurückgezogenen Positionen der Schiebekontrolle 218 bewegt wird, befindet sich der untere Zahnbogen 214 in einem zurückgezogenen Zustand relativ zum oberen Zahnbogen 212.
Die Artikulationskontrollschnittstelle 204 umfasst ferner eine linke/rechte Schiebekontrolle 220 zum Schieben des unteren Zahnbogens 214 relativ zum oberen Zahnbogen 212 in einer Richtung entlang der Scharnierachse 216. Die tatsächliche seitliche Position des unteren Zahnbogens relativ zum oberen Zahnbogen hängt von der Position der Schiebetaste 221 relativ zu den Enden der Schiebekontrolle 220 ab.
Die vorstehende oder zurückgezogene Position oder die linke oder rechte Schiebeposition der unteren und oberen Zahnbögen kann auch anhand von Dimensionsänderungen durch den Anwender über Eingaben 228 bzw. 226 kontrolliert werden. Wenn der untere Zahnbogen 214 beispielsweise 3 mm nach rechts relativ zum oberen Zahnbogen 212 verschoben werden soll, würde für die Eingabe 226 3 gewählt werden.
Die Schnittstelle 204 umfasst ferner die zentrische Relationstaste 222 und die zentrische Okklusionstaste 224. Durch Wahl der zentrischen Relationstaste 222 werden die Zahnbögen 212, 214 relativ zur Scharnierachse 216 in eine Position bewegt, die die Position repräsentiert, in der die Kondylen des Patienten vollständig in der jeweiligen Fossa sitzen. Die Position des bei der Erzeugung gespeicherten Modells ist die zentrische Okklusionsposition, d.h. die Ursprungsposition. Wenn das Modell zum ersten Mal auf den Bildschirm 200 gebracht wird, befindet es sich mit anderen Worten also in der zentrischen Okklusionsposition. Um die Position des Modells in zentrischer Relation zu zeigen, wird die Taste 222 gewählt. Die Position der Elemente des Modells in zentrischer Okklusion ist beispielsweise die Position des Modells nach Optimierung durch die bereits beschriebene Wobbeltechnik. Die Position der Elemente in zentrischer Relation wird durch eine dreidimensionale Transformation des Modells in zentrischer Okklusion anhand einer Deltamessung zwischen den beiden Positionen erreicht, beispielsweise durch einen Wachsbissabdruck in zentrischer Okklusion relativ zu einem Wachsbissabdruck in zentrischer Relation.
Mit anderen Worten bietet die Schnittstelle des Anwenderprogramms 20 im Allgemeinen dem Anwender die Möglichkeit, das Dentalmodell in jedem Winkel und/oder in jeder Vergrößerung anzusehen. Die Sichtalgorithmen werden durch Betätigung der Maus und/oder einer Tastatur oder jedem anderen Mechanismus zum Wählen oder Einleiten von Computeraktionen oder Manipulationen von Bildern auf einem Bildschirm, wie sie von einem Fachmann häufig angewendet werden, kontrolliert. Der Anwender erhält ferner im Allgemeinen die Möglichkeit, das Dentalmodell für einfache Scharnierartikulation oder volle Artikulation zu manipulieren. Der Kiefer kann beispielsweise durch Drehen des unteren Zahnbogens um die Scharnierachse geöffnet oder geschlossen werden und/oder der untere Zahnbogen kann mithilfe der Schiebekontrollen und Kollisionsnachweis, z.B. entweder einfacher Kontaktnachweis oder eine komplexere Kollisionsnachweistechnik ähnlich der bereits beschriebenen Wobbeltechnik über den oberen Zahnbogen geschoben werden. Die anfängliche Scharnieröffnung kann beispielsweise aus der zentrischen Relation erfolgen, wobei eine Drehung um die Referenzscharnierachse des Modells erfolgt. Wenn die Öffnung aus anderen Positionen als zentrischer Relation erfolgt, kann die Bewegung der Kondylen verschiedene Drehungen und Translationen (z.B. 6 Freiheitsgrade) umfassen. Bei der vollen Artikulation können mit anderen Worten 6 Freiheitsgrade der Bewegung des Unterkiefers relativ zum Schädel simuliert werden. Solche Bewegungen können durch die Einschränkungen der Kondylengeometrie und/oder Kollisionsnachweis wie ebenfalls hierin bereits beschrieben beschränkt werden. Die komplexen Bewegungen des unteren Zahnbogenbildes (ein starrer Körper, der mit den Kondylen verbunden ist) relativ zum oberen Zahnbogenbild (ein starrer Körper, der mit der Fossa verbunden ist) kann beispielsweise auf Basis von 3D-Sensordaten bestimmt werden.
Es sollte offensichtlich sein, dass die auf dem Anzeigebildschirm 200 gezeigten Elemente nur einige der zahlreichen Schnittstellenelemente oder Symbole sind, die mit dem vorliegenden Dentalmodell verwendet werden können. Beispielsweise können erfindungsgemäß auch andere Elemente zum Hochbringen des Modells, Löschen eines Modells, Bewegen eines Modells oder jedes andere Element, das typisch bei der grafischen Manipulation zum Einsatz kommt, verwendet werden. Die vorliegende Erfindung ist darüber hinaus nicht auf die beschriebenen oder gezeigten Elemente und Techniken beschränkt, sondern sie wird nur wie in den beiliegenden Ansprüchen beschrieben begrenzt. Das Dentalmodell kann beispielsweise so manipuliert werden, dass Okklusalkarten entstehen, wie in der israelischen Patentanmeldung Nr. 120892 mit dem Titel „Method For Obtaining a Dental Occlusion Map", eingereicht am 22. Mai 1997 und zurzeit an Cadent, Ltd. (Israel) vergeben, beschrieben, die hiermit gänzlich bezugnehmend aufgenommen ist.
13 ist ein allgemeines Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, bei der zusätzlich Grafikdateien 13 an das erfindungsgemäße Dentalmodell 11 angehängt werden. Die angehängten zusätzlichen Grafikdateien 13 können dann unter Kontrolle des Zahnartikulations-Anwenderprogramms 20 und der zugehörigen Schnittstelle verwendet werden. 14 und 15 zeigen zwei Techniken zum Anhängen und Verwenden dieser erfindungsgemäßen Grafikdateien.
Ein Bildanhangverfahren 280 ist in 14 gezeigt. Die Verwendung der mit diesem Verfahren 280 angehängten Bilder ist in 16A und 16B weiter gezeigt. Bei dem Bildanhangverfahren 280 wird ein Bild (z.B. jedes zwei- oder dreidimensionale Bild) digitalisiert. Die Bilder können beispielsweise von cephalometrischen Röntgenaufnahmen, Panoramaröntgenaufnahmen, Patientenfotos, intraoralen Aufnahmen und/oder dreidimensionalen Scans der Patienten (z.B. mit dem Vivid 700 Digitalisierer von Minolta Corp., Ramsey, NJ) stammen. Drei oder mehr gemeinsame Punkte zwischen dem Bild und dem Dentalmodell oder Artikulationsmodell werden identifiziert. Die drei oder mehr gemeinsamen Punkte zwischen dem Bild und dem Dentalmodell werden dann zur Registrierung des Bilds mit dem Dentalmodell ausgerichtet. Beispielsweise kann ein Paar gemeinsamer Punkte zunächst ausgerichtet werden und dass Bild kann dann skaliert und relativ zum Dentalmodell gedreht werden, so dass alle identifizierten gemeinsamen Punkte zusammenfallen. Die Beziehung zwischen dem Bild und dem Dentalmodell wird dann gespeichert und ergibt ein vereinheitlichtes Modell des Patienten, das für die Diagnose geeignet ist. Anschließend können das Dentalmodell und das Bild in jeder Kombination von registrierten Bildern in jeder Intensität angezeigt werden. Beispielsweise kann ein Bild ausgeblendet werden, während das andere entsprechende Merkmale einblendet. Noch einfacher kann das Bild eine andere Intensität aufweisen als das Dentalmodell.
Ein Beispiel eines digitalisierten cephalometrischen Röntgenbilds 320 mit Spuren 322 darauf ist in 16A auf dem Anzeigebildschirm 300 gezeigt. Das Röntgenbild 320 wird an das Dentalmodell 310 mit den oberen und unteren Zahnbögen 312, 314 und der KONDYLARACHSE 316 angehängt oder damit registriert. Wie weiter zu sehen ist, kann das Dentalmodell 310 mit dem angehängten Röntgenbild 320 dann durch die Sichtkontrollschnittstelle 302 und die Artikulationskontrollschnittstelle 304 nach Wunsch vom Anwender und wie oben bereits beschrieben manipuliert werden. In 16B ist das Dentalmodell 310 mit dem angehängten Röntgenbild 320 aus einer vorherigen in 16A gezeigten Stellung gedreht.
Ein Verfahren 290 zum Anhängen einer Grafikdatei mit Bewegungsdaten an das Dentalmodell ist im Blockdiagramm in 15 gezeigt. Zunächst wird die Bewegung des Unterkiefers zum späteren Abspielen mit dem Dentalmodell aufgezeichnet. Zur Aufzeichnung der Bewegung des Unterkiefers werden Positionssensoren am Unterkiefer des Patienten und am Schädel befestigt. Beispielsweise können diese Sensoren Sensoren sein, die unter dem Handelsnamen Minibird 6 degree of freedom sensors von Ascension Technology, Burlington, VT, erhältlich sind. Die Position des Sensors auf dem Schädel wird bezüglich der drei Punkte auf dem Patienten gemessen, die den identifizierbaren Punkten auf dem Dentalmodell entsprechen, d.h. dem virtuellen Artikulatormodell. Beispielsweise können diese Punkte die Schneidezahnspitze, der linke und rechte Kondylus usw. sein. Die Position des Sensors auf dem Unterkiefer wird ebenfalls von drei Punkten auf dem Patienten gemessen, die drei identifizierbaren Punkten auf dem Dentalmodell entsprechen. Diese Messungen können mit einer Vorrichtung wie z.B. dem Microscribe-3DX Digitalisierer erfolgen.
Anschließend wird ein den Sensor auf dem Schädel repräsentierender Messwert zum Anhängen an das Dentalmodell zur Verwendung bei der virtuellen Artikulation erstellt. Der Schädelsensormesswert wird als starrer Körper mit dem oberen Zahnbogen und Fossadaten der Kondylengeometrie verbunden. Außerdem wird ein den Sensor auf dem Unterkiefer repräsentierender Messwert zum Anhängen an das Dentalmodell zur Verwendung bei der virtuellen Artikulation erstellt. Der Unterkiefer sensormesswert wird als starrer Körper mit dem unteren Zahnbogen und den bereits für den Patienten bereitgestellten Kondylendaten der Kondylengeometrie verbunden.
Mit einem computerimplementierten System oder jedem geeigneten Aufzeichnungsgerät wird der Sensorausgang der Schädel- und Unterkiefersensoren in einer bekannten Bezugsposition aufgezeichnet. Beispielsweise kann die bekannte Bezugsposition eine Position sein, in der sich die Bögen in zentrischer Okklusion, zentrischer Relation usw. befinden. Dadurch entsteht eine anfängliche Referenzmessposition oder ein Nullpunkt, von dem alle anderen Messungen der Sensorausgänge erfolgen. Wenn die bekannte Referenzmessposition feststeht, werden die Sensorpositionen in Abhängigkeit von der Zeit während der gewünschten Unterkieferauslenkungen des Patienten aufgezeichnet.
Die aufgezeichneten Daten werden in einer Datei zum Anhängen an das Zahnartikulationsmodell gespeichert. Die aufgezeichneten Daten, die die Bewegung des Unterkiefers repräsentieren, d.h. die Positionssensordaten, werden zur Manipulation der oberen und unteren Zahnbögen des Dentalmodells für die Artikulation verwendet. Die aufgezeichneten Daten werden an die Sensorlokalisationspunkte auf den oberen und unteren Zahnbögen des Dentalmodells mit starren grafischen Transformationen angelegt, wenn der Schädelsensormesswert und der Unterkiefersensormesswert als starrer Körper mit dem oberen bzw. unteren Zahnbogen verbunden werden. Die aufgezeichneten Daten können zum Abspielen der Unterkieferbewegung für einen Anwender des Zahnartikulationsmodells in Echtzeit verwendet werden, d.h. im Wesentlichen zur selben Zeit wie die Aufzeichnung der Daten, zu einem späteren Zeitpunkt, in Zeitlupe, umgekehrt usw., wie es für den Fachmann offensichtlich ist. Gemäß anderen Aspekten der vorliegenden Erfindung kann das mit der Unterkieferbewegung abgespielte Dentalmodell ferner aus verschiedenen Winkeln, mit verschiedenen Zoom-Einstellungen usw. beim Abspielen der Daten betrachtet werden.
Es sollte für den Fachmann offensichtlich sein, dass bei Fixierung des Schädels des Patienten bei den Messungen der Bewegung des Unterkiefers des Patienten oder bei direktem Bezug zwischen dem Unterkiefersensor und dem Schädel nur der Unterkiefersensor benötigt wird, um die notwendigen Messungen zur Aufzeichnung der Unterkieferbewegung zu erhalten. In diesem Fall werden beispielsweise nur Messungen mit dem Unterkiefersensorausgang und das Anlegen der aufgezeichneten Daten an die Lokalisationspunkte auf dem unteren Zahnbogen benötigt, um die Unterkieferbewegung mit dem Dentalmodell abzuspielen.
Alle hierin offenbarten Literaturstellen und Patente werden hiermit gänzlich bezugnehmend aufgenommen, als ob sie einzeln aufgenommen werden würden. Verschiedene Modifikationen und Änderungen der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann offensichtlich, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, und es versteht sich, dass diese Erfindung nicht auf die Anschauungsbeispiele und hierin aufgeführten Verfahren beschränkt ist.

Claims

Computerimplementiertes Verfahren zur Erzeugung eines in der Zahnartikulation verwendbaren Dentalmodells, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen eines ersten Satzes digitaler Daten, die einem oberen Bogenbild in einem Koordinatensystem von mindestens einem Abschnitt eines oberen Zahnbogens eines Patienten entsprechen; Bereitstellen eines zweiten Satzes digitaler Daten, die einem unteren Bogenbild in dem Koordinatensystem von mindestens einem Abschnitt eines unteren Zahnbogens des Patienten entsprechen; Bereitstellen von Scharnierachsendaten, die die räumliche Lage des oberen und/oder unteren Zahnbogens relativ zu einer Kondylarachse des Patienten repräsentieren; und Erzeugen einer Referenzscharnierachse in dem Koordinatensystem relativ zu einem ausgerichteten oberen und unteren Bogenbild auf der Basis der Scharnierachsendaten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte aufweist: Bereitstellen von Bissausrichtungsdaten, die die räumliche Beziehung zwischen dem oberen Zahnbogen und dem unteren Zahnbogen des Patienten repräsentieren; und Ausrichten des oberen Bogenbilds und des unteren Bogenbilds auf der Basis der Bissausrichtungsdaten.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Verfahren ferner die Darstellung mindestens des oberen und unteren Bogenbilds und Bearbeiten des oberen und unteren Bogenbilds aufweist, um das obere und/oder untere Bogenbild relativ zu der Referenzscharnierachse zu verschieben.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt der Bearbeitung des oberen und unteren Bogenbilds das Halten des oberen Bogenbilds in einer festen Position und Verschieben des unteren Bogenbilds relativ zu dem oberen Bogenbild aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Bereitstellung der Scharnierachsendaten die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen eines zweidimensionalen Bildes senkrecht zur Scharnierachse des Patienten, wobei das zweidimensionale Bild mindestens einen Abschnitt des oberen und/oder unteren Zahnbogens des Patienten repräsentiert; Lokalisieren der Mitte des Kondylus des Patienten auf dem zweidimensionalen Bild; Lokalisieren zweier oder mehrerer identifizierbarer Stellen mindestens des oberen und/oder unteren Zahnbogens auf dem zweidimensionalen Bild; und Bestimmen der Raumkoordinaten der zwei oder mehreren identifizierbaren Stellen von der Mitte des Kondylus aus, wobei die Referenzscharnierachse auf der Basis der Raumkoordinaten und digitalen Daten erzeugt wird, die Stellen des oberen und unteren Bogenbilds repräsentieren, die den zwei oder mehreren identifizierbaren Stellen auf dem zweidimensionalen Bild entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Bereitstellung der Scharnierachsendaten den Schritt der Verwendung einer Frontbogenvorrichtung aufweist, um mindestens einen Satz von Messdaten bereitzustellen, der die räumliche Lage des oberen Zahnbogens des Patienten relativ zur Scharnierachse des Patienten repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt der Verwendung einer Frontbogenvorrichtung zur Bereitstellung mindestens eines Satzes von Messdaten, der die räumliche Lage des oberen Zahnbogens des Patienten relativ zur Scharnierachse des Patienten repräsentiert, die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen einer Frontbogenvorrichtung einschließlich eines Bissgabelabschnitts zur Verwendung bei der Gewinnung eines Abdrucks von mindestens einem Abschnitt des oberen Zahnbogens des Patienten, eines Nasenpositionierabschnitts zum Drücken gegen den Nasenrücken des Patienten und eines Frontbogenabschnitts zum Einsetzen in die Ohrkanäle des Patienten, wobei jeder davon justierbar mit einer Justiereinrichtung verbunden ist; Bestimmen von Koordinaten von drei identifizierbaren Punkten des oberen Zahnbogens unter Verwendung des Bissgabelabschnitts; und Gewinnen von Messungen, die die Position des Bissgabelabschnitts relativ zum Frontbogenabschnitt angeben.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt der Bereitstellung von Scharnierachsendaten ferner die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen von Koordinaten von mindestens drei identifizierbaren Positionen auf dem oberen Zahnbogen des Patienten; Identifizieren von mindestens drei Positionen auf dem oberen Bogenbild, die den identifizierbaren Positionen entsprechen; und Bestimmen der Raumkoordinaten der mindestens drei Positionen auf dem oberen Bogenbild, wobei die Referenzscharnierachse auf der Basis digitaler Daten erzeugt wird, die die Raumkoordinaten und den mindestens einen Satz von Messdaten repräsentieren.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt der Bereitstellung von Bissausrichtungsdaten die Bereitstellung von Daten aufweist, die mindestens ein gemeinsames geometrisches Merkmal sowohl des oberen als auch des unteren Bogenbilds repräsentieren.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt der Bereitstellung von Daten, die ein gemeinsames geometrisches Merkmal repräsentieren, die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen von Abdrucken des oberen und unteren Zahnbogens des Patienten; Bereitstellen eines Bissabdrucks des Patienten; Ausrichten des oberen und unteren Abdrucks mit dem Bissabdruck; Erzeugen mindestens eines gemeinsamen Merkmals in den Abdrucken des oberen und unteren Zahnbogens; und Digitalisieren der Abdrucke des oberen und unteren Zahnbogens, wobei sich ein erster und zweiter Satz digitaler Daten ergibt, die dem oberen und unteren Bogenbild entsprechen, und wobei sich ferner Bissausrichtungsdaten ergeben, die mindestens ein gemeinsames Merkmal repräsentieren, wobei das obere Bogenbild und das untere Bogenbild auf der Basis der Bissausrichtungsdaten, die mindestens ein gemeinsames Merkmal repräsentieren, ausgerichtet werden.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das mindestens eine gemeinsame Merkmal eine Linie und eine Ebene senkrecht zur Okklusionsebene aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt der Bereitstellung von Bissausrichtungsdaten den Schritt der Erfassung von Raumkoordinaten von mindestens drei nichtlinearen Positionen jeweils des oberen und unteren Zahnbogen des Patienten aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Ausrichtungsschritt die folgenden Schritte aufweist: Identifizieren von Positionen des oberen und unteren Bogenbilds, die jedem der mindestens drei nichtlinearen Positionen des oberen und unteren Zahnbogens des Patienten entsprechen; und Ausrichten des oberen und unteren Bogenbilds dadurch, dass die identifizierten Positionen des oberen und unteren Bogenbilds in die gleiche Beziehung wie die Raumkoordinaten für die mindestens drei nichtlinearen Positionen jeweils des oberen und unteren Zahnbogens des Patienten gebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt der Erfassung von Raumkoordinaten die Erfassung der Raumkoordinaten für die mindestens drei nichtlinearen Positionen jeweils des oberen und unteren Zahnbogens des Patienten direkt von dem Patienten aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt der Erfassung von Raumkoordinaten die Erfassung der Raumkoordinaten für die mindestens drei nichtlinearen Positionen jeweils des oberen und unteren Zahnbogens von einem Bissabdruck des Patienten aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Schritte der Ausrichtung des oberen Bogenbilds und des unteren Bogenbilds und der Erzeugung einer Referenzscharnierachse die folgenden Schritte aufweisen: Bearbeiten des ersten und zweiten Satzes digitaler Daten, um das obere und untere Bogenbild relativ zueinander auf der Basis der Bissausrichtungsdaten zu verschieben, bis ein ausgerichtetes oberes und unteres Bogenbild erzielt ist; Speichern eines dritten Satzes digitaler Daten, die die ausgerichteten oberen und unteren Bogenbilder repräsentieren; Bestimmen einer Lage der Referenzscharnierachse relativ zu den ausgerichteten oberen und unteren Bogenbildern in dem gleichen Koordinatensystem wie die ausgerichteten oberen und unteren Bogenbilder; und Speichern eines vierten Satzes digitaler Daten, die die Lage repräsentieren, wobei der dritte Satz digitaler Daten mit dem vierten Satz digitaler Daten verknüpft ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner die Bereitstellung von der Kondylengeometrie zugeordneten Daten aufweist, die die Bewegung des Unterkiefers des Patienten zum Schädel des Patienten repräsentieren.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Schritt der Bereitstellung der Kondylengeometriedaten den Schritt der Bereitstellung berechneter Kondylengeometriedaten aufweist, wobei das Verfahren ferner den Schritt der Erzeugung von Daten aufweist, die die Kondylengeometrie des Patienten in dem Koordinatensystem mit der Referenzachse und dem oberen und unteren Bogenbild repräsentieren.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Verfahren ferner die Darstellung mindestens des oberen und unteren Bogenbilds und Bearbeiten des oberen und unteren Bogenbilds aufweist, um mindestens das untere Bogenbild relativ zum oberen Bogenbild und zur Referenzscharnierachse zu verschieben, wobei die Kondylengeometriedaten Begrenzungen der Verschiebung mindestens des unteren Bogenbilds bereitstellen.
Computerimplementiertes Verfahren der Zahnartikulation, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Erzeugen eines Zahnartikulationsmodells mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19; Darstellen mindestens des oberen und unteren Bogenbilds auf der Basis mindestens des ersten und zweiten Satzes digitaler Daten und Bearbeiten der Scharnierachsendaten und/oder des ersten und/oder zweiten Satzes digitaler Daten, um mindestens das obere und/oder untere Bogenbild um die Referenzscharnierachse zu verschieben, um eine Bewegung des oberen und unteren Zahnbogens des Patienten zu simulieren.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Modell ferner Kondylengeometriedaten aufweist, die die räumliche Lage der Kondylengeometrie des Patienten relativ zur Referenzscharnierachse repräsentieren, und wobei ferner die Bearbeitung der digitalen Daten die Bearbeitung der Scharnierachsendaten, der Kondylengeometriedaten und des ersten und zweiten Satzes digitaler Daten aufweist, um mindestens das untere Bogenbild relativ zum oberen Bogenbild und zur Referenzscharnierachse zu verschieben.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Bearbeitung der digitalen Daten, um das untere Bogenbild relativ zum oberen Bogenbild und zur Referenzscharnierachse zu verschieben, innerhalb der Kondylengeometrie des Patienten auf der Basis der Kondylengeometriedaten begrenzt ist.
Computerimplementiertes Verfahren der Zahnartikulation, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Erzeugen eines Zahnartikulationsmodells mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19; Bereitstellen eines Bildsatzes von digitalen Daten, die ein Bild repräsentieren, das mindestens drei Punkte hat, die mindestens drei identifizierbaren Punkten des Zahnartikulationsmodells entsprechen; und Darstellen mindestens eines Abschnitts des mit dem Bild registrierten Zahnartikulationsmodells mindestens teilweise auf der Basis des Bildsatzes digitaler Daten.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Bildsatz digitaler Daten ein zweidimensionales oder dreidimensionales Bild repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Bildsatz digitaler Daten ein Röntgenbild repräsentiert.
Computerimplementiertes Verfahren der Zahnartikulation, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Erzeugen eines Zahnartikulationsmodells mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19; Bereitstellen von Bewegungsaufzeichnungsdaten, die mehrere Bewegungsaufzeichnungen des Unterkiefers des Patienten repräsentieren; und Bearbeiten von Scharnierachsendaten, Bewegungsaufzeichnungsdaten und/oder des ersten und/oder zweiten Satzes digitaler Daten, um das untere Bogenbild zu verschieben, um eine relative Bewegung des unteren Zahnbogens des Patienten auf der Basis mindestens der Bewegungsaufzeichnungsdaten zu simulieren.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei der vierte Satz digitaler Daten mindestens drei Punkte des Unterkiefers aufweist, die mindestens drei identifizierbaren Punkten des unteren Bogenbilds des Zahnmodells entsprechen, wobei die Bewegungsaufzeichnungsdaten ferner Daten aufweisen, die mindestens eine bekannte Referenzposition des unteren Zahnbogens des Patienten und eine oder mehrere Positionen des unteren Zahnbogens relativ zu der bekannten Referenzposition repräsentieren.
Computerlesbares Medium, das ein Programm speichert, das zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 19 ausführbar ist.
Computerlesbares Medium, das ein Programm speichert, das zur Durchführung einer Zahnartikulation mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 27 ausführbar ist, wobei das computerlesbare Medium aufweist: ein Programm zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–19; eine Einrichtung zur Darstellung mindestens des oberen und unteren Bogenbilds; und eine Einrichtung zum Bearbeiten der digitalen Daten des Zahnartikulationsmodells, um mindestens das obere Bogenbild und/oder das untere Bogenbild um die Referenzscharnierachse zu verschieben, um eine Bewegung des oberen und unteren Zahnbogens des Patienten zu simulieren.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 29, wobei das Zahnmodell ferner Kondylengeometriedaten aufweist, die die räumliche Lage der Kondylengeometrie eines Patienten relativ zur Referenzscharnierachse repräsentieren, und wobei ferner die Bearbeitungseinrichtung eine Einrichtung zum Bearbeiten der Kondylengeometriedaten aufweist, um mindestens das untere Bogenbild relativ zum oberen Bogenbild und zur Referenzscharnierachse zu verschieben.
Computerlesbares Medium, das ein Programm speichert, das zur Durchführung einer Zahnartikulation ausführbar ist, wobei das computerlesbare Medium aufweist: ein Programm zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–19; eine Einrichtung zur Darstellung mindestens des oberen und unteren Bogenbilds; und eine Einrichtung zum Bearbeiten des ersten Satzes digitaler Daten, um das obere Bogenbild und/oder das untere Bogenbild um die Referenzscharnierachse zu verschieben, um eine Bewegung des oberen und unteren Zahnbogens des Patienten zu simulieren.