WO2008113313A1 - Verfahren zur generativen herstellung von individuellen, dentalen formteilen für artikulatoren - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for the generative production of individual, dental moldings for articulators, which map the biometry of the patient in comparison to the prior art in an advantageous manner.
  • the procedure is as follows when establishing a working basis.
  • the dentist takes a silicone impression of the dentate or edentulous upper and lower jaw.
  • the impressions are poured out with plaster.
  • a bite capture is made on the models created, which is used for determining the position of the lower jaw to the upper jaw.
  • the spatial position of the jaw can be transferred to the articulator in combination with the facebow.
  • Mean value articulator according to scientific criteria for the production of an individual occlusion as insufficient " Result is accepted in practice [1]. Individual parameters such as the distance between the condyles are neglected. In [4] an evaluation of the individual parameters is made. Five parameters have a major influence on the jaw movement. However, these parameters are only averaged in the simulation, which can be realized by a mean value articulator. This leads to insufficient occlusion and static problems of the prostheses. For example, early contacts may be created which can release the prosthesis from the jaw. Incorrect placement of the teeth may result in fracture of the prosthesis. Furthermore, it is stated in [5] that even small deviations decide on the acceptance of a denture or a filling. If these accuracies are not met, it can, for example, lead to jaw malpositions that indicate further damage.
  • the object of the present invention is to provide a method for the production of dental moldings, preferably jaw models or even functional parts. This should enable a cost-effective, precise and functional production of dentures. Furthermore, to be with the invention
  • Procedures are realized that the transmission of the oral situation in the articulator qualitatively secured.
  • the present invention provides a method that uses existing methods for recording the oral situation.
  • dental moldings such as the lower and upper jaw models are manufactured using generative manufacturing processes. This eliminates all intermediate steps, such as the impression of the two
  • the invention includes a method for simulating the oral situation on the basis of which dental moldings can be created.
  • an individual working basis can be created because the oral situation of the patient by virtualization and calculation of the
  • Patient information provides individual jaw models and functional parts for the articulator.
  • the aim is for the dentist to digitally capture and process the patient's individual data and to create a file that can read an RP procedure for the necessary building process.
  • RP models are used to make the individual models and individual functional parts for a specific articulator.
  • the dentist sends either the data or the models and functional parts to the dental laboratory.
  • the dental technician incorporates the models and the functional parts into the articulator. Based on this working basis, the dental technician can create a dental work that is customized to the patient in terms of occlusion and function. This procedure makes one unnecessary
  • Silicone impression the creation of the jaw model of plaster, the preparation of the Bisslose, the Set up the models in the articulator and transfer the patient data to the articulator. Furthermore, it is advantageous that the entire process is qualitatively documented and secured.
  • the invention can be divided into two parts. So are the one provided with a recording for the articulator on the one hand
  • the second part of the invention involves the generative production of the functional parts provided with a receptacle for the articulator, in order to image the biometrics of the patient.
  • Functional parts specify the individual and in comparison to the prior art not mediocre movement of the lower jaw.
  • the functional parts include the condylar and incisal guideways ( Figures 3 and 4) and the condyles.
  • the dimensioning, the spatial position and orientation of the functional parts is accordingly tailored to the individual's oral situation.
  • the present invention can be all
  • Adjustment settings of a fully adjustable articulator can be more accurately accomplished with significantly less expenditure of time.
  • the models and functional parts will be on attached to a designated articulator.
  • the connecting elements used can be non-positive or positive.
  • a bolt and tenon connection is shown in Figure 5.
  • Figure 1 shows an articulator. Details are shown in Figure 2 through 5.
  • the procedure is structured as follows:
  • methods such as stereolithography, 3D printing, direct light process (DLP), laser sintering and lasercusing (in Figures 1 and 2) can be used.
  • the generative production of the articulator is claimed with individualized moldings.
  • an articulator or device is used, which is shown schematically in ( Figure 1 and 2).
  • Figure 1 is an articulator in view
  • FIG. 2 likewise in another viewing direction;
  • Figure 3 is a detail view with condyle and Kondylen Entry;
  • Figure 4 is a detail view with incisal pin guide;
  • Figure 5 is a detail view of a connection area.

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Zahnersatz durch -Aufnehmen der biometrischen Daten eines Patienten, nämlich des bezahnten oder unbezahnten Ober- und Unterkiefers, der Dimensionierung der Kiefer, ihre räumliche Lage relativ zum Schädel, die Kondylenbahnneigung und die Bewegung des Unterkiefers und Erfassung der Unterkieferbewegung, -Einpflegen der Daten in einem virtuellen Artikulator, der im Speicher der Datenverarbeitungsanlage vorgehalten wird -CAD -Konstruktion der individuellen Artikulatorformteile und dentalen Formkörper auf der Basis der aufgenommenen Patientendaten, -Herstellen der individuellen Artikulatorformteile und dentalen Formkörper mittels eines generativen Fertigungsverfahrens auf der Basis der erfassten biometrischen Daten, -Eingliedern der individuellen Artikulatorformteile und/oder dentalen Formkörper in ein standardisiertes Artikulatorgerüst, oder vollständige generative Fertigung des Artikulators mit individualisierten Formkörpern.

Description

Verfahren zur generativen Herstellung von individuellen, dentalen Formteilen für Artikulatoren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur generativen Herstellung von individuellen, dentalen Formteilen für Artikulatoren, die die Biometrie des Patienten im Vergleich zur Stand der Technik in vorteilhafter Weise abbilden.
Stand der Technik
Bisher wird beim Herstellen einer Arbeitsgrundlage wie folgt vorgegangen. Der Zahnarzt nimmt eine Silikonabformung vom bezahnten oder unbezahnten Ober- und Unterkiefer. Die Abformungen werden mit Gips ausgegossen. Je nach Anwendungsfall wird auf den erstellten Modellen eine Bissnahme angefertigt, die zur Lagebestimmung des Unterkiefers zum Oberkiefer genutzt wird. Durch die Bissnahme kann in Kombination mit dem Gesichtsbogen die räumliche Lage der Kiefer in den Artikulator übertragen werden.
In [1] wird „die heute (2005) gebräuchliche Vorgehensweise (Gesichtsbogen und
Mittelwertartikulator) nach wissenschaftlichen Kriterien zur Herstellung einer individuellen Okklusion als nicht ausreichend" bezeichnet. Das Ergebnis wird in der Praxis akzeptiert [1] . Individuelle Parameter wie der Kondylenabstand werden dabei vernachlässigt. In [4] wird eine Bewertung der individuellen Parameter vorgenommen. Dabei besitzen fünf Parameter einen großen Einfluss auf die Kieferbewegung. Diese Parameter fließen jedoch nur gemittelt in die Simulation, die durch einen Mittelwertartikulator realisiert werden kann, ein. Dies führt zu einer unzureichenden Okklusion und zu statischen Probleme der Prothesen. Es können z.B. Frühkontakte entstehen, welche die Prothese vom Kiefer lösen können. Bei falscher Aufstellung der Zähne kann es zum Bruch der Prothese kommen. Ferner wird in [5] angegeben, dass bereits geringe Maßabweichungen über die Akzeptanz eines Zahnersatzes oder einer Füllung entscheiden. Werden diese Genauigkeiten nicht erfüllt, so kann es z.B. zur Kieferfehlstellungen kommen, die weitere Schäden indiziert.
Es gibt neben den Mittelwertartikulatoren auch Vollwertartikulatoren an denen alle Parameter eingestellt werden. Diese Artikulatoren sind mit hohen Kosten verbunden und werden in der Praxis kaum genutzt .
Um die eben beschriebenen Probleme zu lösen, wurden weitere Systeme für die professionelle Diagnostik entwickelt. In [5] wird gefordert, dass die Ansprüche aus der Feinmechanik (Genauigkeiten von 10μm) auch für die Zahnmedizin gelten sollen. Hierzu gibt es verschiedene Ansätze, um dies zu realisieren.
Ein Ansatz ist das CompuGnath System der Fa. Girrbach, mit dem die Unterkieferbewegung in räumlicher und zeitlicher Koordinierung elektronisch erfasst werden kann. In Kombination mit dem eben beschriebenen System können in CNC- gesteuerten Fräseinheiten individuell gefräste Artikulatoreinsätze für die diagnostische und therapeutische Bewegungssimulation im Artikulator gefertigt werden. Die so generierten physikalischen Modelle müssen auch hier in eine entsprechende Aufnahme einartikuliert werden. Diese Vorgang ist zum einen mit hohen Zeitaufwand und zum anderen mit einem handwerklichen Aufwand verbunden. Daraus resultieren zusätzliche, mögliche Fehlerquellen, wie z.B. fehlerhafte
Abbildungstreue infolge von Volumenänderung des Gipsmodells während der Abbindephase oder fehlerhafter Transfer der Modelle in den Artikulator. Als Ergebnis der o.g. Punkte folgt, dass die Patientensituation nicht mit
Modellsituation übereinstimmt. Schon Gärtner (2003) beschreibt in seiner Arbeit die Aufgabe von Artikulatoren. Artikulatoren stellen in der Zahnmedizin die statische und dynamische Okklusion dar, also die Kontakte zwischen den
Kauflächen und die zahngeführten Bewegungsabläufe entlang der Kaufläche dar. Gegenüber der tatsächlichen Situation in der Mundhöhle gibt es eine Reihe von Werkstoff- und verfahrenstechnisch Imponderabilien, die die Ergebnisse der Bewegungssimulation im mechanischen Artikulator ungünstig beeinflussen können (z.B. das spal.tfreie Fügen von Registraten auf Gipsmodellen. Das räumlich korrekte schädel- bzw. gelenkbezügliche Montieren der Modelle, die Expansion des Montage- und Modellgipses, die
Verformung von Registriermaterialien, usw.) [2] . Weitere Methoden dienen dazu, eine so genannte Artikulatorprogammierung vorzunehmen. Szentpetery [4] stellte 2000 eine Software vor, welche die Bewegung eines Artikulators unter
Berücksichtigung der resultierenden Okklusion dreidimensional berechnen und visualisieren kann. Anhand typischer Parameter, wie z.B. die Kondylenbahnneigung, wird die Bewegungsfreiheit einer Artikulators in allen sechs Freiheitsgraden mathematisch ermittelt und dargestellt. So kann die individuelle Bewegung des Unterkiefers simuliert werden. Auf dieser Idee basierend wird auch Software (z.B. Condylocomp, Fa. Dentron) angeboten, welche die oben beschriebene mögliche
Einstellung an Mittel- oder Vollwertartikulatoren in einem virtuellen Artikulator berechnet und vorgeben. Diese Vorgaben muss dann der Zahnarzt bzw. Zahntechniker direkt am Artikulator einstellen. Diese Einstellung sind mit einem hohen Zeit- und dementsprechendem Kostenaufwand verbunden. Ferner bleiben individuelle Parameter wie der Kondylenabstand bei mittelwertigen Artikulatoren unberücksichtigt und führen so zu einer nicht optimalen Abbildung der Patientenbiometrik .
Wie bereits beschrieben ist die bisherige Vorgehensweise mit Mittelwertartikulator und Gesichtsbogen nichtzufrieden stellend. Auch alternative Methoden, die einen präziseren Transfer der Mundsituation in den Artikulator beanspruchen, konnten sich bis jetzt noch nicht im Praxisalltag durchsetzen. Der Hauptgrund hierfür ist darin zu sehen, dass die vorgestellten Methoden, einen zeitlichen, arbeitstechnischen und folglich finanziellen Mehraufwand für Zahnarzt und Zahntechniker bedeuten. Darüber hinaus bleiben die Fehlerquellen, die mit der Verarbeitung der benötigten Materialien auf der Basis von Silikonen und Gipsen (Expansion etc.) verbunden sind.
Es bedarf also eines robusten Verfahrens, mittels dessen bei möglichst geringem zeitlichen und demzufolge finanziellem Aufwand die Biometrik des Patienten im Vergleich zum Stand der Technik möglichst präzise abgebildet wird. Das alternative Verfahren soll ferner der Forderung nach einer individuellen Arbeitsgrundlage entsprechen. Aufgabe der Erdfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von dentalen Formteilen, bevorzugt Kiefermodellen oder aber auch Funktionsteilen, anzugeben. Diese soll eine kostengünstige präzise funktionelle und einwandfreie Herstellung von Zahnersatz ermöglichen. Ferner soll mit der Erfindung ein
Verfahren realisiert werden, dass die Übertragung der Mundsituation in den Artikulator qualitativ absichert. In einer besonderen Ausführungsform soll es möglich sein, dass die Patienten- und Konstruktionsdaten in einer Datenbank archiviert werden. Dadurch entfällt eine Lagerung der Modelle und Funktionsteile. Da diese bei Bedarf ohne große Aufwand wiederholt erstellt werden kann.
Lösung der Aufgabe
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Verfügung, dass bestehende Methoden zur Aufzeichnung der Mundsituation nutzt. Mittels generativen Fertigungsverfahren werden neben den Funktionsteilen für den Artikulator auch dentale Formteile wie die Unter- und Oberkiefermodelle hergestellt. Hierdurch entfallen sämtliche Zwischenschritte, wie die Abformung der beiden
Kiefer, die Modellherstellung, die Lagebestimmung der Kiefer und das Einrichten der Modelle in den Artikulator . Jeder Zwischenschritt stellt neben der Materialeigenschaften (Expansionsverhalten von Silikon und Gips) ein Fehlerpotential dar.
Das Verfahren gemäß Erfindung ist in den Patentansprüchen angegeben.
Die Erfindung umfasst ein Verfahren zur Simulation der Mundsituation auf deren Basis dentale Formteile erstellt werden können.
Die Idee basiert auf mechanischen Artikulatoren, die neben den Unter- und Oberkiefermodellen, die Arbeitsgrundlage für die Herstellung von
Zahnersatz darstellen. Mittels RP-Verfahren (Rapid Prototyping- Verfahren) werden die Ober- und Unterkiefermodelle sowie die individuellen Funktionsteile, wie z.B. Kondylen und Gelenkführung, hergestellt. Als Grundlage für die o.g. Bauteile werden Patientendaten genutzt, die durch Virtualisieren der Mundsituation im Rechner und nachfolgende Berechnung generiert werden. Die Modelle und die Funktionsteile werden in einen für diese Anwendung entwickelten Artikulator eingebracht.
Durch die Erfindung wird eine Arbeitsgrundlage geschaffen, welche die Lagebeziehung der Kiefer zueinander und zum Schädel, die räumliche Lage der Kondylen und die Unterkieferbewegung präziser als der Stand der Technik widerspiegelt. Damit wird dem Zahntechniker die Möglichkeit gegeben, dentale Formteile, die auf den individuellen Patientendaten basieren, herzustellen.
Mit der vorliegenden Erfindung kann eine individuelle Arbeitsgrundlage erstellt werden, da die Mundsituation des Patienten durch Virtualisierung und Berechnung der
Patienteninformationen individuelle Kiefermodelle und Funktionsteilen für den Artikulator liefert.
Es wird angestrebt, dass der Zahnarzt die individuellen Daten des Patienten digital erfasst, bearbeitet und eine Datei erstellt, die ein RP-Verfahren für den notwendigen Bauprozess lesen kann. Mittels RP-Verfahren werden die individuellen Modelle und die individuellen Funktionsteile für einen speziellen Artikulator angefertigt. Der Zahnarzt sendet entweder die Daten oder die Modelle und Funktionsteile an das zahntechnische Labor. Hier gliedert der Zahntechniker die Modelle und die Funktionsteile in den Artikulator ein. Basierend auf dieser Arbeitsgrundlage kann der Zahntechniker eine zahntechnische Arbeit erstellen, die individuell in Bezug auf Okklusion und Funktion auf den Patienten eingestellt ist. Durch diese Vorgehensweise erübrigt sich eine
Silikonabformung, das Erstellen der Kiefermodelle aus Gips, die Anfertigung der Bissnahme, das Einrichten der Modelle in den Artikulator und der Transfer der Patientendaten in den Artikulator. Weiterhin ist vorteilhaft, dass der gesamte Prozess qualitativ dokumentiert und abgesichert wird.
Die Erfindung kann in zwei Teile gegliedert werden. So werden zum einen die mit einer Aufnahme für den Artikulator versehenen
Kiefermodelle mittels RP-Verfahren gefertigt.
Der zweite Teil der Erfindung beinhaltet die generative Herstellung der mit einer Aufnahme für den Artikulator versehenen Funktionsteile, um die Biometrik des Patienten abzubilden. Die
Funktionsteile geben die individuelle und im Vergleich zum Stand der Technik nicht mittelwertige Bewegung des Unterkiefers vor. Zu den Funktionsteilen gehören die kondylären und inzisale Führungsbahnen (Abbildung 3 und 4) und die Kondylen. Die Dimensionierung, die räumliche Lage und Ausrichtung der Funktionsteile wird dementsprechend individualisiert auf die Mundsituation des Patienten abgestellt. Damit kann die vorliegende Erfindung alle
Justiereinstellungen eines volljustierbaren Artikulator (z.B. Stuart-Artikulator) mit wesentlich geringeren Zeitaufwand präziser realisieren.
Die Modelle und die Funktionsteile werden an einem dafür vorgesehenen Artikulator befestigt. Die dabei genutzten Verbindungselemente können kraft- oder formschlüssig sein. Eine Schrauben- und Zapfenverbindung ist in Abbildung 5 dargestellt .
In Abbildung 1 ist ein Artikulator gezeigt. In Abbildung 2 bis 5 sind Details davon gezeigt.
Das Verfahren gliedert sich wie folgt:
Aufnehmen der Patientendaten zum Beispiel mittels 3 -D Röntgens, Digitalisierung der Daten und digitales Erfassen der Unterkieferbewegung sowie Ablegen der Daten in einem Speicher eines elektronischen Rechners zur Weiterbearbeitung am
Rechner,
Einpflegen der aufbereiteten Patientendaten in einen virtuellen Artikulator der im Speicher des Rechners vorgehalten wird, und Generieren der individuellen Artikulatorformteile und Konstruieren der dentalen Formkörper unter Berücksichtigung der aufgenommenen Patientendaten Herstellen der Formkörper mittels eines generativen Fertigungsverfahrens. Dazu können Verfahren wie die Stereolithographie, das 3D- Printen, der Direkt Light Process (DLP) , das Lasersintern und das Lasercusing (in Abbildung 1 und 2) eingesetzt werden.
Eingliedern der Formkörper mit einen standardisierten Artikulatorgerüst (Abbildung 1 und 2) . Als Verbindung können verschiedene Elemente wie Schrauben, Magnete, Geschiebe etc. (Abbildung 5) verwendet werden.
Als weitere Möglichkeit wird die generative Fertigung des Artikulators mit individualisierten Formkörpern beansprucht .
Für die Anwendung wird ein Artikulator bzw. Vorrichtung genutzt, die in (Abbildung 1 und 2) schematisch dargestellt wird.
Für die Durchführung des Verfahrens wird entsprechende Software benötigt, nämlich
Software zur Bearbeitung der Patientendaten, um die Bauteile zu konstruieren;
Software zur Ansteuerung der RP-Maschine,- Software zur Dokumentation des
Herstellungsprozesses ,-
Software zur Archivierung der Patenten- und
Bauteildaten;
Software zur Kombination der vorgenannten Funktionen.
Die Zeichnungsfiguren zeigen:
Figur 1 einen Artikulator in Ansicht;
Figur 2 desgleichen in anderer Blickrichtung; Figur 3 eine Detailansicht mit Kondyle und Kondylenführung; Figur 4 eine Detailansicht mit Inzisalstiftführung;
Figur 5 eine Detailansicht eines Verbindungsbereiches .
Quellen: [1] www.zahnwissen.de
[2] Gärtner, Der virtuelle Artikulator „DentCAM", Diss., Universität Greifswald, 2003 [3] www.picodent . de
[4] Szentpetery, Dreidimensionale mathematische Bewegungssimulation von Artikulatoren und deren Anwendung bei der Entwicklung eines „Software Artikulator", Diss., Universität Halle-Wittenberg, Halle (Saale) , 1999
[5] www.nifix.com

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zur Herstellung von Zahnersatz durch
-Aufnehmen der biometrischen Daten eines Patienten, nämlich des bezahnten oder unbezahnten Ober- und Unterkiefers, der Dimensionierung der Kiefer, ihre räumliche Lage relativ zum Schädel, die Kondylenbahnneigung und die Bewegung des Unterkiefers und Erfassung der
Unterkieferbewegung,
-Einpflegen der Daten in einem virtuellen Artikulator, der im Speicher der Datenverarbeitungsanlage vorgehalten wird, -CAD-Konstruktion der individuellen
Artikulatorformteile und dentalen Formkörper auf der Basis der aufgenommenen Patientendaten, -Herstellen der individuellen Artikulatorformteile und dentalen Formkörper mittels eines generativen Fertigungsverfahrens auf der Basis der erfassten biometrischen Daten,
-Eingliedern der individuellen Artikulatorformteile und/oder dentalen
Formkörper in ein standardisiertes Artikulatorgerüst, oder vollständige generative Fertigung des Artikulators mit individualisierten Formkörpern.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als generatives Fertigungsverfahren -ein Stereolithographieverfahren,
-ein 3D-Printverfahren,
-ein Direkt Light Processing Verfahren, -ein Lasersinterverfahren oder -ein Lasercusingverfahren eingesetzt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die biometrischen Daten mittels 3 -D Röntgens erfasst werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Daten digitalisiert werden und in einen Speicher der Datenverarbeitungsanlage abgelegt werden.
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