WO2014135299A1 - Computer-implementiertes verfahren zum festlegen der anbringungspositionen einer mehrzahl von angriffselementen für einen drahtbogen einer zahnmedizinischen apparatur - Google Patents

Computer-implementiertes verfahren zum festlegen der anbringungspositionen einer mehrzahl von angriffselementen für einen drahtbogen einer zahnmedizinischen apparatur Download PDF

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WO2014135299A1
WO2014135299A1 PCT/EP2014/051231 EP2014051231W WO2014135299A1 WO 2014135299 A1 WO2014135299 A1 WO 2014135299A1 EP 2014051231 W EP2014051231 W EP 2014051231W WO 2014135299 A1 WO2014135299 A1 WO 2014135299A1
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WO
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teeth
view
collision
tooth
engagement element
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/051231
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English (en)
French (fr)
Inventor
Florian AICHINGER
Michael Hofmann
Original Assignee
Orthosetup Gmbh
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Publication date
Application filed by Orthosetup Gmbh filed Critical Orthosetup Gmbh
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C7/00—Orthodontics, i.e. obtaining or maintaining the desired position of teeth, e.g. by straightening, evening, regulating, separating, or by correcting malocclusions
    • A61C7/002—Orthodontic computer assisted systems

Definitions

  • the invention relates to a computer-implemented method for determining the attachment positions of a plurality of engagement elements for an archwire of a dental apparatus, in particular a dental appliance fixedly installed on the teeth, on associated teeth of a patient.
  • braces for correcting dislocations of teeth
  • removable braces increasingly fixed braces are nowadays used.
  • braces that are affixed to the teeth, for example, adhered, and that act as points of correction for the teeth.
  • the correcting forces required for the corrective movements are produced by an archwire that contacts the brackets trained and referred to in the jargon as "slots" engaging elements are in power transmission connection.
  • slots engaging elements are in power transmission connection.
  • the so-called bands are known, but usually come only on molars used.
  • a method for producing an auxiliary device for fixing a plurality of engaging elements on an associated plurality of teeth of a patient is known.
  • the Known methods include, among other things, the step of determining the attachment positions of the engagement elements on the teeth, and the present invention is concerned with how this step can be performed in a computer-implemented manner.
  • a plaster model of the desired position of the teeth is created by the plaster model of the actual position being sawed by a dental technician into individual plaster teeth and so on obtained plaster teeth are rearranged.
  • This gypsum model of the desired position is then digitized by three-dimensional scanning.
  • a tailor-made attack element is then constructed and produced for each patient in a computer-assisted manner for each tooth.
  • the archwire connecting the engagement elements is also custom-made to a specific patient, by means of a wire-bending robot.
  • This method is cumbersome and expensive due to the many steps to be performed by a dental technician and the custom fabrication of the engaging elements and archwire for the particular patient.
  • Attack element as instantaneous position of this attack element, 1 d) for each tooth: Performing a collision test for the respective one
  • the term "made-up” is used in the sense of "produced in series”, ie exactly according to the understanding of the term, which is also to be taken from the Duden.
  • a "pre-fabricated attack element” is accordingly a mass-produced attack element, ie a standard available on the market attack element that has been made in ignorance of the individual shape of the teeth of the respective patient, but the term “made-up” does not exclude that a for a particular tooth of the patient or a specific tooth position situation of the patient respectively appropriate attack element is selected from a variety of pre-assembled attack elements.
  • the term “prefabricated engagement element” also includes that it is composed of components, for example, a base component having the contact surface with the tooth, and a the slot engaging component selected from a variety of assembled components.
  • the radius of curvature is much greater than that of the prior art patient-made archwires that use radii of curvature that are smaller than the mesio-distal extent of the patient's smallest tooth.
  • substantially planar or essentially the Spee curve following course of the wire arc used in the invention represents an additional boundary condition, which limits the number of freely selectable degrees of freedom in the positioning of the attack elements compared to the prior art and thus the danger of collisions.
  • the collision status determined in the context of the collision check can only be a binary value which indicates whether the collision status because the attacking element collided with something else or not.
  • the collision status "0" may indicate that there is no collision
  • the collision status "1" indicates a collision with another attack element
  • the collision status "2" indicates a collision with a tooth of the same jaw and / or the other jaw
  • the collision status "12” may indicate that there is a collision with both another attack element and a tooth. It is understood that these are merely examples that can be arbitrarily extended and / or modified.
  • a further collision status can be determined, which indicates whether there is a collision between a tooth of the other jaw and the archwire (eg collision status "3") when the two jaws are in the closed position, ie The teeth of both jaws rest occlusally against each other.
  • the method according to the invention can thus be carried out in a simpler and more cost-effective manner compared to the known method.
  • the collision test can be performed according to the invention for the actual position and / or the desired position of the teeth. If the collision test is carried out for both the actual position and the desired position of the teeth, this increases the certainty that the entire treatment is collision-free. Of course, for safety's sake, the collision status can additionally be determined for at least one further tooth position along the treatment path from the actual position to the desired position of the teeth.
  • the engagement element can be moved in mesio-distal direction, i. with substantially constant distance to the cutting edge or chewing surface of the respective tooth.
  • the orientation of the engagement element relative to the archwire remains unchanged in order to prevent the mesio-distal movement from causing the archwire to deform.
  • the distance of the engagement element from the cutting edge or chewing surface of the tooth can be changed, ie the engagement element can be moved in the incisal or occlusal direction or in the gingival direction.
  • the distance of the engagement element from the tooth surface can be changed.
  • the range over which the engagement element can be moved is limited.
  • a predetermined distance limit value can be defined for the third possibility, which must not be exceeded with respect to the stability of the attachment of the engagement element on the tooth surface with increasing distance of the engagement element from the tooth surface.
  • limits of the permissible area of the tooth surface within which the engagement element may be arranged to be determined for givital movements (second option) the gingival margin forms a natural border.
  • the teeth of the respective other jaw can also be taken into account when determining the limit of the permissible range, preferably in such a way that a collision with these is ruled out from the outset in the desired position.
  • a fifth possibility may also be to check whether an extension of the permissible movements in the gingival direction to areas below the gingival margin, preferably by up to 1 mm below the gingival margin, would permit the avoidance of collisions.
  • This fifth possibility takes advantage of the fact that the tooth enamel of the dental crown, on which the engagement element can be attached, extends to a few millimeters below the gingival margin. In principle, this further possibility could also be seen as an extension of the two view the possibility. However, since it requires working in a difficult to keep dry environment, it is considered in the context of the present invention as a separate option.
  • the three-dimensional digital data model of teeth does not allow statements about the course of the tooth surface below the gingival margin, this course must be modeled for the use of the fifth possibility.
  • a first variant one can extrapolate the course of the tooth surface below the gum edge, starting from the adjacent visible surfaces.
  • second variant it is also possible to adopt any X-ray data present, preferably three-dimensional X-ray data.
  • a third variant it is also possible to estimate the course based on model teeth from a tooth database.
  • a sixth possibility may finally be to dispense with the attachment of the attack element as a whole or at least for the actual position and to provide the tooth in question a special treatment.
  • this archwire can be replaced by another one.
  • so-called “mushroom” wire arches are usually used, which have a step in both arch legs at a position corresponding to the position between the third and fourth teeth, or "double mushroom” wire arches are used, which additionally have a step in each of the arch wire legs at a position corresponding to the position between the fifth and the sixth tooth, the steps in each case extending in the archwire plane or the archwire surface following the Spee curve.
  • any resulting gaps between the tooth surface and one for attachment to the tooth surface surface certain attachment surface of the engaging element can be filled in the actual attachment of the engaging element on the tooth by the fixing agent-imparting adhesive.
  • the attacking elements assigned to the other teeth of the same jaw must also be moved in order not to have to deform the substantially planarly formed archwire into a three-dimensional shape deviating from the level course or Spee's curve, which is difficult to predict forces on the teeth and thus would result in a difficult to predict treatment outcome.
  • the movement in the incisal or gingival direction according to the second possibility can initially be performed only by a predetermined distance.
  • the attack elements can be moved again by the predetermined increment in the inciso-gingival direction. If collision strength has been determined during the collision check, the attack element can be placed in the inciso-gingival direction as a starting point for the collision check at that mesio-distal position for which the collision strength at the last inciso-gingival height was lowest , If the use of the second option is also unsuccessful, it can next be checked whether an existing collision can be remedied by changing the distance of the engagement element from the tooth surface (third possibility).
  • the starting position for the renewed collision check can be selected as a function of the collision strength determined last.
  • the above-explained process of positioning the engagement elements can, for example, be automated, whereby the different possibilities of changing the position of the engagement element are applied successively according to a predetermined sequence.
  • the respective engagement element can be moved stepwise, wherein the step size of the movement can be fixed or variable.
  • a collision check may preferably be performed after each step to determine whether collisions have occurred. could be avoided. If the collision avoidance is detected, the automated positioning of the attack elements is terminated. If no collision avoidance can still be ascertained when the limits of the permissible range of movement of a certain movement possibility are reached, a further possibility of movement with regard to its collision avoidance potential can be investigated. If all movement options have been checked unsuccessfully, the automated positioning of the attack elements is ended. The latter represents a possibility for the predetermined termination criterion.
  • the attending dentist may be given the opportunity to "manually" manipulate the position of each individual engagement element, ie by appropriate inputs through an input device of the computer, such as a keyboard, a pointing device, ie, a computer mouse, a trackball, a touchpad or the like, or other suitable input device
  • an input device of the computer such as a keyboard, a pointing device, ie, a computer mouse, a trackball, a touchpad or the like, or other suitable input device
  • a collision check is performed after each manual input.
  • the initially used brackets can either be selected automatically, for example as a function of Dimensions of the respective tooth. However, it is also possible that the treating dentist selects them.
  • the linear juxtaposition of the teeth may be, for example, a linear development of the desired position of the teeth, in which not only the teeth, but also the interdental spaces are shown to scale. However, it is also possible to dispense with the scale representation of the interdental spaces and represent the teeth in a distance-free linear juxtaposition or in a linear juxtaposition with a fixed width of the interdental spaces.
  • the alignment of the teeth in the vestibular or oral view is preferably carried out such that the FA points of all teeth is arranged at the same height, while the teeth in the occlusal view are preferably aligned such that the desired contact points of all teeth on a Straight lines are arranged.
  • the collision status of the attack elements are also shown.
  • the collision status of an attack element can be identified, for example, by an appropriate emphasis, such as color.
  • attack elements in which there is a collision can be displayed in a signal color, for example red color, so that they, in particular if the image Positioning of the teeth and the attack elements, in which there is no collision, and possibly the gums, in neutral tones, for example, held in shades of gray, sting in the eye and thus are easily recognizable to the beholder.
  • the gums may also be shown.
  • the teeth and / or the engagement elements, and possibly the gums be displayed in a representation simulating the real appearance on the three-dimensional digital data model of the desired position.
  • This nature simulating representation can be kept in the manner of a black and white photograph in shades of gray to increase the contrast, for example, to the attack elements in which there is a collision.
  • the stylized representation can be, for example, a representation of the tooth contour, in particular in the manner of a pencil sketch.
  • the tooth outline can be derived from the three-dimensional digital data model. However, it is also possible to use a tooth outline independent of the three-dimensional digital data model.
  • the occlusal view can be displayed below the vestibular or oral view when the desired position of the teeth of the upper jaw is shown above the vestibular or oral view and when the desired position of the teeth of the lower jaw is shown .
  • the vestibular or oral view of the teeth of the upper jaw can be displayed above the vestibular or oral view of the teeth of the lower jaw.
  • the occlusal and vestibular or oral views can be assigned selection surfaces for selecting the tooth, the movement type and the direction of movement and, if desired, also the amount of the movement.
  • the desired designations of the tooth, the type of movement and the direction of movement and optionally the amount of movement via a keyboard or, for example, menu-supported, via a pointer input device can be entered.
  • each movement type of each tooth prefferably has its own selection area, which can be selected by means of the pointer input device, each selection event, for example each mouse click, preferably one Movement of the associated attack element triggers a predetermined amount of movement.
  • the collision status of the attack elements corresponding to the new positions of the attack elements can also be calculated after each selection event.
  • the display of the positions of the attacking elements and their collision status after each selection event is updated synchronously for both displays, i. both for the occlusal indication and for the vestibular or oral indication.
  • the individual teeth associated selection surfaces may also be provided at least one further selection surface, which is associated with a tooth group comprising a plurality of teeth.
  • the vestibular or oral view may be associated with selection surfaces which allow a common movement of all the attack elements in the inciso-gingival direction.
  • the occlusal representation can furthermore have three groups of teeth, to each of which common selection surfaces are assigned for changing the distance of the engagement elements from the tooth surface. Using a double-mushroom archwire can even define five such groups of teeth.
  • the areas of permissible positions can also be displayed at least in the vestibular or oral view, but preferably also in the occlusal view , For example in the form of surfaces which differ, preferably in color, from the representation of the teeth.
  • a warning signal for example a change in the color of these surfaces, it can be displayed if, during the manual positioning of the engagement elements, an attempt is made to leave a range of permissible positions.
  • At least one further selection surface can be provided, which enables the selection of the type of engagement element used.
  • the non-provision of an engagement element for a respective tooth can represent one of the selection options.
  • a boundary condition can be specified by means of which it is decided which of the collision-free constellations is selected.
  • This boundary condition may consist, for example, of arranging the engagement elements such that the sum of the distances of the positions of the engagement elements from the FA point of the respectively associated tooth is minimized.
  • Another possible boundary condition could be to arrange the attack elements as close as possible to the cutting edges or chewing surfaces of the teeth, in order to increase the lever effect of the archwire and thus be able to reduce the duration of treatment.
  • a perspective view of the actual position of the teeth and / or a perspective view of the desired position of the teeth is displayed.
  • This perspective view of the Istoder / and the desired position of the teeth can preferably be a freely rotatable about all spatial axes representation.
  • brackets are arranged as engagement elements on the teeth of the patient. It shows:
  • Figure 1 is a schematic representation of the teeth of a patient, as it finds the orthodontist at the beginning of the treatment (actual position of the teeth);
  • Figure 2 is a schematic representation of a digital 3D model of
  • Figure 3 is a schematic representation of a digital 3D model of
  • Figure 4 is a schematic representation of a digital 3D model of the desired position of the teeth including 3D digital models of the brackets;
  • Figure 5 is a schematic representation of a digital 3D model of
  • the first step of the procedure is to create a three-dimensional digital data model 14 (hereinafter referred to as "digital 3D data model") of this actual position of the teeth 12 (see FIG. 2).
  • a first variant of the method conventional techniques can be used. For example, in a first sub-step, an impression of the actual position of the teeth 12 can be made in order to obtain a negative-real-world model of the actual position of the teeth 12, and in a second sub-step, this negative-real model can be poured off to form a positive-real model of the actual position of the teeth 12 to get. In a third sub-step, one can then scan this positive-type model to obtain the desired 3D digital model 14 of the actual position of the teeth. Since these techniques are known per se, they should not be explained in detail here.
  • the digital 3D model 14 it is also possible for the digital 3D model 14 to directly track the actual position of the teeth 12 Three-dimensional scanning of the teeth 10 of the patient to create, for example by means of a hand-held scanner.
  • the great advantage of the method according to the invention is that until the insertion of the clip, including the fastening of the brackets on the teeth 12 of the patient all further steps can be made without the presence of the patient is required, the dentist to do some of the delegate further steps to assistant personnel. This reduces in particular the chair time and thus the costs incurred for the treatment.
  • the treating dentist establishes the actual position of the teeth 12, a digital 3D data model 16 of the desired position of the teeth 12 of the patient, i. the tooth position, as it should be achieved by the treatment at the end (see Figure 3).
  • a digital 3D data model 16 of the desired position of the teeth 12 of the patient i. the tooth position, as it should be achieved by the treatment at the end (see Figure 3).
  • each individual tooth 12 in the digital 3D model translational and / or rotational, if necessary in all three spatial directions and / or moved around all three spatial axes, until it is positioned as desired.
  • the digital 3D data model of the desired position of the teeth 12 is modified by arranging the brackets 22 virtually on the teeth 12 of the 3D digital data model. How this can be computerized, is the subject of the present invention.
  • the modified digital 3D data model of the desired position of the teeth 12 is designated by 18 in FIG.
  • the modified digital SD data model 18 of the desired position of the teeth 12 is recalculated into a modified digital SD data model 20 of the actual position of the teeth 12, which is shown in FIG.
  • This back calculation takes place by reversing the transformation movement carried out in the second step for each individual tooth 12.
  • the brackets 22 in the modified 3D digital data model 20 are at the actual position of the teeth 12 at exactly the positions at which they must be secured to the patient's teeth 12.
  • an auxiliary device for fastening the brackets on the teeth of the patient can then be created in the manner described in DE 10 2011 085 915. In this regard, reference is therefore made to the description of DE 10 2011 085 915.
  • the attending physician must select on the computer whether the dental device is to be placed on the vestibular side or the oral side of the teeth 12. Subsequently, a suitable starting position P 0 on the associated teeth 12 must be selected for each of the brackets 22.
  • brackets 22 are arranged on the vestibular side, then, for example, the FA points 24 on the tooth surfaces 12a of the teeth 12 can be selected as the starting positions P 0 for the brackets (see FIG. 6). This selection can either be made by the attending physician on the computer or automatically dictated by the computer.
  • the computer can determine a bracket network surface 26 for each individual tooth based on the digital 3D data of the teeth 12.
  • this bracket mesh surface 26 may comprise all those contiguous points of the tooth surface 12a that are disposed about the FA point 24 and where the curvature of the tooth surface 12a does not exceed a predetermined threshold. In this way care can be taken that no part of the fixing surface of the bracket 22 protrudes so far from the tooth surface 12a that the stability of the attachment of the bracket 22 to the tooth 12 would be compromised.
  • an allowable maximum distance from the tooth surface 12a can be additionally determined such that the two-dimensional bracket mesh surface 26 becomes a three-dimensional bracket network volume. Since both the attached figures and the display on a screen of the computer always only two-dimensional views of the Bracket network volume are shown, often both the three-dimensional Bracketetzvolumen and the two-dimensional Bracketetz components 26 linguistically not precisely referred to as Bracketetz Scene.
  • the panoramic view comprises an occlusal view 30 of the teeth 12 and, secondly, an arrangement of the dental apparatus on the vestibular side of the teeth 12, a vestibular view 32 (FIG ) or, when the dental device is placed on the oral side of the teeth, an oral view 34 of the teeth 12 (Figure 8).
  • FIGS. 7 and 8 show a panoramic view of both the teeth 12 of the upper jaw 36 and the teeth 12 of the lower jaw 38, the occlusal view 30 of the teeth 12 of the upper jaw 36 being above the vestibular view 32 and the oral view 34 of the teeth 12, respectively Upper jaw 36 and the occlusal view 30 of the teeth 12 of the lower jaw 38 below the vestibular view 32 and oral view 34 of the teeth 12 of the lower jaw.
  • fers 38 are arranged.
  • the brackets 22 and the Bracketetz- surfaces 26 are shown.
  • the representation of the teeth 12 in Figures 7 and 8 is roughly schematic in black and white. It will be understood, however, that they may also be displayed in a representation simulating the real appearance of the teeth 12, and if desired also the gums, whether in color or in the manner of a black and white photograph in shades of gray.
  • a collision check is made for the home positions P 0 of the brackets 22, ie, the computer calculates whether it is between the brackets 22 and one or more other elements, namely another bracket 22 and / or a tooth 2 and / or an archwire 28 , a collision comes. If there is a collision for one of the brackets 22, this is indicated in the panorama view.
  • the bracket 22 in question can be marked in color.
  • a bracket shown in red is easily recognizable in a representation of the teeth, possibly of the gums, and of the other brackets held in shades of gray.
  • the intensity of the collision can also be displayed, for example by the color intensity.
  • the collision check for both the actual position and the desired position of the teeth 12 is performed. If there is no collision in either of the two positions, the certainty that there is no collision in any intermediate position along the treatment path from the actual position to the desired position is relatively high. For safety's sake, however, a collision check may additionally be carried out for one or more intermediate positions.
  • the displacement of the brackets 22 may be manually, i. interactively on the screen.
  • each tooth 12 is associated with a plurality of buttons, namely the buttons 40 and 42 for the displacement in the mesio-distal direction, the buttons 44 and 46 for the displacement in the inciso-gingivaler direction and the buttons 48 and 50 for the displacement of the Tooth surface 12a away or to this.
  • Each mouse click on one of these buttons causes a displacement of the associated bracket 22 in the respective direction by a predetermined distance. It is understood that the displacement of a bracket 22 in the mesio-distal direction is displayed simultaneously in both the occlusal view 30 and the vestibular view 32 and the oral view 34, respectively.
  • the panorama view according to FIG. 7 also comprises further buttons, namely the buttons 52 and 54, by means of which all the brackets 22 assigned to the teeth 12 of one and the same jaw 36, 38 are moved by a predetermined distance in incisor. gingival direction can be moved.
  • this button can also be omitted since, when clicking on one of the buttons 44, 46 for the incisis gingival movement of a bracket 22, the brackets 22 assigned to the other teeth 12 of the same jaw 36 and 38, respectively, are moved by the predetermined distance to a three-dimensional one Deformation of the arch wire 28 to avoid.
  • buttons 56 and 58 for moving all of the brackets 22 away from and onto the tooth surfaces 12a are associated with the teeth 12 of one and the same jaw 36 and 38, respectively.
  • archwires 28 'of the so-called “mushroom type” may be used 8
  • in the panoramic view results in the provision of further buttons 60 and 62 by means of which the height of the step 28'a can be varied between the individual wire arc sections 28'b and 28'c
  • Use of an archwire 28 "of the" double Mushroom type "(see Figure 9b) may also be provided at the marked in Figure 8 with 64 other buttons buttons.
  • each tooth 12 can be associated with a further switching and / or input surface, not shown for the sake of clarity, by means of which the attending physician can determine whether or not a bracket 22 is assigned a bracket 22, and if yes, which type of bracket 22 is associated with the tooth 12. In this way, if within the predetermined Bracketetz Schemee 26 no positioning of the brackets 22 can be found, for which there is no collision, at least one bracket 22 can be replaced by another Brackettyp. Furthermore, at least one tooth 12 can not be assigned any bracket 22 at all. This at least one tooth 12 must then be subjected to a special treatment.
  • the gum 66 can also be represented, whose gum edge 66a is indicated by dashed lines in FIG. 7 for only one tooth 12. Another possibility of collision avoidance is to move the boundary of the bracket seat areas 26 on their gingival side below the gum edge 66a, as has already been described above.
  • the digital SD data models 18, 20 of the actual and desired positions of the teeth 12, supplemented by the brackets 22, can also be displayed, as shown in FIGS. 4 and 5 are. It is preferred if these representations are freely rotatable so that you can view them from all desired directions.

Abstract

Ein computer-implementiertes Verfahren zum Festlegen der Anbringungspositionen (P) einer Mehrzahl von konfektionierten Angriffselementen (22) einer zahnmedizinischen Apparatur auf zugeordneten Zähnen (12) eines Kiefers (36, 38) eines Patienten, umfassend die Schritte: • 1la) Erstellen eines dreidimensionalen digitalen Datenmodells der Ist-Stellung der Zähne (12) des Patienten, • 1b) Transformieren des dreidimensionalen digitalen Datenmodells der Ist-Stellung der Zähne (12) in ein dreidimensionales digitales Datenmodell einer Soll-Stellung der Zähne (12), • 1c) Festlegen einer Anfangsposition eines zugehörigen Angriffselements (22), • 1d) Durchführen einer Kollisionsprüfung der Angriffselemente (22), • 1e) Verändern der Position (P) wenigstens eines Angriffselements (22), falls die Kollisionsprüfung für wenigstens ein Angriffselement (22) eine Kollision mit einem Zahn (12) oder/und einem anderen Angriffselement (22) oder/und dem Drahtbogen (28) ergeben hat, • 1f) Wiederholen der Schritte 1d) und 1e), bis keine Kollision ergibt oder ein vorbestimmtes Abbruchkriterium erreicht worden ist.

Description

COMPUTER-IMPLEMENTIERTES VERFAHREN ZUM FESTLEGEN
DER ANBRINGUNGSPOSITIONEN EINER MEHRZAHL VON ANGRIFFSELEMENTEN FÜR EINEN DRAHTBOGEN EINER ZAHNMEDIZINISCHEN APPARATUR
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein computer-implementiertes Verfahren zum Festlegen der Anbringungspositionen einer Mehrzahl von Angriffselementen für einen Drahtbogen einer zahnmedizinischen Apparatur, insbesondere einer fest auf den Zähnen installierten zahnmedizinischen Apparatur, auf zugeordneten Zähnen eines Patienten.
Die Verwendung von zahnmedizinischen Apparaturen, beipsielsweise Zahnspangen, zur Korrektur von Fehlstellungen von Zähnen ist im Stand der Technik allgemein bekannt. Neben den früher häufig verwendeten herausnehmbaren Zahnspangen werden heutzutage vermehrt fest installierte Zahnspangen verwendet. Diese umfassen in der Fachsprache als„Brackets" bezeichnete Angriffselemente, die auf den Zähnen befestigt werden, beispielsweise festgeklebt werden, und Angriffsstellen für Korrekturbewegungen der Zähne darstellen. Die für die Korrekturbewegungen erforderlichen Stellkräfte werden von einem Drahtbogen erzeugt, der mit den Brackets über an diesen ausgebildete und in der Fachsprache als„Slots" bezeichnete Eingriffselemente in Kraftübertragungsverbindung stehen. Üblicherweise werden im Abstand von mehreren Wochen nacheinander mehrere Drahtbögen mit den Brackets in Eingriff gebracht, um die Zahnfehlstellung nach und nach zu korrigieren. Als weitere Art von Angriffselementen sind die so genannten Bänder bekannt, die aber meist nur an Backenzähnen zum Einsatz kommen.
Aus der DE 10 2011 085 915 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Hilfsvorrichtung für das Befestigen einer Mehrzahl von Angriffselementen auf einer zugeordneten Mehrzahl von Zähnen eines Patienten bekannt. Das bekannte Verfahren beinhaltet unter anderem auch den Schritt des Festlegens der Anbringungspositionen der Angriffselemente auf den Zähnen, und die vorliegende Erfindung befasst sich damit, wie dieser Schritt computerimplementiert durchgeführt werden kann.
Ein bekanntes Verfahren der eingangs genannten Art wird auf der Website „www.lingualtechnik.de" der Lingualtechnik GmbH unter der Rubrik„Patienten / Behandlungsablauf beschrieben.
Bei dem bekannten Verfahren wird ausgehend von einem Gips-Modell der Ist-Stellung der Zähne zunächst ein Gips-Modell der Soll-Stellung der Zähne erstellt, indem das Gips-Modell der Ist-Stellung von einem Zahntechniker in einzelne Gipszähne zersägt wird und die so erhaltenen Gipszähne neu angeordnet werden. Dieses Gips-Modell der Soll-Stellung wird dann durch dreidimensionales Einscannen digitalisiert. Auf Basis des so erhaltenen dreidimensionalen digitalen Datenmodells wird anschließend computer-gestützt für jeden Zahn patientenindividuell ein maßgeschneidertes Angriffselement konstruiert und hergestellt. Auch der die Angriffselemente verbindende Drahtbogen wird patientenindividuell maßgeschneidert hergestellt, und zwar mittels eines Drahtbiege-Roboters.
Dieses Verfahren ist aufgrund der vielen von einem Zahntechniker durchzuführenden Schritte und der für den jeweiligen Patienten maßgeschneiderten Herstellung der Angriffselemente und des Drahtbogens aufwändig und teuer.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das in einfacher und kostengünstiger Weise durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein computer-implemen- tiertes Verfahren zum Festlegen der Anbringungspositionen einer Mehrzahl von konfektionierten Angriffselementen für einen im Wesentlichen ebenen oder im Wesentlichen dem Verlauf der Spee'schen Kurve folgenden Draht- bogen einer zahnmedizinischen Apparatur auf zugeordneten Zähnen wenigstens eines Kiefers eines Patienten, umfassend die Schritte:
1a) Erstellen eines dreidimensionalen digitalen Datenmodells der Ist- Stellung der Zähne des Patienten,
1b) Transformieren des dreidimensionalen digitalen Datenmodells der Ist- Stellung der Zähne in ein dreidimensionales digitales Datenmodell einer Soll-Stellung der Zähne,
1 c) für jeden Zahn: Festlegen einer Anfangsposition des zugehörigen
Angriffselements als Momentanposition dieses Angriffselements, 1 d) für jeden Zahn: Durchführen einer Kollisionsprüfung für die jeweiligen
Momentanpositionen der Angriffselemente,
1e) Verändern der Position wenigstens eines Angriffselements, falls die Kollisionsprüfung für wenigstens ein Angriffselement eine Kollision mit einem Zahn oder/und einem anderen Angriffselement oder/und dem Drahtbogen ergeben hat,
1f) Wiederholen der Schritte 1d) und 1e), bis die Kollisionsprüfung für keines der Angriffselemente eine Kollision ergibt oder ein vorbestimmtes Abbruchkriterium erreicht worden ist.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird der Begriff„konfektioniert" im Sinne von„serienmäßig hergestellt" verwendet, d.h. exakt gemäß dem Begriffsverständnis, das auch dem Duden zu entnehmen ist. Ein„konfektioniertes Angriffselement" ist demnach ein serienmäßig hergestelltes Angriffselement, d.h. ein auf dem Markt standardmäßig erhältliches Angriffselement, das in Unkenntnis der individuellen Gestalt der Zähne des jeweiligen Patienten hergestellt worden ist. Dabei schließt der Begriff„konfektioniert" jedoch nicht aus, dass ein für einen bestimmten Zahn des Patienten bzw. eine bestimmte Zahnstellungssituation des Patienten jeweils passendes Angriffselement aus einer Vielzahl von konfektionierten Angriffselementen ausgewählt wird. Ferner umfasst der Begriff„konfektioniertes Angriffselement" auch, dass es aus Komponenten zusammengesetzt ist, beispielsweise einer die Anlagefläche zum Zahn aufweisenden Basiskomponente und einer den Slot aufweisenden Eingriffskomponente, die aus einer Vielzahl konfektionierter Komponenten ausgewählt wurden.
Der Einsatz konfektionierter und damit kostengünstig bereitstellbarer Angriffselemente wird durch die erfindungsgemäß eingesetzte Kollisionsprüfung ermöglicht. Bei dem bekannten Verfahren ist eine derartige Kollisionsprüfung nicht erforderlich, da durch die computer-gestützte Fertigung patientenindividualisierter Angriffselemente und eines patientenindividualisierten Drahtbogens mit einem geeigneten dreidimensionalen Verlauf Kollisionen von vornherein vermieden werden können. Konfektionierte Drahtbögen sind hingegen üblicherweise im Wesentlichen eben ausgebildet und werden vorzugsweise nur in der Ebene, in der sie verlaufen, in ihrer Weite verändert. Es ist jedoch auch üblich, sie geringfügig aus dieser Ebene herauszubiegen, so dass sie im Wesentlichen der Spee'schen Kurve folgen. Der Krümmungsradius der Spee'schen Kurve liegt jedoch in der Größenordnung des Abstands der Kontaktfläche der Zähne von Ober- und Unterkiefer zur Mitte der Augenhöhle. Er ist damit relativ groß, so dass geringfügige Abweichungen von dem exakten Verlauf der Spee'schen Kurve keinen Einfluss auf das Behandlungsergebnis haben bzw. im Verlauf der mehrwöchigen Behandlung ohne Weiteres korrigiert werden können. Jedenfalls ist der Krümmungsradius sehr viel größer als der bei den patientenindividuell hergestellten Drahtbögen des Standes der Technik, bei denen Krümmungsradien zum Einsatz kommen, die kleiner sind als die mesio-distale Erstreckung des kleinsten Zahns des Patienten.
Festzuhalten ist, dass der im Wesentlichen ebene oder im Wesentlichen der Spee'schen Kurve folgende Verlauf des erfindungsgemäß eingesetzten Drahtbogens eine zusätzliche Randbedingung darstellt, die verglichen mit dem Stand der Technik die Zahl der frei wählbaren Freiheitsgrade bei der Positionierung der Angriffselemente einschränkt und somit die Gefahr von Kollisionen mit sich bringt.
Der im Rahmen der Kollisionsprüfung ermittelte Kollisionsstatus kann gemäß einer ersten Variante lediglich ein binärer Wert sein, der angibt, ob das je- weils betrachtete Angriffselement mit etwas anderem kollidiert oder nicht. Gemäß einer zweiten Variante ist es jedoch auch möglich, zusätzlich Informationen darüber bereitzustellen, mit wievielen und/oder mit welcher Art von anderen Elementen das Angriffselement kollidiert. So kann beispielsweise der Kollisionsstatus„0" anzeigen, dass keine Kollision vorliegt, während der Kollisionsstatus„1" eine Kollision mit einem anderen Angriffselement bzw. der Kollisionsstatus„2" eine Kollision mit einem Zahn des gleichen Kiefers und/oder des jeweils anderen Kiefers anzeigt. Ferner kann der Kollisionsstatus„12" anzeigen, dass eine Kollision sowohl mit einem anderen Angriffselement als auch mit einem Zahn vorliegt. Es versteht sich, dass dies lediglich Beispiele sind, die beliebig erweitert und/oder abgewandelt werden können. So kann beispielsweise auch noch ein weiterer Kollisionsstatus ermittelt werden, der angibt, ob es zwischen einem Zahn des jeweils anderen Kiefers und dem Drahtbogen zu einer Kollision kommt (z.B. Kollisionsstatus„3"), wenn sich die beiden Kiefer in der geschlossenen Stellung befinden, d.h. die Zähne beider Kiefer okklusal aneinander anliegen.
Schließlich ist es auch möglich, die Stärke der Kollision zu ermitteln. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass man das Volumen der einander überlappenden bzw. ineinandergreifenden Raumbereiche der kollidierenden Elemente bestimmt.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Kollisionsprüfung kann es ferner erforderlich sein, wenigstens eines aus der Mehrzahl von Angriffselementen durch ein anderes konfektioniertes Angriffselement zu ersetzen oder gar vollständig zu entfernen, d.h. wenigstens einen der Zähne nicht mit einem Angriffselement zu versehen. Letzteres kann beispielsweise bei Zähnen mit extremer Fehlstellung erforderlich sein, die einer Spezialbehandlung unterzogen werden müssen. Festzuhalten ist, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung das Ersetzen eines Angriffselements durch ein anderes Angriffselement und auch das vollständige Entfernen eines Angriffselements als„Veränderung der Position des Angriffselements" angesehen werden. Eine weitere Vereinfachung gegenüber dem bekannten Verfahren ergibt sich ferner dadurch, dass das Setup, d.h. die Soll-Stellung der Zähne des Patienten, auf Grundlage des dreidimensionalen digitalen Datenmodells der Ist- Stellung der Zähne des Patienten computer-unterstützt bestimmt wird.
Insgesamt kann das erfindungsgemäße Verfahren somit im Vergleich zu dem bekannten Verfahren einfacher und kostengünstiger durchgeführt werden.
Die Kollisionsprüfung kann erfindungsgemäß für die Ist-Stellung und/oder die Soll-Stellung der Zähne durchgeführt werden. Wird die Kollisionsprüfung sowohl für die Ist-Stellung als auch die Soll-Stellung der Zähne durchgeführt, so erhöht dies die Sicherheit, dass die gesamte Behandlung kollisionsfrei verläuft. Selbstverständlich kann der Kollisionsstatus sicherheitshalber zusätzlich auch für wenigstens eine weitere Zahnstellung entlang des Behandlungswegs von der Ist-Stellung zur Soll-Stellung der Zähne ermittelt werden.
Für die Veränderung der Position eines Angriffselements, für das der ermittelte Kollisionsstatus eine Kollision mit wenigstens einem anderen Element anzeigt, gibt es verschiedene Möglichkeiten:
Gemäß einer ersten Möglichkeit kann das Angriffselement in mesio-distaler Richtung bewegt werden, d.h. mit im Wesentlichen gleichbleibendem Abstand zur Schneidekante bzw. Kaufläche des jeweiligen Zahns. Vorzugsweise bleibt dabei die Orientierung des Angriffselements relativ zum Drahtbogen unverändert, um verhindern zu können, dass die mesio-distale Bewegung es erforderlich macht, auch den Drahtbogen zu verformen.
Gemäß einer zweiten Möglichkeit kann der Abstand des Angriffselements von der Schneidekante bzw. Kaufläche des Zahns verändert werden, d.h. das Angriffselement kann in inzisaler bzw. okklusaler Richtung oder in gingi- valer Richtung bewegt werden. Gemäß einer dritten Möglichkeit kann der Abstand des Angriffselements von der Zahnoberfläche verändert werden.
Selbstverständlich ist bei allen drei Möglichkeiten der Bereich, über den das Angriffselement bewegt werden kann, begrenzt. Beispielsweise kann für die dritte Möglichkeit ein vorbestimmter Abstandsgrenzwert definiert werden, der im Hinblick auf die Stabilität der Befestigung des Angriffselements auf der Zahnoberfläche mit zunehmenden Abstand des Angriffselements von der Zahnoberfläche nicht überschritten werden darf. Ferner können für die Bewegung des Angriffselements in mesio-distaler Richtung (erste Möglichkeit) und/oder in inzisaler Richtung bzw. okklusaler Richtung (zweite Möglichkeit) unter Berücksichtigung der Krümmung der Zahnoberfläche Grenzen des zulässigen Bereichs der Zahnoberfläche, innerhalb derer das Angriffselement angeordnet werden darf, bestimmt werden. Für Bewegungen in gingivaler Richtung (zweite Möglichkeit) bildet der Zahnfleischrand eine natürliche Grenze. In inzisaler Richtung können bei der Bestimmung der Grenze des zulässigen Bereichs zudem die Zähne des jeweils anderen Kiefers berücksichtigt werden, vorzugsweise derart, dass in der Soll-Stellung eine Kollision mit diesen von vornherein ausgeschlossen ist.
Wie vorstehend bereits erwähnt, kann im Rahmen einer vierten Möglichkeit überprüft werden, ob sich die Kollision bzw. die Kollisionen durch Einsatz eines anderen konfektionierten Angriffselements vermeiden lässt bzw.
lassen.
Eine fünfte Möglichkeit kann ferner darin bestehen, zu überprüfen, ob eine Erweiterung der zulässigen Bewegungen in gingivaler Richtung auf Bereiche unterhalb des Zahnfleischrands, vorzugsweise um bis zu 1 mm unterhalb des Zahnfleischrands, die Vermeidung von Kollisionen ermöglichen würde. Diese fünfte Möglichkeit macht sich die Tatsache zunutze, dass sich der Zahnschmelz der Zahnkrone, auf dem das Angriffselement befestigt werden kann, bis einige Millimeter unterhalb des Zahnfleischrands erstreckt. Man könnte diese weitere Möglichkeit also grundsätzlich auch als Erweiterung der zwei- ten Möglichkeit ansehen. Da sie aber das Arbeiten in einer nur schwer trocken zu haltenden Umgebung erforderlich macht, wird sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung als gesonderte Möglichkeit angesehen.
Da das dreidimensionale digitale Datenmodell der Zähne Aussagen über den Verlauf der Zahnoberfläche unterhalb des Zahnfleischrandes nicht zulässt, muss dieser Verlauf für den Einsatz der fünften Möglichkeit modelliert werden. Gemäß einer ersten Variante kann man den Verlauf der Zahnoberfläche unterhalb des Zahnfleischrandes ausgehend von den angrenzenden sichtbaren Flächen extrapolieren. Gemäß einer zweiten Variante kann man aber auch etwaig vorhandene Röntgendaten, vorzugsweise dreidimensionale Röntgendaten, übernehmen. Schließlich ist es gemäß einer dritten Variante auch möglich, den Verlauf auf Basis von Modellzähnen aus einer Zahndatenbank abzuschätzen.
Eine sechste Möglichkeit kann schließlich darin bestehen, auf die Anbringung des Angriffselements insgesamt oder zumindest für die Ist-Stellung zu verzichten und den betreffenden Zahn einer Sonderbehandlung zuzuführen.
Schließlich kann bei der oralen Anordnung der Angriffselemente und Feststellung wenigstens einer Kollision mit dem Drahtbogen dieser Drahtbogen durch einen anderen ersetzt werden. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass bei oraler Anordnung üblicherweise so genannte„Mushroom"-Drahtbögen zum Einsatz kommen, die in beiden Drahtbogenschenkeln an einer der Position zwischen dem dritten und dem vierten Zahn entsprechenden Stelle eine Stufe aufweisen, oder„Doppel-Mushroom' -Drahtbögen zum Einsatz kommen, die in beiden Drahtbogenschenkeln zusätzlich an einer der Position zwischen dem fünften und dem sechsten Zahn entsprechenden Stelle eine Stufe aufweisen. Die Stufen verlaufen dabei jeweils in der Drahtbogenebene bzw. der der Spee'schen Kurve folgenden Drahtbogenfläche.
Bei der Umsetzung dieser Möglichkeiten etwaig entstehende Zwischenräume zwischen der Zahnoberfläche und einer für die Befestigung auf der Zahn- oberfläche bestimmten Befestigungsfläche des Angriffselements können bei der tatsächlichen Anbringung des Angriffselements auf dem Zahn durch den die Befestigung vermittelnden Kleber ausgefüllt werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn zunächst überprüft wird, ob eine bestehende Kollision durch eine Bewegung des Angriffselements in mesio-distaler Richtung behoben werden kann (erste Möglichkeit). Die Bewegung des Angriffselements in mesio-distaler Richtung hat den Vorteil, dass alle anderen Angriffselemente ihre jeweiligen Positionen beibehalten können.
Gelingt dies nicht, so kann als nächstes überprüft werden, ob eine bestehende Kollision durch eine Veränderung des Abstands des Angriffselements von der Schneidekante bzw. Kaufläche des Zahns behoben werden kann (zweite Möglichkeit). Dabei müssen auch die den anderen Zähnen des gleichen Kiefers zugeordneten Angriffselemente mitbewegt werden, um den im Wesentlichen eben ausgebildeten Drahtbogens nicht in eine vom ebenen Verlauf bzw. der Spee'schen Kurve abweichende dreidimensionale Gestalt verformen zu müssen, was nur schwer vorhersagbare Kräfte auf die Zähne und damit ein nur schwer vorhersagbares Behandlungsergebnis zur Folge hätte. Die Bewegung in inzisaler bzw. gingivaler Richtung gemäß der zweiten Möglichkeit kann zunächst nur um eine vorbestimmte Distanz vorgenommen werden. Anschließend kann für die neue inziso-gingivale Position wiederum überprüft werden, ob nunmehr eine Bewegung in mesio-distaler Richtung gemäß der ersten Möglichkeit zur Kollisionsfreiheit führt. Ist dies nicht der Fall, so können die Angriffselemente erneut um die vorbestimmte Schrittweite in inziso-gingivaler Richtung bewegt werden. Wurde im Rahmen der Kollisionsüberprüfung die Kollisionsstärke ermittelt, so kann das Angriffselement bei einer Bewegung in inziso-gingivaler Richtung als Ausgangspunkt für die erneute Kollisionsprüfung an jener mesio-distalen Position angeordnet werden, für die die Kollisionsstärke auf der letzten inziso-gingivalen Höhe am geringsten war. Ist auch der Einsatz der zweiten Möglichkeit nicht von Erfolg gekrönt, so kann als nächstes überprüft werden, ob eine bestehende Kollision durch eine Veränderung des Abstands des Angriffselements von der Zahnoberfläche behoben werden kann (dritte Möglichkeit). Auch hierbei kann, wie vorstehend für die zweite Möglichkeit beschrieben, schrittweise vorgegangen werden, und auch hierbei kann die Ausgangsposition für die erneute Kollisionsprüfung in Abhängigkeit der zuletzt ermittelten Kollisionsstärke gewählt werden.
Auch bei einer Veränderung des Abstands von der Zahnoberfläche müssen zumindest einige der Angriffselemente, die den anderen Zähnen des gleichen Kiefers zugeordnet sind, mitbewegt werden. Dabei ist darauf zu achten, dass die Orientierung der Angriffselemente relativ zu der jeweils zugehörigen Zahnoberfläche nicht bzw. nicht zu stark verändert wird, um zu verhindern, dass auf den Zahn ein bzw. ein übergroßer Torque ausgeübt wird. Analoge Überlegungen gelten auch für den Fall der Annährung eines Angriffselements an die Zahnoberfläche und/oder für den Fall der Veränderung des Abstands eines einem anderen Zahn zugeordneten Angriffselements von dessen Zahnoberfläche.
Bei der dritten Bewegungsmöglichkeit ist ferner zu berücksichtigen, dass die Stabilität der Befestigung des Angriffselements auf der Zahnoberfläche mit zunehmenden Abstand des Angriffselements von der Zahnoberfläche abnimmt.
Der vorstehend erläuterte Prozess der Positionierung der Angriffselemente kann beispielsweise automatisiert ablaufen, wobei die verschiedenen Möglichkeiten der Veränderung der Position des Angriffselements gemäß einer vorbestimmten Reihenfolge nacheinander zur Anwendung gebracht werden. Im Rahmen der Anwendung wenigstens einer der Möglichkeiten, vorzugsweise aller Möglichkeiten, kann das jeweilige Angriffselement schrittweise bewegt werden, wobei die Schrittweite der Bewegung fest vorgegeben oder veränderbar sein kann. Ferner kann vorzugsweise nach jedem Schritt eine Kollisionsprüfung durchgeführt werden, um festzustellen, ob Kollisionen ver- mieden werden konnten. Wird die Kollisionsvermeidung festgestellt, so wird die automatisierte Positionierung der Angriffselemente beendet. Kann bei Erreichen der Grenzen des zulässigen Bewegungsbereichs einer bestimmten Bewegungsmöglichkeit immer noch keine Kollisionsvermeidung festgestellt werden, so kann eine weitere Bewegungsmöglichkeit hinsichtlich ihres Kolli- sionsvermeidungspotentials untersucht werden. Wurden alle Bewegungsmöglichkeiten erfolglos überprüft, so wird die automatisierte Positionierung der Angriffselemente beendet. Letzteres stellt eine Möglichkeit für das vorbestimmte Abbruchkriterium dar.
Nach Abschluss des automatisierten Positionierungsprozesses kann dem behandelnden Zahnarzt die Möglichkeit gegeben werden, die Position jedes einzelnen Angriffselements nochmals„manuell" zu beeinflussen, d.h. durch entsprechende Eingaben über eine Eingabevorrichtung des Computers, beispielsweise einer Tastatur, einer Zeigereingabeeinrichtung, d.h. einer Computermaus, einem Trackball, einem Touchpad oder dergleichen, oder einer anderen geeigneten Eingabevorrichtung. Vorzugsweise wird nach jeder manuellen Eingabe eine Kollisionsüberprüfung durchgeführt.
Grundsätzlich ist es auch möglich, auf die automatisierte Positionierung zu verzichten und die Positonierung ausschließlich manuell vorzunehmen, wie dies vorstehend erläutert worden ist. Es ist sogar denkbar, dem behandelnden Zahnarzt die Möglichkeit einzuräumen, zwischen dem automatisierten und dem manuellen Positionierungsmodus hin- und herzuschalten.
Nachzutragen ist an dieser Stelle, dass bei der automatisierten und/oder der manuellen Positionierung der Angriffselemente als Anfangspositionen für die Angriffselemente vorzugsweise jeweils der FA-Punkt des jeweiligen Zahns verwendet werden kann.
Nachzutragen ist ferner, dass die anfänglich verwendeten Brackets entweder automatisiert ausgewählt werden können, beispielsweise in Abhängigkeit der Abmessungen des jeweiligen Zahns. Es ist jedoch auch möglich, dass der behandelnde Zahnarzt sie auswählt.
Zur Erleichterung des Erfassens der Positionierung aller Angriffselemente durch den behandelnden Zahnarzt wird in Weiterbildung der Erfindung, aber auch unabhängig von dieser, vorgeschlagen, dass auf der Anzeige des Computers zum einen eine okklusale Ansicht und zum anderen bei Anordnung der zahnmedizinischen Apparatur auf der vestibulären Seite der Zähne eine vestibuläre Ansicht oder bei Anordnung der zahnmedizinischen Apparatur auf den oralen Seite der Zähne eine orale Ansicht einer linearen Nebeneinanderanordnung der Zähne angezeigt wird, wobei in diesen Ansichten ferner die Angriffselemente dargestellt werden.
Die lineare Nebeneinanderanordnung der Zähne kann beispielsweise eine lineare Abwicklung der Soll-Stellung der Zähne sein, in der nicht nur die Zähne, sondern auch die Zahnzwischenräume maßstabsgerecht dargestellt sind. Es ist jedoch auch möglich, auf die maßstabsgerechte Darstellung der Zahnzwischenräume zu verzichten und die Zähne in einer abstandsfreien linearen Nebeneinanderanordnung oder in einer linearen Nebeneinanderanordnung mit fest vorgegebener Weite der Zahnzwischenräume darzustellen. Die Ausrichtung der Zähne in der vestibulären oder oralen Ansicht erfolgt dabei bevorzugt derart, dass die FA-Punkte aller Zähne auf der gleichen Höhe angeordnet ist, während die Zähne in der okklusalen Ansicht vorzugsweise derart ausgerichtet sind, dass die Soll-Kontaktpunkte aller Zähne auf einer Geraden angeordnet sind.
Vorteilhafterweise kann in der okklusalen Ansicht und der vestibulären oder oralen Ansicht zusätzlich auch der Kollisionsstatus der Angriffselemente dargestellt werden. Der Kollisionsstatus eines Angriffselements kann dabei beispielsweise durch eine entsprechende Hervorhebung, beispielsweise Farbgebung kenntlich gemacht werden. So können etwa Angriffselemente, bei denen eine Kollision vorliegt, in einer Signalfarbe, beispielsweise roter Farbe, angezeigt werden, so dass sie, insbesondere dann, wenn die Dar- stellung der Zähne und der Angriffselemente, bei denen keine Kollision vorliegt, sowie gegebenenfalls des Zahnfleischs, in neutraleren Tönen, beispielsweise in Grautönen gehalten ist, ins Auge stechen und somit für den Betrachter leicht erkennbar sind.
Ferner kann in der okklusalen Ansicht und der vestibulären oder oralen Ansicht auch das Zahnfleisch dargestellt sein.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Zähne und/oder die Angriffselemente, und gegebenenfalls das Zahnfleisch, in einer auf dem dreidimensionalen digitalen Datenmodell der Soll-Stellung basierenden, das reale Aussehen simulierenden Darstellung angezeigt werden. Diese die Natur simulierende Darstellung kann dabei nach Art eines Schwarz-Weiß-Fotografie in Grautönen gehalten sein, um den Kontrast zu erhöhen, beispielsweise zu den Angriffselementen, bei denen eine Kollision vorliegt. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die Zähne lediglich stilisiert darzustellen. Die stilisierte Darstellung kann dabei beispielsweise eine Darstellung des Zahnumrisses, insbesondere nach Art einer Bleistiftskizze, sein. Dabei kann der Zahnumriss aus dem dreidimensionalen digitalen Datenmodell abgeleitet werden. Es ist jedoch auch möglich, einen von dem dreidimensionalen digitalen Datenmodell unabhängigen Zahnumriss zu verwenden.
Zur weiteren Erleichterung der Erfassbarkeit der Darstellung kann die okklu- sale Ansicht bei Darstellung der Soll-Stellung der Zähne des Oberkiefers oberhalb der vestibulären bzw. oralen Ansicht und bei Darstellung der Soll- Stellung der Zähne des Unterkiefers unterhalb der vestibulären bzw. oralen Ansicht angezeigt werden. Ferner kann bei Darstellung sowohl der Soll- Stellung der Zähne des Oberkiefers als auch der Soll-Stellung der Zähne des Unterkiefers die vestibuläre bzw. orale Ansicht der Zähne des Oberkiefers oberhalb der vestibulären bzw. oralen Ansicht der Zähne des Unterkiefers angezeigt werden. Um die Veränderung der Position jedes einzelnen Angriffselements manuell vornehmen zu können, können den okklusalen und vestibulären bzw. oralen Ansichten Auswahlflächen zum Auswählen des Zahns, der Bewegungsart und der Bewegungsrichtung und gewünschtenfalls auch des Betrags der Bewegung zugeordnet sein. In diese Auswahlflächen können die gewünschten Bezeichnungen des Zahns, der Bewegungsart und der Bewegungsrichtung und gegebenenfalls der Betrag der Bewegung über eine Tastatur oder, beispielsweise Menu-unterstützt, über eine Zeigereingabeeinrichtung eingegeben werden. Um die Position eines Angriffselements mit möglichst wenigen Eingaben verändern zu können, ist es jedoch bevorzugt, wenn für jede Bewegungsrichtung jeder Bewegungsart jedes Zahn eine eigene Auswahlfläche vorgesehen ist, die mittels der Zeigereingabeeinrichtung ausgewählt werden kann, wobei jedes Auswahlereignis, beispielsweise jeder Mausklick, vorzugsweise eine Bewegung des zugehörigen Angriffselements um einen vorbestimmten Bewegungsbetrag auslöst.
Vorteilhafterweise kann nach jedem Auswahlereignis auch der den neuen Positionen der Angriffselemente entsprechende Kollisionsstatus der Angriffselemente berechnet werden.
Ferner ist es bevorzugt, wenn die Anzeige der Positionen der Angriffselemente und deren Kollisionsstatus nach jedem Auswahlereignis synchron für beide Anzeigen aktualisiert wird, d.h. sowohl für die okklusale Anzeige als auch für die vestibuläre bzw. orale Anzeige.
Zusätzlich zu den einzelnen Zähnen zugeordneten Auswahlflächen kann ferner wenigstens eine weitere Auswahlfläche vorgesehen sein, die einer eine Mehrzahl von Zähnen umfassenden Zahngruppe zugeordnet ist. Beispielsweise können der vestibulären oder oralen Ansicht Auswahlflächen zugeordnet sein, die eine gemeinsame Bewegung aller Angriffselemente in inziso-gingivaler Richtung ermöglichen. Bei oraler Anordnung der Angriffselemente und eines Drahtbogens des Typs„Mushroom" kann ferner die okklusale Darstellung drei Gruppen von Zähnen aufweisen, denen jeweils gemeinsame Auswahlflächen für die Veränderung des Abstands der Angriffselemente von der Zahnoberfläche zugeordnet sind. Bei Einsatz eines Drahtbogens des Typs„Doppel-Mushroom" können sogar fünf derartige Zahngruppen definiert werden.
Um in einfacher weise verhindern zu können, dass der behandelnde Zahnarzt beim manuellen Beeinflussen der Positionen der Angriffselemente diese an unzulässige Positionen bewegt, können zumindest in der vestibulären bzw. oralen Ansicht, vorzugsweise aber auch in der okklusalen Ansicht, ferner die Bereiche zulässiger Positionen angezeigt werden, beispielsweise in Form von Flächen, die sich, vorzugsweise farblich, von der Darstellung der Zähne unterscheiden. Ferner kann mittels eines Warnsignals, beispielsweise einer Änderung der Farbe dieser Flächen, angezeigt werden, wenn bei der manuellen Positionierung der Angriffselemente versucht wird, einen Bereich zulässiger Positionen zu verlassen.
Ferner kann wenigstens eine weitere Auswahlfläche vorgesehen sein, welche die Auswahl des verwendeten Typs von Angriffselement ermöglicht. Das Nicht-Vorsehen eines Angriffselements für einen jeweiligen Zahn kann dabei eine der Auswahloptionen darstellen.
Für den Fall, dass es eine Mehrzahl von Konstellationen geben sollte, gemäß denen die Angriffselemente kollisionsfrei positioniert werden können, kann eine Randbedingung vorgegeben werden, anhand derer entschieden wird, welche der kollisionsfreien Konstellationen ausgewählt wird. Diese Randbedingung kann beispielsweise darin bestehen, die Angriffselemente derart anzuordnen, dass die Summe der Abstände der Positionen der Angriffselemente vom FA-Punkt des jeweils zugehörigen Zahns minimiert wird. Eine weitere mögliche Randbedingung könnte lauten, die Angriffselemente möglichst nahe an den Schneidekanten bzw. Kauflächen der Zähne anzuordnen, um die Hebelwirkung des Drahtbogens erhöhen und somit die Behandlungsdauer verringern zu können. ln Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zusätzlich zu der okklusalen Ansicht und der vestibulären oder oralen Ansicht der linearen Nebeneinanderanordnung der Zähne auch eine perspektivische Ansicht der Ist-Stellung der Zähne oder/und eine perspektivische Ansicht der Soll-Stellung der Zähne angezeigt wird. Diese perspektivische Darstellung der Istoder/und der Soll-Stellung der Zähne kann dabei vorzugsweise eine um alle Raumachsen frei verdrehbare Darstellung sein.
Nachzutragen ist noch, dass bei Verwendung eines im Wesentlichen ebenen Drahtbogens nach Beendigung der Positionierung der Angriffselemente ein Abbild des Drahtbogen im Maßstab 1 :1 ausgedruckt werden kann. Dieser Ausdruck kann dem behandelnden Zahnarzt als Schablone dienen, die ihm das korrekte Aufweiten bzw. Einengen des Drahtbogens erleichtert.
Nachzutragen ist schließlich auch noch, dass die tatsächliche Anbringung der Angriffselemente auf den Zahnoberflächen so erfolgen kann, wie dies in der DE 10 2011 085 915 erläutert worden ist, d.h. mit Hilfe einer Übertragungsmaske.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden, bei dem Brackets als Angriffselemente auf den Zähnen des Patienten angeordnet werden. Es stellt dar:
Figur 1 eine schematische Darstellung des Gebisses eines Patienten, wie es der Kieferorthopäde zu Beginn der Behandlung vorfindet (Ist-Stellung der Zähne);
Figur 2 eine schematische Darstellung eines digitalen 3D-Modells der
Ist-Stellung der Zähne;
Figur 3 eine schematische Darstellung eines digitalen 3D-Modells der
Soll-Stellung der Zähne; Figur 4 eine schematische Darstellung eines digitalen 3D-Modells der Soll-Stellung der Zähne einschließlich digitaler 3D-Modelle der Brackets;
Figur 5 eine schematische Darstellung eines digitalen 3D-Modells der
Ist-Stellung der Zähne einschließlich digitaler 3D-Modelle der Brackets;
Mit Bezug auf die Figuren 1 bis 5 soll zunächst der grundlegende Ablauf der Vorbereitungsarbeiten erläutert werden, die erforderlich sind, um eine auf den Zähnen eines Patienten fest zu installierende zahnmedizinische Apparatur für die Ist-Stellung der Zähne des Patienten auszulegen.
In Figur 1 ist die Ist-Stellung der Zähne 12 des Gebisses 10 eines Patienten dargestellt, dessen Nasen- und Mundpartie lediglich grob schematisch angedeutet sind.
Der erste Schritt des Ablaufs besteht darin, ein dreidimensionales digitales Datenmodell 14 (im Folgenden kurz:„digitales 3D-Datenmodell") dieser Ist- Stellung der Zähne 12 zu erstellen (siehe Figur 2).
Hierzu können gemäß einer ersten Verfahrensvariante herkömmliche Techniken eingesetzt werden. Beispielsweise kann man in einem ersten Unterschritt einen Abdruck der Ist-Stellung der Zähne 12 anfertigen, um so ein Negativechtmodell der Ist-Stellung der Zähne 12 zu erhalten, und in einem zweiten Unterschritt dieses Negativechtmodell abgießen, um ein Positivechtmodell der Ist-Stellung der Zähne 12 zu erhalten. In einem dritten Unterschritt kann man dann dieses Positivechtmodell scannen, um das gewünschte digitale 3D-Modell 14 der Ist-Stellung der Zähne zu erhalten. Da diese Techniken an sich bekannt sind, sollen sie hier nicht näher erläutert werden.
Gemäß einer alternativen Verfahrensvariante ist es jedoch auch möglich, das digitale 3D-Modell 14 der Ist-Stellung der Zähne 12 unmittelbar durch dreidimensionales Scannen des Gebisses 10 des Patienten zu erstellen, beispielsweise mittels eines Handscanners.
Der große Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass bis zum Einsetzen der Spange einschließlich des Befestigens der Brackets auf den Zähnen 12 des Patienten alle weiteren Schritte vorgenommen werden können, ohne dass hierfür die Anwesenheit des Patienten erforderlich ist, wobei der behandelnde Zahnarzt etliche der vorzunehmenden weiteren Schritte an Assistenzpersonal delegieren kann. Dies reduziert insbesondere die Stuhlzeit und damit die für die Behandlung anfallenden Kosten.
In einem zweiten Schritt erstellt der behandelnde Zahnarzt auf Basis des im ersten Schritt erhaltenen digitalen 3D-Datenmodells 14 der Ist-Stellung der Zähne 12 ein digitales 3D-Datenmodell 16 der Soll-Stellung der Zähne 12 des Patienten, d.h. der Zahnstellung, wie sie durch die Behandlung an deren Ende erzielt werden soll (siehe Figur 3). Hierzu wird erforderlichenfalls jeder einzelne Zahn 12 im digitalen 3D-Modell translatorisch oder/und rotatorisch, gegebenenfalls in alle drei Raumrichtungen oder/und um alle drei Raumachsen, bewegt, bis er wunschgemäß positioniert ist.
Anschließend wird in einem dritten Schritt das digitale 3D-Datenmodell der Soll-Stellung der Zähne 12 modifiziert, indem man die Brackets 22 virtuell auf den Zähnen 12 des digitalen 3D-Datenmodells anordnet. Wie dies computerunterstützt erfolgen kann, ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Das modifizierte digitale 3D-Datenmodell der Soll-Stellung der Zähne 12 ist in Figur 4 mit 18 bezeichnet.
Schließlich wird in einem vierten Schritt das modifizierte digitale SD-Datenmodell 18 der Soll-Stellung der Zähne 12 in ein modifiziertes digitales SD- Datenmodell 20 der Ist-Stellung der Zähne 12 zurückgerechnet, das in Figur 5 dargestellt ist. Dieses Zurückrechnen erfolgt, indem für jeden einzelnen Zahn 12 die im zweiten Schritt durchgeführte Transformationsbewegung wieder rückgängig gemacht wird. Von besonderer Bedeutung ist, dass sich die Brackets 22 in dem modifizierten digitalen 3D-Datenmodell 20 der Ist- Stellung der Zähne 12 an genau den Positionen befinden, an denen sie auf den Zähnen 12 des Patienten befestigt werden müssen.
Ausgehend von dem modifizierten digitalen 3D-Datenmodell 20 der Ist-Stellung der Zähne 12 kann dann auf die in der DE 10 2011 085 915 beschriebene Art und Weise eine Hilfsvorrichtung für das Befestigen der Brackets auf den Zähnen des Patienten erstellt werden. Diesbezüglich sei daher auf die Beschreibung der DE 10 2011 085 915 verwiesen.
Im Folgenden wird mit Bezug auf die Figuren 6 bis 9b erläutert werden, wie der Schritt des Festlegens der Anbringungspositionen der Brackets 22 auf den Zähnen 12 des Patienten computer-unterstützt durchgeführt werden kann.
Zunächst muss der behandelnde Arzt am Computer auswählen, ob die zahnmedizinische Apparatur auf der vestibulären Seite oder der oralen Seite der Zähne 12 angeordnet werden soll. Anschließend muss für jedes der Brackets 22 eine geeignete Ausgangsposition P0 auf den zugehörigen Zähnen 12 ausgewählt werden.
Werden die Brackets 22 auf der vestibulären Seite angeordnet, so können als Ausgangspositionen P0 für die Brackets beispielsweise die FA-Punkte 24 auf den Zahnoberflächen 12a der Zähne 12 gewählt werden (siehe Figur 6). Diese Auswahl kann entweder durch den behandelnden Arzt am Computer getroffen oder durch den Computer automatisiert vorgegeben werden. Als weiteres Hilfsmittel kann der Computer anhand der digitalen 3D-Daten der Zähne 12 für jeden einzelnen Zahn eine Bracketsetzfläche 26 bestimmen. Diese Bracketsetzfläche 26 kann beispielsweise all jene zusammenhängenden Punkte der Zahnoberfläche 12a umfassen, die um den FA-Punkt 24 herum angeordnet sind und an denen die Krümmung der Zahnoberfläche 12a einen vorbestimmten Grenzwert nicht überschreitet. Auf diese Weise kann dafür Sorge getragen werden, dass kein Abschnitt der Befestigungs- fläche des Brackets 22 so weit von der Zahnoberfläche 12a absteht, dass die Stabilität der Befestigung des Brackets 22 am Zahn 12 gefährdet würde.
Berücksichtigt man ferner, dass die Brackets 22 nicht nur längs der Zahnoberfläche 12a verlagert werden können, sondern auch ihr Abstand von der Zahnoberfläche 12a verändert werden kann, so kann man zusätzlich einen zulässigen Maximalabstand von der Zahnoberfläche 12a bestimmen, so dass aus der zweidimensionalen Bracketsetzfläche 26 ein dreimensionales Bracketsetzvolumen wird. Da sowohl in den beigefügten Figuren als auch in der Anzeige auf einem Bildschirm des Computers immer nur zweidimensionale Ansichten des Bracketsetzvolumens dargestellt werden, werden häufig sowohl das dreidimensionale Bracketsetzvolumen als auch die zweidimensionale Bracketsetzfläche 26 sprachlich nicht präzise als Bracketsetzbereich bezeichnet.
Um es dem behandelnden Arzt zu erleichtern, die Positionierung aller Brackets 22 mit einem Blick zu erfassen, wird auf dem Bildschirm des Computers eine sogenannte„Panoramaansicht" der Zähne 12 des Patienten angezeigt (siehe Figuren 7 und 8). Diese Panoramaansicht entsteht durch eine lineare Nebeneinanderanordnung der Zähne 12, bei welcher die Zahnzwischenräume nicht maßstabsgetreu wiedergegeben sein müssen. Bevorzugt umfasst die Panoramaansicht zum einen eine okklusale Ansicht 30 der Zähne 12 und zum anderen bei Anordnung der zahnmedizinischen Apparatur auf der vestibulären Seite der Zähne 12 eine vestibuläre Ansicht 32 (Figur 7) oder bei Anordnung der zahnmedizinischen Apparatur auf den oralen Seite der Zähne eine orale Ansicht 34 der Zähne 12 (Figur 8).
In Figuren 7 und 8 ist eine Panoramaansicht sowohl der Zähne 12 des Oberkiefers 36 als auch der Zähne 12 des Unterkiefers 38 dargestellt, wobei die okklusale Ansicht 30 der Zähne 12 des Oberkiefers 36 oberhalb der vestibulären Ansicht 32 bzw. oralen Ansicht 34 der Zähne 12 des Oberkiefers 36 und die okklusale 30 Ansicht der Zähne 12 des Unterkiefers 38 unterhalb der vestibulären Ansicht 32 bzw. oralen Ansicht 34 der Zähne 12 des Unterkie- fers 38 angeordnet sind. Ferner sind die Brackets 22 und die Bracketsetz- flächen 26 dargestellt.
Die Darstellung der Zähne 12 in den Figuren 7 und 8 ist grobschematisch in schwarz-weiß gehalten. Es versteht sich aber, dass sie ebenso in einer das reale Aussehen der Zähne 12, und gewünschtenfalls auch des Zahnfleischs, simulierenden Darstellung angezeigt werden können, sei es in Farbe oder nach Art einer Schwarz-Weiß-Fotografie in Grautönen.
Als Nächstes wird für die Ausgangspositionen P0 der Brackets 22 eine Kollisionsprüfung durchgeführt, d.h. der Computer berechnet, ob es zwischen den Brackets 22 und einem oder mehreren anderen Elementen, nämlich einem anderen Bracket 22 oder/und einem Zahn 2 oder/und einem Drahtbogen 28, zu einer Kollision kommt. Liegt für eines der Brackets 22 eine Kollision vor, so wird dies in der Panoramaansicht angezeigt. Beispielsweise kann das betreffende Bracket 22 farbig gekennzeichnet werden. So ist etwa ein rot dargestelltes Bracket in einer in Grautönen gehaltenen Darstellung der Zähne, gegebenenfalls des Zahnfleischs, und der anderen Brackets leicht zu erkennen. Auch die Stärke der Kollision kann angezeigt werden, beispielsweise durch die Farbintensität.
Vorzugsweise wird die Kollisionsprüfung sowohl für die Ist-Stellung als auch die Soll-Stellung der Zähne 12 durchgeführt. Liegt in keiner der beiden Stellungen eine Kollision vor, so ist die Sicherheit, dass auch es in keiner Zwischenstellung längs des Behandlungswegs von der Ist-Stellung zur Soll- Stellung zu einer Kollision kommt, relativ hoch. Sicherheitshalber kann zusätzlich aber auch noch für eine oder mehrere Zwischenstellungen eine Kollisionsprüfung durchgeführt werden.
Bei Vorliegen wenigstens einer Kollision, ist es im weiteren Verlauf der Festlegung der Anbringungspositionen P der Brackets 22 auf den Zähnen 12 erforderlich, die Brackets 22 innerhalb ihrer jeweiligen Bracketsetzbereiche 26 mit dem Ziel der Kollisionsvermeidung zu verlagern. Welche Verlage- rungsmöglichkeiten es gibt, wurde eingangs bereits detailliert beschrieben. Auf diese Diskussion sei hiermit zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen.
Die Verlagerung der Brackets 22 kann beispielsweise vom behandelnden Arzt manuell, d.h. interaktiv am Bildschirm, vorgenommen werden. Hierzu ist jedem Zahn 12 eine Mehrzahl von Schaltflächen zugeordnet, nämlich die Schaltflächen 40 und 42 für die Verlagerung in mesio-distaler Richtung, die Schaltflächen 44 und 46 für die Verlagerung in inziso-gingivaler Richtung und die Schaltflächen 48 und 50 für die Verlagerung von der Zahnoberfläche 12a weg bzw. auf diese zu. Jeder Mausklick auf eine dieser Schaltflächen bewirkt eine Verlagerung des zugehörigen Brackets 22 in der jeweiligen Richtung um eine vorbestimmte Distanz. Es versteht sich, dass die Verlagerung eines Brackets 22 in mesio-distaler Richtung simultan sowohl in der okklusalen Ansicht 30 als auch in der vestibulären Ansicht 32 bzw. der oralen Ansicht 34 angezeigt wird.
Nach jeder Verlagerung eines Brackets 22 wird erneut eine Kollisionsprüfung durchgeführt und das Ergebnis in der Panoramaansicht angezeigt. Auf diese Weise kann der behandelnde Arzt die Auswirkungen seiner Eingaben sofort erkennen und gegebenenfalls korrigieren.
Anzumerken ist noch, dass die Panoramaansicht gemäß Figur 7 noch weitere Schaltflächen umfasst, nämlich die Schaltflächen 52 und 54, mittels derer alle Brackets 22, die den Zähnen 12 ein und desselben Kiefers 36, 38 zugeordnet sind, um ein die vorbestimmte Distanz in inziso-gingivaler Richtung bewegt werden können. Diese Schaltfläche können aber auch weggelassen werden, da beim Anklicken einer der Schaltflächen 44, 46 für die inziso- gingivale Bewegung eines Brackets 22 die den anderen Zähnen 12 desselben Kiefers 36 bzw. 38 zugeordneten Brackets 22 um die vorbestimmte Distanz mitbewegt werden, um eine dreidimensionale Verformung des Drahtbogens 28 zu vermeiden. Ferner sind Schaltflächen 56 und 58 für die Bewegung aller Brackets 22 von den Zahnoberflächen 12a weg und auf diese zu vorgesehen, die den Zähnen 12 ein und desselben Kiefers 36 bzw. 38 zugeordnet sind.
Zudem sei darauf hingewiesen, dass bei oraler Anordnung der zahnmedizinischen Apparatur Drahtbögen 28' des sogenannten„Mushroom-Typs" (siehe Figur 9a) zum Einsatz kommen können. Die Stufe 28'a, die diese Drahtbögen 28' aufweisen, stellen einen weiteren Freiheitsgrad dar, der, wie in Figur 8 dargestellt, in der Panoramaansicht das Vorsehen weiterer Schaltflächen 60 und 62 zur Folge hat, mittels derer die Höhe der Stufe 28'a zwischen den einzelnen Drahtbogenabschnitten 28'b und 28'c variiert werden kann. Im Falle des Einsatzes eines Drahtbogens 28" des„Doppel-Mushroom-Typs" (siehe Figur 9b) können auch noch an den in Figur 8 mit 64 markierten Stellen weitere Schaltflächen vorgesehen sein.
Nachzutragen ist noch, dass jedem Zahn 12 eine weitere, der Übersichtlichkeit der Zeichnung halber nicht dargestellte Schalt- und/oder Eingabefläche zugeordnet sein kann, über die der behandelnde Arzt festlegen kann, ob einem Zahn 12 ein Bracket 22 zugeordnet wird oder nicht, und wenn ja, welcher Typ von Bracket 22 dem Zahn 12 zugeordnet wird. Auf diese Weise kann dann, wenn innerhalb der vorbestimmten Bracketsetzbereiche 26 keine Positionierung der Brackets 22 gefunden werden kann, für die es zu keiner Kollision kommt, wenigstens ein Bracket 22 durch einen anderen Brackettyp ersetzt werden. Ferner kann wenigstens einem Zahn 12 überhaupt kein Bracket 22 zugeordnet werden. Dieser wenigstens eine Zahn 12 muss dann einer Sonderbehandlung unterzogen werden.
Nachzutragen ist ferner, dass in der Panoramaansicht der Figuren 7 und 8 ferner das Zahnfleisch 66 dargestellt werden kann, dessen Zahnfleischrand 66a in Figur 7 für lediglich einen Zahn 12 gestrichelt angedeutet ist. Eine weitere Möglichkeit der Kollisionsvermeidung besteht darin, die Grenze der Bracketsetzbereiche 26 auf deren gingivalen Seite unter den Zahnfleischrand 66a hin zu verschieben, wie dies vorstehend bereits beschrieben worden ist. Nachzutragen ist schließlich auch noch, dass neben der Panoramaansicht der Zähne 2 auch die um die Brackets 22 ergänzten digitalen SD-Datenmodelle 18, 20 der Ist-und Soll-Stellungen der Zähne 12 angezeigt werden können, wie sie in den Figuren 4 und 5 dargestellt sind. Dabei ist es bevorzugt, wenn diese Darstellungen frei verdrehbar sind, so dass man sie aus allen gewünschten Richtungen betrachten kann.

Claims

Ansprüche
Computer-implementiertes Verfahren zum Festlegen der Anbringungspositionen (P) einer Mehrzahl von konfektionierten Angriffselementen (22) für einen im Wesentlichen ebenen oder im Wesentlichen dem Verlauf der Spee'schen Kurve folgenden Drahtbogen (28) einer zahnmedizinischen Apparatur auf zugeordneten Zähnen (12) wenigstens eines Kiefers (36, 38) eines Patienten, umfassend die Schritte:
1 a) Erstellen eines dreidimensionalen digitalen Datenmodells (14) der Ist-Stellung der Zähne (12) des Patienten,
1 b) Transformieren des dreidimensionalen digitalen Datenmodells (14) der Ist-Stellung der Zähne (12) in ein dreidimensionales digitales Datenmodell (16) einer Soll-Stellung der Zähne (12), 1c) für jeden Zahn (12): Festlegen einer Anfangsposition (P0) eines zugehörigen Angriffselements (22) als Momentanposition dieses Angriffselements (22),
1 d) für jeden Zahn (12): Durchführen einer Kollisionsprüfung für die jeweiligen Momentanpositionen (P) der Angriffselemente (22), 1 e) Verändern der Position (P) wenigstens eines Angriffselements (22), falls die Kollisionsprüfung für wenigstens ein Angriffselement (22) eine Kollision mit einem Zahn ( 2) oder/und einem anderen Angriffselement (22) oder/und dem Drahtbogen (28) ergeben hat,
1f) Wiederholen der Schritte 1d) und 1 e), bis die Kollisionsprüfung für keines der Angriffselemente (22) eine Kollision ergibt oder ein vorbestimmtes Abbruchkriterium erreicht worden ist.
Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass ein im Rahmen der Kollisionsprüfung ermittelter Kollisionsstatus ein binärer Wert ist, der angibt, ob das jeweils betrachtete Angriffselement (22) mit etwas anderem kollidiert oder nicht. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass ein im Rahmen der Kollisionsprüfung ermittelter Kollisionsstatus Informationen darüber enthält, mit wievie- len und/oder mit welcher Art von anderen Elementen das Angriffselement (22) kollidiert, oder/und Informationen über die Stärke der Kollision enthält
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kollisionsprüfung für die Ist-Stellung und/oder die Soll-Stellung der Zähne (12) oder/und für wenigstens eine weitere Zahnstellung entlang des Behandlungswegs von der Ist-Stellung zur Soll-Stellung der Zähne (12) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verändern der Position (P) wenigstens eines Angriffselements (22) das Bewegen des Angriffselements (22) in mesio-distaler Richtung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verändern der Position (P) wenigstens eines Angriffselements (22) das Verändern des Abstands des Angriffselements (22) von der Schneidekante bzw. Kaufläche des Zahns (12) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass man das Angriffselement (22) zumindest teilweise unterhalb des Zahnfleischrands (66a) anordnet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verändern der Position (P) wenigstens eines Angriffselements (22) das Verändern des Abstands des Angriffselements (22) von der Zahnoberfläche (12a) umfasst. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verändern der Position (P) wenigstens eines Angriffselements (22) das Ersetzen des wenigstens einen Angriffselements (22) durch ein anderes konfektioniertes Angriffselement (22) oder/und das Entfernen des wenigstens einen Angriffselements (22) aus der Mehrzahl von Angriffselementen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass man bei oraler Anordnung der Angriffselemente (22) und des Drahtbogens (28) und Feststellen wenigstens einer Kollision den Drahtbogen (28) durch einen anderen Drahtbogen (28) ersetzt.
Computer-implementiertes Verfahren zum Festlegen der Anbringungspositionen (P) einer Mehrzahl von Angriffselementen (22) für einen Drahtbogen (28) einer zahnmedizinischen Apparatur auf zugeordneten Zähnen (12) wenigstens eines Kiefers (36, 38) eines Patienten, gewünschtenfalls gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass auf der Anzeige des Computers zum einen eine okklusale Ansicht (30) und zum anderen bei Anordnung der zahnmedizinischen Apparatur auf der vestibulären Seite der Zähne (12) eine vestibuläre Ansicht (32) oder bei Anordnung der zahnmedizinischen Apparatur auf den oralen Seite der Zähne (12) eine orale Ansicht (34) einer linearen Nebeneinanderanordnung der Zähne (12) angezeigt wird, wobei in diesen Ansichten ferner die Angriffselemente (22) dargestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass in der okklusalen Ansicht (30) und der vestibulären Ansicht (32) oder der oralen Ansicht (34) ferner der Kollisionsstatus der Angriffselemente (22) dargestellt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, dass in der okkiusalen Ansicht (30) und der vestibulären Ansicht (32) oder der oralen Ansicht (34) ferner das Zahnfleisch (66) dargestellt ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (12) und/oder die Angriffs- elemente (22) oder/und das Zahnfleisch (66) in einer auf dem dreidimensionalen digitalen Datenmodell (16) der Soll-Stellung basieren- den, das Aussehen der realen Zähne (12) simulierenden Darstellung angezeigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass die okklusale Ansicht (30) bei Darstellung der Soll-Stellung der Zähne (12) des Oberkiefers (36) oberhalb der vestibulären Ansicht (32) bzw. der oralen Ansicht (34) und bei Darstellung der Soll-Stellung der Zähne (12) des Unterkiefers (38) unterhalb der vestibulären Ansicht (32) bzw. der oralen Ansicht (34) angezeigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass die vestibuläre Ansicht (32) bzw. die orale Ansicht (34) der Zähne (12) des Oberkiefers (36) oberhalb der vestibulären Ansicht (32) bzw. der oralen Ansicht (34) der Zähne (12) des Unterkiefers (38) angezeigt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass den okkiusalen und vestibulären bzw. oralen Ansichten (30, 32, 34) Auswahlflächen (40, 42, 44, 46, 48, 50) zum Auswählen des Zahns oder/und der Bewegungsart oder/und der
Bewegungsrichtung oder/und des Betrags der Bewegung zugeordnet sind. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass für jede Bewegungsrichtung jeder , Bewegungsart jedes Zahn (12) eine eigene Auswahlfläche (40, 42, 44, 46, 48, 50) vorgesehen ist, die mittels einer Zeigereingabeeinrichtung des Computers auswählbar ist.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine weitere Auswahlfläche (52, 54, 56, 58) vorgesehen ist, die einer eine Mehrzahl von lo Zähnen (12) umfassenden Zahngruppe zugeordnet ist.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, dass nach jedem Auswahlereignis der den neuen Positionen der Angriffselemente (22) entsprechende Kollisions- i5 Status der Angriffselemente (22) berechnet wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige der Positionen (P) der Angriffselemente (22), vorzugsweise auch deren Kollisionsstatus, 20 nach jedem Auswahlereignis synchron für beide Anzeigen (30 und 32 bzw. 34) aktualisiert wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 21 ,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in der vestibulären Ansicht 25 (32) bzw. der oralen Ansicht (34), ferner die Bereiche (26) zulässiger
Positionen (P) für das Anordnen eines jeweiligen Angriffselements (22) angezeigt werden, beispielsweise in Form von Flächen, die sich, vorzugsweise farblich, von der Darstellung der Zähne (12) unterscheiden.
30 23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine weitere Auswahlfläche vorgesehen ist, welche die Auswahl des verwendeten Typs von Anrgiffselements (22) ermöglicht.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass es eine Mehrzahl von Konstellationen gibt, gemäß denen die Angriffselemente (22) kolli- sisionsfrei positionierbar sind, eine der kollisionsfreien Konstellationen auf Grundlage einer vorbestimmten Randbedingung ausgewählt wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der okklusalen Ansicht (30) und der vestibulären Ansicht (32) oder oralen Ansicht (34) der linearen Nebeneinanderanordnung der Zähne (12) auch eine perspektivische Ansicht der Ist-Stellung (14) der Zähne (12) oder/und eine perspektivische Ansicht der Soll-Stellung (16) der Zähne (12) angezeigt wird.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 25,
dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines im Wesentlichen ebenen Drahtbogens (28) nach Beendigung der Positionierung der Angriffselemente (22) ein Abbild des Drahtbogens (28) im Maßstab 1 :1 ausgedruckt wird.
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