DE102013203888B4

DE102013203888B4 - Computer-implementiertes Verfahren zum Festlegen der Anbringungspositionen einer Mehrzahl von Angriffselementen für einen Drahtbogen einer zahnmedizinischen Apparatur auf zugeordneten Zähnen eines Patienten sowie Anzeige mit linearer Nebeneinanderanordnung der Zähne

Info

Publication number: DE102013203888B4
Application number: DE102013203888.7A
Authority: DE
Inventors: Florian Aichinger; Michael Hofmann
Original assignee: Ca Digital GmbH
Current assignee: Ca Digital GmbH
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2022-07-07
Anticipated expiration: 2033-03-08
Also published as: DE102013203888A1; WO2014135299A1

Abstract

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,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf einer Anzeige eines Computers zum einen eine okklusale Ansicht (30) und - bei Anordnung der zahnmedizinischen Apparatur auf der vestibulären Seite der Zähne (12) - zum anderen eine vestibuläre Ansicht (32) oder - bei Anordnung der zahnmedizinischen Apparatur auf den oralen Seite der Zähne (12) - zum anderen eine orale Ansicht (34) einer linearen Nebeneinanderanordnung der Zähne (12) angezeigt wird, wobei in diesen Ansichten ferner die Angriffselemente (22) dargestellt werden.

Description

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, beispielsweise 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 A1 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 computergestützt 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.
Zum Stand der Technik wird außerdem auf die Dokumente DE 698 15 155 T2 und US 2004 / 0 214 128 A1 hingewiesen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das in einfacher und kostengünstiger Weise durchführbar ist.
Diese Aufgabe kann gelöst werden durch ein computerimplementiertes 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 Drahtbogen 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,
1c) für jeden Zahn: Festlegen einer Anfangsposition des zugehörigen Angriffselements als Momentanposition dieses Angriffselements,
1d) 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 eingesetzte Kollisionsprüfung ermöglicht. Bei dem bekannten Verfahren ist eine derartige Kollisionsprüfung nicht erforderlich, da durch die computergestützte 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 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 jeweils betrachtete Angriffselement mit etwas anderem kollidiert oder nicht. Gemäß einer zweiten Variante ist es jedoch auch möglich, zusätzlich Informationen darüber bereitzustellen, mit wie vielen 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 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 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 computerunterstützt bestimmt wird.
Insgesamt kann das Verfahren somit im Vergleich zu dem bekannten Verfahren einfacher und kostengünstiger durchgeführt werden.
Die Kollisionsprüfung kann 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 gingivaler 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 zunehmendem 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 zweiten Möglichkeit ansehen. Da sie aber das Arbeiten in einer nur schwer trocken zu haltenden Umgebung erforderlich macht, wird sie 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 Zahnoberfläche bestimmten Befestigungsfläche des Angriffselements können bei der tatsächlichen Anbringung des Angriffselements auf dem Zahn durch den die Befestigung vermittelnden Kleber ausgefüllt werden.
In Weiterbildung 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 zunehmendem 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 vermieden 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 Kollisionsvermeidungspotentials 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 Positionierung 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 erfindungsgemäß 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 Darstellung 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-Foto-grafie 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 okklusale 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 Zahns 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.
In 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 Ist- oder/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:

1: eine schematische Darstellung des Gebisses eines Patienten, wie es der Kieferorthopäde zu Beginn der Behandlung vorfindet (Ist-Stellung der Zähne);
2: eine schematische Darstellung eines digitalen 3D-Modells der Ist-Stellung der Zähne;
3: eine schematische Darstellung eines digitalen 3D-Modells der Soll-Stellung der Zähne;
4: eine schematische Darstellung eines digitalen 3D-Modells der Soll-Stellung der Zähne einschließlich digitaler 3D-Modelle der Brackets;
5: eine schematische Darstellung eines digitalen 3D-Modells der Ist-Stellung der Zähne einschließlich digitaler 3D-Modelle der Brackets;

Mit Bezug auf die 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 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 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 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 4 mit 18 bezeichnet.
Schließlich wird in einem vierten Schritt das modifizierte digitale 3D-Datenmodell 18 der Soll-Stellung der Zähne 12 in ein modifiziertes digitales 3D-Datenmodell 20 der Ist-Stellung der Zähne 12 zurückgerechnet, das in 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 6 bis 9b erläutert werden, wie der Schritt des Festlegens der Anbringungspositionen der Brackets 22 auf den Zähnen 12 des Patienten computerunterstützt 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 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 Befestigungsfläche 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 dreidimensionales 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 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 (7) oder bei Anordnung der zahnmedizinischen Apparatur auf der oralen Seite der Zähne eine orale Ansicht 34 der Zähne 12 (8).
In 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 Unterkiefers 38 angeordnet sind. Ferner sind die Brackets 22 und die Bracketsetzflächen 26 dargestellt.
Die Darstellung der Zähne 12 in den 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 12 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 Verlagerungsmöglichkeiten 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 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 9a) zum Einsatz kommen können. Die Stufe 28'a, die diese Drahtbögen 28' aufweisen, stellen einen weiteren Freiheitsgrad dar, der, wie in 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 9b) können auch noch an den in 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 7 und 8 ferner das Zahnfleisch 66 dargestellt werden kann, dessen Zahnfleischrand 66a in 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 12 auch die um die Brackets 22 ergänzten digitalen 3D-Datenmodelle 18, 20 der Ist- und Soll-Stellungen der Zähne 12 angezeigt werden können, wie sie in den 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

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, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Anzeige eines Computers zum einen eine okklusale Ansicht (30) und - bei Anordnung der zahnmedizinischen Apparatur auf der vestibulären Seite der Zähne (12) - zum anderen eine vestibuläre Ansicht (32) oder - bei Anordnung der zahnmedizinischen Apparatur auf den oralen Seite der Zähne (12) - zum anderen 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.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der okklusalen Ansicht (30) und der vestibulären Ansicht (32) oder der oralen Ansicht (34) ferner das Zahnfleisch (66) dargestellt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (12) und/oder die Angriffselemente (22) oder/und das Zahnfleisch (66) in einer auf dem dreidimensionalen digitalen Datenmodell (16) der Soll-Stellung basierenden, das Aussehen der realen Zähne (12) simulierenden Darstellung angezeigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 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 1 bis 5, 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.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass den okklusalen 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 7, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Bewegungsrichtung jeder Bewegungsart jedes Zahns (12) eine eigene Auswahlfläche (40, 42, 44, 46, 48, 50) vorgesehen ist, die mittels einer Zeigereingabeeinrichtung des Computers auswählbar ist.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine weitere Auswahlfläche (52, 54, 56, 58) vorgesehen ist, die einer eine Mehrzahl von Zähnen (12) umfassenden Zahngruppe zugeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach jedem Auswahlereignis der den neuen Positionen der Angriffselemente (22) entsprechende Kollisionsstatus der Angriffselemente (22) berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige der Positionen (P) der Angriffselemente (22), vorzugsweise auch deren Kollisionsstatus, nach jedem Auswahlereignis synchron für beide Anzeigen (30 und 32 bzw. 34) aktualisiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in der vestibulären Ansicht (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.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine weitere Auswahlfläche vorgesehen ist, welche die Auswahl des verwendeten Typs von Angriffselements (22) ermöglicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass es eine Mehrzahl von Konstellationen gibt, gemäß denen die Angriffselemente (22) kollisionsfrei positionierbar sind, eine der kollisionsfreien Konstellationen auf Grundlage einer vorbestimmten Randbedingung ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, 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.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, 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.