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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung eines als 3D-Datensatz
vorliegenden Zahnersatzteils, insbesondere die Gestaltung von approximalen
Kontakten in einem dentalen CAD-System.
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Bei
dentalen CAD/CAM-Systemen erfolgt bislang eine automatische Anpassung
der approximalen Kontakte eines Restaurationsvorschlags für ein Zahnersatzteil
mit der Möglichkeit
einer späteren manuellen
Anpassung durch den Bediener. Allerdings ist es hierbei nicht möglich, die
Lage, die Größe und die
Stärke
des Kontakts in der verwendeten Software zu bestimmen.
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Der
Restaurationsvorschlag liegt dabei als ein 3D-Datensatz des herzustellenden
Zahnersatzteils vor und wird im Folgenden daher auch unmittelbar
als Zahnersatzteil oder digitales Zahnersatzteil bezeichnet.
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Der
vorliegenden Erfindung soll der Bediener in die Lage versetzt werden,
mit der Konstruktionssoftware approximale Kontakte nach seinen Vorstellungen
an einem Zahnersatzteil zu konstruieren.
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Darstellung
der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
dient zur Anpassung eines als 3D-Datensatz vorliegenden digitalen
Zahnersatzteils, welches ausgehend von einem 3D-Datensatz eines
Präparationsgebiets
erstellt wurde, wobei das Präparationsgebiet
die eigentliche Präparationsstelle
sowie zumindest einen Nach barzahn dazu umfasst. Zur Anpassung des
approximalen Kontakts zwischen dem Zahnersatzteil und dem Nachbarzahn
wird auf dem Nachbarzahn ein Kontaktbereich festgelegt und das Zahnersatzteil
wird automatisch an diesen Kontaktbereich angepasst.
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Eine
automatische Anpassung liegt dann vor, wenn ausgehend von vorgegebenen
Parametern Lage des Kontaktbereichs am Nachbarzahn keine weiteren
Eingriffe erforderlich sind.
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Der
Grundgedanke der Erfindung besteht darin, sowohl die Visualisierung,
die Veränderbarkeit und
die Anpassung des Kontakts bereit zu stellen. Die Lage des Kontakts
kann dabei entweder vom Benutzer definiert oder automatisch vorgeschlagen
werden oder eine Kombination von beidem.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung erfolgt die Festlegung der Lage des
Kontaktbereichs durch Auswahl eines Punkts am Nachbarzahn und einstellbare
Parameter für
die Erstreckung des Kontaktbereichs um den ausgewählten Punkt
herum bestimmen die Ausdehnung des Kontaktbereichs.
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Vorteilhafterweise
ist der Kontaktbereich als elliptisches Gebiet ausgebildet.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist ein Parameter für den Abstand des verformten
Zahnersatzteils zu dem Nachbarzahn im Kontaktbereich einstellbar.
Dies hat den Vorteil, dass eine individuelle Anpassung möglich ist
und dass abhängig
von der Situation im Präparationsgebiet
eine Durchdringung, eine Anlage oder ein Abstand einstellbar ist.
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Vorteilhafterweise
erfolgt zur Anpassung des Zahnersatzteils an den Kontaktbereich
zunächst
eine Verformung des Zahnersatzteils, wobei das Zahnersatzteil soweit
in Richtung des Kontaktbereichs, vorzugsweise dessen Zentrums, verformt
wird, bis das verformte Zahnersatzteil über einen gesamten Rand des
Kontaktbereichs zumindest den eingestellten Abstand zu dem Nachbarzahn
aufweist. Dadurch ist sichergestellt, dass der gewünschte Abstand
für den gesamten
Kontaktbereich herstellbar ist, so dass die Größe des Kontaktbereichs erhalten
bleibt.
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Es
ist weiterhin vorteilhaft, wenn das Zahnersatzteil innerhalb des
Randes des Kontaktbereichs so weiter verformt wird, dass das verformte
Zahnersatzteil über
den gesamten Kontaktbereich den eingestellten Abstand zu dem Nachbarzahn
aufweist. Dazu wird die Oberfläche
des Kontaktbereichs gegenüber
der Verformungsrichtung aus dem ersten Schritt gleichermaßen zurückgeformt,
was aber in Bezug aucf die Richtung nicht im streng mathematischen
Sinne zu verstehen ist.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn der Übergang
zwischen dem Kontaktbereich des Zahnersatzteils und dem umgebenden
Bereich geglättet
wird.
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Um
die Bedienung zu erleichtern ist es vorteilhaft, wenn der Kontaktbereich
des Nachbarzahns anhand eines in einer Zahndatenbank gespeichertes Modells
des Nachbarzahns gewonnen wird, wobei das Modell des Nachbarzahns
einen vordefinierten Kontaktbereich aufweist.
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Zur
besseren Kontrolle und Auswählbarkeit ist
es vorteilhaft, wenn der ausgewählte
Kontaktbereich optisch wahrnehmbar angezeigt ist. Die Anzeige erfolgt
insbesondere als Einfärbung
der Oberfläche.
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Um
die Lage und die Größe zu verändern ist es
vorteilhaft, wenn der ausgewählte
Kontaktbereich veränderbar
ist, nämlich
an der Oberfläche
des Nachbarzahns entlang verschiebbar und in seiner Ausdehnung veränderbar.
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Anstelle
der Auswahl eines Punkts und der automatischen Bestimmung des Kontaktbereichs durch
die Software kann es vorteilhaft sein, wenn der Kontaktbereich durch
den Benutzer eingezeichnet ist. Damit lassen sich beliebige Geometrien
des Kontaktbereichs verwirklichen.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt die:
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1 einen
digitaler Datensatz eines Präparationsgebiets,
die
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2A die
Situation aus 1 mit einem Restaurationsvorschlag
für ein
Zahnersatzteil, die
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2B eine
Prinzipskizze zur Darstellung der geforderten Verformung des Zahnersatzteils,
die
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2C eine
weitere Prinzipskizze zur Darstellung der geforderten Verformung
aus einer anderen Richtung als in 2B, die
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3 die
Situation aus 2 mit einem in geeigneter
Weise an die Nachbarzähne
angepassten Restaurationsvorschlag, die
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4A einen
Nachbarzahn mit einem Kontaktbereich, die
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4B eine
schematische Darstellung des Kontaktbereichs, die
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5A-C
einen ersten Fall mit einem Abstand d zu dem Nachbarzahn größer als
Null, die
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6A-C
einen zweiten Fall mit einem Abstand d zu dem Nachbarzahn gleich
Null, die
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7A-C
einen dritten Fall mit einem Abstand d zu dem Nachbarzahn kleiner
als Null.
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Ausführungsbeispiel
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In 1 ist
ein digitaler Datensatz eines Präparationsgebiets 1 dargestellt
der an einer 3D-Vermessung gewonnen werden kann. Das Präparationsgebiet
umfasst die eigentliche Präparationsstelle 2 sowie
einen ersten Nachbarzahn 3 und einen zweiten Nachbarzahn 4.
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In 2a ist
die Situation aus 1 mit einem Restaurationsvorschlag
für ein
Zahnersatzteil 5 an der Präparationsstelle 2 dargestellt.
Der Restaurationsvorschlag für
das Zahnersatzteil 5 wurde anhand von Konstruktionsregeln
berechnet und es ist zu erkennen, dass zwischen dem Restaurationsvorschlag
des Zahnersatzteils 5 und dem Nachbarzahn 3 ein
Spalt 6 vorhanden ist, siehe auch die Schemabilder in den 2B und 2C,
die später
näher erläutert werden.
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In 3 ist
die Situation aus 2a mit einem in geeigneter Weise
an die Nachbarzähne
angepassten Zahnersatzteil 7 dargestellt. Der Verlauf des Spalts 6 ist
dabei verändert
worden.
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Für die korrekte
Gestaltung des herzustellenden Zahnersatzteils ist es von wesentlicher
Bedeutung, dass der Kontakt zu den Nachbarzähnen, auch bezeichnet als approximaler
Kontakt, an der gewünschten
Stelle in ausreichendem Maße
hergestellt ist, wobei eine Punktberührung allein keine befriedigenden
Ergebnisse erzielt.
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In 4a ist
daher der Nachbarzahn 3 mit einem Kontaktbereich 8 und
einem Mittelpunkt 9 des Kontaktbereichs 8 dargestellt.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird also an dem Nachbarzahn 3 zunächst ein Kontaktbereich 8 ausgewählt. Dazu
markiert der Benutzer beispielsweise den Mittelpunkt 9 des
Kontaktbereichs 8. Der Kontaktbereich 8 hat eine
flächen hafte
Ausdehnung über
einen Teil der Oberfläche
des Nachbarzahns 3.
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Die
Größe der flächenhaften
Ausdehnung kann vom Benutzer über
entsprechende Parameter eingestellt werden. Siehe das Schemabild
in 4b. Der Kontaktbereich 8 ist hier als
Ellipse angezeigt und der Benutzer kann die Größe der Ellipse verändern, indem
er die Haupt- und Nebenachse L, B verändert. Um die Lage des Kontaktbereichs
am Nachbarzahn 3 zu verändern,
kann der Mittelpunkt 9 des Kontaktbereichs 8 auf
der Oberfläche
des Nachbarzahns verschoben werden, beispielsweise wenn mit einem
Mauszeiger in den Bereich 8 geklickt wird und die Maus
bewegt wird.
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Das
Zahnersatzteil 5 wird anschließend an den Kontaktbereich 8 des
Nachbarzahns 3 unter Berücksichtigung eines vorgegebenen
Parameters für den
Abstand d, der vom Benutzer einstellbar ist, verformt, siehe die
Darstellung in 2b als gestrichelter Verlauf
des verformten Zahnersatzteils 5'.
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In
einem ersten Schritt wird dazu das Zahnersatzteil 5 in
einem Bereich 10 in Richtung 11 des Kontaktbereichs 8 soweit
verformt, dass am Rand 12 des Kontaktbereichs 8 der
gewünschte
Abstand erreicht ist. Nach diesem Schritt dringt die Oberfläche 10 des
verformten Zahnersatzteils 5' in
der Regel zumindest stückweise
in die Außenkontur
des Nachbarzahns 3 ein.
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Das
Zahnersatzteil 5 wird also soweit in Richtung des Kontaktbereichs 8,
vorzugsweise dessen Zentrum 9, verformt, bis das verformte
Zahnersatzteil 5' über den
gesamten Rand 12 des Kontaktbereichs zumindest den eingestellten
Abstand zu dem Nachbarzahn 3 aufweist. Die Verformung geschieht
dabei großflächig und
nach außen
hin auslaufend.
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Der
Kontaktbereich 8 am Nachbarzahn wird vom Benutzer in der
Regel so ausgewählt,
dass das Zentrum 9 des markierten Kontaktbereichs 8 in
etwa gegenüber
einem im Restaurationsvorschlag enthaltenen Kontaktpunkt 13 liegt,
der bereits für
der Konstruktion des Restaurationsvorschlags verwendet wird und
dessen Lage daher bekannt ist. Dieser Kontaktpunkt 13 in
dem zu verformenden Oberflächenbereichs 10 des
Zahnersatzteils 5 kann in der 2a angezeigt
sein, um eine Auswahlhilfe für
den Kontaktbereich am Nachbarzahn zu geben. Auch in der Darstellung
des Nachbarzahns gemäß 4a kann der
Kontaktpunkt des Restaurationsvorschlags für das Zahnersatzteil 5 projiziert
werden, um die Anordnung des Kontaktbereichs 8 an dem Nachbarzahn
zu erleichtern.
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Anstelle
einer Ausrichtung der Verformung des Zahnersatzteils 5 vom
bekannten Kontaktpunkt 13 des Zahnersatzteils 5 ausgehend
auf das Zentrum 9 hin kann auch eine andere Verformungsrichtung gewählt werden,
etwa eine Verformung in entgegengesetzter Richtung der Normalen
im Zentrum 9, dargestellt durch einen Pfeil. Dies ist dann
sinnvoll, wenn der Kontaktpunkt des Zahnersatzteils 5 einen
starken Versatz gegenüber
dem Kontaktbereich am Nachbarzahn aufweist.
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In 2C ist
eine weitere Prinzipskizze zur Darstellung der geforderten Verformung
des Zahnersatzteils 5 aus einer anderen Richtung als in 2B gezeigt,
nämlich
aus einer Richtung 11 von unterhalb des Zentrums 9 des
Kontaktbereichs 8 am Nachbarzahn 3. Die sich ergebende
Kontur des Zahnersatzteils 5' ragt
in den Nachbarzahn 3 hinein und hat am Rand 12 des
Kontaktbereichs aber jedenfalls mindestens den voreingestellten
Abstand. Der Spalt 6 ist zu diesem Zeitpunkt teilweise
ausgefüllt.
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In
einem zweiten Schritt wird die Oberfläche des Zahnersatzteils 5' innerhalb des
Kontaktbereichs 8 über
ihre ge samte Fläche
so verformt, dass der gewünschte
Abstand d zumindest über
den gesamten Kontaktbereich 8 hergestellt ist. Dabei stellt
sich in der Regel eine Verformungsrichtung ein, die umgekehrt zu
der Richtung im ersten Schritt ist.
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In
einem dritten Schritt erfolgt eine Glättung eines Übergangsbereichs 14 (5-7) zwischen dem
am Zahnersatzteil am gebildeten Kontaktbereich 15 und der
Oberfläche
des Zahnersatzteils 7 in der Umgebung des Kontaktbereichs 15.
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Bezüglich des
Abstandes d sind drei Fälle
zu unterscheiden, die nachfolgend in den 5 bis 7 näher
erläutert
werden. Es ist jeweils ein Schnitt durch einen Restaurationskörper 5,
in Form einer Krone und durch den Nachbarzahn 3 im Umfeld
des Kontaktbereichs 8 dargestellt.
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In
dem in 5 dargestellten ersten Fall
soll das Zahneratzteil 7 einen Abstand d zu den Nachbarzähnen aufweisen,
der größer als
Null ist. In diesem Fall entsteht am Ende ein Spalt zwischen dem
Zahnersatzteil 7 und dem Nachbarzahn 3.
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In
dem in 6 dargestellten zweiten Fall soll
das Zahnersatzteil 7 an dem ausgewählten Kontaktbereich 8 des
Nachbarzahns 3 spielfrei anliegen. Der Abstand d beträgt also
Null.
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In
dem in 7 dargestellten dritten Fall
soll das Zahnersatzteil 7 ein Übermaß aufweisen, so dass in der
CAD-Konstruktion
eine teilweise Durchdringung des Zahnersatzteils 7 mit
dem Nachbarzahn 3 vorliegt. Der Abstand d ist hier also
kleiner als Null. Dies kann dann erwünscht sein, wenn der Zahnarzt
einen Kontakt sicherstellen will und dem gemäß dem Restaurationsvorschlag
hergestellten Zahnersatzteil von Hand die endgültige Kontur gibt.
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Die
einzelnen Fälle
der 5 bis 7 werden nun
ausführlicher
beschrieben. In den 5A-7A ist
jeweils die Situation im Kontaktbereich nach dem ersten Schritt,
also nach der ersten Verformung des Restaurationsvorschlags für das Zahnersatzteil
dargestellt. An der Grenze 12 des Kontaktbereichs 8,
der durch die gestrichelten Linien dargestellt wird, ist mit der
Ausführung
des ersten Schritts der vorgegebene Abstand d hergestellt worden.
Wesentlich ist, dass zumindest der ausgewählte Kontaktbereich 8 diesen
Abstand aufweist, es ist aber unschädlich, wenn der tatsächlich entstehende Kontaktbereich
größer als
der ausgewählte
Kontaktbereich 8 wird.
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Im
ersten Fall gemäß 5A hat
das Zahnersatzteil 5' nur
in einem Teil des Kontaktbereichs 8 eine Durchdringung
mit dem Nachbarzahn 3 und hält an dem Rand 12 aber
den vorgegebenen Abstand d ein. Diese Durchdringung ist um einen
Abstand e1, e2 zum Rand 12 kleiner als der Kontaktbereich 8.
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Im
zweiten Fall gemäß 6A ist
im gesamten Kontaktbereich 8 eine Durchdringung bzw. an den
Rand 12 eine Berührung
hergestellt.
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Im
dritten Fall gemäß 7A ist
im gesamten Kontaktbereich 8 einschließlich des Rands 12 eine
Mindestdurchdringung der Dicke d hergestellt, wobei d kleiner als
Null ist. Dies führt
dazu, dass die Durchdringung um einen Abstand e3, e4 vom Rand 12 größer als
der Kontaktbereich 8 ist. Die geforderte Mindestdurchdringung
ist schraffiert dargestellt.
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In
den 5B-7B ist jeweils das Ergebnis
des zweiten Schrittes der Anpassung dargestellt. Im ersten Fall
gemäß 5B wird über den
gesamten Kontaktbereich zwischen dem verformten Zahnersatzteil 5'' und dem Nachbarzahn 3 ein
Abstand von d eingestellt, sodass ein Spalt 6' vorhanden ist.
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Im
zweiten Fall gemäß 6B liegen
die Fläche
des Nachbarzahns 3 und die Fläche des verformten Zahnersatzteils 5'' ohne Spiel genau aufeinander.
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Im
dritten Fall gemäß 7B wird
zwischen dem verformten Zahnersatzteil 5'' und
dem Nachbarzahn 3 eine Durchdringung der Stärke d hergestellt. Durch
die Pfeile wird dargestellt, wie sich die gestrichelt eingezeichnete
Oberfläche
der Zahnrestauration 5' aus
dem ersten Schritt verändert.
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In
den 5C-7C ist jeweils die Situation
nach dem dritten Schritt dargestellt. In der Nähe des Randes 12 des
Kontaktbereichs 15 des Zahnersatzteils 5'' erfolgt jeweils eine Glättung der
Oberfläche
des Zahnersatzteils 5'', so dass sich
ein glatter Übergang
vom Kontaktbereich 15 zur benachbarten Oberfläche 16 des
Zahnersatzteils 5'' ergibt.
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Im
dritten Fall, der in 7C gezeigt ist, führ dies
dazu, dass der Kontaktbereich 15 am Zahnersatzteil 5'' größer ist als der ausgewählte Kontaktbereich 8 am
Nachbarzahn. In der Praxis hat es sich gezeigt, dass es jedoch nicht
von wesentlicher Bedeutung ist, wenn der Kontaktbereich in diesem
Fall etwas größer ist.