Verfahren zur Überprüfung von Zahnstellungen

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung von Zahnstellungen, wobei eine initiale dreidimensionale

Volumenaufnahme von zu überprüfenden Zähnen durchgeführt wird, wobei anhand der initialen Volumenaufnahme die Lage und die Orientierung der zu überprüfenden Zähne bestimmt wird. Die zu überprüfenden Zähne sind dabei natürliche Zähne bestehend aus Zahnstümpfen und Zahnwurzeln und/oder künstliche Zähne bestehend aus künstlichen Zahnstümpfen und Implantaten, wobei insbesondere die Lagebeziehung und

Orientierung der Zahnstümpfe relativ zu den Zahnwurzeln und/oder zu den Implantaten bestimmt werden.

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik sind mehrere Verfahren zur zeitlichen Verfolgung von Zahnstellungen bekannt, wobei meist dreidimensionale Röntgenaufnahmeverfahren, wie CT- Aufnahmeverfahren, verwendet werden. Anhand der erzeugten Röntgenaufnahmen werden dann die Zahnstellungen überprüft.

Der Nachteil dieser Verfahren besteht darin, dass aufgrund der Dosisbelastung durch die Röntgenstrahlung eine

engmaschige Beobachtung der Zahnstellungen oft nicht zu rechtfertigen ist. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin ein Verfahren zur Überprüfung von Zahnstellungen

bereitzustellen, das eine engmaschige Beobachtung mit einer geringen Dosisbelastung ermöglicht.

Darstellung der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung von Zahnstellungen, wobei eine initiale dreidimensionale

Volumenaufnahme von zu überprüfenden Zähnen durchgeführt wird, wobei anhand der initialen Volumenaufnahme die Lage und die Orientierung der zu überprüfenden Zähne bestimmt wird. Die zu überprüfenden Zähne sind dabei natürliche Zähne bestehend aus Zahnstümpfen und Zahnwurzeln und/oder künstliche Zähne bestehend aus künstlichen Zahnstümpfen und Implantaten. Insbesondere die Lagebeziehung und

Orientierung der Zahnstümpfe relativ zu den Zahnwurzeln und/oder zu den Implantaten werden dabei bestimmt.

Anschließend wird zur Überprüfung der Zahnstellungen über einen längeren Zeitraum in regelmäßigen zeitlichen

Abständen mindestens eine erste optische

Oberflächenkontrollaufnähme der Zähne durchgeführt, wobei unter Verwendung der bestimmten Lagebeziehung ausgehend von der Lage der Oberflächen der Zahnstümpfe aus der optischen Oberflächenkontrollaufnähme die Lage und Orientierung der Zahnwurzeln und/oder der Implantate relativ zueinander und/oder relativ zu einem Kieferknochen bestimmt werden.

Die Bestimmung der Lagebeziehung erfolgt dabei

computerstützt automatisch, wobei die Zahnstümpfe, die Zahnwurzeln und/oder die Implantate unter Verwendung eines Segmentierungsverfahrens automatisch registriert werden und anschließend die Lagebeziehung computergestützt automatisch bestimmt wird. Anschließend werden 3D-Modelle der

segmentierten Zähne solange gedreht und/oder verschoben, bis die Oberflächen der Zahnstumpfe dieser 3D-Modelle mit den Oberflächen der Zahnstümpfe aus der optischen

Oberflächenkontrollaufnähme in Überlagerung gebracht werden . Die grundlegende Idee des vorliegenden Verfahrens liegt in der Annahme, dass die Form der einzelnen Zähne unverändert bleibt und lediglich die Lage und Orientierung der Zähne und Ihrer Zahnwurzeln relativ zum Kieferknochen verändert wird. Folglich kann aus der Lage der Oberflächen der

Zahnstümpfe aus der optischen Oberflächenkontrolleaufnähme die Lage und Orientierung der Zahnwurzel berechnet werden.

Die Überprüfung von Zahnstellungen über einen längeren Zeitraum ist vor allem bei Zahnkorrekturen mittels

Zahnspangen erforderlich, die beispielsweise Fehlbiss, Kreuzbiss, Vorbiss, Fehlwuchs der Zähne oder des Kiefers, korrigieren. Die initiale dreidimensionale Volumenaufnahme kann beispielsweise mittels eines CT-Röntgengeräts oder einer MRT-Vorrichtung durchgeführt werden. Die erzeugte initiale Volumenaufnahme kann dann anschließend mittels eines Segmentierungsverfahrens analysiert werden und die Zähne, umfassend Zahnstümpfe und Zahnwurzeln bzw.

Implantate, können segmentiert und anschließend registriert werden. Die dreidimensionale optische

Oberflächenkontrollaufnähme kann beispielsweise mittels eines Streifenpro ektionsverfahrens unter Verwendung einer dentalen Kamera oder auch mittels eines digitalisierten Abdrucks durchgeführt werden. Ein digitalisierter Abdruck ist dabei eine dreidimensionale Aufnahme eines plastischen Zahn-/Gebissabdrucks des dentalen Objekts, wobei die

Vermessung unter Verwendung des

Streifenprojektionsverfahrens, durch CT-Vermessung, durch MRT-Vermessung oder durch mechanische Abtastung erfolgen kann . Bei der Berechnung der Lage der Zahnwurzeln und/oder der Implantate können beispielsweise 3D-Modelle der

segmentierten Zähne aus der initialen Volumenaufnahme verwendet werden, wobei diese 3D-Modelle solange gedreht und verschoben werden, bis die Oberflächen der Zahnstümpfe dieser 3D-Modelle zu den Oberflächen der Zahnstümpfe aus den optischen Oberflächenkontrollaufnahmen passen. Dieses Anpassungsverfahren der 3D-Modelle kann auch

computergestützt automatisch erfolgen, wobei die

Oberflächen der Zahnstümpfe der 3D-Modelle mit den

Oberflächen der Zahnstümpfe aus den optischen

Oberflächenkontrollaufnahmen in Überlagerung gebracht werden.

Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine sichere

Ermittlung der Lage und Orientierung der Zahnwurzel gewährleistet .

Die Zahnstümpfe können verschiedene Teile aus Hartgewebe sein, die aus dem Zahnfleisch herausragen und bei einer optischen Aufnahme erfasst werden können. Zahnstümpfe können beispielsweise vollständige Zahnkronen oder auch nur Teile von natürlichen oder künstlichen Zähnen, wie

Präparationen oder Abutments, sein, die aus dem Zahnfleisch herausragen.

Bei dem Segmentierungsverfahren wird die initiale

Volumenaufnahme und die darauffolgenden optischen

Oberflächenkontrollaufnahmen automatisch nach den Mustern der Zahnstümpfe, der Zahnwurzeln und/oder der Implantate durchsucht und diese vom umgebenden Gewebe segmentiert.

Ein Vorteil des vorliegenden Verfahrens liegt darin, dass der Patient nur während der initialen Volumenaufnahme, wie einer Röntgenaufnahme, einer Dosisbelastung ausgesetzt wird, wobei anschließend für die weitere Überprüfung der Zahnstellungen lediglich dreidimensionale optische

Oberflächenkontrollaufnahmen der Zahnsituation durchgeführt werden. Auf diese Weise wird eine engmaschige Beobachtung mit einer geringen Dosisbelastung ermöglicht.

Vorteilhafterweise kann anhand der initialen

dreidimensionalen Volumenaufnahme die Oberflächen der

Zahnstümpfe und die Lage der Zahnwurzeln und/oder der

Implantate bestimmt werden, wobei die Lagebeziehung allein anhand der Volumenaufnahme bestimmt wird.

Dadurch werden sowohl die Zahnstümpfe als auch die

Zahnwurzeln und/oder die Implantate in der Volumenaufnahme, beispielsweise mittels eines Segmentierungsverfahrens, erkannt, wobei anschließend die Lagebeziehung bestimmt wird .

Vorteilhafterweise kann zur Bestimmung der Lagebeziehung zusätzlich zur initialen Volumenaufnahme eine initiale optische Oberflächenaufnahme der zu überprüfenden Zähne durchgeführt werden, wobei die Lagebeziehung zwischen der Lage der Zahnwurzeln und/oder der Implantate aus der initialen Volumenaufnahme und der Lage der Oberflächen der Zahnstümpfe aus der initialen optischen Oberflächenaufnahme bestimmt wird.

Bei dieser Alternative wird die Lagebeziehung zwischen den Zahnstümpfen und den Zahnwurzeln und/oder den Implantaten durch Vergleich der initialen Volumenaufnahme mit der initiale optische Oberflächenaufnahme bestimmt. Auf diese Art und Weise wird eine einfache und fehlerfreie Bestimmung der Lagebeziehung ermöglicht.

Vorteilhafterweise kann die initiale Volumenaufnahme und die initiale optische Oberflächenaufnahme während einer ersten Untersuchung innerhalb einer Zeitspanne von maximal 4 Stunden durchgeführt werden. Dadurch wird also die Lagebeziehung bei einem ersten

Untersuchungstermin bestimmt. Anschließend wird in

regelmäßigen zeitlichen Abständen bei Kontrollterminen die Lage der Zahnwurzeln und/oder der Implantate anhand der Oberflächekontrollaufnahmen überprüft.

Vorteilhafterweise kann die Bestimmung der Lagebeziehung computerstützt manuell erfolgen, wobei die Zahnstümpfe, die Zahnwurzeln und/oder die Implantate manuell durch einen Benutzer unter Verwendung von Eingabemitteln ausgewählt werden.

Bei dieser Alternative erfolgt die Segmentierung manuell durch den Benutzer, wobei der Benutzer die Zahnstümpfe oder die Zahnwurzeln virtuell über Eingabemittel mittels eines Cursors umrandet und damit die Abmessung sowie die Lage und Ausrichtung relativ zueinander festlegt.

Vorteilhafterweise kann die initiale dreidimensionale

Volumenaufnahme eine dreidimensionale CT-Röntgenaufnähme sein .

Dadurch wird insbesondere hartes Gewebe, wie Zahngewebe und Kieferknochen, besonders deutlich abgebildet.

Vorteilhafterweise kann die initiale dreidimensionale

Volumenaufnahme eine dreidimensionale MRT-Aufnähme sein.

Dadurch wird weiches Gewebe, wie Zahnfleisch, besonders deutlich abgebildet. Vorteilhafterweise kann die optische

Oberflächenkontrollaufnähme mittels einer optischen

Vermessungsvorrichtung unter Verwendung eines

Streifenpro ektionsverfahrens durchgeführt werden.

Die optische Vermessungsvorrichtung kann beispielsweise ein dentales Handstück sein, das die Zahnsituation unter Verwendung des Streifenpro ektionsverfahrens vermisst und dabei eine dreidimensionale optische Aufnahme erstellt.

Vorteilhafterweise kann die optische

Oberflächenkontrollaufnähme unter Verwendung eines

digitalisierten Abdrucks der Zähne erzeugt werden.

Vorteilhafterweise können zur Überprüfung weitere optische Oberflächenkontrollaufnahmen der zu überprüfenden Zähne durchgeführt werden. Anschließend können ausgehend von der Lage der Oberflächen der Zahnstümpfe aus den optischen Oberflächenkontrollaufnahmen die Lage und Orientierung der Zahnwurzeln und/oder der Implantate relativ zueinander und/oder relativ zu einem Kieferknochen bestimmt werden.

Vorteilhafterweise können die anhand der Oberflächen der Zahnstümpfe aus der optischen Oberflächenkontrollaufnähme bestimmten Zahnwurzeln und/oder Implantate graphisch mittels einer Anzeigevorrichtung relativ zueinander

und/oder in Relation zum Kieferknochen aus der initialen Volumenaufnahme dargestellt werden.

Die Anzeigevorrichtung kann beispielsweise ein Monitor sein, der die initiale Röntgenaufnahme in Überlagerung mit den berechneten 3D-Modellen der Zähne darstellt. Dadurch wird es dem Benutzer ermöglicht, die Orientierung der

Zahnwurzeln in Relation zum Kieferknochen besser

einzuschät zen . Vorteilhafterweise können die Oberflächen der registrierten Zahnstümpfe aus der initialen optischen Aufnahme in einem Datenspeicher abgespeichert werden. Die weiteren optischen Aufnahmen können dann mittels eines

Mustererkennungsalgorithmus automatisch nach diesen

registrierten Oberflächen der Zahnstümpfe durchsucht werden, wobei anschließend die Lage und die Orientierung der Zahnstümpfe relativ zueinander und/oder relativ zum Kieferknochen automatisch computergestützt bestimmt werden.

Durch die Verwendung des Mustererkennungsalgorithmus wird die Suche nach den Oberflächen der Zahnstümpfe in den optischen Aufnahmen vereinfacht.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt, die

Fig. 1 eine Skizze zur Verdeutlichung des

vorliegenden Verfahrens;

Fig. 2 eine Skizze zur Verdeutlichung des

vorliegenden Verfahrens, wobei ein Zahn im Vergleich zu Fig. 1 verdreht und verschoben ist .

Ausführungsbeispiel

Die Fig. 1 zeigt eine Skizze zur Verdeutlichung des

vorliegenden Verfahrens zur Überprüfung von Zahnstellungen. Im ersten Verfahrensschritt wird eine initiale

dreidimensionale Röntgenaufnahme 1 mittels eines

Röntgensystems wie eines CT-Röntgensystems , durchgeführt. Die Röntgenaufnahme umfasst die zu überprüfenden Zähne 2, 3 und 4 sowie den Kieferknochen 5 und eine Gingivaschicht 6. Anhand der initialen Röntgenaufnahme 5 werden dann die Lage und die Orientierung der zu überprüfenden Zähne 2, 3, 4 insbesondere von Zahnstümpfe 7, 6 und 8 und/oder der

Zahnwurzeln 9, 10 und 11 registriert. Im nächsten

Verfahrensschritt wird zusätzlich zur initialen

Röntgenaufnahme eine initiale optische Aufnahme der zu überprüfenden Zähne 2, 3 und 4 mittels der

Vermessungsvorrichtung 12, die auf einem

Streifenpro ektionsverfahren beruhen kann, durchgeführt. Im weiteren Verfahrensschritt wird eine Lagebeziehung zwischen der Lage der zu überprüfenden Zähne 2, 3 und 4 in der initialen Röntgenaufnahme 5 und den Oberflächen 13, 14 und 15 der Zahnstümpfe 7, 6 und 8 aus der initialen optischen Aufnahme bestimmt. Die initiale optische Aufnahme 16, die die Zahnsituation und insbesondere die Oberflächen 13, 14 und 15 der Zahnstümpfe 7, 6 und 8 umfasst wird mittels einer Anzeigevorrichtung 17, wie mittels eines Monitors, in Überlagerung mit der dreidimensionalen Röntgenaufnahme 5 dargestellt. Die Lagebeziehung zwischen den beiden

Aufnahmen 5 und 16 wird dadurch bestimmt, dass

übereinstimmende Strukturen, wie die Oberflächen 13, 14 und 15 der Zahnstümpfe 7, 6 und 8 automatisch computergestützt mittels des Computers 18 in Übereinstimmung gebracht werden. Das Bestimmen der Lagebeziehung kann alternativ auch manuell durch einen Benutzer unter Verwendung der Eingabemittel, wie einer Tastatur 19 und einer Maus 20, erfolgen. Im weiteren Verfahrensschritt wird unter

Verwendung der bestimmten Lagebeziehung ausgehend von der Lage der Oberflächen 13, 14 und 15 der Zahnstümpfe 7, 6 und 8 aus der optischen Aufnahme 16 die Lage und Orientierung der Zahnwurzeln 9, 10 und 11 zueinander und/oder relativ zum Kieferknochen 5 berechnet. Anschließend werden in regelmäßigen zeitlichen Abständen weitere optische

dreidimensionale Aufnahmen der zu überprüfenden Zähne 2, 3 und 4 mittels der Vermessungsvorrichtung 12 durchgeführt. Ausgehend von der Lage der Oberflächen 13, 14 und 15 wird dann die veränderte Lage und Orientierung der Zahnwurzeln 9, 10 und 11 relativ zueinander und/oder relativ zum

Kieferknochen 5 berechnet. Die Registrierung der

Zahnstümpfe 6, 7 und 8 in der initialen Röntgenaufnahme und in der initialen optischen Aufnahme sowie die Registrierung der Zahnwurzeln 9, 10 und 11 in der initialen Röntgenaufnahme können mittels eines

Segmentierungsverfahrens erfolgen, dass die Aufnahmen mittels des Computers 18 analysiert und die Zähne 2, 3 und 4 segmentiert. Die segmentierten Zähne 2, 3 und 4 können auch als 3D-Modelle in einem Datenspeicher abgespeichert werden, wobei die weiteren optischen Aufnahmen mittels eines Mustererkennungsalgorithmus nach diesen 3D-Modellen der Zähne durchsucht werden können.

Die Fig. 2 zeigt eine Skizze zur Verdeutlichung des vorliegenden Verfahrens, wobei im Vergleich zu Fig. 1 der mittlere Zahn 3 sich relativ zu den Nachbarzähnen 2 und 4 sowie relativ zum Kieferknochen 5 gedreht und verschoben hat. Die ursprüngliche Lage und Orientierung des Zahns 3 ist durch die gestrichelte Linie 21 dargestellt. Eine

Zahnmittelachse des mittleren Zahns 3 hat sich somit von einer ursprünglichen Position 22 zu einer neuen Position 23 um einen Winkel 24 verschoben. Zur Überprüfung der

Zahnstellungen wird eine optische

Oberflächenkontrollaufnähme 25 mittels der

Vermessungsvorrichtung 12 aus Fig. 1 durchgeführt, wobei die Oberflächen 13, 14 und 15 der Zahnstümpfe 7, 6 und 8 erneut erfasst werden. Anschließend wird ausgehend von der Lage der Oberflächen 13, 14 und 15 die Lage und

Orientierung der Zahnwurzeln 9, 10 und 11 relativ

zueinander und/oder relativ zum Kieferknochen 5 berechnet. Auf diese Weise können damit in kurzen zeitlichen Abständen mehrere Oberflächenkontrollaufnahmen durchgeführt werden, um eine genaue Überprüfung der Zahnstellungen mit einer nur geringen Dosisbelastung zu ermöglichen. Bezugs zeichen

1 initiale Röntgenaufnahme

2 erster Zahn

3 zweiter Zahn

4 dritter Zahn

5 Kieferknochen

6 Zahnkrone

7 Zahnkrone

8 Zahnkrone

9 Zahnwurzel

10 Zahnwurzel

11 Zahnwurzel

12 Vermessungsvorrichtung

13 erste Oberfläche der Zahnkrone 14 zweite Oberfläche der Zahnkrone

15 dritte Oberfläche der Zahnkrone

16 initiale optische Aufnahme

17 Anzeigevorrichtung, Monitor

18 Computer

19 Tastatur

20 Maus

21 gestrichelte Linie

22 ursprüngliche Position

23 neue Position

24 Winkel optische Oberflächenkontrollaufnähme