Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR PRODUCING GUIDING MEMBERS FOR GUIDING A SURGICAL TOOL AND A GUIDING MEMBER PRODUCED ACCORDING THERETO
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2007/028260
Kind Code:
A1
Abstract:
In order to producing a device (1, 1') for guiding a surgical tool, a support (19, 13) repositionable on a human body is produced. Three-dimensional radiological information delivered by said support (19, 13) and the treatable area (12) of the human body are used for developing a virtual model of the support (19, 13) and the human body treatable area by means of a computer assistance. Said virtual model makes it possible to determine at least one axis (A) and to transfer said axis onto the repositionable support (19, 13), thereby enabling it to be produced directly on a patient's jaw or the model thereof.

Inventors:
KAMER LUKAS (CH)
Application Number:
PCT/CH2006/000418
Publication Date:
March 15, 2007
Filing Date:
August 09, 2006
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
KAMER LUKAS (CH)
International Classes:
A61C1/08; A61C13/00
Domestic Patent References:
WO2005023138A12005-03-17
Foreign References:
DE10029256A12000-11-30
US20050106531A12005-05-19
DE19710273C11998-08-20
US5015183A1991-05-14
Attorney, Agent or Firm:
GRONER, Manfred (Gotthardstrasse 53 Postfach 6940, Zürich, CH)
Download PDF:
Claims:

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines- Führungsorgans (1, 1'), zum Führen eines chirurgischen Instrumentes, wobei eine am menschlichen Körper repositionierbare Halterung (13, 19) hergestellt wird, von dieser Halterung (13, 19) und dem zu behandelnden Bereich (12) des menschlichen Körpers dreidimensionale radiologische Informationen beschafft werden, mit diesen Informationen rechnergestützt ein virtuelles Modell der Halterung (13 ,19) und des zu behandelnden Bereiches (12) des menschlichen Körpers erstellt wird, anhand dieses virtuellen Modells wenigstens eine Achse (A) bestimmt wird und diese Achse (A) auf die repositionierbare Halterung (13, 19) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die repositionierbare Halterung (13, 19) ein Befestigungsmittel (14) aufweist und mit diesem direkt an dem zu behandelnden Bereich (12) angebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel 14 eine modellierbare Masse (14) ist, die nach einem Abformen aushärtet oder ausgehärtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsorgan (1, V) eine Bohrschablone bildet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsorgan (1, 1') zur Positionierung von dentalen Implantaten vorgesehen ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Positioniergerätes (24), insbesondere eines elektromechanischen Positioniergerätes die Lage einer Implantatachse (A) festgelegt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsorgan (1, 1') zur Führung eines Bohrinstrumentes vorgesehen ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Koordinatensystem (K) mittels Bildüberlagerung (surface matching) präzisiert bzw. bestimmt wird.

8. Führungsorgan hergestellt nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (19) eine modellierbare Masse (14) aufweist.

9. Führungsorgan nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es direkt an einem Kiefer (9) befestigbar ist.

10. Führungsorgan nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Behälter (13) aufweist, in dem sich die genannte modellierbare Masse (14) befindet.

11. Führungsorgan nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Festlegen einer Implantatposition in Bezug zur Position von Zähnen (38) eines Gegenkiefers (30) ein Positionierungsmittel (33) vorgesehen ist.

12. Führungsorgan nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (13, 19) einen Raster zur Befestigung des Positionierungsmittels (33) aufweist.

13. Führungsorgan nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierungsmittel (33) stiftförmig ausgebildet ist.

14. Führungsorgan nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierungsmittel (33) Befestigungsmittel (37) zu seiner reibschlüssigen Befestigung aufweist.

15. Führungsorgan nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierungsmittel (33) zu seiner Befestigung einen Fussteil (34) und zur Festlegung der Implantatsposition einen Kopfteil (36) aufweist.

16. Führungsorgan nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Bohrschablone ist.

17. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem rechnergesteuerten Gerät (24) insbesondere zum Bohren und/oder Positionieren und

einem Positionierelement (27) zum Positionieren eines zu bearbeitenden Führungsorgans (1).

18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das rechnergesteuerte Gerät (24) ein Roboter ist.

19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (24) einen beweglichen Arm (25) zum Führen eines Teils (26) und insbesondere eines Werkzeugs aufweist.

20. Anordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement (27) ein Anschlag bildet, an dem das zu bearbeitende Führungsorgan (I 1 ) positionsgenau anlegbar ist.

21. Verfahren zur Herstellung eines Führungsorgans (1, 1'), zum Führen eines chirurgischen Instrumentes, wobei eine am menschlichen Körper repositionierbare Halterung (13, 19) hergestellt wird, von dieser Halterung (13, 19) und dem zu behandelnden Bereich (12) des menschlichen Körpers dreidimensionale radiologische Informationen beschafft werden, mit diesen Informationen rechnergestützt ein virtuelles Modell der Halterung (13 ,19) und des zu behandelnden Bereiches (12) des menschlichen Körpers erstellt wird, anhand dieses virtuellen Modells wenigstens eine Achse (A) bestimmt wird und diese Achse (A) auf die repositionierbare Halterung (13, 19) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass an der repositionierbaren Halterung (13, 19) Mittel (2, 2 1 ) angeordnet sind, mit denen ein rechnergestütztes räumlich definiertes Koordinatensystem (K) generiert wird, wobei diese Mittel (2, 2') im Wesentlichen metallfrei sind.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (2, 2') so ausgebildet sind, dass sie auf einer radiologischen Schichtbildgebung sowohl in Bezug auf Grosse als in Bezug auf ihre Form zur Darstellung kommen.

23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel (2, 2') durch einen unrunden geometrischen Körper gebildet werden.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel (2, T) zur Generierung des Koordinatensystems (K) wenigstens eine Ecke (7) sowie zwei vorzugsweise drei von dieser Ecke (7) ausgehende Kanten (16, 17, 18) aufweist.

25. Führungsorgan hergestellt nach dem Verfahren gemäss Anspruch 21.

26. Führungsorgan gemäss Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel (2, 2') unrund sind.

Description:

Verfahren zur Herstellung eines Führungsorgans zum Führen eines chirurgischen Instrumentes sowie nach diesem Verfahren hergestelltes Führungsorgan

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Führungsorgans zum Führen eines chirurgischen Instrumentes, wobei eine am menschlichen Körper repositionierbare Halterung hergestellt wird, von dieser Halterung und dem zu behandelnden Bereich des menschlichen Körpers dreidimensionale radiologische Informationen beschafft werden, mit diesen Informationen rechnergestützt ein virtuelles Modell der Halterung und des zu behandelnden Bereichs des menschlichen Körpers erstellt wird, anhand dieses virtuellen Modells wenigstens eine Achse bestimmt wird und diese Achse auf die repositionierbare Halterung übertragen wird. Die Erfindung betrifft zudem ein Führungsorgan, hergestellt nach dem genannten Verfahren.

Ein Verfahren der genannten Art ist beispielsweise aus der WO 2005/023138 A bekannt geworden. Dieses Verfahren dient zur Insertion von dentalen Implantaten mit einem Eingriff im Kieferbereich, mit dem ein fehlender Zahn ersetzt wird. Das Implantat wird im Knochen verankert und ist beispielsweise aus Titan oder einer Titanlegierung hergestellt. Auf dem verankerten Implantat wird eine künstliche Zahnkrone befestigt.

Bei der Diagnostik, Planung und beim operativen Eingriff müssen die individuellen Verhältnisse exakt untersucht werden, um an geeigneter Stelle eine Knochenbohrung zur

Aufnahme des genannten Implantates vornehmen zu können. Hierbei müssen die anatomischen Verhältnisse, wie beispielsweise die Lage benachbarter Zahnwurzeln, die

Lage der Kieferhöhle und der intraossären Blutgefässe und Nerven, die Knochenqualität und -quantität als auch ästhetische und funktionelle Aspekte berücksichtigt werden. Intraoperativ wird zwecks besserer übersicht routinemässig der Knochen lokal durch Präparieren eines Weichgewebelappens freigelegt. Der Ort und die Richtung der Knochenbohrung werden üblicherweise manuell bzw. von Auge bestimmt. Es sind nun verschiedene technische Hilfen zur Positionierung von dentalen Implantaten bekannt. Beim Verfahren nach der genannten WO 2005/023138 A wird eine mit Metallkugeln bestückte Kunststoffschiene verwendet, die vor der Röntgendiagnostik an den Zähnen bzw. am Kieferkamm des Patienten befestigt wird. Mittels Computertomographie (CT) oder anderen Schichtbildverfahren wird die Lage der Metallkugeln mit der klinischen Situation korreliert. Damit soll eine Bohrhilfe geschaffen werden.

Der Vorteil einer geeigneten Bohrhilfe wird darin gesehen, dass sie einerseits den operativen Eingriff technisch wesentlich vereinfachen kann und andererseits eine Implantatbohrung ohne Präparieren eines Weichgewebelappens ermöglicht. Zudem könnte die Operationszeit, das operative Trauma und nachfolgende postoperative Komplikationen, wie beispielsweise Schwellungen, Schmerzen, Blutungen und Infektionen reduziert und schliesslich die Patientensicherheit und der Patientenkomfort erhöht werden.

Damit die Bohrhilfe hergestellt werden kann, muss vom Kiefer ein Modell, beispielsweise ein Gipsmodell hergestellt werden, was vergleichsweise aufwendig ist.

Beim Verfahren nach der genannten WO 2005/023138 A besteht das weitere Problem, dass die Metallkugeln insbesondere in der CT erhebliche Artefakte erzeugen können, welche eine genaue Bestimmung der Bohrposition erschweren. Die Kugelform hat den Nachteil, dass die Positionsbestimmung und insbesondere die Bestimmung des Mittelpunktes der äquatorebene nur auf den Schichtbildrekonstruktionen erfolgen kann. Die absolute und relative Kugelgrösse (d.h. relativ zur Schichtdicke der CT) beeinflussen zudem die Positionsbestimmung massgeblich. Eine kleine Metallkugel erzeugt zwar weniger Metallartefakte und ist somit besser erkennbar. Die Darstellungsqualität derselben wird jedoch stärker beeinflusst durch Partialvolumeneffekte, Bildauflösung und vor allem Schichtdicke der CT. Zur Bestimmung der Implantatachse sind (manuelle) Strecken- und

Winkelmessungen nötig. Diese können die genannte technische Ungenauigkeiten potenzieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Führungsorgan zu schaffen, welche die genannten Schwierigkeiten vermeiden. Insbesondere soll die Erfindung eine einfachere und kostengünstigere Herstellung eines Führungsorgans ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der genannten Art zu schaffen, das eine kostengünstigere Herstellung des Führungsorgans ermöglicht.

Das Verfahren ist gemäss Anspruch 1 gelöst. Beim erfindungsgemässen Verfahren weist die Halterung Befestigungsmittel, beispielsweise eine modellierbare Masse oder eine Schraube auf und wird mit dieser direkt an dem zu behandelnden Bereich, beispielsweise am Kiefer eines Patienten oder einem anderen Knochen angebracht. Die modellierbare Masse wird entsprechend der Form des Bereichs, beispielsweise der Form der Zähne des Patienten plastisch verformt bzw. modelliert und kann dann aufgrund der Abformung sehr genau repositioniert werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Masse nach dem Abformen aushärtet oder ausgehärtet wird. Die Masse kann so ausgebildet sein, dass sie am Patienten aushärtet und in wenigstens teilweise ausgehärtetem Zustand, beispielsweise vom Kiefer des Patienten abgenommen wird.

Die Führungsorgan besteht nach einer Weiterbildung der Erfindung aus einem Träger und der genannten Masse, wobei der Träger aus einem vergleichsweise stabilen Werkstoff, beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoff besteht. Der Träger kann als Gefass oder Behälter ausgebildet sein, welches die modellierbare Masse aufnimmt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind am Führungsorgan Mittel angeordnet, mit denen ein rechnergestütztes räumlich definiertes Koordinatensystem generiert wird. Diese Mittel können durch den genannten Träger gebildet werden, der damit eine weitere

Funktion übernimmt. Alternativ kann auch am Träger des Führungsorgans ein Körper befestigt sein, der sich zum Generieren eines Koordinatensystems eignet. Dieser Körper ist vorzugsweise unrund und/oder aus einem im Wesentlichen metallfreien Werkstoff hergestellt. Der Körper kann beispielsweise aus einem röntgenopaken Kunststoff hergestellt sein und Bariumsulfat in einer Menge enthalten, welche den Körper radiologisch sichtbarer macht.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Positionierungsmittel vorgesehen, das in der gewünschten Position am Führungsorgans befestigbar ist und welches die geeignete klinische Position eines zu implantierenden Zahnes unter Berücksichtigung des Gegenkiefers markiert. Dieses Positionierungsmittel ermöglicht eine klinische Positionsmarkierung, die später am Computermodell kontrolliert und bei Bedarf optimiert werden kann. Das Positionierungsmittel besteht insbesondere aus einem Pin und einem Befestigungsmechanismus am Führungsorgan. Der die klinische Position anzeigende Teil des Positionierungsmittels ist röntgenologisch sichtbar ausgebildet.

Die Befestigung des Positionierungsmittels erfolgt gemäss einer Weiterbildung der Erfindung mit einem am Führungsorgan angebrachten Raster und insbesondere Mikroraster. Das Positionierungsmittel kann dann in der gewünschten Position auf die Halterung aufgesetzt werden. Es sind aber auch andere Befestigungsvorrichtungen denkbar.

Zur Akquirierung dreidimensionaler radiologischer Information kann hier besonders die Computertomographie verwendet werden, die sich insbesondere zur räumlichen Darstellung und Beurteilung des Knochengewebes, also des implantattragenden Gewebes eignet. Alternativ eignet sich im Gesichts- und Schädelbereich die Digitale Volumentomographie (DVT) (auch Cone Beam Computed Tomography (CBCT) genannt). Die Strahlenexposition ist im Vergleich zur CT deutlich geringer. Ferner stehen auch Geräte mit reduziertem Scanvolumen zur Verfügung, welche nur ein Segment des Kiefers erfassen.

Beim erfindungsgemässen Verfahren werden mittels genanntem Bildgebungsverfahren und vorzugsweise mit rechnergestützten Programmen virtuelle dreidimensionale, rotierbare bzw. verschiebbare Modelle erzeugt. Diese Darstellungsart dient in Kombination mit entsprechenden Schichtbilddarstellungen als Grundlage für eine rechnergestützte Planung der Implantatposition oder einer anderen Position für einen operativen Eingriff. Für die virtuelle metrische Analyse und Planung bestehen verschiedene Möglichkeiten. Bestimmbar sind beispielsweise Strecken-, Flächen-, Volumen- und Winkelmessungen sowohl auf den Schichtbildern als auch auf einer dreidimensionalen Rekonstruktion. Achsen und geometrische Körper lassen sich konstruieren und positionieren. Jedes einzelne radiologische Bild- oder Volumenelement (Pixel bzw. Voxel) ist räumlich bestimmbar durch Raumkoordinaten.

Vom erwähnten Führungsorgan aus oder Teilen des Führungsorgans wird ein Koordinatensystem im Computer generiert und somit die geplante Implantatachse zum Führungsorgan oder Teilen desjenigen durch Koordinaten festgelegt.

Zum Generieren eines rechnergestützten Koordinatensystems müssen mindestens drei Fixpunkte (z.B. drei Ecken) am Führungsorgan bekannt sein. Ein Koordinatensystem kann aber vergleichsweise einfach bestimmt werden, wenn die genannten Mittel durch zusätzliches Anbringen eines unrunden geometrischen Körpers gebildet werden. Dieser Körper ist ein Quadrat oder ein Prisma und insbesondere ein Kubus mit Kanten und Ecken, die so angeordnet sind, dass beispielsweise drei Kanten und eine Ecke ein Koordinatensystem definieren.

Eventuelle Präzisionseinbussen, beispielsweise infolge einer so genannten Mesh-Bildung oder eines Smoothing-Effekts, kann beispielsweise durch ein in der Rechner-Software abgelegtes exaktes virtuelles Modell in der Art einer Schablone die geometrische Form durch Bildüberlagerung, beispielsweise durch "surface matching" in die Position der ungenau rekonstruierten geometrischen Form gebracht werden. Die Koordinatenpunkte des Koordinatensystems können anschliessend exakter an dieser bildübertragenden Schablone abgelesen werden. Alternativ sind ähnliche Effekte erreichbar, indem drei rechtwinklig aufeinander stehende Flächen der geometrischen Figur angelegt werden. Scharfe Kanten

und Ecken verbessern die Ablesegenauigkeit, d.h. Punkte lassen sich eindeutiger einem Pixel bzw. Voxelkoordinatenwert zuordnen.

Das Führungsorgan wird nach erfolgter radiologischer Bildgebung (aus dem Mund des Patienten) entfernt. Am Computermodell erfolgt die Planung der Implantatachse (oder einer anderen für einen operativen Eingriff vorgesehenen Achse), wobei diese in Bezug zum Führungsorgan durch Koordinatenwerte eindeutig bestimmt ist. Die übertragung der

Implantatachse vom Computermodell auf das Führungsorgan erfolgt mittels eines rechnergesteuerten Bohr- oder Positionierungsgeräts, wobei auch hier die Position des Führungsorgans in Bezug zum genannten Gerät mittels eines Koordinatensystems und eines Positionierelements eindeutig definiert ist.

Nach Festlegung der Implantatposition/-achse am Führungsorgan kann nun dieses wieder am Patienten korrekt positioniert werden und beispielsweise als Bohrhilfe zur Zahnimplantation direkt am Patienten dienen.

Das erfϊndungsgemässe Verfahren zeichnet sich besonders aus, dass das Führungsorgan direkt am Patienten ohne Zuhilfenahme eines Modells kostengünstig und zeitsparend hergestellt werden kann. Genanntes im Wesentlichen metallfreies Führungsorgan lässt sich als Variante auch als Modell (z.B. Gipsmodell) herstellen, was jedoch mit grosserem Zeit- und Kostenaufwand verbunden ist. Meist ist dazu sogar eine Herstellung ausserhalb der Klinik durch spezialisierte Techniker erforderlich.

Da die genannten Mittel zur Generierung eines rechnergestützten räumlichen Koordinatensystems im Wesentlichen metallfrei sind, können Metallartefakte vermieden werden. Letztere vermindern die Qualität der radiologischen Darstellung wesentlich.

Das Verfahren ermöglicht beispielsweise, dass eine (Zahn)-Implantatbohrung lediglich mittels eines Bohrvorgangs am Patienten durchzuführen. Das Präparieren eines Weichgewebelappens erübrigt sich dadurch, so dass die erwähnten Vorteile, wie beispielsweise Verkürzung der Operationszeit, Minderung des operativen Traumas usw. kosten- und zeitsparend erreicht werden kann.

Das nach dem Verfahren hergestellte Führungsorgan bildet beispielsweise und vorzugsweise eine Bohrschablone für die Verankerung von dentalen Implantaten im Kieferbereich. Grundsätzlich kann das Führungsorgan aber auch für andere operative Eingriffe verwendet werden. Beispielsweise kann das Führungsorgan zum Führen einer Sonde oder eines Instruments zum Einrühren eines Implantats oder eines chirurgischen Instruments verwendet werden.

Die Erfindung betrifft auch ein nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1 hergestelltes Führungsorgan. Dieses besitzt eine am menschlichen Körper repositionierbare Halterung.

An dieser Halterung sind Mittel angeordnet, mit denen ein rechnergestütztes räumlich definiertes Koordinatensystem generierbar ist. Diese Mittel sind gemäss einer

Weiterbildung der Erfindung unrund und besitzen vorzugsweise wenigstens eine Ecke sowie zwei vorzugsweise drei von dieser Ecke ausgehende Ecken. Das Koordinatensystem kann anhand dieser Mittel im virtuellen Modell besonders präzise bestimmt werden, was entsprechend eine exakte Bohrung für das Implantat gewährleistet.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist zum Festlegen der klinischen Implantatsposition am Patienten, beispielsweise in Bezug zur Position der Zähne des Gegenkiefers, am Führungsorgan eine Befestigungsvorrichtung für eine Positionierungshilfe angeordnet. Die Lage der Positionierungshilfe wird mit der anschliessenden Planung am Computer-Modell abgeglichen und kann hierbei unter Berücksichtigung radiologischer Begebenheiten korrigiert werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 schematisch eine räumliche Darstellung eines erfmdungsgemässen

Führungsorgans auf einem Kiefermodell,

Figur 2 . schematisch eine räumliche Darstellung einer alternativen Ausführung des Führungsorgans auf einem Kiefer eines Patienten,

Figur 3 eine dreidimensionale Computertomographie-Rekonstruktion mit Darstellung einiger relevanter Zähne des Oberkiefers und eines Teils des Unterkieferknochens sowie des erfindungsgemässen Führungsorgans gemäss Figur 1 (der Oberkieferknochen ist nicht dargestellt),

Figur 4a schematisch eine Ansicht des erfindungsgemässen Führungsorgans gemäss Figur 2,

Figur 4b schematisch eine Ansicht des erfindungsgemässen Führungsorgans gemäss Figur 1,

Figur 5 eine schematische Darstellung der einzelnen Schritte des erfindungsgemässen Verfahrens,

Figur 6 schematisch eine Anordnung mit einem Bohr- oder Positionsgerät, einem Positionierangsmittel, einem Rechner und einem zu positionierenden Führungsorgans,

Figur 7 schematisch eine räumliche Darstellung eines an einem Oberkiefer angeordneten Führungsorgans nach einer weiteren Variante und ein an diesem befestigtes Positionierungsmittel,

Figur 8 eine weitere schematische räumliche Darstellung des Führungsorgans gemäss Figur 7, wobei der Unterkiefer teilweise gezeigt ist,

Figur 9 schematisch eine vergrösserte Darstellung eines Positionierungsmittels, das an dem nur teilweise gezeigten Führungsorgan angebracht ist und

Fig. 10a und 10b schematisch das Positionieren des Führungsorgans an einem Positioniermittel.

Die Figur 1 zeigt ein Führungsorgan 1, das auf einem Kiefermodell 6 hergestellt wird. Es besitzt eine Halterung 19, die repositionierbar auf Zähne 5 des Kiefers 6 aufgesetzt ist. Die Halterung 19 besteht beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoff und besitzt im Bereich einer Lücke 12 modellierte Zähne 4. über einen Steg 3 oder ein anderes

geeignetes Verbindungsmittel ist die Halterung 19 mit einem Formkörper 2 vorzugsweise fest verbunden. Der Formkörper 2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein rechteckiger Körper mit Kanten 8 und Ecken 7. Der Formkörper 2 kann aber auch ein anderer unrunder geometrischer Körper sein, beispielsweise ein Prisma, ein Quader oder ein Würfel. Der Formkörper 2 ist somit über den Steg 3 und die Halterung 19 an den Zähnen 5 bzw. am Unterkiefer 6 repositionierbar befestigt. Die Halterung 19 kann mit dem Formkörper 2 sehr genau in der gleichen Position wieder am Kiefer 6 befestigt werden. Die Position und Ausrichtung des Formkörpers 2 zu den Zähnen 5 bzw. zu dem Kiefer 6 ist somit immer gleich. Denkbar ist auch eine Ausführung, bei welcher die Halterung 19 selbst so ausgebildet ist, dass sie die Funktion des Formkörpers 2 übernehmen kann.

Das in Figur 2 gezeigte Führungsorgan 1' wird direkt am Kiefer 9 des Patienten befestigt. Hierzu ist ein Behälter 13 vorgesehen, der Modelliermasse 14 aufweist, die aushärtet oder aushärtbar ist. Am Behälter 13 ist ein Formkörper 2' befestigt, welcher dem in Figur 1 gezeigten Formkörper 2 entspricht. Das Führungsorgan 1' wird auf den Kiefer 9 so aufgesetzt, dass sich Zähne 10 und 11, zwischen denen eine Lücke 12 angeordnet ist, in die weiche und nicht ausgehärtete Masse 14 eingreifen. Die Modelliermasse 14 härtet aus oder wird ausgehärtet und anschliessend wird das Führungsorgan 1' vom Kiefer 9 abgenommen. Als Modelliermasse 14 eignen sich beispielsweise Polyäthergummi, Siloxane oder Alginate. Durch die in der ausgehärteten Modelliermasse 14 verbleibende Vertiefungen ist das Führungsorgan 1' genau am Kiefer 9 repositionierbar. Auch in diesem Fall kann der Behälter 13 so ausgebildet sein, dass er die Form und Funktion des Formkörpers 2' übernehmen kann. Das Führungsorgan 1' kann sich über einen Teil oder über den ganzen Kiefer 9 erstrecken.

Beim Führungsorgan 1 gemäss Figur 1 ist der Formkörper 2 so angeordnet, dass er sich wie ersichtlich ausserhalb der Zähne 5 und damit etwa unterhalb der Nase befindet. Der Formkörper 2 1 hingegen befindet sich innerhalb des Kiefers 9. Der Formkörper 2 kann somit variabel am Führungsorgan 1 bzw. 1' positioniert werden.

Die direkte Herstellung des Führungsorgans 1' hat den wesentlichen Vorteil, dass die entsprechende Anfertigung und Anpassung an einem Kiefermodell nicht erforderlich ist und damit die Herstellung nicht nur schneller, sondern auch kostengünstiger ist.

Nach der Befestigung des Führungsorgans 1 bzw. 1' am entsprechenden Kiefer wird in einem ersten Schritt eine Schichtbildaumahme erstellt und in einem zweiten Schritt wird ein rechnergestütztes dreidimensionales Modell hergestellt, welches das Führungsorgan 1 bzw. 1' und die entsprechende Kieferpartie umfasst. Zum Generieren der entsprechenden Bilddaten kann insbesondere die Computertomographie oder DVT oder MRI verwendet werden. Diese Verfahren sind dem Fachmann an sich bekannt. Dreidimensionale Modelle lassen sich aufgrund von solchen Daten mit bekannten Rechnerprogrammen in Kombination mit Schichtbilddarstellungen erzeugen. Anhand des Formkörpers 2 bzw. 2' wird vorzugsweise direkt ein Koordinatensystems generiert.

Zur Bestimmung des Koordinatensystems dient die geometrische Form des Formkörpers 2 bzw. 2', die insbesondere rechtwinklige Formen, wie beispielsweise Kuben- oder Pyramidenformen sind, die drei benachbarte Kanten aufweisen, die sich in einer Ecke 7 oder einem anderen geeigneten Punkt kreuzen. Die Ecke 7 bildet dann den Koordinatenursprung. Durch Ablesen der Koordinatendaten des Koordinatenursprungs und je einem Punkt auf der x-, y- und z-Achse mit einem geeigneten Computerprogramm ist das Koordinatensystem K eindeutig numerisch bestimmt. Gemäss Figur 3 wird die x- Achse durch eine Kante 16, die y- Achse durch eine Kante 17 und die z- Achse durch eine Kante 18 eines rechteckigen Quaders bestimmt. Die Ecke 15 bildet den Koordinatenursprung des Koordinatensystems K. Es ist auch denkbar, dass das Koordinatensystem an Ecken und Kanten des Führungsorgans 1 bzw. 1' oder an Teilen davon generiert werden kann, wobei hierfür zumindest drei Ecken angegeben sein müssen. Das Anbringen eines Formkörpers 2 bzw. 2' ist dann nicht mehr notwendig.

Ergeben sich Schwierigkeiten bzw. Ableseungenauigkeiten beim rechnergestützten Konstruktionsprozess, beispielsweise durch den so genannten "Smoothing-Effekt" an

Kanten, so kann beispielsweise mittels einer im Computerprogramm abgelegten Schablone die geometrische Form durch Bildüberlagerung angepasst werden. Dadurch ist es möglich,

die Koordinatenpunkte des Koordinatensystems K exakter abzulesen. Alternativ kann ein ähnlicher Effekt erreicht werden, indem drei rechtwinklige aufeinander stehende Flächen der geometrischen Figur angelegt werden. Damit lassen sich vergleichsweise scharfe Kanten 16-18 und wenigstens eine Ecke 15 darstellen, was eine erhöhte Ablesegenauigkeit ergibt. Es lassen sich dann somit Punkte eindeutig einem Pixel- bzw. einem Voxelkoordinatenwert zuordnen. Alternativ zur direkten Generierung eines Koordinatensystems ist auch eine indirekte Generierung des Koordinatensystems denkbar. Hierbei wird von einer geometrischen Figur in Form von drei Punkten ausgegangen und von der dadurch definierten Ebene wird ein räumlich eindeutiges und reduzierbares Koordinatensystem mit einer geeigneten Software definiert.

Die Genauigkeit des Verfahrens zur Generierung eines Koordinatensystems kann verbessert werden, wenn das genannte direkte Verfahren und das indirekte Verfahren der Generierung des Koordinatensystems kombiniert angewendet werden. Ist eine ermittelte Abweichung zwischen den beiden Verfahren klein, kann beispielsweise ein arithmetisches Mittel davon gebildet werden. Ist die Abweichung grösser als ein vorbestimmter Wert, so werden die beiden Verfahren überprüft. Damit kann eine höhere Genauigkeit als auch höhere Sicherheit geschaffen werden.

Ein weiterer Schritt ist die Festlegung der Implantatachse bzw. Implantatachsen. Mit einem geeigneten Computerprogramm wird auf dem Schichtbild oder der virtuellen dreidimensionalen Rekonstruktion die Implantatachse räumlich definiert. Anschliessend werden wenigstens zwei Punkte dieser Implantatachse und somit zwei Punkte pro Implantat festgelegt und in Form von Koordinatenpunkten in Relation zum Koordinatensystem bestimmt. Damit eine möglichst hohe Präzision erreicht werden kann, sollen die Punkte eines jeden Punktpaares möglichst weit voneinander entfernt liegen. Wesentlich ist nun, dass Messungen, beispielsweise Winkel- oder Streckenmessungen zur Bestimmung der Implantatachse nicht erforderlich sind.

In einem weiteren Schritt wird die Lage der Implantatachse bzw. der Implantatachsen auf das Führungsorgan 1 bzw. 1' übertragen bzw. räumlich festgelegt. Dies erfolgt beispielsweise mit der in Figur 6 gezeigten Anordnung 22. Diese weist eine Platte 23 auf,

auf weicher ein Positionselement 27 befestigt ist. Auf der Platte 23 ist zudem ein Gerät 24, beispielsweise ein an sich bekannter Roboter angeordnet, der über eine Signalleitung 29 mit einem Rechner 28 verbunden ist. Das Gerät 24 besitzt einen beweglichen gesteuerten Arm 25, an dem ein Teil 26 befestigt ist, der ein Bohrer oder ein Positionierstift zur Befestigung einer hier nicht gezeigten Bohrhülse sein kann. Das Gerät 24 ist bezüglich des Positionierelementes 27 vorbestimmt positioniert. Die Planungsdaten und insbesondere die Koordinationsdaten der Implantatachse in Bezug zum Koordinatensystem werden vom Rechner 28 auf das Gerät 24 transferiert. Dieses positioniert eine Bohrhülse 21 auf dem Führungsorgan 1 oder bohrt dieses direkt.

Die Figuren 7 bis 9 zeigen ein Führungsorgan 1" gemäss einer weiteren Variante. Mit diesem Führungsorgan 1" ist es möglich, die Implantatposition in Bezug zur Position von Zähnen 38 eines Gegenkiefers 30 klinisch am Patienten festzulegen. Am Behälter 13' ist eine Befestigungsvorrichtung 31, die vorzugsweise als Raster ausgebildet ist. An dieser Befestigungsvorrichtung 31 ist ein Positionierungsmittel 33 an einer beliebigen Position innerhalb des Rasters befestigbar. Das Raster kann sehr kleinmaschig sein, so dass das Positionierungsmittel 33 exakt bezüglich der Zähne 38 positionierbar ist.

Das Positionierungsmittel 33 besitzt gemäss Figur 9 einen Fussteil 34 mit vier Aufsteckteilen 37, die in Rillen 32 des Behälters 13' eingreifen. Die Befestigung erfolgt somit nach einem an sich bekannten Matrizen-Patrizen-System. Es sind hier aber auch andere Befestigungsmittel denkbar, beispielsweise könnte das Positionierungsmittel 33 auch mittels eines Klebers am Behälter 13' befestigt werden. Weiter besitzt das Positionierungsmittel 33 einen Kopfteil 36 zur Festlegung der Implantatposition. Dieser Kopfteil ist vorzugsweise kugelförmig ausgebildet. Damit sich das Positionierungsmittel 33 nicht ungewollt lösen und vom Patient aspiriert oder verschluckt werden kann, ist dieses mit einem Halteteil 35, beispielsweise einem Faden am Behälter 13' befestigt. Der Formkörper 2 entspricht in seiner Struktur und Funktion dem oben erläuterten Formteil. Mit dem Positionierungsmittel 33 ist es möglich, auch ohne Gipsmodell den fehlenden Implantationszahn bzw. Implantationszähne zu bestimmen und damit in die Planung der Implantatposition bzw. in die Bohrschablone einzubeziehen. Es ist somit kein Modellierungsprozess mehr erforderlich.

In einem weiteren Schritt wird gemäss den Figuren 6, 10a und 10b die Lage der Implantatachse bzw. der Implantatachsen auf das Führungsorgan 1 bzw. 1' übertragen. Figur 6 zeigt eine Platte 23, auf welcher ein Positionierelement 27 befestigt ist. Auf der Platte 23 ist zudem ein Gerät 24, beispielsweise ein an sich bekannter Roboter angeordnet, der über eine Signalleitung 29 mit einem Rechner 28 verbunden ist. Das Gerät 24 besitzt einen beweglichen gesteuerten Arm 25, an dem ein Teil 26 befestigt ist, der ein Bohrer, ein Positionierstift oder eine Bohrhülse 21 sein kann. Das Gerät 24 ist bezüglich des Positionierelementes 27 vorbestimmt positioniert. Die Planungsdaten und insbesondere die Koordinationsdaten der Implantatachse in Bezug zum Koordinatensystem werden vom Rechner 28 auf das Gerät 24 transferiert. Diese positioniert eine Bohrhülse 21 auf dem Führungsorgan 1 oder bohrt dieses direkt.

Die Figuren 10a und 10b zeigen einen Teil der Anordnung gemäss Figur 6. Damit eine Referenzierung des Führungsorgans 1 oder 1' am Gerät 24 erfolgen kann, wird der

Formkörper 2 mittels eines auf der Platte 23 fixen Positionierungselements 27 eindeutig reproduzierbar zum Positionierungselement 27 positioniert. Der Formkörper 2 bzw. das

Positionierungselement 27 sind hier kubisch ausgeformt und passen gemäss dem Matrize-

Patrizen-Prinzip. Es ist aber auch eine andere Form der Referenzierung möglich, bei der beispielsweise das Führungsorgan 1 bzw. 1' in ein nutformig ausgeformtes

Positionierungselement passt.

Bezugszeichenliste

Führungsorgan 22 Anordnung

Formkörper 23 Platte

Steg 24 Gerät modellierte Zähne 25 Arm

Zähne 26 Teil

Kiefermodell 27 Positionierelement

Ecke 28 Rechner

Kanten 29 Signalleitung

Kiefer 30 Gegenkiefer

Zähne 31 Befestigungsvorrichtung

Zähne 32 Rillen

Lücke 33 Positionierungsmittel

Behälter 34 Fussteil

Modelliermasse 35 Halteteil

Ecke (Nullpunkt) 36 Kopfteil

Kante 37 Aufsteckteil

Kante 38 Zähne

Kante

Halterung A Implantatachsen

Unterkiefer K Koordinatensystem

Bohrhülse