DE102007024479A1 - Verfahren zur Dimensionierung von Zahnbrücken unter Berücksichtigung der auf ein antagonistisches Zahnpaar wirkenden Kraft sowie Apparatur zu deren Messung und Verwendung derselben - Google Patents
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Abstract
Keramische Zahnbrücken nach dem Stand der Technik werden allein abhängig vom Zahnbereich, in dem sie eingesetzt werden, dimensioniert, ohne dass die patientenspezifische Belastung berücksichtigt wird. Folglich müssen ästhetische und paradontalhygienische Nachteile in Kauf genommen werden. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Dimensionierung und/oder Auslegung einer Zahnbrücke, das diesen Nachteil beseitigt, indem eine patientenspezifisch zu erwartende, auf die Brücke wirkende Kraft ermittelt wird, und diese als Dimensionierungsgröße in die Berechnung der Brücke einfließt. Des Weiteren ist Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung zur Ermittlung einer derartigen patientenspezifischen Kraft sowie die Verwendung der Vorrichtung.
Description
- In der Zahnheilkunde besteht die konventionelle Methode verlorengegangene Zähne zu ersetzen darin, die Nachbarzähne zu beschleifen und eine Brücke aus Metall anzufertigen. Da jedoch zunehmend Materialunverträglichkeiten auf Metalllegierungen zu beobachten sind und auch der Wunsch des Patienten nach zahnfarbenem Material steigt, findet immer häufiger Keramik Einsatz in der Zahnmedizin. Da hochfeste Keramiken, wie sie für die Herstellung von Brücken verwendet werden, nur unter industriellen Bedingungen in akzeptabler Qualität hergestellt werden können, ist die CAD/CAM Technologie das momentan gängige Verfahren zur Herstellung vollkeramischer Zahnbrücken. Bei diesem Verfahren wird aus einem industriell hergestellten Keramikblock mittels einer Fräseinheit das Brückengerüst gefertigt. Die dafür benötigten Daten liefert eine CAD-Software, die es ermöglicht, am Computer den Zahnersatz virtuell zu planen. Grundlage hierfür bildet die digitale Erfassung der präparierten Zähne mittels eines Scanners entweder direkt im Mund oder über ein Modell. Anhand dieser Daten kann der Zahntechniker oder Zahnarzt individuell die Brücke gestalten.
- Als nachteilig bei dem softwaregestützten Verfahren nach dem Stand der Technik hat sich jedoch erwiesen, dass der Zahntechniker oder Zahnarzt die Dimensionierung der Brückengerüste, und hier insbesondere der Konnektorbereiche als deren schwächstem Teil, nur nach vorgegebenen Standardwerten für die auf die Zahnbrücke wirkenden Kräfte vornehmen kann. Dabei werden Festwerte von 250 N für Zähne im Frontbereich und 500 N im Seitenzahnbereich angenommen.
- Es ist jedoch allgemein bekannt, dass die tatsächlich auf die Brücke wirkenden, zur Zahnachse parallelen bzw. senkrechten Komponenten der Kaukräfte stark von Patient zu Patient variieren und innerhalb der Brücke ebenfalls patientenspezifisch stark variierende Normal- und Querkräfte und entsprechende Biegemomente verursachen.
- Nach den Standardwerten konstruierte Brücken sind daher meist entweder unter- oder überdimensioniert, so dass ästhetische oder paradontalhygienische Einbußen für den Patineten die Folgen sind. Des weiteren führt eine Unterdimensionierung der Zahnbrücken zum Versagen derselben.
- Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung zielt darauf ab, die Nachteile, die sich aus dem Stand der Technik ergeben, zu beheben. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zur Dimensionierung der Brückengerüste die tatsächlich bei jedem Patienten auftretenden Kräfte auf die Zähne gemessen werden und die dabei ermittelten Kräfte als Dimensionierungsgröße zur Auslegung der Zahnbrücke bereitgestellt werden, um in eben diese Auslegung einfließen zu können.
- Durch die individuelle Bestimmung der auf die Zahnbrücken wirkenden Kräfte und deren Berücksichtigung bei der Auslegung der Brücke ist es möglich, diese sicher auszulegen ohne ästhetische oder paradontalhygienische und/oder belastungsmäßige Nachteile in Kauf nehmen zu müssen, die sich bei ungenau dimensionierten Brücken nach dem Stand der Technik ergeben.
- Ein zweiter Aspekt der Erfindung zielt auf eine Vorrichtung ab, mit deren Hilfe es möglich ist, die auf besagte Brücken jeweils wirkenden patientenspezifischen Kaukräfte möglichst genau messtechnisch zu bestimmen, um sie dann als Dimensionsgrundlage für die Auslegung besagter Brücken verwenden zu können. Des weiteren zielt die Erfindung auf die Verwendung der Vorrichtung für das vorher beschriebene Verfahren ab.
- Zwar sind aus dem Stand der Technik diverse Vorrichtungen zur Messung der Kaukraft bekannt. Diese sind jedoch sämtlich mit Nachteilen behaftet, die ihre Anwendung kompliziert bzw. praktisch unmöglich machen.
- So ist beispielsweise aus der
US5846211 ein stabförmiges Messgerät zur Bestimmung der Beißkraft bekannt geworden, dessen vorderer Teil einen oberen und einen unteren Federarm und ein dazwischen angeordnetes, flüssigkeitsgefülltes Membranelement umfasst, das seinerseits mit einem Druckaufnehmer im hinteren, flexibel mit dem Vorderteil verbundenen Griffteil des Messgerätes verbunden ist. Beim Aufbiss auf die Federarme überträgt sich die Kraft auf das dazwischen angeordnete Membranelement und die darin enthaltene Flüssigkeit, so dass ein Druckanstieg und damit die Beißkraft mittels des Druckaufnehmers bestimmt werden kann. Durch die gerade, starre Ausführung des vorderen, zum Aufbiss bestimmten Teils ist es nahezu unmöglich, beispielsweise die Beißkraft im Seitenzahnbereich zu ermitteln. Dies gilt insbesondere für die hinteren Backenzähne, wo das Messgerät durch die Mundöffnung und zwischen den Zahnreihen und der Innenseite der Wangen bis zu den betreffenden Zähnen zu führen ist. Wenn überhaupt, so ist dies nur unter Inkaufnahme einer erheblichen Irritation bzw. Reizung der Wangeninnenseite möglich. - Eine ähnliche Vorrichtung beschreibt die
US6050961 . In der dort offenbarten Messvorrichtung zur Bestimmung der Beißkraft wird die auf zwei gelenkig verbundenen Hebel wirkende Kraft von einem dazwischen angeordneten Luftbalg aufgenommen, über einen Schlauch an ein Druckmessgerät übertragen und die Beißkraft entsprechend bestimmt. - Das aus der
US20030163065 bekannte Instrument zur Messung der Muskelkraft in der Mundhöhle ist unter anderem prinzipiell ebenfalls dazu geeignet, die Beißkraft zwischen den Zähnen zu bestimmen. - Wie bereits im Zusammenhang mit dem in der
US5846211 beschriebenen Messgerät erwähnt, so weisen auch die Instrumente aus derUS6050961 undUS20030163065 erhebliche Nachteile bezüglich ihrer Handhabbarkeit auf. - Sowohl durch ihre Größe als auch durch ihre Formgebung sind die Messgeräte nach dem Stand der Technik unter den räumlich beengten Verhältnissen der Mundhöhle, und hier insbesondere im Seitenzahnbereich, nur schlecht handhabbar und erlauben keine kontrollierbare Messung der Beißkraft zwischen einem einzelnen Zahn und seinem Antagonisten. Vielmehr werden die Messungen durch den Kontakt der Vorrichtung mit den Nachbarzähnen und die Verdrängung und damit einhergehende Vorspannung des Weichgewebes verfälscht.
- Ferner kommt es durch den bauartbedingten, zu großen Abstand der Zahnreihen bei der Messung zu Messdaten, die nicht den tatsächlich unter normalen Bedingungen wirkenden Kräften entsprechen. In diesem Kontext wird allgemein davon ausgegangen, dass ein Abstand der Zahnreihen von mehr als 10 mm bereits einen verfälschenden Einfluss auf die Messergebnisse hat.
- Des weiteren führt die Anwendung der aus dem Stand der Technik bekannten Messvorrichtungen zu Irritationen bzw. Reizungen in der Mundhöhle, insbesondere der Mundwinkel.
- Ziel des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Messvorrichtung bereit zustellen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile nicht aufweist. Insbesondere ist es das Ziel, eine Messvorrichtung zur Bestimmung der tatsächlichen, für die Dimensionierung von Zahnbrücken verwendbaren, auf ein antagonistisches Zahnpaar wirkenden Kraft zur Verfügung zu stellen, die durch ihre kleine Baugröße auch den unkomplizierten Zugang zu den Zähnen im Seitenzahnbereich und hinteren Backenzahnbereich ermöglicht, also einfach handhabbar ist, ohne die Nachteile einer übermäßigen Irritation bzw. Reizung der Mundwinkel und Falschmessungen aufgrund eines zu großen Abstandes der Zahnreihen bzw. durch Kontakt mit den Nachbarzähnen oder die Vorspannung der Weichgewebe in Kauf nehmen zu müssen.
- Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein Flussdiagramm von Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Auslegung einer Zahnbrücke -
2 eine besonders bevorzugte, erfindungsgemäße Messvorrichtung zur Bestimmung der auf ein antagonistisches Zahnpaar wirkenden Kraft -
3 Seitenansicht des pinzettenartig ausgebildeten Hauptkörpers der Messvorrichtung nach2 -
4 eine Schnittdarstellung der Messvorrichtung entlang des Schnitts A-A in3 -
5 die Messvorrichtung nach2 im Einsatz Nach dem in der1 dargestellten Verfahren zur Auslegung einer Zahnbrücke wird die maximal zu erwartende, patientenspezifische, auf die Brücke wirkende Kraft ermittelt, die dann als Dimensionierungsgröße in die Berechnung der Brücke, und insbesondere der Konnektorbereiche als frakturanfälligsten Bauteilen, einfließt. Prinzipiell stehen drei alternative Methoden zu Verfügung, die maximal zu erwartende, auf die Brücke wirkende Kraft zu ermitteln. - Nach der ersten Methode werden mindestens zwei Serien von Kraftmessungen, jeweils an den Pfeilerzähnen, an denen die Brücke befestigt wird, durchgeführt. Der Maximalwert, der sich aus allen Messserien zwischen je einem Pfeilerzahn und seinem Antagonisten ergibt, fließt dann als Dimensionierungsgröße in die Berechnung der Brücke ein.
- Eine zweite, alternative Methode zur Ermittlung der zu erwartenden, maximal auf die Brücke wirkenden Kraft beruht auf der Tatsache, dass die Beißkräfte der rechten und linken Kieferseite mehr oder weniger identisch sind. Dabei wird in mindestens einer Messserie der Maximalwert der zu erwartenden, auf die Brücke wirkenden Kraft zwischen dem der Brücke entsprechenden Zahn bzw. den der Brücke entsprechenden Zähnen auf der kontralateralen Kieferseite und dessen bzw. deren Antagonisten ermittelt. Der dabei erhaltene Maximalwert aus der einen Messserie bzw. allen Messserien wird dann als Dimensionierungsgröße für die Brückenberechnung verwendet.
- Bei der dritten, alternativen Methode zur Ermittlung der zu erwartenden, maximal auf die Brücke wirkenden Kraft wird eine Messserie an einem Zahn bzw. mehrere Messserien jeweils an unterschiedlichen Zähnen im gleichen Zahnbereich wie die Brücke, also entweder im Front- oder Seitenzahnbereich, durchgeführt. Wie bei den zuvor beschriebenen Methoden werden hier Messserien zwischen dem jeweiligen Zahn und seinem Antagonisten aufgenommen und der Maximalwert aus allen Messserien als Dimensionierungsgröße für die Brückenberechnung verwendet.
- Die beschriebenen Methoden erlauben es, unter Berücksichtigung entsprechender, üblicher Sicherheitsfaktoren eine Über- bzw. Unterdimensionierung der Brücke zu vermeiden. Es ist ferner möglich, statt der jeweiligen Maximalkraft eine andere Kraft zur Dimensionierung und/oder Auslegung der Brücke zu verwenden, die sich aus der Auswertung der Messserien ergibt.
- Durch die individuell auf den Patienten zugeschnittene Lösung werden insbesondere besagte ästhetische bzw. paradontalhygienische Nachteile, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, beim Patienten vermieden.
- In
2 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Messvorrichtung zur Bestimmung der auf ein antagonistisches Zahnpaar wirkenden Kraft dargestellt, mit deren Hilfe es möglich ist, die zuvor beschriebenen Kraftmessungen an einem antagonistischen Zahnpaar durchzuführen. - Die Vorrichtung besteht aus einem Hauptkörper
1 aus zwei im einen Endbereich miteinander verbundenen Flachzungen2 ,3 , die an ihren Enden jeweils einen zur Hauptachse der Flachzungen2 ,3 abgewinkelten Bereich4 ,5 mit jeweils einem Funktionsende6 ,7 aufweisen. - In der in
2 dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Hauptkörper1 pinzettenartig und die beiden Flachzungen2 ,3 federnd ausgeführt, so dass sie sich auch bei starrer Verbindung an einem Ende aufeinander zu bewegen können. Alternativ ist auch eine starre Ausführung der Flachzungen2 ,3 möglich, die dann zueinander beweglich, etwa mittels eines Gelenkes, miteinander verbunden sind. - Die beiden Funktionsenden
6 ,7 sind so dimensioniert, dass sie zwischen beliebigen antagonistischen Zahnpaaren platziert werden können ohne von den Nachbarzähnen berührt zu werden. Zu diesem Zweck können die beiden Funktionsenden6 ,7 unterschiedlich ausgeformt – also für auf bestimmte Zähne abgestimmt – sein. In2 ist das erste Funktionsende6 von im Wesentlichen rechteckiger Gestalt während das zweite Funktionsende7 rund ist. - Zwischen den Funktionsenden
6 ,7 ist ein Kraftsensor10 kraftschlüssig mit mindestens einem der besagten Funktionsenden6 ,7 angeordnet. - Als Kraftsensoren
10 kommen dabei handelsübliche Sensoren in Frage, die beispielsweise nach dem piezoelektrischen oder piezoresistiven Prinzip arbeiten. - Der Kraftsensor
10 seinerseits ist mittels eines Kabels20 mit einem von seinem Funktionsprinzip abhängigen Steuer- und/oder Auswertegerät21 verbunden, an welches der Kraftsensor10 ein Messsignal zur Weiterverarbeitung und Ermittlung der auf ihn wirkenden Kraft weitergibt. In vorteilhafter Ausgestaltung zeigt und/oder registriert das Steuer- und/oder Auswertegerät21 neben dem aktuell gemessenen Wert auch den in einer Messserie gemessenen Maximalwert, da dieser für die Brückenauslegung Verwendung findet. - Durch die geringe Bauhöhe kommerziell verfügbarer Sensoren
10 und die Tatsache, dass die Beißkraft bei dem erfindungsgemäßen System nicht – wie aus dem Stande der Technik bekannt – nach dem Hebelgesetz, sondern direkt von den Zähnen über die Funktionsenden6 ,7 auf den Sensor10 übertragen wird, ist es möglich, die gesamte Messvorrichtung entsprechend filigran auszuführen, so dass die Aufbissflächen der Funktionsenden6 ,7 weniger als 10 mm beabstandet sind und die beim Stand der Technik auftretenden Nachteile resultierend aus einem zu großen Abstand der Zahnreihen während der Messung entsprechend vermieden werden können. Durch Auswahl entsprechender, kommerziell verfügbarer Sensoren10 ist es möglich, den Abstand der Aufbissflächen der Funktionsenden6 ,7 noch weiter zu reduzieren, so dass Baugrößen unter 8 mm realisierbar sind. -
3 zeigt eine Seitenansicht des pinzettenartig ausgebildeten Hauptkörpers1 über dessen Funktionsenden6 ,7 in einer weiteren bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung derart eine Hülle13 aus Kunststoff übergezogen ist, dass sie die Funktionsenden6 ,7 mit dem dazwischen angeordneten Sensor10 komplett und die abgewinkelten Bereiche4 ,5 der Flachzungen2 ,3 zumindest teilweise abdeckt. Die Kunststoffhülle13 dient zum Schutz der Zähne und zur Vermittlung eines angenehmen Beißgefühls. Gleichzeitig wird durch die Hülle13 der Sensor10 zwischen den beiden Funktionsenden6 ,7 in Position gehalten. Durch das Austauschen der Hülle von Patient zu Patient kann den entsprechenden hygienischen Anforderungen Rechnung getragen werden. Des weiteren ist der gesamte pinzettenartig ausgebildete Hauptkörper1 sterilisierbar. - Wie insbesondere in der Schnittdarstellung in
4 deutlich wird, weist mindestens eins der beiden Funktionsenden6 ,7 auf seiner Innenseite, d. h. in Richtung des jeweils gegenüber liegenden Funktionsendes, eine Blindbohrung8 ,9 auf, die den Kraftsensor10 kraftschlüssig aufnimmt. Um zu verhindern, dass Messfehler dadurch entstehen, dass der Sensor10 in der Bohrung8 ,9 verkantet, ist an deren Boden eine an der Außenwand umlaufende Ringnut11 ,12 vorgesehen. Um einen festen Sitz des Sensors zu gewährleisten, kann dieser in der oder den Blindbohrungen8 ,9 zusätzlich, etwa mittels eines Klebstoffs14 oder mittels einer mechanischen Vorrichtung befestigt sein. - In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform weist der Boden der Bohrungen
8 ,9 eine konvexe Ausgestaltung auf, wodurch bei entsprechendem radialem Spiel zwischen Sensor und den Bohrungen8 ,9 sichergestellt werden kann, dass die Kraftübertragung zwischen den Funktionsenden6 ,7 einerseits und dem Kraftsensor10 andererseits stets punktförmig und zentral erfolgt, wodurch ein optimales Messergebnis erreicht wird. -
5 zeigt die vorbeschriebene Messvorrichtung im Einsatz. Durch die kompakte Baugröße und die abgewinkelten Bereiche4 ,5 der Flachzungen2 ,3 ist es möglich, auch antagonistische Zahnpaare im Seitenzahnbereich zu erreichen, ohne dass die Wangen erheblich gedehnt werden müssen und es dadurch zu Irritationen bzw. Reizungen der Mundwinkel kommt. Durch die kompakte Bauweise wird ferner gewährleistet, dass die Kraftmessung nicht wie bei einigen Vorrichtungen aus dem Stand der Technik durch einen zu großen Abstand der Zahnreihen und/oder den Kontakt mit Nachbarzähnen während der Messung verfälscht wird. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- - US 5846211 [0009, 0012]
- - US 6050961 [0010, 0012]
- - US 20030163065 [0011, 0012]
Claims (20)
- Verfahren zur Ermittlung von Kenngrößen für die Dimensionierung und/oder Auslegung einer Zahnbrücke dadurch gekennzeichnet, dass eine patientenspezifisch zu erwartende, auf die Brücke wirkende Kraft ermittelt wird, und diese als Dimensionierungsgröße zur Berechnung der Brücke bereitgestellt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kraft eine Maximalkraft ermittelt wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kraft eine zwischen einem antagonistischen Zahnpaar auftretende Kraft ermittelt wird.
- Verfahren einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft an den für Befestigung der Brücke vorgesehenen Pfeilerzähnen ermittelt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft an dem der Brücke entsprechenden Zahn oder den der Brücke entsprechenden Zähnen auf der kontralateralen Kieferseite ermittelt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft an mindestens einem Zahn im gleichen Zahnbereich wie die Brücke, also entweder im Front- oder Seitenzahnbereich, ermittelt wird.
- Verfahren zur Dimensionierung und/oder Auslegung einer Zahnbrücke dadurch gekennzeichnet, dass eine nach einem der vorhergehenden Ansprüche ermittelte Kraft als Dimensionierungsgröße in die Berechnung der Brücke einfließt.
- Verwendung einer Vorrichtung zur Messung der Beißkraft in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
- Messvorrichtung zur Messung der Beißkraft mit einem Hauptkörper (
1 ) aus zwei in ihrem einen Endbereich miteinander verbundenen, aufeinander zu bewegbaren Flachzungen (2 ,3 ), die an ihren freien Enden jeweils einen zur Hauptachse der Flachzungen (2 ,3 ) abgewinkelten Bereich (4 ,5 ) mit jeweils einem Funktionsende (6 ,7 ) und einen zwischen beiden Funktionsenden angeordneten Kraftsensor (10 ) aufweisen, der seinerseits mit einem Steuer- und/oder Auswertegerät (21 ) verbunden ist. - Messvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkörper (
1 ) pinzettenartig ausgebildet ist, die Flachzungen (2 ,3 ) aus einem Federwerkstoff bestehen und im einen Endbereich fest miteinander verbunden sind. - Messvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachzungen (
2 ,3 ) im einen Endbereich gelenkig miteinander verbunden sind. - Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Funktionsenden (
6 ,7 ) so dimensioniert sind, dass sie zwischen beliebigen antagonistischen Zahnpaaren platziert werden können ohne von den Nachbarzähnen berührt zu werden. - Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbissflächen der Funktionsenden (
6 ,7 ) weniger als 10 mm beabstandet sind. - Messvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbissflächen der Funktionsenden (
6 ,7 ) weniger als 8 mm beabstandet sind. - Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eins der beiden Funktionsenden (
6 ,7 ) auf seiner Innenseite eine Blindbohrung (8 ,9 ) aufweist, die den Kraftsensor (10 ) kraftschlüssig aufnimmt. - Messvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden mindestens einer Blindbohrung (
8 ,9 ) konvex ausgeformt ist. - Messvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Wandung und dem Boden der Blindbohrung oder der Blindbohrungen (
8 ,9 ) eine umlaufende Ringnut (11 ,12 ) vorgesehen ist. - Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftsensor (
10 ) mit mindestens einem der Funktionsenden (6 ,7 ) fest, etwa mittels Verklebung (14 ), verbunden ist. - Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftsensor (
10 ) mit mindestens einem der Funktionsenden (6 ,7 ) lösbar, etwa mittels einer über die Funktionsenden gezogenen Hülle (13 ) oder einer mechanischen Vorrichtung, verbunden ist. - Messvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Hauptkörper (
1 ) sterilisierbar ist.
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