<Desc/Clms Page number 1>
Werkwijze voor het vervaardigen van minstens een gedeelte van een nieuw tandtechnisch voorwerp.
Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van minstens een gedeelte van een nieuw tandtechnisch voorwerp uitgaande van informatie over de patiënt, waarbij deze informatie in digitale vorm gebracht wordt, waarna daaruit het voorwerp computergestuurd wordt vervaardigd.
Met tandtechnische voorwerpen worden voorwerpen bedoeld die door een tandarts in de mond van een patiënt worden ingebracht, zoals opbeetplaten, beschermplaten, voorlopige of definitieve bruggen, kronen, suprastructuren en implantaten ; of apparaten die bijvoorbeeld door de tandarts of tandchirurg gebruikt worden, zoals positioneer-en boormallen of richtplaten ; of nog hulpmiddelen zoals individuele lepels en beetplaten.
Werkwijzen van voornoemde soort worden reeds gebruikt om bepaalde van voornoemde tandtechnische voorwerpen, namelijk kronen, bruggen en prothesen, te vervaardigen.
Door de tandarts worden, met een lepel in de mond van de patiënt, afdrukken, zogenaamde beten, gemaakt van de bovenkaak en de onderkaak. Van deze afdrukken worden door een dentaal labo afgietingen in plaaster vervaardigd.
Eventueel wordt een derde afdruk, namelijk een beetplaatje in was, gemaakt dat tussen de tanden geklemd wordt om de relatieve positie van de onder-en bovenkaak ten opzichte van elkaar te kennen.
<Desc/Clms Page number 2>
Met behulp van deze derde afdruk worden de twee afgietingen gepositioneerd in een articulator die de beweging van de onderkaak en de bovenkaak mechanisch simuleert.
Met de huidige stand van de techniek wordt deze startinformatie wordt door optische en/of mechanische technieken omgezet in digitale informatie zoals beschreven
EMI2.1
in US-A-5.
US-A-5. en US-A-5.
Deze digitale informatie, meestal een wolk van meetpunten, wordt vervolgens bijvoorbeeld door middel van een CAD-systeem omgezet naar een wiskundige beschrijving van oppervlakken van hogere orde.
Op basis daarvan wordt het nieuwe voorwerp dan vervaardigd door een verspanende bewerking, poedermetallurgie of vonkerosie.
Het omzetten in digitale vorm door optische en/of mechanische meetsystemen bezit grote beperkingen. Bepaalde ondersnijdingen zijn niet te meten, zelfs niet met complexe meerassige positioneersystemen voor de meetkop en de afgieting.
Deze meetsystemen moeten zieh dikwijls beperken tot het afzonderlijk meten van tanden waardoor uitgebreid voorbereidend werk op de afgieting noodzakelijk is. Elke tand of tandstomp moet immers losgemaakt kunnen worden uit het geheel. Het afzonderlijk opmeten maakt het vervaardigen van bruggen of structuren over verschillende tanden moeilijk omdat daarvoor ook informatie over de onderlinge positie van de tanden nodig is.
<Desc/Clms Page number 3>
Dikwijls is een beschermende coating nodig. Voornoemde omzetting van de digitale informatie naar een wiskundige beschrijving is reken-en arbeidsintensief. Daarenboven wordt een wiskundige benadering gemaakt waardoor soms storende fouten worden geïntroduceerd.
Dergelijke fouten zijn van belang omdat in sommige dentale toepassingen nauwkeurigheden van een paar micron worden gevraagd om klinische problemen bij de patiënt te vermijden.
Deze uitvinding heeft een werkwijze voor het vervaardigen van nieuwe tandtechnische voorwerpen als doel die voornoemde en andere nadelen vermijdt en toelaat op een zeer eenvoudige en nauwkeurige manier de nieuwe voorwerpen te vervaardigen.
Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat de omzetting van de informatie van de patiënt in digitale vorm of digitalisatie minstens uitgevoerd wordt met behulp van minstens één CT-scan die genomen wordt van een of meer van volgende elementen : een stuk uit de mond van de patiënt, zoals een tand of een oude prothese, een originele afdruk of beet van de patiënt, en een daarvan afgeleid en dus bestaand tandtechnisch voorwerp, waarbij deze digitale informatie door een gegevensverwerking verwerkt wordt tot een computermodel en de productie van het nieuwe tandtechnische voorwerp of een gedeelte ervan uitgaande van dit computermodel uitgevoerd wordt met behulp van een prototypevervaardigingstechniek (rapid prototyping techniek).
Een snellere productie en hogere kwaliteit van het nieuwe voorwerp zijn mogelijk.
<Desc/Clms Page number 4>
Als reeds bestaand tandtechnisch voorwerp waarvan een CT-scan gemaakt wordt, kan een afgieting of een product zoals een proefopstelling die reeds door het dentaal labo op basis van dergelijke afgieting werd vervaardigd, worden genomen.
Een bijkomend voordeel wordt verkregen door het in digitale vorm brengen niet uitsluitend op basis van minstens één CT-scan van een afdruk of een beet of een bestaand tandtechnisch voorwerp uit te voeren, maar minstens ook op basis van een CT-scan van de patiënt.
Op deze manier wordt een meer volledige digitale informatie verkregen die vooral van belang voor de naukeurigheid is, bijvoorbeeld bij het vervaardigen van boormallen om implantaten veilig te plaatsen.
In sommige gevallen kan door het gebruik van de informatie van een medische CT-scanner het vervaardigen van een beetplaat worden vermeden zoals verder in verband met een software articulator zal uiteengezet worden.
Voornoemde werkwijze kan doelmatig worden toegepast voor het vervaardigen van suprastructuren, bruggen en kronen, boormallen, opbeetplaten, basisplaten voor losse prothesen, voorlopige bruggen, individuele lepels, beetplaten en implantaten.
Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen van een werkwijze voor het vervaardigen van minstens een gedeelte van een nieuw tandtechnisch voorwerp en van toepassingen van deze werkwijze, volgens de uitvinding,
<Desc/Clms Page number 5>
beschreven met verwijzing naar de hieraan toegevoegde tekeningen, waarin : figuur 1 een blokschema weergeeft van een werkwijze volgens de uitvinding ; figuur 2 een achteraanzicht weergeeft van een suprastructuur vervaardigd volgens deze werkwijze ; figuur 3 een doorsnede weergeeft volgens de lijn
III-III in figuur 2 ; figuur 4 een achteraanzicht weergeeft analoog aan dit van figuur 2, maar met betrekking tot een andere uitvoeringsvorm van de suprastructuur ; figuur 5 een doorsnede weergeeft van een tandkroon vervaardigd volgens de uitvinding ;
figuur 6 schematisch een boormal weergeeft, vervaardigd met de werkwijze volgens de uitvinding ; figuur 7 schematisch een alternatieve uitvoeringsvorm van de boormal van figuur 6 weergeeft ; figuur 8 schematisch een doorsnede weergeeft van een volgens de uitvinding op maat vervaardigd implantaat ; figuur 9 schematisch een implantaat met tandwortelvorm weergeeft.
Het vervaardigen van een nieuw tandtechnisch voorwerp of een gedeelte ervan volgens de uitvinding geschiedt in hoofdzaak in drie stappen namelijk de digitalisatie 1 of het omvormen van informatie van de patiënt 2 in digitale informatie, de gegevensverwerking 3 die het verwerken omvat van deze digitale informatie tot een computermodel en tenslotte de productie 4 van het nieuwe tandtechnisch voorwerp 5 op basis van dit computermodel.
<Desc/Clms Page number 6>
De digitalisatie 1 gebeurt in de eerste plaats op basis van een CT-scan 6 van een bestaand tandtechnisch voorwerp, afgeleid uit een afdruk of een beet van de patiënt.
De CT-scan 6 wordt vervaardigd uitgaande van één of meer van volgende elementen : een stuk 7 uit de mond van de patiënt 2 zoals een getrokken tand, een afdruk 8 of beet van het gebit van de patiënt 2, die door de tandarts kan worden gemaakt, en daarvan afgeleide en dus bestaande tandtechnische voorwerpen zoals de plaasteren afgietingen 9 die van deze afdrukken 8 worden vervaardigd en producten 10 die reeds door het dentale labo werden vervaardigd, zoals bijvoorbeeld proefopstellingen van suprastructuren die op de patiënt 2 gepast zijn of voorlopige suprastructuren en prothesen.
Via de CT-scan 6 kunnen deze elementen gemakkelijk gedigitaliseerd worden. De verschillende componenten, waaruit het volume van de producten samengesteld is, kunnen worden onderscheiden, hetgeen voor bepaalde toepassingen interessant is.
CT-scanners zijn op zieh bekend en werden reeds gebruikt voor het wetenschappelijk onderzoek van tanden. Met een CT-scanner kan alle interne en externe geometrie van de stukken 7, de afdrukken 8, de afgietingen 9 of de producten 10 opgemeten worden. Ondersnijdingen die bij optische en mechanische scanners problemen opleveren, spelen hier geen rol. De onderdelen kunnen eenvoudig gepositioneerd worden in het scanvolume. Bovendien kan de data-captatie sneller verlopen dan met de andere systemen.
<Desc/Clms Page number 7>
Een bijkomend uniek voordeel kan worden verkregen door de CT-beelden van een bestaand tandtechnisch voorwerp te combineren met beelden van een medische CT-scanner 11.
De medische CT-scanbeelden van de patiënt leveren informatie over de positionering van onder-en bovenkaak. Ze geven ook informatie over de kwaliteit van de kaakbeenderen en de positie van de interne delen zoals de tandwortels, sinusholtes en het zenuwkanaal in de mandibula.
Door de informatie van de medische CT-scanbeelden van de patiënt te combineren met de CT-scanbeelden van een bestaand tandtechnisch voorwerp, wordt een volledige digitale informatie verkregen die voldoende gedetailleerd is om de design en aanmaak van de nieuwe tandtechnische voorwerpen mogelijk te maken. De informatie over het tandoppervlak in een medische CT-scan 11 is te ruw en dikwijls te gestoord om bruikbaar te zijn als basisinformatie voor het vervaardigen van dergelijke voorwerpen.
De medische CT-beelden van de patiënt en de CT-scanbeelden van het bestaande tandtechnisch voorwerp worden geregisteerd door gebruik te maken van algoritmen uit de beeldverwerking. In deze algoritmen wordt eerst een afstandsfunctie opgesteld die de afstand of het verschil tussen twee objecten quantificeert. Deze afstand wordt gemeten tussen artificieel toegevoegde markeerpunten of tussen natuurlijk teeds aanwezige markeerpunten of tussen natuurlijk reeds aanwezeige oppervlakken.
Vervolgens wordt de transformatie tussen de objecten berekend die deze afstandssfunctie minimaliseert.
<Desc/Clms Page number 8>
De beelden kunnen dus ook geregistreerd worden vooraleer ze gesegmenteerd zijn.
De vorm van de afstandsfunctie verschilt naargelang de registratie van beeld tot beeld is, van beeld tot oppervlak of van oppervlak tot oppervlak.
De beelden kunnen dus niet gesegmenteerd geregisteerd worden. De oppervlakken zijn wel eerst uit de CT-scan-beelden gesegmenteerd. Bij de registratie van beeld tot oppervlak of van oppervlak tot oppervlak is het mogelijk om optisch of mechanisch gescande oppervlakken of CAD modellen in de medische beelden te registreren.
De medische CT-scan 11 van de patiënt kan bijvoorbeeld verkregen worden door de patiënt 2 met gesloten mond te scannen. Op deze manier wordt informatie verkregen die anders door een beetplaat moet worden verkregen.
Bij de registratie wordt de relatie tussen de informatie uit een CT-scan van een bestaand tandtechnisch voorwerp en de informatie uit een medische CT-scan 11 van de patiënt verkregen.
De gegevensverwerking 3 van deze digitale gegevens geschiedt op drie niveaus : beelden, getriangulariseerde oppervlakken of contouren.
Met behulp van software en via onder meer booleaanse operaties, offset oppervlakken enz. wordt de digitale informatie omgezet in een computermodel van het te vervaardigen nieuw tandtechnisch voorwerp 5.
<Desc/Clms Page number 9>
Hierbij moet een grote hoeveelheid data verwerkt worden. De bewerkingen kunnen evenwel integraal automatisch uitgevoerd worden zonder dat de gebruiker speciale acties dient te ondernemen behalve het eventueel nemen van beslissingen in verband met de vorm van de nieuwe tandtechnische voorwerpen, in het vooruitzicht van de productie 4.
Bij deze gegevensverwerking kunnen door herkenning en wegname, vervanging of toevoeging, combinaties gemaakt worden met geometrieën uit andere systemen zoals CAD-systemen of informatie verkregen uit CT-scans van hogere resolutie.
Het is op deze manier mogelijk om een perfect gesloten volume te beschrijven, hetgeen noodzakelijk is voor bijvoorbeeld prototypevervaardigingsmethodes (rapid prototyping) voor de productie 4.
Bij deze gegevensverwerking 3 kan ook gebruik gemaakt worden van een software-articulator die, op analoge manier als een traditionele mechanische articulator, de bewegingen van de bovenkaak ten opzichte van de onderkaak kan simuleren. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de nodige parameters zoals bij de instelling van een mechanische articulator, namelijk de afstand tussen de twee condylli, de intracondullaire as, de relatie tussen de bovenkaak en de condylli enz. Voor de relatie tussen bovenkaak en de onderkaak kan gebruik gemaakt worden van beetplaten of van een medische CT-scan 11 van de patiënt 2 met gesloten mond.
Om de software-articulator in te stellen, wordt eerst de bovenkaak ten opzichte van de condylli gepositioneerd met behulp van voornoemde parameters. Daarna wordt de beetplaat ten opzichte van de bovenkaak geregistreerd en vervolgens
<Desc/Clms Page number 10>
de onderkaak ten opzichte van de beetplaat geregistreerd. Uit deze registraties volgt dan de juiste positionering van de onderkaak ten opzichte van de bovenkaak, waarvan de bewegingsvrijheden ingesteld worden.
De bewegingen van de articulator worden gegenereerd met behulp van klassieke vergelijkingen uit de kinematica.
Bij de gegevensverwerking 3 wordt gebruik gemaakt van offset operaties die een deel van het materiaal afnemen van geselecteerde delen van het voorwerp. Dit wordt bijvoorbeeld toegepast met als doel daarna tijdens de productie 4 een deklaag in een ander materiaal aan te brengen.
Bij de gegevensverwerking 3 kan ook op geselecteerde delen gebruik gemaakt worden van bewerkingen die digitale informatie wegnemen of toevoegen, bijvoorbeeld uit een bibliotheek of uit een CAD-systeem, of kan digitale informatie na herkenning of identificatie vervangen worden door nauwkeuriger digitale informatie uit andere CT-scans of uit een bibliotheek of uit een CAD systeem.
Dit wordt bijvoorbeeld toegepast met als doel in het nieuwe tandtechnische voorwerp 5 contactelementen te genereren die contact zullen maken met de patiënt, of functionele elementen of verbindingselementen die bovenstaande elementen tot een geheel verbinden.
De productie 4 van het nieuwe voorwerp 5 volgens het computermodel geschiedt door middel van een prototypevervaardigingstechniek (een zogenaamde rapid prototyping techniek).
<Desc/Clms Page number 11>
De digitale gegevens van het computermodel worden bijvoorbeeld omgezet naar contouren laag per laag, eventueel met interpolatie tussen de pixels.
Dergelijke prototypevervaardigingstechnieken zijn reeds beschreven in de internationale octrooiaanvrage nr 9528688.
Dergelijke prototypevervaardigingstechnieken zijn stereolithografie, selectieve lasersintering, gesmolten depotmodelering (fused deposition modeling), gelamineerde voorwerpsvervaardiging (laminated object manufacturing), driedimensionele printing en driedimensionele plotting.
Bepaalde van deze technieken moeten nog technisch verbeterd worden of nieuwe bruikbare materialen moeten nog ontworpen worden opdat ze zouden kunnen toegepast worden voor het vervaardigen van tandtechnische voorwerpen die blijvend in de mond van een patiënt 2 aangebracht worden.
Stereolithografie laat fijne laagdikten toe uit een niet toxisch materiaal zodat deze techniek reeds geschikt is voor het vervaardigen van boormallen of tijdelijke beschermplaten.
De fijnste laagdikte en beste oppervlaktekwaliteit wordt verkregen door de driedimensionele plotting op basis van het inktjetprincipe. Met dit principe kunnen tandtechnische voorwerpen in was vervaardigd worden die niet rechtstreeks bruikbaar zijn in de mond. Door een dentaal labo zijn deze wassen voorwerpen evenwel eenvoudig te kopiëren in bruikbare materialen.
Door in deze driedimensionele plotting een derde inktjetkop toe te voegen, kunnen tandtechnische producten rechtstreeks
<Desc/Clms Page number 12>
in materialen vervaardigd worden die in de mond bruikbaar zijn.
Met deze techniek worden drie koppen of drie reeksen van koppen gebruikt waarbij een eerste kop of reeks koppen wordt gebruikt om oplosbaar ondersteuningsmateriaal selectief te deponeren en de twee andere koppen of reeksen koppen druppelsgewijze elk één component deponeren van een twee-componentenmateriaal. Dergelijke twee componentenmaterialen worden thans reeds gebruikt in dentale labo's.
De twee componenten kunnen druppelsgewijze op elkaar geprojecteerd worden. Het is ook mogelijk eerst een vector van de ene component te deponeren en daarna op dezelfde locaties een vector van de tweede component. Een derde mogelijkheid bestaat erin eerst een volledige laag van de eerste component te deponeren en daarna hetzij een volledige laag van de tweede component of enkele verspreide druppels van de tweede component.
Hierbij moeten telkens beveiligingen voorzien worden om te beletten dat de dampen of minuscule deeltjes van de eerste component, die bij het injecteren in de lucht gaan zweven, de inktjetkop van de tweede component zouden verstoppen.
Deze beveiligingen kunnen erin bestaan de inktjetkoppen voor de twee componenten niet naast elkaar op te stellen of door de inktjetkoppen bij niet gebruik weg te zetten op een locatie die een mechanische stop op de opening van deze inktjetkop realiseert of nog door de inktjetkoppen in een magazijn te monteren waarbij ze afwisselend door het plottermechanisme opgehaald worden. Er is een constante neerwaartse laminaire luchtstroom aanwezig.
<Desc/Clms Page number 13>
Een andere mogelijkheid om de driedimensionele plottechniek te gebruiken, bestaat erin het klassieke thermohardend materiaal dat door één van de twee inktjetkoppen of reeksen inktjetkoppen uitgespoten wordt, te vervangen door een fotopolymeer dat uithardt onder invloed van licht van een bepaalde golflengte.
De andere inktjetkop of reeks inktjetkoppen blijft het klassieke ondersteuningsmateriaal deponeren.
Ook in dit geval moet belet worden dat het materiaal in de inktjetopening uithardt onder invloed van strooilicht of omgevingslicht. Dit kan verkregen worden door een lichtdichte omkapseling van het toestel, het beperken van de belichting tot het ogenblik waarop de inktjetkop in een beveiligde parkeerpositie staat enz.
In beide hiervoor beschreven gevallen kan nog een extra kop toegevoegd worden die evenwel geen inktjetkop is maar een kop die korrelsgewijs poederdeeltjes of vezeltjes kan uitstoten, dit is n korrels per n korrels, waarbij n klein is en gelijk aan één kan zijn.
Deze poederdeeltjes of vezeltjes worden dan gemengd met het door de inktjetkoppen gespoten materiaal vlak voor de uitharding.
Op deze manieren kunnen voorwerpen uit versterkt materiaal vervaardigd worden die later eventueel nog gebakken of gesinterd kunnen worden om hun definitieve kenmerken te verkrijgen.
Deze hiervoor in verband met de driedimensionele plottechnieken beschreven maatregelen kunnen ook
<Desc/Clms Page number 14>
geïmplementeerd worden op een zogenaamd ballisticle particle systeem waarbij de inktjetkop in plaats van met twee assen met vijf assen gepositioneerd wordt zodat niet noodzakelijk laagsgewijze moet gewerkt worden.
De laatste biedt het voordeel dat verder kan gewerkt worden op een bestaand stuk. Zo wordt het bijvoorbeeld mogelijk op een in metaal gegoten dragende structuur de tanden verder vorm te geven in acrylaat of platen in kunststof te vormen op een in plaaster afgegoten kaakafdruk.
Hierbij is het noodzakelijk beroep te doen op de informatie van CT-scan 6.
Om op een bestaand stuk een aantal lagen op te bouwen, moet immers de geometrie van de basisstructuur bekend zijn.
Met in acht neming van een aantal speciaal daartoe aangebrachte referentiepunten of door de drager in een speciaal daarvoor voorziene opspanning te brengen, kan voor een goede registratie gezorgd worden tussen het computermodel van de gegevensverwerking 3 en het assenkruis van de prototypevervaardigingsmachine.
De hiervoor beschreven werkwijze zal nader geïllustreerd worden aan de hand van enkele praktische voorbeelden waarbij concrete tandtechnische voorwerpen 5 worden vervaardigd.
<Desc/Clms Page number 15>
l.-Suprastructuren. Voor het vervaardigen van een suprastructuur die op dentale implantaten moet geplaatst worden, wordt als volgt tewerk gegaan.
In de eerste plaats wordt volgens de klassieke methode de proefopstelling vervaardigd die op de patiënt 2 gepast wordt en die voornoemd product 10 van het dentale labo vormt.
Vervolgens wordt deze proefopstelling ingescand met behulp van een CT-scanner.
De aldus verkregen CT-scan 6 wordt door de digitalisatie 1 omgezet in digitale informatie.
Door segmentatie van de digitale beeldinformatie tijdens de gegevensverwerking 3 volgens de hoger beschreven en hieronder verder gedetailleerde werkwijze wordt dan een computermodel van de uiteindelijke suprastructuur vervaardigd.
Doordat het product 10 gepast werd op de patiënt 2, wordt op deze manier informatie geleverd over de algemene esthetiek van de suprastructuur bij deze bepaalde patiënt 2. Zo kan bijvoorbeeld de keuze van de kleur van de tanden geëvalueerd worden.
De gegevensverwerking 3 is vrij eenvoudig. Er is geen software-articulator nodig omdat bij de proefopstelling 10
<Desc/Clms Page number 16>
reeds rekening gehouden werd met het verband tussen de boven-en onderkaak.
In een variante wordt geen proefopstelling gebruikt maar wordt met de CT-scanner de oude prothese van de patiënt 2 en de beet (in siliconen) of een plaasteren afgieting 9 ervan ingescand.
Deze gegevens worden vervolgens ten opzichte van elkaar geregistreerd en eventueel wordt een extra registratie uitgevoerd met de beelden van de medische CT-scan 11 van de patiënt 2.
In de volledige dataset wordt de zone van de nieuwe suprastructuur afgelijnd. Dit kan gebeuren met conventionele segmentatiewerktuigen, in geval van beeld tot beeld wordt geregistreerd. In geval van registratie met behulp van oppervlakken kan dit door logische bewerkingen op de getriangulariseerde oppervlakken.
Ook in deze variante wordt dus een computermodel verkregen waarin de uiteindelijke suprastructuur wordt beschreven.
Voornoemde beelden van de medische CT-scan 11 geven de nauwkeurige positie van de implantaten, maar deze positie kan ook afgeleid worden uit CT-beelden van de afdruk of de proefopstelling. De vorm van de tanden en het volume van het tandvlees worden afgeleid uit de CT-scan 6 van de siliconenafdruk en van de oude prothese.
Het inscannen van de oude prothese kan zelfs weggelaten worden indien de ontbrekende tanden ingevoerd worden uit een software bibliotheek zoals beschreven in bijvoorbeeld US-4. 663. 720 of indien de tanden en extra tandvlees
<Desc/Clms Page number 17>
ingetekend worden met CAD-technieken of bewerkingen op getriangulariseerde oppervlakken of dergelijke.
Bij het vervaardigen van een computermodel door de gegevensverwerking 3 uitgaande van de digitale informatie van de digitalisatie 1 moet rekening gehouden worden met het soort suprastructuur dat gewenst wordt. Het soort suprastructuur bepaalt immers de behandeling van het tandoppervlak.
Voor een suprastructuur met opbakporselein of acrylaat zoals weergegeven in de figuren 2 en 3, wordt een binnenwaartse offset X gegeven op het buitenoppervlak van het digitale model van de proefopstelling in functie van de toe te passen afwerking in porselein of acrylaat. Deze offset of speling kan verschillend zijn voor oppervlakken in verschillende richtingen. Zo zal onderaan de offset meestal groter zijn dan bovenaan en aan de zijkanten. Eventueel kan om sterkteredenen in bepaalde zones geen offset toegepast worden.
Voor een suprastructuur met standaardtanden worden de tanden uit het computermodel verwijderd en vervangen door staafjes 13 met kleine korreltjes, zoals weergegeven in figuur 4, die zullen zorgen voor de mechanische hechting van het metaal aan de tanden 15.
De positie van de cilinders 12 die op de implantaten passen en in dit geval de contactelementen zijn, moet zo nauwkeurig mogelijk geïdentificeerd worden in het computermodel van de proefopstelling.
Vervolgens wordt een computermodel van de cilinders 12 die in de suprastructuur worden gebruikt, gepositioneerd op de
<Desc/Clms Page number 18>
plaats van de gescande cilinders of ter hoogte van de implantaten in het geval geen proefopstelling wordt ingescand en met booleaanse operaties afgetrokken van het tijdens de gegevensverwerking 3 verkregen computermodel van de suprastructuren. In de vrij gekomen openingen zullen later bij de productie 4 standaardcilinders gepositioneerd worden.
Een computermodel van de cilinders 12 die in de suprastructuur zullen gebruikt worden, kan ook met booleaanse operaties toegevoegd worden aan het computermodel dat bij de gegevensverwerking 3 verkregen wordt. Bij de productie 4 zullen de cilinders in het gegoten stuk afgewerkt worden.
Voor beide soorten van suprastructuur kan de verbinding 14 tussen de cilinders en de tanden 15 en het tandvlees 16 nog bijgewerkt worden voor technische of esthetische redenen.
Zo kan bijvoorbeeld de sleuf tussen de tanden meer geërodeerd worden door offset of booleaanse operaties.
Daarna gebeurt er een controle op de wanddikte rond de cilinders. Indien deze dikte niet een bepaalde minimum waarde bezit, wordt met een booleaanse operatie de noodzakelijke minimum hoeveelheid toegevoegd.
Indien later de productie gebeurt via het gieten op basis van een wassen model kunnen ter voorbereiding van dit gieten automatisch de nodige gietkanalen ontworpen en aangebracht worden.
De hiervoor beschreven vervaardiging van het computermodel kan gemakkelijk geautomatiseerd worden.
<Desc/Clms Page number 19>
Het computermodel van de suprastructuur kan in een variante in afzonderlijke componenten, namelijk cilinders 12, tanden 15, verbindingen 14, gesegmenteerd worden. Ook het tandvlees 16 dat ook in het computermodel zichtbaar is maar geen deel uitmaakt van de suprastructuur kan ook worden gesegmenteerd.
Om het uiteindelijke computermodel te verkrijgen, wordt het digitale model volgens de digitale informatie van de digitalisatie 1 als volgt bewerkt : Er wordt eerst een offset X genomen, bijvoorbeeld afgetrokken, zoals hiervoor beschreven, van de tanden.
Vervolgens worden de standaardcilinders 12 gepositioneerd op een identieke manier als de gescande cilinders van de ingescande proefopstelling of ter hoogte van de implantaten in het geval geen proefopstelling wordt ingescand.
De cilinders 12 en de tanden 15 worden met elkaar verbonden door verbindingen 14 die met booleaanse operaties worden toegevoegd en door de tandtechnicus worden gedefinieerd of uit een bibliotheek worden opgehaald.
Door het vergelijken met het originele gesegmenteerde tandvlees kan een controle worden uitgevoerd om na te gaan of voldoende maar ook niet te veel verbindingsmateriaal werd aangebracht.
Deze variante van gegevensverwerking kan veel lichtere draagstructuren opleveren en is meer geschikt indien op de suprastructuur bepaalde mechanische bevestigingselementen moeten aangebracht worden, bijvoorbeeld voor het aan elkaar klikken aan andere of het bevestigen van tanden indien deze
<Desc/Clms Page number 20>
verwijderbaar van de draagstructuur gemaakt worden. Deze variante kan eventueel vermengd worden met de eerste uitvoeringsvorm van de gegevensverwerking.
De productie 4 bevat het vervaardigen van de draagstructuur en het afwerken met tanden 15. De draagstructuur kan hetzij via een wassen model zoals in de klassieke werkwijze, gemaakt worden, hetzij rechtstreeks.
In het eerste geval, wordt het wassen model rechtstreeks aangemaakt met een prototypevervaardigingstechniek zoals bijvoorbeeld driedimensionele plotting of onrechtstreeks door afgieten in was uitgaande van een model dat met prototypevervaardigingstechniek wordt vervaardigd. Met was wordt hier niet alleen de zuivere was zelf bedoeld maar ook met was combatible materialen.
Van dit wassen model worden afgietingen gemaakt. De definitieve cilinders kunnen toegevoegd worden voor of na het afgieten. Het toevoegen na het afgieten heeft het voordeel dat ze exacter kunnen gepositioneerd worden.
Indien het wassen model de cilinders reeds bevat, dan kunnen deze cilinders manueel of door met de computer gestuurde verspanende technieken afgewerkt worden. Ook dit biedt een heel grote nauwkeurigheid.
Het rechtstreeks aanmaken van de dragende metalen structuur geschiedt bijvoorbeeld door frezen, door sinteren van metaal of door andere prototypevervaar-digingstechnieken die voldoende sterke structuren leveren.
Het afwerken van deze basis of dragende structuur, namelijk het aanbrengen van de deklagen van porselein of acrylaat, kan zowel manueel gebeuren als mechanisch, bijvoorbeeld
<Desc/Clms Page number 21>
door het opspuiten van deze deklagen door het hoger beschreven ballistisch systeem.
2. - Bruggen, kronen et pontics.
Voor het vervaardigen van bruggen en kronen wordt op analoge manier te werk gegaan als voor de suprastructuren met dit verschil dat in plaats van ze met behulp van cilinders op implantaten te bevestigen, ze bevestigd worden op tandstompen 17 zoals weergegeven in figuur 5, en dus geen beroep kan gedaan worden op een voorafberekend model van de cilinder maar een computermodel van de tandstomp 17 moet worden opgesteld.
De digitalisatie 1 geschiedt op analoge manier als hiervoor beschreven voor de suprastructuren maar de CT-scan 6 wordt meestal niet door het inscannen van een proefopstelling verkregen maar wel door het inscannen van een afdruk 8, namelijk een beet of een plaasteren afgieting 9 van deze beet. Op deze manier wordt digitale informatie van de tandstompen 17 verkregen.
De gegevensverwerking 3 bevat eventueel de registratie van de digitale informatie van de tandstompen met de digitale informatie van een proefopstelling indien een dergelijke proefstelling ter beschikking is.
Het ontwerp van een tandoppervlak volgt onmiddellijk uit de proefopstelling of door selectie van een tand uit een bibliotheek, rekening houdend met de beschikbare plaats. De tanden worden eventueel verder manueel geëditeerd.
<Desc/Clms Page number 22>
Voor bruggen moeten de verbindingselementen tussen de tanden mee ontworpen worden en voor pontics moeten bij de oorspronkelijk tandloze stukken ook tanden uit een bibliotheek toegevoegd worden.
Er is een sofware-articulator nodig om de vrije inbouwruimte van de brug bij de ene kaak ten opzichte van de andere kaak te bepalen.
Zoals bij de suprastructuren moet een binnenwaartse offset bepaald worden op het tandoppervlak. Hierbij moet nagegaan worden of de overblijvende dragende structuur nog stevig genoeg is.
Verdere gegevensverwerking 3 en de productie 4 van het voorwerp volgens het computermodel geschieden zoals beschreven bij suprastructuren.
Indien de productie 4 door middel van driedimensioneel plotten geschiedt, kan ook rechtstreeks geplot worden op een plaasteren model.
Voornoemde werkwijze voor het vervaardigen van bruggen en kronen kan ook toegepast worden voor het vervaardigen van suprastructuren die zowel op implantaten als op tandstompen 17 bevestigd worden.
3.-Boormallen voor tandimplantaten.
Boormallen uitgaande van enkel een CT-scan van de patiënt zijn reeds beschreven in WO 95/28688.
<Desc/Clms Page number 23>
De werkwijze volgens de uitvinding laat toe boormallen te vervaardigen die zowel rekening houden met de wensen van de chirurg, bijvoorbeeld met voldoende aanwezigheid van bot, als met de wensen van het dentaal labo en van de patiënt 2, bijvoorbeeld een stevig construeerbare vaste prothese en een esthetische positionering van de implantaten.
Voor het vervaardigen van boormallen zoals weergegeven in de figuren 6 en 7, wordt een beet of een proefopstelling of een losse prothese ingescand met een CT-scanner en samen met beelden van de medische CT-scan 11 van de patiënt geregistreerd en in digitale informatie omgezet in de digitalisatie 1.
Het voordeel van het inscannen van een beet is dat het niet nodig is een negatief te maken.
Op de beelden van de gecombineerde digitale dataset wordt dan door overleg tussen de chirurg en de tandtechnicus bepaald waar, onder welke hoek en hoe diep de implantaten worden geplaatst.
In functie van de aldus bepaalde richting, positie en definitie van het tandimplantaat wordt de boormal ontwikkeld in de gegevensverwerking 3.
De boormal moet volgende elementen bezitten : de contactoppervlakken 22 waardoor hij tijdens de operatie gepositioneerd wordt, de geleidingselementen 23 die de boor van de chirurg tijdens de ingreep op de juiste positie en in de juiste richting met de juiste diepte leiden, bijvoorbeeld onder vorm van standaardcilinders die met de boormal op maat worden geassembleerd, en de
<Desc/Clms Page number 24>
verbindingselementen 24 die de contactoppervlakken 22 en de geleidingselementen 23 tot één geheel verbinden.
De contactoppervlakken 22 worden ofwel bepaald door het aanduiden van een segment op de beelden of op de getriangulariseerde oppervlakken en het toevoegen van materiaal om de boormal voldoende dikte te geven, ofwel, door het toevoegen van brugvormige of beugelvormige elementen om gaten in het kaakbeen tengevolge van getrokken tanden te overbruggen. Van deze brug- of beugelvormige wordt vervolgens met een booleaanse operatie de vorm afgetrokken van het oppervlak waarop ze moeten steunen.
Deze geleidingselementen 23 en verbindingselementen 24 worden aangebracht met booleaanse operaties.
De productie 4 geschiedt op analoge manier als bij de suprastructuren.
4. Implantaten op maat.
Bij patiënten 2 met te weinig bot in de kaak, kunnen vaak geen implantaten op de standaard manier in de kaak ingebracht worden.
Dikwijls wordt dan een titaniummembraan aangebracht dat het bot moet doen toenemen in volume.
Een alternatieve oplossing bestaat erin de implantaten te laten afsteunen op plaatsen waar er wel voldoende bot aanwezig is, bijvoorbeeld ze te laten afsteunen op het bot van jukbeenderen.
<Desc/Clms Page number 25>
In dergelijke gevallen kunnen de standaardimplantaten niet worden gebruikt en moeten er implantaten op maat van de patiënt gemaakt worden hetgeen volgens de uitvinding als volgt kan uitgevoerd worden.
De vorm van de implantaten kan afgeleid worden uit de beelden van de medische CT-scanner. Op analoge manier als bij het vervaardigen van de boormallen kan de combinatie van deze beelden en de beelden van de micro CT-scan 6 van producten 10 van het dentale labo zowel met de klinische als met de esthetische eisen rekening gehouden worden.
Eenmaal de digitale informatie door de digitalisatie 1 verkregen werd, wordt in de gegevensverwerking 3 het oppervlak waar afgesteund wordt, gesegmenteerd. Dit oppervlak legt ook de vorm van de contactoppervlakken 19 vast van een deel van het implantaat, zoals weergegeven in figuur 8.
Het implantaat wordt verder opgebouwd uit geparameteriseerde CAD modellen van opbouwstukken of verbindingselementen die met booleaanse operaties met elkaar verbonden worden. Aan de zijde van de kaak kunnen door booleaanse operaties CAD modellen 18 van standaard implantaten toegevoegd worden.
Uitgaande van het computermodel kan dan het implantaat zoals bij de vorige voorbeelden hetzij rechtstreeks vervaardigd worden, hetzij via een wassen tussenproduct dat gemaakt wordt met driedimensionele plottingtechniek en vervolgens afgegoten wordt in titanium.
<Desc/Clms Page number 26>
5.-Implantaten met wortelvorm.
Terwijl de huidige implantaten cilindervormig zijn en in het bot geschroefd worden, kunnen implantaten met tandwortelvorm ingebracht worden in de ruimte die vrij komt na het verwijderen van een bestaande tand.
Een dergelijk implantaat biedt het voordeel dat de natuurlijke tandenopstelling en krachtenverdeling over de tanden behouden worden en de ingreep door een gewone tandarts kan uitgevoerd worden.
Dergelijke implantaten op maat met tandwortelvorm zoals weergegeven in figuur 9 worden volgens de uitvinding als volgt vervaardigd.
Beelden van een CT-scan 6 worden gemaakt van de afdruk 8 gemaakt bij de patiënt 2 voor het trekken van de tand of, indien de tand op voorhand getrokken werd en nog voorhanden
EMI26.1
is, van deze tand zelf. t Indien de tand niet meer voorhanden is, kan de vorm van de tandwortel ook afgeleid worden uit beelden van de medische CT-scan 11.
Beelden van de CT-scan 6 en eventueel van de medische CT-scan 11 worden door de digitalisatie 1 omgezet in digitale informatie.
Bij de gegevensverwerking 3 wordt door segmentatie van deze beelden de vorm van de tand bepaald.
<Desc/Clms Page number 27>
Als de vorm van het implantaat boven de tandwortel 20 een tandstomp 21 is, kan deze tandstomp 21 door de tandarts uit een bibliotheek van tandstompvormen geselecteerd worden.
Deze tandstomp 21 wordt dan met een booleaanse operatie toegevoegd aan de tandwortel 20.
De vorm van het implantaat boven de tandwortel 20 kan ook verkregen worden door een offset of speling te nemen van het oorspronkelijke tandoppervlak. Dit tandoppervlak wordt verkregen uit de CT-scan 6 van de getrokken tand of van de afdruk eventueel in combinatie met medische CT-scan beelden.
Het implantaat wordt dan zoals bij de vorige voorbeelden hetzij rechtstreeks vervaardigd hetzij vervaardigd via een wassen tussenproduct gemaakt met een driedimensionele plottechniek en vervolgens afgegoten in titanium.
6.-Opbeetplaten.
Door een CT-scan 6 van een siliconen afdruk 8 van de patiënt 2 of een plaasteren afgieting 9 daarvan wordt informatie verkregen die in digitale vorm wordt gegoten.
Bij de gegevensverwerking 3 worden de tanden in de bovenkaak uit de digitale informatie gesegmenteerd. Op deze manier wordt de binnenkant van de opbeetplaat gevormd. De buitenkant ervan wordt via een offset operatie of een andere informatietoevoegende operatie verkregen zodat de plaat de gewenste dikte heeft.
In het geval van digitalisatie 1 van een afgieting 9 moet eerst een negatief model gemaakt worden.
<Desc/Clms Page number 28>
De bovenrand van de opbeetplaat wordt, ongeveer halfweg de tanden van de bovenkaak, aangeduid.
Via booleaanse operaties wordt tenslotte een afdruk van de ondertanden in de opbeetplaat gemaakt. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van ofwel een software articulator, ofwel registraties tussen de bovenkaak en de beetplaat en vervolgens tussen de beetplaat en de onderkaak ofwel nog het verband tussen de boven en de onderkaak zoals afgeleid uit de medische CT-scan 11 van de patiënt 2 met gesloten mond.
De productie 4 gebeurt op de hiervoor beschreven manier hetzij rechtstreeks in kunststof, hetzij via een wassen tussenstap waaruit dan de definitieve structuur wordt vervaardigd via de verloren wasmethode.
Bij de productie 4 moeten in de structuur metalen haken voorzien worden voor het opklemmen van de opbeetplaat van de patiënt 2.
7.-Basisplaten voor losse prothesen.
De digitalisatie 1 gebeurt op dezelfde manier als bij de opbeetplaten, namelijk uitgaande van een afdruk 8 of de plaasteren afgieting 9 ervan.
De gegevensverwerking 3 geschiedt door segmentatie van de tandloze delen op de tandenboog en van de overige delen waar de prothesen moeten steunen, bijvoorbeeld het verhemelte. Na de segmentatie wordt de rand van de basisplaat bepaald.
<Desc/Clms Page number 29>
De productie 4 van de basisplaat geschiedt dan op de hiervoor beschreven manier, in het bijzonder met het ballisticle particle systeem, waarbij de basisplaten geproduceerd worden als opbouw op de standaard tanden.
Het is ook mogelijk de basisplaat zonder de tanden te vervaardigen en nadien standaard tanden in deze basisplaat in te kleven.
8.-Voorlopige bruggen.
Voorlopige bruggen worden op dezelfde manier vervaardigd als hiervoor beschreven voor de definitieve bruggen behalve dat er bij de gegevensverwerking 3 geen offset op het tandoppervlak moet berekend worden en dat er geen opsplitsing is in een dragende structuur en tanden. De voorlopige brug
EMI29.1
kan in één geheel in kunststof worden geproduceerd.
9.-Individuele lepels en beetplaten.
Voor een individuele lepel geschiedt de digitalisatie 1 op basis van de CT-scan 6 van een afdruk 8 bij de patiënt 2 van een standaard lepel, of van een plaasteren afgieting 9 van deze afdruk 8.
Tijdens de gegevensverwerking 3 wordt het tandoppervlak gesegmenteerd.
De grenzen van de lepel worden afgelijnd. In het geval van een lepel voor vaste prothesen, wordt de lepel beperkt tot de tandenboog.
<Desc/Clms Page number 30>
In het geval van een lepel voor een losse prothese, wordt ook het gehemelte mee gemodeleerd in de lepel.
Om ruimte te leveren voor de te gebruiken pasta wordt een offset of speling van 2 mm op getand oppervlak naar buiten toegepast.
Retenties of concaviteiten van de prothesen worden opgevuld. Op de plaatsen van de implantaten, wordt de lepel opengemaakt en wordt een hoge rand gemaakt.
De productie 4 geschiedt op de hiervoor beschreven manier via een prototypevervaardigingstechniek hetzij rechtstreeks hetzij via een wassen tussenstap.
De beetplaten worden op gelijkaardige manier vervaardigd maar de basis is dunner en op de tandenboog worden was wallen aangebracht.
In al deze uitvoeringsvormen wordt op een snelle en automatische manier het beoogde tandtechnische nieuwe voorwerp 5 nauwkeurig vervaardigd.
De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch dergelijke werkwijze voor het vervaardigen van een tandtechnisch voorwerp kan in verschillende varianten worden verwezenlijkt, zonder buiten het raam van de uitvinding te treden.