WO2021052617A1 - Device and method for assisting imaging in magnetic resonance tomography - Google Patents

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WO2021052617A1
WO2021052617A1 PCT/EP2020/000155 EP2020000155W WO2021052617A1 WO 2021052617 A1 WO2021052617 A1 WO 2021052617A1 EP 2020000155 W EP2020000155 W EP 2020000155W WO 2021052617 A1 WO2021052617 A1 WO 2021052617A1
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WO
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dental arch
magnetic resonance
data
resonance tomography
substance
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PCT/EP2020/000155
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German (de)
French (fr)
Inventor
Josef Schweiger
Monika Ursula Gerda PROBST
Florian Andreas PROBST
Juliane Stumbaum
Markus STUMBAUM
Original Assignee
Josef Schweiger
Probst Monika Ursula Gerda
Probst Florian Andreas
Juliane Stumbaum
Stumbaum Markus
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Publication date
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61CDENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C9/00Impression cups, i.e. impression trays; Impression methods
    • A61C9/0006Impression trays
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61CDENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C1/00Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design
    • A61C1/08Machine parts specially adapted for dentistry
    • A61C1/082Positioning or guiding, e.g. of drills
    • A61C1/084Positioning or guiding, e.g. of drills of implanting tools

Definitions

  • the invention relates to a device for placing on a dental arch in a dental magnetic resonance tomography, which is loaded on its inside facing the dental arch with a substance that is more signal-rich in relation to the tooth substance, as well as a method for supporting the imaging in a dental
  • Magnetic resonance tomography in which a device is placed on a dental arch, the inner side facing the dental arch being loaded with a substance that is more signal-rich in relation to the hard tooth substance.
  • the invention is based on the object of providing a device and a method with which the display quality of the teeth in magnetic resonance tomography is improved.
  • this object is achieved with a device of the type mentioned at the outset in that the substance is arranged in a gingivally open receiving area delimited on the inside, which due to its shape and dimensions surrounds the dental arch laterally and occlusally at a distance.
  • the object is achieved with a method of the type mentioned at the outset in that the substance is arranged in a gingivally open receiving area which is delimited on the inside and which, due to its shape and dimensions, surrounds the dental arch laterally and occlusally at a distance, and that the three-dimensional volume data of the hard tooth substance obtained in magnetic resonance tomography are fused with surface data of the hard tooth substance obtained by a surface scanning process.
  • the distance between the receiving area for the substance and the dental arch is preferably not less than 0.5 mm both laterally and occlusally and is most preferably between 2 to 4 mm.
  • spacers are preferably formed on the inside of the receiving area, which extend laterally and / or occlusally and serve as stops against which the dental arch comes to rest before the distance falls below this.
  • spacers that are extra equally spaced from one another are provided on the two lateral and on the occlusal side of the receiving area.
  • these are, for example, hydrocolloids or thickened water-based oral gels.
  • the device loaded with the more signal-rich substance is placed in the patient's mouth on the dental arch to be imaged or extraorally on a model of the dental arch obtained by an impression before the magnetic resonance tomography is carried out.
  • This substance creates an impression of the dental arch.
  • the magnetic resonance tomography recording carried out with the device placed on it shows a clear contrast between the teeth and the substance filling the receiving area of the device.
  • the device keeps soft tissues of the oral cavity away from the receiving area, since the device encloses the row of teeth at a distance and keeps soft tissues such as the cheek, lip and tongue away from the tooth surfaces. This avoids artifacts.
  • the magnetic resonance tomography recording is therefore much easier to evaluate and can be used for prosthetic restorations.
  • the contrasting effected by the device according to the invention and the method according to the invention is therefore not a conventional intravenous contrasting using gadolinium.
  • intravenous contrasting is not necessary with this procedure.
  • To carry out magnetic resonance tomography it is advantageous to adhere to the following parameters when recording rows of teeth, since this enables better contrast of the important anatomical structures.
  • the following sequences are particularly suitable:
  • 3D DESS Double Echo Steady State
  • fat-saturated proton-dense sequence achieves good visualization of soft tissue, e.g. nerves within the bone (N. alveolaris inferior) and adjacent to it (N. lingualis) (high resolution 0.5 mm voxe size, 3D sequence) )
  • 3D STIR Short-tau Inversion Recovery sequence
  • high-resolution, fat-saturated T2-weighted sequence shows osseous edema, e.g. in the context of inflammatory processes, especially with regard to gingiva, mucosa, pulp signal, inflammation).
  • the device according to the invention preferably has the basic shape of an impression tray. It can be made individually on a plaster model of a patient's dental arch. However, a preferred embodiment of the device is characterized in that it is made up for a specific shape and / or size range of dental arches.
  • the packaged devices of various sizes which are already loaded with the substance with a higher signal content, for example the hydrocolloid gel, are preferably packaged airtight so that they have a certain shelf life and are thus delivered to the user.
  • the device according to the invention is advantageously designed in such a way that an occlusal bite area is formed on the outside opposite the inside.
  • a correspondingly made-up bite design on the occlusal side of the device, on which the opposing jaw can be supported is possible.
  • the design and dimensioning of the bite block is based on average values, which are determined, for example, by analyzing a patient group (high number of cases).
  • the device is preferably made of plastic.
  • a jaw model produced in analog or digital form, for example in 3D printing, can be assumed here, on which a block-out is carried out by applying wax.
  • the blocked-out model is relined and the lining form is filled with plaster of paris.
  • the device is then obtained by pulling a deep-drawing film over the doubled model, on the outside of which the bites are designed.
  • a marker is arranged on the outside of the device opposite the inside, which marker can be detected both by magnetic resonance tomography and by surface scanning.
  • markers are so-called “geometric markers”, which have a standardized geometric shape that can be detected by an optical scanner. These markers are optimized so that they can be recorded in the MRT as well as three-dimensionally recorded using surface scanners, e.g. optical scanners, micro-CT or DVT, etc.
  • the markers can be made of plastic that is enriched with MRI contrast agent.
  • plastic with MRT contrast media such as manganese (also from foods such as blueberry extract, acai extract), gadolinium, contrast media containing iron oxide.
  • the markers are designed to be hollow, this cavity being filled with an MRT contrast medium.
  • This contrast medium can be solid or liquid. Toothpaste, vitamin D gel, manganese-containing foods (eg blueberry juice, acai juice, pineapple juice, etc.) can be used as liquid contrast media.
  • the outer shell of the hollow geometric marker must be insoluble in water, since otherwise the cover of the marker dissolves in the moist environment of the oral cavity.
  • glass or plastic can be used as the material for the marker cover. In the case of MRT acquisition, these markers are not acquired with the outer surface, but rather the interface between the contrast agent and the inner side of the marker cover is detected.
  • the outer surface of the marker is recorded in three dimensions. Since the thickness of the marker envelope is known, this difference can be compensated for by means of a computational algorithm, so that a data overlay of the MRT data and the data from the surface scanner is optimally possible.
  • the complete marker or the marker cover consists of metal or ceramic (silicate ceramic, oxide ceramic, such as silicon oxide, lithium disilicate, zirconium oxide, aluminum oxide, etc.).
  • the three-dimensional volume data obtained by magnetic resonance tomography represent the hard tooth substances with a high contrast.
  • this MRT data can be segmented in practice and, if desired, inverted (This results in a CT-like, familiar image impression).
  • the MRT data can then be output in the so-called DICOM format (Digital Imaging and Communications in Medicine). Then, with the implant planning software available on the market, it is possible to superimpose the DICOM volume data and the surface data available in STL format in the best possible registration.
  • DICOM format Digital Imaging and Communications in Medicine
  • the three-dimensional volume data and the surface data are merged on the basis of recorded data from a marker arrangement provided on the device.
  • the device with the markers is filled with an impression material (e.g. polyether, A-silicone, C-silicone, hydrocolloid, etc.) and is then inserted into the patient's mouth.
  • the material hardens there. You can either leave the impression in the mouth and then take the MRI image immediately, or you can remove the impression and insert it back into the patient's mouth for the MRI image at a later point in time.
  • the complete tray with markers and dimensionally stable impression material after the impression is taken is placed in a scanning system, which covers the entire surface of the tray. This scanning system can either be an optical, radiological (pCT, DVT) or a sonographic scanner. After the surface has been recorded, the surface data are spatially aligned with the MRT data with the aid of the markers in such a way that the markers show the best spatial correspondence of their position (best-fit alignment).
  • data corresponding to an implant position are superimposed on the merged data.
  • one or more implant positions are planned based on knowledge of both the surface situation (STL data) and the structures underneath (DICOM data).
  • the design data for a drilling template for guided insertion of the implants result from the data obtained through this planning process.
  • This drilling template can be manufactured using additive manufacturing processes (such as 3D printing) or subtractive manufacturing processes (milling).
  • the invention described here is also suitable for the computer-aided planning and implementation of other surgical procedures or for diagnostic applications in dentistry and maxillofacial surgery, where it is important to be able to visualize the tooth surfaces of MRI image data as accurately as possible and to be able to overlay them with surface data of tooth structures generated in other ways.
  • Examples include dysgnathic operations for the treatment of jaw misalignments, the diagnosis of temporomandibular joint diseases or the recording of the hinge axis of the temporomandibular joint, for example for functional diagnosis and for planning orthodontic or prosthetic treatments.
  • Fig. 1 is a cross-sectional view running transversely to the occlusal surface of an embodiment of a device according to the invention placed on a dental arch,
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view, running transversely to the occlusal surface, of another embodiment of the device according to the invention provided with a marker
  • Figure 3 is a cross-sectional view of a marker.
  • the cross-sectional view shown in Fig. 1 extends transversely through a lateral region of a dental arch 5.
  • the gingiva 8, the dental arch 5, a filling material 9, one in the form of a bite splint or an impression tray is calibrated from bottom to top Device 6 and a bite area 10 arranged in an occlusal area of the outer side 6b of the device 6 facing away from the dental arch 5.
  • the inside 6a of the device 6 facing the dental arch 5 delimits a receiving area for the filling material 9, which is open towards the gingiva 8.
  • This receiving area is loaded with the filling material 9, which is preferably a dimensionally stable, water-containing gel, in particular a hydrocolloid impression material, before the device 6 is placed on the dental arch 5.
  • the filling material 9 When the device 6 loaded with the filling material 9 is placed on the dental arch 5, it surrounds the dental arch 5 late ral and occlusal at a distance.
  • the filling material 9 completely fills the gap delimited between the inner side 6a of the device 6 and the surface 5a of the dental arch 5 that extends at a distance therefrom.
  • the gingival opening of the receiving area is delimited by an edge 7 of the device 6, this edge 7 resting on the gingiva 8 when the device 6 is in place and thereby closing the gap filled by the filling material 9 gingivally, see above that the filling material 9 cannot overflow.
  • the device 6 it is necessary for the device 6 to be manufactured individually to match the anatomical conditions of the patient.
  • a device 11 shown in FIG. 2 is made up for a specific shape and / or size range of dental arches 5. In this case the distance is between the inside 11a of the device 11 and the surface 5a of the dental arch 5 in a fluctuation range corresponding to this shape and / or size range.
  • the edge 14 delimiting the gingival opening of the receiving area runs at a distance from the gingiva 8, the size of which also depends on where the shape and / or size of the individual dental arch 5 lies within the customized shape and / or size range. Therefore, even though the filling material 13 delimiting the space between the inner side 11a of the device 11 and the surface 5a of the dental arch 5 is exposed between the edge 14 of the device 11 and the gingiva 8 during assembly, the basic function of the device 11 is still guaranteed, which makes it safe shows that the surface 5 a of the dental arch 5 is substantially enveloped by the filling material 13.
  • FIG. 2 an advantageous in all embodiments of the device to order a marker 12 on the outside 11b of the device 11 is shown.
  • This Mark ker is shown schematically in Fig. 2 as a spherical solid body. So that it can be imaged not only by a surface scanning method, but also by magnetic resonance tomography, it is provided with a magnetic resonance tomography contrast agent.
  • a magnetic resonance tomography contrast agent for this purpose, it can be made of plastic, for example, which is enriched with the magnetic resonance tomography contrast agent.
  • FIG. 3 A cross section through a different embodiment of the marker is shown in FIG. 3.
  • the marker is spherical and has a shell 16 delimited between a spherical inner wall 16a and a spherical outer wall 16b.
  • the interior of the marker 12 bounded by the inner wall 16a is filled with the magnetic resonance tomography contrast agent 15.
  • a substance is selected as the filling material 9 or 13, with which the device 6 or 11 is loaded, which is more signal-rich in magnetic resonance tomography than the hard tooth substance known to be very poor in signal.
  • three-dimensional volume data are obtained in magnetic resonance tomography which represent the hard tooth substance in good imaging quality.
  • surface data are obtained with a scanning system, which can be optical, radiological or sonographic.
  • the pre-loaded with the filling material 9 or 13 is direction 6 or 11 placed on the dental arch 5 of the patient to be imaged.
  • the filler material 9 or 13 hardens there.
  • the device 6 or 11 with the dimensionally stable filling material 9 or 13 located in its receiving area can be removed from the dental arch 5 and placed in the scanning system, which covers the entire surface of the device 6, 11.
  • the magnetic resonance tomography acquisition can be carried out immediately after placing it on the dental arch, or at a later point in time at which the device 6, 11, which has meanwhile been removed from the dental arch 5, is reinserted into the patient's mouth and placed on the dental arch 5.
  • the surface data recorded by the scanning system and the three-dimensional volume data obtained by the magnetic resonance tomography are then spatially aligned with the help of the markers in such a way that the markers show the best spatial correspondence of their position, for example through best-fit alignment, and thus a high quality the image fusion is obtained. Subsequently, using the image represented by the merged data, the

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Abstract

In order to assist imaging in dental magnetic resonance tomography, the invention proposes a device (6) that surrounds a dental arch (5) in a lateral and occlusal direction at a distance. The device (6) is charged with a substance (9) that is rich in signals when used in magnetic resonance tomography and that fills the space between the dental arch (5) and the inner side (6a) of the device (6).

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR UNTERSTÜTZUNG DER BILDGEBUNG BEI DEVICE AND METHOD FOR ASSISTING IMAGING IN
MAGNETRESONANZTOMOGRAPHIE MAGNETIC RESONANCE TOMOGRAPHY
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufsetzen auf einen Zahnbogen bei einer Dental-Magnetresonanztomographie, die an ihrer zum Zahnbogen weisenden In nenseite mit einer in Bezug auf die Zahnsubstanz signalreicheren Substanz beladen ist, sowie ein Verfahren zur Unterstützung der Bildgebung bei einer Dental-The invention relates to a device for placing on a dental arch in a dental magnetic resonance tomography, which is loaded on its inside facing the dental arch with a substance that is more signal-rich in relation to the tooth substance, as well as a method for supporting the imaging in a dental
Magnetresonanztomographie, bei dem auf einen Zahnbogen eine Vorrichtung aufgesetzt wird, die an ihrer zum Zahnbogen weisenden Innenseite mit einer in Bezug auf die Zahn hartsubstanz signalreicheren Substanz beladen ist. In der Zahnmedizin werden bildgebende Verfahren basierend auf Röntgenstrahlung seit Jahrzehnten eingesetzt. Damit werden sowohl krankhafte Veränderungen der Zahn hartsubstanz als auch des Kieferknochens diagnostiziert (Kleinbildröntgen, Orthopantho- mogramm = OPG = OPT). Seit einigen Jahren sind auch dreidimensionale Röntgengeräte zur Schnittbilddiagnostik nahezu flächendeckend im Einsatz (Digitales Volumentomogramm = DVT = ConebeamCT = CBCT, Computertomographie = CT). Diese erlauben im Dentalbe- reich durch die 3D-Darstellung eine exakte dreidimensionale Planung von zahnärztlichen, i plantologischen und chirurgischen Eingriffen im Mund-Kiefer-Gesichtsbereich. Diese auf Röntgenstrahlen basierenden Verfahren haben den Nachteil einer Strahlenbelastung des Patienten (Ludlow et al. 2014, Wu et al. 2015, De Felice et al. 2019). Magnetic resonance tomography, in which a device is placed on a dental arch, the inner side facing the dental arch being loaded with a substance that is more signal-rich in relation to the hard tooth substance. Imaging methods based on X-rays have been used in dentistry for decades. In this way, pathological changes in the hard tooth substance as well as in the jawbone can be diagnosed (small-image X-rays, orthopanthomograms = OPG = OPT). For some years now, three-dimensional X-ray devices for cross-sectional diagnosis have been in use almost everywhere (digital volume tomogram = DVT = ConebeamCT = CBCT, computed tomography = CT). These allow in dental Thanks to the 3D representation, an exact three-dimensional planning of dental, i plantological and surgical interventions in the oral and maxillofacial area. These X-ray-based methods have the disadvantage of exposing the patient to radiation (Ludlow et al. 2014, Wu et al. 2015, De Felice et al. 2019).
Mit der in vielen Bereichen der Medizin eingesetzten, strahlungsfreien Magnetreso nanztomographie (MRT) lassen sich in allen Bereichen des Körpers Weichgewebe, wie wichtige Nervenstrukturen, zuverlässig erfassen. In der MRT werden keine Röntgenstrahlen eingesetzt. Die Gabe von intravenösen Kontrastmitteln (Gadolinium) ist nicht notwendig. Durch sogenannte "black bone" Sequenzen ist mittlerweile auch in MRT-Untersuchungen der Knochen gut darstellbar und wird bereits in der Traumatologie und in der Tumorchirur gie für virtuelle Planungen eingesetzt (Rathnayaka et al., Med Eng Phys 34: 357-363; Ra- detzki et al., Arch Orthop Trauma Surg 135: 667-671; Dremmen et al., AJNR Am J Neuro- radiol 38: 2187-2192). Auch konnte bereits gezeigt werden, dass die MRT mit geeigneten Sequenzen zur Knochendarstellung eine praktikable Alternative zur CT bei der Erzeugung von im STL-Format verfügbaren Oberflächendaten des Kieferknochens ist und daher prinzipiell für computergestützte Operationsplanungen und nachfolgend Verfahren der additiven Fertigung in der Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie geeignet ist (Eijnatten et al., 2016). Für die Genauigkeit bei der Operationsplanung und additiven Fertigung ist dabei von entscheidender Bedeutung, dass die Daten der radiologischen Bildgebung mit den detailreichen Daten der Zahnoberflächen möglichst genau überlagert werden. Das dabei entstehende „Hybrid- Modell“ aus Bildgebungsdaten und Oberflächendaten der Zahnstrukturen ist dann der Ausgangspunkt für die exakte computergestützte Operationsplanung und Umsetzung der virtuellen Planung mittels additiver Fertigung von Operationsschablonen oder auch patientenspezifischen Implantaten. Allerdings gibt es bisher bezüglich der Darstellung von Zahnober- fiächen eine beachtliche Problematik bei der MRT-Diagnostik, da sich Zahnoberflächen bislang nicht sicher scharf darstellen. Dies liegt an einer fehlenden Abgrenzbarkeit zur Luft in der Mundhöhle. Ferner lassen sich bei geschlossenem Biss Zahnoberflächen aus Ober und Unterkiefer nicht exakt zuordnen. Die detailgenaue Visualisierung der Zahnoberflächen in der MRT ist jedoch unbedingt notwendig, um die gewonnenen MRT-Bilddaten mit den Daten eines Oberflächenscanners, wie beispielsweise 3D-!ntraoralscanner oder 3D- Laborscanner, in der exakten Position überlagern zu können. Nur so ist letztlich eine Minimierung von Fehlern bei der dreidimensionalen Planung möglich. Eine Kontrastierung lässt sich in der Magnetresonanztomographie durch unterschiedliche Effekte erreichen. Dabei ist ein differentes Signalverhalten zu den angrenzenden Strukturen essentiell. Eine ähnliche Problematik liegt in der Darstellung abdomineller Strukturen wie Pathologien im Magen-Darm-Trakt vor. Auch hier stellt die intraluminale Luft ein Kontrastierungsproblem zur Darmmukosa dar. Die Problemlösung erfolgt durch Gabe von oral applizierten Lösungen auf Wasserbasis. Ebenso wurden eine Zeitlang Mangan- haltige orale Kontrastmittel verwendet, welche jedoch keine signifikante Verbesserung zu rein wasserhaltigen Lösungen erbrachten. Da eine MRT-Aufzeichnung einige Minuten dau- ert, ist ein flüssiges Kontrastmittel in der gesamten Mundhöhle wegen des Schluckreflexes in der Praxis nicht möglich. Eine Lösungsmöglichkeit besteht darin, tiefgezogene Schienen mit einem flüssigen oder viskosen intraoralen Kontrastmittel wie beispielsweise Zahnpasta zu füllen und während des MRT-Scans intraoral zu positionieren, um die Zahnoberflächen zu visualisieren (Hilgenfeld et al., 2019). Allerdings ist auch hierbei das Kontrastmittel und seine Handhabung mit Nachteilen verbunden. With the radiation-free magnetic resonance tomography (MRT) used in many areas of medicine, soft tissue, such as important nerve structures, can be reliably detected in all areas of the body. X-rays are not used in MRI. The administration of intravenous contrast media (gadolinium) is not necessary. By means of so-called "black bone" sequences, the bones can now also be clearly displayed in MRI examinations and are already being used for virtual planning in traumatology and tumor surgery (Rathnayaka et al., Med Eng Phys 34: 357-363; Ra- Detzki et al., Arch Orthop Trauma Surg 135: 667-671; Dremmen et al., AJNR Am J Neuroradiol 38: 2187-2192). It has also already been shown that MRI with suitable sequences for displaying bones is a viable alternative to CT when generating surface data of the jawbone available in STL format and is therefore principally for computer-aided operation planning and subsequent additive manufacturing processes in the oral and maxillofacial Facial surgery is suitable (Eijnatten et al., 2016). For the accuracy of operation planning and additive manufacturing, it is of decisive importance that the data from the radiological imaging are superimposed as precisely as possible with the detailed data of the tooth surfaces. The resulting “hybrid model” from imaging data and surface data of the tooth structures is then the starting point for exact computer-aided operation planning and implementation of virtual planning using additive manufacturing of surgical templates or patient-specific implants. However, there have been considerable problems with MRT diagnostics with regard to the representation of tooth surfaces, since tooth surfaces have so far not been shown with certainty in focus. This is due to a lack of delimitation from the air in the oral cavity. Furthermore, when the bite is closed, tooth surfaces from the upper and lower jaw cannot be precisely assigned. The detailed visualization of the tooth surfaces in the MRT is absolutely necessary in order to be able to overlay the acquired MRT image data with the data of a surface scanner, such as a 3D intraoral scanner or 3D laboratory scanner, in the exact position. Ultimately, this is the only way to minimize errors in three-dimensional planning. Contrasting can be achieved in magnetic resonance tomography through different effects. A different signal behavior to the adjacent structures is essential. A similar problem arises in the representation of abdominal structures such as pathologies in the gastrointestinal tract. Here, too, the intraluminal air poses a problem with contrasting the intestinal mucosa. The problem is solved by administering orally administered water-based solutions. Oral contrast media containing manganese were also used for a while, but these did not result in any significant improvement over purely aqueous solutions. Since an MRI recording takes a few minutes, a liquid contrast medium in the entire oral cavity is not possible in the practice because of the swallowing reflex. One possible solution is to fill deep-drawn splints with a liquid or viscous intraoral contrast medium such as toothpaste and position them intraorally during the MRI scan in order to visualize the tooth surfaces (Hilgenfeld et al., 2019). However, here too the contrast agent and its handling are associated with disadvantages.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzu geben, mit denen die Darstellungsqualität der Zähne in der Magnetresonanztomographie verbessert wird. The invention is based on the object of providing a device and a method with which the display quality of the teeth in magnetic resonance tomography is improved.
In vorrichtungsmäßiger Hinsicht wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Substanz in einem von der Innenseite begrenzten, gingival offenen Aufnahmebereich angeordnet ist, der aufgrund seiner Formgebung und Abmessung den Zahnbogen lateral und okklusal in einem Abstand umgibt. In terms of the device, this object is achieved with a device of the type mentioned at the outset in that the substance is arranged in a gingivally open receiving area delimited on the inside, which due to its shape and dimensions surrounds the dental arch laterally and occlusally at a distance.
In verfahrensmäßiger Hinsicht wird die Aufgabe mit einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Substanz in einem von der Innenseite begrenzten, gingival offenen Aufnahmebereich angeordnet ist, der aufgrund seiner Formgebung und Abmessung den Zahnbogen lateral und okklusal in einem Abstand umgibt, und dass die bei der Magnetresonanztomographie gewonnenen dreidimensionalen Volumendaten der Zahn hartsubstanz mit durch ein Oberflächenabtastverfahren gewonnenen Oberflächendaten der Zahnhartsubstanz fusioniert werden. Der Abstand zwischen dem Aufnahmebereich für die Substanz und dem Zahnbogen ist sowohl lateral als auch okklusal vorzugsweise nicht kleiner als 0,5 mm und liegt am be sten zwischen 2 bis 4 mm. Vorzugsweise sind zur Sicherstellung dieser Abstände an der Innenseite des Aufnahmebereichs Abstandshalter ausgebildet, die sich lateral und/oder okklusal erstrecken und als Anschläge dienen, an denen der Zahnbogen vor einer Unter- schreitung des Abstands zur Anlage gelangt. Bevorzugt sind jeweils drei voneinander extra gleich beabstandete Abstandshalter an den beiden lateralen und an der okklusalen Seite des Aufnahmebereichs vorgesehen. In terms of the method, the object is achieved with a method of the type mentioned at the outset in that the substance is arranged in a gingivally open receiving area which is delimited on the inside and which, due to its shape and dimensions, surrounds the dental arch laterally and occlusally at a distance, and that the three-dimensional volume data of the hard tooth substance obtained in magnetic resonance tomography are fused with surface data of the hard tooth substance obtained by a surface scanning process. The distance between the receiving area for the substance and the dental arch is preferably not less than 0.5 mm both laterally and occlusally and is most preferably between 2 to 4 mm. To ensure these distances, spacers are preferably formed on the inside of the receiving area, which extend laterally and / or occlusally and serve as stops against which the dental arch comes to rest before the distance falls below this. Preferably, three spacers that are extra equally spaced from one another are provided on the two lateral and on the occlusal side of the receiving area.
Als in Bezug auf die Zahnsubstanz signalreichere Substanzen eignen sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung und im erfindungsgemäßen Verfahren mundverträgliche Substanzen, welche sich im Gegensatz zu den Zähnen in der Magnetresonanztomographie T1- und T2-hyperintens (= signalreich) darstellen. Dies sind beispielsweise Hydrokolloide oder eingedickte Mundgele auf Wasserbasis. In the device according to the invention and in the method according to the invention, substances which are tolerated by the mouth and which, in contrast to the teeth, are T1 and T2 hyperintense (= high-signal) in magnetic resonance tomography, are suitable as substances that are more signal-rich in terms of the tooth substance. These are, for example, hydrocolloids or thickened water-based oral gels.
Die mit der signalreicheren Substanz beladene Vorrichtung wird vor der Durchführung der Magnetresonanztomographie im Patientenmund auf den abzubildenden Zahnbo gen oder extraoral auf ein durch Abformung erhaltenes Modell des Zahnbogens aufgesetzt. Dabei erfolgt durch diese Substanz eine Abdrucknahme des Zahnbogens. Die mit der auf gesetzten Vorrichtung durchgeführte Magnetresonanztomographieaufnahme zeigt einen deutlichen Kontrast zwischen den Zähnen und der den Aufnahmebereich der Vorrichtung befüllenden Substanz. Außerdem sind durch die Vorrichtung möglicherweise störende Weichteile der Mundhöhle von dem Aufnahmegebiet abgehalten, da die Vorrichtung die Zahnreihe mit einem Abstand umschließt und Weichteile, wie Wange, Lippe, Zunge von den Zahnoberflächen abhält. Somit werden Artefakte vermieden. Die Magnetresonanzto mographieaufnahme ist dadurch deutlich besser auswertbar und kann für prothetische Versorgungen genutzt werden. The device loaded with the more signal-rich substance is placed in the patient's mouth on the dental arch to be imaged or extraorally on a model of the dental arch obtained by an impression before the magnetic resonance tomography is carried out. This substance creates an impression of the dental arch. The magnetic resonance tomography recording carried out with the device placed on it shows a clear contrast between the teeth and the substance filling the receiving area of the device. In addition, the device keeps soft tissues of the oral cavity away from the receiving area, since the device encloses the row of teeth at a distance and keeps soft tissues such as the cheek, lip and tongue away from the tooth surfaces. This avoids artifacts. The magnetic resonance tomography recording is therefore much easier to evaluate and can be used for prosthetic restorations.
Bei der durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren bewirkten Kontrastierung handelt es sich also nicht um eine herkömmliche intrave nöse Kontrastierung mittels Gadolinium. Eine intravenöse Kontrastierung ist bei genanntem Verfahren generell nicht notwendig. Zur Durchführung der Magnetresonanztomographie ist es bei der Aufnahme von Zahnreihen vorteilhaft, folgende Parameter einzuhalten, da dadurch eine bessere Kontra- stierung der wichtigen anatomischen Strukturen ermöglicht wird. Insbesondere zeigen sich folgende Sequenzen geeignet: The contrasting effected by the device according to the invention and the method according to the invention is therefore not a conventional intravenous contrasting using gadolinium. In general, intravenous contrasting is not necessary with this procedure. To carry out magnetic resonance tomography, it is advantageous to adhere to the following parameters when recording rows of teeth, since this enables better contrast of the important anatomical structures. The following sequences are particularly suitable:
3D T1 FFE Black bone Sequenz (hochauflösende (0,5 mm Voxeigröße), fettgesättig te 3D-Sequenz) 3D T1 FFE Black bone sequence (high-resolution (0.5 mm voxe size), fat-saturated 3D sequence)
3D DESS (Double Echo Steady State) (fettgesättigte protonendichte Sequenz erzielt eine gute Darstellbarkeit von Weichgewebe, z.B. Nerven innerhalb des Knochens (N. alveolaris inferior) sowie angrenzend dazu (N. lingualis) (hochauflösend 0,5 mm Voxeigröße, 3D-Sequenz)) 3D DESS (Double Echo Steady State) (fat-saturated proton-dense sequence achieves good visualization of soft tissue, e.g. nerves within the bone (N. alveolaris inferior) and adjacent to it (N. lingualis) (high resolution 0.5 mm voxe size, 3D sequence) )
3D STIR (Short-tau Inversion Recovery) Sequenz (hochauflösende, fettgesättigte T2 gewichtete Sequenz: zeigt knöchernes Ödem, z.B. im Rahmen von entzündlichen Prozessen an, insbesondere hinsichtlich Gingiva, Mukosa, Pulpasignal, Entzün dung). 3D STIR (Short-tau Inversion Recovery) sequence (high-resolution, fat-saturated T2-weighted sequence: shows osseous edema, e.g. in the context of inflammatory processes, especially with regard to gingiva, mucosa, pulp signal, inflammation).
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist vorzugsweise die Grundform eines Abformlöffels auf. Sie kann individuell auf einem Gipsmodell des Zahnbogens eines Patienten angefertigt werden. Jedoch zeichnet sich eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung dadurch aus, dass sie für einen bestimmten Form- und/oder Größenbereich von Zahnbogen konfektioniert ist. Die konfektionierten Vorrichtungen verschiedener Größen, die bereits mit der signalreicheren Substanz, beispielsweise dem Hydrokolloid-Gel beladen sind, werden vorzugsweise luftdicht verpackt, so dass sie eine bestimmte Haltbarkeit aufweisen, und so an die Anwender ausgeliefert. The device according to the invention preferably has the basic shape of an impression tray. It can be made individually on a plaster model of a patient's dental arch. However, a preferred embodiment of the device is characterized in that it is made up for a specific shape and / or size range of dental arches. The packaged devices of various sizes, which are already loaded with the substance with a higher signal content, for example the hydrocolloid gel, are preferably packaged airtight so that they have a certain shelf life and are thus delivered to the user.
Vorteilhaft wird die erfindungsgemäße Vorrichtung derart ausgestaltet, dass an der der Innenseite gegenüberliegenden Außenseite ein okklusaler Aufbissbereich ausgebildet ist. Insbesondere ist bei einer konfektionierten Vorrichtung eine entsprechend konfektionierte Aufbissgestaltung auf der Okklusalseite der Vorrichtung, auf welcher sich der Gegenkiefer abstützen kann, möglich. Die Gestaltung und Dimensionierung des Aufbisses orientiert sich an Durchschnittswerten, welche beispielsweise durch die Analyse einer Patientengruppe (hohe Fallzahl) ermittelt werden. Dabei werden die Kiefer in Bezug zur Scharnierachse des Kiefergelenkes (bzw. in Bezug auf das rechnerische Rotationszentrum = Helical Axis) rotatorisch auseinanderbewegt und die Abstände der Zahnreihen im Front- und Seiten zahnbereich gemessen, sodass damit eine statistische Auswertung mit Ermittlung der Hö henwerte der Aufbisse gegeben ist. Allgemein bewirkt dieser Aufbissbereich einen sicheren Aufbiss, damit Bewegungsartefakte während der Aufnahme minimiert werden. The device according to the invention is advantageously designed in such a way that an occlusal bite area is formed on the outside opposite the inside. In particular, with a made-up device, a correspondingly made-up bite design on the occlusal side of the device, on which the opposing jaw can be supported, is possible. The design and dimensioning of the bite block is based on average values, which are determined, for example, by analyzing a patient group (high number of cases). The jaws are in relation to the hinge axis of the temporomandibular joint (or in relation to the arithmetical center of rotation = helical axis) moved apart in a rotational manner and the distances between the rows of teeth in the anterior and posterior tooth area were measured, so that a statistical evaluation with determination of the height values of the bites is given. In general, this bite area ensures a safe bite so that movement artifacts are minimized during the exposure.
Die Vorrichtung wird vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt. Dabei kann etwa von einem analog oder digital, beispielsweise in 3D-Druck, hergestellten Kiefermodell ausgegangen werden, an dem eine Ausblockung durch Wachsauftrag vorgenommen wird. Das ausgeblockte Modell wird doubliert und die Doublierform mit Gips ausgegossen. Sodann wird die Vorrichtung dadurch erhalten, dass über das doublierte Modell eine Tiefziehfolie gezogen wird, an deren Außenseite die Aufbisse gestaltet werden. The device is preferably made of plastic. A jaw model produced in analog or digital form, for example in 3D printing, can be assumed here, on which a block-out is carried out by applying wax. The blocked-out model is relined and the lining form is filled with plaster of paris. The device is then obtained by pulling a deep-drawing film over the doubled model, on the outside of which the bites are designed.
Im Rahmen der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass an der der Innenseite gegenüberliegenden Außenseite der Vorrichtung ein Marker angeordnet ist, der sowohl durch die Magnetresonanztomographie als auch durch eine Oberflächenabtastung erfassbar ist. In the context of the invention it is further provided that a marker is arranged on the outside of the device opposite the inside, which marker can be detected both by magnetic resonance tomography and by surface scanning.
Diese Marker sind sogenannte "geometrische Marker", welche eine normgeometrische Form haben, welche durch einen optischen Scanner erfasst werden kann. Diese Mar ker sind dahingehend optimiert, dass sie sowohl im MRT erfasst werden können als auch mittels Oberflächenscanner, z.B. optischem Scanner, Mikro-CT oder DVT, etc. dreidimensional erfasst werden können. These markers are so-called "geometric markers", which have a standardized geometric shape that can be detected by an optical scanner. These markers are optimized so that they can be recorded in the MRT as well as three-dimensionally recorded using surface scanners, e.g. optical scanners, micro-CT or DVT, etc.
Die Marker können aus Kunststoff gestaltet sein, der mit MRT-Kontrastmittel ange reichert ist. Beispielsweise PMMA-Kunststoff mit MRT-Kontrastmittel, wie beispielsweise Mangan (auch aus Nahrungsmittel wie z.B. Heidelbeerextrakt, Acaiextrakt), Gadolinium, eisenoxidhaltige Kontrastmittel. The markers can be made of plastic that is enriched with MRI contrast agent. For example PMMA plastic with MRT contrast media, such as manganese (also from foods such as blueberry extract, acai extract), gadolinium, contrast media containing iron oxide.
In einer besonderen Ausgestaltung sind die Marker hohl gestaltet, wobei dieser Hohlraum mit einem MRT-Kontrastmittel gefüllt ist. Dieses Kontrastmittel kann fest oder flüssig sein. Als flüssiges Kontrastmittel kann beispielhaft Zahnpasta, Vitamin-D-Gel, man- ganhaltige Lebensmittel (z.B. Heidelbeersaft, Acaisaft, Ananassaft etc.) verwendet werden. Die Außenhülle des hohlen geometrischen Markers muss wasserunlöslich sein, da sich ansonsten die Hülle des Markers im feuchten Milieu der Mundhöhle auflöst. Als Material für die Markerhülle kann beispielhaft Glas oder Kunststoff verwendet werden. Bei der MRT- Erfassung werden diese Marker nicht mit der Außenfläche erfasst, sondern es wird die Grenzfläche des Kontrastmittels zur Innenseite der Markerhülle detektiert. Beim Oberflächenscan (optisch, sonographisch, radiologisch) wird dagegen die Außenfläche des Mar kers dreidimensional erfasst. Da die Dicke der Markerhülle bekannt ist, kann mittels eines Rechenalgorithmus dieser Unterschied kompensiert werden, sodass eine Datenüberlagerung der MRT-Daten und der Daten aus dem Oberflächenscanner optimal möglich ist. In a special embodiment, the markers are designed to be hollow, this cavity being filled with an MRT contrast medium. This contrast medium can be solid or liquid. Toothpaste, vitamin D gel, manganese-containing foods (eg blueberry juice, acai juice, pineapple juice, etc.) can be used as liquid contrast media. The outer shell of the hollow geometric marker must be insoluble in water, since otherwise the cover of the marker dissolves in the moist environment of the oral cavity. For example, glass or plastic can be used as the material for the marker cover. In the case of MRT acquisition, these markers are not acquired with the outer surface, but rather the interface between the contrast agent and the inner side of the marker cover is detected. In the surface scan (optical, sonographic, radiological), on the other hand, the outer surface of the marker is recorded in three dimensions. Since the thickness of the marker envelope is known, this difference can be compensated for by means of a computational algorithm, so that a data overlay of the MRT data and the data from the surface scanner is optimally possible.
In einer weiteren Ausgestaltung besteht der komplette Marker oder die Markerhülle aus Metall oder Keramik (Silikatkeramik, Oxidkeramik, wie zum Beispiel aus Siliziumoxid, Lithium-Disilikat, Zirkonoxid, Aluminiumoxid etc.). In a further embodiment, the complete marker or the marker cover consists of metal or ceramic (silicate ceramic, oxide ceramic, such as silicon oxide, lithium disilicate, zirconium oxide, aluminum oxide, etc.).
Die durch die Magnetresonanztomographie gewonnenen dreidimensionalen Volu mendaten stellen die Zahnhartsubstanzen sehr kontrastreich dar. Für die bei dem erfin dungsgemäßen Verfahren vorgesehene Fusion dieser dreidimensionalen Volumendaten mit den durch ein Oberflächenabtastverfahren gewonnenen Oberflächendaten können diese MRT-Daten in der Praxis segmentiert und ggf. auf Wunsch invertiert werden (dadurch ergibt sich ein CT-ähnlicher, gewohnter Bildeindruck). Anschließend können die MRT-Daten im sogenannten DICOM-Format (Digital Imaging and Communications in Medicine) ausgege ben werden. Dann ist es mit am Markt verfügbarer Implantatplanungssoftware möglich, die DICOM-Volumendaten und die im STL-Format verfügbaren Oberflächendaten einander in bestmöglicher Registrierung zu überlagern. The three-dimensional volume data obtained by magnetic resonance tomography represent the hard tooth substances with a high contrast. For the fusion of these three-dimensional volume data with the surface data obtained by a surface scanning process, this MRT data can be segmented in practice and, if desired, inverted (This results in a CT-like, familiar image impression). The MRT data can then be output in the so-called DICOM format (Digital Imaging and Communications in Medicine). Then, with the implant planning software available on the market, it is possible to superimpose the DICOM volume data and the surface data available in STL format in the best possible registration.
In diesem Zusammenhang ist es im Rahmen der Erfindung insbesondere vorgese hen, dass die Fusion der dreidimensionalen Volumendaten und der Oberfläehendaten aufgrund von Aufnahmedaten einer an der Vorrichtung vorgesehenen Markeranordnung er folgt. In this context, it is particularly provided within the scope of the invention that the three-dimensional volume data and the surface data are merged on the basis of recorded data from a marker arrangement provided on the device.
Insbesondere kann dabei folgendermaßen vorgegangen werden: Die insbesondere als Löffel ausgebildete Vorrichtung mit den Markern wird mit einem als signalreichere Substanz wirksamen Abformmaterial gefüllt (z.B. Polyether, A-Silikon, C-Silikon, Hydrokolloid etc.) und wird anschließend in den Patientenmund eingeführt. Dort härtet das Material aus. Man kann den Abdruck entweder im Mund belassen und anschließend sofort die MRT- Aufnahme machen oder man entfernt den Abdruck und setzt diesen für die MRT -Aufnahme zu einem späteren Zeitpunkt wieder in den Patientenmund ein. Der komplette Löffel mit Markern und formstabiler Abformmasse nach Abdrucknahme wird in ein Scansystem gegeben, welches die komplette Oberfläche des Löffels erfasst. Dieses Scansystem kann entweder ein optischer, radiologischer (pCT, DVT) oder ein sonographischer Scanner sein. Nach der Erfassung der Oberfläche werden die Oberflächendaten mit den MRT-Daten mit Hilfe der Marker räumlich in der Weise ausgerichtet, dass die Marker die beste räumliche Übereinstimmung ihrer Position zeigen (Best-Fit-Alignment). In particular, the following procedure can be used: The device with the markers, especially designed as a spoon, is filled with an impression material (e.g. polyether, A-silicone, C-silicone, hydrocolloid, etc.) and is then inserted into the patient's mouth. The material hardens there. You can either leave the impression in the mouth and then take the MRI image immediately, or you can remove the impression and insert it back into the patient's mouth for the MRI image at a later point in time. The complete tray with markers and dimensionally stable impression material after the impression is taken is placed in a scanning system, which covers the entire surface of the tray. This scanning system can either be an optical, radiological (pCT, DVT) or a sonographic scanner. After the surface has been recorded, the surface data are spatially aligned with the MRT data with the aid of the markers in such a way that the markers show the best spatial correspondence of their position (best-fit alignment).
Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung werden den fusionierten Daten einer Implantatposition entsprechende Daten überlagert. Hierdurch erfolgt die Planung einer oder mehrerer Implantatpositionen aufgrund der Kenntnis von sowohl der Oberflächensituation (STL-Daten) als auch der darunter liegenden Strukturen (DICOM-Daten). Aus den durch diesen Planungsprozess erhaltenen Daten ergeben sich die Konstruktionsdaten für eine Bohrschablone zum geführten Inserieren der Implantate. Diese Bohrschablone kann mittels additiver Fertigungsverfahren (beispielsweise 3D-Druck) oder subtraktiver Ferti gungsverfahren (Fräsen) hergestellt werden. According to a further concept of the invention, data corresponding to an implant position are superimposed on the merged data. As a result, one or more implant positions are planned based on knowledge of both the surface situation (STL data) and the structures underneath (DICOM data). The design data for a drilling template for guided insertion of the implants result from the data obtained through this planning process. This drilling template can be manufactured using additive manufacturing processes (such as 3D printing) or subtractive manufacturing processes (milling).
Darüber hinaus eignet sich die hier beschriebene Erfindung auch für die computergestützte Planung und Umsetzung anderer Operations verfahren bzw. für diagnostische Anwendungen in Zahnmedizin und Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie, bei denen es wichtig ist, die Zahn oberflächen von MRT-Bilddaten möglichst detailgetreu visualisieren zu können und um sie mit anderweitig generierten Oberflächendaten von Zahnstrukturen überlagern zu können. Beispielhaft seien angeführt Dysgnathieoperationen zur Behandlung von Kieferfehlstellun gen, die Diagnostik von Kiefergelenkserkrankungen oder die Aufzeichnung der Scharnierachse des Kiefergelenks beispielsweise zur funktionellen Diagnostik und zur Planung kieferorthopädischer oder prothetischer Behandlungen. In addition, the invention described here is also suitable for the computer-aided planning and implementation of other surgical procedures or for diagnostic applications in dentistry and maxillofacial surgery, where it is important to be able to visualize the tooth surfaces of MRI image data as accurately as possible and to be able to overlay them with surface data of tooth structures generated in other ways. Examples include dysgnathic operations for the treatment of jaw misalignments, the diagnosis of temporomandibular joint diseases or the recording of the hinge axis of the temporomandibular joint, for example for functional diagnosis and for planning orthodontic or prosthetic treatments.
In der folgenden Beschreibung wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine quer zur Kaufläche verlaufende Querschnittsansicht einer Ausfüh rungsform einer auf einen Zahnbogen aufgesetzten erfindungsgemäßen Vorrichtung, In the following description, the invention is explained by way of example with reference to the drawing. Show it: Fig. 1 is a cross-sectional view running transversely to the occlusal surface of an embodiment of a device according to the invention placed on a dental arch,
Fig. 2 eine quer zur Kaufläche verlaufende Querschnittsansicht einer mit einem Marker versehenen anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und 2 shows a cross-sectional view, running transversely to the occlusal surface, of another embodiment of the device according to the invention provided with a marker, and FIG
Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines Markers. Figure 3 is a cross-sectional view of a marker.
Die in Fig. 1 gezeigte Querschnittsansicht erstreckt sich quer durch einen lateralen Bereich eines Zahnbogens 5. In dieser Querschnittsansicht ist von unten nach oben sche matisch die Gingiva 8, der Zahnbogen 5, ein Füllmaterial 9, eine in der Gestalt einer Aufbissschiene oder eines Abformlöffels ausgebildete Vorrichtung 6 und ein an einem okklusa- len Bereich der dem Zahnbogen 5 abgewandten Außenseite 6b der Vorrichtung 6 angeord neter Aufbissbereich 10. The cross-sectional view shown in Fig. 1 extends transversely through a lateral region of a dental arch 5. In this cross-sectional view, the gingiva 8, the dental arch 5, a filling material 9, one in the form of a bite splint or an impression tray is calibrated from bottom to top Device 6 and a bite area 10 arranged in an occlusal area of the outer side 6b of the device 6 facing away from the dental arch 5.
Die dem Zahnbogen 5 zugewandte Innenseite 6a der Vorrichtung 6 begrenzt einen Aufnahmebereich für das Füllmaterial 9, der zur Gingiva 8 hin offen ist. Dieser Aufnahmebereich wird mit dem Füllmaterial 9, bei dem es sich vorzugsweise um ein formfestes, wasserhaltiges Gel, insbesondere ein Hydrokolloid-Abformmaterial handelt, beladen, bevor die Vorrichtung 6 auf den Zahnbogen 5 aufgesetzt wird. Wenn die mit dem Füllmaterial 9 bela dene Vorrichtung 6 auf den Zahnbogen 5 aufgesetzt wird, umgibt sie den Zahnbogen 5 late ral und okklusal in einem Abstand. Dabei füllt das Füllmaterial 9 den zwischen der Innenseite 6a der Vorrichtung 6 und der in dem Abstand dazu verlaufenden Oberfläche 5a des Zahnbogens 5 begrenzten Zwischenraum vollständig aus. The inside 6a of the device 6 facing the dental arch 5 delimits a receiving area for the filling material 9, which is open towards the gingiva 8. This receiving area is loaded with the filling material 9, which is preferably a dimensionally stable, water-containing gel, in particular a hydrocolloid impression material, before the device 6 is placed on the dental arch 5. When the device 6 loaded with the filling material 9 is placed on the dental arch 5, it surrounds the dental arch 5 late ral and occlusal at a distance. The filling material 9 completely fills the gap delimited between the inner side 6a of the device 6 and the surface 5a of the dental arch 5 that extends at a distance therefrom.
In der Ausführungsform von Fig. 1 ist die gingivale Öffnung des Aufnahmebereichs von einem Rand 7 der Vorrichtung 6 begrenzt, wobei dieser Rand 7 im aufgesetzten Zustand der Vorrichtung 6 auf der Gingiva 8 aufliegt und dadurch den von dem Füllmaterial 9 ausgefüllten Zwischenraum gingival abschließt, so dass das Füllmaterial 9 nicht überquellen kann. Hierzu ist es allerdings erforderlich, dass die Vorrichtung 6 individuell in Anpassung an die anatomischen Gegebenheiten des Patienten angefertigt wird. Davon abwei chend ist eine in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung 11 für einen bestimmten Form- und/oder Größenbereich von Zahnbogen 5 konfektioniert. In diesem Fall liegt der Abstand zwischen der Innenseite 11a der Vorrichtung 11 und der Oberfläche 5a des Zahnbogens 5 in einem diesem Form- und/oder Größenbereich entsprechenden Schwankungsbereich. Ferner verläuft der die gingivale Öffnung des Aufnahmebereichs begrenzende Rand 14 in einem Abstand von der Gingiva 8, dessen Größe ebenfalls davon abhängt, wo die Form und/oder Größe des individuellen Zahnbogens 5 innerhalb des konfektionierten Form- und/oder Größenbereichs liegt. Wenngleich daher bei Konfektionierung das den Zwischenraum zwischen der Innenseite 11a der Vorrichtung 11 und der Oberfläche 5a des Zahnbogens 5 begrenzende Füllmaterial 13 zwischen dem Rand 14 der Vorrichtung 11 und der Gingiva 8 freiliegt, ist dennoch die grundsätzliche Funktion der Vorrichtung 11 gewährleistet, die es sicher stellt, dass die Oberfläche 5a des Zahnbogens 5 im Wesentlichen von dem Füllmaterial 13 umhüllt ist. In the embodiment of FIG. 1, the gingival opening of the receiving area is delimited by an edge 7 of the device 6, this edge 7 resting on the gingiva 8 when the device 6 is in place and thereby closing the gap filled by the filling material 9 gingivally, see above that the filling material 9 cannot overflow. For this, however, it is necessary for the device 6 to be manufactured individually to match the anatomical conditions of the patient. Deviating therefrom, a device 11 shown in FIG. 2 is made up for a specific shape and / or size range of dental arches 5. In this case the distance is between the inside 11a of the device 11 and the surface 5a of the dental arch 5 in a fluctuation range corresponding to this shape and / or size range. Furthermore, the edge 14 delimiting the gingival opening of the receiving area runs at a distance from the gingiva 8, the size of which also depends on where the shape and / or size of the individual dental arch 5 lies within the customized shape and / or size range. Therefore, even though the filling material 13 delimiting the space between the inner side 11a of the device 11 and the surface 5a of the dental arch 5 is exposed between the edge 14 of the device 11 and the gingiva 8 during assembly, the basic function of the device 11 is still guaranteed, which makes it safe shows that the surface 5 a of the dental arch 5 is substantially enveloped by the filling material 13.
In Fig. 2 ist ferner eine bei allen Ausführungsformen der Vorrichtung vorteilhafte An ordnung eines Markers 12 an der Außenseite 11b der Vorrichtung 11 gezeigt. Dieser Mar ker ist in Fig. 2 schematisch als kugelartiger Vollkörper dargestellt. Damit er nicht nur durch ein Oberflächenabtastverfahren abgebildet werden kann, sondern auch durch eine Magne tresonanztomographie, ist er mit einem Magnetresonanztomographie-Kontrastmittel verse hen. Zu diesem Zweck kann er beispielsweise aus Kunststoff ausgebildet sein, der mit dem Magnetresonanztomographie-Kontrastmittel angereichert ist. In Fig. 2, an advantageous in all embodiments of the device to order a marker 12 on the outside 11b of the device 11 is shown. This Mark ker is shown schematically in Fig. 2 as a spherical solid body. So that it can be imaged not only by a surface scanning method, but also by magnetic resonance tomography, it is provided with a magnetic resonance tomography contrast agent. For this purpose, it can be made of plastic, for example, which is enriched with the magnetic resonance tomography contrast agent.
Ein Querschnitt durch eine davon abweichende Ausführungsform des Markers ist in Fig. 3 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist der Marker kugelförmig und weist eine zwischen einer sphärischen Innenwand 16a und einer sphärischen Außenwand 16b begrenzte Hülle 16 auf. Der von der Innenwand 16a begrenzte Innenraum des Markers 12 ist mit dem Magnetresonanztomographie-Kontrastmittel 15 befüllt. A cross section through a different embodiment of the marker is shown in FIG. 3. In this embodiment, the marker is spherical and has a shell 16 delimited between a spherical inner wall 16a and a spherical outer wall 16b. The interior of the marker 12 bounded by the inner wall 16a is filled with the magnetic resonance tomography contrast agent 15.
Als Füllmaterial 9 bzw. 13, mit dem die Vorrichtung 6 bzw. 11 beladen wird, wird eine Substanz gewählt, die bei der Magnetresonanztomographie signalreicher ist als die bekanntermaßen sehr Signalarme Zahnhartsubstanz. Dadurch werden bei der Magnetresonanztomographie dreidimensionale Volumendaten erhalten, welche die Zahnhartsubstanz in guter Bildgebungsqualität darstellen. Außerdem werden mit einem Scansystem, das opti scher, radiologischer oder sonographischer Art sein kann, Oberflächendaten gewonnen.A substance is selected as the filling material 9 or 13, with which the device 6 or 11 is loaded, which is more signal-rich in magnetic resonance tomography than the hard tooth substance known to be very poor in signal. As a result, three-dimensional volume data are obtained in magnetic resonance tomography which represent the hard tooth substance in good imaging quality. In addition, surface data are obtained with a scanning system, which can be optical, radiological or sonographic.
Für die Durchführung der Bildgebung wird die mit dem Füllmaterial 9 bzw. 13 beladene Vor- richtung 6 bzw. 11 auf den abzubildenden Zahnbogen 5 des Patienten aufgesetzt. Dort härtet das Füllmaterial 9 bzw. 13 aus. Nach dieser Abdrucknahme kann die Vorrichtung 6 bzw. 11 mit dem in ihrem Aufnahmebereich befindlichen formstabilen Füllmaterial 9 bzw. 13 von dem Zahnbogen 5 abgenommen und in das Scansystem gegeben werden, welches die vollständige Oberfläche der Vorrichtung 6, 11 erfasst. Die Magnetresonanztomographieauf nahme kann gleich nach dem Aufsetzen auf den Zahnbogen ausgeführt werden, oder zu einem späteren Zeitpunkt, zu dem die zwischenzeitlich von dem Zahnbogen 5 abgenommene Vorrichtung 6, 11 erneut wieder in den Patientenmund eingeführt und auf den Zahnbogen 5 aufgesetzt wird. Die von dem Scansystem erfassten Oberflächendaten und die durch die Magnetresonanztomographieaufnahme gewonnenen dreidimensionalen Volumendaten werden sodann mit Hilfe der Marker räumlich in der Weise ausgerichtet, dass die Marker die beste räumliche Übereinstimmung ihrer Position, beispielsweise durch Best-Fit- Alignment, zeigen und dadurch eine hohe Qualität der Bildfusion erhalten wird. Anschließend wird mittels des durch die fusionierten Daten dargestellten Bildes dieTo carry out the imaging, the pre-loaded with the filling material 9 or 13 is direction 6 or 11 placed on the dental arch 5 of the patient to be imaged. The filler material 9 or 13 hardens there. After this impression has been taken, the device 6 or 11 with the dimensionally stable filling material 9 or 13 located in its receiving area can be removed from the dental arch 5 and placed in the scanning system, which covers the entire surface of the device 6, 11. The magnetic resonance tomography acquisition can be carried out immediately after placing it on the dental arch, or at a later point in time at which the device 6, 11, which has meanwhile been removed from the dental arch 5, is reinserted into the patient's mouth and placed on the dental arch 5. The surface data recorded by the scanning system and the three-dimensional volume data obtained by the magnetic resonance tomography are then spatially aligned with the help of the markers in such a way that the markers show the best spatial correspondence of their position, for example through best-fit alignment, and thus a high quality the image fusion is obtained. Subsequently, using the image represented by the merged data, the
Planung von Implantatpositionen durchgeführt und am Ende dieses Planungsprozesses eine Bohrschablone zum geführten Inserieren der Implantate mittels additiver oder subtrak- tiver Fertigungsverfahren hergestellt. Planning of implant positions carried out and at the end of this planning process a drilling template for the guided insertion of the implants produced using additive or subtractive manufacturing processes.
Verzeichnis der Bezugszeichen List of reference signs
5 Zahnbogen 5 dental arches
5a Oberfläche 6 Vorrichtung 5a surface 6 device
6a Innenseite 6a inside
6b Außenseite 6b outside
7 Rand 7 edge
8 Gingiva 9 Füllmaterial 8 Gingiva 9 Filling material
10 Aufbissbereich 10 bite area
11 Vorrichtung 11 device
11a Innenseite 11a inside
11b Außenseite 12 Marker 11b outside 12 markers
13 Füllmaterial 13 filler material
14 Rand 14 edge
15 Magnetresonanztomographie-Kontrastmittel 15 magnetic resonance imaging contrast media
16 Hülle 16a Innenwand 16 shell 16a inner wall
16b Außenwand 16b outer wall

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1 . Vorrichtung zum Aufsetzen auf einen Zahnbogen (5) bei einer Dental- Magnetresonanztomographie, die an ihrer zum Zahnbogen (5) weisenden Innenseite (6a) mit einer in Bezug auf die Zahnsubstanz signalreicheren Substanz (9) beladen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz (9) in einem von der Innenseite (6a) begrenzten, gingival offenen Aufnahmebereich angeordnet ist, der aufgrund seiner Formgebung und Abmessung den Zahnbogen (5) lateral und' okklusal in einem Abstand umgibt. 1 . Device for placing on a dental arch (5) in a dental magnetic resonance tomography, which is loaded on its inner side (6a) facing the dental arch (5) with a substance (9) that is more signal-rich in relation to the tooth substance, characterized in that the substance ( 9) is arranged in a gingivally open receiving area delimited by the inside (6a), which due to its shape and dimensions surrounds the dental arch (5) laterally and occlusally at a distance.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der der Innenseite (6a) gegenüberliegenden Außenseite (6b) der Vorrichtung (6) ein okkiusaler Aufbissbereich (10) ausgebildet ist. 2. Device according to claim 1, characterized in that on the outside (6b) of the device (6) opposite the inside (6a), an occlusal bite area (10) is formed.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Zahnbogen (5) und der den Aufnahmebereich begren zenden Innenseite (6a) der Vorrichtung (6) in der Größenordnung von Millimetern liegt, insbesondere nicht kleiner als 0,5 mm ist, und vorzugsweise im Bereich von 2 bis 4 mm liegt. 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the distance between the dental arch (5) and the inner side (6a) of the device (6) limiting the receiving area is of the order of millimeters, in particular not less than 0.5 mm, and is preferably in the range of 2 to 4 mm.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie die Grundform eines Abformlöffels aufweist. 4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that it has the basic shape of an impression tray.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz (9) ein formfestes, wasserhaltiges Gel, insbesondere ein Hydrokolloid- Abformmaterial, ist. 5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the substance (9) is a dimensionally stable, water-containing gel, in particular a hydrocolloid impression material.
6. Vorrichtung nach einem: der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der der Innenseite (6a) gegenüberliegenden Außenseite (6b) ein Marker (12) angeordnet ist, der sowohl durch die Magnetresonanztomographie als auch durch eine Oberflächenabtastung erfassbar ist. 6. Device according to one: of claims 1 to 5, characterized in that on the outside (6b) opposite the inside (6a) there is arranged a marker (12) which can be detected both by magnetic resonance tomography and by surface scanning.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Marker (12) ein Magnetresonanztomographie-Kontrastmittel (15), insbesondere Zirkonoxid, aufweist. 7. The device according to claim 6, characterized in that the marker (12) has a magnetic resonance tomography contrast medium (15), in particular zirconium oxide.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Marker (12) aus Kunststoff besteht, der mit dem Magnetresonanztomographie- Kontrastmittel angereichert ist. 8. The device according to claim 7, characterized in that the marker (12) consists of plastic which is enriched with the magnetic resonance tomography contrast agent.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Marker (12) eine äußere Hülle (16) in Form eines geometrischen Körpers aufweist, in die das Kontrastmittel (15) eingeschlossen ist. 9. The device according to claim 7, characterized in that the marker (12) has an outer casing (16) in the form of a geometric body, in which the contrast agent (15) is enclosed.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie für einen bestimmten Form- und/oder Größenbereich von Zahnbogen (5) konfektioniert ist. 10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that it is tailored for a specific shape and / or size range of dental arches (5).
11. Verfahren zur Unterstützung der Bildgebung bei einer Dental- Magnetresonanztomographie, bei dem auf einen Zahnbogen (5) eine Vorrichtung (6) aufgesetzt wird, die an ihrer zum Zahnbogen (5) weisenden Innenseite (6a) mit einer in Bezug auf die Zahnhartsubstanz signalreicheren Substanz (9) beladen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz (9) in einem von der Innenseite (6a) begrenzten, gingival offenen Auf nahmebereich angeordnet ist, der aufgrund seiner Formgebung und Abmessung den Zahnbogen (5) lateral und okklusal in einem Abstand umgibt, und dass die bei der Magnetresonanztomographie gewonnenen dreidimensionalen Volumen daten der Zahnhartsubstanz mit durch ein Oberflächenabtastverfahren gewonnenen Ober flächendaten der Zahnhartsubstanz fusioniert werden. 11. A method to support the imaging in a dental magnetic resonance tomography, in which a device (6) is placed on a dental arch (5), the inner side (6a) facing the dental arch (5) with a higher signal level in relation to the hard tooth substance Substance (9) is loaded, characterized in that the substance (9) is arranged in a gingival open receiving area delimited by the inside (6a), which due to its shape and dimensions the dental arch (5) laterally and occlusally at a distance surrounds, and that the three-dimensional volume data of the hard tooth substance obtained by magnetic resonance tomography are fused with surface data of the hard tooth substance obtained by a surface scanning process.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fusion dreidimensionalen Volumendaten und der Oberflächendaten aufgrund von Aufnahmedaten einer an der Vorrichtung (6) vorgesehenen Markeranordnung (12) erfolgt. 12. The method according to claim 11, characterized in that the merging of three-dimensional volume data and the surface data takes place on the basis of recording data from a marker arrangement (12) provided on the device (6).
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass den fusionierten Daten einer Implantatposition entsprechende Daten überlagert werden. 13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that data corresponding to an implant position are superimposed on the merged data.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass aus den mit einer Implantatposition überlagerten fusionierten Daten eine entsprechende Implantat-Bohrschablone darstellende Daten gebildet werden. 14. The method according to claim 13, characterized in that a corresponding implant drilling template representing data are formed from the fused data superimposed with an implant position.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Oberflächendaten durch Abtastung der Vorrichtung (6) nach ihrer Abnahme von dem Zahnbogen (5) erfolgt. 15. The method according to any one of claims 11 to 14, characterized in that the surface data is acquired by scanning the device (6) after it has been removed from the dental arch (5).
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090042167A1 (en) * 2004-09-14 2009-02-12 Oratio B.V. Method of Manufacturing and Installing a Ceramic Dental Implant with an Aesthetic Implant Abutment
US20160324597A1 (en) * 2009-05-11 2016-11-10 Triagenics, Llc Therapeutic Tooth Bud Ablation
WO2018033509A1 (en) * 2016-08-15 2018-02-22 Shin-Etsu Silicones Europe B.V. - Zweigniederlassung Deutschland Dental impression tray and dental impression kit

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5555884A (en) * 1992-12-16 1996-09-17 Kabushiki Kaisha Egawa Measuring method by using resonance of a resonance medium
DE10311478A1 (en) * 2003-03-15 2004-09-23 Peter M. Dr.rer.nat. Jakob Magnetic resonance tomography method for recording dental medical data, comprises introducing contrast agents into oral cavity
DE102008046708B4 (en) * 2008-03-27 2013-11-14 Tridenta Dentaltechnik Gmbh Method of making a bite rail
DE102016224182B4 (en) * 2016-12-06 2018-08-30 Sirona Dental Systems Gmbh Method for detecting the movement of a temporomandibular joint

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090042167A1 (en) * 2004-09-14 2009-02-12 Oratio B.V. Method of Manufacturing and Installing a Ceramic Dental Implant with an Aesthetic Implant Abutment
US20160324597A1 (en) * 2009-05-11 2016-11-10 Triagenics, Llc Therapeutic Tooth Bud Ablation
WO2018033509A1 (en) * 2016-08-15 2018-02-22 Shin-Etsu Silicones Europe B.V. - Zweigniederlassung Deutschland Dental impression tray and dental impression kit

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DREMMEN ET AL., AJNR AM J NEURORADIOL, vol. 38, pages 2187 - 2192
RADETZKI ET AL., ARCH ORTHOP TRAUMA SURG, vol. 135, pages 667 - 671
RATHNAYAKA ET AL., MED ENG PHYS, vol. 34, pages 357 - 363

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