IDA - Intraorale Datenabnahme mittels Ultraschallmikroscanner

Weitere Informationen zum Folgeprojekt IDentUS finden Sie hier.

Mit Ultraschall auf den Zahn gefühlt

Das Projekt IDA betrifft die Entwicklung eines miniaturisierten, intraoralen Ultraschallmikroscanners zur präzisen, patientenschonenden und kosteneffizienten Geometrievermessung präparierter Zähnen als Basis zur CAD/CAM-Herstellung von Kronen- und Brückengerüsten.

Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt ist einer der "Gewinner des Innovationswettbewerbs zur Förderung der Medizintechnik 2008, Modul Transfer" und in Kooperation mit Partnern aus Industrie und Zahnmedizin durchgeführt.

Problemstellung

Konventionell erfolgt die Abformung im Mundraum mittels einer Abdruckmasse, anhand derer in einem nachfolgenden Arbeitsschritt ein Gipsmodell erstellt wird. Die Technik birgt folgende Probleme und Fehlerquellen:

  • Blut und Speichel beeinflussen Abformung
  • mangelndes Rückstellungsvermögen / Elastizität der Abdruckmasse
  • Gipsschrumpfung
  • mangelnde Oberflächenhärte Gips
  • Freilegen subgingivaler Präparationsgrenzen erforderlich (Einbringen von Retraktionsfäden, ggfs. Gingivektomie)
  • Schädigung des Parodontiums insb. bei wiederholter Einbestellung
  • Zeitaufwand

Lichtoptische extra- und intraorale Systeme zur Datenabnahme können diese Probleme nur teilweise lösen. Störgrößen (Blut, Speichel, Parodontium) beeinflussen weiterhin die Abformung. Zudem ist die Auftragung eines mattierenden Puders erforderlich, welches die optischen Eigenschaften der Zahnoberfläche an das Scanverfahren anpasst.

Lösungsansatz

Ultraschall kann Parodontium, Speichel und Blut durchdringen. Zudem läßt sich ein ultraschallbasiertes Abformverfahren in den CAD/CAM Fertigungsprozess integrieren. Ein ultraschallbasiertes Verfahren ist daher eine nicht-invasive Methode der intraoralen digitalen Abformung ohne schädigende Wirkung auf das Parodontium, welches eine rationelle und kostengünstige Herstellung von festsitzendem und Ästhetisch anmutendem Zahnersatz ermöglichen soll.

Das Verfahren wurde international unter  WO/2007/137826 patentiert. Nähere Informationen können bei Interesse vom Lehrstuhl zur Verfügung gestellt werden.

Publikationen

  • J. Marotti, J. Broeckmann, F. Chuembou Pekam, L. Praça, K. Radermacher & S. Wolfart: Impression of Subgingival Dental Preparation Can Be Taken with Ultrasound. Ultrasound in Medicine & Biology, 2019, 45(2), pp. 558-567
  • L. Praça, F. Chuembou Pekam, R.O. Rego, K. Radermacher, S. Wolfart & J. Marotti: Accuracy of single crowns fabricated from ultrasound digital impressions. Dental Materials, 2018, 34(11), pp. e280-e288
  • T. Vollborn: Intraoraler Ultraschallmikroscanner für die digitale Abdrucknahme von Zahnpräparationen. In: S. Leonhardt, K. Radermacher & T. Schmitz-Rode (ed.): 44, Aachener Beiträge zur Medizintechnik (ISBN 978-3-8440-5541-2), Shaker, 2017, pp. 218
  • F. Chuembou Pekam, J. Marotti, S. Wolfart, J. Tinschert, K. Radermacher & S. Heger: High-frequency Ultrasound as an Option for Scanning of Prepared Teeth: an in vitro Study. Ultrasound in Medicine and Biology, 2015, 41, pp. 309-316
  • T. Vollborn, D. Habor, F. Chuembou Pekam, S. Heger, J. Marotti, S. Reich, S. Wolfart, J. Tinschert & K. Radermacher: Ein Konzept zur digitalen intraoralen Abformung mit ultraschallbasierter Scantechnologie. Quintessenz Zahntech, 2015, 41(3), pp. 298-308
  • T. Vollborn, D. Habor, F. Chuembou Pekam, J. Marotti, J. Tinschert, S. Wolfart, S. Heger & K. Radermacher: Ultrasonic Microscanning for Digital Dental Impressioning. Proc. IUPESM 2015 WORLD CONGRESS ON MEDICAL PHYSICS & BIOMEDICAL ENGINEERING, 2015, pp. 519
  • F. Chuembou Pekam, D. Habor, K. Radermacher & S. Heger: TPS-RPM based segmentation of three-dimensional high frequency ultrasound SAFT images for CAD/CAM based tooth digitization. IEEE International Ultrasonics Symposium Proceedings, 2014, pp. 2347-2350
  • T. Vollborn, D. Habor, F. Chuembou Pekam, S. Heger, J. Marotti, S. Reich, S. Wolfart, J. Tinschert & K. Radermacher: Soft Tissue-preserving Computer-aided Impression: A Novel Concept using Ultrasonic 3D-Scanning. Int J Comput Dent, 2014, 17(4), pp. 277-296
  • T. Vollborn, D. Habor, F. Chuembou Pekam, J. Marotti, J. Tinschert, S. Wolfart, K. Radermacher & S. Heger: Intraorale Datenabnahme mit hochfrequentem Ultraschall. 63. Jahrestagung der Deutsche Gesellschaft für Prothetische Zahnmedizin und Biomaterialien e.V., 2014, pp. 81
  • Habor, D., Ayik, N., S. Neuhaus, Vollborn, T., Wolfart, S., Radermacher, K., Heger, S.: Assessment of Vestibular Jawbone Thickness using High Frequency Ultrasound, Proc. IADR International Association for Dental Research, Seattle, March 20-23, 2013
  • S. Heger, T. Vollborn, J. Tinschert, S. Wolfart & K. Radermacher: Accuracy assessment of high frequency 3D ultrasound for digital impression-taking of prepared teeth. Proc. of SPIE, Medical Imaging, 8675(59), 2013, pp. 9
  • J. Marotti, S. Heger, J. Tinschert, P. Tortamano, F. Chuembou Pekam, K. Radermacher & S. Wolfart: Recent advances of ultrasound imaging in dentistry - a review of the literature. Oral Surgery, Oral Medicine, Oral Pathology, Oral Radiology, 2013, 115(6), pp. 819-832
  • J. Marotti, S. Heger, J. Tinschert, A. Kirsten, S. Wolfart: Ultrasound as a New Technology for Dental-Scanning. Proceedings of Meeting of International Association for Dental Research, 2013
  • S. Reich, T. Vollborn, A. Mehl & M. Zimmermann: Intraoral Optical Impression Systems - An Overview. Int J Comput Dent, 2013, 16(2), pp. 143-162
  • F. Chuembou Pekam, T. Vollborn, J. Tinschert, S. Wolfart, K. Radermacher & S. Heger: Sensitivity analysis of synthetic aperture focusing based on the virtual source point for high-frequency ultrasound imaging. IEEE International Ultrasonics Symposium Proceedings, 2012, pp. 1-4
  • S. Reich, T. Vollborn & S. Wolfart: Die optische intraorale Abformung - vier Systeme im Überblick. Deutsche Zahnärztliche Zeitschrift, 2012, 67, pp. 177-189
  • T. Vollborn, D. Habor, S. Junk, K. Radermacher & S. Heger: A voice-coil actuated ultrasound micro-scanner for intraoral high resolution impression taking. Intelligent Robots and Systems (IROS), 2012 IEEE/RSJ International Conference on, 2012, pp. 3571-3576
  • T. Vollborn, F. Chuembou Pekam, D. Habor, J. Tinschert, S. Wolfart, K. Radermacher & S. Heger: Concept and Design for an Intraoral Ultrasonic Micro-Scanner. In: S. Leonhardt, D. Abel & K. Radermacher (ed.): Automatisierungstechnische Verfahren für die Medizin 10. Workshop, vom 29. bis 30. März 2012 Tagungsband, 17(286), 2012, pp. 39-40
  • F. Chuembou Pekam, T. Vollborn, P. Kengne, K. Radermacher & S. Heger: Preliminary Investigation of Ultrasound-based teeth geometry detection using Monostatic Synthetic Aperture Focusing. Proceedings / BMT 2011 ; 45. DGBMT Jahrestagung ; 27.-30. September 2011, Freiburg, 56 (Suppl. 1), 2011
  • S. Heger, T. Vollborn, J. Tinschert, F. Chuembou Pekam, S. Wolfart & K. Radermacher: High Frequency (75MHz) Ultrasound based Tooth Digitization using Sparse Spatial Compounding. Proceedings of the 2011 IEEE International Ultrasonics Symposium, 2011, pp. 2257-2260
  • D. Habor, F. Chuembou Pekam, T. Vollborn, K. Radermacher & S. Heger: Calibration of a high frequency ultrasound scanner for tooth digitization based on the levenberg-marquardt algorithm. Proceedings / BMT 2011 ; 45. DGBMT Jahrestagung ; 27.-30. September 2011, Freiburg, 56(Supplement 1), 2011
  • Patent WO/2007/137826: Method for acquiring data in the mouth of a patient, such a device, an arrangment comprising a dentist’s chair and such a device and the use of this device

Kontakt

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Klaus Radermacher
Tel.: +49 (0)241-80 23873

Förderung

Die Arbeit an IDA wird vom Deutschen Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) sowie in Kooperation mit den beteiligten Industriepartnern gefördert.

(Laufzeit: 7/2009-4/2013)

Kooperationspartner

Klinik für Zahnärztliche Prothetik, UK Aachen

BEGO Medical GmbH, Bremen

SurgiTAIX AG Aachen, Aachen