Procedimiento y sistema para la determinación de restauración de dientes para la determinación de restauración de dientes.

Procedimiento para la determinación de restauraciones dentales virtuales en base a datos de escaneado (D) de estructuras orales,

en el cual

- se usa una base de datos de modelos (DB) que, en cada caso, contiene para diferentes tipos dentales un número de modelos dentales (M) parametrizados, produciéndose la parametrización mediante parámetros de modelos que comprenden parámetros de posición y/o forma, y estando cada modelo dental (M) enlazado con un número de modelos dentales (M) morfológicamente similares del mismo tipo de diente (L),

- para cada tipo de diente deseado se determina un modelo dental (M) óptimo de una base de datos (DB) mediante un procedimiento iterativo en el cual, primeramente, se escoge de la base de datos de modelos (DB) al menos un modelo dental (M) inicial de un tipo de diente deseado y después, comenzando con este modelo dental (M) inicial, se testea en cada paso de iteración (S) un modelo dental (M) respecto de su valor cualitativo, siendo

- para la individualización mediante la variación de parámetros de modelos, el grupo de modelos dentales (M) actuales a testear ajustado a los datos de escaneado (D) y calculando un valor cualitativo para dicha individualización,

- para la individualización mediante la variación de parámetros de modelos enlazado al menos un modelo dental (M) con el modelo dental (M) a testear también ajustado a los datos de escaneado (D) y calculado un valor cualitativo adicional para dicha individualización,

- seleccionado en base a los valores cualitativos calculados, dado el caso, de la base de datos de modelos (DB) un nuevo modelo dental (M) a testear del tipo de diente deseado para el siguiente paso de iteración (S),

- la iteración interrumpida al alcanzar un criterio de calidad,

- y, finalmente, determinada de los modelos de dientes (M) y datos de escaneado (D) óptimos una restauración virtual de dientes (R).

Procedimiento y sistema para la determinación de restauración de dientes para la determinación de restauración de dientes La invención se refiere a un procedimiento para la determinación de restauraciones virtuales de dientes en base de datos de escaneado de estructuras orales que pueden ser aplicados en sistemas CAD/CAM dentales. Con el paso del tiempo, tales sistemas se han establecido firmemente en la medicina dental, tecnología odontológica y ortodoncia, por lo cual se pueden encontrar descripciones de dichos sistemas en los documentos ejemplares US 5217375A, US 7708560 B2, US 7581953 B2, EP 06 34 150 A1, EP 09 13 130 A2, DE 10 2005 033 738 A1 y WO 0239056 A1. En el contexto de la presente invención se entienden bajo estructuras orales dientes con sus correspondientes estructuras anatómicas contiguas tales como encías, huesos maxilares, vías nerviosas, etc., pero también estructuras no naturales como implantes, pilares, demás sistemas de fijación, registros interoclusales estáticos y funcionales, etc. Además, la invención se refiere a un procedimiento para la generación de una base de datos de modelos para el uso en un procedimiento de este tipo y un sistema para la determinación de restauración de dientes para la determinación de restauraciones virtuales de dientes. Por lo demás, la invención se refiere a un procedimiento para la fabricación o selección de una pieza de restauración dental.

En el campo de la tecnología dental digital, los datos de escaneado de estructuras orales se determinan, ante todo, de forma óptica o radiológica. Muy difundidos y económicos son los escáner ópticos que miden directamente tridimensionalmente de estructuras superficiales intraorales o de impresiones extraorales. Por regla general se obtienen datos triangulados de superficies que en el caso de sistemas abiertos pueden ser almacenados en formato STL. Mediante escáner radiológicos tales como tomógrafos digitales volumétricos (DVT) o tomógrafos computados (CT) se generan registros de volumen de estructuras orales mediante el uso de rayos X. Las estructuras de superficies también se pueden extraer de dichos registros de datos volumétricos aplicando procedimientos de valores umbral en los cuales son analizados a continuación los valores de intensidad (medidos en unidades Hounsfield) de los elementos de escaneado individuales para determinar si superan un determinado valor umbral. Es así que de esta manera, las estructuras radiológicamente densas, tales como los dientes, se pueden seleccionar y usar como datos superficiales triangulados. Algo más complejos son los cálculos con datos de escaneado MR en los cuales, preferentemente, se aplican procedimientos de análisis de contornos, que trabajan en base a gradientes de elementos de escaneado adyacentes. Mediante los procedimientos de análisis descritos se pueden conseguir en los datos de escaneado datos superficiales triangulados de superficies límite deseadas para todas las modalidades (equipos de captación de imágenes) . En el contexto de la presente invención, los datos de escaneado, por ejemplo todos los tipos de datos mencionados anteriormente independientemente de cómo fueron obtenidos, pueden incluir también otras estructuras algorítmicas y/o interactivas determinadas, tales como líneas de preparación, líneas de segmentación y referencias anatómicas, así como puntos de contacto deseados para la restauración virtual de dientes, etc.

Debido al gran nivel de precisión necesario, por regla general se usan datos de escaneado óptico para la determinación o el cálculo de restauraciones dentales. En el contexto de la presente invención, el término piezas de restauración dental incluye cualquier tipo de objetos que puede ser fabricado para el tratamiento de defectos dentales. A modo de ejemplo se mencionan aquí incrustaciones inlay, incrustaciones onlay, coronas parciales, coronas, coronas telescópicas, puentes, carillas estéticas, supraestructuras de implante, prótesis parciales y prótesis. Nuevamente debe enfatizarse que en el contexto de la presente invención, por motivos de simplicidad, también las piezas de reemplazo dentales caen bajo el concepto de piezas de restauración dental. Bajo el concepto de la "restauración virtual dental" (seguidamente también denominado más abreviado como "restauración dental") deben entenderse los correspondientes representaciones electrónicas de restauración dental, es decir representaciones tridimensionales de tales piezas de restauración dental. Por ejemplo, para la fabricación de una pieza de restauración dental se transmite un registro de datos CAD/CAM de la restauración virtual dental a una máquina fabricadora.

En el tratamiento de defectos dentales se produce, por regla general, una preparación de los dientes, es decir se eliminan las caries, el material de relleno viejo o las partes dentales defectuosas. De cada diente queda una sustancia remanente del diente cuya superficie se divide en una parte preparada (cavidad) y una parte no preparada. En este caso, la línea divisoria entre la superficie dental no preparada y la superficie dental preparada es denominada línea de preparación. Complementariamente respecto de las líneas de preparación sólo existentes en dientes preparados, cada diente tiene al menos una línea de segmentación que separa el diente de estructuras extradentales, por ejemplo de encías y/o dientes adyacentes y/o del hueso maxilar. De estas definiciones resulta que las líneas de segmentación y/o de preparación delimitan superficies dentales no preparadas. En el margen de la invención, dichas líneas límite pueden ser inscritas de manera interactiva en los datos de escaneado, por lo que, por regla general, para su determinación se usa un apoyo algorítmico basado en el análisis de curvaturas de superficie de los datos de escaneado.

Debido a la estructura compleja de los datos de escaneado y el sinnúmero de criterios funcionales y estéticos a respetar (ajuste a la dentición opuesta bajo la eventual consideración del movimiento mandibular, ajuste a la dentición adyacente considerando los puntos de contacto, ajuste a las líneas de preparación para conseguir un óptimo ajuste marginal, mantenimiento de espesores de material mínimos para conseguir una buena estabilidad

mecánica, consideración de las formas dentales deseadas en la zona de dientes frontal, etc.) , la generación interactiva soportada por ordenador de restauraciones dentales con ayuda de una interfaz gráfica de usuario es frecuentemente dificultosa de realizar y unida a una gran inversión de tiempo. El uso de procedimientos basados en modelos constituye un perfeccionamiento, procedimientos en los cuales en el cálculo de restauraciones dentales entra un conocimiento morfológico previo respecto de las variantes anatómicas de las formas dentales naturales y los criterios funcionales y estéticos se respetan en forma de criterios de optimización para el ajuste de los modelos dentales a los datos de escaneado.

Debido a la relevancia económica del tratamiento dental protésico existe una serie de procedimientos basados en modelos para la determinación y/o cálculo de restauraciones dentales. En el caso de procedimientos CAD/CAM soportados por ordenador, la manera de proceder básica es similar en todos los procedimientos. Primero, los modelos dentales tridimensionales se ajustan a los datos de escaneado, siendo este proceso designado, habitualmente, también como "individualización" de modelos dentales. Después tiene lugar un cálculo de las restauraciones dentales en base a los modelos dentales individualizados y los datos de escaneado. Finalmente, las piezas de restauración dental apropiadas son mecanizadas en una máquina de acuerdo con las restauraciones dentales.

En el documento DE 102 52 298 B3 se describe un procedimiento en el cual la base de datos de modelos usada se basa en un análisis de componentes principales de una gran cantidad de escaneados dentales de objetos de ensayo. De tal manera, la parametrización de los modelos de dentales se compone de los factores lineales de los componentes principales más importantes. En la descripción de patente no es posible encontrar una estrategia específica de búsqueda para el uso de modelos dentales geométricos no deformables. Además, en este procedimiento, la individualización de modelos dentales es realizada para un solo tipo de diente deseado y no para grupos de modelos dentales enlazados de diferentes tipos de dientes. De tal manera, en esta descripción de patente el tipo de diente corresponde a un número de diente, pero también puede describir cantidades de modelos dentales según otros criterios (edad, propiedades morfológicas, etc. En el caso de que los modelos dentales de un número de diente se dividen en múltiples tipos de dientes,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la determinación de restauraciones dentales virtuales en base a datos de escaneado (D) de estructuras orales, en el cual -se usa una base de datos de modelos (DB) que, en cada caso, contiene para diferentes tipos dentales un número de modelos dentales (M) parametrizados, produciéndose la parametrización mediante parámetros de modelos que comprenden parámetros de posición y/o forma, y estando cada modelo dental (M) enlazado con un número de modelos dentales (M) morfológicamente similares del mismo tipo de diente (L) , -para cada tipo de diente deseado se determina un modelo dental (M) óptimo de una base de datos (DB) mediante un procedimiento iterativo en el cual, primeramente, se escoge de la base de datos de modelos (DB) al menos un modelo dental (M) inicial de un tipo de diente deseado y después, comenzando con este modelo dental (M) inicial, se testea en cada paso de iteración (S) un modelo dental (M) respecto de su valor cualitativo, siendo -para la individualización mediante la variación de parámetros de modelos, el grupo de modelos dentales (M) actuales a testear ajustado a los datos de escaneado (D) y calculando un valor cualitativo para dicha individualización, -para la individualización mediante la variación de parámetros de modelos enlazado al menos un modelo dental (M) con el modelo dental (M) a testear también ajustado a los datos de escaneado (D) y calculado un valor cualitativo adicional para dicha individualización, -seleccionado en base a los valores cualitativos calculados, dado el caso, de la base de datos de modelos (DB) un nuevo modelo dental (M) a testear del tipo de diente deseado para el siguiente paso de iteración (S) , -la iteración interrumpida al alcanzar un criterio de calidad, -y, finalmente, determinada de los modelos de dientes (M) y datos de escaneado (D) óptimos una restauración virtual de dientes (R) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que para cada tipo de diente deseado de un grupo de tipos de diente se determina un modelo dental (M) óptimo de una base de datos (DB) mediante un procedimiento iterativo, en el cual, primeramente, se escoge de la base de datos de modelos (DB) para cada tipo de diente deseado al menos un modelo dental (M) inicial y después, comenzando con este modelo dental (M) inicial, se testea en cada paso de iteración (S) un grupo modelos dentales (M) respecto de un valor cualitativo (de grupo) , en el cual -para la individualización mediante la variación de parámetros de modelos, el grupo de modelos dentales (M) actuales a testear es ajustado a los datos de escaneado (D) y se calcula un valor cualitativo para dicha individualización, -para la individualización de parámetros de modelos al menos otro grupo de modelos dentales (M) también es ajustado a los datos de escaneado (D) y se calcula otro valor cualitativo, siendo que para la formación del otro grupo reemplazado al menos un modelo dental (M) del grupo actual a testear por un modelo dental (M) enlazado con él, -en base a los valores cualitativos calculados se selecciona, dado el caso, de la base de datos de modelos (DB) un nuevo grupo de modelos dentales (M) a testear de los tipos de diente deseados para el siguiente paso de iteración (S) , -la iteración es interrumpida al alcanzar un criterio de calidad.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que la individualización de modelos dentales (M) se realiza mediante la solución de un problema de optimización en el cual el valor de optimización se obtiene a partir de un número de valores parciales de optimización, estando al menos los valores parciales de optimización individuales seleccionados de tal manera que al menos describan uno de los siguientes criterios de optimización:

- el ajuste de modelos dentales (M) a los dientes y/o sustancias remanentes de dientes, -el ajuste de modelos dentales (M) a la dentición opuesta, -el ajuste de modelos dentales (M) al registro interoclusal, -el ajuste de modelos dentales (M) a dientes adyacentes, -el ajuste de modelos dentales (M) a líneas de preparación (LP) y/o líneas de segmentación (LS) , -el ajuste de modelos dentales (M) a referencias anatómicas (AL) , -la estabilidad mecánica de las restauraciones dentales (R) virtuales pertenecientes a los modelos dentales (M) , 17

- el efecto estético de las restauraciones dentales (R) virtuales pertenecientes a modelos dentales (M) , -los contactos de modelos dentales (M) , -las relaciones espaciales de las posiciones de modelos dentales (M) , -las relaciones espaciales de las formas de modelos dentales (M) .

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que después de determinar los modelos dentales (M) óptimos y antes de la determinación de las restauraciones dentales (R) virtuales se produce un ajuste fino de los modelos dentales (M) óptimos entre sí y/o a los datos de escaneado (D) .

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la búsqueda de un modelo dental

(M) óptimo de un tipo de diente comienza en al menos un modelo dental (M) inicial, -que está almacenado en la base de datos (DB) de modelos y/o -que es un modelo dental (M) de valor medio de modelos dentales (M) del tipo de diente y/o -que es determinado mediante un análisis geométrico de los datos de escaneado (D) .

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que la búsqueda de un modelo dental (M) óptimo de un tipo de diente comienza en múltiples modelos dentales (M) iniciales del tipo de diente -que están almacenados en la base de datos (DB) de modelos y/o -que en los modelos dentales (M) de valores medios son de subgrupos de modelos dentales (M) del tipo de diente y/o -que son determinados mediante un análisis geométrico de los datos de escaneado (D) .

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que los tipos de dientes existentes de una base de datos (DB) de modelos son suministrados para la selección a una unidad de selección y con ayuda de una señal de selección se seleccionan tipos de dientes deseados y el procedimiento es realizado en base a los tipos de diente así seleccionados.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que los tipos de diente y/o modelos de diente (M) de un tipo de diente existentes en la base de datos (DB) de modelos son suministrados para la selección a una unidad de selección y seleccionados con ayuda de una señal de selección tipos de diente y/o modelos dentales (M) deseados y sobre dicha base determinados los modelos dentales (M) óptimos.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que los parámetros de formas de los modelos dentales (M) están ordenados de acuerdo con su influencia en la geometría del modelo dental y/o por que los parámetros de forma de los modelos dentales (M) parametrizan campos de transformación tridimensionales para los modelos dentales (M) y/o son parámetros geométricos de construcción.

10. Procedimiento para la fabricación o selección de una pieza de restauración dental, en el cual, en primer término, en base a datos de escaneado (D) de estructuras orales se determina una restauración dental (R) virtual mediante un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9 y, después, basado en la restauración dental (R) virtual determinada se fabrica la pieza de restauración dental o se selecciona de una cantidad de piezas de restauración dental prefabricadas.

11. Procedimiento para la generación de una base de datos de modelos (DB) que, en cada caso, contiene para diferentes tipos dentales un número de modelos dentales (M) parametrizados para el uso en un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, produciéndose la parametrización mediante parámetros de modelos que comprenden parámetros de posición y/o forma, y estando cada modelo dental (M) enlazado con un número de modelos dentales (M) morfológicamente similares del mismo tipo de diente (L) .

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado por que al menos partes de la base de datos de modelos (DB) son generadas mediante el análisis de una cantidad de datos de escaneado (D) de estructuras orales artificiales y/o naturales, en el cual para un tipo de diente deseado

- los datos de escaneado (D) son segmentados opcionalmente para conseguir datos de escaneado (D) del tipo de diente deseado, -los modelos dentales (M) de la base de datos de modelos (DB) son construidos mediante un ajuste a los datos de escaneado (d) del tipos de diente deseado, -se realiza un análisis de desviaciones morfológicas de modelos dentales (M) entre sí, calculando un valor de desviación para cada par posible de modelos dentales (M) , 18

- se forman clúster (C1, C2, C3, C4) de modelos dentales (M) morfológicamente similares mediante el análisis de los valores de desviación de los modelos dentales (M) entre sí, -se produce un enlace (L) de modelos dentales (M) dentro de los clúster (C1, C2, C3, C4) o de los modelos dentales (M) de valor medio de los clúster (C1, C2, C3, C4) entre sí.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por que a los modelos dentales (M) se agregan transformaciones geométricas parametrizadas, definidas por que la forma de un modelo dental (M) puede ser transferido de manera continua a al menos un modelo dental (M) del mismo clúster (C1, C2, C3, C4) enlazado con él.

14. Programa de ordenador que puede ser cargado directamente a una memoria de un ordenador, con medios de códigos de programa para realizar todos los pasos de un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 13 cuando el programa es ejecutado en el ordenador.

15. Sistema de determinación de restauraciones dentales (5) para la determinación de restauraciones dentales virtuales en base a datos de escaneado (D) de estructuras orales, con

- una interfaz (11) para la recepción de datos de escaneado (D) medidos por un dispositivo de medición, -una unidad de selección (14) para determinar los tipos de diente a usar por el procedimiento, -un dispositivo de memoria (12) con una base de datos de modelos (DB) que, en cada caso, contiene para diferentes tipos dentales un número de modelos dentales (M) parametrizados, produciéndose la parametrización mediante parámetros de modelos que comprenden parámetros de posición y/o forma, y estando cada modelo dental (M) enlazado con un número de modelos dentales (M) morfológicamente similares del mismo tipo de diente (L) , -una unidad de optimización (15) que esté configurada para determinar de la base de datos de modelos (DB) para cada tipo de diente un modelo dental (M) óptimo mediante un procedimiento iterativo en el que, comenzando con al menos un modelo dental (M) inicial se testee con cada paso de iteración (S) un modelo dental (M) respecto de un valor cualitativo, -una unidad de carga (16) configurada para cargar modelos dentales (M) de una base de datos de modelos (DB) , -una unidad de individualización (17) configurada para que para la individualización ajustar a los datos de escaneado (D) mediante la variación de parámetros de modelos al menos un modelo dental (M) actual a testear y al menos un modelo dental (M) enlazado con el modelo dental (M) a testear.

- una unidad de determinación de calidad (18) configurada para determinar valores cualitativos para la individualización de modelos dentales (M) y comprobar criterios de calidad para la interrupción de la iteración, -y una unidad de restauración (19) configurada para de los modelos dentales (M) y datos de escaneado (D) óptimos determinar al menos una restauración dental (R) virtual.