Klinische Verschleißanalyse mittels Lasertriangulation am Beispiel von Visio Gem-Inlays

Teuffel, Florian (2005): Klinische Verschleißanalyse mittels Lasertriangulation am Beispiel von Visio Gem-Inlays. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät

Abstract

Ziel dieser Arbeit war es ein neuartiges optisches Meßsystem zu testen und für eine klinische Verschleißanalyse von Kompositinlays (Visio Gem® Fa Espe®) einzusetzen. Im Rahmen einer ausführlichen Literaturstudie entstand eine detaillierte Übersicht über die verschiedenen Verfahren für In-vivo-Verschleißanalysen. Auf die Vor- und Nachteile der einzelnen Meßsysteme wird eingegangen. Bei dem eingesetzten 3D Meßsystem handelt es sich um einen Lichtschnittsensor, der nach dem Triangulationsverfahren arbeitet. Ein Laserstrahl wird als Lichtlinie auf das Messobjekt abgebildet. Mit einem CCD-Chip wird diese Linie erfasst. Der seitliche Versatz der Linie beinhaltet in Abhängigkeit vom Triangulationswinkel die Höheninformation. Zu Beginn existierte nur ein Prototyp des optischen 3D-Sensors. Durch größere Umbauten und durch Automatisierung wurde der Sensor bis zur Serienreife weiterentwickelt. Die Überlagerung der zu vermessenden Bilder erfolgt referenzpunktfrei mittels einer eigens entwickelten Matching-Software. Die Probenbefestigung im Prototyp des Sensors stellte ein erhebliches Problem dar, weil zur Vermessung die unterschiedlichsten Formen und Größen positioniert werden mussten. Zur Datenerhebung standen Einzelzahn, Quadranten- und ganze Kiefer- Modelle an. Die ersten Sensoren besaßen obendrein nur eine Kamera-Optik-Einheit. Alle Abtastungen, die Verschattungen aufwiesen, mussten daher von zwei Seiten aufgenommen werden, um abschattungsfreie Okklusalflächen generieren zu können. Daher wurde ein geeigneter Objektträger mit einem Aufsatz, der um 180° umzusetzen ist, entwickelt. Der industriell gefertigte Träger kann alle Objektgrößen (Einzelzahn-, Quadranten-, Kiefer- Modelle) aufnehmen. Testreihen zur Qualitätssicherung deckten einige Probleme der Software auf. Durch Korrektur einiger Parameter bzw. Implementierung neuer Programmteile in die Auswertungssoftware konnten diese beseitigt werden. Aus der Validierung des Gesamtsystems konnten die folgenden technischen Daten für den 3D-Laserscanner ermittelt werden: Auflösung in der x-Achse (seitlich; CCD-Chip) 25 µm Auflösung in der y-Achse (längs der Abtastrichtung; Schrittmotor) > 2 µm Auflösung in der z-Achse (Höhe) 5 µm Messzeit :40 ms/Linie (512 Messpunkte) 5.000 – 10.000 Oberflächenpunkte / sec. Tiefenmessbereich 15 mm Reproduziergenauigkeit 1 µm +/- 1 Gesamtgenauigkeit 10 µm +/- 3 Der Prototyp konnte durch die Weiterentwicklung (ab Sensor 2) für die Erhebung größerer Datenmengen eingesetzt werden. Durch die Verbesserung der Software bzw. die Entwicklung eines eigenen „matching“-Programms (match 3d) durch Gloger (1993) (KUNZELMANN 1998; S. 30-35) kann die Auswertung der gewonnenen Daten schnell und komfortabel erfolgen. Erstmals wurde der Laser-Scanner für die Auswertung klinischer Daten verwendet. Die Auswertung des Verschleißes von Kompositinlays aus Visio Gem® erfolgte an Gipsmodellen (New Fuji Rock®). Für die Untersuchung standen 32 Zähne bzw. Inlays zur Verfügung, 14 Prämolaren und 18 Molaren. Die durchschnittliche Verweildauer betrug 48,8 Monate, bei den Prämolaren allein 47,4 Monate und bei den Molaren allein 49,8 Monate. Bei 13 Zähnen war eine Ausmessung der Inlaygrösse möglich. Sie betrug im Durchschnitt 45% der sichtbaren Fläche, bei den Prämolaren 51%, bei den Molaren 39%. Die Bilddaten wurden in zwei Gruppen ausgewertet. Zum einen die Gesamtgruppe aus 32 Zähnen, zum anderen eine Auswahl der besten, bestehend aus sechs Molaren und 3 Prämolaren. Der Mittelwert der Standardabweichungen betrug 158 [µm] (Gruppe2: 88 [µm]). Genauer: Prämolaren 110 [µm] (Gruppe2: 85 [µm]), Molaren 196 [µm] (Gruppe2: 91 [µm]). Die Anforderungen der ADA (1989) für Seitenzahnfüllungen der Klasse II erfüllen die Visio Gem®-Inlays nicht.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: Lasersensor, Abrasion, VisioGem, Verschleiß, Komposit
• Themengebiete: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften ; 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin und Gesundheit
• Fakultäten: Medizinische Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Deutsch
• Datum der mündlichen Prüfung: 26. Juli 2005
• 1. Bericht­erstatter:in: Kunzelmann, Karl-Heinz