Klinische Verschleißanalyse mittels Lasertriangulation am Beispiel von Visio Gem-Inlays

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.