Einsatz optischer 3D-Messtechniken in der Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde

In diesem Forschungsprojekt werden (in Zusammenarbeit mit der Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik der Universität Münster) Einsatzmöglichkeiten aktiver optischer topometrischer Verfahren zur räumlichen Vermessung von Objektoberflächen für Anwendungen in der Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde untersucht. Als Messtechnik wird insbesondere die Streifenprojektionstechnik (phasenmessende Profilometrie) eingesetzt. Dabei wird auf das Untersuchungsobjekt mehrmals ein Lichtmuster aus parallelen hellen und dunklen Streifen projiziert, das jeweils um einen bestimmten Betrag verschoben wird. Aus den Verzerrungen des Streifenmusters durch die Unebenheiten der Objektoberfläche läßt sich dann, unter Verwendung einer photogrammetrischen Kalibrierung des Abbildungssystems, die Höhenstruktur des Objektes digital rekonstruieren. Durch die schnelle, berührungslose und hochauflösende Erfassung und Digitalisierung von Oberflächenprofilen sollen in Verbindung mit dem Einsatz moderner elektronischer Bildverarbeitungstechniken neue Möglichkeiten für Diagnostik und Therapie eröffnet werden. Insbesondere wurden folgende Entwicklungsarbeiten und Untersuchungen durchgeführt:

1. Anpassung und Optimierung existierender optischer 3D-Messverfahren für die speziellen Messprobleme in der Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde;
2. Rechnergestützte Erfassung und Auswertung kaufunktionell relevanter Daten schädel-bezogen orientierter Situationsmodelle;
3. Entwicklung einer computergesteuerten, hochgradig individuellen Analyse der Kaufunktion durch Kombination von instrumenteller Funktionsanalyse (Axiografie) und digitalisierten Daten von Unter- und Oberkiefer;
4. Topometrische Vermessung und Analyse von Kondylusoberflächen des Unterkiefergelenkes zur Gewinnung statistischer Standardwerte für die Prothesenherstellung;
5. Quantitative Erfassung von Wachstumsvorgängen bei der Behandlung von Lippen-Kiefer-Gaumenspalten.
6. Entwicklung einer Technik zu photogrammetrischen Auswertung digitaler Kamerabilder in Verbindung mit profilometrischen 3D-Daten zur dreidimensionale optischen Vermessung von Kontaktbahnen an schädelgerecht orientierten Situationsmodellen.

Beteiligte Wissenschaftler:

Prof. h.c. (Acad. Sci. UA) G. von Bally (Projektleiter), Dr. D. Dirksen, Dipl.-Phys. Z. Böröcz, Dipl.-Phys. C. Thomas, Prof. Dr. Dr. F. Bollmann (Projektleiter, Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik), Dr. C. Runte (Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik), Dr. J. Kleinheinz (Poliklinik für Mund- und Kiefer-Gesichtschirurgie), Dipl.-Math. J. Reiberg (Institut für Informatik)

Veröffentlichungen:

Dirksen, D., S. Diederichs, C. Runte, G. von Bally, F. Bollmannn: Three-dimensional acquisition and visualization of dental arch features from optically digitized models, Journal of Orofacial Orthopedics 60, (1999) 152-159

Dirksen, D., G. von Bally, F. Bollmann: Automatic acquisition and evaluation of optically achieved range data of medical and archaeological samples,in: C. Fotakis, T. Papazoglou, C. Kalpouzos (eds): Optics Within Life Sciences (OWLS V): Biomedicine and Culture in the Era of Modern Optics and Lasers, Springer, Heidelberg, (2000) 147-150

Dirksen, D., U. Stratmann, J. Kleinheinz, G. von Bally, F. Bollmann: Three-dimensional Visualization and Quantification of the Mandibular Articular Surface by Optical Profilometry,Cells Tissues Organs, 164, (1999) 212-229

Dirksen, D., C. Runte, Z. Böröcz, C. Thomas, G. von Bally, F. Bollmannn: Three-dimensional quantification of color-marked occlusal paths on anatomically oriented casts, Journal of Prosthetic Dentistry, 85, (2001) 156-161