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Wissenschaft und Forschung 08.09.2017

Virtuelle Anprobe: Schönere Zähne dank Augmented Reality

Virtuelle Anprobe: Schönere Zähne dank Augmented Reality

Wie das Ergebnis einer Zahnbehandlung aussehen wird, können Patienten künftig schon vor dem Eingriff ausprobieren. Dies dank eines „virtuellen Spiegels“, den das ETH-Spin-off Kapanu entwickelt hat.

Stark abgenutzte, abgebrochene oder verfärbte Zähne werden meist als hässlich empfunden. Deshalb entscheiden sich viele Betroffene für eine kosmetische Zahnrekonstruktion, zum Beispiel mit Kronen oder Keramikschalen. Eine Veränderung an den Vorderzähnen beeinflusst jedoch auch das Aussehen des Gesichts stark. Damit Patienten sich vorstellen können, wie ihr neues Lächeln aussehen wird, macht man heute in der Regel zuerst einen Gipsabdruck des Gebisses. An diesen fügt ein Zahntechniker mit Wachs die zu ergänzenden Teile an und stellt dann ein Plastikmodell her, welches der Patient testweise einsetzen kann – eine langwierige und aufwändige Prozedur.

Virtuelles Anprobieren

Wesentlich schneller und einfacher geht es künftig dank einer Software, welche das ETH-Spin-off Kapanu entwickelt hat: der „Kapanu Augmented Reality Engine“. „Damit können Patienten innerhalb von Sekunden sehen, wie das Ergebnis einer Zahnrekonstruktion aussehen wird“, sagt CEO Roland Mörzinger. Möglich ist das dank Augmented Reality: In einem Live-Video werden die eigenen Zähne mit dem virtuellen Modell der neuen Zahnreihe überlagert. Die virtuellen Zähne sind kaum von echten zu unterscheiden – selbst dann, wenn die Person im Bild den Kopf dreht oder spricht. Zudem lässt sich – anders als beim Wachsmodell – nicht nur eine Möglichkeit ausprobieren, sondern beliebig viele. Denn mit wenigen Mausklicks kann man die Zähne in Länge, Breite, Farbe und Form anpassen. Der Patient sieht in Echtzeit, wie sich dadurch sein Aussehen verändert und kann sich schliesslich für diejenige Variante entscheiden, die ihm am besten gefällt. Dank der virtuellen Anprobe wird auch die Kommunikation zwischen Zahnarzt und Patient einfacher: „Erwartungshaltungen lassen sich von Anfang an besser klären und Enttäuschungen vermeiden“, sagt Mörzinger.

Verknüpfung mit 3-D-Datenbanken

Um das virtuelle Erscheinungsbild der Zähne dynamisch verändern zu können, benötigt die Software eine Datengrundlage. Das kann eine Datenbank mit 3-D-Aufnahmen von natürlich schönen Gebissen sein, wie sie bereits in der Dentalbranche verwendet werden. Die Software verrechnet die Daten und zeigt verschiedene Optionen an, die allerdings nicht genau auf das Patientengebiss abgestimmt sind. Damit das möglich wird, braucht es zusätzlich einen 3-D-Scan des Patientengebisses.

Solche Scans werden bereits in einigen Zahnarztpraxen gemacht, entweder direkt im Mund mit einem speziellen Gerät oder durch einscannen des Gipsabdrucks mit einem 3-D-Scanner. Hat der Patient mit Hilfe der Kapanu-Software sein Wunschgebiss ausgewählt, fliessen seine Daten wiederum in die 3-D-Software des Zahntechnikers ein. Dieser kann sie weiterbearbeiten und an eine Fräsmaschine senden, welche den Zahnersatz herstellt.

Die Idee, den „Kapanu Augmented Reality Engine“ zu entwickeln, entstand in einem KTI-Projekt des Computer Graphics Lab der ETH. Softwareingenieur Mörzinger und sein Team wollten ursprünglich eine 3-D-Scanning-Technologie, welche aus einer Zusammenarbeit des Labors mit Disney Research entstanden war, für medizinische Anwendungen weiterentwickeln. Nach einer Marktanalyse beschlossen die Forscher jedoch, die Idee eines virtuellen Spiegels für die Dentalbranche umzusetzen und dafür eine völlig neue Software zu entwickeln. Mörzinger, sein Kollege Marcel Lancelle sowie weitere Projektmitglieder gründeten das Spin-off Kapanu, das bald schon finanzielle Unterstützung von der Firma Ivoclar Vivadent erhielt, einem weltweit führenden Anbieter von Dentalprodukten und -systemen.

Grosse Nachfrage bei Zahnärzten

Welches Potential die neue Technologie hat, zeigte sich vergangenen März an der Internationalen Dental-Schau IDS, der weltweit grössten Messe für Dentaltechnik in Köln. Hier stellte Kapanu sein System zum ersten Mal öffentlich vor. Die Besucher – grösstenteils Zahnärzte, Zahntechniker oder Dentalhygieniker – konnten die Technologie mittels einer Demo-App selbst ausprobieren. „Die Resonanz war überwältigend“, sagt Mörzinger. Verschiedene Firmen boten ihre Kooperation an, hunderte von Zahnärzten wollten die Software kaufen.

Diese ist im Moment jedoch noch nicht für Endanwender erhältlich – auch wenn die Technologie bereits zu Produktreife gebracht ist. „Wir haben uns für den Business-to-Business-Bereich entschieden, und weniger aufs Marketing und stattdessen voll auf die Technologieentwicklung zu setzen“, sagt Mörzinger. Das hat sich ausgezahlt: „Es ist uns gelungen, innerhalb von nur eineinhalb Jahren zum führenden Anbieter von Augmented Reality in der Dentalbranche zu werden“. Denn vergleichbare Systeme gibt es bislang nicht.

Dass die Technologie fertig entwickelt und zur Marktreife gebracht wird, ist mittlerweile gesichert: Diesen Juni ist Kapanu von Ivoclar Vivadent übernommen worden. Kapanu wird jedoch als eigenständige Firma bestehen bleiben und die Entwicklung neuer digitaler Anwendungen für die Dentalbranche weiter vorantreiben.

Quelle: ETH Zürich

Foto: Screenshot YouTube/KapanuAG
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