Matematik ger bättre fäste för tandkronor

Behandling med tandkronor kostar miljardbelopp i Sverige varje år. Nu utvecklar chalmersforskare en metod för att beräkna exakt hur varje tand ska slipas för att man ska kunna fästa en tandkrona så bra som möjligt på den (se bifogad film och bild). Metoden förväntas ge betydligt billigare och snabbare behandling, och minskade risker för att patienten ska få problem med sin tandkrona.

Varje år sätter tandläkarna in hundratusentals nya tandkronor i svenskarnas munnar. Först måste de slipa ner de tänder som kronorna ska fästas på, ett ”konsthantverk” som idag är helt beroende av den enskilde tandläkarens ögonmått och skicklighet. Men snart kan tandläkarna få hjälp av ett datorprogram som en grupp forskare på Chalmers har tagit fram, på initiativ av företaget Nobel Biocare. Nu planerar forskarna för att testa det i klinisk verksamhet.

– I vår programvara kan man mata in den befintliga tandens mått, som man får fram genom att laserskanna tanden, berättar chalmersforskaren Evan Shellshear. Programvaran räknar sedan ut hur just den tanden ska slipas ner, och man får ut en 3D-bild av den optimala formen för tanden. Man får dessutom ut en 3D-film som visar ett exakt förslag på hur man manövrerar slipverktyget för att nå målet utan att kollidera med andra tänder eller mundelar.

Programvaran bygger på avancerade matematiska modeller och på den senaste visualiseringstekniken. Forskarna har utgått från ett tiotal internationella riktlinjer för hur tänder ska utformas innan de förses med tandkronor. I riktlinjernas anges bland annat vilket förhållande det ska vara mellan tandens höjd och bredd, och hur tjockt lager som måste slipas bort för att lämna plats åt kronan.
Forskarna har översatt varje riktlinje till en ekvation, och delar in varje tand i tiotusentals sektioner. Utifrån det gör programvaran en optimering där så mycket som möjligt av tanden lämnas kvar.

– De flesta tandläkare är väldigt skickliga, men en människa kan förstås inte göra den här typen av optimering lika effektivt som ett datorprogram, säger chalmersforskaren och tandläkaren Matts Andersson. Om tanden har dålig passform mot tandkronan samlas det bakterier i skarvarna, vilket kan ge karies och tandlossning. Dålig passform kan också leda till käkledsbesvär eller att tandkronan ramlar av.

Forskarnas nya metod skulle alltså minska risken för att patienterna drabbas av sådana problem. Den skulle också förkorta behandlingstiderna och spara stora summor pengar.

– Jag bedömer att behandlingstiderna skulle förkortas med tio procent, säger Matts Andersson. Det skulle leda till att man sparade 176 miljoner kronor på behandlingarna under ett år. Men den största vinsten skulle förmodligen vara en kvalitetsökning som innebär att tandkronornas livslängd ökar och att färre behandlingar behöver göras om.
Chalmersforskarna har också tagit fram en 3D-mjukvara som tandläkarstudenter ska kunna använda för att träna sig på tandslipning. Idag har studenterna inte tillgång till simuleringsprogram med ett definierat mål. I den nya mjukvaran är den optimala tandformen målet, och den som tränar får veta hur nära målet resultatet hamnar.
Forskningen om tandslipning utgår från metoder som från början togs fram för fordonstillverkning. Den grundar sig på automatisk banplanering  [Ref 1]för industrirobotar, något som produktionsforskare och matematiker på Chalmers arbetar med tillsammans med bilindustrin.
Projektet är ett tvärvetenskapligt samarbete inom Chalmers styrkeområde Produktion, och finansieras av Nobel Biocare och Vinnova. Parterna i samarbetet är Institutionen för produkt- och produktionsforsning, Fraunhofer-Chalmers centrum för industrimatematik och Nobel Biocare.

Fakta: Kostnader för tandkronor i Sverige
I Sverige gjordes det 477 060 tandkronebehandlingar från juli 2009 till juli 2010. Chalmersforskarna har räknat ut att behandlingarna kostade drygt 1,7 miljarder kronor, varav en stor andel bekostades med skattepengar via tandvårdsförsäkringen.
En tandkrona som tillverkas på laboratorium kostar runt 5000 kr. Patienten står själv för tandvårdskostnader som har ett referenspris på upp till 3000 kr. Sedan träder högkostnadsskyddet in och patienten får ersättning för 50 procent av kostnader som har ett referenspris mellan 3000 kr och 15000 kr. Kostnader med ett referenspris som överstiger 15000 kronor ersätts till 85 procent.

För ytterligare information, kontakta:
Staffan Björkenstam, Fraunhofer-Chalmers centrum för industrimatematik, staffan@fcc.chalmers.se, 031-772 42 84, 073-336 66 95
Evan Shellshear, Fraunhofer-Chalmers centrum för industrimatematik, evan.shellshear@fcc.chalmers.se, 031-772 42 37
Matts Andersson, Institutionen för produkt- och produktionsutveckling, manderss@chalmers.se, 031-772 13 21

Kontaktinformation
För ytterligare information, kontakta
Staffan Björkenstam, Fraunhofer-Chalmers centrum för industrimatematik, staffan@fcc.chalmers.se, 031-772 42 84, 073-336 66 95

Evan Shellshear, Fraunhofer-Chalmers centrum för industrimatematik, evan.shellshear@fcc.chalmers.se, 031-772 42 37

Matts Andersson, Institutionen för produkt- och produktionsutveckling, manderss@chalmers.se, 031-772 13 21