Abformung

Implantologie digital

3D-Planung und virtuelles Abformen – praxistaugliche Prozesse?

Bildschirmansicht der Projektdetails im Rahmen eines digitalen Workflows.
Bildschirmansicht der Projektdetails im Rahmen eines digitalen Workflows.

Qualitätsorientierte Implantologie – Wege zum Langzeiterfolg“ - unter diesem Motto steht der diesjährige 42. Internationale Jahreskongress der Deutschen Gesellschaft für Zahnärztliche Implantologie (DGZI) am 5. und 6. Oktober in Hamburg. Renommierte Referenten stellen aktuelle praxisnahe Wege für eine erfolgreiche Implantologie vor. Prof. Dr. Dr. Albert Mehl (Uni Zürich) widmet sich den Möglichkeiten digitaler Techniken in der Implantatversorgung. Im Gespräch mit der Autorin gaben er sowie Dr. Georg Bach und ZTM Christian Müller (beide DGZI-Vorstand) eine Einschätzung zum Potenzial digitaler Technologien in der Implantologie.

Was vor einigen Jahren möglicherweise zur „Promotion für Zirkoniumdioxid“ sinnvoll erschien (Prof. Dr. Bernd Wöstmann: „Zur zahntechnischen Bearbeitung von Zirkonoxid braucht man per se einen digitalen Workflow. Da ist es nur logisch, diesen bis in die Mundhöhle des Patienten auszudehnen.“ [10]), hat eine Eigendynamik entwickelt und ist nun eng mit anderen zahnmedizinischen Disziplinen verknüpft, eine davon ist die Implantologie.

Digitales Abformen in der Implantologie

Zum einen optimiert die ausgefeilte CAD/CAM-Technologie das Angebot der keramischen Suprastrukturen. Digitale Abformungen sind in der Implantologie respektive für implantatprothetische Rehabilitationen ideal [10]. Denn beim Implantat werde mit vorgefertigten Bauteilen gearbeitet, und der Scan-Pfosten ist uneingeschränkt sichtbar und von einer bekannten Geometrie. So könne ihn eine Kamera mit geeigneter Software einfach erkennen. Damit „hat man den Vorteil des Scanners ausgenutzt, denn nach den bereits vorliegenden Daten scheint die mit der digitalen Technik erreichbare Präzision konventionellen Methoden eher überlegen zu sein. Das sei gerade beim Implantat wichtig, da es starr im Kiefer steckt ohne die einem natürlichen Zahn eigene Eigenbeweglichkeit.

Auch Prof. Dr. Dr. Albert Mehl sieht „riesiges Potenzial“ für digitale Ansätze im Bereich der Implantologie und der Implantatprothetik, „neben der verbesserten Restaurationsgestaltung und -fertigung“ besonders „um die Behandlung besser planen zu können“. Mehl, der die Professur für computergestützte restaurative Zahnmedizin an der Universität Zürich innehat, ist der Vater des berühmten „biogenerischen Zahnmodells“ [3], Entwickler von verschiedenen 3D-Scansystemen und ein Kenner der „Szene“ rund um CAD/CAM, digitaler Abformung und virtuellem Artikulator. Exakte Zahlen, wie viele Zahnärzte tatsächlich die Technik des „Computer Aided Impressionioning (CAI)“, also der alleinigen intraoralen Erfassung, tatsächlich nutzen, liegen nicht vor. Doch „die Verbreitung ist sehr gering“, schätzt Mehl.

Ein Grund, weshalb Intraoralscanner in Zahnarztpraxen noch nicht zur Routine gehören, sind die hohen Kosten: „Neben den Anschaffungskosten von rund 20.000 bis 35.000 Euro werden pro verschicktem Kieferscan meistens zusätzliche Gebühren verlangt“, so Mehl. „Rechnet man den Zeitaufwand für einen Scan am Patienten mit ein, wird sich für die meisten Praxen derzeit ein reines intraorales Messsystem nur in den wenigsten Fällen amortisieren.“

Die Systeme haben heute eine hohe Auflösung mit entsprechender Detailwiedergabe und eine Messungen von weniger als 30 µm bei Einzelzahnscans [2, 9]. Es gilt auch hier wie bei der konventionellen Abformung: Was die Kamera nicht sieht, kann auch nicht vermessen werden. Also bleibt etwa das zeitaufwändige Fadenlegen auch bei den intraoralen Scansystemen ein wesentlicher Schritt, um Präparationsgrenzen präzise darzustellen.

Aktuell lässt sich festhalten, dass „Aufnahmen, die sich auf die Größe eines Quadrantenbereiches beschränken, bei den meisten Systemen als genau genug für die Anfertigung von festsitzenden Restaurationen anzusehen sind“, fasst Mehl zusammen. Werden die Aufnahmebereiche jedoch größer, so kommt es zu Überlagerungsfehlern der Einzelaufnahmen vor allem im Frontzahnbereich, so dass Gesamtkieferdatensätze zurzeit noch ungenauer sind als konventionelle Abformungen. Darauf seien z. B. auch Messfehler der verschiedenen Systeme zurückzuführen oder Probleme, die sich bei der Verarbeitung der exportierten STL-Daten (siehe unten) ergeben. Der Fachmann merkt darüber hinaus an, dass „die Genauigkeit der intraoralen Vermessung auf Schleimhautbereichen noch genauer untersucht und gegebenenfalls verbessert werden muss“ [6].

Aktuelle Studien zur Präzision von Implantatabformpfosten

„In unserer Abteilung laufen derzeit Untersuchungen, die die Genauigkeiten verschiedener Intraoralscanner – iTero, Lava C.O.S., cara TRIOS und CEREC – analysieren“, spricht Mehl an und ergänzt: „Die Genauigkeiten eines Modells einer Zahnreihe ist nicht vergleichbar mit Daten, die sich aus einer klinischen Situation mit viel Schleimhautoberfläche, wie sie in der Implantologie Standard ist, ergeben.“

Darüber hinaus sieht der in Freiburg in eigener Praxis niedergelassene Oralchirurg Dr. Georg Bach, Referent für Fortbildung innerhalb des DGZI-Vorstands, einen Weiterentwicklungsbedarf „wenn es um implantatgetragenen herausnehmbaren Zahnersatz geht.“ Denn „wenigstens 30 Prozent der Implantatfälle werden schließlich herausnehmbar versorgt“, schätzt Bach. Hierfür gebe es nach seinem Dafürhalten keine praxistauglichen Angebote.

  • Abb. 1: Ein prothetischer Arbeitsablauf im digitalen Workflow beginnt mit dem digitalen Scan mit einem Intraoralscanner (hier: iTero, Straumann).
  • Abb. 2: Sofortige Kontrolle der Ränder und interokklusalen Distanz durch den Zahnarzt vor Ort.
  • Abb. 1: Ein prothetischer Arbeitsablauf im digitalen Workflow beginnt mit dem digitalen Scan mit einem Intraoralscanner (hier: iTero, Straumann).
  • Abb. 2: Sofortige Kontrolle der Ränder und interokklusalen Distanz durch den Zahnarzt vor Ort.

Die von Mehl geleitete Arbeitsgruppe an der Uni Zürich bestimmt im Zuge einer Studie die Reponiergenauigkeit (Präzision) von Abformpfosten für konventionelle und digitale Abformungen. „Hierbei wird ein Abformpfosten für die konventionelle Abformung auf einem Referenzmodell fünfmal aufgeschraubt und jeweils mit einem Referenzscanner inklusive Nachbarzähnen eingescannt“, beschreibt Mehl. „Die Aufnahmen werden anhand der Nachbarzähne untereinander überlagert und die Abweichungen des Abformpfostens bestimmt. Anschließend wird ein Scan-Abutment für die intraorale digitale Abformung fünfmal auf einem Referenzmodell aufgeschraubt respektive aufgesteckt, und das Referenzmodell mit dem Abformpfosten wird nach jedem Aufschrauben mit einem Referenzscanner vermessen.“

  • Prof. Dr. Dr. Albert Mehl

  • Prof. Dr. Dr. Albert Mehl
Die Aufnahmen werden anhand der Nachbarzähne überlagert und die Abweichungen des Scan-Abutments bestimmt. Mehl: „Aus den Abweichungen ergeben sich Angaben über die Präzision, mit der Implantatabformpfosten auf einem Implantat befestigt werden können.“ Erste Ergebnisse erwartet die Forschergruppe im Herbst 2012.

In einer weiteren Studie geht es um die „Genauigkeit der Abformung zahnloser Kieferabschnitte“, erklärt Mehl. Hierbei werden auf einem Referenzmodell (zahnloser Kieferabschnitt mit vier Zahneinheiten) mit bekannter Geometrie (Referenz-Scan mit Abweichungen < 5 µm) konventionelle und digitale Abformungen (jeweils fünf Abformungen) durchgeführt. Anschließend werden von den konventionellen Abformungen Gipsmodelle erstellt, diese mit dem Referenzscanner eingescannt und STL-Datensätze (SurfaceTesselationLanguage) generiert.

  • Abb. 3: Visualisierung der interokklusalen Platzverhältnisse. Erneute Abformungen nicht notwendig, da ein Nachscannen der einzelnen Sektionen möglich. Transfer an das Dentallabor (offene Auswahl an Verbindungsoptionen, Import der Scandateien im STL-Format, zum Beispiel in Straumann Cares, Dental Wings, Amann Girrbach, 3Shape.) Das CAM-Modell wird bei Straumann gefräst und an das Labor versendet.
  • Abb. 4: Nach Kontrolle der Einschubrichtung erstellt die Software einen Modellationsvorschlag, der nach Anpassung an das Restgebiss finalisiert wird. Das CAM-Modell und die Restauration wird bei Straumann gefräst und zur Fertigstellung an das Labor versendet.
  • Abb. 3: Visualisierung der interokklusalen Platzverhältnisse. Erneute Abformungen nicht notwendig, da ein Nachscannen der einzelnen Sektionen möglich. Transfer an das Dentallabor (offene Auswahl an Verbindungsoptionen, Import der Scandateien im STL-Format, zum Beispiel in Straumann Cares, Dental Wings, Amann Girrbach, 3Shape.) Das CAM-Modell wird bei Straumann gefräst und an das Labor versendet.
  • Abb. 4: Nach Kontrolle der Einschubrichtung erstellt die Software einen Modellationsvorschlag, der nach Anpassung an das Restgebiss finalisiert wird. Das CAM-Modell und die Restauration wird bei Straumann gefräst und zur Fertigstellung an das Labor versendet.

Die digitalen Abformungen werden ebenfalls als STL-Datensatz abgespeichert und dann mit den Referenz-Scans und den konventionellen Abformungen verglichen. Mehl: „Diese liefern ein Maß für die Richtigkeit der Abformmethode. Die STL-Datensätze jeder Abformgruppe werden untereinander verglichen und die Abweichungen bestimmt. Dies liefert den Wert für die Präzision der jeweiligen Abformmethode. Teilergebnisse liegen voraussichtlich bis Oktober 2012 vor.“

Herausforderung „Puder“

Grundsätzlich liegt der „Einfluss der intraoralen Aufnahmesysteme auf den langfristigen Erfolg einer Restauration nur in der Genauigkeit und Auflösung der Abtastung“, erklärt Mehl im Gespräch. Im jetzigen Entwicklungsstand habe jedes System spezifische Vor- und Nachteile, betont der Fachmann, aber von einem Punkt ist Mehl überzeugt: „Die Zukunft wird sicher den puderfreien optischen Systemen gehören“ (z. B. iTero, Cadent/Straumann; cara TRIOS, 3shape/Heraeus). Denn: „Die direkte Vermessung der Kiefersituation ohne vorherige Konditionierung der Oberflächen, um Referenzpunkte für die Aufnahme zu erhalten, ermöglicht eine wesentliche Vereinfachung in der Anwendung und einen enormen Zeitvorteil. Jeder, der schon mal einen Ganzkiefer-Scan mit und ohne Bepuderung durchgeführt hat, wird dies mehr als bestätigen können.“

Eines der wenigen Systeme, das puderfrei arbeitet, ist iTero (Cadent/Straumann). Bei der IDS 2011 hat Experten zufolge [5] das System „TRIOS“ respektive der von Heraeus vorgestellte „cara TRIOS“ einen Maßstab gesetzt. Es arbeitet puderfrei, und geringe Mengen an Speichel oder Flüssigkeit scheinen die Messung kaum zu beeinflussen. Nach Herstellerangabe erfasst der Scanner die Mundsituation mit einer Genauigkeit von unter 20 Mikrometer und bildet sie in Echtzeit dreidimensional ab.

  • Abb. 5: Das Verblenden der Gerüste erfolgt auf dem Polyurethan Kunststoff CAM-Arbeits-Meistermodellen wie gewohnt nach den Vorgaben des Keramikherstellers in Handarbeit durch den Zahntechniker/in.
  • Abb. 6: Klinische Situation in situ.
  • Abb. 5: Das Verblenden der Gerüste erfolgt auf dem Polyurethan Kunststoff CAM-Arbeits-Meistermodellen wie gewohnt nach den Vorgaben des Keramikherstellers in Handarbeit durch den Zahntechniker/in.
  • Abb. 6: Klinische Situation in situ.

Bei der Pressekonferenz demonstrierte der Hersteller an einer Zwei-Euro-Münze, dass selbst metallische Oberflächen exakt wiedergegeben werden. Durch die puderfreie Anwendung seien jegliche Indikationen scanbar, beispielsweise Implantate. Einen Kiefer in zirka einer Minute, eine komplette Kiefersituation (Oberkiefer, Unterkiefer, Biss) in drei bis fünf Minuten – keine Wiederholungsabdrücke, keine Wiederholungssitzungen.

Zwar sollte das System ab Sommer 2011 zu beziehen sein, tatsächlich ist es Presseinformationen zufolge erst im Mai 2012 in Deutschland an den Markt gegangen. Mehl: „Die klinische Bewertung bleibt abzuwarten. Jedoch zeigt diese Technik, wo die Entwicklung in Zukunft hingeht. Eins steht fest: Die Anwendung von intraoralen Messsystemen wird in der Praxis deutlich einfacher!“

Digitale Präzision, gute Kommunikation, zufriedene Patienten

Was ändert sich durch den Einsatz der digitalen, intraoralen Abformung im Behandlungskonzept? „Prinzipiell ändern sich die Behandlungskonzepte nicht: Die konventionelle Abformung wird ersetzt durch den digitalen Scanprozess und anstelle eines „physischen“ Abdrucks wird der digitale Datensatz ans Labor oder Fertigungszentrum geschickt“, fasst Mehl zusammen.

Prof. Dr. Daniel Edelhoff (Universität München) ist überzeugt, dass der digitale Workflow die Kommunikation zwischen Zahnarzt und Labor verbessert. „Mit dem Intraoralscan beginnt digitale Präzision jetzt schon in der Praxis.“ Einen weiteren Vorteil sieht der Zahntechniker, Zahnarzt und Hochschullehrer im offenen System: „Ich als Zahnarzt entscheide, an welches Labor ich die Daten sende.“ Gleichwohl bleibt das Labor zentraler Knotenpunkt, denn ohne Anbindung an das Labor funktioniert das System nicht [1, 6, 7].

  • ZTM Christian Müller

  • ZTM Christian Müller
„Digitale Technologien bieten Zahnärzten und Zahntechniker schnelle Wege der Kommunikation, können die Qualität im gesamten Workflow verbessern und damit Sicherheit vermitteln“, fasst Zahntechnikermeister Christian Müller (Dentallabor Dental-Technik Müller, Freiburg), Vorstandsmitglied der DGZI, zusammen. „Im konventionellen Abformverfahren werden manche Ungenauigkeiten erst nach der Herstellung und Trimmung des Meistermodells sichtbar. Mit der digitalen Abformung lassen sich Präparation und Präparationsgrenzen sofort am Bildschirm übergroß darstellen.“ Suprastrukturen mithilfe von CAD- und CAM-Techniken hergestellt „sind der Gusstechnik an Präzision oft deutlich überlegen“, so Müller. „Auch der Einsatz alternativer Materialien, die in konventioneller Technik nicht zu verarbeiten wären, hat hier zu einer neuen Materialvielfalt geführt“, führt der Zahntechnikermeister aus.

Insgesamt kann es zu einem verbesserten und angenehmeren Gesamtablauf bei der Erstellung der prothetischen Versorgung führen. Das Praxisteam ist zufrieden, wenn die Qualität stimmt und Zeit und Kosten eingespart werden können. Der Patient ist glücklich, wenn er möglichst wenige Termine in Anspruch nehmen muss, die Abläufe für ihn bequem sind und am Ende „alles passt“. Prima, wenn er seine guten Erfahrungen weiterträgt und neue Patienten in die Praxis kommen – dann funktioniert Intraoralscannen sogar als Marketinginstrument.

Mehr Sicherheit durch 3D-Implantatplanung

Computergestützte und schablonengeführte Chirurgie kann Präzision und Sicherheit bei Implantationen erhöhen (Beispiele für 3D-Implantat-Navigationssysteme: SimPlant von Materialise Dental; ExpertEase von DENTSPLY Friadent; coDiagnostiX von Straumann und NobelGuide von Nobel Biocare). Von der 3D-Implantatplanung profitieren „alle Beteiligten, also Chirurgen, Prothetiker und Zahntechniker“, ist Müller überzeugt. Denn so können „anatomische Strukturen vor dem chirurgischen Eingriff visualisiert werden und Implantate prothetisch und chirurgisch sinnvoll geplant werden“. Es erfolgt eine genaue und sichere, wenn auch aufwändigere Analyse der Situation (z. B. Ausdehnung der Sinushöhlen, Verlauf des N. mandibularis). Operationszeiten werden verkürzt und die Eingriffe sind häufiger minimalinvasiv.

  • Dr. Georg Bach

  • Dr. Georg Bach
Als prothetisches Tool ermöglicht ein Planungssystem ein perfektioniertes „Backward Planning“, es visualisiert und verbessert damit das Teamwork zwischen Chirurg, Prothetiker und Zahntechniker. Je nach besonderem Merkmal des Planungssystems ermöglichen die Bohrschablonen (z. B. durch seitliche Öffnungen der Bohrschablonen-Hülsen) auch den schablonengeführten Eingriff bei Patienten mit eingeschränkter Mundöffnung im hinteren Seitenzahnbereich [8]. Die Chirurgie ist sicherer, die Prothetik planbarer: Das gewährleistet eine sichere langzeitstabile Prothetik.

Bach sieht zwei Hauptindikationen für den Einsatz von 3D-Implantat-Navigationssystemen. „Zum einen erleichtert sie eine implantatprothetische Rehabilitation im unbezahnten, umfangreich augmentierten (Ober-)Kiefer – dann wenn keine anatomischen Anhaltspunkte, keine „Landmarken“ mehr vorhanden sind und eine Orientierung zunächst fehlt.“

Darüber hinaus gewinnt „der in der Implantologie noch unerfahrene Kollege durch eine 3D-Planung mit anschließender bohrschablonengeführter Insertion ein höheres Maß an Sicherheit.“ Gleichwohl, betont Bach, sind für den Einsatz verschiedener digitaler Techniken „eine solide Grundausbildung und zum Beispiel die Teilnahme an curricularen Fortbildungsprogrammen wie sie etwa die DGZI anbietet, eine Voraussetzung für den sicheren Umgang digitaler Technologien in der Implantologie“. Bach merkt an, in seiner eigenen Praxis lediglich „fünf Prozent der Fälle in schablonengeführter Implantation“ zu lösen.

Fazit für die Praxis

Innerhalb der computergestützten Zahnmedizin gehört die „intraorale digitale Abformung“ zu einem Haupttrend. Die Verknüpfung dieser digitalen Abformungen eingebettet in einen digitalen Arbeitsprozess oder „digitalen Workflow“ (so der oft verwendete Ausdruck) ist das Interesse von Zahnärzten, Zahntechnikern – und (nicht zuletzt) des Patienten. Denn optische Abformsysteme standardisieren Arbeitsabläufe und können so die Qualität bei der Behandlung verbessern helfen.

3D-Planungssysteme ermöglichen ein perfektioniertes „Backward Planning“, visualisieren und verbessern das Teamwork zwischen Chirurg, Prothetiker und Zahntechniker. Eine computergestützte Planung mit anschließender schablonengeführter Implantation erleichtert eine implantatprothetische Rehabilitation und ist im unbezahnten, umfangreich augmentierten Kiefer unbedingt angezeigt und empfiehlt sich für den noch unerfahrenen Implantologen mit abgeschlossener postgradualer Ausbildung. Denn sie kann Präzision und Sicherheit bei Implantationen erhöhen. Operationszeiten werden verkürzt und die Eingriffe sind häufiger minimalinvasiv. Mit Blick auf eine kombiniert festsitzend-herausnehmbare Gesamtrehabilitation müssen unabhängige Untersuchungen noch zeigen, wo Genauigkeiten bei den unterschiedlichsten klinischen Bedingungen liegen. Darüber hinaus, so Mehl, „sind Fortschritte in der Mess- und Softwaretechnik wichtig, um auch größere Kieferabschnitte, die quadrantenübergreifend sind und größere Schleimhautanteile beinhalten, mit entsprechender Qualität abzuformen.“

Besonders wichtig für eine weitere Verbreitung der intraoralen Messtechnik sind auch die Entwicklung von Systemen, die die direkte Vermessung der Zahnoberflächen ohne Bepuderung oder Mattierung erlauben, und die Weiterentwicklung von Software, so dass eine noch einfachere und fehlerfreiere Bedienung möglich wird. „Verbesserungswürdig sind auch die Scanner-Handstücke“, so Müller. „Diese sind noch zu ‘wuchtig‘.“

Bildquelle des digitalen Workflows (Abb. 1 bis 7): Zahntechnikermeister German Bär, Dental-Studio Sankt Augustin.


Weitere Informationen:

Das Programm des DGZI-Jahreskongresses am 5./6. Oktober in Hamburg kann im Internet auf www.dgzi.de abgerufen oder per Mail unter sekretariat@dgzi-info.de angefordert werden.

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: Dr. Aneta Pecanov-Schröder

Bilder soweit nicht anders deklariert: Dr. Aneta Pecanov-Schröder


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