Annäherung an den virtuellen Patienten

Jan H. Koch, Florian Steib

Glaubt man den Anbietern digitaler Restaurationssysteme, sind ästhetische Kompromisse endgültig Vergangenheit. Dank einer Vielzahl neuer und eingeführter Materialien lassen sich demnach schnell, effizient und sicher ästhetische Restaurationen herstellen. Mit der zugehörigen computergestützten Technik wird der Erfolg reproduzierbar – und die Produktivität steigt. Soweit der Anspruch.

Tatsächlich hat die digitale Fertigung einige unbestreitbare Vorteile, wie zum Beispiel gesicherte Materialqualität und die Möglichkeit, gespeicherte Daten für Neuanfertigungen zu nutzen. Nicht zuletzt sind rationellere Arbeitsabläufe mit entsprechender Zeit- und Kostenersparnis möglich. Patienten profitieren von einer reduzierten Anzahl von Behandlungssitzungen. Doch es gibt auch zahlreiche Begrenzungen, die bisher verhindert haben, dass sich digitale Abläufe flächendeckend etablieren.

Unabhängig davon werden die Behandlungsoptionen immer vielfältiger. Es entstehen sogar neue Arten prothetischer Versorgung, wie zum Beispiel temporäre funktionelle Kauflächen-Veneers (Table-tops) aus Polymerwerkstoffen. Zahnersatz ist heute ein globales Geschäft, mit weltweitem Versand von Daten und Werkstücken. Die preisliche Gestaltung kann schwierig sein, die Er- stattungspraxis der Kostenträger hinkt der Entwicklung hinterher und manche neue Restaurationsart ist in den Gebühren- ordnungen noch gar nicht vorgesehen. Hinzu kommen Fragen der Gewährleistung. Auch für innovationsfreudige Kollegen wird es angesichts all dieser Veränderungen immer schwieriger, den Überblick zu behalten.

Das gilt noch mehr für die Patienten. Angesichts bescheidener Erstattungen besonders in der gesetzlichen Versicherung haben aber die meisten Patienten klare Vorstellungen: Die Versorgung soll schön und langlebig sein – und dabei günstig. Hier sind wir als Zahnärzte gefragt, umfassend zu beraten und entsprechende Behandlungsoptionen anzubieten. Dabei wird sich in der Regel zeigen, dass gut und billig auch in digitalen Zeiten nicht zusammengehen.

Zu den prägendsten Veränderungen in der Prothetik gehört der kontinuierliche Wandel in der zahntechnischen Herstellung. Arbeitsabläufe verlagern sich in digitale Fertigungszentren oder Großlabore, andererseits in kleinere zahntechnische Betriebe oder Praxislabore, die mit kompakten CAD/CAM-Systemen fertigen (zum Beispiel Kavo, Sirona). Rein konventionell arbeitende zahntechnische Betriebe können dagegen immer weniger existieren. Wohin der Weg letztlich führen wird und wo gelernte Zahntechniker – oder dentale Fachhochschul- Ingenieure – in Zukunft arbeiten werden, ist offen [Barfuß, 2012]. Einig sind sich aber Fachleute aus Praxis, Labor und Industrie in der Prognose, dass die Herstellungsprozesse weiter digitalisiert werden.

Dies hat schon heute Auswirkungen auf die zahnärztliche Praxis. Kleinere, weniger anspruchsvolle Restaurationen wie Kronen und Teilkronen im Seitenzahnbereich werden – vorbei am zahntechnischen Labor – immer häufiger chairside oder von externen Fräszentren erstellt. Anders sieht es bis heute bei abnehmbarer Prothetik, bei funktionellen Fragestellungen und im ästhetischen Bereich aus. Besonders hier wird das Ergebnis nur dann voraussagbar, wenn alle Schnittstellen funktionieren. Im Prinzip galt das auch schon vor Beginn des digitalen Zeitalters.

Schnittstellen entstehen immer dort, wo verschiedene diagnostische oder Herstellungssysteme – oder ihre Anwender – in Kontakt kommen. Diese Übergangsbereiche haben ein großes Potenzial – für eine schnellere und vielfältigere technische Entwicklung, aber auch für Fehlerquellen und Anwendungsbeschränkungen. Dazu der Zahntechniker Josef Schweiger, der an der Universitätszahnklinik München seit Jahren mit allen wichtigen digitalen Systemen arbeitet: „Der direkte Datenaustausch zwischen Zahnarzt und Zahntechniker ist die Ausnahme. Geschlossene Dateiformate oder Probleme an den Schnittstellen stören noch den reibungs- losen Workflow.“ [Barfuß, 2012].

Die Aussage Schweigers gilt zum Beispiel in Bezug auf Implantat-Versorgungen mit CAD/CAM-Stegen oder andere Restaurationen, für die entsprechende Anschluss- Geometrien auf Implantat- oder Abutment-Ebene benötigt werden. Dies beginnt schon bei der Planung in der vom Zahntechniker bevorzugten Software. Viele Anbieter stellen die benötigten kompatiblen Datenformate nicht zur Verfügung, so dass in den Labors unterschiedliche Programme verfügbar sein müssen. Hintergrund ist, dass Anbieter ihre Produkte schützen und Aufträge nicht an günstigere, spezialisierte Anbieter verlieren wollen.

Ein Anbieter allein kann nur schwer die komplette Prothetik abbilden. Daher gibt es zahlreiche Spezialisten, die sich auf ausgewählte Prozess-Schritte des digitalen Workflows konzentrieren. Zudem sind viele Zahntechniker aus Kostengründen nicht in der Lage, in alle von ihren Kunden verwendeten Systeme zu investieren. Die jahrelang praktizierte Closed-Shop-Politik hat sich als Hemmschuh erwiesen. Offene Schnittstellen verbessern dagegen tendenziell die Zusammenarbeit und sorgen für Innovationsmöglichkeiten. Eine universell verwendbare Software muss verschiedene herstellerspezifische Dateiformate lesen können, aber auch offen STL-Daten für die weitere Verarbeitung ausgeben können.

Der Anbieter Dental Wings hatte bereits zur IDS 2011 versucht, seine „Open Software“ DWOS, die in einer Kooperation von Straumann und 3M ESPE entstanden ist, als Standard zu etablieren. Dies ist bis heute nicht gelungen. Immerhin hat seit 2009 eine Reihe von Dentalunternehmen den Datenaustausch mit DWOS geöffnet (zum Beispiel Astra, Biodentis). Wieland (Dental Wings oder 3Shape) und KaVo (Fraunhofer IGD) nutzen die Software von Dritt-Anbietern und binden sie in ihre Restaurationssysteme ein. Aber auch große Systemanbieter, die Implantate, Implantatprothetik und konventionelle Prothetik aus einer Hand liefern (zum Beispiel Strau-mann, Dentsply Implants/Degudent/Compartis), haben vor Kurzem Schnittstellen freigegeben.

Diese allmähliche Öffnung wird bereits von generischen Anbietern individueller Implantat-Abutments und Scan-Abutments genutzt (zum Beispiel CADstar). Diese Komponenten sind zum Teil in eigene

CAD/CAM-Systeme integriert, zum Beispiel für implantatprothetische Suprastrukturen. In den aktuellen Trend passt auch, dass Straumann die exklusive Vertriebskooperation mit Align Technologies für eine intraorale digitale Kamera zum Jahresende beendet hat. Das Straumann-Restaurationssystem wird mit der aktualisierten Software auch für Datensätze von anderen Intraoralscannern zugänglich.

Zugleich weisen große Systemanbieter gern auf die Vorteile eines geschlos- senen und entsprechend validierten Systems hin. Demnach können nur auf diesem Weg alle Schnittstellen optimal aufeinander abgestimmt werden, und es entstehen weder Kompatibilitätsprobleme noch Kompromisse bei der Fertigung. Straumann honoriert zum Beispiel die Mehrkosten für die versprochene, konstant hohe Qualität mit einer bis zu zehnjährigen Garantie auf die gefertigten Prothetikelemente. Zusätzlich sollen Anwender durch einen exklusiven Support im System gehalten werden. Nobel Biocare und Sirona halten nach aktuellem Stand weitgehend an ihren geschlossenen Systemen fest.

Ein Hersteller gilt als Pionier, wenn es um den digitalen Workflow in der zahnärzt- lichen Praxis geht. Mit seinem Chairside-System Cerec brachte Sirona bereits in den 1980er-Jahren die Fertigung von Kronen und Teilkronen direkt an den Behandlungsstuhl. Seit Kurzem lassen sich nun auch Bohrschablonen für Einzelzahnimplantate chairside herstellen. Damit wird für kleinere implantatgetragene Restaurationen ein vollständig praxisinterner Arbeitsablauf möglich, mit entsprechender Zeitersparnis. Schnittstellenprobleme werden auf diese Weise minimiert. Bei komplexeren Versorgungen kommt das Prinzip aber schnell an seine Grenzen. Zudem ist die neue Methode nach einer PubMed-Recherche zwar bereits beschrieben [Bindl, 2012], aber noch nicht in Bezug auf ihre Präzision evaluiert.

Ein anderer Anbieter von computergestützten Planungssystemen liefert temporäre Sofortrestaurationen auf der Basis von eingescannten Modellen, die unmittelbar nach der Implantation eingegliedert werden können (Materialise Dental). Auch hier fehlen noch aussagekräftige klinische Daten.

Betrachtet man den digitalen Workflow aus der Vogelperspektive, so steht an dessen Anfang die intraorale digitale Abformung. Doch diese Technik befindet sich ihrerseits noch mehr oder weniger am Beginn ihrer Entwicklung. Erst sechs bis acht Prozent der Zahnärzte nutzen Intraoralkameras [Barfuß, 2012], wobei es sich dabei um viele Cerec-Geräte handeln dürfte. Probleme wie die Größe der Aufnahmeeinheit, die Vorbereitung des Arbeitsfelds durch Pudern, die Dauer der Aufnahme und vor allem die fehlende Darstellbarkeit von subgingivalen Bereichen haben bisher verhindert, dass die konventionelle Abformung ersetzt wird. Trotz inzwischen sehr guter Präzision der digitalen Abformsysteme besteht noch reichlich Entwicklungsbedarf.

Im Jahr 2012 sind drei neue Produkte auf den Markt gekommen (Sirona, Zfx, Heraeus). Mit allen kann inzwischen ohne vorheriges Mattieren der Zahnoberflächen gescannt werden, was eine deutliche Erleichterung und Zeitersparnis bedeutet. Leicht ist dabei das nächste Stichwort, denn auch das Gewicht und die Größe der Aufnahmeeinheit sind in den Fokus der Entwickler gerückt. Die neuen Systeme sollen durch eine bessere Ergonomie für eine höhere Akzeptanz beim Behandler und durch eine reduzierte Größe und Aufnahmedauer auch beim Patienten führen. Die neue Kamera von Sirona ist jedoch mit über 300 Gramm sogar etwas schwerer als ihr Vorgänger. Dafür werden die Bilder erstmals in Farbe aufgenommen und nach Firmenangaben in Echtzeit am Bildschirm dargestellt. Dadurch werden auch Weichgewebe und Blutungen unterscheidbar. Der Preis ist mit circa 40.000 Euro als hoch einzuordnen.

So wie Online-Bahntickets bis heute nicht nur eingescannt, sondern zusätzlich mit einer gewöhnlichen Zange geknipst werden, hat das Manuelle und Haptische auch in der Zahntechnik Bestand. Entsprechend gibt es ein immer größeres Produktangebot zur Verfeinerung keramischer Restaurationen, von der manuell geschichteten Verblendmasse bis zur Färbelösung für monolithische Zirkonrestaurationen. Im Einklang mit dieser Entwicklung steigt der Anteil vollkeramischer Versorgungen weiter.

Eine kleine Revolution im Bereich der Materialien war vor gut zehn Jahren die Einführung von Zirkon. Durch den Ersatz von Metall durch diese Keramik als Gerüst- material wurden völlig neue Möglichkeiten für vollkeramische, ästhetisch anspruchsvolle Restaurationen geschaffen. Gleichzeitig wurde mit Zirkon der Weg für die CAD/CAM-Technologie gebahnt. Probleme wie dunkel durchscheinende oder freiliegende Metallränder können mit diesem gewebefreundlichen Material verhindert werden, die mechanische Belastbarkeit erlaubt auch die Verwendung für mehrgliedrige Brücken im Seitenzahnbereich.

Es zeigte sich aber bald, dass bei verblen- detem Zirkon relativ hohe Chippingraten auftreten können. Durch verbesserte Materialien und eine abgestimmte Brandführung ist das Chipping heute beherrschbar. Alternativ kann eine biomechanisch optimierte CAM-gefräste Verblendkompente mit dem Zirkongerüst versintert (3M Espe, Ivoclar Vivadent) oder verklebt (Vita Zahnfabrik) werden. Trotz dieser Möglichkeiten erscheinen monolithische, also vollanatomische Zirkonrestaurationen als vielversprechender Ansatz. Denn wo keine Verblendung, da auch kein Chipping. Ein vielleicht noch wichtigerer Vorteil vollanatomischer Zirkonrestaurationen ist die Möglichkeit, dass weniger invasiv präpariert werden kann als bei Verblendungen. Die Materialstärke kann auf Werte von 0,5 bis 0,7 Millimeter reduziert werden und liegt damit auf dem Niveau von Goldrestaurationen.

Hier kommt nun eine weitere Entwicklung der letzten Jahre ins Spiel: Bereits zur letzten IDS zeigten einige Hersteller, dass sie mit hoch transluzentem Zirkon einen Weg gefunden haben, vollanatomische Restau-rationen aus diesem Material ästhetisch ansprechend zu gestalten.

Die Produktpalette wurde seitdem um weitere Farben und Transluzenzgrade erweitert. Vergleichbare Materialsysteme sind inzwischen bei einer Vielzahl von Anbietern erhältlich (zum Beispiel 3M Espe, DeguDent, Heraeus, Wieland).

Die Rohlinge sind entweder voreingefärbt erhältlich oder können individuell eingefärbt und bemalt werden. Da das Einfärben im vorgesinterten Zustand erfolgt, ist es jedoch mitunter schwierig, das Ergebnis exakt abzuschätzen. Für eine differenzierte und ästhetisch anspruchsvolle Farbwirkung können diese Materialien auch teil- oder vollverblendet werden. 

Bedenken, dass durch ein so hartes Material natürliche Antagonisten geschädigt werden, scheinen nach einer aktuellen In-vitro-Studie unbegründet [Stawarczyk, 2012]. Eine hohe Abrasivität hängt demzufolge primär von der Oberflächenrauheit ab. Zirkon kann sehr glatt poliert werden und behält diese geringe Rautiefe – und damit geringe Abrasivität – auch langfristig. Bis jetzt liegen jedoch noch keine klinischen Daten vor, die die langfristige Unbedenklichkeit von Vollzirkonrestaurationen zuverlässig belegen.

Ein weiterer Punkt, der klinischer Langzeitbeobachtung bedarf, ist die mögliche Reaktion des Kauorgans auf die Härte von Zirkon. So äußerte Prof. Dr. Urs Belser, Genf, die Sorge, dass das Kauorgan bei weitgehend fehlender Abrasion sich nicht mehr optimal anpassen kann, mit unbekannten Folgen. Denkbar erscheint auch eine ungünstige Reaktion in Form von Pressen oder Bruxen. Insofern kann der Markenname Novabrux für Vollzirkonkronen (Novadent) beinahe als ironisch aufgefasst werden. Viele gnathologisch orientierte Prothetiker verwenden bei Bruxern lieber Materialien mit niedrigerem Elastizitätsmodul, höherer Duktilität oder geringerer Sprödigkeit. Dazu gehören Gold, Komposite oder kunststoffhaltige Hybridkeramiken.

Als weiterer Risikofaktor könnten sich Schmelzfrakturen am Antagonisten herausstellen [Stawarczyk, 2012]. Die Okklusion von Vollzirkonrestaurationen sollte daher entsprechend fein eingestellt werden. Für die effiziente Bearbeitung wird ein wachsendes Spektrum spezieller Finierer und Polierer angeboten (zum Beispiel Komet Dental, Edenta, Ernst Vetter, Shofu Dental, SS White Burs). Diese zeichnen sich dank spezieller Bindung der Diamantkörner durch eine höhere Abtrag-Leistung und höhere Standzeiten aus. Abschließend ist eine Hochglanzpolitur erforderlich, denn unpoliertes Zirkon führt, wie befürchtet, zu einer signi-fikant erhöhten Abrasion am Antagonisten [Mitov, 2012].

Eine weitere, relativ neue Entwicklung im Materialsektor sind sogenannte Hochleistungspolymere, zum Beispiel aus Polymethylmethakrylat (PMMA). Für provisorische oder langzeitprovisorische Versorgungen gibt es inzwischen eine Vielzahl von Produkten, die im CAD/CAM-Verfahren verarbeitet werden können (zum Beispiel Ivoclar Vivadent, KaVo, Vita Zahnfabrik), und es kommen ständig neue hinzu (zum Beispiel Merz Dental, Zirkonzahn). Mit ihnen lassen sich schnell und zuverlässig hochwertige Provisorien im Sinne eines therapeutischen Zahnersatzes fertigen, zum Beispiel bei Bisserhöhungen. Mit PMMA-Materialien sind relativ dünne Schicht- stärken möglich. Da für die Fertigung der definitiven Restauration der gleiche Datensatz verwendbar ist, kann diese praktisch eins zu eins getestet werden.

Hinzu kommen bei fräsbaren, industriell hergestellten Materialien im Vergleich zu konventionell verarbeiteten Kompositen viele werkstoffkundliche Vorteile. Dazu gehören eine höhere Biegefestigkeit, ein geringerer Restmonomergehalt und eine geringere Plaque-Affinität. Diese Vorteile kommen besonders in der Implantatprothetik zum Tragen. Zudem kann ein frakturiertes Provisorium mithilfe des gespeicherten Daten-satzes jederzeit neu ausgeschliffen werden.

Wenn kein Probetragen notwendig ist und für die definitive Restauration dennoch ein relativ geringer Elastizitätsmodul gewünscht ist, können die sogenannten Hybridkeramiken eine Lösung sein. Bei diesen vor Kurzem eingeführten Materialien handelt es sich um Kombinationsmaterialien mit einem hohen Anteil Keramik und einem geringeren Anteil hochvernetztem Kunststoff. Bei einem Produkt wird das „keramische Netzwerk“ von einem „verstärkenden Polymernetzwerk durchdrungen“ (Enamic Vita Zahnfabrik).

Für das andere zurzeit erhältliche Produkt nennt der Anbieter und Hersteller einen Anteil von circa „80 Prozent gebundenen Zirkon- und Siliziumdioxidpartikeln, implementiert in Polymermatrix“ (Lava Ultimate „Resin Nano Ceramic RNC“, 3M Espe) [Koller, 2012]. Beide Materialien werden wie die hochfesten Polymere in fräsfähigen Blöcken geliefert und müssen nicht gebrannt werden. Indikationen sind Inlays, Onlays, Veneers und Kronen im Front- und im Seitenzahnbereich. Die Präparationsrichtlinien orientieren sich an den Vorgaben für klassische Vollkeramiken. Eine keramische Verblendung ist nicht möglich.

Der Elastizitätsmodul liegt bei diesen Materialien zwischen Schmelz und Dentin, so dass ein günstigeres biomechanisches Verhalten zu erwarten ist als bei Silikatkeramiken. Hinzu kommt eine sehr gute Verschleißfestigkeit, die zum Beispiel für Lava Ultimate im Bereich der leuzitverstärkten Silikatkeramik IPS Empress CAD (Ivoclar Vivadent) liegt. Weiterhin werden eine keramik ähnliche Plaqueresistenz und eine integrierte Riss-Stopp-Funktion genannt (Enamic). Andere Vorteile dieser Materialgruppe für die Praxis sind die im Vergleich zu Keramiken schnelle und werkzeugschonende Schleifbarkeit und die Möglichkeit zur intraoralen Charakterisierung und Reparatur mit Kompositen. Hierzu muss die Restauration jedoch zunächst angeraut und silanisiert werden. Bei all den vielversprechenden Eigenschaften ist eine umfassende Beur- teilung noch nicht möglich, da aussagekräftige klinische Studien fehlen.

Dass hochwertige und ästhetische Prothetik auch mit digitaler Technik nicht kinderleicht von der Hand geht und zum Schnäppchenpreis zu haben ist, sollte selbstverständlich sein. Dazu gibt es zu viele Unwägbarkeiten, die das ganze Können von Zahnarzt und Zahntechniker erfordern. In vielen Fällen kommen weitere Fachleute ins Spiel, wie zum Beispiel Parodontologen, Chirurgen oder Kieferorthopäden. Und die Schnitt-stellen, sowohl die technischen als auch die menschlichen, werden auch in Zukunft volle Aufmerksamkeit erfordern.

Spannend ist der Ausblick auf zukunftsweisende Entwicklungen, die bereits begonnen haben und damit erste Prognosen erlauben. So könnten sich offene, netzgestützte Plattformen etablieren und zum Standard in der interdisziplinären Planung und Therapie werden. Im Kleinen ist dies schon möglich. So umfasst ein digitales Restaurationssytem einen Streifenlicht-Gesichtsscanner, mit dem drei Bilder des Patienten aufgenommen werden (geschlossene Lippen, Lächeln und Alveolarfortsatz und Zähne mit Wangen-halter) (pritidenta). Der Zahntechniker hat auf diese Weise den Patienten auf Wunsch jederzeit „auf dem Schirm“ und kann die Auswirkungen geplanter Restaurationen auf das Erscheinungsbild studieren.

In Betaversionen eines anderen Planungssystems lassen sich Daten aus einer ganzen Reihe  diagnostischer und restaurativer Quellen zusammenführen (Swissmeda).

Dazu gehören Gesichtsoberflächendaten aus entsprechenden Scans, implantologische, restaurative, funktionelle und radiologische Daten. Eine solche Kommunikationsplattform, die auch weltweit vernetzt angewendet werden kann, wäre vor allem für komplexe Rehabilitationen hilfreich. Für Teilbereiche wie die computergestützte Implantatplanung sind diese Plattformen bereits Wirklichkeit. Bis zur Praxisreife wirklich umfassender Planungssysteme muss aber noch viel Entwicklungsarbeit geleistet werden.

Nicht vergessen werden darf zudem, dass viele klinische Informationen nur im direkten Kontakt mit dem Patienten zugänglich sind. Der virtuelle Patient in der Software wird – glücklicherweise – nie Antworten auf alle Fragen liefern können. So machen zum Beispiel, wie der Filderstädter Zahntechnikermeister Gerhard Neuendorff bemerkte, kleine Veränderungen in der Zahnstellung bei einer Wachseinprobe in vielen Fällen den entscheidenden Unterschied zwischen einem korrekten Zischlaut und einem sprachlichen Problem. Solche Vorgänge, aber vor allem das persönliche Gespräch virtuell zu simulieren, sind nicht denkbar.

Unabhängig von solchen Überlegungen hat sich immer wieder gezeigt, dass die Innovationskraft der Dentalindustrie nicht zu unterschätzen ist. Die Internationale Dentalschau IDS als weltgrößte Dentalmesse bietet Zahnärzten und Zahntechnikern die einzigartige Möglichkeit, sich wirklich umfassend über aktuelle Entwicklungen zu informieren. Und wer weiß, vielleicht überraschen uns dort innovative Hersteller mit Ideen, die wir uns heute noch nicht vorstellen können.

Dr. Jan H. Koch

ZA Florian Steib

Parkstr. 14

85356 Freising

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