International Journal of Computerized Dentistry, 03/2008

Bislang spielt die CAD/CAM-Technologie zur Herstellung von herausnehmbarem Zahnersatz noch keine nennenswerten Rolle. Einer der möglichen Gründe hierfür mag das Fehlen einer probaten und wirtschaftlich tragbaren Scannertechnologie sein. Unsere Motivation, ein eigenes 3D-Digitalisierungsverfahren zu entwickeln, war es daher, einen wirklichen Low-Cost-Scanner unter ausschließlicher Verwendung von Standard-Industriekomponenten zu bauen. Die hier vorgestellte Methode zur räumlichen Erfassung unbezahnter Kiefer basiert auf der Auswertung der den Kieferabformungen selbst immanenten optischen Struktur. Hierzu wird ein optimiertes Verfahren des "Dense Stereo Matching"4 auf drei Bilder (Abb. 1), aufgenommen aus drei verschiedenen Perspektiven, angewendet. Schlagwörter: Totalprothetik, Zahnaufstellung, Digitalisierung, Matching, Stereo, Scanner

Einleitung: Diese Arbeit ist Teil eines interdisziplinären Forschungsprojektes über die Biomechanik des menschlichen Unterkiefers. Im Rahmen des Projektes wird das Simulationsmodell schrittweise der anatomischen Realität angenähert. Gegenstand dieses Artikels ist der Einfluss des Parodontalligaments (PDL) auf die Biomechanik des gesamten Unterkiefers. Dieses Ligament von 0,1 - 0,35 mm Dicke befindet sich zwischen Zahn und Alveolarknochen und spielt hierdurch eine entscheidende Rolle bei der Übertragung der Bisskräfte auf den Kieferknochen. Material und Methoden: Voraussetzung der Simulation sind (1) Rekonstruktion und Vernetzung der individuellen Anatomie des Patienten, (2) Implementierung des inhomogenen and anisotropen Materialgesetzes des Knochens und (3) Umsetzung des Lastfalls, hier der Kräfte durch die Kaumuskulatur, der Verhältnisse im Kiefergelenk und der Kraftübertragung an den Zähnen. Wegen seiner geringen Dicke (0,1 - 0,35 mm) wurde das PDL der in die Simulation einbezogenen Zähne über eine spezielle Prozedur im Nachhinein in das Gesamtkiefermodell eingebracht. Über eine Simulation "mit" und "ohne" PDL wurde dessen Einfluss auf die Biomechanik des Kiefers untersucht. Bei der "Simulation ohne PDL" wurde an dem Ort des PDL Knochen angenommen. Ergebnisse: Die Simulationen zeigten deutlich den dämpfenden Einfluss des PDL. In der direkten Umgebung der Zähne wurden bei der "Simulation ohne PDL" starke Kompressionen beobachtet, die in dieser Form bei der "Simulation mit PDL" nicht auftraten. Diese Kompressionen korrespondierten mit klinisch beobachteten Regionen bukkalen Knochenverlusts. Schlussfolgerung: Das PDL spielt eine wesentliche Rolle für die Biomechanik des menschlichen Unterkiefers. Der Vergleich der "Simulation mit und ohne PDL" leistet einen Beitrag bei der Erklärung der Veränderungen des Kieferknochens im Alveolarbereich. Schlagwörter: Unterkiefer, Biomechanik, Simulation mit der Methode der Finiten Elemente, Parodontalligament, Adaption des Knochens, dentale Implantate

Einleitung: Trotz bemerkenswerter Fortschritte während der letzten 10 Jahre ist die Versorgung von Unterkieferfrakturen immer noch Gegenstand intensiver Diskussion. Die möglichen Szenarien, die zu einem Trauma geführt haben, sind durch hohe Variabilität gekennzeichnet. In einem laufenden Projekt wird versucht, mit Hilfe von Simulation mit der Methode der Finiten Elemente (FEM) traumatologische Fälle zu reproduzieren. Dies gilt als erfüllt, wenn die Maximalwerte aus der Simulation (Spannung und/oder Dehnung) mit auf klinischen Röntgenbildern dargestellten Kieferfrakturen korrespondieren. Material und Methoden: Der Simulation liegt ein sehr detailliertes FEM-Modell zu Grunde. Der Unterkiefer wird anisotrop und inhomogen modelliert. Die Kiefergelenke wurden mit Hilfe von vereinfachten Gelenkkapseln realisiert, in denen die Kondylen mit gewissen Einschränkungen frei beweglich sind. Der Benutzer hat die Wahl zwischen fünf Ansatzflächen für virtuelle Schläge. Stärke und Richtung des Schlages sind frei wählbar. Die Kaumuskulatur ist in das System integriert, ebenso ein Teil der Mundbodenmuskulatur. Ergebnisse: Die durch die Röntgenbilder dargestellten Situationen konnten durch korrespondierende Szenarien der Simulation reproduziert werden. Angespannte Muskulatur und zusammengepresste Zähne hatten einen qualitativen Einfluss auf die Belastungen des Unterkiefers. Diskussion: Aus dem Projekt werden Hinweise für optimiertes Verhalten für bestimmte Sportarten oder Berufsgruppen erwartet, ebenso mögliche Beiträge zu forensischen Untersuchungen. Die eigentliche Motivation des Projekts ist ein besseres Verständnis des Zustandes des Kieferknochens nach dem Trauma. Die meisten Simulationen zeigen um den Bruch herum ebenfalls erhöhte Werte. Dies gibt Anlass zur Vermutung von geschwächtem Knochen in diesem Bereich, was durch die chirurgische Beobachtung bestätigt wird. Schlagwörter: menschlicher Unterkiefer, Biomechanik, Simulation mit der Methode der Finiten Elemente, Trauma des Unterkiefers, Unterkieferfraktur, Fraktur des Kiefergelenks

Das für unsere Informations- und Wissensgesellschaft charakteristische Merkmal "Wir ertrinken in der Informationsflut und hungern nach Wissen" wurde von John Naisbitt schon 1982 in seinem Werk "Megatrends" postuliert. Heute in unserer Informations- und Wissensgesellschaft sind wir dieser Problematik täglich ausgesetzt, denn die Recherche und der Informationsselektionsprozess im Web erfordern einen hohen Zeitaufwand. Internet-Suchmaschinen versuchen, durch intelligente Algorithmenstrukturen die Suchergebnisse zu optimieren. Dennoch bleibt die Frage bestehen, wie sich "qualitatives Wissen" selektieren lässt, das gerade in der Medizin und Zahnmedizin für die Entscheidungsunterstützung von besonderer Bedeutung ist. Ein aktueller Lösungsansatz sind semantische Suchmaschinen. Daher wurde speziell für die Zahnmedizin das Projekt "Mr. Q, your personal Web Assistant" initiiert, das in dem Beitrag vorgestellt wird. Schlagwörter: Wissensgesellschaft, Informationsflut, qualitatives Wissen, Internet-Suchmaschinen, semantische Recherche, Mr. Q, dynamischer Wissensraum, Wissensvisualisierung

Das Computernavigationssystem Robodent, das für die dentale Implantatation entwickelt wurde, wurde für das Setzen kieferorthopädischer Verankerungsschrauben in einem Phantomkopf eingesetzt. Die Abweichung zwischen geplanter und letztlich erreichter Schraubenposition war nicht größer, als die für dentale Implantate beschriebene. Schlussfolgerung: Das System scheint geeignet und präzise genug für orthodontische Schrauben zu sein. Schlagwörter: Kieferorthopädische Verankerung, Computernavigation, Computer unterstützte Chirurgie

Ziel: Computergestützte Techniken (Computer-assisted surgery, CAS) werden im Rahmen der oralen Implantatchirurgie zur präoperativen Planung und intraoperativen Übertragung der korrekten Implantatposition angewendet. Bei statischen Navigationsverfahren erfolgt die Implantatinsertion mittels hülsengeführter Bohrschablonen, unter Berücksichtigung der prothetisch gewünschten Position und des lokal vorhandenen Knochenangebots. Ziel der vorliegenden In-vitro-Untersuchung war es, die Übertragungspräzision des computergestützten Planungssystems Med3D zu analysieren. Weiterhin war von Interesse, ob eine zweite schablonengeführte Bohrung während der Implantatbettaufbereitung, zu einer Verbesserung der Übertragungsgenauigkeit führt. Material und Methoden: Insgesamt wurden 48 Implantate in Studienmodelle aus Kalbsrippen inseriert. Präoperative Computer-Tomographie Aufnahmen (CT) wurden mit Hilfe der korrespondierenden Software importiert und zur virtuellen Implantatpositionsplanung am Computer verwendet. Nach der realen Implantatbettaufbereitung mittels hülsengeführter Bohrschablonen und anschließender Insertion der Implantate, erfolgte die Anfertigung von CT-Kontrollaufnahmen. Zur Analyse der Übertragungsgenauigkeit auf den Operations-Situs wurden die präoperativen CT-Aufnahmen mit der virtuellen Implantatplanung in die postoperativen CT-Aufnahmen deckungsgleich eingelesen. Vertikale, radiale und Angulationsabweichungen wurden für jedes Implantat berechnet. Ergebnisse: Die ermittelten Minimalabweichungen zwischen geplanter und tatsächlicher Implantatposition zeigen, dass mit Hilfe des MED3D Systems Übertragungsgenauigkeiten im Bereich von 1/10 Millimetern realisierbar sind. Zu berücksichtigen sind dabei maximale Abweichungen in der Vertikalen von bis zu 2 mm. Die maximale Winkelabweichung kann bis zu 16 Grad betragen. Insbesondere die lokale Knochenqualität und -quantität scheinen die Abweichung von der geplanten Implantatposition zu beeinflussen. Über eine zweite geführte Implantatbettbohrung kann eine deutliche Verbesserung der Übertragungsgenauigkeit erzielt werden. Schlussfolgerung: Mit Hilfe statischer Verfahren ist eine präzise Übertragung der virtuellen, computergestützten Implantatplanung auf den OP-Situs möglich. Dennoch sollten, um Gefährdungen anatomischer Strukturen zu vermeiden, Übertragungsabweichungen von bis zu 2 mm in alle Richtungen in Betracht gezogen werden. Insbesondere die lokale Knochenqualität und -quantität scheinen die Abweichung von der geplanten Implantatposition zu beeinflussen. Über eine zweite geführte Implantatbettbohrung kann eine deutliche Verbesserung der Übertragungsgenauigkeit erzielt werden. Schlagwörter: Computergestützte Chirurgie, Computertomographie (CT), Übertragungspräzision, statische Navigationsverfahren

Die Vorteile von minimal invasiven Zahnbehandlungen sind bestens dokumentiert. Allerdings gilt dies in erster Linie für Zahnersatz im Direktverfahren. Bei Zahnersatz im indirekten Verfahren raten die meisten Hersteller immer noch zu traditionellen Präparationsformen. Die vorliegende In-vitro-Studie sollte klären, ob sich mit einem CAD/CAM-System (Cerec) minimale Präparationsformen realisieren lassen. Ferner sollte untersucht werden, wo dieser Ansatz auf seine Grenzen stößt. Ausgehend von der vorgeschlagenen Minimalform wurden Kronenpräparationen an Phantomzähnen durchgeführt. Kalibrierte Bohrer (Intensiv SA und Hager & Meisinger) und ein Parallelhalter sorgten für standardisierte Formen. Cerec Scan/Cerec 3D dienten zum Einscannen und Konstruieren. Getestet wurden ein Kunststoffkomposit (Paradigm MZ100, 3M ESPE) und zwei Keramikmaterialien (ProCAD, Ivoclar-Vivadent; Mark II, Vita). Ausgewertet wurden Morphologie, Randschluss und Integrität der Materialien. Immer wenn Materialien und System an ihre Grenzen stießen, wurden die Konstruktionen einer interaktiven Routine unterzogen. Die Kronenqualität wurde per Rasterelektronenmikroskopie, Lichtmikroskopie und Durchlicht ermittelt. Die Ergebnisse zeigten, dass auf Grundlage der ursprünglichen Minimalpräparationen nur das Kompositmaterial zu akzeptablen Kronen mit intakten Rändern führte. Mit den Keramikmaterialien wurden erst nach Verbreiterung der Präparationen akzeptable Kronen erzielt. Die Nullhypothese musste innerhalb der Einschränkungen dieser Studie zum Teil verworfen werden. Nur das Kompositmaterial führte auf Grundlage der ursprünglichen Minimalpräparationen zu akzeptablen Kronen. Das Ausmaß der Minimalpräparationen wurde wesentlich von den Materialeigenschaften, Fräsbetriebsarten und Fräsinstrumenten beeinflusst.

Die Präparationsform eines Kronenstumpfs bestimmt weitgehend die richtige Materialwahl für die vollkeramische Rekonstruktion. Dabei steht der zur Verfügung stehende Platz für die nowendige Schichtdicke der Rekonstruktion im Vordergrund. Mit der Präparation stellt der Behandler den Platz für die Schichtdicke zur Verfügung und dem Zahntechniker kommt die Aufgabe der Beratung zur präparationsgerechten Materialwahl oder zur materialgerechten Präparation zu. Fordert man eine minimale statisch ermittelte Bruchlast von > 2'000 N, so stellt sich die folgende Materialauswahl für vollkeramische Kronen. Erhebungen im Labor zeigen, dass bei den meisten Präparationssituationen die Okklusalschichtdicke von lediglich 0,8 mm bis 0,9 mm (nach Zementierung) Realität ist. Dies zeigt, dass in den meisten Fällen das Platzangebot für Kronenrekonstruktionen für Monoblockkronen zu gering und für verblendete Oxidkeramiken (in-Ceram, ZrO2, etc.) äußerst knapp ist. Kronen aus verblendeten Oxidkeramiken sind in der Herstellung allerdings wesentlich aufwendiger und teurer. Mit der Ermöglichung minimaler Okklusalschichtdicken von 1,5 mm hat es der Behandler somit in der Hand, seiner Patientenschaft die wesentlich günstigeren Monoblockkronen ohne Einbußen an Ästhetik und Belastbarkeit anzubieten. Tatsache ist, dass bei Einhaltung der empfohlenen Schichtdicken die Kronen aus verblendeten Oxidkeramikkappen im Vergleich zu Mark II-Kronen praktisch keine bessere Bruchsicherheit aufweisen. Die Biegebruchfestigkeit von CAD/CAM-gefertigten Lithiumdisilikatstäbchen ist etwa doppelt so hoch wie jene von CAD/CAM-gefertigten Mark II-Stäbchen. Als Kronen mit Schichtdicke 1,5 mm weisen aber beide Materialformen die gleiche Bruchlast von 2'000 N bis 2'500 N auf. Dies steht im Zusammenhang mit der unterschiedlichen Verstärkungswirkung durch die adhäsive Befestigung, die grundsätzlich für beide Materialformen erforderlich ist. Bei der Materialwahl kommt der Gegenüberstellung von Präparationsform und technischem bzw. finanziellem Aufwand sehr große Bedeutung zu, was stets Gegenstand im Beratungsgespräch zwischen Zahntechniker und Zahnarzt sein sollte. Ungünstige Präparationsformen für Einzelkronen führen zu materialtechnischen Notwendigkeiten, die hohe Kosten verursachen, aber nicht mehr Bruchsicherheit bringen. Was ist eine gute Vollkeramiksanierung für einen Einzelzahn? Braucht es für vollkeramische Einzelkronen den gleichen Materialeinsatz wie für mehrgliedrige Brücken? Alles deutet darauf hin, dass mit geeigneter Präparationsgeometrie feldspatkeramische Monoblockkronen ausgeschliffen werden können, die keine aufwendigen Nachbearbeitungen wie thermische Vergütungsprozesse und labortechnische Verblendungen benötigen, ohne Einbußen im Hinblick auf die Ästhetik und auf die Belastbarkeit in Kauf nehmen zu müssen.