Dr. med. dent. Aiste Gintaute

Die digitalen Technologien haben neue Wege für die interdisziplinäre rekonstruktive Zahnmedizin und die Implantologie ermöglicht. Heutzutage können verschiedene virtuelle Datensätze in einer Software bearbeitet und zusammengefügt werden, was zu mehr Informationen am Bildschirm und der mehrschichtigen Visualisierung der klinischen Situation führt. In der Implantologie spielen die neuen Technologien eine wichtige Rolle für die dreidimensionale präimplantologische Diagnostik und die präzise, prothetisch orientierte Implantatplanung. Der aktuelle Fokus liegt nicht mehr nur auf der erfolgreichen Osseointegration des Implantats, sondern auch auf der Implantatprothetik, die ästhetischen und funktionellen Herausforderungen entsprechen muss, sowie auf der vereinfachten Durchführung der geplanten Behandlung. In ihrem Beitrag aus der Implantologie 1/17 gibt Dr. Aiste Gintaute einen Überblick über die digitalen Technologien in der Implantologie und präsentiert verschiedene Möglichkeiten des digitalen Workflows.

In keiner anderen Disziplin der Zahnmedizin schreitet die Entwicklung so schnell voran wie in der Implantologie. Ziel der Zeitschrift ist es, dem Fortbildungsangebot im Bereich der Implantologie durch die Veröffentlichung praxisbezogener und wissenschaftlich untermauerter Beiträge neue und interessante Impulse zu geben und die Zusammenarbeit von Klinikern, Praktikern und Zahntechnikern zu fördern. Mehr Infos zur Zeitschrift, zum Abo und zum Bestellen eines kostenlosen Probehefts finden Sie im Quintessenz-Shop.

Einleitung

Die Entwicklung und Etablierung der neuen Behandlungsstrategien in der digitalen Zahnmedizin stehen heutzutage im Fokus. Die neuen Technologien haben das Ziel, genauere Daten zu akquirieren, eine bessere Diagnostik sowie den Behandlungsplan zu erstellen und eine schnellere und qualitativ bessere Behandlung durchzuführen. Neben der sogenannten Lernkurve sind die Kosten für die Implementierung von neuen Techniken momentan als Nachteil zu sehen.

In der Implantologie werden die neuen Technologien ebenfalls immer häufiger in der Diagnostik, Planung und Behandlung eingesetzt. Ein Beispiel ist die Verwendung der digitalen Volumentomografie (DVT) und der computernavigierten Implantatchi­rurgie, in der die 3-D-Diagnostik sowie die prothetisch-orientierte Implantatplanung eine entscheidende Rolle für den Erfolg der Behandlung haben.

Dieser Artikel liefert eine Übersicht über die Möglichkeiten der digitalen Datensammlung und Implantatdiagnostik. Es wird die computergeführte, prothetisch-orientierte Implantationsplanung sowie die Herstellung verschiedener Arten von Bohrscha­blonen erläutert. Die Konstruktionsmöglichkeiten und die zur Verfügung stehenden Materialien der prothetischen Versorgungen auf Implantaten werden ebenfalls veranschaulicht.

Abb. 1 Darstellung der drei Komponenten der digitalen Zahnmedizin.

Die Komponenten der digitalen Zahnmedizin

Digitale Zahnmedizin kann in drei Hauptkomponenten eingeteilt werden. Dies sind die Datenakquisition, die Datenbearbeitung und Planung sowie die Herstellung des geplanten Objekts und die Ausführung der Behandlung¹. Zusammen mit den spezifischen Möglichkeiten und Methoden, die jede Komponente beinhaltet, kann der chirurgische und/oder prothetische Workflow digital realisiert werden (Abb. 1).

Datenakquisition

Die Datenakquisition beinhaltet die Informationen, die von verschiedenen Geräten bzw. mit unterschiedlichen Mitteln gewonnen werden. Dazu gehören nicht nur der optische Scan mittels Intraoral-, Gesichts- oder Laborscanner, sondern auch Computertomografieaufnahmen (CT) bzw. DVT-Aufnahmen. Weitere Informationen wie Befundaufnahme, Fotos und Videos gehören ebenfalls zu den Maßnahmen der Datenakquisition.

Die Einführung der digitalen Volumentomografie in der Implantatdiagnostik und -chirurgie hat die Qualität der Behandlung beeinflusst und positiv verändert. Die anatomischen Strukturen wie Mandibularkanal, Kieferhöhlen, Ausmaß des zahnlosen Knochens, Abstand zu den Nachbarzähnen oder Nachbarimplantaten können vor dem operativen Eingriff berücksichtigt werden². Allerdings haben die Einzelröntgenaufnahmen im Zusammenhang mit der entsprechenden klinischen Diagnostik im indizierten Fall nach wie vor eine Daseinsberechtigung. Die klinischen Umstände, die nicht in einer Röntgenaufnahme sicher dargestellt oder evaluiert werden können (zum Beispiel sagittale Alveolarkamminklination, sagittales Ausmaß des Knochens, Volumen des Knochentransplantats, Knochendichte usw.) sowie ein Bedarf für computergeführte Planung und Implantation fordern eine weitere Untersuchung mittels DVT^3,4. Verglichen mit einer konventionellen medizinischen mehrschichtigen CT-Aufnahme, erzielt diese hochqualitative röntgenologische 3-D-Untersuchung die axialen, Panorama- und Querschnittsbilder der Anatomie bei geringerer Strahlendosis^5–8. 

Jede DVT-Aufnahme hat allerdings bestimmte Limitationen, wie zum Beispiel bestehende Artefakte oder verzerrt abgebildete Zähne bzw. Zahnfüllungen. Die Hauptursache liegt meistens bei im Mund vorhandenen Metallen oder Keramiken von unterschiedlichen Dichten, welche die Genauigkeit und Lesbarkeit einer DVT-Aufnahme verringern können. Trotz der Möglichkeit, Implantatposition, -länge, -durchmesser und -angulation im Knochen messen, evaluieren und simulieren zu können, beinhaltet eine DVT keine Weichgewebe- und prothetische Informationen. Diese Informationen sind für eine prothetisch-orientierte Implantationsplanung aber von Bedeutung und werden vor einem operativen Eingriff durch importierte weitere Daten von einem Intraoralscan oder Modellscan gewonnen.

Abb. 2 Die Ansicht der mehrteiligen Scankörper mit der unterschiedlichen 3-D-Geometrie.

Heutzutage ist es noch kompliziert, den zahnlosen Kiefer intraoral zu digitalisieren. Ein Grund dafür sind die fehlenden anatomischen Leitstrukturen (zum Beispiel Zähne oder Implantate) sowie die bewegliche Mukosa, die nicht statisch gescannt werden kann⁹. Andererseits ist ein intraoraler Scan bei den teilbezahnten Patienten eine klare Alternative zur konventionellen Abformung, da eine digitale Abformung der Zähne der Genauigkeit einer konventionellen entspricht^10,11. Die Studien zeigen außerdem, dass das digitale Verfahren schneller ist und von den Patienten besser akzeptiert wird, besonders wenn es sich um eine definitive Implantatabformung des teilbezahnten Kiefers handelt^12–14. Für eine digitale Implantatabformung werden die sogenannten Scankörper benötigt, um die dreidimensionale Position des Implantats virtuell zu übertragen¹⁵. Ein Scankörper ist eine auf dem Implantat verschraubte Struktur, welche die Funktion eines digitalen Abformpfostens hat. Die häufigsten Herstellungsmaterialien für Scankörper sind Metall und PEEK (Polyetheretherketon). Die Scankörper haben verschiedene 3-D-Geometrien und können entweder einteilig oder mehrteilig, bestehend aus einer Fixierungschraube und dem scanbaren Abutment, hergestellt werden. Verschiedene Scankörpergeometrien bieten Informationen über Tiefe, Rotation und Angulation des Implantats, die später in einem mittels Intraoralscanner-Software (IOS) rekonstruierten 3-D-Bild angezeigt werden (Abb. 2). 

Die Genauigkeit der digitalen Abformung mithilfe von Scankörpern und Intraoralscanner wurde leider noch nicht ausführlich untersucht. Allerdings zeigen Studienergebnisse, dass die Genauigkeit mit konventionellen Abformungen vergleichbar sein kann^16–20. Aktuell ist klar, dass bestimmte, in der klinischen Situation bestehende Faktoren die Genauigkeit der digitalen Abformung beeinflussen: die Technologie des Intraoralscanners²¹, die Notwendigkeit für intraorales Pudern^22,23, die Methode bzw. Strategie des Scanningprozesses²², eine zitternde Hand während der Digitalisierung²⁴ sowie die Erfahrung des Zahnarztes, die Bewegungen des Patienten, die Präsenz von Speichel und die beweglichen Mukosabereiche⁹.

Prothetisch-orientierte Implantatplanung

Heutzutage beinhaltet eine erfolgreiche Implantatversorgung nicht mehr ausschließlich die Osseointegration der Implantate, sondern auch deren ästhetische und funktionsgerechte prothetische Versorgung. Eine ungünstige Implantatposition führt zu einem fraglichen Erfolg der Implantatkonstruktion und demzufolge ist die sorgfältige präoperative und prothetisch-orientierte Planung entscheidend.

Tab. 1 Verschiedene Möglichkeiten einer Navigationssoftware, um die Diagnostik, den Behandlungsplan und die Durchführung einer Implantation zu verbessern.

Die rasche Entwicklung und die Implementierung der digitalen Technologien in der Zahnmedizin ermöglichen es, verschiedene Datensätze in eine Planungssoftware zu importieren, sie zu bearbeiten, zusammenzufügen und zu analysieren. Das virtuelle Potenzial liefert mehr Informationen am Bildschirm, wodurch die Diagnostik vereinfacht und der Behandlungsplan verbessert wird. Mithilfe der auf dem Markt existierenden Navigations- bzw. Planungssoftware wird die Implantatposition nicht nur anhand anatomischer Strukturen, sondern auch in Bezug auf die prothetischen Anforderungen geplant (Tab. 1).

Es gibt momentan drei Möglichkeiten, die prothetische Information virtuell in eine Planungssoftware zu integrieren:

• Herstellung einer Röntgenschablone anhand eines neuen Set-ups.
• Umwandlung einer bestehenden Prothese zu einer Röntgenschablone.
• Ausführung eines virtuellen Set-ups.

Herstellung einer Röntgenschablone anhand eines neuen Set-ups

Die Patienten mit mehreren und größeren unbezahnten Kieferanteilen sowie die zahnlosen Patienten in der ersten prothetischen Phase benötigen meistens ein laborgefertigtes diagnostisches Set-up, um die Position der Zähne, die Angulation, die Okklusion sowie Ästhetik und Phonetik zu kontrollieren. Dies ist besonders wichtig, wenn ein zahnloser Defekt im Frontzahnbereich liegt. Da so die Möglichkeit besteht, ein Implantat anhand einer bestimmten Kronenposition zu inserieren, führt diese Methode zu einer günstigen prothetischen Versorgung, das heißt, zu weniger angulierten Implantatpfosten und/oder zu einem günstig liegenden Eingang des Schraubenkanals bei den verschraubten Restaurationen.

Abb. 3 Anhand eines Set-ups hergestellte Röntgenschablone für den teilbezahnten Patienten. Röntgenschablone mit den durchgebohrten, der Zahnachse entsprechenden Kanälen im Labor, ...

Abb. 4 ... in einer DVT-Aufnahme ...

Abb. 5 ... und im Mund des Patienten.

Eine Röntgenschablone ist eine exakte Kopie des vorher im Mund anprobierten und eventuell korrigierten Set-ups, in der die Zähne aus röntgenopakem Bariumsulfat und die Auflage aus Harz hergestellt sind. Jeder Zahn in der Röntgenschablone hat einen durchgebohrten, der Zahnachse und Zahnmitte entsprechenden Kanal, der als nicht röntgenopaker Kanal in einem röntgenopaken Zahn in einer DVT-Aufnahme erkennbar ist (Abb. 3 bis 5). Somit erhält man eine exakte und für eine Implantatposition wichtige Information über die Zahnachse, Zahnmitte und die prothetische Zahnlage in der Zahnreihe.

Umwandlung einer bestehenden Prothese zu einer Röntgenschablone

In manchen klinischen Situationen, wenn eine stabile, ästhetisch und funktionell suffiziente Teil- oder Totalprothese vorhanden ist, ist ein neues Set-up nicht notwendig.

Abb. 6 Oberkiefertotalprothese mit röntgenfähigen Glasperlen und die Zahnachse darstellenden Guttaperchastreifen, die anstelle einer Röntgenschablone für eine DVT-Aufnahme verwendet wird.

Abb. 7 Ansicht der gleichen Oberkiefertotalprothese in einer DVT-Aufnahme (3-D-Rekonstruktion der Prothese) mit anhand prothetischer Zahnposition geplanten Implantatstellen.

In einem solchen Fall kann man die bestehende Prothese duplizieren und somit eine Röntgenschablone herstellen. Bei den zahnlosen Kiefern kann man anstelle einer Röntgenschablone die radioopaken Marker auf der Basisprothese in der Nähe der Umschlagfalte in verschiedenen Höhen befestigen. Die Marker helfen dabei, den nicht röntgensichtbaren Kunststoff der Prothese in der DVT-Aufnahme erkennbar zu machen. Es wird empfohlen, mindestens acht Marker aus Guttapercha oder Glasperlen zu befestigen, um eine bestmögliche Erkennbarkeit zu sichern. Um die prothetischen Achsen der Zähne zu bestimmen, können noch dazu Guttaperchastreifen zentral an allen drei Oberflächen, d. h. okklusal, bukkal/labial und palatinal/lingual an den Zähnen, befestigt werden. Eine auf diese Art und Weise vorbereitete Prothese wird Scanprothese genannt. In einer DVT-Untersuchung wird die Scanprothese zweimal digitalisiert: im Mund und extraoral. Dies ist ein sogenanntes Doppelscanverfahren, durch das sich die Möglichkeit ergibt, später in der Planungssoftware beide Scans zu überlagern und die anatomischen Strukturen mit und ohne prothetische Information visualisieren zu können (Abb. 6 und 7).

Abb. 8 Virtuelles Set-up des Zahns 46 und entsprechende Planung der Implantatposition.

Ausführung eines virtuellen Set-ups

Bei teilbezahnten Patienten mit kleinen interdentalen Defekten benötigt man keine Röntgenschablone, wenn nur einzelne Zähne fehlen. Es gibt zwei Möglichkeiten, die prothetische Information in solchen Fällen zu übertragen. Bei der ersten Möglichkeit wird ein im Labor hergestelltes Set-up im Mund abgeformt, in optische Scandaten umgewandelt und in einer Software zusammen mit einer DVT-Aufnahme überlagert. Bei der zweiten Möglichkeit wird ein virtuelles Set-up direkt in einer Software angefertigt. Somit wird die Implantatposition anhand der prothetischen Information zur entsprechenden Lage der virtuellen Zähne bestimmt (Abb. 8).

Abb. 9 Insuffiziente Passung einer Röntgenschablone im Oberkiefer: ein sichtbarer Spalt zwischen Röntgenschablone und Mukosa in sagittalem ...

Abb. 10 ... und vertikalem Schnitt.

Die Passung der Scanprothese bzw. der Röntgenschablone spielt eine besonders wichtige Rolle für die Genauigkeit der Implantatplanung und für die Herstellung der Bohrschablone. Falls ein Spalt zwischen der Scanprothese bzw. Röntgenschablone und der Schleimhaut in einer DVT-Aufnahme sichtbar ist, bedeutet dies, dass die Passung im Mund nicht optimal war. So kann ein Fehler zustande kommen, der von der diagnostischen Situation auf die Bohrschablone und später auf die Implantatpositionen übertragen wird. Die Scanprothese oder Röntgenschablone, die keine gute Passung aufweist, soll entweder direkt unterfüttert oder la­bortechnisch korrigiert bzw. neu hergestellt werden, um eine möglichst exakte Information in einer DVT-Aufnahme zu erzielen (Abb. 9 und 10).

Nachdem die prothetische Information erfolgreich in eine Planungssoftware importiert wurde und die Implantatpositionen geplant sind, folgt die Kon­struktion der Bohrschablone. Bohrschablonen können von verschiedenen anatomischen Strukturen unterstützt werden und sind somit in drei verschiedenen Kategorien eingeteilt: schleimhaut-, zahn- und ­knochengetragene Bohrschablonen.

Abb. 11 DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine)-Daten eines dreidimensional rekonstruierten Unterkiefers in einer DVT-Aufnahme ...

Abb. 12 ... und STL (Standard Tesselation Language)-Daten des gleichen Unterkiefermodells, das in einem Laborscanner digitalisiert wurde.

Abb. 13 In einer Software überlagerte Datensätze einer DVT-Aufnahme und eines Laborscans.

Abb. 14 Das ausgewertete Ausmaß des Zahnfleisches im Zusammenhang mit den Positionen der geplanten Implantate.

Um eine schleimhaut- oder zahn-schleimhautgetragene Bohrschablone zu erstellen, benötigt man die Weichgewebeinformation. Die Weichgewebestrukturen sind in einer DVT-Aufnahme nicht gut dargestellt und müssen deswegen zusätzlich durch den optischen Scan aufgenommen werden. Entweder nimmt man eine konventionelle Abformung und scannt das Gipsmodell in einem Laborscanner, oder man digitalisiert die Mundsituation direkt mit einem Intraoralscanner – beide Wege sind möglich. Die Weichgewebeinformation kann danach in die Planungssoftware übertragen werden und somit wird die exakte Morphologie und Dicke des Zahnfleischs bestimmt. Diese Information verwendet man, um einen Gingivaformer bzw. Implantatpfosten im Voraus auszuwählen und sich bereits vor einem operativen Eingriff zu entscheiden, ob zum Beispiel ein Bindegewebetransplantat notwendig ist. Außerdem wird die Kommunikation mit dem Zahntechniker ebenfalls vereinfacht, der schon vor der Operation ein passgenaues Provisorium erstellen kann (Abb. 11 bis 14).

Um eine zahngetragene Bohrschablone zu konstruieren, sind die vorgenannten optischen Daten eines hochauflösenden Labor- oder Intraoralscanners erforderlich. Dadurch erhält man präzise Informationen über die Oberflächen der Zähne, die in einer DVT-Aufnahme durch eine mögliche Verzerrung, zum Beispiel im Beisein von metallhaltigen Restaurationen, nicht so exakt abgebildet werden. Aus diesem Grund kann eine stabile zahngetragene Bohrschablone, basierend nur auf den DVT-Bildern, nicht erstellt und muss durch die Daten aus dem optischen Scan ergänzt werden.

Abb. 15 Verschiedene Workflows von digitalen Implantatplanungen bei teilbezahnten und zahnlosen Kiefern. Implantatplanung bei einem teilbezahnten Kiefer mit einem digitalen Set-up (Möglichkeit I), mit einer Röntgenschablone (Möglichkeit II) und mit einem im Labor hergestelltem Set-up (Möglichkeit III), um eine zahn-schleimhautgetragene Bohrschablone zu erstellen.

Abb. 16 Verschiedene Workflows von digitalen Implantatplanungen bei teilbezahnten und zahnlosen Kiefern. Implantatplanung beim zahnlosen Kiefer mit anhand des neuen Set-ups hergestellter Röntgenschablone (Möglichkeit I), mit anhand des Duplikats von bestehender Prothese hergestellter Röntgenschablone (Möglichkeit II) oder mit der bestehenden Prothese und befestigten radioopaken Markern (Möglichkeit III). Die grüne punktierte Linie bestimmt die notwendigen Maßnahmen, um eine schleimhautgetragene Bohrschablone herzustellen, welche bei der Herstellung von knochengetragenen Bohrschablonen nicht notwendig sind.

Abb. 17 Die geplanten Positionen der Verankerungsstifte (rosa) in einem Unterkiefer mit der Scanprothese und zwei geplante Implantate in der Interforaminalregion (gelb).

Abb. 18 Klinische Ansicht der schleimhautgetragenen und mit drei Verankerungsstiften fixierten Bohrschablone im Unterkiefer.

Eine knochengetragene Bohrschablone ist die einzige Bohrschablone, die hinsichtlich der Knocheninformation von einer DVT-Aufnahme konstruiert werden kann. Die Erstellung einer solchen Bohrschablone ist in den klinischen Situ