Tae Hyung Kim, DDS

Der Einsatz der CAD/CAM-Technik bei der Versorgung mit herausnehmbaren Prothesen erweitert sich ständig, da sich das Interesse an hochpräzisen funktionellen Restaurationen zu einem Haupttrend aller Aspekte der Zahnmedizin entwickelt hat. Die CAD/CAM-Fertigung von Totalprothesen steht im Dienst der Automatisierung des Prothesenherstellungsprozesses und der zuverlässigen und vorhersagbaren Rehabilitation unbezahnter Patienten.³ Diese beschreiben CAD/CAM-Prothesen als passgenauer und komfortabler gegenüber Prothesen, die auf herkömmliche Weise gefertigt wurden.

Neueste Entwicklungen beim additiven 3-D-Druck mit Biomaterialien ermöglichen die Herstellung komplexer biomedizinischer Geräte nach elektronischen Entwürfen auf Basis der individuellen anatomischen Daten des Patienten.⁴ Im August 2015 erhielt ein 3-D-druckbares Material für Prothesenbasen (Dentca Denture Base, Dentca Inc., USA) von der US Food and Drug Administration (FDA) die Zulassung für die Verwendung in und Herstellung von herausnehmbaren Prothesen.

Die Quintessenz Zahntechnik, kurz QZ, ist die monatlich erscheinende Fachzeitschrift für alle Zahntechniker und zahntechnisch interessierte Fachleute, die Wert auf einen unabhängigen und fachlich objektiven Informationsaustausch legen. Im Vordergrund der Beiträge und Berichterstattung steht die Praxisrelevanz für die tägliche Arbeit. In dieser Zeitschrift finden sich Zahntechniker, Dentalindustrie und die prothetisch orientierte Zahnarztpraxis mit ihren Anliegen nach einer hochwertigen Fortbildung gleichermaßen wieder. Zur Online-Version erhalten Abonnenten kostenlos Zugang. Mehr Infos zur Zeitschrift, zum Abo und zum Bestellen eines kostenloses Probehefts finden Sie im Quintessenz-Shop.

Die Kombination von digitaler Modellierung, Computeroptimierung und 3-D-Druck resultiert in einer neuen Methode der Prothesengestaltung und Herstellung. Individuell optimierte Totalprothesen lassen sich klinisch effizienter eingliedern, verringern Schmerzen und Beschwerden beim Patienten und können die langfristige Kammresorption potenziell reduzieren.¹ Der Beitrag der US-Autoren Tae Hyung Kim und FabianaVarjão aus der Quintessenz Zahntechnik 9/2016 beschreibt die Anwendung der CAD/CAM- und 3-D-Druck-Technik des Dentca-Systems bei der Herstellung 3-D-gedruckter Ober- und Unterkiefertotalprothesen.

Kasuistik

Ein 60-jähriger unbezahnter Patient wurde mit dem Wunsch nach einer Versorgung mit neuen Ober- und Unterkiefertotalprothesen vorstellig. Er hatte zuvor bereits zwei Sätze konventionell hergestellter Totalprothesen getragen.

Abb. 1 Definitive Abformungen und Bissregistrat.

Beim ersten Termin wurden definitive Abformungen mit einem Heavy Body Silikon und einem Light Body Silikon genommen, wozu zweiteilige Dentca-Abformlöffel verwendet wurden (Abb. 1). Eine geeignete okklusale Vertikaldimension wurde etabliert und die zentrische Kieferrelation mithilfe der zum Set gehörenden Vorrichtung für die Pfeilwinkelaufzeichnung registriert.³

Abb. 2 Digitale Darstellung des unbezahnten Ober- und Unterkiefers.

Abb. 3 Virtuelle Prothesenaufstellung.

Abb. 4 Digitale Darstellung der Zahnreihen der Oberkieferaufstellung.

Abb. 5 Digitale Darstellung der Zahnreihen der Unterkieferaufstellung.

Abb. 6 Lagebeziehung zwischen Oberkieferzähnen und zahnlosen Kämmen. Auf Wunsch des Patienten wurden Engstände und Asymmetrien kreiert.

Abb. 7 Lagebeziehung zwischen den Unterkieferzähnen und den zahnlosen Kämmen. Auf Wunsch des Patienten wurden Engstände und Asymmetrien kreiert.

Abb. 8 Frontale Ansicht des digitalen Entwurfs der komplettierten Prothesen mit Zahnfleischstrukturen.

Abb. 9 Rechtsaterale Ansicht des digitalen Entwurfs der komplettierten Prothesen mit Zahnfleischstrukturen.

Abb.10 Linkslaterale Ansicht des digitalen Entwurfs der komplettierten Prothesen mit Zahnfleischstrukturen.

Mithilfe der Dentca CAD-Software (Preform 1.9.1) wurden die Abformungen digitalisiert und virtuelle Darstellungen der zahnlosen Kiefer generiert (Abb. 2). Die virtuelle Prothesenaufstellung (Abb. 3) erfolgte im Computer. Auf Bitten des Patienten wurde eine natürliche Zahnstellung mit Engständen und Asymmetrie realisiert (Abb. 4 bis 7). Auch die Ober- und Unterkiefer-Prothesenbasen mit bogenförmigen Zahnfleischstrukturen wurden entworfen (Abb. 8 bis 10).

Abb. 11 Frontale sowie rechts- und linkslaterale Ansicht der Oberkiefer-Testprothesen.

Abb. 12 Lächeln des Patienten mit den eingesetzten Testprothesen.

Die virtuellen Entwürfe wurden dann an einen 3-D-Drucker gesendet, um Testprothesen (Prototypen) zu generieren (Abb. 11). Diese waren bei der zweiten Sitzung bereits zur Einprobe beim Patienten verfügbar und wurden bezüglich Passung und Ästhetik kontrolliert (Abb. 12).

Abb. 13 Frontalansicht der polygonisierten Modelle der Zahnreihen und unbezahnten Kämme.

Abb. 14 Frontalansicht der polygonisierten Modelle der vollständigen Prothesen.

Abb. 15 Rechtslateralansicht der polygonisierten Modelle der Zahnreihen und unbezahnten Kämme.

Abb. 16 Linkslaterale Ansicht der polygonisierten Modelle der Zahnreihen und unbezahnten Kämme.

Abb. 17 Rechtslaterale Ansicht der polygonisierten Modelle der vollständigen Prothesen.

Abb. 18 Linkslaterale Ansicht der polygonisierten Modelle der vollständigen Prothesen.

Abb. 19 Herstellung der Prothesenbasen im 3-D-Drucker.

Abb. 20 Die Prothesenbasen nach dem Druckprozess.

Abb. 21 Die Prothesenbasen nach dem Druckprozess.

Nach der Freigabe durch den Patienten wurden die digitalen Datensätze der Testprothesen mit den virtuellen Entwürfen der Zähne und Prothesenbasen (Abb. 13 bis 18) an einen Dentca 3-D-Drucker (Form 1, Formlabs) übertragen und gedruckt (Abb. 19 bis 21). Der Dentca 3-D-Druckprozess verwendet die Stereolithografie-Technologie. Die Anordnung besteht aus einem Bad mit lichtempfindlichem, flüssigem Kunststoffbasismonomer, einer Trägerplattform für das Modell und einem ultravioletten Laser zur Härtung des Kunststoffs.^2,4,5 Das Modell wird in aufeinanderfolgenden Schichten gedruckt, die zu einem festen Objekt verkleben. Im gezeigten Fall wurde das Bad mit lichthärtendem Prothesenbasiskunststoff (Dentca Denture Base) gefüllt (Abb. 19 bis 21). Der Kunststoff ist in verschiedenen Rosatönen erhältlich: Originalton, rötliches Rosa, Hellrosa und Dunkelrosa. Die Gesamtdruckzeit für beide Prothesenbasen betrug zwei Stunden und 24 Minuten.

Abb. 22 3-D-Druck der Prothesenzähne aus den digitalen Daten.

Abb. 23 Digitale Darstellung der oberen ...

Abb. 24 ... und unteren Zähne.

Abb. 25 Frontale s Ansicht der polygonisierten Modelle der Prothesenzahnreihen in Okklusion.

Abb. 26 Rechtslaterale Ansicht der polygonisierten Modelle der Prothesenzahnreihen in Okklusion.

Abb. 27 Linkslaterale Ansicht der polygonisierten Modelle der Prothesenzahnreihen in Okklusion.

Abb. 28 Die Prothesenzähne werden im 3-D-Drucker erzeugt.

Abb. 29 Die Prothesenzähne werden im 3-D-Drucker erzeugt.

Abb. 30 Blick auf die Unterseiten der 3-D-gedruckten Prothesenzähne im fertigen Zustand.

Mit dem Dentca 3-D-Drucker können auch die Prothesenzähne ausgedruckt werden (Abb. 22), wozu ein lichthärtendes Monomer verwendet wird, das in Vita-Farbtönen verfügbar ist. Aus den vorhandenen Datensätzen der digitalen Prothesenzähne (Abb. 22 bis 27) wurden sämtliche Zähne der Prothesen 3-D-gedruckt (Abb. 28 und 29). Da die ausgedruckten definitiven Zähne Replikate der virtuellen digitalen Zähne darstellen, ist kein zusätzliches Beschleifen der gedrucken Zähne erforderlich, um sie in die Basis einpassen zu können (Abb. 30). Die Druckzeit für die Prothesenzähne lag bei 1 Stunde und 5 Minuten.

Abb. 31 Ober- und Unterkieferprothesenbasis nach dem Druck, mit Zahnfleischstrukturen und Aussparungen für die Zähne.

Abb. 32 Die ausgedruckten Prothesenbasen unter ultravioletten Polymerisationslicht.

Abb. 33 Die individuell 3-D-gedruckten Oberkieferzähne.

Abb. 34 bis 38 Die Oberkieferzähne werden für die Verklebung sukzessive einzeln auf die obere Prothesenbasis gesetzt.

Abb. 35

Abb. 36

Abb. 37

Abb. 38

Sobald die Basen (Abb. 31 und 32) und die Zähne (Abb. 33) fertiggestellt waren, wurde jeder Zahn einzeln mit seiner Prothesenbasis verklebt, wozu ein lichthärtendes Adhäsiv (Dentca Inc) verwendet wurde (Abb. 34 bis 38). Die fertigen Prothesen wurden im Anschluss mit einem Prothesen-Coating (Sun Medical Company Ltd., Moriyama, Japan) finiert.

Abb. 39 Die fertigen 3-D-gedruckten Ober- und Unterkiefer-Totalprothesen.

Abb. 40 Frontale sowie rechts- und linkslaterale Ansicht der fertigen 3-D-gedruckten Ober- und Unterkiefer-Totalprothesen.

Nach Abschluss des CAM-Prozesses waren die Prothesen bereit für die Abgabe an den Patienten (Abb. 39 und 40). Während der Eingliederung wurden leichte Anpassungen distolingual auf der rechten Seite der Unterkieferprothese durchgeführt, weil hier das Gewebe einen Unterschnitt bildete. Die Okklusionskontrolle erfolgte mit boPET-Folie (Mylar) und Artikulationspapier.

Abb. 41 Lächeln des Patienten mit den endgültigen 3-D-gedruckten Totalprothesen.

Der Patient wurde einen Tag sowie eine Woche nach der Eingliederung nachkontrolliert. Die prothesentragende Mukosa und das angrenzende Weichgewebe zeigten sich gesund, und an den Totalprothesen waren keine weiteren Anpassungen erforderlich. Der Patient erklärte sich sowohl mit dem Sitz und der Funktion als auch mit der Ästhetik der Prothesen überaus zufrieden (Abb. 41).

Schlussfolgerung

Die Kombination von CAD/CAM-Technologie und 3-D-Druck automatisiert den Prozess der Prothesenherstellung und generiert hochpräzise Prothesen. Die Technik kann menschliche Fehler begrenzen und zugleich die Anzahl der Behandlungstermine und die Behandlungszeit bis zur Protheseneingliederung verringern.

Ein Beitrag von Tae Hyung Kim und Fabiana Varjão, beide Los Angeles, USA

Literatur

1. Chen J, Ahmad R, Suenaga H, et al. Shape optimization for additive manufacturing of removable partial dentures: A new paradigm for prosthetic CAD/CAM. PLoS One 2015;10:e0132552.

2. Chia HN, Wu BM. Recent advances in 3D printing of biomaterials, J Biol Eng 2015;19:4.

3. Kim T, Duarte S. CAD/CAM technology for complete denture fabrication. Quintessence Dent Technol 2015;38:178–188.

4. Stansbury JW, Idacavage MJ. 3D printing with polymers: Challenges among expanding options and opportunities. Dent Mater 2016;32:54–64.

5. Torabi K, Farjood E, Hamedani S. Rapid prototyping technologies and their applications in prosthodontics, a review of literature. J Dent Shiraz Uniw Med Sci 2015;16:1–9.