Artikel: V. Alevizakos, L. Zaros und C. von See

Prozess- und Zeitmanagement in der analogen und digitalen Herstellung von Totalprothesen

Aus dem Zentrum CAD/CAM und digitale Technologien in der Zahnmedizin (Leiter: Prof. Dr. Constantin von See) der Danube Private University Krems

Einleitung

Die digitale Revolution in der Totalprothetik hat begonnen.

In unserem täglichen Leben haben sich digitale Prozesse schon seit Jahrzehnten etabliert und sind kaum noch wegzudenken. Das „Digitale“ kann sich in technische Abläufe integrieren, Verbesserungen hervorbringen, sie revolutionieren und so ein völlig neues Verfahren mit noch größerer Präzision und Verkürzung bestimmter Arbeitsabläufe generieren. Computer-Aided Design/Computer-Aided Manufacturing (CAD/CAM) und computergestützte Implantation sind die wichtigsten Techniken in der digitalen Zahnmedizin. Dank neuer Soft- und Hardwareelemente können Arbeitsschritte, die vor wenigen Jahren noch manuell durchgeführt wurden, heute viel einfacher, schneller, genauer und wirtschaftlicher erledigt werden. Die Fortschritte in der Zahnmedizin werden dank neuer Geräte, wie intraoralen Scannern, CAD/CAM-Fräsanlagen und 3D Drucker, angewandt und können heute bestimmte Arbeitsabläufe verkürzen. In den nächsten Jahren werden sich die digitalen Technologien in der modernen Zahnarztpraxis zum Wohle des Patienten immer mehr etablieren.

PhotoAbb. 1: Workflow analoge Prothese (erstellt von L. Zaros) Seit einigen Jahren ist das Verfahren zur digitale Herstellung von Totalprothesen verfügbar, was eine Verkürzung der Behandlungszeit am Stuhl und weniger Termine für den Patienten mit sich bringt.

Die Herstellung einer analogen Totalprothese ist für den Patienten mit einem hohen Zeitaufwand verbunden – bedenkt man die einzelnen Schritte, die abgeschlossen werden müssen. Wird der Zahnersatz digital angefertigt, können einige Schritte übersprungen und somit Termine auf ein Minimum reduziert werden.

Totalprothesen, die digital hergestellt werden, besitzen mehrere Vorteile gegenüber der konventionellen Herstellung: durch die Verwendung von industriell hergestellten PMMA-Prothesenblanks wird eine homogene Materialqualität erreicht, was Porositäten, Lufteinschlüsse, Polymerisationsschrumpfung und Restmonomergehalt auf ein Minimum reduziert. Die geringere Porosität ermöglicht eine Reduktion der bakteriellen Besiedelung und eine bessere Anpassungsfähigkeit an die Mundschleimhaut, was zu weniger Druckstellen führt. Sollte eine Prothese verloren gehen, muss der Behandler nicht alle zur Neuanfertigung notwendigen Arbeitsschritte wiederholen, da auf Grundlage der vorhandenen Daten ein Ersatz gefräst werden kann.

Im Folgenden Beitrag werden das unterschiedliche Prozess- und Zeitmanagement bei der Herstellung analoger und digitaler Totalprothesen dargestellt und verglichen.

Material und Methode

PhotoAbb. 2: Workflow digitale Prothese (erstellt von L. Zaros) Die Untersuchung der Unterschiede beider Herstellungsmethoden konnte an insgesamt acht Patienten im Alter von 55 bis 78 Jahren durchgeführt werden. Bei vier Patienten wurde die Prothese auf analogem Weg hergestellt, während für die verbleibenden vier Behandelten die digitale Technik zur Anwendung kam.

Da für das klassische Verfahren sechs Sitzungen, im Vergleich zu vier im Laufe des digitalen Prozesses, nötig sind, war es interessant zu sehen, was für Zeitunterschiede generiert werden können. Für den Patienten sind zwei Behandlungsbesuche weniger angenehmer und für den Zahnarzt ist auch klinisch eine Zeitreduzierung feststellbar.

Die konventionelle Herstellung der Totalprothese beginnt mit anatomischen Abformung, gefolgt von der Funktionsabformung, dem Wachsregistrat mit Kieferrelationsbestimmung, dem Stützstiftregistrat sowie der Wachseinprobe und der Eingliederung.

Wie bereits erwähnt, können Patienten beim digitalen Verfahren zwei Termine „erspart“ werden.

PhotoAbb. 3: Erstellung des Funktionsrandes mit Virtual® „Heavy Body“ der Firma Ivoclar Vivadent (Quelle: Ivoclar Vivadent) Auch bei der digitalen Methode wurde mit der klassischen Abformung des zahnlosen Ober- und Unterkiefers mit präfabrizierten Schreinemaker-Löffeln begonnen. Die Größe der Löffel sollte mit großer Sorgfalt ausgewählt werden, da schon bei der Erstabformung alle anatomischen Details reproduziert werden müssen. Bedingt durch das zeitverzögerte Übersenden der fertigen Abdrücke zum Scannen ins zahntechnische Labor wird die Abdrucknahme mit einem Abformsilikon empfohlen. Ein Teil der Abformmasse wurde mit Hilfe einer Applikationsspritze in den Mund eingebracht und die restliche auf dem Löffel positioniert. Nach Einführung in den Mund des Patienten und korrekter Positionierung war es notwendig, den Abformlöffel bis zur kompletten Aushärtung des Materials stabil mit den Fingern zu halten. Anschließend wurde die Ruheschwebelage durch Ausatmen sowie durch die leicht geschlossenen Lippen ermittelt, in dieser Position zwei Markierungen an Nase und Kinn des Patienten gesetzt sowie abschließend dieser Abstand gemessen und notiert. In der ersten Sitzung erfolgte auch eine vorläufige Registrierung der Kieferrelation mit Hilfe eines speziellen, im Patientenmund anprobierten, Abformlöffels in Verbindung mit einem hochviskösen Silikon. Dabei wird der Löffel in den Mund eingeführt und der Patient danach aufgefordert, den Mund bis zum Erreichen des zuvor ermittelten Abstandes zwischen Nase und Kinn zu schließen,. Nachdem das Abformsilikon ausgehärtet war, wurde am Abformlöffel ein extra­oraler Registrierbogen angebracht mit dessen Hilfe eine provisorische Okklusionsebene ermittelt werden konnte. Für die Ermittlung der korrekten Winkelwerte ist die parallele Ausrichtung des Registrierbogens zur Bipupillarlinie und zur Camperschen Ebene zwingend notwendig. Schließlich wurden beide Erstabformungen und die abgelesenen Werte an das zahntechnische Labor weitergeleitet, welches mit Hilfe eines 3D-Scanners alles digitalisierte.

PhotoAbb. 4: Gesamte Funktionsabformung mit Virtual® „Light Body“ der Firma Ivoclar Vivadent (Quelle: Ivoclar Vivadent) Für die zweite Sitzung bekam der Behandler vom Labor die individuellen Bissschablonen mit Bisswallauflagen für den Ober- und Unterkiefer inklusive des Sets für die Stützstiftregistrierung. Nachdem die Ausdehnung der Löffelränder und die Aussparungen für die Wangen- und Lippenbändchen im Ober- und Unterkiefer überprüft waren, wurden zur klinischen Begutachtung der Kieferrelation beide Löffel eingesetzt. In dieser Position sollten die Bissschablonen parallel und spaltfrei liegen. Um jetzt die genaue vertikale Kieferrelation zu kontrollieren, war das erneute Anbringen von Markierungspunkten an Nase und Kinn sowie die Überprüfung des Abstandes notwendig. Des Weiteren wurde eine Sprachprobe durchgeführt, bei welcher der Patient bestimmte Wörter und Zahlen auszusprechen musste. Während dieses Ablaufs sollten sich die Bissschablonen nur ganz leicht berühren. Traten keine Abweichungen auf, war die genaue Kieferrelation ermittelt. Die die individuellen Abformungen erfolgten mit drei unterschiedlich viskösen Silikonen: hohe Viskosität für die Funktionsrandgestaltung, niedrige zur Basisabformung und ein Silikon mit sehr niedriger Viskosität für eine eventuelle Korrekturabformung.

Im nächsten Behandlungsschritt erfolgte die Abformung des Funktionsrandes im Ober- und Unterkiefer, hierbei eignen sich Abformmassen auf der Basis von Poly-Vinyl-Siloxanen. Vor Abdrucknahme musste der Löffel mit einem Haftvermittler eingepinselt werden. Die viskösere Abformmasse wurde auf dem Rand es individuellen Löffels angebracht und langsam in den Mund des Patienten eingeführt, dabei sollte der Patient selbstständig funktionelle Bewegungen ausführen: beispielsweise am Finger saugen, den Unterkiefer nach links/rechts verschieben oder die Zunge anheben. Nach Aushärtung der Masse konnte die Abformung aus dem Mund des Patienten entfernt werden. Bereits zu diesem Zeitpunkt sollte eine gewisse Saugkraft spürbar sein. Nach Einkürzung überstehender Ränder mit einem Skalpell kam ein weniger visköses Material für die Basisabformung zum Einsatz.

PhotoAbb. 5: Monoblock Einprobe; Tray Disc for Zenotec, PMMA-Rohling weiss der Firma Wieland Dental (Quelle: L. Zaros) Sollten sich danach noch Ungenauigkeiten oder Blasen darstellen, war eine Korrekturabformung mit einem noch weniger viskösen Silikonnotwendig. Nach abgeschlossener Abformung im Oberkiefer wurde derselbe Ablauf im Unterkiefer wiederholt.

Um die endgültige Parallelität der Okklusionsebene gegenüber der Camperschen Ebene und der Bipupillarlinie zu definieren, wurde ein zweites Mal der Transferbogen mit eingeschraubter Bissplatte angebracht. Dazu erfolgte zunächst das Einbringen beider Funktionsabformungen in den Mund. Anschließend biss der Patient auf die Bissgabel des Transferbogens und die definitiven Winkelwerte konnten abgelesen werden.

PhotoAbb. 6: Fertigstellung der digitalen Prothese (Quelle: L. Zaros) Für die Stützstiftregistrierung wurden beide Bisswallauflagen entfernt und durch den Stützstiftregistrat ersetzt, der Schreibstift im Oberkiefer sowie die Schreibplatte im Unterkiefer eingeklickt. Mittels Drehen an der Schraube erfolgte die Einstellung der Höhe des Registrierstiftes, bis zwischen den beiden Platten ein kleiner Spalt entstand. Nach flächiger Einfärbung der Registrierplatte mit einem Wachsmal- oder Fettstift wurde der Patient aufgefordert, mehrfach zu Schlucken und bestimmte Pro-, Retro- und Laterotrusionsbewegungen unter Führung auszuüben, was zur Aufzeichnung eines „gotischen Bogens“, dessen Schnittstelle die habituelle Zentrik ist, führte. Beim Öffnen und Schließen des Mundes sollte der Patient mit der Registrierspitze immer die Schnittstelle treffen. Gelang dies, erfolgte auf diesem Punkt die Fixierung einer Lochplatte mittels Schraube. Nach erneuter Überprüfung der Position wurden beide Abformungen inklusive Stützstiftregistrat mit einem geeigneten Silikon verschlüsselt. Nach dem Aushärten des Silikons galt das Augenmerk der Lippen- und Wangenposition. Sollte die Stützfunktion fehlen, war es notwendig, mit Wachs die fehlende Stärke zu ergänzen. Vor der Entnahme der individuellen Abformungen mussten noch Mittel-, Lach- und Eckzahnlinie mit einem wasserfesten Stift auf dem Bisswall angezeichnet werden. Die Zahnform und Farbe wurden gemeinsam mit dem Patienten mittels Farbschlüssel und Formkarte ausgewählt.

PhotoAbb. 7: Okklusionskontrolle in lateraler Ansicht (Quelle: L. Zaros) Alle verschlüsselten Abformungen, die ermittelten Winkeldaten sowie zusätzlich erhobene Befunde und Informationen wurden anschließend an das zahntechnische Labor weitergeleitet, von dem der Behandler im nächsten Schritt die Monoblockprothese, mit der vor einem definitiven Eingliedern Funktion, Phonetik und Ästhetik überprüft werden konnten, geliefert bekam. Der große Vorteil dieser Anprobe lag darin, dass die Form der Zähne und Prothesenbasis bereits der finalen Prothese entsprachen. Der Patient konnte so schon einmal die Saugkraft überprüfen und sich von der Ästhetik überzeugen. Anhand der Referenzpunkte an Nase und Kinn konnte die vertikale Relation noch einmal überprüft werden. Des Weiteren war es durch die Monoblockeinprobe möglich, die Ausdehnung der Prothesenränder, der Mittel- und Lachlinie sowie die Okklusion unter Belastung zu überprüfen. Falls es zu einem Fehler in der Herstellung gekommen wäre oder der Patient andere ästhetische Wünsche hätte, würden diese direkt auf dem Monoblock angezeichnet und mit Fotos dokumentiert werden. Nach Weiterleitung der Daten an den Zahntechniker könnte dieser die Parameter in der ComputerSoftware korrigieren.

In der vierten und letzten Sitzung erhielt der Patient die definitive digital hergestellte Prothese, die auf Funktion, Phonetik und Ästhetik überprüft wurde. Da die Prothesenbasis gefräst wird, entfallen gegenüber der analogen Herstellung die Dimensionsveränderungen der Materia­lien, wie beispielsweise Gipsexpansion und Polymerisationsschrumpfung. Digital angefertigte Totalprothesen haben eine genauere Passung, was zu einer besseren Saugkraft führt. War der Patient mit der neuen Prothese zufrieden war, wurde die Okklusion eingeschliffen. In den ersten Tagen auftretende kleinere Druckstellen konnten vom Zahnarzt entfernt werden. Routinemäßig wurde ein Kontrolltermin nach zehn Tagen vereinbart.

Ergebnisse

Photo Tabelle 1 zeigt die Zeitmessung der einzelnen Prozessschritte am Behandlungsstuhl in Minuten bei der Herstellung einer analogen und digitalen Totalprothese. Neben der Standardabweichung wurden der Mittelwert und der Standardfehler des Mittelwerts ermittelt. Auffällig ist, dass besonders in drei Arbeitsschritten (Kieferrelationsbestimmung, Funktionsabformung und Stützstiftregistrat) signifikante Abweichungen im Mittelwert zugunsten der digitalen Herstellung auftreten.

Im zweiten Datensatz wird der zeitliche Aufwand der verschiedenen Behandlungssitzungen aufgelistet und statistisch ausgewertet, sowie der Mittelewert und die Standardabweichung ermittelt. Die Stichprobengröße „N“ gibt dabei die Gesamtzahl an Sitzungen an.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass der digitale Workflow zeitliche Vorteile am klinischen Stuhl gegenüber dem klassischen analogen Verfahren bringt.

Diskussion

Im vorliegenden Beitrag wurden zwei Prozesswege (analog und digital) zur Herstellung einer Totalprothese hinsichtlich der Herstellungs­dauer gegenübergestellt und miteinander verglichen. Für diese Studie wurden Patienten ausgewählt, welche sowohl eine auf konventionellem Weg hergestellte Ober- als auch eine Unterkieferprothese benötigten. Alle Probanden wurden gefragt, ob sie sich zusätzlich einen weiteren, digital hergestellten, totalen Zahnersatz anfertigen lassen würden. Die Studienteilnehmer waren mit dem Vorgehen einverstanden. Da sich die Prozesswege auf den klinischen Behandlungsablauf beschrän­ken, wurden in der Studie nur die Zeiten gemessen, an denen der Patient am klinischen Behandlungsstuhl saß. Die Herstellungsdauer für die Anfertigung der Prothesen im Labor fanden keine Beachtung.

Nach Auswertung aller erhobenen Zeitwerte waren Vorteile der digitalen Herstellung gegenüber einer konventionellen Anfertigung feststellbar. Ausschlaggebend sind auch die Behandlungssitzungen, zu denen der Patient in die Praxis kommen muss. Wurden bei der konventionellen Versorgung sechs Termine benötigt, waren für die digitale Therapie nur vier Sitzungen notwendig. Bei der Gegenüberstellung beider Verfahren ist festzustellen, dass die digitale Herstellung im Durchschnitt 16 Minuten schneller erfolgt als die analoge. Das lässt sich mit den im digitalen Herstellungsverfahren reduzierten Behandlungsterminen, bei denen mehrere Prozessschritte gebündelt werden, erklären. Erfolgt während der ersten Sitzung im analogen Herstellungsverfahren nur die anatomische Abformung, wird bei dem digitalen Verfahren zusätzlich eine vorläufige Kieferrela­tionsbestimmung mittels speziellen, für die digitale Vermessung notwendigen, Hilfsmitteln und eine Registrierung der Okklusionsebenen mittels externem Transferbogen vorgenommen.

Bei der Auswertung der Messergebnisse hatte sich ein signifikanter Unterschied im dritten Prozesschritt bei der individuellen Abformung herausgestellt, welche auf dem digitalen Weg im Schnitt um sieben Minuten schneller ist. Das lässt sich damit erklären, dass die Funktionsrandgestaltung mit einer thermoplastischen Abformmasse zeitaufwendiger ist, als derselbe Prozessweg im digitalen Workflow mit einer Poly-­Vinyl-­Siloxanen Abformmasse mit hoher Viskosität. Weiters wurden bei diesem digitalen Behandlungstermin zusätzlich die Kieferrela­tionsbestimmung und das Stützstiftregistrat angefertigt, analog wurden dafür noch zwei weitere Termine benötigt.

Bei den restlichen zwei Sitzungen, die sich auf die Einprobe (Wachs/Monoblock) und die definitive Eingliederung der Prothese beschränken, konnten keine signifikanten Zeitunterschiede festgestellt werden.

Seit 2015 haben sich besonders drei CAD/CAM-Systeme speziell für die digitale Vermessung für die digitale Herstellung von Totalprothesen etabliert: das Baltic Denture System (Firma Merz Dental, Lütjenbrug), das AvaDent Verfahren (Firma Global Dental Science, Tilburg/Niederlande) und das Digital Denture Professional System (Firma Ivoclar Vivadent, Schaan/Liechtenstein). Bei der digitalen Herstellung eines totalen Zahnersatzes können die Abformungen, die Kieferrelationsbestimmung und das Stützstiftregistrat noch nicht digital vorgenommen werden. Genau diese Arbeitsschritte sind auf der einen Seite besonders wichtig, da sie einerseits ausschlaggebend für die Passung der Prothesenbasis sind, aber andererseits einen Mehraufwand an Sitzungen am Behandlungsstuhl benötigen. Sofern ein direktes Scannen der Abdrücke in der Praxis nicht möglich ist, muss auch die Formstabilität der Abdrücke berücksichtigt werden, welche durch den Transportweg ins Dentallabor Abweichungen vorweisen können. In den nächsten Jahren sollte das Ziel sein, die komplete Abformung und Registrierung digital durchzuführen [1, 2]. Wird die Passgenaugikeit der Prothesenbasen verglichen, liegt der Vorteil aufgrund der Vermeidung von Dimensionsänderungen durch Ploymerisationsschrumpung (welche bis jetzt nur für Basen von AvaDent wissenschaftlich ­dokumentiert sind) in der digitalen Herstellung [2, 3]. Im Rahmen einer aktuellen Studie verglichen Steinmassl et al. verschiedene CAD/CAM.Systeme mit konventionellen Herstellungsprozesse von Totalprothesen. Es stellte sich heraus, dass der freigesetzte Methacrylatmonomer insgesamt sehr niedrig war, dabei wies die Basis des Baltic Denture System den geringsten Anteil an freigesetztem Monomer auf [4]. 

In der Literatur gibt es noch wenige wissenschaftliche Langzeitstudien, die sich, abgesehen von dem bereits seit längerem verfügbaren AvaDent System, mit der digitalen Herstellung von totalem Zahnersatz beschäftigen. In den nächsten Jahren werden sicher neue wissenschaftliche Studien zur Herstellung von digitalen Prothesen dazu kommen [5].

Fazit

Die vorliegende Untersuchung zeigt, dass sich analoge und digitale Verfahren signifikant voneinander unterscheiden. Der erste Vorteil ist die geringere Anzahl von Behandlungssitzungen, die im digitalen Prozess von sechs auf vier reduziert werden können. Darüber hinaus wurden bestimmte Vorteile des digitalen Weges bei der Abformung mit individuellen Abformlöffeln ­aufgrund der Verwendung unterschiedlicher Abdruckmaterialien gesehen.

Es konnte beobachtet werden, dass der klinische Produktionsprozess von digital produzierten Prothesen schneller ist als der konventionelle Prozessweg.

Die Grundprinzipien für die Herstellung einer Totalprothese haben sich in den CAD/CAM-Systemen gegenüber der herkömmlichen Methode nicht verändert. In naher Zukunft wird es mit großer Wahrscheinlichkeit nicht mehr zu einem gegenseitigen Ausschluss, sondern der Ergänzung analoger und digitaler Abläufe kommen. Dabei steht der verstärkte Einzug digitaler Verfahren in die moderne Zahnheilkunde erst am Anfang. Die konventionellen Prozesse in der Totalprothetik werden auch weiterhin in den kommenden Jahren einen hohen Stellenwert einnehmen. Es bleibt abzuwarten, wann die fräsgestützte Herstellung einer Totalprothese von einem 3D-Druckverfahren abgelöst wird.

Anschrift für die Verfasser:
Dr. Vasileios Alevizakos
Zentrum CAD/CAM und digitale Technologien in der Zahnmedizin
Danube Private University
Steiner Landstrasse 124, A-3500 Krems
Österreich
E-Mail: constantin.see@dp-uni.ac.at 

Literatur beim Verfasser

Datum: 06.03.2019

Quelle: Wehrmedizin und Wehrpharmazie 4/2018