Computergestützte Implantation
Artikel: M. Stoetzer

Computergestützte Implantation

Aus dem Sanitätsversorgungszentrum Seedorf (Leiter: Flottillenarzt Dr. Y. Beißenhirtz) des Sanitätsunterstützungszentrums Wilhelmshaven (Leiter: Oberstarzt Dr. M. Clauss)

In der zahnärztlichen Implantologie werden zunehmend komplexere Fälle versorgt. Durch die Anwendung von computerbasierten Positionierungshilfen oder der Navigation wird der operative Ablauf in der truppenzahnärztlichen Praxis deutlich vereinfacht. Gleichzeitig stellen diese Verfahren ein Qualitätssicherungsinstru­ment für den Behandler und den Patienten dar. Durch die Verwendung der dreidimensionalen Röntgentechnik in Kombination mit Scan- Bohrschablonen verringern sich die intra- und postoperativen Komplikationsraten signifikant [1], während gleichzeitig die Implantatinsertion deutlich exakter vorgenommen werden kann [2]. Im vorliegenden Beitrag sollen die Möglichkeiten von computergestützter Implantation vorgestellt werden.

Seit mehr als 13 Jahren werden Navigationssysteme eingesetzt. Aktuell ist die Auswertung von 3-D Datensätzen als Grundlage eines digitalen Workflows so professionalisiert [3], dass die sogenannte „schablonengeführte Implantologie“ immer mehr an Bedeutung erlangt und mittlerweile in Kombination mit digitalisierten oralen Befunden (entweder als Direkt- oder Modellscan) eine hohe, aber noch verbesserungsfähige, Präzision erreicht hat [4]. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass die intraoperative Genauigkeit vor allem von der Qualität der Bildgebung und der Referenzierung abhängt [5,6]. So geht beispielsweise ein großer Schichtabstand innerhalb von CT-Bildgebungen zu Lasten der Exaktheit bei der Darstellung.

Im Rahmen eines komplexen digitalen Workflows von der Diagnostik über die Therapieplanung, die Therapieentscheidung sowie deren Umsetzung bis hin zur postoperativen Qualitätskontrolle und Versorgung mit prothetischen Restaurationen eignet sich die zahnärztliche Implantologie besonders gut für die Verwendung der sogenannten „Navigation“.

Grundvoraussetzung für den Einsatz der computer-assistierten Planung (CAPP = computer assisted preoperative planning) ist immer ein dreidimensionaler Datensatz. Die Indikation für einen solchen Volumendatensatz ist dann gegeben, wenn die Beurteilung des Knochenlagers durch ein konventionelles, zweidimen­sionales Röntgenbild (OPT) nicht hinreichend möglich ist. Die Verwendung der digitalen Technologie in der Implantologie hat vor allem das Ziel der Qualitätssicherung, indem die prothetisch orientierte Rückwärtsplanung als Zielvorlage interpretiert und über eine Schablone praktisch generiert werden kann. Die Navigation führt somit zu einem Umdenken im Sektor der zahnärztlichen Implantologie, sodass Implantate die „gut inseriert“, jedoch nicht prothetisch versorgbar sind, zukünftig der Vergangenheit angehören sollten.

Schablonengeführte Implantologie

PhotoAbb. 1: Ausschnitt aus einer Implantatplanung mit der Software coDiagnostix® und der Darstellung des Nervus alveolaris inferior links. Die perfekte 3-D Position des Implantates ist entscheidend für den dauerhaften Behandlungserfolg, wobei nicht nur eine ausreichende Knochensubstanz hierfür wichtig ist. Bei der Positionierung gilt es darauf zu achten, dass keine Wurzeln von Nachbarzähnen oder Nerven verletzt werden. Zudem müssen Tiefe sowie Ausrichtung des Implantats genau stimmen, damit später der Zahnersatz exakt angepasst werden kann und die Belastung in Achsrichtung erfolgt. Bei jeglicher Planung darf die Situation des Gegenkiefers nicht unberücksichtigt bleiben.

Auf herkömmlichen Röntgenbildern sind oftmals wichtige Informationen nicht erkennbar. Abhilfe schafft hier die computergestützte dreidimensionale Implantatplanung.

Der nötige Abstand zu Nerven sowie die optimale Implantattiefe werden bei der computergestützten 3-D Planung, abhängig von dem benutzten Programm, schon recht gut berechnet. Die Software ermöglicht eine dreidimensionale Planung am Bildschirm und bietet beste Voraussetzungen, um das Implantat sicher und genau setzen zu können (Abb. 1).

Durch die 3-D Planung kann zusätzlich eine Vorhersage des ästhetischen Ergebnisses einer prothetischen Restauration vor dem Einsetzen der Implantate getroffen werden.

Auf der Basis der gewonnenen Informationen kann die exakte und sichere Implantatpositionierung im Knochen mittels einer speziellen Planungssoftware in eine Bohrschablone umgesetzt werden. Zusätzlich kann mit dem Programm die Planung sowie der Ablauf der Operation leicht verständlich an einem Monitor gezeigt werden. (Abb. 2 und 3).

PhotoAbb. 3: Zusätzliche Implementierung des ursprünglichen analogen Planungsmodells in den Datensatz. PhotoAbb. 2: Segmentierter Unterkiefer mit virtueller Implantatposition und virtueller Bohrschablone während der Planung mit coDiagnostix®.

Durch die Analyse aller Ebenen von 3-D Datensätzen ist die Zuordnung von benachbarten anatomischen Strukturen, wie beispielsweise des Nervus alveolaris inferior oder die Lagebeziehung zur Kieferhöhle, überhaupt erst quantitativ möglich. Virtuell kann das CAD-Modell des spezifischen Implantates geplant und positioniert werden. Verschiedene Computerprogramme stehen dem Behandler bei der Planung und Visualisierung der Implantatinsertion zur Verfügung. Der Autor verfügt über langjährige Erfahrungen mit der offenen Software coDiagnostiX® der Chemnitzer Firma Dental Wings GmbH, welches durchaus als die führende Planungssoftware angesehen werden kann. Mit diesem Hilfstool ist es erstmals möglich, eine digitale Bohrschablone zu planen und in einem lokalen Labor herzustellen. Die Anwendung von coDiagnostiX® ist eine anspruchsvolle und dennoch bedienerfreundlich geführte Chirurgiesoftware, die über umfassende Biblio­theken von Implantat-, Abutment- und Hülsensystemen aller gängigen Implantathersteller verfügt. Dabei kann der Anwender mit generischen Hülsensystemen arbeiten und benutzerspezifische Implantate in die Bibliothek importieren, um so auch speziellen Anforderungen gerecht zu werden.

Zusätzlich zum 3-D Datensatz wird parallel ein virtuelles Modell von dem zu versorgenden Kiefer benötigt. Dazu wird zunächst der Kiefer abgeformt und ein herkömmliches Gipsmodell erstellt, das anschließend eingescannt und als digitales Modell zusammen mit dem 3-D Datensatz in die Planungssoftware eingelesen wird. Alternativ gibt es Systeme, die einen direkten Scan der oralen Situation ermöglichen. Nun kann quantitativ die knöcherne Situa­tion analysiert und zeitgleich die reale Situation mit der vorhandenen Restbezahnung sowie dem Verlauf der Gingiva mit dem digitalen Befund abgeglichen werden. Anhand der CAD-­Implantatbibliothek kann das gewünschte Implantat ausgewählt und virtuell positioniert werden. Somit lässt sich im 3-D Datensatz genau ablesen, ob die geplante Implantatposition chirurgisch umsetzbar ist, vorherige augmentative Maßnahmen notwendig sind oder anatomisch relevante Strukturen die Position limitieren.

PhotoAbb. 4: Intraoperativer Situs nach Darstellung des Knochens und Einsetzung einer im Vorfeld mit coDiagnostix® geplanten Bohrschablone. Nach der Planung kann jetzt auf der Basis der virtuell ermittelten Insertionsstelle eine Schablone erstellt werden, wobei mithilfe von Führungshülsen sowohl der Implantatvektor als auch die Implantatinsertionstiefe festgelegt werden können.

Die virtuelle Schablone kann anschließend als STL-Export (Surface Tesselation Language, ein spezielles Dateiformat zur Beschreibung von Oberflächen) an ein Referenzlabor geschickt werden und wird dort in eine – aus Dentalkunststoff hergestellte und gut autoklavierbare –Schablone überführt, welche dann auf dem Postweg zurückgeschickt wird.

Intraoperativ ermöglicht die Schablone dann die geführte Bohrung, zum Beispiel mit dem eigens hierfür von der Firma Straumann entwickelten Guide System®. Dazu werden unterschiedliche Reduzier­instrumente, welche über gleiche Außen-, aber unterschiedliche Innendurchmesser verfügen, für das jeweilige Implantatsystem entsprechend der verwendeten Bohrergrößen in die Führungshülsen eingesetzt. Sogar die Verwendung von Osteomen ist durch die Schablone möglich und garantiert damit über den gesamten Verlauf der Aufbereitung eine achsengerechte Bohrung beziehungsweise Verdrängung (Abb. 4 bis 6).

PhotoAbb. 6: Geführte Knochenkondensation durch die Bohrschablone. PhotoAbb. 5: Zur navigierten Implantation in die Bohrschablone eingesetzte Führungshülsen. Dadurch sind Tiefenanschlag und Durchmesser vorgegeben. Sollte eine augmentative Maßnahme notwendig sein, so wird durch die Verwendung der Schablone eine genaue Positionierung des Augmentates gewährleistet. Der Operateur weiß durch die prothetische Rückwärtsplanung eindeutig, wo das Implantat idealerweise stehen soll und kann somit gezielt in den Bereichen der knöchernen Defizite augmentieren. Dadurch wird die Entnahme falsch dimensionierter Knochenblöcke oder die Fehlpositionierung von Augmentaten vermieden.

Neben der eigentlichen Anwendung bei der Implantatbohrung kann die Bohrschablone zusätzlich bei der späteren Freilegung von Implantaten eingesetzt werden.

Vorgehen zur Herstellung einer Bohrschablone:

Grundsätzlich gibt es zwei mögliche Vorgehensweisen zur Planung und Herstellung einer Bohrschablone.

PhotoAbb. 7: Ablaufschema des konventionellen Verfahrens (Erstellung einer Röntgenschablone, sekundäre Umwandlung in eine Bohrschablone und abschließende virtuelle Planung der Implantation). Der eine Weg führt über die konventionelle Abdrucknahme, Modellerstellung und das Anfertigen einer Scanschablone auf diesem Modell. Mit der Scanschablone, in die röntgendichte Referenzstifte eingearbeitet sind, wird dann der 3-D Datensatz erstellt und anschließend in eine Planungssoftware eingelesen. Die Planung der Implantatpositionen erfolgt virtuell am PC. Im Anschluss berechnet die Software die Einstellungen für den „Bohrtisch“, der als Übertragungshilfe für die geplanten Implantatpositionen in eine Bohrschablone, dient (Abb. 7).

PhotoAbb. 8: Ablaufschema des rein digitalen Herstellungsweges Bei der zweiten Möglichkeit kann ein 3-D Datensatz ohne Scanschablone erstellt werden. Am Computer wird dieser mit der digitalisierten intraoralen Situation (die entweder durch den Scan eines Gipsmodelles oder unmittelbar durch eine optische Erfassung in der Mundhöhle wiedergegeben wird) überlagert. Auch hier werden die Implantatpositionen mit Hilfe der Software geplant und anschließend eine Bohrschablone mit dem gleichen Programm konstruiert. Die Herstellung dieser Schablone erfolgt dann in einem zentralen Fräszentrum oder in einem dezentralen zahntechnischen Labor (Abb. 8).

Implantatkontrolle

Im Anschluss an die Implantation sollte das Ergebnis radiologisch kontrolliert werden. Dabei werden oftmals 2-D Röntgenaufnahmen verwendet, wobei die Aussagekraft dieser postoperativen Röntgenaufnahmen nur eingeschränkt für die Beurteilung der genauen Implantatposition im Kiefer, insbesondere im Hinblick auf forensische Aspekte, anwendbar ist [7].

Der entscheidende Schwachpunkt von Panoramaschichtaufnahmen ist ein verfahrenstechnischer Mangel –sie sind nicht auf relevante und individuelle Strukturen der Patienten einstellbar. Die digitale Abformung von Kieferanteilen stellt dagegen ein strahlungsfreies, etabliertes Verfahren in der Zahnmedizin dar. Dazu werden Kieferbereiche im fotooptischen Verfahren zu digitalen dreidimensionalen Modellen zusammengesetzt. Die dabei erreichte Präzision dieser Technik ermöglicht ein breites klinisches Einsatzspektrum [8].

Zusätzlich ist die exakte dreidimensionale Erfassung von Implantaten mittels Hilfskörper, so genannte Scanbodies, möglich [9]. Nach digitaler Erkennung des Scanbodies in der digitalen Abformung wird ein virtuelles Implantat entsprechend der räumlichen Position des Scankörpers in den Datensatz projiziert. Die daraus gewonnenen Daten (die der chirurgisch umgesetzten Implantatposition entspricht), werden mit der präoperativen Planung der Implantatpositionen überlagert („gematched“) und verglichen.

PhotoAbb. 9: Messergebnisse bei der Bestimmung der Implantatposition über einen digitalen Scan und Einbringen eines Scankörpers. Die Technik der Positionsbestimmung von Implantaten mittels intraoralen Scans stellt somit eine einfach durchzuführende und strahlungsfreie Möglichkeit zur dreidimensionalen Lagebestimmung nach der Überlagerung in einen 3-D Datensatz dar. Mit diesem Verfahren lässt sich direkt nach der Implantation die Lage des Implantates ohne den erneuten Einsatz von Röntgenstrahlen kontrollieren und evaluieren [10] (Abb. 9).

Zusammenfassung:

Die computergestützten Verfahren greifen zunehmend in alle Bereiche der zahnärztlichen Praxis ein. Digitale Dokumentation und Abrechnung, digitales Röntgen oder digitale Abformungen sind zunehmend Bestandteil zahnärztlicher Routine. Die digitale Planung und intraoperative Kontrolle von chirurgischen Eingriffen ist somit nur die logische Konsequenz.

Dabei profitiert kaum ein anderer Bereich der Zahnmedizin so von der computer-assistierten Planung und Navigation wie die dentale Implantologie. Sie ermöglicht, gemeinsam mit dem oralen Befund, die ideale prothetische Umsetzung einer exakten chirurgischen Insertion. Gezielt können anatomische Strukturen (beispielsweise Nerven oder Zahnwurzeln) bei der Implantation geschont oder das vorhandene Knochenangebot (zum Beispiel die Pterygoisfortsätze) genutzt werden. Selbst bei komplexen Fällen, wie die Insertion von im Jochbein verankerten oder durch die Kieferhöhle inserierten Implantaten (so genannte Zygomaimplantate), erhöht sich die Sicherheit für den Patienten durch die Verwendung von Navigationssystemen deutlich.

Dabei kommt der Bohrschablone, welche digital geplant und mit Richtungshülsen versehen ist, für die geführte Implantologie eine besondere praxisrelevante Bedeutung zu. Sie wird insgesamt viermal verwendet: bei der Diagnostik, der Augmentation, zum Auffinden der exakten Augmentationsposition, der Implantation und später Freilegung. Neben diesem Einsatz digitaler Techniken, bietet die Computer-assistierte Planung (CAP) unseren zukünftigen Zahnärzten bereits im Studium die Möglichkeit, einfache und komplexe reale Patientensituationen beliebig oft virtuell zu bearbeiten.

So ist es bereits heute möglich, einen implantologischen Fall soweit virtuell zu planen, dass zum Zeitpunkt der Implantatinsertion ein individuelles Provisorium oder – im Sinne einer Sofortbelastung – ein individuelles Abutment mit der endgültigen prothetischen Versorgung vorliegt. Das setzt die Übereinstimmung der geplanten mit der klinisch erreichten Implantatposition voraus und einen Abgleich der eingesetzten Geräte sowie der hierauf abgestimmten Software. 

Anschrift des Verfassers:
Oberfeldarzt Priv.-Doz. Dr. Marcus Stoetzer
SanVersZ Seedorf
Fallschirmjäger-Kaserne
Twistenberg 120, 27404 Seedorf
E-Mail: marcusstoetzer@bundeswehr.org 

Literatur beim Verfasser
Quellenangaben: alle Fotos Marcus Stoetzer

Datum: 26.08.2019

Quelle: Wehrmedizin und Wehrpharmazie 2/2019