Quintessenz Journals

INNOVATIONEN
NAVIGIERTE ORALE IMPLANTATION
Eine neue Generation effizienter
Bohrschablonen für die Implantologie
Digital, dreidimensional, onlinebasiert, interdisziplinär
Ralf Kräher-Grube, Ulrich Konter, Matthias Müller
Zusammenfassung
Im Rahmen implantologischer
Diagnostik und Planung war
bisher die Anfertigung einer extra
röntgenopaken Schablone für
die Erfassung mit bildgebenden Verfahren erforderlich, um
in einem weiteren Schritt eine
Bohrschablone für die Implantatbettaufbereitung und -insertion
herzustellen. Die Herstellung der
röntgenopaken Schablone ist
bei dem hier vorgestellten neuen
Verfahren nicht mehr nötig. Eine
3-D-Aufnahme des jeweiligen Kiefers wird mit Scans des Situationsmodells und des Wax-ups bzw. der
Zahnaufstellung passgenau digital
übereinandergelegt (gematcht).
In der sog. Planungscommunity
im Internet können Implantatplanung und Modellation der
Bohrschablone von allen Beteiligten besprochen und bearbeitet
werden. Nach Freigabe wird die
Bohrschablone, abgestimmt auf
das gewünschte Implantatsystem,
über einen 3-D-Drucker im additiven Verfahren hergestellt.
Indizes
Implantatprothetik, navigierte
orale Implantation, 3-D-Implantatplanungssystem, digitaler
Workflow, smop, Planungscommunity, interdisziplinäre
Zusammenarbeit, integrierte
Zahnaufstellung, Bohrschablone,
additives Verfahren
Die dreidimensionale Bildgebung ist aus der modernen Implantologie nicht mehr wegzudenken.5 Die relevanten anatomischen Strukturen – wie Hart- und Weichgewebe,
Verlauf des Nervenkanals und Blutgefäße – sind vor dem chirurgischen Eingriff darstellbar. Mit entsprechender Planungssoftware ist es möglich, die entscheidenden Parameter – wie Implantatlänge und -durchmesser, vertikale und horizontale Positionierung
und Angulation – präoperativ zu zeigen. Werden die Planungsdaten korrekt in ein Schienensystem respektive eine Bohrschablone übertragen, kann der Chirurg den Eingriff in
Form einer navigierten Implantation durchführen und die Implantate wie geplant in die
prothetisch gewünschte Position inserieren.1,2,6
Einleitung
Durch gestiegene Ansprüche des Patienten und die Optionen knochenaufbauender
Maßnahmen haben die prothetischen Aspekte einer Implantattherapie zunehmend an
Bedeutung gewonnen. Der langfristige Behandlungserfolg hängt dabei maßgeblich
von der Planung der exakten Implantatpositionen und -angulationen ab. Hierfür muss
Prothetische
Implantatplanung
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in aller Regel ein Kompromiss zwischen dem Knochenangebot und der prothetischen
Forderung nach optimal positionierten und ausgerichteten Implantaten gefunden werden. Je nach Komplexität des einzelnen Falls werden, idealerweise im Team von Chirurg,
Prothetiker und Zahntechniker sowie Patient, alle planungsrelevanten Einflussfaktoren
im Rahmen einer sogenannten Rückwärtsplanung (Backward planning) besprochen.
Der Planungsprozess ist dabei wiederum abhängig von der Qualität und der Präzision der diagnostischen Information sowie der Möglichkeit eines möglichst fehlerfreien
und d. h. unmissverständlichen Informationsaustauschs. Dies insbesondere unter dem
Aspekt, dass der Erfolg der Implantattherapie aus chirurgischer Sicht nicht nur von der
oben beschriebenen Wahl der richtigen Implantatposition und -ausrichtung abhängt,
sondern auch von der Invasivität des operativen Eingriffs, die wiederum den Grad der
Traumatisierung der Strukturen und die Einheilung der Implantate beeinflusst.
Anhand einer vom Labor angefertigten und mit allen beteiligten Spezialisten besprochenen aufgewachsten und/oder aufgestellten Situation (Zahnaufstellung oder
aufgewachst als Wax-up) können die Implantate prothetisch orientiert für die chirurgische Phase geplant werden. Für die Übertragung des hergestellten Wax-ups in die
3-D-Röntgensituation muss für die gängigen Planungssysteme die Zahnaufstellung als
Röntgenschablone dupliziert und anschließend vom Patienten mit eingegliederter Röntgenschablone eine Computertomografie (CT) oder eine digitale Volumentomografie
(DVT) erstellt werden. Hierfür sind verschiedene Systeme bzw. Systemvarianten von
verschiedenen Anbietern – wie Simplant (Materialise, Leuven, Belgien), NobelGuide
(Nobel Biocare, Köln), coDiagnostiX (Straumann, Freiburg), Sicat (Sicat, Bonn), med3D
(C. Hafner, Pforzheim) – erhältlich. Sind die Scandaten in die jeweilige Planungssoftware
eingelesen, kann mit der definitiven Implantatplanung begonnen werden.
Die Umsetzung in eine Bohrschablone und ihre anschließende Herstellung erfolgt
dann je System vor Ort durch den Zahntechniker oder zentral. Bei der lokalen Fertigung
werden die Planungsdaten in der Regel mechanisch mithilfe eines Planungs- bzw. Bohrtischs in aufwendigen Einzelschritten auf die Bohrschablone übertragen, ein manuelles
Verfahren, welches das Risiko von Übertragungsfehlern in sich trägt.3 Bei einer Schablonenherstellung in einer zentralen Fertigung auf Grundlage der elektronisch übermittelten Datensätze sind diese Risiken zwar weitgehend minimiert, jedoch handelt es sich
dann in aller Regel um ein geschlossenes System, an dessen Vorgaben und Konditionen
man gebunden ist. Bekannte Systeme mit zentral stereolithografisch hergestellten Bohrschablonen sind NobelGuide oder ExpertEase (Dentsply Implants, Mannheim).
Gemeinsam ist allen diesen Systemen, dass auf Grundlage des Wax-ups oder einer
Zahnaufstellung eine Röntgenschablone aus röntgenopakem Bariumsulfat angefertigt
und der Patient damit gescannt werden muss. Neben diesem zusätzlichen Arbeitsschritt
lassen sich beim unbezahnten Kiefer aufgrund der Resilienz des Weichgewebes abweichende Lagepositionen zum ursprünglichen intraoralen Sitz des Wax-ups sowie Positionierungsfehler während des Röntgens nicht ausschließen (Abb. 1).
Das smop-Verfahren smop (swissmeda online planning) ist ein neuartiges 3-D-Implantatplanungssystem, das
in Zusammenarbeit mit dem Zentrum für Zahnmedizin der Universität Zürich auf seinen
heutigen Stand hin optimiert wurde.
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Modell mit
abgestimmtem Wax-up
Herstellung der Diagnostikschablone
Einprobe vor dem Röntgen
DVT/CT mit Schablone
Digitale 3-D-Planung
Umbau der Diagnostikschablone
zur Navigationsschablone
Navigierte Implantation
Abb. 1 Der herkömmliche Workflow vom Wax-up zur Bohrschablone, bislang kein einfacher Weg.
DVT ohne Schablone
Set-up
Digitaler Scan vom Modell
DVT mit Modell
und Set-up überlagert
Detailgenaue Implantatplanung
Digital konstruierte, geplottete
Navigationsschablone
Abb. 2 Das neue Verfahren am Beispiel von smop: In wenigen Schritten und ohne Röntgenschablone zur Bohrschablone.
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Abb. 3 Die Zahnaufstellung auf montierten
Modellen.
Abb. 4 Oberfläche der smop-Verwaltungsseite beim Hochladen eines Datensatzes.
Überblick Das System ermöglicht es, präzise Implantatplanungen auf Basis von DICOM-Daten
(Digital Imaging and Communications in Medicine; aus den CT- oder DVT-Aufnahmen)
sowie Oberflächenscans der aktuellen Mundsituation und der prothetischen Planung
zu erstellen (Abb. 2). Hierfür sind keine Röntgenschablonen mehr nötig. Der Planungsprozess erfolgt online gestützt. Alle berechtigten Teilnehmer können sich jederzeit und
auch zeitgleich in den Planungsprozess online einklinken und die Planungsparameter
nachvollziehbar verändern. Anschließend wird die Schablone virtuell konstruiert und
schließlich über einen 3-D-Drucker im additiven Verfahren ausgedruckt. Derart hergestellte Schienen sind in der Genauigkeit mit konventionellen Schienen vergleichbar, reduzieren jedoch die Komplexität des Behandlungsablaufs.4
Das Verfahren ist, unabhängig vom Implantatsystem, für alle implantologischen Indikationen vom Einzelzahn bis hin zum komplett zahnlosen Kiefer anwendbar.
Planungscommunity Grundlage jeder Implantation sollte eine im Team abgestimmte prothetische Rückwärtsplanung (Backward planning) sein. Dazu werden vom Patienten eine CT- oder DVTAufnahme sowie auf montierten aktuellen und exakten Situationsmodellen je nach Fallkomplexität ein im Artikulator oder am Patienten kontrollierte Zahnaufstellung erstellt
und mit allen Teamkollegen abgestimmt (Abb. 3).
Diese Diagnostik-Daten werden als DICOM-Datensätze direkt nach ihrer Erstellung
online auf einen zentralen (FTP-)Server geladen und stehen allen Beteiligten online
zur Verfügung. In dieser sogenannten Planungscommunity können – als Mitglied des
smop-Netzwerks – alle am Fall beteiligten Spezialisten das Programm mit allen seinen
Software-Tools orts- und zeitunabhängig nutzen. Da die Daten auf nur einem zentralen
Server abgelegt sind, ist das Risiko eines Datenverlusts oder fehlerhafter Datenkommunikation weitestgehend minimiert. Beim Anlegen des Stammdatensatzes können
Hierarchieebenen bzw. Zugriffsberechtigungen definiert werden, wer was in der Planungscommunity sich nur ansehen oder aktiv verändern kann. Alle Zwischenschritte
werden abgespeichert, sodass man jederzeit beliebig weit im Programm zurückgehen
kann (Abb. 4 und 5). Außerdem sind jederzeit Alternativplanungen möglich, ohne dass
dabei die Originalplanung verändert wird.
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Abb. 5 Die primäre
Darstellung der DICOM-Daten
im Planungsprogramm.
Für eine optimale computergestützte Implantatplanung müssen die intraorale Situation
und die geplante Prothetik möglichst exakt dargestellt werden können. Daher sollten
die Oberflächen-Scans vom Situationsmodell und der final abgestimmten Zahnaufstellung möglichst in Präzisionsscannern wie dem D103i (Imetric, Courgenay, Schweiz)
oder dem S600 ARTI (Zirkonzahn, Gais, Italien) oder über einen Intraoralscanner (iTero,
Align Technologies, Amsterdam, Niederlande) mit einer hohen Genauigkeit angefertigt
werden. Die Verwendung einer ausschließlich digitalen Zahnaufstellung als Richtlinie
und Orientierung ist zwar bereits technisch möglich, erfordert aber hohe zahntechnische Fachkenntnisse mit einem entsprechenden Software-Programm.
Der DICOM-Satz der CT- oder DVT-Aufnahmen vom Kiefer wird mit den Oberflächenscans überlagert (Abb. 6 bis 8). „Referenzmarken“ sind die in den Aufnahmen gut
dargestellten Hart- und Weichgewebestrukturen sowie die Grenzflächen zwischen Luft
und Schleimhaut. Die smop-Software unterstützt den Matchingprozess der Datensätze
aktiv. Die Planung der Implantate erfolgt dann unter den genannten chirurgischen und
prothetischen Gesichtspunkten. In der smop-Software sind die hierfür relevanten Tools
bereits implementiert (Abb. 9 und 10).
Die Bohrschablone wird direkt im Programm digital erstellt und vor Ort oder in einem
Produktionszentrum im additiven Verfahren (zum Beispiel Objet Eden 260V, Stratasys,
Rheinmünster) gedruckt. Form und Bauart der Bohrschablone können ganz individuell
auf den jeweiligen Fall und das verwendete Implantatsystem – ob mit Führungshülsen
oder mit Führungslöffel – abgestimmt werden. Die Konstruktionsweise der Schablone
gewährleistet während der Operation eine optimale Übersicht und eine wirkungsvolle
Kühlung (Abb. 11 und 12). Sie ist zahngestützt oder wird, bei zahnlosem Kiefer, über
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smop-Workflow
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Abb. 6 Oberflächenscan mit Set-up (14–17 und
24–27).
Abb. 7 Dicomdatensatz mit überlagerter situ
und Set-up.
Situationsmodell
a
Zahnaufstellung
b
Abb. 8 Der Matching-Prozess: a Die DVT- oder CT-Aufnahme vom Patienten wird zunächst mit dem Scan des Situationsmodells und
das wiederum b mit dem Scan der Zahnaufstellung überlagert. Anschließend kann mit dem Planungsprozess begonnen werden.
Pins oder eigens dafür krestal inserierte Interimsimplantate stabilisiert. Auch in atrophierten Kieferknochensituationen lassen sich durch die Konstruktionsmerkmale der
Bohrschablone die geplanten Implantatpositionen gut erreichen. Das gilt ebenso, wenn
Implantate distal anguliert gesetzt werden sollen.
Zusätzlich ist es möglich, die als Oberflächenscan vorliegende Zahnaufstellung der
Planung zur Informationsübertragung vor allem der vertikalen Dimension am Kronenrand als Orientierungsschablone auszudrucken. Der Operateur kann sie intraoperativ
gegen die Bohrschablone tauschen und so sich zwischendurch die Lage der geplanten
Kronenränder bzw. des Emergenzprofils verdeutlichen (Abb. 13).
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Abb. 9 Sagittale Detailansicht der Implantatplanung in regio 36.
Abb. 10 Implantatplanung in regio 32, 35, 36 aus verschiedenen Blickrichtungen.
Abb. 11 Die komplett digital erstellte, neuartige
smop-Bohrschablone.
Die Schablonen werden vor dem Eingriff am Patienten einprobiert. Sind der OPZugang sowie die vorgesehenen Bohrer und Bohrlöffel kontrolliert (Abb. 14), kann der
Chirurg mit der Aufbereitung gemäß Implantatsystem beginnen (Abb. 15 und 16). Die
Insertion des Implantats erfolgt ebenfalls durch die Bohrschablone hindurch, wobei die
vertikale Position durch die Schablone definiert ist. Sind die Implantate wie geplant inseriert, wird die Bohrschablone entfernt und der Operationssitus entsprechend behandelt
(Abb. 17).
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Abb. 12 Interdisziplinär geplante und in Folge optimierte Implantatpositionen in der Bohrschablone (gedruckte Bohrschablone auf
dem Situationsmodell).
Abb. 13 Bohrschablone mit Setup auf dem Planungsmodell.
Abb.14 Klinische Einprobe der Schablone im Mund des Patienten.
Abb. 15 Eingesetzter Bohrlöffel (Straumann Guided Implantatsystem) in einer hülsenlosen Schablone während der OP (anderer Fall).
Abb. 16 Durch die vorbereitete Schablone exakt geführte
Implantatinsertion.
Abb. 17 Operationssitus
unmittelbar nach Abschluss des
minimalinvasiven Eingriffs mit
transgingivalem Vorgehen.
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Abb. 18 Ausgangssituation im
III. Quadranten.
Abb. 19 Transversalschicht aus
dem DICOM-Datensatz mit
finaler Planung.
Abb. 20 Inseriert wie geplant
– die operativ umgesetzten
finalen Planungsparameter
(Kontroll-PSA).
Die Röntgen- bzw. Planungsbilder zeigen die Ausgangslage im dritten Quadranten, die
im Planungsprogramm gesetzten Implantate in einer Transversalschicht des DICOMDatensatzes sowie das Kontroll-PSA nach der Implantation (Abb. 18 bis 20). Die geplanten Implantatpositionen konnten mit der Schablone präzise umgesetzt werden. Im
Vergleich zum ursprünglichen prothetischen Set-up musste für die Implantatposition
in der Frontregion ein Kompromiss zwischen der prothetischen Planung und den biologischen Möglichkeiten eingegangen werden. Augmentative Maßnahmen lehnte der
Patient ab, der chirurgische Aufwand und die Zahl der Eingriffe sollten so weit als möglich reduziert werden. In der gedruckten Bohrschablone (vgl. Abb. 12, Bohrschablone auf dem Situationsmodell) sind die finalen Planungsparameter erfasst, während auf
dem Situationsmodell noch die ursprüngliche Planung erkennbar ist. Die postoperative
Röntgenkontrollaufnahme zeigt, wie exakt diese finalen Planungsparameter mit einer
navigierten Implantologie umgesetzt werden können.
Smop fußt auf einem Mitgliederkonzept. Pro Jahr fallen 800,– € Mindestkosten an. Davon sind 400,– € der jährliche Mitgliedsbeitrag; hierfür erhält man die Software einschließlich eventueller Updates. Für die zweiten 400,– € erhält man eine Art Gutscheinheft für die Herstellung von Bohrschablonen. Solange in der Community nur geplant
und keine Bohrschablone beauftragt wird, fallen keine Kosten an. Erst bei Versand der
STL (Standard-Triangulation-Language)-Daten für die Schablonenherstellung wird eine
Lizenzgebühr von 150,– € je Kiefer fällig, die jedoch mit dem Gutscheinheft verrechnet
wird, sodass man nicht ganz drei Planungssätze für die Bohrschablonen im Voraus bezahlt. Weitere smop-spezifische Kosten fallen nicht an.
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Kosten und Konditionen
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Diskussion Für den Zahntechniker ergeben sich mehr Chancen als Risiken. Über die Planungscommunity ist er in das Team eingebunden und kann jederzeit seine Fachkenntnisse in den
Planungsprozess kundenbindend einbringen. So setzt allein das Matching der Datensätze ein hohes Maß an zahntechnischer Fachkompetenz und Erfahrung im Lesen radiologischer Datensätze voraus. Zudem hängt die Passform der Schablonen ganz wesentlich
von der Genauigkeit der digitalen Grunddaten ab. Für nicht so erfahrene Zahnärzte
wie Zahntechniker ist es daher zu überlegen, sich für die Planung und den operativen
Eingriff eines entsprechend kompetenten Labors und Chirurgen zu bedienen. Die Wertschöpfung aus der Prothetik bleibt davon unberührt.
Fazit Bei dem hier vorgestellten Vorgehen wird direkt die Information einer Zahnaufstellung
digital integriert. Da keine Radiologie-Schablone mehr notwendig ist, vereinfacht das
smop-System den Planungsablauf erheblich. Es erlaubt ob seiner uneingeschränkten
Kommunikation eine optimale interdisziplinäre Zusammenarbeit und am Ende eine sicher geführte Implantation. Der Kosten- und Zeitaufwand wird für alle Beteiligten reduziert. Der Ablauf vom ersten Patientenkontakt über die interdisziplinäre Fallplanung bis
hin zur Herstellung der Komponenten gestaltet sich sehr effektiv, da das smop-System
überaus benutzerfreundlich ist und intuitiv bedient werden kann. Da keine eigentlichen
Investitionskosten anfallen, kann eine navigierte Implantation für alle Teilnehmer interessanter werden. Nicht nur in komplexen Situationen erscheint dieses teamorientierte
Verfahren als sehr hilfreich, auch anspruchsvolle Einzelzahnversorgungen werden deutlich sicherer vorhersagbar.
Hinweis
Die Aufnahmen entstammen einem aktuellen Fall. Die Planung wurde vom Labor Cuspidus (siehe
auch Laborprofil in der QZ-Ausgabe 01/2013) in Kooperation mit dem Prothetiker Dr. Matthias Müller und dem Chirurgen Dr. Ulrich Konter vorgenommen. Cuspidus ist Referenz- und Schlungslabor
für das smop-Verfahren.
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Schlieper J, Brinkmann B. Computergestützte Planung in der Implantatprothetik. Z Zahnärztl
Impl 2000;16:95-100.
ZTM Ralf Kräher-Grube, Labor Cuspidus
Sternstraße 105, 20357 Hamburg
E-Mail: [email protected]
Dr. med. Ulrich Konter, Glockengießerwall 26, 20095 Hamburg
E-Mail: [email protected]
Dr. Matthias Müller, Johannisbollwerk 19, 20459 Hamburg
E-Mail: [email protected]
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