Digitale Kieferorthopädie - Bayerisches Zahnärzteblatt

|
BZB Juni 17
|
Wissenschaft und Fortbildung
Digitale Kieferorthopädie
Von der Behandlungsplanung bis zur Retention
E i n B e i t r a g v o n P r i v. - D o z . D r. M i c h a e l Wo l f u n d D r. R o m a n S c h i l l i n g , J e n a
Digitale Technologien bieten die Möglichkeit, in
der Zukunft viele Abläufe in der zahnärztlichen
und kieferorthopädischen Behandlung zu erneuern. Demgegenüber stehen jedoch oftmals hohe
Investitionskosten und Bedenken über die Wirtschaftlichkeit sowie die Auseinandersetzung mit
der neuen Technik bei weniger computeraffinen
Behandlern und die Anlernung des Praxispersonals. Dennoch ist mittlerweile ein eindeutiger
Trend zur Digitalisierung zu erkennen. Angefangen von der digitalen Patientenakte bis hin zum
digitalen Röntgen, und damit auch der Möglichkeit der dreidimensionalen Diagnostik in der Praxis
durch den Einsatz digitaler Volumentomografie,
sowie CAD/CAM-gefrästem Zahnersatz in der
Zahntechnik. Letzterer lässt sich mittels digitaler
Abformung oftmals in einer einzigen Sitzung
beim Patienten eingliedern. Auch in der Kieferorthopädie ist die zunehmende Digitalisierung
ein großes Thema. Die Anwendungsbereiche erstrecken sich dabei von der Anfangsplanung über
die laufende Behandlung bis hin zur Retention.
Digitalisierung der Behandlungsplanung
Für eine erfolgreiche kieferorthopädische Behandlung bedarf es in den meisten Fällen einer umfangreichen vorhergehenden Diagnostik und Planung
des Patientenfalls. Dazu zählen zu einem Großteil
Abb. 1:
Nach der Erstellung digitaler
Abformdaten müssen die digitalen Modelle „digital“ getrimmt,
gesockelt und in allen Raumebenen
ausgerichtet werden. Die Abbildung
zeigt ein bearbeitetes digitales Modell für die weitere Auswertung und
Planung in der Software OnyxCeph.
die Auswertung und Planung am Gipsmodell. Diese
Modelle werden im Laufe der Behandlung auch
zur Zwischendiagnostik sowie nach Behandlungsabschluss ausgewertet. Deren Lagerung benötigt
in der Praxis einen nicht unerheblichen Platz.
Im Zuge der Digitalisierung ist es nun möglich, die
Modelle rein digital anzulegen und am Computer
auszuwerten [1]. Dafür gibt es zwei Wege der digitalen Modellerstellung: das intraorale Scanverfahren und das nachträgliche Scannen eines Gipsmodells mittels eines Modellscanners. Intraoralscanner
werden von verschiedenen Herstellern angeboten.
Oftmals sind es die gleichen Geräte, die auch für
allgemeinzahnärztliche und prothetische Anwendungen gedacht, aber mit spezieller kieferorthopädischer Software ausgestattet sind. Dabei ist neben
der Erfassung des gesamten Ober- und Unterkiefers
vor allem die Relation beider Kiefer zueinander von
Bedeutung, um später Okklusion und Bisslage des
Patienten bestimmen zu können. Auch sollten bei
Zwischendiagnostiken eventuell vorhandene Brackets den Scanvorgang nicht beeinträchtigen [2].
Wie auch bei der herkömmlichen Abformung bedarf es beim intraoralen Scannen viel Übung, um
einen sicheren und vor allem effizienten Umgang
mit dem Scanner zu gewährleisten [3,4]. Dabei
kann die direkte Erstellung des 3-D-Datensatzes
am Bildschirm mitverfolgt werden.
Quelle: OnyxCeph
66
BZB Juni 17
|
67
Quelle: OnyxCeph
|
Quelle: OnyxCeph
Wissenschaft und Fortbildung
Abb. 2: Digitale Bestimmung der Zahnachsen
Nach Abschluss des Scanvorgangs wird der Datensatz dann entweder direkt auf den Computer oder
direkt per Internetverbindung auf eine herstellerspezifische Cloud übertragen, von der der Behandler anschließend die Möglichkeit des Downloads
auf den Praxiscomputer hat. Der Umweg über die
Cloud ist allerdings je nach Gerät unumgänglich.
Zur Weiterverarbeitung bieten die Hersteller für
kieferorthopädische Belange häufig ihre eigene
Software an, oft kann aber auch eine unabhängige Software wie OnyxCeph oder Ivoris verwendet werden. Zum Austausch hat sich hierbei das
STL-Dateiformat durchgesetzt.
Gleiches gilt auch für das nachträgliche Scannen
eines Gipsmodells, bei dem zunächst beide Kiefer
einzeln und anschließend in Okklusion gescannt
werden. Die Übertragung erfolgt entweder direkt
auf den Praxiscomputer in der herstellereigenen
Software oder per Schnittstelle in die unabhängige Software. Ein autonomes Scannen ist aufgrund der Interaktion am Bildschirm nur bedingt
möglich, sodass für die Dauer des Scanvorgangs
immer Personal benötigt wird. Der Zeitaufwand
sollte daher bei beiden Scanverfahren nicht unterschätzt werden.
Um den 3-D-Datensatz nach dem Scan weiterzuverarbeiten, bietet es sich an, diesen zur übersichtlichen Darstellung virtuell zu sockeln, was analog
dem Trimmen und Aufbessern von Gipsmodellen
entspricht. Dabei werden Fehler aus dem Datensatz ausgeglichen und ein virtueller Sockel erstellt,
der den Datensatz wie ein herkömmliches kieferorthopädisches Modell aussehen lässt (Abb. 1).
Das digitale Modell ist nun zur weiteren Verwendung bereit.
Für die Erstellung klinischer Behandlungssimulationen und die Nutzung digitaler Bracketplatzie-
Abb. 3: Erstellung eines digitalen Set-ups
rungen ist die genaue Festlegung der Zahnachsen
der klinischen Kronen nötig (Abb. 2). Die von der
Software in der Regel vorgegebenen Zahnachsen
und Kronenmittelpunkte müssen kontrolliert und
manuell angepasst werden.
Schwierige Fälle erfordern manchmal eine vorherige Behandlungssimulation als Set-up-Modell,
das entweder herkömmlich am Gipsmodell oder
nun auch digital erstellt werden kann [5,6]. Beim
digitalen Set-up werden, wie beim Gipsmodell
auch, die einzelnen Zähne segmentiert und entsprechend ihrer Zahnachse und Form in der gewünschten Position aufgestellt. Ausgehend von der
ursprünglichen Malokklusion lässt sich unter Verwendung einer Planungssoftware die gewünschte
Zielokklusion planen (Abb. 3). Die Software stellt
dem Planer anhand von Werten und Farbmarkierungen Informationen und genaue Messwerte über
den approximal benötigten Platz zur Einstellung
der gewünschten Zielokklusion (blau: Platzdefizit)
zur Verfügung. Weiterhin können entsprechende
therapeutische Positions- und Angulationswerte
für jeden Zahn innerhalb des Set-up-Prozesses bestimmt werden.
Neben Einzelzahnkorrekturen können auch der
Platzbedarf direkt bestimmt und Extraktionslücken
oder Schmelzreduktionen sichtbar gemacht werden. Dabei lässt sich eine schrittweise Bewegung
der Zähne von der Malokklusion bis hin zum gewünschten Endergebnis simulieren. Je nach weiterer Anwendung kann dieser Schritt vom Behandler
selbst in der Praxis oder in Zusammenarbeit mit
einem Techniker beim Hersteller der geplanten
Behandlungsapparatur durchgeführt werden. So
bleiben die Überwachung der erforderlichen Zahnbewegungen und die medizinische Verantwortung
beim Behandler selbst. Beispiele hierfür sind Alig-
BZB Juni 17
|
Wissenschaft und Fortbildung
Abb. 4:
Digitale Bracketpositionierung: Die
Planungssoftware erlaubt neben der
idealen Ausrichtung der verwendeten Bracketsysteme sämtlicher
Hersteller auch die Individualisierung
der Bracketbasis (Abbildung unten
rechts) zur Einstellung eines individuellen Torques einzelner Zähne.
nersysteme wie Invisalign oder Orthocaps oder
auch individualisierte Lingualapparaturen wie
WIN oder Incognito, die 3-D-Scandaten akzeptieren. Je nach Software ist aber auch ein eigener
Export der einzelnen Zwischenschritte als Datenexport möglich, sodass anschließend selbst Aligner
über Tiefziehtechnik hergestellt werden können,
was sich jedoch in der alltäglichen Praxis nur bei
kleinen Zahnkorrekturen empfiehlt.
Möchte man mit vestibulären Multibracket-Apparaturen arbeiten, so ermöglicht das virtuelle Set-up
die digitale Platzierung der Brackets direkt in der
Software, ausgerichtet nach den vorher bestimmten
Zahnachsen und Positionen (Abb. 4). Der Export der
Daten erlaubt anschließend die Herstellung eines
Modells, auf dem wiederum eine Bracketpositionierungsschiene erstellt werden kann, mit deren Hilfe
man die Brackets in der zuvor geplanten Position
beim Patienten einsetzt. Große Vorteile hierbei sind
die genaue Positionierung und die Möglichkeit,
durch unterschiedlich dimensionierte Kunststoffbasen beim Kleben Einfluss auf die Torquewerte
der Brackets nehmen zu können. So lassen sich die
Behandlungsapparaturen für den jeweiligen Pati-
Abb. 5:
Individualisierung der
Behandlungsbögen
Quelle: OnyxCeph
|
enten individualisieren und insbesondere die vom
Behandler angestrebten therapeutischen Ziele im
Bereich der Zahnstellung und Zahnbogenform effizient realisieren.
Die Geometrie der Behandlungsbögen kann an das
erstellte Ziel-Set-up angepasst werden (Abb. 5). Somit können individuelle Parameter der Bogenform
auf die klinische Situation am Patienten übertragen werden. Entsprechende Datensätze müssen
dann dem Bogenhersteller für die entsprechenden
Biegemaschinen übermittelt werden.
Vom 3-D-Datensatz zum Modell
Für manche Behandlungsschritte ist es nach wie
vor unerlässlich, nicht nur ein virtuelles, sondern
auch ein reales Modell vor sich zu haben. Dies gilt
insbesondere bei der Erstellung von herausnehmbaren Apparaturen oder auch der zuvor erwähnten
Tiefziehtechnik. Erste 3-D-Drucker für den dentalen Bereich sind bereits erhältlich und ermöglichen
es dem Behandler, sowohl Modelle als auch Aligner
selbst anzufertigen [7]. Die Technik der Wahl ist
hierbei die Stereolithografie, bei der aus einem
flüssigen Kunstharz durch selektive Aushärtung
Quelle: OnyxCeph
68
Wissenschaft und Fortbildung
die 3-D-Struktur entsteht (Abb. 6). Zu bedenken ist
jedoch, dass diese Technik sehr zeitaufwendig ist
und daher größere Strukturen mehrere Stunden für
die Erstellung in Anspruch nehmen. Meist können
größere Druckvorgänge daher nach Einrichtung
selbstständig über Nacht ausgeführt werden. Alternativ kann die Modellherstellung auch ausgelagert
werden. So gibt es viele Anbieter, von denen man
nach Einsenden des 3-D-Datensatzes Modelle in der
für den jeweiligen Einsatzzweck gewünschten Art
beziehen kann.
Verlaufsdiagnostik
Um den Behandlungsfortschritt im Verlauf zu dokumentieren, bietet die digitale Modellerstellung
auch die Möglichkeit der Überlagerung von Anfangs-, Zwischen- und Enddiagnostiken. Gerade im
Fall von Alignern lässt sich somit der geplante Behandlungsschritt mit der tatsächlich durchgeführten Zahnbewegung abgleichen und gegebenenfalls
eine Therapieänderung oder Neuanfertigung von
weiteren Alignern veranlassen. Dies ist insbesondere beim Invisalign-System in Verbindung mit
dem herstellereigenen iTero-Scanner möglich.
Alternativ bieten die gängigen 3-D-Planungsprogramme vergleichbare Funktionen.
Retention
Nach Abschluss der Behandlung ist die Anfertigung
von festsitzenden Retainern an den Lingualflächen
der Ober- und Unterkieferfrontzähne sinnvoll.
Auch hier gibt es dank der digitalen Kieferorthopädie Fortschritte: Retainer können digital an die
Zahnoberfläche angepasst und somit präziser hergestellt werden, als dies beim manuellen Biegen am
Gipsmodell der Fall ist. Durch die digitale Planung
lässt sich die Position des kieferorthopädischen Retainers unter Berücksichtigung der anatomischen
Rahmenbedingungen festlegen. Dies erlaubt die
Retainerplanung auch bei reduziertem okklusalen
Platzangebot (Abb. 7).
7
Quelle: P. Schumacher, Aachen
Quelle: Scheu Dental/CA Digital
6
|
BZB Juni 17
Der fertige 3-D-Datensatz wird anschließend mittels Lasertechnik aus einem Metallblock ausgeschnitten. Je nach Metallwerkstoff lassen sich dadurch auch die Materialeigenschaften erhalten,
da Biegungen die Kristallstruktur ungünstig verändern. CA Digital bietet mit dem Produkt Memotain einen solchen Retainer an (Abb. 8a und b), der
nach Einsendung aus einer herkömmlichen Präzisionsabformung oder einem 3-D-Datensatz erstellt
werden kann. Als Material kommt Nickel-Titan
zum Einsatz, dessen hohe Elastizität einer Abscherung des Retainers durch die Eigenbeweglichkeit
der Zähne entgegenwirken kann [8]. Große Vorteile
zeigt ein digital geplanter Retainer vor allem bei
Tiefbissfällen in der Oberkieferfront, da sich durch
den geringen Platzbedarf und die präzise Planung
des Drahtverlaufs Frühkontakte mit der Unterkieferfront oftmals vermeiden lassen. Darüber hinaus
lässt er sich durch die präzise Passform exakt beim
Patienten platzieren [9].
Zukunft der digitalen Kieferorthopädie
Wie bei allen technischen Geräten wird sich auch
in der digitalen Kieferorthopädie die Entwicklung
in den nächsten Jahren rasant fortsetzen. Digitale Abformungen werden benutzerfreundlicher,
präziser und schneller werden. Die Anschaffungsund laufenden Kosten werden sich aller Voraussicht
nach verringern. Auch im Bereich der Abrechnung
werden sich neue Möglichkeiten ergeben.
Allerdings ist der Weg zu einer rein digitalen kieferorthopädischen Praxis derzeit noch mit erheblichem Aufwand verbunden und nur begrenzt realisierbar. Die steigende Anzahl an digitalen Scans
benötigt immer noch einen erheblichen Zeitaufwand und viel Speicherplatz auf dem Praxisserver.
Alle Daten müssen vor Verlust oder Beschädigung
gesichert sein. Auch muss die Kompatibilität der
neuen Produkte mit der Praxisinfrastruktur für einen längeren Zeitraum sichergestellt werden. Sollen auch laufende Fälle, die nur in herkömmlicher
Abb. 6:
Gedrucktes 3-D-Modell: Nach
dem digitalen Druck besteht die
Möglichkeit, die Modelle in herkömmlicher Weise im Labor für die
Erstellung von kieferorthopädischen
Apparaturen zu verwenden.
Abb. 7:
Digitale Erstellung eines kieferorthopädischen Retainers an der
Oberkieferfront
|
69
BZB Juni 17
|
Wissenschaft und Fortbildung
8b
Quelle: Wolf et al., 2015
8a
Abb. 8a und b: Digitale Erstellung eines kieferorthopädischen Retainers an der Oberkieferfront zur Stabilisierung eines sich einstellenden
Frontengstands (a) und die entsprechende klinische Insertion des digital hergestellten Retainers Memotain (b). Durch die digitale Herstellung und die Anwendung von digitaler Lasertechnologie lässt sich die digitale Planung mit hoher Präzision auf die intraorale Situation am
Patienten übertragen.
Form vorliegen, digitalisiert werden, so ist dafür je
nach Umfang ebenfalls ein erheblicher Zeitaufwand
einzuplanen, der gut überlegt sein will.
Nicht zuletzt bedeutet ein solcher Schritt für viele
Behandler eine massive Umstellung ihrer bisherigen Arbeitsweise. Dazu gehört unter anderem
Gipsmodelle nicht mehr direkt händisch zu beurteilen. Stattdessen werden die digitalen Modelle nur
noch am Bildschirm betrachtet sowie Abstände und
Breitendiskrepanzen nur noch digital gemessen.
Insbesondere für die in der kieferorthopädischen
Praxis wichtige okklusale Zuordnung der Kiefer
stellt das rein virtuelle Vorgehen heutzutage noch
Einschränkungen in der Therapieplanung dar. Ist
man jedoch für diese neue Art der Behandlung
offen, bietet die digitale Kieferorthopädie eine
spannende Zukunft für den Kieferorthopäden beziehungsweise kieferorthopädisch tätigen Zahnarzt,
die bereits heute schon in vielen Teilgebieten der
Kieferorthopädie eine Steigerung von Präzision und
Planungssicherheit erlaubt.
Korrespondenzadresse:
Priv.-Doz. Dr. Michael Wolf
Komm. Direktor
Poliklinik für Kieferorthopädie
Universität Jena
An der alten Post 4, 07743 Jena
[email protected]
Literatur bei den Verfassern
Prof. Dr. Klaus M. Lehmann verstorben
Am 14. Mai verstarb Prof. Dr. Klaus M. Leh-
Neben seiner Tätigkeit in zahlreichen Fach-
mann, langjähriger Leiter der Abteilung für
gesellschaften koordinierte Professor Leh-
Zahnärztliche Propädeutik und Kiefer-Ge-
mann von 2007 bis 2015 die Rubrik „Wis-
sichts-Prothetik der Universitätszahnklinik
senschaft und Fortbildung“ des Bayerischen
Marburg, nach schwerer Krankheit im Alter
Zahnärzteblatts. Als Hochschullehrer genoss
von 78 Jahren in Berlin.
er über Marburg hinaus höchstes Anse-
Professor Lehmann studierte von 1959 bis
hen. Dank seiner natürlichen Autorität und
1964 Zahnmedizin in Tübingen. Anschließend arbeitete er zunächst als wissenschaftlicher Assistent, ab 1969 als Oberarzt an
Foto: privat
|
Quelle: Wolf et al., 2015
70
Menschlichkeit sowie seiner Kompetenz als
Lehrer, Forscher und Kliniker führte er seine
Prof. Dr. Klaus M. Lehmann
der Prothetischen Abteilung der ZMK-Klinik
Abteilung mit großer Überzeugungskraft.
Wir verlieren mit Prof. Dr. Klaus M. Lehmann
Tübingen. 1974 folgte er dem Ruf auf eine Professur für
einen für unser Fach bedeutenden Hochschullehrer, lie-
Zahnärztliche Prothetik an die Philipps-Universität Mar-
benswerten Menschen, Mentor und väterlichen Freund.
burg und wurde im selben Jahr zum Leiter der Abteilung
Wir trauern mit seiner Familie und werden den Verstor-
für Zahnärztliche Propädeutik und Kiefer-Gesichts-Prothe-
benen in ehrender Erinnerung behalten.
tik ernannt. Die Abteilung leitete er bis zu seiner Pensionierung im Jahr 2004 mit großem Erfolg und trug damit entscheidend zum guten Ruf der Marburger Zahnklinik bei.
Prof. Dr. Ulrich Lotzmann
Prof. Dr. Michael Gente
Marburg