Clinical diagnostics. Klinische Diagnostik

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1 Autor / Author Wissenschaftler / Scientist Status / Status Aktuell / Newsworthy Kategorie / Category Übersicht / Overview The big race! Vergleich des digitalen und konventionellen Implantations-Workflow The big race! Comparison of the digital versus conventional implantation workflow PD Dr. Ronald E. Jung, ZTM / MDT Vincent Fehmer, PD Dr. Irena Sailer, Dr. Dr. David Schneider, Dipl.-Ing. Florian Schober Längst haben digitale Technologien und entsprechend veränderte Arbeitsschritte in der Implantologie Einzug gehalten: Mit digitalen Röntgenaufnahmen, optischem Abdruck und in Zukunft auch mit Gesichtsscans etc. lassen sich die Implantationsplanung am Bildschirm durchführen und z. B. eine Bohrschablone sowie die geplante prothetische Versorgung digital konstruieren. Für Zahnärzte stellt sich jedoch die Frage nach den Vorteilen und der Praxistauglichkeit dieser Technologien, die eine Entscheidung für oder gegen die Investition in entsprechendes Equipment maßgeblich beeinflusst. By now, digital technologies and correspondingly altered workflows have found their way into dental implantology: with digital radiographs, optical impressions and in the future even face scans etc. it is possible to plan implant positions on the screen. Afterwards e.g. a surgical guide and the planned prosthetic restoration are designed in a digital procedure. Dentists are in need of detailed information about the benefits and practicability of these technologies in the dental practice, since these factors have a considerable impact on the decision for or against an investment into the required equipment. QR-Code scannen und den Beitrag auf Ihr Smartphone oder Tablet herunterladen! Scan the QR code and download the article onto your smartphone or tablet! Dieser Beitrag bietet einen Vergleich des konventionellen und digitalen Workflows in der Implantologie. Berücksichtigt werden dabei nicht nur die notwendigen klinischen und technischen Arbeitsschritte sowie die erzielbaren Genauigkeiten, sondern auch die für die Zukunft angekündigten technologischen Innovationen, die zu einer weiteren Optimierung des digitalen Workflows führen könnten. Während die konventionelle Vorgehensweise klar festgelegt ist, wird davon ausgegangen, dass diese Optimierungen zu einer weiteren Vereinfachung der digitalen Verfahren führen werden. Klinische Diagnostik Jede implantologische Behandlung beginnt mit der klinischen Diagnostik. Diese besteht heute im konventionellen sowie dem digitalen Arbeitsablauf aus sechs bis sieben einzelnen Schritten, die derzeit noch annähernd identisch sind. Am Anfang stehen die Untersuchung This article offers a comparison of the conventional and digital workflows in implantology. At this, not only the necessary clinical and technical work steps and the obtainable accuracies are described and contrasted. The article also focuses on expected technological innovations which will be available in the future and might lead to further optimizations in the digital workflow. While every step in the conventional procedure is clearly defined, it is expected that these optimizations will alter the digital workflow by simplification. Clinical diagnostics Every implant treatment starts with clinical diagnostics. Today, this involves six to seven virtually identical single steps in the conventional and the digital workflow. It begins with the clinical examination of the patient, followed by impression taking, bite registration and manual production of a wax set-up as well as its try-in in the pa- 18

2 und die Anamnese des Patienten. Es folgen die klassische Abdrucknahme, die Bissregistrierung, die manuelle Erstellung eines Wax-Up sowie dessen Einprobe im Patientenmund und die anschließende Herstellung eines Provisoriums. Danach wird eine Röntgenschablone auf dem Modell beziehungsweise eine Scanprothese im digitalen Verfahren angefertigt (Abb. 1). Digitaler Ablauf / Digital workflow Klinische Untersuchung / Clinical examination Abformung / Impression Bissregistrierung / Bite registration Herstellung eines Set-Up / Wax-Up / Production of a set-up / wax-up Einprobe des Set-Up / Wax-Up / Try-in of the set-up / wax-up Herstellung eines Provisoriums / Production of a temporary restoration Produktion einer Scanschablone / Scanprothese / Production of a scanning prosthesis tient s mouth. Subsequently, a temporary restoration is made and a radiographic guide produced on the model. In the digital procedure, this last step may be replaced by the creating of a scanning prosthesis (Fig. 1). It is expected that prospectively, digital technologies such as a facial scanner will be used for clinical Konventioneller Ablauf / Conventional workflow Klinische Untersuchung / Clinical examination Abformung / Impression Bissregistrierung / Bite registration Herstellung eines Set-Up / Wax-Up / Production of a set-up / wax-up Einprobe des Set-Up / Wax-Up / Try-in of the set-up / wax-up Herstellung eines Provisoriums / Production of a temporary restoration Produktion einer Scanschablone / Scanprothese / Production of a radiographic guide Abb. 1: Vergleich der derzeit gängigen Workflows in der Diagnostik. Fig. 1: Comparison of the current workflows in diagnostics. Zu erwarten ist, dass zukünftig bei der klinischen Untersuchung digitale Technologien, beispielsweise ein Oberflächenscanner für das Gesicht, zum Einsatz kommen. Anschließend wird mit einem Intraoralscanner ein optischer Abdruck genommen (Abb. 2) und die digitale Bissregistrierung durch eine Aufnahme der Zahnreihen in Okklusion durchgeführt. Diese Technologien sind zwar bereits verfügbar, wurden bisher aber noch nicht vollständig in den implantologischen Workflow integriert. Die Erstellung des Wax-Up beziehungsweise Set-Up erfolgt virtuell am Bildschirm (Abb. 3). Hierdurch könnte der zusätzliche Arbeitsschritt der Einprobe des Wax-Up eingespart werden. Durch die naturgetreue Darstellung der geplanten Restauration am Bildschirm wird es dem Patienten möglich sein, das Ergebnis im Vorfeld zu beurteilen. Dies könnte auch einen großen Einfluss haben auf das Patienten-Zahnarzt-Vertrauen. Die Erstellung des Provisoriums auf Basis desselben Datensatzes, der für die finale Versorgung eingesetzt wird, ermöglicht die Überprüfung von Funktion und Ästhetik im Patientenmund. Zudem ist bald die Anfertigung einer Röntgenschablone nicht mehr erforderlich: Der Verzicht auf diese wird dann zur Option, wenn die virtuelle Zahnaufstellung in das Röntgenbild importiert wird und die beiden Datensätze überlagert werden. Die bestehenden Zähne oder das Weichgewebe examination. Afterwards, an impression will be taken with an intraoral scanner (Fig. 2) and a bite registration will be obtained by scanning the teeth in occlusion. These technologies are already available; however, they have not yet been completely integrated into the implant workflow. In the future, a set-up will be designed virtually on the screen (Fig. 3). This might lead to an elimination of the need to try in the setup. Due to the lifelike representation of the planned restoration on the monitor, the patient will be able to assess the result prior to the treatment. This fact might also have a great impact on the patient s trust Abb. 2: Optische Abdrucknahme mit einem Intraoralscanner. Fig. 2: Optical impression taking with an intraoral scanner. 19

3 dienen in diesem Fall als Referenz für die Positionierung des virtuellen Designs. Dies bedeutet eine Reduzierung der notwendigen Arbeitsschritte bei der klinischen Diagnostik auf fünf (Abb. 4). in his dentist. The production of the provisional on the basis of the data set which will be used for the final restoration enables the dentist to check its function and esthetics in the patient s mouth. In addition, the use of a radiographic guide may be no longer required: instead, the virtual tooth set-up may be imported into the radiograph and the files are superimposed. The remaining teeth or the soft tissue are used as a reference for positioning of the virtual setup. This leads to a reduction of the required work steps to five in clinical diagnostics (Fig. 4). X-ray diagnostics Abb. 3: Virtuelles Wax-Up. Fig. 3: Virtual wax-up. Zukünftiger digitaler Workflow / Prospective digital workflow Klinische Untersuchung inklusive Gesichtsscan etc. / Clinical examination including facial scans etc. Optische Abdrucknahme / Digital impression Digitale Bissregistrierung / Digital bite registration Virtuelles Set-Up / Wax-Up / Virtual set-up / wax-up CAD/CAM-Herstellung eines Provisoriums / CAD/CAM production of a temporary restoration Abb. 4: Digitaler Workflow der Zukunft. Fig. 4: Future digital workflow. In the conventional procedure a two-dimensional radiograph of the patient is taken, if applicable with a radiographic guide. That means that a radiograph and the production of a radiographic guide on the basis of the diagnosis are required (two work steps). The number of work steps two is equal to the number in the digital workflow. Here, a scan is taken with a computed tomography (CT) or cone beam computed tomography (CBCT) device (Fig. 5). For this purpose, the patient is usually scanned with a scanning prosthesis or template and in several systems, the template is subsequently scanned separately (Fig. 6). The difference between both workflows lies in their result: while the two-dimensional Röntgendiagnostik Im konventionellen Verfahren wird ein zweidimensionales Röntgenbild des Patienten mit eventuell vorhandener Röntgenschablone aufgenommen. Das heißt, es sind die Erstellung eines Röntgenbildes und die Herstellung einer Röntgenschablone auf der Basis der Diagnostik erforderlich (zwei Arbeitsschritte). Die Anzahl der Arbeitsschritte zwei ist identisch mit der im digitalen Workflow, bei dem mit einem Computertomografen (CT) oder digitalen Volumentomografen (DVT) eine Aufnahme durchgeführt wird (Abb. 5). Hierbei wird der Patient in der Regel ebenfalls mit eingesetzter Schablone beziehungsweise Scanprothese gescannt und anschließend bei einigen Systemen die Schablone alleine aufgenommen (Abb. 6). Der Unterschied der beiden Abb. 5: Patient beim digitalen 3D-Röntgen (Quelle: Planmeca, FI-Helsinki). Fig. 5: Patient during 3D radiography (source: Planmeca, FI-Helsinki). 20

4 Workflows liegt in ihrem Ergebnis: Während die zweidimensionalen, im konventionellen Verfahren gewonnenen Daten lediglich für eine zweidimensionale Einschätzung der anatomischen Situation geeignet sind, lässt sich der implantologische Eingriff mithilfe der CT- / DVT-Aufnahme computergestützt dreidimensional planen. images captured in the conventional procedure are merely suited for a two-dimensional assessment of the anatomical situation, a computer-guided threedimensional planning of implant insertion is possible on the basis of the CT or CBCT scan. In Zukunft wird erwartet, dass die Aufnahme mit Scanprothese oder -Schablone bei der digitalen Prozesskette überflüssig sein wird und somit auch hier ein Arbeitsschritt eingespart werden kann. Die exakte Überlagerung von digitalem Set-Up und Röntgenaufnahme wird ausreichen, um die gewünschte Position der Implantate im Volumen zu ermitteln. Implantationsplanung Die Planung der Implantatpositionen ist im digitalen und konventionellen Arbeitsablauf sehr unterschiedlich (Abb. 7). Im digitalen Verfahren ist die doppelte Anzahl an Schritten sechs versus drei erforderlich. Konventionell wird im ersten Arbeitsschritt eine Folie über die Röntgenaufnahme gelegt und im zweiten Schritt werden die anatomischen Strukturen nachgezeichnet. Anschließend erfolgt die Auswahl der gewünschten Implantate sowie deren Längen und Durchmesser. Diese werden direkt auf der Folie an den geplanten Positionen eingezeichnet. Die dreidimensionale Planung beginnt mit dem Starten des PCs beziehungsweise der Planungssoftware. Der generierte CT-Datensatz (= DICOM-Daten) des Patienten wird importiert und geöffnet, um diesen anschließend aufzubereiten und die gewünschten Einstellungen beispielsweise Kontrast und Schärfe, Referenzpunkte, Querschnitt, Bildausschnitt zu wählen. Es folgen die Auswahl der Implantate und Planung der Implantatpositionen (Abb. 8). Daraufhin werden die Positionen für die Führungshülsen ebenfalls festgelegt und im letzten Schritt wird die Vorgehensweise für den Chirurgen und den Zahntechniker dokumentiert. Je nach eingesetztem Planungssystem von denen derzeit über 30 verschiedene Lösungen im Einsatz sind kann dieser Workflow leicht abweichen. Unterschiede bestehen beispielsweise in der Art der verwendeten Scanprothese oder -schablone und in der erforderlichen Aufbereitung der Daten. Abb. 6: Beispiel einer Scanprothese. Fig. 6: Example of a scanning prosthesis. It is expected that in the future, the need to use a scanning prosthesis or template will be eliminated. Thus, one work step may be skipped here as well. The exact superimposition of digital set-up and radiograph will be sufficient for determination of the desired implant positions in the 3D volume. Implant position planning The planning of implant positions is highly different in the digital versus the conventional workflow (Fig. 7). In the digital procedure, twice the number of steps six versus three is required. In the conventional procedure, an implant foil is placed on the radiograph in the first work step and the anatomical structures are drawn onto it in the second step. Then, the desired implants are selected and their length and diameter are determined. These are added graphically on the foil in the planned positions. Three-dimensional planning begins with starting up the computer or the planning software. The generated CT file (DICOM data) of the patient is imported and opened. What follows is data preparation and selection of the desired parameters such as contrast and sharpness, reference points, cross sections and field of view. Subsequently, the implants are selected and their positions planned (Fig. 8). Then, the positions for the guiding sleeves are determined 21

5 Wird in Zukunft keine Scanschablone mehr benötigt, so entfallen viele Nachteile, die mit dem Einsatz dieser verbunden sind, wie z. B. die Bindung des Anwenders an ein bestimmtes System, die Fehleranfälligkeit bei der Herstellung einer Schablone im Labor sowie die Schwierigkeit, die Schablone während der Röntgenaufnahme exakt zu positionieren Digitaler Ablauf / Digital workflow Starten PC und Planungssoftware / Start-up of computer and software Import des DICOM-Datensatzes / Import of DICOM data Vorbereitung der Daten, Einstellungen / Data preparation, parameters Implantatauswahl und Planung der Implantatpositionen / Implant selection and planning of the implant positions Positionierung der Führungshülsen / Positioning of the guiding sleeves Dokumentation für Behandlungspartner / Documentation for treatment partners and in the last step, the procedure is documented for the surgeon and the dental technician. Depending on the planning system in use there are currently more than 30 solutions available this workflow may be slightly different. Variations may lie in the type of scanning prosthesis or template and in the required preparation of the data. Konventioneller Ablauf / Conventional workflow Legen der Folie auf das Röntgenbild / Placing the implant foil on the radiograph Einzeichnen der anatomischen Strukturen / Drawing of anatomical structures Auswahl und Einzeichnen der Implantate / Selection and drawing of implants Abb. 7: Digitaler versus konventioneller Workflow bei der Implantationsplanung. Fig. 7: Digital versus conventional workflow during planning of implant positions. Abb. 8: Implantationsplanung an einer Aufnahme, die mit eingesetzter Scanschablone durchgeführt wurde. Fig. 8: Planning of implant positions on a scan which was taken with a scanning template in place. und zu fixieren. Werden wie heute bereits mit einigen Systemen realisierbar virtuell Zähne aus der softwareeigenen Datenbank in die Planungssoftware eingeblendet, so lässt sich in einigen Fällen die Röntgenaufnahme mit Schablone vermeiden (Abb. 9). Allerdings ist dies nur bei vorhandener Restbezahnung, die der Referenz dient, möglich und das vorhandene Set-Up weicht häufig von der tatsächlichen prothetischen Planung deutlich ab. When in the future, a scanning template is no longer needed several drawbacks which are connected to its use are eliminated. These drawbacks include the obligation to use a specific system for the procedure, errors which are likely to occur during production of the template and the challenge of exact positioning and fixation of the guide during scanning. If virtual teeth from a software library are displayed in the planning software a process that is already possible today with some systems taking a radiograph with a scanning template is no longer necessary in some cases (Fig. 9). However, this is only possible if the patient is not edentulous, since the remaining dentition serves as a reference for superimposition. In addition, the existing set-up differs significantly from the actual prosthetic planning very often. Through superimposition of CT data (DICOM) and data from a surface scan of a set-up (STL data), it will be possible to plan even complex procedures without the use of a radiographic guide (Fig. 10). Using this method, however, additional time may be required for digitization of a model. Moreover, the user should be aware of the fact that only the outer shape of the set-up can be visible in the software. 22

6 Abb. 10: Röntgenaufnahme mit eingeblendeter prothetischer Planung. Abb. 9: Am Röntgenbild eingeblendete Bibliothekszähne. Fig. 9: Teeth from the virtual library displayed in the radiograph. Durch Überlagerung von CT-Daten (DICOM) und der Daten aus einem Oberflächenscan von einem Set-Up (STL-Daten) wird es möglich sein, auch komplexe Eingriffe ohne Verwendung einer Röntgenschablone zu planen (Abb. 10). Bei dieser Methode wird jedoch ggf. zusätzlicher Zeitaufwand für die Digitalisierung eines Modells entstehen. Zudem sollte berücksichtigt werden, dass nur die äußere Form des Set-Up in der Software sichtbar sein kann. Herstellung der Bohrschablone Bei der Herstellung einer Bohrschablone sind auf konventionellem Weg nur zwei Arbeitsschritte erforderlich: Die Herstellung der Schablone und die Freihand-Präparation des Bohrkanals an der Position, die durch die Planung vorgegeben wird (Abb. 11). Digitaler Ablauf / Digital workflow Produktion der Schablone (im Labor) / Production of the surgical template (in the laboratory) Einspannen der Schablone in den Transfertisch / Placement of the template on the coordinate table Überprüfung der Schablonenposition im dreidimensionalen Raum / Verification of the three-dimensional template position Vorbereitung des Bohrkanals / Preparation of the drilling channel Geführte Positionierung der Führungshülsen / Guided positioning of the drilling sleeves Fig. 10: Radiograph with visible prosthetic planning. Production of a surgical guide For the production of the surgical guide, two steps are necessary on the conventional path: the creation of the surgical stent and freehand preparation of the drilling channel in the planned position (Fig 11). In the digital workflow containing five single steps a surgical stent is produced by the dental technician (Fig. 12). This guide is positioned on the specific drill table and its correct three-dimensional position is verified. Subsequently, the drilling channel is prepared in the planned position and the drilling sleeve is finally placed in the automatically determined spatial coordinates of the desired implant positions. Alternatively, the surgical stent can be produced in an external production center e.g. in a stereolithographic procedure depending on the system in use. Konventioneller Ablauf / Conventional workflow Produktion der Schablone / Production of the surgical template Freihand-Präparation des Bohrkanals nach der prothetischen Planung / Freehand preparation of the drilling channel according to prosthetic planning Abb. 11: Digitaler versus konventioneller Arbeitsablauf bei der Bohrschablonenherstellung. Fig. 11: Digital versus conventional workflow for production of a surgical guide. 23

7 Im digitalen Workflow, der fünf Einzelschritte beinhaltet, wird durch den Zahntechniker eine Schablone gefertigt (Abb. 12). Diese wird nachfolgend in dem systemzugehörigen Transfertisch positioniert und die korrekte dreidimensionale Position überprüft. Danach wird der Bohrkanal an der geplanten Stelle angelegt und die Führungshülse schließlich an den automatisch berechneten Raumkoordinaten der Implantatpositionen eingebracht. Alternativ kann die Herstellung der Bohrschablone je nach verwendetem System in einem externen Fertigungszentrum z. B. im stereolithografischen Verfahren erfolgen. Es ist abzusehen, dass sich diese Methode der industriellen Herstellung mit dem generell verbreiteten Einsatz der sogenannten 3D-Drucker in Zukunft durchsetzen wird (Abb. 13) und die ohne Scanschablone generierten 3D-Daten inklusive geplanten Implantatpositionen im Standard-Datenformat verfügbar sein werden. Für die Fertigung der Bohrschablone lassen sie sich dann einfach übertragen. Durch digitale Schablonenherstellung entfallen alle weiteren Arbeitsschritte wie das Einbringen der Führungshülsen. Zudem werden das Design der Schablonen sowie die verwendeten Materialien weiter optimiert. In the future, this method of industrial production will prevail with the generally widespread use of so-called 3D printers (Fig. 13). The 3D data generated without a scanning template will be available in a standard data format and will include the planned implant positions. They can easily be transferred for the production of a surgical guide. Due to computer-aided manufacturing of the surgical guide all other work steps such as insertion of the drilling sleeves are eliminated. Furthermore, the design of the templates and the employed materials will be optimized. Implant placement For the surgical intervention of implant insertion, there are virtually no differences between the conventional and the digital workflow. In both cases, the surgical area is injected with local anesthetic. Although digital planning enables a significantly better visualization of the surgical area, the elevation of a mucoperiosteal flap is required in most cases. However, the flap may be slightly smaller than in the conventional workflow due to a more exact beforehand assessment of the anatomical structures. Afterwards, Abb. 13: Industriell mittels Stereolithografie hergestellte Bohrschablone. Fig. 13: Industrially produced stereolithographic surgical guide. Abb. 12: Im Labor gefertigte, auf 3D-Planung basierende Bohrschablone. Fig. 12: Drilling template based on 3D planning, produced in the dental laboratory. Implantation Beim chirurgischen Eingriff zur Insertion der Implantate bestehen kaum Abweichungen zwischen the bone bed is prepared with specific drills. While in the conventional procedure the implant position is checked several times during preparation, this work step is not required in the digital workflow and the implant can be placed in a narrower timeframe. Finally in both procedures autogeneous or allogeneous bone and membranes may be inserted and the flap is closed tightly with sutures. 24

8 dem konventionellen und dem digitalen Workflow. In beiden Fällen erfolgt in der Regel zunächst die lokale Anästhesierung des Operationsgebietes. Obwohl die digitale Planung eine deutlich bessere Visualisierung der Operationsstelle ermöglicht, ist es doch in vielen Fällen notwendig, einen Mukoperiostlappen zu bilden. Der Lappen kann jedoch etwas kleiner gestaltet werden als beim konventionellen Workflow, da die anatomischen Strukturen im Vorfeld besser abzuschätzen sind. Anschließend wird das Implantatbett mit den entsprechenden Bohrern aufbereitet. Während im konventionellen Workflow die Implantatposition beim Aufbereitungsprozess mehrmals überprüft wird, entfällt dieser Arbeitschritt beim digitalen Verfahren und das Implantat kann zeitnäher inseriert werden. Schließlich werden in beiden Prozessketten ggf. Eigenknochen, Knochenersatzmaterialien und Membranen eingebracht und der Lappen mit einer Naht geschlossen. Konstruktion Bei der Konstruktion von implantatgetragenen Zahnersatz beträgt die Anzahl der Arbeitsschritte neun im konventionellen und sechs im digitalen Workflow (Abb. 14). Konventionell erfolgt erst die Abdrucknahme mit Löffel und Abformmaterial, dann die Herstellung eines Gipsmodells. Das Modell wird nachfolgend gesägt und die Stümpfe werden separiert. Daraufhin werden Ober- und Unterkiefermodell einartikuliert und ein Wax-Up beziehungsweise Design For design of implant borne restorations the number of required work steps is nine in the conventional and six in the digital workflow (Fig. 14). Conventionally, an impression is taken with a tray and impression material and a cast is produced. This cast is trimmed and the dies are separated. Subsequently, the maxillary and mandibular models are mounted and a wax-up or set-up is produced and tried in intraorally. Afterwards, standard abutments are selected and the final restoration is created e.g. by casting. In the digital procedure, an optical impression is taken, a model is delivered from industrial production on the basis of digital data and if desired a wax-up or set-up is created with the software. Moreover, a customized abutment is designed and manufactured in a computer-aided procedure (Fig. 15). The abutment and set-up may be tried in simultaneously. The final restoration can be designed and manufactured using digital technologies as well (Fig. 16). Neck and neck race If all mentioned work steps required for the digital and the conventional workflow today are summarized, there is still a slight advantage for the conventional approach. This workflow is way out in front with 40 versus 41 single steps. This may be explained by the more complex procedures especially Digitaler Ablauf / Digital workflow Digitaler Abdruck / Digital impression Industrielle digitale Modellherstellung / Industrial digital model production Virtuelle Konstruktion eines Wax-Up / Set-Up / Virtual design of the wax-up / set-up Computergestützte Planung und Herstellung eines individuellen Abutments / Computer-aided planning and manufacturing of a customized abutment Einprobe des Abutments (und Wax-Up / Set-Up) / Try-in of the abutment (and the set-up) CAD/CAM-Herstellung der finalen Versorgung / CAD/CAM production of the final restoration Konventioneller Ablauf / Conventional workflow Konventioneller Abdruck / Conventional impression Modellherstellung / Cast production Setzen der Sägeschnitte / Cast trimming Beschneiden der Stümpfe / Die trimming Einartikulieren der Modelle / Cast mounting Herstellung eines Wax-Up / Set-Up / Production of a wax-up / set-up Einprobe des Wax-Up / Set-Up / Try-in of the wax-up / set-up Abutmentauswahl / Abutment selection Fertigung der finalen Versorgung / Production of the final restoration Abb. 14: Digitaler versus konventioneller Workflow bei der Herstellung der prothetischen Versorgung. Fig. 14: Digital versus conventional workflow for the production of the prosthetic restoration. 25

9 Set-Up hergestellt. Es folgt die Einprobe des Wax- Up / Set-Up im Patientenmund und die Auswahl eines Standard-Abutments. Schließlich wird die finale Versorgung beispielsweise im Gussverfahren hergestellt. Im digitalen Workflow wird ein optischer Abdruck genommen, ein auf Grundlage des digitalen Datensatzes industriell gefertigtes Modell geliefert und auf Wunsch anschließend in der Software ein Wax-Up beziehungsweise Set-Up erstellt. Zudem wird ein individuelles Abutment computergestützt designt und gefertigt (Abb. 15). Die Einprobe von Abutment und Wax-Up kann zeitgleich erfolgen. Die finale Versorgung kann im letzten Schritt ebenfalls digital konstruiert und hergestellt werden (Abb. 16). during 3D planning and the production of the surgical guide. At this, it must be noted that details about the required time for each step have not yet been documented. This information would allow for a more precise comparison. Randomized clinical studies focusing on this comparison are currently being conducted at the University of Zurich. Kopf-an-Kopf-Rennen Werden alle aufgeführten Arbeitsschritte zusammengerechnet, die jeweils für den digitalen und den konventionellen Arbeitsablauf heute erforderlich sind, so ergibt sich ein leichter Vorsprung für die konventionelle Arbeitsweise. Diese hat mit 40 versus 41 Einzelschritten knapp die Nase vorn. Zu begründen ist dies mit einer aufwendigeren Vorgehensweise insbesondere bei der 3D-Planung und der Bohrschablonenherstellung. Abb. 15: Individuelles Abutment aus Zirkoniumdioxid. Fig. 15: Customized zirconia abutment. Es ist hier zu berücksichtigen, dass die zeitlichen Angaben zu den einzelnen Schritte noch nicht dokumentiert sind. Dies würde den Vergleich noch deutlich präzisieren. Randomisierte, klinische Studien zu diesem Vergleich sind zurzeit an der Universität Zürich in vollem Gange. Digitaler Vorsprung Werden jedoch die angekündigten Innovationen und die technische Integration bestehender Technologien in den digitalen Workflow mit einberechnet, ergibt sich ein deutlicher Vorsprung der neuen Arbeitsweise. Die Arbeitsschritte in dieser Prozesskette werden sich in naher Zukunft bei Einsatz aller verfügbarer Technologien auf 27 reduzieren. Somit werden zahlreiche potenzielle Fehlerquellen z. B. bei der Modellherstellung und bei jedem Wechsel zwischen Abb. 16: Finale Versorgung auf dem Implantat. Fig. 16: Final restoration on the implant. Digital advantage If, however, the announced innovations and the integration of existing technologies into the digital workflow are taken into account, there is a significant advantage of the new approach. In the near future, the work steps in this process chain will be reduced to 27 if all available technologies are utilized. Thus, 26

10 konventionellen und digitalen Verfahren eliminiert. Das Resultat ist ein weniger zeitintensiver, standardisierter Prozess zur implantologischen Behandlung und prothetischen Versorgung des Implantates. Überlegungen zur Genauigkeit Zusätzlich zum Faktor Fehleranfälligkeit einer Prozesskette ist die erzielbare Genauigkeit der Verfahren von großer Bedeutung. In systematischen Literaturanalysen [1-3] zeigt sich, dass im digitalen Verfahren bereits zum heutigen Zeitpunkt bei der Übertragung der Implantatpositionen von der Planung in den Patientenmund eine hohe Genauigkeit erzielt wird. Leichte Ungenauigkeiten entstehen derzeit z. B. noch bei der Abdrucknahme, der Modellherstellung, der Auflösung des CT oder DVT, durch auftretende Artefakten bei der Aufnahme, die intraorale Positionierung der Röntgenschablone, das Einblenden der prothetischen Planung, das Einarbeiten der Führungshülsen in die Bohrschablone u.v.m. Da viele dieser Arbeitsschritte in Zukunft eingespart oder durch digitale Prozesse ersetzt und optimiert werden, kann angenommen werden, dass die Genauigkeit des gesamten Verfahrens zunehmen wird. So zeigt sich laut einer noch nicht abgeschlossenen Studie bereits jetzt eine hohe mittlere Genauigkeit des konventionellen und digitalen Workflows [4]. Einsatz computergestützter Verfahren Es stellt sich also die Frage nach den Einschränkungen für den Einsatz des digitalen Workflows in der Implantologie. Während keine Kontraindikationen für die computergestützte Implantationsplanung und geführte Chirurgie bestehen, so sind doch einige Faktoren zu beachten: Erstens ist die Strahlenbelastung bei CT und DVT höher als bei konventionellen zweidimensionalen Röntgenaufnahmen. Es ist eine rechtfertigende Indikation erforderlich, um diese höhere Dosis einzusetzen. Hinzu kommen ein größerer Zeitaufwand für die dreidimensionale Planung sowie gestiegene Kosten für den gesamten Eingriff. Empfohlen wird der Einsatz dreidimensionaler Röntgendiagnostik und entsprechender Planungssysteme deshalb bei Risikopatienten und geplanter Anwendung minimalinvasiver Techniken sowie bei Patienten mit komplexen anatomischen numerous potential sources of error e.g. during cast production and every change between conventional and digital procedures will be eliminated. The result is a less time-consuming, standardized process for implant treatment and prosthetic restoration of the implant. Considerations on accuracy Apart from the factor of error-proneness of a process chain, the achievable accuracy of a procedure is of great importance. In systematic literature reviews [1-3] it is revealed that a high accuracy is obtained today in the digital procedure during transfer of the implant positions from the planning into the patient s mouth. Slight inaccuracies are still being caused during impression taking, cast production, through the resolution of the CT or CBCT and by artifacts in the image. Further deviations arise from intraoral positioning of the radiographic guides, the superimposition of the planned prosthetics, the integration of the drilling sleeves etc. Since many of these work steps may be eliminated in the future or will be replaced and optimized by digital procedures, it may be expected that the accuracy of the whole process will be improved. According to a current study which is not yet finished, both the conventional and digital workflow lead to highly accurate results today [4]. Implementation of computeraided processes The question arises if there are limitations for the implementation of the digital workflow in implantology. While there are no contraindications for computer-aided implant planning and guided surgery, several factors have to be taken into account: the first on is the radiation exposure of CT and CBCT being higher than that of conventional two-dimensional radiographic technologies. There must be a justifying indication in order to make use of this higher dose. Furthermore, there is more time required for three-dimensional planning and the expenses for the intervention are higher. Therefore, it is recommended to use three-dimensional X-ray diagnosis and corresponding planning systems in risk patients, in cases where the use of 27

11 Verhältnissen und solchen, bei denen eine umfassende Kieferrekonstruktion durchgeführt wurde. Zudem eignet sich das Verfahren, um die Voraussetzungen für die erfolgreiche Umsetzung besonderer Konzepte z. B. Sofortversorgung oder Augmentationsvermeidung sowie einer schwierigen prothetischen Zielsetzung zu schaffen [5, 6]. Fazit Der digitale Workflow in der Implantologie, der Diagnostik, chirurgischen Eingriff und prothetische Planung vereint, ist noch nicht vollständig entwickelt. Allerdings ist die Verknüpfung bestehender Technologien und Entwicklung neuer Lösungen in vollem Gange, sodass in Zukunft mit einem hochentwickelten, standardisierten Arbeitsablauf zu rechnen ist. Erwartet werden bei der neuen Arbeitsweise hohe Genauigkeiten und minimierte Fehlerrisiken. So wird beispielsweise die digitale Abdrucknahme bei der Diagnostik nicht nur den Patientenkomfort verbessern, sondern auch eine direkte Überprüfung der Abdruckqualität ermöglichen. Dank einer hohen Überlebensrate und Positionsgenauigkeit computergestützt inserierter Implantate ist das Verfahren insbesondere bei komplexen anatomischen Situationen, minimalinvasiven Eingriffen, in der ästhetischen Zone sowie bei geplanter Sofortbelastung empfehlenswert. minimally invasive techniques is planned and in patients with complex anatomical conditions as well as after complex reconstructions. Moreover, the approach is suited in order to lay the foundations for successful implementation of specific concepts e.g. immediate restoration or avoidance of augmentative measures and reaching a challenging prosthetic goal [5, 6]. Conclusion The digital workflow in implantology which includes diagnostics, surgical procedure and prosthetic planning is not yet completely developed. However, existing technologies are being combined and new ones are developed so that an advanced standardized workflow may be expected for the near future. It is likely that this new approach will lead to high accuracies and minimized risks of errors. For example, digital impression taking will not only lead to improved patient comfort, but will also enable an immediate verification of the impression quality. Thanks to a high survival rate and positional accuracy of implants that have been inserted in a computer-aided procedure, the approach is particularly suited in complex anatomical situations, minimally invasive treatments, in the esthetic region and prior to immediate loading. Literature / Bibliography [1] Jung, R. E.; Schneider, D.; Ganeles, J.; Wismeijer, D.; Zwahlen, M.; Hämmerle, C. H. F.; Tahmaseb, A.: Computer technology applications in surgical implant dentistry: a systematic review. In: Int J Oral Maxillofac Implants 24 [7] (2009), S [2] Schneider, D.; Marquardt, P.; Zwahlen, M.; Jung, R. E.: A systematic review on the accuracy and the clinical outcome of computer-guided template-based implant dentistry. In: Clin Oral Impl Res 20 [4] (2009), S [3] Van Assche, N.; Vercruyssen, M.; Couke, W.; Teughels, R.; Jacobs, R.; Quirynen, M.: Accuracy of computer-aided implant placement. In: Clin Oral Impl Res (2012), accepted. [4] Schneider, D.; Sax, C.; Schober, F.; Hämmerle, C. H. F.; Jung, R. E.: Accuracy of computer-assisted, template guided implant placement compared to conventional implant placement by hand an in vitro study, in progress. [5] Nitsche, T.; Menzebach, M.; Wiltfang, J.: Welche Indikationen bestehen für eine dreidimensionale Röntgendiagnostik und bilddatengestützte navigierte Methoden in der dentalen Implantologie? In: Eur J Oral Implantol 4 [5] (2011), S [6] Hämmerle, C. H. F.; Stone, P.; Jung, R. E.; Kapos, T.; Brodala, N.: Consensus Statements and Recommended Clinical Procedures Regarding Computer-Assisted Implant Dentistry. In: Int J Oral Maxillofac Impl 24 (Supplement) (2009), S

12 PD Dr. med. dent. Ronald E. Jung PhD Zürich / Zurich, Schweiz / Switzerland 1995 Staatsexamen am Zentrum für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde der Universität Zürich Assistent an der Klinik für Zahn-, Mund- und Kieferkrankheiten und Kieferchirurgie der Universität Zürich (Direktor: Prof. Dr. Dr. h.c. H.F. Sailer) Assistent in der Praxisgemeinschaft Dr. Andreoni und Dr. Meier in Zürich mit Schwerpunkt Implantologie Assistent an der Klinik für Kronen- und Brückenprothetik, Teilprothetik und zahnärztliche Materialkunde der Universität Zürich (Direktor: Prof. Dr. P. Schärer M.S.) seit 2000 Oberassistent und Lehrbeauftragter an der Klinik für Kronen- Brückenprothetik, Teilprothetik und zahnärztliche Materialkunde der Universität Zürich (Direktor: Prof. Dr. Ch. Hämmerle) seit 2005 Stellvertretender Direktor der Klinik für Kronen- und Brückenprothetik, Teilprothetik und zahnärztliche Materialkunde der Universität Zürich (Direktor: Prof. Dr. Ch. Hämmerle) 2006 Visiting Associate Professor an der Universität Texas in San Antonio (USA) an der Klinik für Parodontologie (Direktor: Prof. Dr. D. Cochran) seit 2008 Privatdozent an der Universität Zürich 2011 Promotion (PhD) an der Universität Amsterdam, ACTA, Niederlande 1995 Dental Degree (DMD) from the University of Zurich, Switzerland, Center for Dental and Oral Medicine Postgraduate Student at the Clinic for Oral Surgery, Department of Oral and Maxillo- Facial Surgery, University of Zurich (Director: Prof. Dr. Dr. h.c. H.F. Sailer) Associate in an implant oriented private practice in Zurich (Dres. Andreoni and Meier) Postgraduate student at the Department of Fixed and Removable Prosthodontics and Dental Material Sciences, University of Zurich, Center for Dental and Oral Medicine (Director: Prof. Dr. P. Schärer, M.S.) since 2000 Assistant professor and lecturer at the Department of Fixed and Removable Prosthodontics and Dental Material Sciences, University of Zurich, Center for Dental and Oral Medicine (Director: Prof. Dr. Ch. Hämmerle) since 2005 Vice Chairman of the Department of Fixed and Removable Prosthodontics and Dental Material Sciences, University of Zurich, Center for Dental and Oral Medicine (Director: Prof. Dr. Ch. Hämmerle) 2006 Visiting associate professor at the Department of Periodontics University of Texas Heat Science Center at San Antonio, USA (Director: Prof. Dr. D. Cochran) since 2008 Privatdozent (Associate Professor) of the University of Zurich after finalizing the Habilitation (venia legendi) in dental medicine 2011 PhD doctorate degree of the University of Amsterdam, ACTA dental school, The Netherlands 29