Gesamtkonzeption zahnärztlicher Versorgungen von der Diagnostik bis zur CAD/CAM-Fertigung

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1 Autor Entwickler Status Aktuell Kategorie Verfahrensbeschreibung Gesamtkonzeption zahnärztlicher Versorgungen von der Diagnostik bis zur CAD/CAM-Fertigung Dr. Olaf Winzen, Dr. Dr. Stephan Weihe Digital gestützte Techniken ermöglichen präzise diagnostische Erkenntnisse und darauf basierende Therapien, die derzeit teilweise noch über mechanische Zwischenschritte zu einer Fertigung von Zahnversorgungen mittels CAD/CAM führen. Dieser Beitrag beschreibt eine geschlossene Verfahrenskette, die es ermöglicht, einzelne Schritte durch noch zu entwickelnde virtuelle oder digitale Verfahren zu ersetzen. Zwischenzeitlich kann jeder Schritt durch bekannte Verfahren und Technologien ersetzt werden und schon heute zum gewünschten Erfolg führen, wie das beispielhaft detailliert erläuterte Vorgehen für die Kiefergelenkdiagnostik und -therapie zeigt. Zur Herstellung von natur- und funktionsgerechten Restaurationen ist es unabdingbar, patientenindividuelle Informationen durch Fertigung von Modellen und / oder datenaufzeichnende Verfahren in den Herstellungsprozess einfließen zu lassen. Eine effiziente Verfahrenskette muss jedoch frühzeitig im Behandlungsablauf ansetzen und moderne Diagnosemöglichkeiten berücksichtigen, da ansonsten Fehler und Misserfolge unvermeidlich sind. Der Bedarf an hochwertigen und gleichzeitig schnell verfügbaren Res taurationen wird in der Zukunft auch aufgrund demografischer Faktoren weiter zunehmen, wobei von einem weiteren Anstieg des Anteils festsitzender Restaurationen ausgegangen werden kann. Da fehlende Zähne zunehmend durch Implantate ersetzt werden und der Erfolg jeder Implantatversorgung nicht nur von der Implantatpositionierung, sondern auch von einer funktional einwandfreien Suprakonstruktion abhängt, ist ein strukturiertes Vorgehen bei Befundung, Diagnose, Planung und Therapie unabdingbare Voraussetzung einer zahnärztlichen Behandlung. Schon bei der Befundung sollten heute neben den mittlerweile bereits häufig eingesetzten radiografischen Analyseverfahren über digitales Röntgen und Digitale Volumentomografie (DVT) berührungsfreie Bewegungsanalyseverfahren und 3D-Analysetechniken des Kopfes eingesetzt werden, um eine ordnungsgemäße Diagnose zu ermöglichen. Die im Folgenden vorgeschlagene Verfahrenskette soll auch die noch nicht computergestützt verfügbaren Kettenglieder darstellen und gleichzeitig zeigen, wie deren Mangel vorerst durch Nutzung heute gebräuchlicher mechanischer Geräte kompensiert werden kann. Ansatz Zahnärztliche Diagnosen, die auf die Rekonstruktion des stomatognathen Systems abzielen, basieren auf Befunden, die in die Gruppen fehlende Zahnwurzel, Verlust natürlicher Zahnoberfläche und / oder Kiefergelenkstörungen gegliedert werden können. Entsprechend lassen sich die Therapieformen einteilen in: 1. Implantation, 2. Rekonstruktion von Zahnoberflächen, 3. Kiefergelenkdiagnostik und -therapie. In der weiteren Vorgehensweise ergeben sich, wie in Abbildung 1 erkennbar, zahlreiche Verkettungen. Abb. 1: Digitale Verfahrenskette. 42

2 Die fehlenden digitalen oder virtuellen Verfahren, die bislang noch nicht zur Verfügung stehen, wie die virtuelle Bewegungssimulation und die virtuelle Planung, können durch bekannte mechanische Verfahren ersetzt werden, sodass die Verfahrenskette nicht unterbrochen wird. Anhand der Kiefergelenkdiagnostik und -therapie soll gezeigt werden, welche Möglichkeiten durch die Kombination von heute verfügbaren digitalen und mechanischen Verfahren bestehen, wenn diese konsequent genutzt werden. Kiefergelenkdiagnostik und -therapie Das Ziel jeder zahnärztlichen Rekonstruktion ist die natürliche, funktionelle Rekonstruktion des stomatognathen Systems im funktionsungestörten beziehungsweise funktionstherapierten Kauorgan. Dieses Ziel kann nur erreicht werden, wenn die patientenindividuellen Parameter in die Umsetzung der Restauration einfließen. Hierzu gehören sowohl statische als auch dynamische Daten. Statische und dynamische Patientendaten können durch Registrierung und Zentrikbestimmung ermittelt werden. Um die Daten weiterverarbeiten zu können, sollten diese elektronisch erhoben werden und in einem allgemein lesbaren Format vorliegen. Außerdem wird ein Bewegungssimulator benötigt, der sämtliche patientenindividuellen Bewegungen wiedergeben kann. Idealerweise würde dies über einen virtuellen Artikulator erfolgen, diese sind jedoch in ihrem momentanen Entwicklungsstadium nicht ausreichend präzise. Somit muss zur Zeit auf die bekannten mechanischen Geräte (Artikulatoren) zurückgegriffen werden. Ihr Nachteil liegt darin, dass sie nur eine Bearbeitung der Balance seite ermöglichen, wodurch die herzustellenden Restaurationen einen großen Anteil der für die Kaufunktion des Patienten wichtigen Kontaktareale nicht aufweisen. Das Aufwachskonzept muss sich gleich ob ein virtuelles oder mechanisches Gerät verwendet wird an dem Vorbild natürlicher Zahnoberflächen orientieren. Es bietet sich daher z. B. das Aufwachskonzept NAT / NFR nach ZT Dieter Schulz an. Des Weiteren ist ein CAD/CAM-System erforderlich, das eine ausreichend hohe und reproduzierbare Genauigkeit für die Rekonstruktionen erlaubt. Zur Zeit befinden sich sowohl die Scannertechnologie als auch die Konstruktions- und Frästechniken in starker Weiterentwicklung, erlauben jedoch noch keine Präzision in der Oberflächengestaltung wie sie in der handwerklichen Zahntechnik mit einer Annäherung der Antagonisten von circa 0,006 mm mittlerweile möglich ist. Optoelektronische Registrierung Als Hilfsmittel zur Registrierung bietet sich heute die optoelektronische Registrierung mit dem Freecorder BlueFox (Dental Innovation, D-Dortmund) (Abb. 2) an, da es konventionelle Verfahren an Präzision bei weitem übertrifft. Das Messprinzip basiert auf einem berührungslosen Mustertracking mit automatischer Nachschärfung durch komplexe Bildverarbeitungsroutinen. Für die Messung werden kodierte Muster am Patienten angebracht und deren Position von mehreren Kameras verfolgt. Es erfolgen 100 Aufnahmen pro Sekunde. Die Auflösung beträgt bis zu 1/1000 mm bei Echtzeit-Wiedergabe. Für diagnostische Zwecke stehen zwar auch zahlreiche andere Systeme zur Verfügung, aber keines von ihnen bietet eine vergleichbare Genauigkeit und hohe Anzahl an umsetzbaren Therapiemöglichkeiten. An den Freecorder BlueFox kann ein Repositionsgerät (CAR-Gerät) (Abb. 2) angekoppelt werden, dass die Verschiebung der Kondylen gezielt und unter Bildschirmkontrolle erlaubt. Hierbei ist die erzielbare Genauigkeit ausschließlich von der Präzision des angekoppelten Aufzeichnungssystems (Freecorder BlueFox) abhängig, da die Schrauben zur Verstellung unter Federvorspannung stehen und somit eine größtmögliche Wiederholgenauigkeit erlauben. Abb. 2: Freecorder BlueFox am Patienten. 43

3 Die Reposition mit dem CAR-Gerät wurde bereits im Jahre 1997 von ZA Gerd Christiansen und Dr. Olaf Winzen angeregt, konnte jedoch erst nach Neukonstruktion für den Freecorder BlueFox effektiv umgesetzt werden. Abb. 4: Protrusionsaufzeichnung in drei Ebenen. Abb. 3: CAR-Gerät Die optoelektronische Registrierung der Unterkieferbewegung erlaubt die Analyse der Funktionsstörung des Kauorgans und ermöglicht die Therapieplanung und Neupositionierung der Kondylen. Neben der Neupositionierung kann auch die Zentrik mit einer Genauigkeit von 0,01 mm bestimmt werden. Die Einschränkung der Genauigkeit gegenüber dem Messsystem resultiert aus der Resilienz der Gelenkkapsel und der hierin enthaltenen Gewebe. Zahlreiche Patientenbehandlungen zeigen jedoch die Notwendigkeit einer Neupositionierung im 0,01 mm- Bereich, insbesondere bei Neupositionierungen zur Tinnitusbehandlung erscheint dies entscheidend. Um die Möglichkeiten der Behandlung zu veranschaulichen, soll nun zunächst die Analyse der Unterkieferbewegungen mit der Software JAWS beschrieben werden, um über die Neupositionierung mittels Computerkontrolle zur Therapie zu gelangen. Hierbei werden jeweils die verwendeten Geräte den Arbeitsschritten zugeordnet. Die Analyse mittels einer optoelektronischen Aufzeichnung durchzuführen, hat den Vorteil, dass die Kiefergelenke oder ihre Referenzpunkte in drei Ebenen dargestellt werden (Abb. 4 und 5). Diese drei Dimensionen lassen sich auch in Geräten zur Simulation wiederfinden, wodurch die einzelnen Schritte anschaulich werden. Abb. 5: Analyse der Kondylenposition. Der normale Bewegungsablauf kann in Exkursivund Inkursivbewegung unterteilt werden. Um Bewegungsabläufe nach Aufzeichnung mit dem Freecorder BlueFox besser verständlich zu machen, ist es hilfreich, die Bewegung in Phasen zu unterteilen. Die Phase 1 beschreibt die Lage des Diskus und Kondylus in der Ausgangsposition der Bewegung. Dies kann, muss aber nicht, die zentrale Relation sein. Die Aufzeichnung mit dem Freecorder BlueFox zeigt einen Punkt des Kondylus, der in Raum und Zeit grafisch dargestellt wird. Dieser Punkt kann die Scharnierachse sein. Dies wird allerdings in den wenigsten Fällen tatsächlich erreicht werden können und ist für die Diagnostik auch nicht entscheidend. Es genügt, wenn ein Punkt aus der Nähe des Kondylus in seiner Bewegung verfolgt und aufgezeichnet wird, um Rückschlüsse auf die Bewegungen des Diskus zu ziehen. Nachstehend werden die Bewegungsphasen durch Abbildungen dargestellt. Die einzelnen Phasen werden in der Bewegungsaufzeichnung den jeweiligen Bahnabschnitten zugeordnet (Abb. 6 und 7). Beim normalen Bewegungsablauf sind drei Phasen von Interesse. Ausgehend von der zentralen Lage 44

4 (Phase 1) (Abb. 8) wird eine Exkursivbewegung bis zur maximal möglichen Exkursion aufgezeichnet (Phase 2) (Abb. 9), die über die Inkursivbewegung wieder in der zentralen Lage (Phase 1 = Phase 3) (Abb. 8) endet. Der Diskus wird bei der Bewegung mitgeführt und liegt ständig zwischen Kondylus und Gelenkpfanne. Diese Idealvorstellung finden wir in der Regel am Patienten nicht oder nicht vollständig wieder. Abb. 9: Phase 2. Abb. 6: Schematische Darstellung des Bewegungsablaufs. dass Exkursiv- und Inkursivbahnen regelmäßig auf verschiedenen Bahnen ablaufen. Die Bahnen des rechten und linken Kondylus sind nicht immer gleich lang. Die Ansicht in der Frontalebene gibt wichtige Hinweise auf Funktionsstörungen im Kiefergelenk, weil hier besonders gut eine Dyskoordination zwischen Kondylus und Diskus sichtbar wird. Die kleinsten Veränderungen im Bahnverlauf sind bereits im Bereich von 0,01 mm bis 0,05 mm sichtbar, weshalb nur Systeme für die präzise Diagnostik akzeptabel erscheinen, die in der Lage sind, mit einer Präzision von < 0,01 mm aufzuzeichnen und so eine frühe Erkennung von Funktionsstörungen zu ermöglichen. Beispiel Zentrikbestimmung Abb. 7: Phasen der Bewegung. Um das verwendete Verfahren möglichst anschaulich zu beschreiben, soll eine Zentrikbestimmung beispielhaft dargestellt werden. Hierbei werden auch die verwendeten Geräte beschrieben und den Arbeitsschritten zugeordnet. Der Unterkiefermessbogen (Abb. 10) wird mit Bissnahmematerial am Patienten angelegt, um dann Abb. 8: Phase 1 und 3. Um bei elektronisch aufgezeichneten Bahnen Fehlinterpretationen zu vermeiden, ist zu beachten, Abb. 10: Am Unterkiefer befestigter Unterkiefermessbogen. 45

5 sämtliche Bewegungen dreidimensional zu erfassen. Hierbei können funktionelle Störungen erkannt und der Plan für die Therapie festgelegt werden. Neben manipulierten Aufzeichnungen werden auch solche ohne Beeinflussung des Patienten registriert und später ausgewertet. Für die systematische Diagnostik besteht ein Registrierprotokoll, das abgearbeitet wird. Um eine gezielte Therapie oder Zentrikbestimmung durchzuführen, sollte eine Reposition ausgeführt werden können. Hierzu kann der Anwender in das Unterprogramm Condylenpositionsanalyse wechseln und die dort am Patienten abgespeicherte Position mit dem CAR-Gerät verändern. Da es sich um lineare metrische Werte handelt, sind die Positionen direkt untereinander vergleichbar. So können eine zentrale Relation einer habituellen Bissposition und eine habituelle Bissposition einer geplanten therapeutischen Position gegenübergestellt werden. Eine beliebige Position kann mittels Registrat eingefroren werden und dient der analogen Zuordnung des Unterkiefers zum Oberkiefer (Abb. 11). Der angezeigte Kreis repräsentiert den Ausgangspunkt der Unterkieferbewegung, das Kreuz eine beliebig zu bestimmende Position. Da sämtliche Positionen mehrfach verifiziert werden können, ist es möglich, die Reproduzierbarkeit zu überprüfen. Abb. 12: Übertragungstisch FastLink. Abb. 13: Abspeichern der Bissposition im CAR-Gerät. Abb. 14: Modelle im CAR-Gerät. Abb. 11: Nachdem die zentrale Position ermittelt wurde, kann eine beliebige Position mittels Bissnahme eingefroren werden. Das Oberkiefermodell wird mittels arbiträrer Übertragung oder durch den Übertragungstisch FastLink (Dental Innovation, D-Dortmund) (Abb. 12) in das CAR-Gerät eingestellt (Abb. 13). Danach wird ohne Verdrehen der Schrauben das Unterkiefermodell mittels Bissnahme dem Oberkiefermodell zugeordnet (Abb. 14). Zur Reposition werden nach Fixierung des CAR-Gerätes am Kopfteil des Freecorder BlueFox die Verstellschrauben für die Vertikal-, Horizontal- und Lateralverstellung soweit gedreht, bis das Kreuz mit dem Kreis zusammenfällt (Zentrik) oder eine therapeutische Position (z. B. Distraktionsposition) erreicht wird. Da eine rein lineare Verstellung erfolgt, kann von einer extrem hohen Präzision der Reposition ausgegangen werden (< 0,01 mm). Nachdem die neue Position (Abb. 15) bestimmt wurde, wird im CAR-Gerät ein neues Registrat (Artikulatorregistrat) zwischen den Modellen genommen (Abb. 16) und das Unter- 46

6 kiefermodell im Artikulator mit diesem Registrat neu einartikuliert. Die vorgestellte Konzeption erlaubt jedoch bereits jetzt die Anfertigung sehr präziser Schienen und Restaurationen. Diese Präzision kann durch den Ersatz mechanischer mit virtuellen Komponenten weiter gesteigert werden. Das wichtigste Bindeglied zwischen elektronischer Aufzeichnung und Datenausgabe und Weiterverarbeitung der Daten mittels CAD/CAM stellt die virtuelle Artikulation dar. Sobald diese verfügbar ist, kann die digitale oder virtuelle Verfahrenskette weitgehend geschlossen werden. Zahnärztliche Diagnostik und Therapie wird hierdurch nochmals wesentlich beschleunigt und verbessert. Zusammenfassung Abb. 15: Reposition online. Mit dem Freecorder BlueFox und dem zugehörigen CAR-Gerät wird ein neues Konzept zur Bestimmung der Zentrik, Repositionierung online und Therapie von Patienten mit Kiefergelenksymptomatik vorgestellt. Es handelt sich um ein System, das ohne nennenswerte Beeinflussung des neuromuskulären Regelkreises einfach, schnell und präzise mit einer hervorragenden Wiederholgenauigkeit anzuwenden ist. Die ermittelten Daten können direkt an andere digitale Geräte weitergegeben und dort verarbeitet werden. Hierdurch ist es hervorragend für die digitale Verfahrenskette geeignet. Dr. med. dent. Olaf Winzen Frankfurt/Main, Deutschland Abb. 16: Bissnahme im CAR-Gerät nach Reposition. Verfahrenskette Wie aus der vorgeschlagenen Verfahrenskette ersichtlich wird, soll zukünftig nach der Reposition die Datenübermittlung an die CAD/CAM-Station erfolgen, um Schienen oder Artikulatorregistrate direkt zu fräsen. Die hierzu erforderlichen Daten können heute schon ausgelesen werden, sind jedoch erst nach Anbindung der virtuellen Artikulation sinnvoll verwendbar. Gründung einer vernetzten Praxis zur Behandlung von Tinnitus- und Kiefergelenkpatienten Entwickler des Kiefergelenkpositionierungsgerätes CAR für das computergesteuerte Registriergerät Condylocomp LR3 der DENTRON GmbH jahrelange Tätigkeit als Dozent, Autor zahlreicher Publikationen und Mitautor des Buches Basiswissen zur Datenübertragung Kontakt: Dr. med. Dr. med. dent. Stephan Weihe Leiter Klinische Forschung Klinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirur gie Plastische Operationen, Klinikum Dortmund ggmbh Münsterstraße 25 D Dortmund Kontakt: 47