Vergleichsstudie zur Genauigkeit von intraoralen optischen Abformungen und einem konventionellen Abformmaterial. - Eine in-vivo Studie -

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1 Vergleichsstudie zur Genauigkeit von intraoralen optischen Abformungen und einem konventionellen Abformmaterial - Eine in-vivo Studie - Inauguraldissertation zur Erlangung des Grades eines Doktors der Zahnmedizin des Fachbereichs Medizin der Justus-Liebig-Universität Gießen vorgelegt von Boeddinghaus Moritz aus Herne Gießen 2014

2 Aus dem Medizinischen Zentrum für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik des Klinikums der Justus-Liebig-Universität Gießen Direktor: Prof. Dr. B. Wöstmann Gutachter: Prof. Dr. Bernd Wöstmann Gutachter: PD Dr. Jan-Falco Wilbrand Tag der Disputation:

3 Meinen Eltern, meiner Oma und meinem Opa gewidmet

4 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis... I 1 Einleitung Ziel der Arbeit Literaturübersicht Konventionelle Abformung Abformmaterialien Abformtechniken Arbeitsablauf des konventionellen Herstellungsweges Digitale Abformung Direktes Verfahren Indirektes Verfahren Arbeitsablauf des digitalen Herstellungsprozesses Vergleich des konventionellen und des digitalen Herstellungsprozesses Gegenüberstellung der Genauigkeit in-vitro Gegenüberstellung der Genauigkeit in-vivo Marginale Diskrepanz der Restauration Möglichkeiten zur Bestimmung der marginalen Diskrepanz in-vitro Möglichkeiten zur Bestimmung der marginalen Diskrepanz in-vivo Material und Methode Rahmenbedingungen I -

5 Inhaltsverzeichnis 4.2 Behandlungsablauf Einschlusskriterien Ausschlusskriterien Vorbereitung des zu präparierenden Zahnes Präparation Wartezeit Löffelauswahl Intrapapilläre Anästhesie Retraktion Trockenlegung Abformung/Scan Abformmaterial Scanner Herstellung der Kronen Herstellung der definitiven Kronen Design Zirkoniumdioxid-Kronen Herstellung Zirkoniumdioxid-Kronen Beurteilung der Passgenauigkeit Replika-Technik Messsonden Zielgrößen Statistische Analyse Ergebnisse Replika-Messung II -

6 Inhaltsverzeichnis Vergleich der Gesamtwerte Vergleich der Messstellen Vergleich von Ober- und Unterkiefer insgesamt Vergleich von Ober- und Unterkiefer innerhalb der Abformmethoden Vergleich der Abformmethoden im Oberkiefer Vergleich der Abformmethoden im Unterkiefer Messsonden Klinische Wertigkeit Vergleich der Gesamtwerte Vergleich der Messstellen Vergleich von Ober- und Unterkiefer insgesamt Vergleich von Ober- und Unterkiefer innerhalb der Abformmethoden Vergleich der Abformmethoden im Oberkiefer Vergleich der Abformmethoden im Unterkiefer Messsonden Präzision Vergleich der Gesamtwerte Vergleich der Messstellen Vergleich von Ober- und Unterkiefer insgesamt Vergleich von Ober- und Unterkiefer innerhalb der Abformmethoden Vergleich der Abformmethoden im Oberkiefer Vergleich der Abformmethoden im Unterkiefer Zusammenfassung der Ergebnisse Diskussion Diskussion der Methodik Präparation/Auswahl der Zähne Abformung/Scan III -

7 Inhaltsverzeichnis Design/Herstellungsweg der Kronen Replika-Technik Messsonden Statistische Auswertung Diskussion der Ergebnisse Gesamtwerte & Kiefer getrennt Messstellen Kiefer gegeneinander Messmethoden Einordnung der Ergebnisse & Vergleich zu anderen Studien Schlussfolgerung Zusammenfassung Summary Literaturverzeichnis Anhang Tabellen (Ergebnisteil) Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Erklärung Danksagung Lebenslauf IV -

8 Einleitung 1 Einleitung Für die Herstellung einer indirekten festsitzenden zahnärztlichen Versorgung, wie zum Beispiel einer Krone, muss der Zahnarzt die intraorale Situation abbilden. Dies geschieht mithilfe der Abformung, welche dann an den Zahntechniker übermittelt wird. Das Ziel der Abformung ist es also, die intraorale Situation möglichst detail- und dimensionsgetreu darzustellen. Eine gute Abformung ist die Grundlage für eine passgenaue prothetische Versorgung 20, 43, 84, 86, 106. Eine fehlerhafte Abformung kann in den darauf folgenden Arbeitsschritten nicht mehr ausgeglichen werden. Insbesondere die marginale Passung der festsitzenden prothetischen Versorgung ist von großem 13, 54, 112 Interesse. Eine ungenaue marginale Passung steht in enger Beziehung mit Karies und marginalen Parodontitiden 9, 107, 115, welche wiederum die Überlebensrate der prothetischen Versorgung negativ beeinflussen. Um die intraorale Situation abzugreifen, gibt es eine Vielzahl von verschiedenen Abformtechniken und Materialien. Die konventionelle Abformung, mithilfe von Elastomeren, ist mittlerweile durch die digitale Abformung ergänzt worden. Seit dem ersten Einsatz der digitalen Abformtechnik am Patienten 1985 wurde das Prinzip immer weiter verbessert und es kamen gerade in den letzten Jahren einige neue Systeme von verschiedenen Herstellern hinzu. Konnten anfangs nur vollkeramische Inlays mithilfe der Scanner hergestellt werden, so entwickelten sich die Systeme und Werkstoffe schnell weiter, so dass heute der Schwerpunkt auf der Herstellung von vollkeramischen Kronen liegt. Auch gab es über die Zeit verschiedene Ansätze in welchem Arbeitsschritt der Scan durchgeführt wird. So gab es Ansätze, das Gipsmodell oder auch die Abformung zu scannen. Doch um Arbeitsschritte einzusparen und somit auch mögliche Fehlerquellen zu reduzieren, wird heute vermehrt die intraorale digitale Abformung angestrebt 111. Bei der Anzahl der Arbeitsschritte besteht ein großer Unterschied zwischen der konventionellen und der digitalen Abformtechnik. Bei der digitalen Abformtechnik können einige Zwischenschritte eingespart werden. Die Daten des intraoralen Scans dienen dem Gerät zur Herstellung des virtuellen Modells, ohne dass es eines real - 1 -

9 Einleitung vorhandenen Modells bedarf. Durch die Reduzierung an Zwischenschritten kann eine Reduktion von möglichen Fehlerquellen und eine verbesserte Standardisierung erreicht werden 75. Dies ist ein großer Vorteil im Gegensatz zur konventionellen Abformung, bei der aufgrund werkstoffspezifischer Rahmenbedingungen kein fehlerfreies Modell beziehungsweise keine identische Kopie des Zahnes entstehen kann 48, 129, 130. So unterliegen Abformmasse 51, Gips 79, Wachs 74, Einbettmasse 73 und Metall 73 dimensionalen Schwankungen. Auf dem entstandenen virtuellen Stumpf wird entweder direkt am Behandlungsstuhl - chair-side - durch den Zahnarzt eine vollkeramische Krone geplant, welche anschließend über eine Fräseinheit in der Praxis hergestellt wird oder das virtuelle Modell wird an ein zahntechnisches Labor weitergeleitet. Hier wird die Versorgung ebenfalls am Computer ohne Herstellung eines Modells geplant und anschließend mithilfe einer Fräse umgesetzt. In beiden Fällen ist es ebenfalls möglich, die digitalen Entwurfsdaten der Krone an ein industrielles Fräszentrum zu senden, um diese dort fertigen zu lassen. All diese unterschiedlichen Wege werden unter den englischen Abkürzungen CAD/CAM (computer aided design/computer aided manufacturing) zusammengefasst. Möchte der Zahnarzt oder der Techniker trotz der möglichen volldigitalen Arbeitskette des sogenannten digital workflow ein Modell zur Hand haben, kann dies durch verschiedene Verfahren, auf Grundlage der digitalen Daten, aus Kunststoff hergestellt werden. Dieses Modell kann dann zum Beispiel für die Verblendung einer Krone genutzt werden

10 Ziel der Arbeit 2 Ziel der Arbeit Aufgrund der ergänzungswürdigen Studienlage und der bislang teilweise differierenden Ergebnisse wurden in dieser Studie in-vivo zwei verschiedene digitale Abformtechniken und die konventionelle Abformtechnik miteinander verglichen. Das Ziel der Studie war es, die Genauigkeit der intraoralen Scanner True Definition (3M, St. Paul, USA), CEREC AC Omnicam (Sirona, Wals, Östereich) und der konventionellen Abformtechnik untereinander zu vergleichen. Die Beurteilung der Genauigkeit des angefertigten Zahnersatzes erfolgte durch Bestimmung der marginalen Diskrepanz. Folgende Null-Hypothese wurde geprüft: Es besteht kein signifikanter Unterschied der erreichbaren marginalen Diskrepanz der Restaurationen, welche über die Abformung mit den intraoralen Scannern True Definition (3M, St. Paul, USA), der CEREC AC Omnicam (Sirona, Wals, Östereich) und der konventionellen Abformtechnik hergestellt werden

11 Literaturübersicht 3 Literaturübersicht 3.1 Konventionelle Abformung Das Ziel der konventionellen Abformung ist es, die intraorale Situation von Hart- und Weichgewebe möglichst detail- und dimensionsgetreu aus dem Mund auf ein Modell zu übertragen. So ist die Abformung einer der entscheidenden Schritte für eine passgenaue Restauration. Die konventionelle Abformung hat sich über Jahrzehnte bewährt und wurde immer weiterentwickelt. So kamen neue Techniken und Materialien hinzu und die Passgenauigkeit der Restaurationen wurde dementsprechend besser Abformmaterialien Es werden einige Anforderungen an ein Abformmaterial gestellt. So sollte ein optimales Abformmaterial nach Hamalian et al. 43 folgende Eigenschaften erfüllen: Es sollte dimensionsstabile, genaue Abformungen mit optimalen mechanischen Eigenschaften für eine gute elastische Rückstellung und eine ausreichende Reißfestigkeit liefern. Darüber hinaus sollte das Material in einer angemessenen Zeit abbinden und biokompatibel sein: Hypoallergen und minimal toxisch. Um eine gute Abformung zu erhalten, sollte das Material hydrophil sein. Die Dimensionsgenauigkeit des Materials sollte durch die Desinfektion nicht beeinträchtigt werden. Abschließend sind gerechtfertigte Kosten empfehlenswert. Shen 105 beschreibt optimale Abformmaterialien wie folgt: (1) Sie sollten fließfähig genug sein, um sich an das orale Gewebe anzuschmiegen; (2) Sie sollten viskös genug sein, um in den Abformlöffel, welcher in den Mund kommt, aufgenommen zu werden; (3) Während sie im Mund sind, sollten sie in angemessener Zeit in einen gummiartigen oder rigiden soliden Zustand transformieren. Idealerweise sollte die Abbindezeit weniger als 7 Minuten betragen; (4) Die abgebundene Abformung sollte sich nicht deformieren oder reißen, wenn diese aus dem Mund genommen wird; (5) Die Abformung, welche aus diesen Materialien gemacht wird, sollte dimensionsstabil bleiben, bis diese ausgegossen werden kann; (6) Die Abformung sollte nach Entfernung des Modells dimensionsstabil bleiben, sodass ein zweites oder drittes Modell von - 4 -

12 Literaturübersicht derselben Abformung gemacht werden kann; (7) Das Material sollte biokompatibel sein; (8) Das Material, das damit verbundene Verarbeitungsmaterial und die Verarbeitungszeit sollten kosteneffektiv sein. Es ist schwierig, all diesen Forderungen mit einem Material nachzukommen. Daher wurden über die Jahre verschiedene Materialien entwickelt, welche jeweils ihre Vorund Nachteile haben. Einige Autoren stützen die Aussage, dass die Auswahl des Materials einen maßgeblichen Einfluss auf die Genauigkeit der späteren Versorgung hat 86 und sogar wichtiger als die Technik sei 48, beziehungsweise, dass die Technik keinen Einfluss auf die Dimensionsgenauigkeit habe 64. Daneben gibt es Studien, welche weder in verschiedenen Materialien noch in unterschiedlichen Techniken einen Unterschied in der späteren Passung der Krone sehen 39. Allerdings gibt es eine Vielzahl von Autoren, welche der Meinung sind, dass die Technik und besonders klinische Variablen großen Einfluss auf die Genauigkeit haben 21, 25, 68, 85. Für die Präzisionsabformungen eignen sich insbesondere Silikone und Polyether. Diese Materialgruppe wird meist aus zwei verschiedenen Komponenten gemischt und ihre Reaktion ist irreversibel. Die Reaktion beruht auf einer Kombination aus Kettenpolymerisation und chemischer Quervernetzung 105. Nach der ANSI/ADA Spezifikation No. 19 werden diese Materialien als nichtwässrige elastomere Abformmaterialien bezeichnet 105. Diese Materialien können in verschiedene Viskositäten eingeteilt werden. So gibt es putty, heavy-body, medium-body, light-body und ultra-light-body Materialien 105, die sich in ihrer Viskosität unterscheiden. Da in dieser Studie ausschließlich Vinyl Polyether Silikone (VPES) verwendet werden, soll hier nur genauer auf die Materialklassen der A-Silikone, Polyether und Vinyl Polyether Silikone eingegangen werden. A-Silikone A-Silikone, auch Polyvinyl Siloxane (PVS), kamen Mitte der 70er Jahre auf den Markt 43. Die Abbindereaktion der A-Silikone ist additions-vernetzend. Hierbei reagieren zwei Moleküle, jedoch anders als bei den älteren C-Silikonen, ohne Abspaltung eines dritten 129. A-Silikone sind Zwei-Pasten-Systeme, welche zu gleichen Teilen angemischt werden 26. Eine der Pasten (Basis-Paste) ist ein Silikon mit Silan

13 Literaturübersicht Wasserstoffen (Polymethyl Hydrogen Siloxan). Die andere Paste (Katalysator-Paste) ist ebenfalls ein Silikon mit Vinylgruppen (Divinyl Polydimethyl Siloxan) und einem Chloroplatinsäure-Katalysator 26. Die Vernetzungsreaktion findet zwischen der Vinylgruppe und dem Wasserstoff statt. Dabei wird die Reaktion von Chloroplatinsäure aktiviert. Da normalerweise keine Nebenprodukte entstehen, sind A-Silikone auch dimensionsstabiler als C-Silikone 21. Aufgrund der sehr hohen Dimensionsstabilität können A-Silikone auch nach einigen Tagen noch ausgegossen werden 21, 52. Es ist dadurch ebenfalls möglich, eine Abformung mehrfach auszugießen 105. In Anwesenheit von Speichel und Hydroxylgruppen im A-Silikon kann es zu einer Nebenreaktion kommen, bei der Wasserstoff gebildet wird 105. Durch die entstehenden Gase können Blasen im Gipsmodell entstehen 26. Dies versuchen Hersteller durch die Beigabe von Platin oder Palladium zu verhindern. Diese Materialien absorbieren den freiwerdenden Wasserstoff 105. Eine andere Lösung ist, die Abformung vor dem Ausgießen eine Stunde ruhen zu lassen 105. In der restaurativen Zahnheilkunde zählen die A-Silikone zu den am häufigsten verwendeten Materialien 21, 26, 99 und erfreuen sich gerade gegenüber der C-Silikone vermehrter Beliebtheit 129. Vielfach wurden A-Silikone als die genauesten und dimensionsstabilsten Materialien beschrieben 21, 43, 52, 62, 99. Dies liegt unter anderem daran, dass A-Silikone von allen Abformmaterialien die höchste elastische Rückstellkraft haben 10, 47, 105. Die hohe Rückstellkraft kann jedoch zu dem Problem führen, dass bei anhaltender Kompression während der Abbindezeit des Materials, dieses sich nach der Abformung elastisch zurückstellt und so Dimensionsungenauigkeiten resultieren 105. Ein weiterer Vorteil der A-Silikone ist die große Bandbreite an erhältlichen Viskositäten 21, 43. Grundsätzlich kann man sagen; je geringer die Viskosität gewählt wird, umso genauer wird auch die Detailwiedergabe 43. Bei geringen Viskositäten kann es aber auch passieren, dass das flüssige Material von den abzuformenden Strukturen wegfließt 43. Neuere Materialien sind daher thixotrop, das heißt dass sich ihre Viskosität unter Druck verringert. Hamalian et al. 43 beschreiben diesen Vorzug wie folgt: Sie bleiben während der Applikation ortsständig, aber fließen, wenn ein heavy-body Löffel Material auf diese gesetzt wird.. Mithilfe von Statikmischern und Anmischgeräten lassen sich bei A-Silikonen sehr genaue Mischungsverhältnisse erreichen 21, 129, welche für die Dimensionsgenauigkeit - 6 -

14 Literaturübersicht ebenfalls von Vorteil sind. Durch die automatischen Mischer wird die Anzahl von Blasen im Abformmaterial reduziert 21. Ein weiterer Vorzug der A-Silikone ist ihre hohe Reißfestigkeit. All diese Eigenschaften führen dazu, dass A-Silikone nicht so techniksensitiv wie C- Silikone sein sollen 52. Sie werden häufig mit der Doppelmisch- und der Korrekturtechnik verwendet 99. Der große Nachteil der A-Silikone ist ihre Hydrophobie. Diese Hydrophobie versuchen die Hersteller mit der Zugabe von Tensiden zu beheben 93. Die Tenside sammeln sich jedoch erst gegen Ende der Abbindereaktion an der Oberfläche, sodass auch erst dann die geringste Hydrophobie erreicht wird 128, 129. Dennoch wurden die A-Silikone durch die Hydrophilisierung verbessert. So konnte an Käppchen, welche auf Basis von Abformungen mit hydrophilisierten A-Silikonen und C-Silikonen an einem Sulkus- Fluid-Flow-Modell entstanden, kein signifikanter Unterschied in der marginalen Diskrepanz gefunden werden 128. Lediglich die nicht hydrophilisierten A-Silikone führten zu einem schlechteren Ergebnis 126, 128. Auch zwischen der Benetzbarkeit von Polyethern und hydrophilisierten A-Silikonen konnte kein signifikanter Unterschied gefunden werden 93. Bei Kontaktwinkelmessungen hydrophilisierter A-Silikone zeigten sich deutlich kleinere Winkel als bei nicht hydrophilisierten A-Silikonen 8. Die Kontaktwinkelmessungen wurden allerdings im schon abgebundenen Zustand durchgeführt, sodass sich aus dieser Messung keine Rückschlüsse auf das Anfließverhalten des Silikons an den abzuformenden Zahn, sondern vielmehr an das Anfließverhalten des Gipses an das Abformmaterial ziehen lassen. So hängt die Größe des Kontaktwinkels mit den Lufteinschlüssen im Gips zusammen 8. Die hydrophilisierten A-Silikone lassen sich also besser ausgießen 21, 43. Eine weitere Problematik ist die hohe Empfindlichkeit der A-Silikone gegenüber anderen Materialien. So führen viele Metallsalze, welche in den Retraktionslösungen enthalten sind und zur Hämostase führen sollen, zur Behinderung der Abbindereaktion 43. Zudem können auch Latexhandschuhe 24, Kofferdam 87 und Reste von nicht vollständig abgebundenen Aufbaukompositen die Abbindereaktion behindern 43. Freie Schwefelgruppen des Latex reagieren mit Hexachloridoplatinsäure, welche der Katalysator des Abformmaterials ist. So wird das Abformmaterial im Abbindeprozess inhibiert 24. Die Inhibition durch Latexhandschuhe kann neben dem direkten Kontakt durch das Anmischen des Abformmaterials auch indirekt über Kontakt - 7 -

15 Literaturübersicht der Latexhandschuhe mit den Zähnen 53, dem Zahnfleisch 53 oder den Abformlöffeln 21 erfolgen. Abhilfe kann hier durch die Benutzung von Vinyl- oder synthetischen Latexhandschuhen geschaffen werden 21. Die Inhibition von frisch gelegten Kompositfüllungen ist durch die Sauerstoff-Inhibitions-Schicht bedingt 43. Polyether Polyether kamen in den späten 1960er Jahren auf den Markt 43, 105. Die Basis-Paste besitzt langkettige Polyether-Polymere mit endständigen reaktiven Ethylen-Imin- Gruppen 105. Die Enden der Ketten werden in reaktive Ringe transformiert und durch den in der Katalysator-Paste enthaltenen aromatischen Sulfonsäureester geöffnet 43, 105. Daraufhin findet eine kationische Polymerisation zwischen den geöffneten Ringen und anderen Ringen statt 43. So entsteht eine Kettenreaktion und die Kette wird verlängert 43. Polyether sind dimensionsstabil, haben eine hohe Detailwiedergabe und können noch nach einigen Tagen erfolgreich ausgegossen werden 43. Die erreichbare Abformgenauigkeit ist mit der der A-Silikone vergleichbar 129. Bei der Anmischung von Polyethern sind maschinell angemischte Massen den manuell angemischten Massen vorzuziehen, da diese zu einer höheren Dimensionstreue führen 129. Eine weitere Besonderheit der Polyether ist ihre hohe Steifigkeit nach der Abbindereaktion, weshalb die Abformungen teilweise schwer aus dem Mund zu entfernen sind 43 und auch das Gipsmodell schwierig von der Abformung zu lösen ist 105. Die Abbindereaktion erfolgt im Sinne einer snap-set Reaktion 1. Das heißt, dass das Material von der Verarbeitungsform schlagartig in die abgebundene Form übergeht. Es findet also keine schrittweise Aushärtung statt. Der große Vorteil von Polyethern gegenüber A-Silikonen ist die viel geringere Sensibilität gegenüber Feuchtigkeit 77, 117, 129. So können mit Polyethern auch bei geringen Mengen von Speichel noch gute Abformungen gelingen 43. Polyether können jedoch Wasser absorbieren und aufquellen 122. Dadurch ist ihre Dimensionsstabilität nicht ganz so hoch wie die der A-Silikone. Die Dimensionsstabilität ist aber besser als die der C-Silikone 43. Auch die Abbindereaktion von Polyethern kann durch Metall- Salze, Schwefelverbindungen 129 und nicht vollständig abgebundene Aufbaukomposite inhibiert werden, nicht jedoch durch Latex-Handschuhe 11. Ein weiterer Nachteil der Polyether ist der schlechte unangenehme Geschmack und die von allen Abformmaterialien höchste zell-toxische Wirkung

16 Literaturübersicht Polyether werden vorzugsweise zur Monophasenabformung benutzt, welche mithilfe von individuellen oder halbindividuellen Löffeln durchgeführt wird. Durch die geringe Fließfähigkeit der Polyether kommt es häufiger zu Fehlern 99. Vinyl Polyether Silikone Um die Vorzüge von Polyethern und A-Silikonen zu kombinieren, wurde von den Herstellern die Materialklasse der Vinyl Polyether Silikone entwickelt. Rehmann et al. 95 beschrieben diese Materialklasse folgendermaßen: Je nach Zusammensetzung besitzen diese Vinylsiloxanether den Charakter eines Silikons oder Polyethers in Verbindung mit den entsprechenden Indikationen Abformtechniken Wie schon zuvor erwähnt, gibt es Autoren, welche der Abformtechnik einen hohen Stellenwert einräumen 8, 20, 25, 68, 84, 121. Andere kamen jedoch zu dem Schluss, dass die Abformgenauigkeit nicht von der Technik abhängt 49, 64 oder das verwendete Material eine größere Rolle spielt 48. Im Gegensatz zu den Materialien gibt es bei den Techniken schon länger keine Neuentwicklungen 86. Über die Genauigkeit der verschiedenen Techniken gibt es gegensätzliche Aussagen. Besonders zwischen in-vivo und in-vitro Studien gibt es gegensätzliche Ergebnisse 68. So erzielt bei in-vitro Studien häufig die Doppelmischabformung und bei in-vivo Studien eher die Korrekturabformung die besseren Ergebnisse. Einige Studien sehen zwischen der Doppelmisch- und der Korrekturabformung keinen signifikanten Unterschied in der Dimensionsgenauigkeit 48, 49. Dies ist vor allem bei A-Silikonen der Fall 52. Andere Studien sehen die Korrekturabformung im Vorteil 20, 85, 121, 125, 126. Eine invivo Studie 68 bestätigt das Ergebnis vieler in-vitro Studien 8, 35, 88, 106, dass die Doppelmischabformung die genaueste sei. Die Einphasenabformung geht aus einigen Studien als ungenaueste und fehlerbehaftetste Technik hervor 20, 78. Andere Studien können in der Genauigkeit zwischen der Doppelmisch- und der Monophasenabformung keinen Unterschied zeigen 121 oder sehen beide Techniken in ihrer Genauigkeit sogar vor der Korrekturabformung 68. Die für die Techniken unterschiedlichen Ergebnisse hängen häufig mit den differierenden Zielvariablen der Studien zusammen. So wird bei in-vitro Studien häufig die Dimension der Stümpfe vermessen. Eine höhere Dimensionsgenauigkeit wird im - 9 -

17 Literaturübersicht Vergleich zur Korrekturabformung, grundsätzlich über die Doppelmischabformung erreicht. Dies ist der Grund für das bessere Abschneiden dieser Technik bei in-vitro Studien. Im Gegensatz dazu wird bei in-vivo Studien häufig die marginale Diskrepanz der über die Abformung hergestellten Kronen vermessen. Bezogen auf diese Zielvariable erreicht die Korrekturabformung die besseren Ergebnisse. Dies ist ursächlich für das bessere Abschneiden dieser Technik bei in-vivo Untersuchungen. Da in dieser Studie von den konventionellen Abformtechniken ausschließlich die Korrekturabformung verwendet wird, wird auch nur diese Technik näher erläutert. Korrekturabformung Bei der Korrekturabformung wird als Erstes eine Abformung mit einem putty/heavybody Silikon durchgeführt. Diese Vorabformung wird daraufhin beschnitten. Unterschnitte und Interdentalsepten werden entfernt, sodass die Abformung leicht zu reponieren ist. An den präparierten Stümpfen wird die Abformung nicht beschnitten. Anschließend wird die ausgeschnittene Vorabformung komplett mit einem light-body Silikon beschickt. Zeitgleich kann der Zahn ebenfalls mit einem light-body/ultra-lightbody Silikon umspritzt werden. Die Detailwiedergabe wird bei der Korrekturabformung durch das light- und ultra-light-body Silikon gewährleistet 20. Der beschickte Abformlöffel wird in den Mund eingebracht, in Soll positioniert und für 3s mit Druck gehalten 71. Der große Vorteil der Korrekturabformung ist die, durch den erreichbaren Staudruck, gute Abformung subgingivaler Präparationsgrenzen. So eignet sich diese Abformtechnik besonders für subgingivale Bereiche und zählt zu den genauesten Techniken 20, 84. Darüber hinaus wird über die Vorabformung erreicht, dass die Menge des Korrekturmaterials kontrolliert werden kann 84. Die Reduzierung des Korrekturmaterials ist von Vorteil, da die niedrig visköseren light-body und ultra-lightbody Silikone eine höhere Polymerisationsschrumpfung besitzten 49. Die bessere Detailwiedergabe der light-body- und ultra-light-body Silikone kann aber auch trotz der geringen Menge genutzt werden. Bei der Korrekturabformung erhält man eher zu kleine Stümpfe auf dem Gipsmodell 35, 68, 121, 127. Dies ist dadurch bedingt, dass die erste Phase sich beim Einbringen des Löffels mit der Korrekturmasse elastisch deformiert und diese Deformierung sich dann bei der Entfernung des Löffels wieder löst 8. Vor allem kann dies passieren, wenn der

18 Literaturübersicht Löffel länger als 3s angedrückt wird. Überdies hinaus kann eine nicht ausreichend stark beschnittene Abformung ebenfalls zu diesem Fehler führen, da die Korrekturmasse dann keinen Weg findet, um aus den Unterschnitten abzufließen. Folglich resultiert in der Abformung ein verkleinertes Lumen des Stumpfes und so ein zu kleiner Stumpf auf dem Gipsmodell. Beachtet man die möglichen Fehlerquellen und besteht ein standardisiertes Zusammenspiel zwischen Zahnarzt und Zahntechniker entsteht auf Basis der Korrekturtechnik eine präzise festsitzende prothetische Versorgung. Die mögliche Verkleinerung des Stumpflumens in der Abformung kann der Zahntechniker durch den Auftrag von bestimmten Stumpflacken auf den Gipsstumpf ausgleichen, sodass eine passgenaue Versorgung entsteht Arbeitsablauf des konventionellen Herstellungsweges Auf die Abformung folgt der erste Wechsel zwischen Negativ und Positiv außerhalb des Mundes die Abformung wird in der Regel mit Gips ausgegossen. Nach der Herstellung des Gipsmodells wird dieses getrimmt und versäubert. Es wird ein sogenanntes Sägemodell hergestellt. Dieses Modell ermöglicht es, die für die festsitzende prothetische Versorgung wichtigen Stümpfe einzeln aus dem Modell zu entnehmen. Dies führt zu einer großen Erleichterung und Verbesserung der darauf folgenden Arbeitsschritte. Bevor die prothetische Versorgung auf dem Modell gefertigt wird, sollte dieses zwei Tage reifen, damit die Gipsexpansion auf ein Minimum sinkt 71. Bei Superhartgipsen darf die Expansion nicht über 0,15% linear liegen 71. Nach Herstellung des Sägemodells wird der präparierte Stumpf mit einem Härter lackiert, welcher dafür sorgt, dass der Stumpf durch die folgenden Arbeitsschritte nicht abradiert wird. Daraufhin wird noch ein Stumpflack aufgetragen, der als Platzhalter für die Zementschicht dient. Sind diese vorbereitenden Schritte abgeschlossen, beginnt die Modellation der prothetischen Versorgung aus Wachs. Das Wachskäppchen wird häufig mithilfe von Tauchwachs gezogen, indem der Stumpf in dieses eingetaucht wird. Es kann aber auch tröpfchenweise aufgewachst werden. Der Kronenrand der prothetischen Versorgung wird häufig mit einem weicheren Zervikalwachs modelliert, welches anschließend mit härterem Wachs verstärkt wird. Hierdurch lassen sich Fließfalten und Stufenbildungen am Kronenrand vermeiden 71. Das Wachs strebt danach, bei der Abkühlung zu schrumpfen. Dieses wird jedoch durch den Gipsstumpf verhindert. Durch diesen Umstand entstehen endogene Spannungen 71. Um eine durch die endogenen Spannungen des Wachses bedingte Rückstellung zu vermeiden, sollte die

19 Literaturübersicht Wachsmodellation für Stunden bei Raumtemperatur ruhen. Anschließend kann das Wachskäppchen vom Stumpf genommen werden 71. An die Modellation der Versorgung schließt sich der Guss an. Für diesen wird das Wachskäppchen von dem Gipsstumpf entfernt und an einen Wachskanal bzw. Gusskanal angestiftet. Käppchen und Gusskanal werden nun in einer Muffel eingebettet. Dies geschieht mithilfe einer feuerfesten Einbettmasse. Dann wird das Wachs in unterschiedlich heiß erhitzten Öfen ausgebrannt. Nach diesem Vorgang bildet die Einbettmasse in der Muffel also eine Hohlform für den anschließenden Guss. Beim Guss erfolgt die nächste Dimensionsänderung. Das gegossene Metall schrumpft beim Abkühlen auf Raumtemperatur um 1,6% 71. Daher muss auch die durch die Einbettmasse erzeugte Form um 1,6% größer sein 71. Dies wird durch die Expansion der Einbettmasse gewährleistet, was durch deren Zusammensetzung aus Gips und Cristoballit erreicht wird 71. Wenn die Muffel abgekühlt ist, wird die Versorgung ausgebettet und ausgearbeitet. Aus diesen zahlreichen Positiv- und Negativwechseln und den damit verbundenen Dimensionsänderungen wird klar, dass die Verfahren sehr gut abgestimmt sein müssen, um so am Ende eine gute Passung der prothetischen Versorgung zu erhalten. Ziel muss es daher sein, die Fehlerrate in jedem Arbeitsschritt möglichst klein zu halten Digitale Abformung Direktes Verfahren Unter dem direkten Verfahren der digitalen Abformung versteht man die intraorale digitale Abformung. Dieses Verfahren ersetzt die konventionelle Abformung vollständig. Alle Scanner arbeiten mit optischen Aufnahmeverfahren, allerdings differieren die Techniken. Die aktive optische Triangulation ist eine Technik, bei der ein Lichtstrahl, welcher durch einen Laser erzeugt wird, in einem definierten Winkel auf das zu vermessende Objekt gerichtet wird (Abb.1). Der Lichtstrahl fällt auf das Objekt und wird reflektiert. Über eine Linse wird das reflektierte Licht gesammelt und auf einen charge-coupled device- (CCD-) oder complementary metal-oxide-semiconductor- (CMOS-) Sensor geleitet 46. Laser und Sensor liegen auf der gleichen Höhe und bilden mit dem Lichtpunkt auf dem zu vermessenden Objekt ein Dreieck 67. Die Strecke zwischen Sensor und Laser, welche als Basislinie beziehungsweise als Basis des Dreiecks

20 Literaturübersicht bezeichnet wird und die Strahlrichtung beziehungsweise die Winkel zwischen emittiertem Strahl und Basislinie sowie reflektiertem Strahl und Basislinie sind bekannt 46, 67. Durch trigonometrische Berechnungen lässt sich so der Abstand des Lichtpunkts auf dem Objekt berechnen 116. Um die Vermessung des Objekts zu beschleunigen und ganze Flächen zu vermessen, werden häufig ganze Lichtprofile auf das Objekt projiziert 67, 101. Aus diesem Grund wird auch bei einem intraoralen Scanner die Streifenlichtprojektion genutzt 101, 130. Die verschiedenen Helligkeitswerte der einzelnen Bildpunkte des Streifenmusters werden durch einen CCD-Sensor aufgenommen und so die Kontur berechnet 46, 101. Ein Schwachpunkt der aktiven optischen Triangulation ist der fest definierte Winkel zwischen Lichtquelle und Sensor. Durch diese feste Geometrie können Unterschnitte entweder von der Laserquelle, dem Sensor oder von beiden nicht erfasst werden. Dies führt zu Fehlern und Oberflächen können teilweise gar nicht erfasst werden 46, 67. Würde man den Triangulationswinkel so klein wie möglich halten, könnte man dieses Problem verringern, jedoch würde dies zur Abnahme der Genauigkeit führen 67. Ebenfalls Einfluss auf die Genauigkeit hat der Abstand von Linse zum Sensor und von Laserquelle zum Sensor. Sind diese beiden Strecken lang, so wird die Genauigkeit erhöht. Doch auch diese Strecken lassen sich aufgrund der optischen Aufbaus nicht einfach verlängern 67. Die Messgenauigkeit wird bei der aktiven optischen Triangulation mithilfe der Oberflächenreflexion bestimmt. Die verschiedenen intraoralen Strukturen reflektieren unterschiedlich. Um eine einheitliche und daher vergleichbarere Reflexion zu erreichen, werden die Flächen mit einem Spray (Ti02) eingepudert

21 Literaturübersicht Abb. 1: Funktionsprinzip - Aktive optische Triangulation Die aktive optische Triangulation wird zurzeit von folgenden intraoralen Scannern genutzt: - CEREC (Sirona, Wals, Östereich) - MIA3d (Densys3D LTD, Migdal Ha'Emek, Israel) - IOS Fast Scan (IOS Technologies, San Diego, USA ) - Bluescan-I (A.TRON3D, Klagenfurt am Wörthersee, Östereich) - DirectScan (HINT ELS, Griesheim) Weil in dieser Arbeit der CEREC Scanner von den aufgeführten der einzige ist, welcher untersucht wird, soll auch nur auf diesen näher eingegangen werden. Das CEREC ( Computer assisted CERamic REConstruction ) System ist das auf dem Markt befindliche System mit der längsten Geschichte. Es wurde Anfang der 80er Jahre von W.H. Mörmann und M. Brandestini entwickelt. Bereits 1985 wurde mit dem CEREC System in Zürich die erste keramische Versorgung eingesetzt. Im Jahr 1987 folgte dann mit dem CEREC 1 System die Markteinführung. Schon damals fand die Fertigung der Keramik chairside, also am Patientenstuhl beziehungsweise in der Praxis statt. Mit dem ersten System ließen sich allerdings noch keine Kronen herstellen. Dies wurde erst 1994 mit der Markteinführung des CEREC 2 möglich 27. Über die

22 Literaturübersicht letzten 29 Jahre entwickelte sich das System weiter und die chairside Produktion blieb eine Besonderheit dieses Systems. Bis heute gibt es nur ein weiteres Gerät, welches dieses Konzept der chairside Produktion umsetzt. Dies ist das E4D (Planmeca, Helsinki, Finnland). Anfangs waren beim CEREC Aufnahmeeinheit, Designhardware und Fräsmaschine noch in einem System integriert. Mit der Markteinführung des CEREC 3 im Jahr 2000 wurden Aufnahmeeinheit und Fräsmaschine getrennt. Diese Trennung sorgte für eine höhere Effizienz, da nun getrennt voneinander gleichzeitig designt und gefräst werden konnte 33. Ein weiterer Meilenstein in der Entwicklung des Systems konnte 2003 durch die Etablierung von drei dimensionalen Bildern gelegt werden. So war es dem Zahnarzt nun möglich, die Stümpfe so am Bildschirm zu sehen, wie er es gewohnt war 33. Ende des letzten Jahrzehnts wurde die Lichtquelle der Aufnahmeeinheit geändert. Die alte Lichtquelle verwendete Licht im infraroten Bereich (ca. 820nm), wohingegen die neue blaues Licht (ca. 470nm) verwendet, womit sich aufgrund der geringeren Wellenlänge eine bessere Darstellungsgenauigkeit erreichen lässt 75, die rechnerisch eine Zunahme der Genauigkeit von 60% erwarten lässt 75. Auch die Feldtiefe der neuen Kamera konnte durch eine neue Linsenkonfiguration verbessert werden 75. Eine Studie aus 2012 von Cook und Fassbinder konnte jedoch zwischen den beiden Aufnahmeeinheiten keinen Unterschied in ihrer Genauigkeit finden 23. Das neue System wurde passenderweise Bluecam genannt (Abb. 2 & Abb. 3). Eine weitere Neuerung war die Einführung der CEREC Connect Software. Durch diese wurde es möglich, Daten über das Internet an ein Labor zu senden und die prothetische Versorgung dort herstellen zu lassen 33. Durch diese Verbindung besteht eine Alternative zur chairside Fertigung. Die aktuellste Version des CEREC Systems ist die CEREC AC Omnicam (Abb. 4 & Abb. 5), welche 2012 auf den Markt gebracht wurde. Diese fünfte Generation unterscheidet sich in ihrer Handhabung stark von ihren Vorgängern. So änderte sich mit der CEREC AC Omnicam der Aufnahmemodus. Bis einschließlich der Bluecam bestand dieser in einem pointand-click Verfahren, also einer Aneinanderreihung von Einzelbildaufnahmen. Wenn der Kamerakopf still über dem abzubildenden Kieferabschnitt stand, wurde bei dieser Technik die Aufnahme automatisch ausgelöst. Anschließend wurden die Einzelbilder dann vom System übereinander gelagert und zu einem Bild zusammengefügt. Durch die automatische Bildaufnahme wurde sichergestellt, dass der Kamerakopf bei Auslösung still stand. Mit der omnicam wurde eine Aufnahme in Videosequenzen etabliert. Außerdem wird die Aufnahme bei der omnicam farbig aufgenommen. Die Omnicam

23 Literaturübersicht erfüllt zudem die Aufgabe einer intraoralen Kamera. Das Bild der intraoralen Kamera erscheint, neben der Scanaufnahme, ebenfalls im Aufnahmemodus. Eine weitere große Neuerung bei der omnicam ist der Verzicht auf das Pudern der Zähne. Alle CEREC Systeme vor der omnicam benötigten eine einheitliche Reflexion der aufzunehmenden Bereiche. Dies wurde mit der Puderschicht erreicht 67. Die CEREC AC Omnicam ist wie auch schon ihre beiden Vorgänger ein Kartsystem, welches getrennt von der Fräsmaschine ist. Mithilfe der Software kann hier die komplette prothetische Versorgung geplant werden und an die chairside Fräse geschickt werden. Bedient wird das System mit Tastatur und Trackingball. Abb. 2: CEREC AC (altes Modell) mit Bluecam Abb. 3: Handstück Bluecam

24 Literaturübersicht Abb. 4: CEREC AC (neues Modell) mit Omnicam Abb. 5: Handstück Omnicam Eine weitere bei den intraoralen Scannern verwendete Technik ist das sogenannte active wavefront sampling (Abb. 6). Diese Technik wurde 2006 am Massachusetts Institute of Technology entwickelt und beruht auf folgendem Prinzip: Eine Kamera wird in Verbindung mit einem active wavefront sampling (aws) Modul verwendet 67. Dieses aws Modul hat eine Öffnung, welche außerhalb der optischen Achse liegt, quasi eine dezentralisierte Blende. Diese fährt zirkulär um die optische Achse herum. Angetrieben wird es durch einen Motor 67. Durch die Öffnung des aws Moduls tritt ein Teil der vom aufzunehmenden Objekt reflektierten Strahlen. Auf der Bildebene werden

25 Literaturübersicht die Punkte, welche durch die Öffnung zustande kommen, zirkulär abgebildet. Je nach Entfernung des aufgenommenen Objekts beschreiben die Bildpunkte einen Kreis mit unterschiedlich großem Durchmesser 101. Die Öffnung ist relativ klein und lässt wenig Strahlen durch, damit der entstehende Bildpunkt scharf auf der Bildebene abgebildet wird 2. Die räumliche Tiefe, also die dritte Dimension des aufgenommenen Bildes, kann über den Durchmesser der einzelnen auf der Bildebene aufgenommenen Punkte errechnet werden 67. Damit der Punkt errechnet werden kann, müssen mindestens zwei verschiedene Stellungen der Öffnung von dem gleichen Objektpunkt aufgenommen worden sein 67. Dadurch, dass das aws Modul nur eine Öffnung hat, kommt es nicht zu Überlappungen verschiedener Objektpunkte 67. Abb. 6: Funktionsprinzip active wavefront sampling Das active wavefront sampling wird momentan nur von den intraoralen Scannern der Firma 3M genutzt: - Lava C.O.S. ( 3M, St. Paul, USA - altes Modell) (Abb. 7 & Abb. 8) - True Definition (Fa. 3M, St. Paul, USA - neues Modell) (Abb. 9 & Abb. 10) Der Lava C.O.S. wurde 2008 in Chicago offiziell und 2009 in Deutschland auf der IDS vorgestellt 15. Entwickelt wurde er von Brontes Technologies (Lexington, Massachusetts) und vertrieben wurde er von 3M. Der große Unterschied zu anderen intraoralen Scannern der Zeit, wie auch der CEREC Bluecam, war der Videomodus 3D in Motion, mit welchem es möglich wurde, die Kieferabschnitte in Echtzeit aufzunehmen 2. Eine Gemeinsamkeit mit der Bluecam war die Verwendung von blauem Licht. Das Innenleben des Handstück besaß 192 LED s sowie 22 Linsen und war neben

26 Literaturübersicht der Software verantwortlich für die Leistung des Scanners 34. Die 192 LED s ersetzten die Rotation einer dezentralisierten optischen Blende optoelektronisch, indem diese 20mal/s kreisend ein- und ausgeschaltet wurden 101. Durch drei CMOS-Sensoren wurden gleichzeitig unterschiedliche Perspektiven aufgenommen 2. Mit der besonderen Aufnahmeeinheit schaffte es der Scanner, ca. 20 drei dimensionale Datensätze pro Sekunde aufzunehmen 2. Das war schneller als alle anderen Systeme 38. Dadurch entstand auch eine enorme Datenmenge, aufgrund derer auf Interpolation verzichtet werden konnte. Dies führte zu hoher Genauigkeit 101. Der Scanner nahm die Kieferabschnitte nur in einem gewissen fokalen Abstand auf, was dafür sorgte, dass die Anzahl fehlerhafter Bilder reduziert wurde 34. Über einen Algorithmus wurden die Bilder aus den verschiedenen Perspektiven in Echtzeit zusammengesetzt 2. Der Lava C.O.S benötigte ein stochastisches Muster für Referenzpunkte, mithilfe derer er die Videoaufnahmen matchen konnte. Dies wurde durch leichtes Pudern mit TiO2 erreicht 15, 38. Der Nachfolger des Lava C.O.S wurde von 3M mit dem Namen True Definition im Oktober 2012 in den USA auf den Markt gebracht. Dieser Scanner arbeitet ebenfalls mit der Technik des active wavefront sampling. Ein großer Unterschied der Systeme besteht in der Größe des Handstückes. So ist das Handstück des True Definition deutlich kleiner, als das seines Vorgängers. Auch im Vergleich zu Handstücken anderer Hersteller ist es auffällig klein. Möglich wird dies dadurch, da das Handstück nur einen anstatt drei Sensoren besitzt und sechs anstelle von 192 LEDs 3. Dennoch nimmt der Scanner mit gleicher Geschwindigkeit, also 20 3D Bilder pro Sekunde, wie der Lava C.O.S. auf 5. Im Gegensatz zu Sirona, welche auf Puder mit der omnicam verzichten, hält 3M mit dem neuen Scanner immer noch an dem Puder fest. Das Puder ist wie auch schon beim Lava C.O.S. Titanium Dioxid 3. Ein deutlicher Unterschied zum Vorgänger ist auch der Preis, welcher mit US$ weit unter dem des Vorgängers und vielen Konkurrenzprodukten liegt 5. Allerdings ist dieser Scanner auch lediglich für die Abformung ausgelegt und besitzt keine integrierte Designsoftware, geschweige denn eine Fräseinheit. Möchte man mit dem True Definition chair-side arbeiten, muss eine chair-side Fräse aus einem anderen System verwendet werden. Hier wird vom Hersteller die E4D Chairside Mill empfohlen 5. Entscheidet man sich für diese Lösung, muss zusätzlich noch die Laborsoftware gekauft werden. Mit der auf dem Scanner vorhandenen Software lassen sich die Präparationsgrenzen nicht einzeichnen. Dies ist im Vergleich zu anderen Scannern eine Besonderheit

27 Literaturübersicht Abb. 7: Lava C.O.S. Abb. 8: Handstück Lava C.O.S:

28 Literaturübersicht Abb. 9: True Definition Abb. 10: Handstück True Definition Eine weitere Klasse von Scannern scannt mithilfe der aktiven konfokalen Mikroskopie (Abb. 11). Diese Methode nimmt immer nur einzelne Punkte aus einer bestimmten Tiefe des Objekts auf und fügt diese anschließend zusammen 67. Es wird ein konfokaler Laserstrahl erzeugt. Konfokal bedeutet in dieser Hinsicht, dass der emittierte Laserstrahl und der reflektierte Laserstrahl übereinander liegen 101. Der emittierte Laserstrahl wird durch eine Linse gebündelt und trifft anschließend auf das Objekt 116. Der Laserstrahl verursacht auf dem Objekt einen engen Brennfleck mit geringer Schärfentiefe 76. Dieser wird von dem Objekt reflektiert, erneut von der Linse gebündelt und ein Teil wird durch einen Lichtteiler umgeleitet 116. Dann trifft der umgeleitete Lichtstrahl auf eine Blende, welche nur das Licht aus dem Fokus beziehungsweise aus

29 Literaturübersicht dem Brennfleck durchlässt 76, 101, 116. Zum einen wird das Licht außerhalb des Fokusbereichs also durch die Lochblende ausgefiltert und zum anderen ist die Lichtintensität dieser Strahlen generell gegenüber der fokalen Strahlen abgeschwächt 101. Da die Brennweite bekannt ist, kann der Abstand zum aufgenommenen Objektpunkt bestimmt werden 116. Jeder Lichtstrahl, welcher durch die Öffnung tritt, repräsentiert später in dem Bild einen Pixel 67. Am Ende wird der Lichtstrahl von einem Fotodetektor in ein elektrisches Signal umgewandelt. So wird das komplette Objekt in allen Dimensionen durchgescannt. Abschließend errechnet der Computer aus den aufgenommenen zweidimensionalen Bildern ein dreidimensionales Bild 67. Um das komplette Objekt abzubilden, muss der Brennfleck das Objekt abrastern (Rastersonden- Methode) 76. Dies geschieht entweder durch bewegliche Strahlversetzer oder mithilfe von beweglichen Spiegeln in der Horizontalen und mit Bewegungen des Objekttisches in der Vertikalen 67, 76. Die Handstücke der Scanner, welche mit dieser Technik arbeiten, sind meist etwas größer, da in ihnen das aufwendige Linsen- und Lasersystem untergebracht werden muss und um die große Menge an Daten vorzubearbeiten 101. Laser Lochblende Photodetektor Lochblende Lichtleiter Linse Fokusebene Abb. 11: Funktionsprinzip aktive konfokale Mikroskopie

30 Literaturübersicht Diese Technik wird von folgenden Scannern eingesetzt: - itero (CADENT, San Jose, USA ) - TRIOS (3shape, Kopenhagen, Dänemark) - 3D Progress (MHT S.p.A. & MHT optic research, Niederhasli, Schweiz) Da in dieser Studie kein Scanner mit konfokaler Mikroskopie arbeitet, soll hier nicht näher auf diese Scanner eingegangen werden Indirektes Verfahren Unter dem indirekten Verfahren versteht man den Scan der konventionellen Abformung oder des durch die konventionelle Abformung entstandenen Gipsmodells. Im Gegensatz zu den direkten intraoralen Scannern gibt es bei den indirekten extraoralen Scannern eine große Anzahl von verschiedenen Systemen. In der Regel arbeiten auch diese Scanner mit den schon beschriebenen optischen Messmethoden wie der aktiven optischen Triangulation und der aktiven konfokalen Mikroskopie. Ältere Scanner arbeiten auch teilweise mit mechanischen Messmethoden. Es gibt noch keinen indirekten Scanner, welcher die Technik des active wavefront samplings nutzt. Da in dieser Arbeit keine indirekten Scanner genutzt oder verglichen werden sollen, wird auf diese Geräte nicht weiter eingegangen Arbeitsablauf des digitalen Herstellungsprozesses Der digitale Herstellungsprozess lässt sich grundsätzlich in drei verschieden mögliche Herstellungswege unterteilen: Zwei verschiedene Herstellungswege über den direkten Scan und ein Weg über den indirekten Scan. Bei dem Herstellungsweg, den die meisten intraoralen Scanner vorgeben, wird der Scanner ausschließlich für die digitale Abformung genutzt und die Nachbearbeitung beziehungsweise Design und Herstellung der fertigen Krone im Labor durchgeführt. Bei diesen Geräten kann der Zahnarzt lediglich die Präparationsgrenze einzeichnen und seine Präparation am Bildschirm kontrollieren. Nachdem das virtuelle Modell an das Labor versandt wurde, wird auf dessen Grundlage die prothetische Versorgung geplant. Die prothetische Versorgung wird dann mithilfe einer CNC-Fräse aus einem Keramikblock gefräst. Möchte der Zahnarzt die Versorgung verblendet haben, muss noch zusätzlich ein physisches Modell hergestellt werden. Dieses Modell besteht aus

31 Literaturübersicht Kunststoff und wird entweder additiv durch Rapid Prototyping, meist durch Stereolithographie, oder substraktiv durch Fräsen hergestellt 14. Der jeweilige Zahnarzt/Techniker ist daher auf ein Großlabor angewiesen. Bei der anderen Geräteklasse intraoraler Scanner ist es mithilfe einer Laborsoftware möglich, sämtliche Laborschritte chair-side am Patienten durchzuführen und die prothetische Versorgung zu planen. So können hier am Patienten Brücken und Kronen, durch die auf dem Scanner enthaltene Software, konstruiert werden. Die Planung wird dann anschließend von einer chair-side CNC-Fräse umgesetzt. Es ist also möglich, den Patienten innerhalb einer Sitzung prothetisch definitiv zu versorgen. Bei den indirekten Verfahren befindet sich das über die konventionelle Abformung entstandene Modell bereits im Labor. Dieser Herstellungsweg ist quasi eine Zwitterlösung, da hier konventioneller Weg, im Sinne von Abformung und Gipsmodell, und digitaler Herstellungsweg, im Sinne des Gipsmodell-Scans, zusammenlaufen. Daher ist bei diesem dritten Herstellungsweg auch keine chair-side Lösung möglich. Nachdem im Labor das Gipsmodell von einem Laborscanner eingescannt wurde, gleicht der weitere Ablauf dem des ersten Herstellungsweges. Dass bei diesem Verfahren neben dem virtuellen Modell ein physisches Modell besteht, ist eine Besonderheit dieses Verfahrens. Wird ein physisches Modell zum Bespiel für eine Verblendung mit Glaskeramik benötigt, besteht dieses beim indirekten Verfahren bereits. 3.3 Vergleich des konventionellen und des digitalen Herstellungsprozesses Gegenüberstellung der Genauigkeit in-vitro Bisher existieren nur wenige Studien, welche die konventionelle und die digitale Abformtechnik vergleichen. In einer pubmed Suche ( ) konnten lediglich acht in-vitro Studien gefunden werden (Tab. 1). Diese Studien kamen zu unterschiedlichen Ergebnissen, häufig unterschieden sich konventionelle und die digitale Abformung in ihrer Genauigkeit nicht signifikant. Svanborg et al. 110 konnten in-vitro keinen statistisch signifikanten Unterschied in der absoluten marginalen Diskrepanz von Kronen einer dreigliedrigen Brücke feststellen, welche auf Basis einer Doppelmischabformung und eines intraoralen Scans durch den Scanner itero hergestellt wurden (Doppelmischabformung: 147µm; itero: 142µm). Auch Ender und Mehl 30 konnten

32 Literaturübersicht zeigen, dass die Abformgenauigkeit intraoraler Scanner gleichwertig mit der der konventionellen Abformung ist. Bei Ganzkieferabformungen mittels konventioneller Abformtechnik (Monophasenabformung Impregum), CEREC AC Bluecam und Lava C.O.S ergaben sich folgende Werte für die Richtigkeit: Konventionelle Abformtechnik: 55±21,8μm, CEREC AC Bluecam: 49±14,2μm und Lava C.O.S.: 40±14,1μm. Bezogen auf die Präzision erreichte die CEREC AC Bluecam signifikant kleinere Werte als die beiden anderen Verfahren: Konventionelle Abformtechnik: 61,3±17,9µm, CEREC AC Bluecam: 30,9±7,1µm und Lava C.O.S.: 60,1±31,3µm. Auch Seelbach et al. 103, welche die intraoralen Scanner CEREC AC, Lava C.O.S und itero mit verschiedenen konventionellen Abformtechniken unter Verwendung verschiedener Restaurationsmaterialien verglichen, kamen zu dem Schluss, dass die digitale Abformtechnik die Herstellung von festsitzendem Zahnersatz mit gleicher Präzision wie die konventionelle Abformtechnik ermöglicht (Doppelmischabformung - Lava zirconia: 33±19μm; Doppelmischabformung - Cera-E: 38±25μm; Korrekturabformung - Lava zirconia: 60±30μm; Korrekturabformung - Cera-E: 68±29μm; Lava C.O.S: 48±25μm; CEREC AC: 30±17μm; itero: 41±16μm.). Eine weitere in-vitro Studie von Almeida et al. 7 mit dem Lava C.O.S. Scanner und dem Abformmaterial Impregum konnte keinen signifikanten Unterschied in der marginalen Diskrepanz von Kronen ausmachen, welche auf Basis der Scans hergestellt worden waren. (Lava C.O.S.: 63,96µm; konventionelle Abformung: 65,33μm). Allerdings war der Unterschied ür f die interne Passung statistisch signifikant unterschiedlich. Die Kronen, welche über die digitale Abformung hergestellt worden waren, zeigten eine genauere interne Passung (Lava C.O.S.: 58,46μm; konventionelle Abformung: 65,94μm). Eine sehr aktuelle Studie von Ng et al. 83 bestimmte die marginale Diskrepanz und fand statistisch signifikant kleinere Werte für die Kronen, welche aufgrund des Lava C.O.S Scans gegenüber der konventionellen Abformung hergestellt worden waren. Eine Studie von Tidehag et al. 113 aus 2013 kam zu einem vergleichbaren Ergebnis. Auch hier war die marginale Diskrepanz von Kronen, welche auf Grundlage des Lava C.O.S. entstanden, statistisch signifikant kleiner als von Kronen auf Grundlage der konventionellen Abformung. Eine andere sehr aktuelle Studie von Ender et al. 31 aus 2013, welche Ganzkieferabformungen durch die Doppelmischtechnik und den intraoralen Scanner CEREC AC verglich, sah hingegen die konventionelle Abformung im Vorteil. So waren die durch die konventionelle Abformung abgeformten Kiefer in ihrer Präzision und ihrer Richtigkeit genauer als die aus dem intraoralen Scan entstandenen (Doppelmischabformung: