Dr. med. dent. Daniel Whitley (DDS)
F ORM LAB S W H I TE PA PE R:
Digitale Implantologie
mit Desktop 3D-Druck
Inhaltsverzeichnis
Abstract . . . 2
Über die Autoren . . . . 3
Einführung. . . . 4
Präzisionsstudie . . . 6
Klinische Fallstudie . . . . 7
Erörterung . . . . 13
Fazit . . . . 15
Literatur . . . . 16
Abstract
Die computergestützte Implantatplanung und schablonengeführte Chirurgie ermöglichen eine hochpräzise Platzierung von
Dentalimplantaten sowie besser vorhersehbare Prothetikergebnisse als die handgeführte Implantatchirurgie. Aufgrund der hohen Kosten der aktuell im Handel erhältlichen Fertigungssysteme für Bohrschablonen wird die schablonengeführte Chirurgie jedoch nur von relativ wenigen Ärzten angeboten. Dieses Protokoll bezieht sich auf den Einsatz von Bohrschablonen, die mit CAD/CAM-Tools konstruiert und auf einem kostengünstigen Desktop 3D-Drucker mit biokompatiblem Kunstharz gedruckt wurden. Es wurde der Einsatz von Bohrschablonen untersucht, die mit dem Kunstharz Dental SG und mit dem Stereolithographie- (SLA) Desktop-3D-Drucker Form 2 von Formlabs erstellt wurden. Anhand des Protokolls wurde eine klinische Fallstudie durchgeführt. Die Abweichung der endgültigen von der geplanten Implantatposition erwies sich
als klinisch nicht signifikant und entsprach dem durchschnittlichen Präzisionsbereich aktueller industrieller 3D-Drucklösungen für die Zahnmedizin. Diese Ergebnisse belegen, dass Bohrschablonen mit dem Form 2 detailgenau gedruckt und zur präzisen Platzierung von Dentalimplantaten mit anerkennbaren klinischen Resultaten verwendet werden können.
Über die Autoren
Dr. med. dent. Daniel Whitley (DDS) erwarb seinen Doktorgrad in Zahnheilkunde an der University of North Carolina in Chapel Hill, nachdem er sein Biologiestudium an der North Carolina State University mit einem Bachelor of Science abgeschlossen hatte. Er ist Mitglied zahlreicher Facharztverbände (darunter die American Dental Association, die Academy of General Dentistry, die North Carolina Dental Society, die 5th District Dental Society) und gehört dem Vorstand der East Central Dental Society an. Er ist Mitglied des ICOI und interessiert sich insbesondere für CAD/CAM und digitale Zahnmedizin und deren Anwendungsmöglichkeiten für eine bessere Patientenversorgung.
Er ist gegenwärtig in Greenville, North Carolina niedergelassen.
Dr. med. dent Sompop Bencharit (PhD, DDS, MS, FACP) ist zertifiziertes Mitglied des American Board of Prosthodontics und ein Fellow des American College of Prosthodontists. Er ist einer von sehr wenigen wissenschaftlich aktiven Ärzten, die sowohl approbierte Fachzahnärzte als auch promovierte Wissenschaftler sind. Dr. Bencharit ist Strukturbiologe mit Spezialgebiet
röntgengestützte Proteinkristallographie. Der Schwerpunkt seiner Forschungsinteressen in der Strukturbiologie liegt auf deren Anwendungsmöglichkeiten bei menschlichen Erkrankungen, darunter inbesondere die Rolle von Signalproteinen bei der Gefäß- und Knochenentwicklung sowie krankheitsbezogene Speichel- Proteomik und Mikrobiomik. Er ist Mitglied der Redaktionsleitung und Kritiker zahlreicher internationaler wissenschaftlicher und zahnmedizinischer Fachzeitschriften. So ist er beispielsweise als wissenschaftlicher Redakteur für PLOS ONE und als Mitglied der Redaktionsleitung für Scientific Reports tätig.
Die Autoren bedanken sich bei Gideon Balloch, Meghan Maupin, Dr. Eric Arndt (PhD) und Dr. Timur Senguen (PhD) für ihre Beiträge zu diesem Artikel. Fotos mit freundlicher Genehmigung von Rob Chron.
Einführung
Die angemessene Anwendung von Bohrschablonen kann klinische Ergebnisse der Dentalimplantatchirurgie verbessern, weil sie die detailgenaue präoperative Planung und präzise Platzierung der Implantatkörper erleichtert. Bei der präoperativen Planung kann anhand des endgültigen Prothesendesigns die geeignete Position für das osseointegrierte Implantat bestimmt werden. Dabei wird von der Cone-Beam-Computertomographie (CBCT) Gebrauch gemacht, um die Knochentopographie zu beurteilen und vitale Strukturen zu identifizieren.1 Bohrschablonen können den Arzt bei verschiedenen präoperativen Entscheidungen unterstützen und die Eingriffsdauer verkürzen.2
Darüber hinaus lässt sich mit Bohrschablonen eine erheblich präzisere Implantatplatzierung erzielen als mit Freihandtechniken.3 Beim Einsatz von Freihandtechniken in der Implantatchirurgie beträgt die Abweichung der geplanten von der tatsächlichen Implantatposition im Durchschnitt 2,0–2,5 mm und kann bis zu 8 mm erreichen.4 Studien haben gezeigt, dass die endgültige Implantatposition selbst bei den erfahrensten Chirurgen bei der Mehrheit der Freihandbehandlungen von der Idealposition abweicht.5 Die Schablonentechnik kann zur Vermeidung zahlreicher unerwünschter Ergebnisse beitragen, von iatrogenen Gesundheitsschäden bis hin zu unzumutbaren ästhetischen Resultaten.6
Aus diesem Grund sind verschiedene Arten von Bohrschablonen für die Osteotomie und die damit verbundene zielgenaue Platzierung des Implantatkörpers entwickelt worden.7 Für das Schablonendesign gibt es drei Hauptausführungen: (i) nicht limitierende Schablonen, (ii) teilweise limitierende Schablonen und (iii) vollständig limitierende Schablonen.
ARTEN VON BOHRSCHABLONEN
Nicht limitierende Schablonen weisen den geringsten Präzisionsgrad auf. Sie vermitteln dem Chirurgen eine Vorstellung von der gewünschten Prothesenposition, beschränken aber weder den Bohrwinkel noch die Bohrtiefe. Teilweise limitierende Schablonen können zur Erreichung eines etwas höheren Präzisionsgrads beitragen, da sie die Testbohrung komplett vorgeben, jedoch bei den nachfolgenden Bohrvorgängen auf der Grundlage der Ausgangsosteotomie die Anwendung von Freihandtechniken zulassen.
Vollständig limitierende Schablonen geben alle Bohrwinkel und- tiefen fest vor und weisen damit den höchsten Präzisionsgrad auf. Zwei gängige Arten vollständig limitierender Schablonen sind gusstechnisch gefertigte Schablonen und computerassistiert (CAD/CAM) gefertigte Schablonen. Gusstechnisch gefertigte Bohrschablonen werden mittels Knochensondierung und periapikaler Röntgenaufnahmen konstruiert und unter Anwendung konventioneller, analoger Fertigungstechniken wie das Thermoformen von Kunststoff auf physischen Modellen erstellt.7 CAD/CAM-Bohrschablonen werden auf der Grundlage der mittels Cone-Beam-Computertomographie (CBCT) erfassten Patientendaten und einer Vorlage für die gewünschte endgültige prothetische Versorgung gefertigt.7 Präzise optische Scans der Zahnstruktur des Patienten können nach der Implantatplanung einbezogen werden.
Abb. 1: CAD/CAM- Bohrschablonen geben alle Bohrwinkel und -tiefen fest vor. Dabei nutzt die Implantatplanungssoftware die CBCT-Scandaten sowie die intraoralen optischen Scandaten des Patienten.
VORTEILE CAD/CAM-BOHRSCHABLONEN
Mit CAD/CAM-Bohrschablonen wird nachweislich der höchste Präzisionsgrad bei der Platzierung von Dentalimplantaten erzielt.
Die Ergebnisse sind wesentlich besser als bei Freihandtechniken und auch messbar besser als bei gusstechnisch gefertigten Schablonen.
Bei Implantatoperationen mit gusstechnisch gefertigten Bohrschablonen wird hinsichtlich der Übereinstimmung zwischen geplanter und
tatsächlicher Implantatposition erfahrungsgemäß eine durchschnittliche Abweichung von 1,5 mm erzielt. In Bezug auf die Übereinstimmung zwischen geplanter und tatsächlicher Angulation beträgt die durchschnittliche Abweichung 8°.2 Demgegenüber lässt sich bei chirurgischen Eingriffen, die mit CAD/CAM-Schablonen geführt werden, eine eingangsseitige Präzision von ±1 mm der geplanten Implantatposition und 5° der gewünschten Angulation erzielen.4 Es wurde bewiesen, dass eine Implantatplatzierungsgenauigkeit von bis zu 0,1 mm erreichbar ist.7
Darüber hinaus kann die Dauer des chirurgischen Eingriffs verkürzt und eine Verbesserung der klinischen Ergebnisse erzielt werden, da die Bohrschablone mittels CBCT-Daten-Verabeitung mit einer Implantatplanungssoftware und der effektiven präoperativen Planung erstellt werden. Dies ermöglicht weniger invasive Verfahren und optimiert die Ergebnisse der Versorgung mit Prothesen.1 Auch müssen intraoperativ weniger Entscheidungen getroffen werden, was den Operationsverlauf vereinfacht und beschleunigt. Weitere Vorteile sind die Erhaltung anatomischer Strukturen sowie die gründliche Untersuchung vitaler Strukturen und der Knochentopographie. All diese Faktoren bestärken und unterstützen den Chirurgen bei der Durchführung von Implantationsverfahren.
Trotz der signifikanten Vorteile, die mit dem Einsatz von CAD/CAM- Bohrschablonen verbunden sind, wird noch immer selten von ihnen Gebrauch gemacht. Die hohen Kosten additiver Fertigungssysteme haben den Einsatz der 3D-Drucktechnologie bisher auf große kommerzielle Labore beschränkt.7,8
Abb. 2: Die Kombination von CBCT- und intraoralen optischen Scandaten erleichtert die detaillierte, präzise präoperative Planung.
Wir wollen zeigen, dass mit einem Desktop 3D-Drucksystem (i)
Bohrschablonen detailgenau gedruckt und (ii) anerkennbare klinische Ergebnisse erzielt werden können. Als Beurteilungsgrundlage diente ein klinischer Fall, bei dem der 3D-Drucker Form 2 und das biokompatible Kunstharz Dental SG von Formlabs zum Einsatz kamen.
Präzisionsstudie
CAD/CAM-Bohrschablonen müssen unter Einhaltung sehr enger Maßtoleranzen gefertigt werden, um in klinischen Anwendungen von Nutzen zu sein. Unter der Annahme, dass das zum Drucken übertragene Modell einer Bohrschablone gut konstruiert ist, wird gegenwärtig davon ausgegangen, dass die Schablone den Zähnen bzw. dem zahnlosen Kiefer des Patienten passgenau entspricht, wenn 80 % ihrer Okklusalfläche und der chirurgischen Befestigungselemente in einem Bereich von ± 100 μm des Konstruktionsmodells liegen. Unser Ziel ist es, zunächst zu bestätigen, dass dieser Meilenstein mit dem Dental SG Kunstharz auf dem Form 2 erreichbar ist. Ein weiteres Ziel ist, die Passgenauigkeit im Rahmen der klinischen Studie quantitativ zu validieren.
Um zu bestätigen, dass die mit dem Form 2 in Dental SG Kunstharz gedruckten Bohrschablonen diesen Standard erfüllen oder übertreffen, wurde ein Satz von 6 Bohrschablonen (4 Vollbogen-Schablonen und 2 Viertelbogen-Schablonen) mehrere Male auf mehreren Druckern gedruckt. So wurden insgesamt 85 Schablonen gefertigt, gereinigt, ausgehärtet, von den Stützstrukturen entfernt und mit einem kieferorthopädischen Scanner (3 Shape D900) digitalisiert.
Nach dem Scannen wurde jedes Modell mit der entsprechenden STL-Datei verglichen und mit dem Convince Analyzer von 3Shape eine Differenzabbildung erstellt. Es wurden ausschließlich die
Okklusalbereiche und chirurgischen Befestigungselemente einbezogen, um sicherzustellen, dass nur die relevanten Teile der Bohrschablonen in die Berechnungen eingingen.
Unseren Messungen zufolge lagen durchschnittlich etwa 93 % der Okklusalflächen und chirurgischen Befestigungselemente innerhalb des angestrebten Toleranzbereichs von ± 100 μm, was den Zielstandard eindeutig übertrifft. Unter Berücksichtigung der Standardabweichung dieser Messwerte (± 5 %) prädiziert der 2σ-Verteilungsintervall, dass etwa 95 % der auf diese Weise gefertigten Bohrschablonen im Toleranzbereich von ± 100 μm liegen. Aus diesen Ergebnissen lässt sich ableiten, dass durch Anwendung eines Form 2 Druckers mit Dental SG Kunstharz und ordnungsgemäße Nachbearbeitung bei praktisch jedem Versuch einsatzfähige Bohrschablonen produziert werden.
DRUCKPRÄZISION IM VERGLEICH ZUM 3D-MODELL
± 50 Mikrometer
± 100 Mikrometer
± 200 Mikrometer
Klinische Fallstudie
Zur empirischen Beurteilung, ob sich mit diesem Grad an Druckpräzision anerkennbare klinische Ergebnisse erzielen lassen, wurde eine klinische Fallstudie durchgeführt. (Die Zahnnummerierung in der nachfolgenden Beschreibung basiert auf dem US-amerikanischen dentalen
Notationssystem.)
VORGESCHICHTE UND KLINISCHE UNTERSUCHUNG Eine gesunde 26-jährige Patientin stellte sich mit folgendem
Hauptanliegen bei der Konsultation vor: „Ich möchte meinen fehlenden Zahn dauerhafter ersetzen und den kleinen Zahn auf der anderen Seite korrigieren.“ Die Patientin stellte sich mit einem kongenital fehlenden Zahn Nr. 12 sowie einer Bolton-Diskrepanz an Nr. 22 vor. Sie war zuvor kieferorthopädisch behandelt worden und wies einen geklebten Retainer auf Nr. 11 und Nr. 21 zur Platzerhaltung für Nr. 12 auf sowie einen Hawley-Retainer mit einem Brückenzwischenglied an Nr. 12 für einen provisorischen ästhetischen Zahnersatz. Ein Behandlungsplan wurde erstellt (Implantat an Nr. 12, Verblenden an Nr. 22, mesiopalatinales Komposit an Nr. 13 und distopalatinales Komposit an Nr. 11) und von der Patientin bewilligt. Wir beschlossen, zuerst das Implantat zu platzieren und dann die kariösen Läsionen während der Integrationsphase des Implantats zu behandeln.
VORBEHANDLUNG: GEBISSPLANUNG, DIGITALE ABDRUCKNAHME, RÖNTGENUNTERSUCHUNG
Unter Zuhilfenahme von Designtechniken für die Gebissplanung ermittelten wir die idealen Maße für die lateralen Schneidezähne der Patientin und erstellten ein diagnostisches Wax-up. Mit dem Sirona
Abb. 3: Präoperative Untersuchung Die Patientin wollte ihren kongenital fehlenden Zahn Nr. 12 dauerhaft durch ein Implantat ersetzen.
Orthophos XG 3D-System (Sirona Dental, Bensheim, Deutschland) wurde ein präoperativer CBCT-Scan erstellt. Die Kiefer der Patientin wurden so positioniert, dass zwischen den Okklusalflächen des Ober- und Unterkiefers ein Abstand von ungefähr 3 bis 4 mm bestand, um potenzielle Streueffekte bestehender Zahnersätze zu minimieren.
Die CBCT-Scans wurden mit der Implantatplanungssoftware von Blue Sky Bio analysiert. Sie wiesen eine minimale Knochenbreite am Kieferkamm (etwa 5 bis 6 mm an der schmalsten Stelle) aus. Ohne Bohrschablone wäre es schwierig gewesen, das Verfahren vorhersagbar und ohne Notwendigkeit eines Knochenaufbaus durchzuführen. Stattdessen konnten wir uns dank des Einsatzes einer hochpräzisen 3D-gedruckten Bohrschablone sicher sein, das Verfahren vorhersagbar durchführen zu können.
INTEGRATION ANATOMISCHER DATEN, BESTIMMUNG DER IMPLANTATPOSITION UND DESIGN DER BOHRSCHABLONE
Wir erstellten ein virtuelles Implantat in Anlehnung an die Abmessungen eines Eztetic-Implantats von Zimmer (Zimmer Eztetic, 3,1 mm x 11,5 mm, Zimmer Biomet Dental, Palm Beach Gardens, FL). Außerdem wurde in
Abb. 4: Analyse der CBCT-Scandaten mit Implantatplanungssoftware ergab eine minimale Knochenbreite am Kieferkamm (etwa 5–6 mm an der schmalsten Stelle). Ohne Bohrschablone wäre es schwierig gewesen, das Verfahren vorhersagbar und ohne Notwendigkeit eines Knochenaufbaus durchzuführen.
Oben: Planung der Bohrungsangulation sowie der Bohrhülsenposition in der Design- phase für die Bohrschablone. Unten: Endgültige Visualisierung der Implantatplatzierung
Anlehnung an die Wax-up-Abmessungen ein virtueller Zahn konstruiert.
Die Implantatserie Eztetic von Zimmer Biomet Dental wurde gewählt, um im schmalen Kieferkamm dieser Patientin so viel Gesichtsknochen wie möglich zu erhalten, invasive und kostspielige Aufbauverfahren zu vermeiden und dabei trotzdem ein optimales ästhetisches Ergebnis zu erzielen.
Nach Integration aller anatomischen Daten sowie des virtuellen Implantats und der virtuellen Restauration in die Planungssoftware begannen wir mit der Planung der Implantatversorgung. Das virtuelle Implantat wurde an einer idealen Position in Relation zum Wax-up und virtuellen Zahn Nr. 12 platziert. Eine „Sextant“-Schablone wurde konstruiert, weil durch Einbeziehung der Zähne mesial und distal des unbezahnten Bereichs optimale Stabilität erreicht werden konnte. Die Schablone wurde unter Zuhilfenahme von Parametern konstruiert, die den 22-mm-Bohrern des Bohrschablonen-Werkkasten von Zimmer entsprachen.
Die Zahnstruktur wurde mit dem Cerec Omnicam-System (Sirona Dental, Bensheim, Deutschland) gescannt. Die resultierenden Dateien wurden dann von einem lokalen Labor zur Integration in die Software (Blue Sky Plan 3; Blue Sky Bio; Grayslake, IL, USA) in das STL-Format konvertiert.
Die STL-Datei mit der höchsten Auflösung wurde von der Blue Sky Bio Software exportiert. Dies war der einzige Zeitpunkt, an dem eine Gebühr anfiel. Die Gebühr liegt je nach Auftragsvolumen des Kunden im Bereich von 11 bis 20 US-Dollar. Andere Softwareprogramme für die Implantatplanung haben andere Gebührenstrukturen.
FERTIGUNG, MONTAGE UND STERILISATION DER SCHABLONE
Die STL-Datei für die Bohrschablone wurde in PreForm, der kostenlosen Software von Formlabs zur Modellvorbereitung für den 3D-Druck,
importiert. Bei der Ausrichtung der Schablone in der Software wurde auf die
Endgültiges Schablonendesign vor dem Modellexport.
Minimierung der Querschnitts-Schälkräfte während des Druckvorgangs geachtet, um das Abfließen von überschüssigem Kunstharz zu
ermöglichen. Stützstrukturpunkte wurden ausschließlich an Nicht- Okklusalflächen vorgesehen, um die Passgenauigkeit der Schablone aufrechtzuerhalten. Die Stützstrukturpunkte wurden sorgfältig untersucht und manuell von den Führungslochflächen entfernt, um eine einfache Nachbearbeitung und Insertion der Metallbohrerhülse zu ermöglichen.
Das verbrauchte Kunstharz belief sich auf 10,49 ml. Die komplett erstellte PreForm Form-Datei wurden dann an den Form 2 übertragen und mit dem Dental SG Kunstharz von Formlabs gedruckt.
Nach Abschluss des Druckvorgangs wurde die Schablone von der Konstruktionsplattform abgenommen und zweimal in einem Bad aus 91-prozentigem Isopropylalkohol (IPA) insgesamt 20 Minuten lang gespült und dann an der Luft getrocknet. Daraufhin wurde die Schablone in einer Aushärtungskammer vollständig ausgehärtet. Die Stützstrukturen wurden entfernt und eine Bohrhülse aus Edelstahl, die den Adaptern der Größe A von Zimmer entsprach, wurde in das Führungsloch im Kunstharz eingeführt, um die Schablonenfertigung abzuschließen.
Schließlich wurde die Schablone zur Vorbereitung auf das Verfahren in einen Beutel überführt und im Autoklaven sterilisiert.
Abb. 5: Die Bohrschablone wurde mit dem Kunstharz Dental SG auf einem Form 2 gedruckt, in IPA gespült, vollständig ausgehärtet, nachbearbeitet, mit einer Metallbohrerhülse versehen und vor dem intraoperativen Einsatz sterilisiert.
GEDRUCKT AUSGEHÄRTET NACHBEARBEITET MONTIERT STERILISIERT
KLINISCHES VERFAHREN
Die Patientin begann am Tag vor der Operation mit der Einnahme von 500 mg Azithromycin, was drei Tage lang fortgesetzt wurde. Am Tag der Operation führte die Patientin eine 1-minütige präoperative Spülung mit Chlorhexidingluconat (0,12 %) durch und wurde dann zur Vorbereitung auf das Implantationsverfahren abgedeckt. 1 Karpule 4-prozentiges Articain mit Adrenalin 1:100.000 und 1 Karpule 2-prozentiges Lidocain mit Adrenalin 1:50.000 wurden fazial und palatinal in den Bereich von Nr. 12 infiltriert.
Die Schablone wurde in den Mund der Patientin eingepasst, um korrekten Sitz und Stabilität sicherzustellen, und das Gewebe wurde an der vorgesehenen Stelle basierend auf der Bohrhülse gestanzt.
Danach wurde die Schablone entfernt und die Osteotomie gespült und inspiziert, um sicherzustellen, dass die Knochenstrukturen keine Fenestrierungen oder Dehiszenzen aufwiesen.
Da die Osteotomie vollständig knochenintern war, wurde das Implantat mit dem Implantathandstück bei einem Drehmoment von 30 Ncm
installiert. Die endgültige Platzierung wurde von Hand mit dem manuellen Drehmomentschlüssel fertig gestellt, wobei eine gute Primärstabilität bei etwa 35 Ncm erreicht wurde. Danach wurde eine periapikale Bildaufnahme
Abb. 6: Die postoperative Untersuchung ergab positive Re- sultate. Mit einem postoperativen CBCT-Scan wurde die Platzierung des endgültigen Implantats im Ver- gleich zum Plan überprüft.
erstellt, um die vollständige Inserierung des Implantats in der Osteotomie zu bestätigen.
Mit dem provisorischen Abutment von Zimmer und Bis-Acryl-
Provisorienmaterial wurde ein patientenspezifisches Einheil-Abutment gefertigt. Es wurde entsprechend geformt und handfest (mit einem Drehmoment von etwa 15 Ncm) im Implantat inseriert. Als Nächstes wurde mit dem Sirona Orthophos XG 3D-System (Sirona Dental;
Bensheim, Deutschland) ein postoperativer CBCT-Scan erstellt.
Nach ihrer kieferorthopädischen Behandlung hatte die Patientin einen Hawley-Retainer mit einem Gebisszahn an der Stelle Nr. 12 getragen.
Der Retainer wurde eingepasst und die Intaglio-Oberfläche entlastet, um den Druck am Implantationssitus zu reduzieren. Die Patientin erhielt postoperative Anweisungen und wurde entlassen.
Erörterung
Zur Beurteilung der klinischen Ergebnisse des Dentalimplantations- verfahrens verglichen wir den präoperativen Plan mit der tatsächlich erreichten endgültigen Implantatposition. Der postoperative CBCT-Scan wurde in den Originalplan in Blue Sky Bio importiert. Die Scandichte wurde bedarfsgerecht angepasst, um das Implantat in einem Fenster und die Zähne im anderen Fenster anzuzeigen. Auf diese Weise konnten die beiden Scans durch Abgleich gemeinsamer Punkte auf den Zähnen überlagert werden.
Bei der schichtweisen Analyse der Abweichung der endgültigen von der ursprünglich geplanten Implantatposition stellte sich heraus, dass die Platzierung sehr präzise erfolgt war. Aufgrund der metallbedingten Streueffekte im CBCT-Bild gestaltete sich die Ermittlung der genauen
Abb. 7: Dr. Whitley und Dr. Bencharit bei der Durchführung der Osteotomie.
Eingangspunkt ergab eine maximale Abweichung von 0,23 mm (siehe Abb. 8). Die Vermessung der Längsachse des Implantats ergab eine maximale Abweichung von 2,5°. Apikale Messwerte wurden nicht erfasst, weil es aufgrund der Präsenz der Screw-Vent-Bohrung im Boden des Implantats und ihres Fehlens im virtuellen Implantatzylinder zu Bildverzerrungen kam.
Die endgültige Präzision der Implantatplatzierung lag klar innerhalb des erwarteten Grenzwertbereichs der meisten klinischen Prüfungen für CAD/
CAM-navigierte Operationen auf der Basis von im Handel erhältlichen industriellen 3D-Drucksystemen.4, 9
DURCHSCHNITTLICHE SOLL-/IST- ABWEICHUNG OP-TECHNIK
IMPLANTATPOSITION
AM EINGANG (MM) ANGULATION
Freihand5 2,0 – 2,5 Keine Daten
Traditionell gefertigte voll-
ständig limitierte Schablone2 1,5 8°
Vollständig limitierte CAD/
CAM-Schablone4 0,9 – 1,0 5°
Studienschablone 0,23 2,5°
Zur Untersuchung des endgültigen, auf den Drucker zurückzuführenden Fehlerumfangs wurde die tatsächlich in der Operation verwendete gedruckte Schablone mit dem STL-Schablonenmodell der
Implantatplanungssoftware verglichen. Durch Überlagerung des geplanten Modells mit dem tatsächlichen Modell wurde eine maximale Abweichung des Führungslochs von 0,1 mm ermittelt. Daraus zogen wir den Schluss, dass von den 0,23 mm, die die Implantatposition maximal
Abb. 8: Geplante (rot) im Vergleich zur tatsächlichen (grün) Implantatplatzierung (links) und -angulation (rechts)
Fehlerquellen bei der Fertigung von CAD/CAM-Bohrschablonen:
• Intraorale Scanpräzision
• CBCT-Scanpräzision
• Präzision der
Implantatplanungssoftware
• Druckerpräzision
• Maßtoleranzen von Bohrerein- satz und Bohrhülse
• Menschlicher Fehler
• Bewegung des Patienten
an der Eingangsstelle abwich, maximal 0,1 mm dem Druck der Schablone auf dem Form 2 zuzuschreiben war. Der Restfehlerbetrag wurde durch andere Fehlerquellen verursacht.
Vor allem war die Präzision der Implantatplatzierung hoch genug, dass keine klinische Signifikanz gegeben war, und es wurden gute klinische Ergebnisse für die Patientin erzielt. Der postoperative CBCT-Scan zeigte, dass wir bei angemessener Platzierungstiefe eine gute faziale Knochenbreite aufrechterhalten konnten.
Außerdem verkürzte die Schablone die Verfahrensdauer signifikant, weil keine Lappenverschiebung, Bohrwinkelermittlung und Gewebe- Reapproximation erforderlich war. Damit wurde ein Verfahren, dass traditionell 60 Minuten in Anspruch nimmt, auf 20 Minuten verkürzt.
Fazit
Aufgrund der hohen Fertigungskosten für Bohrschablonen ist von ihnen bisher nur begrenzt Gebrauch gemacht worden. In der Regel musste der Schablonenplan zur endgültigen Konstruktion und Fertigung an ein zahntechnisches Labor oder einen anderen externen Dienstleister übermittelt werden, was je nach Labor und Komplexität des Falls zwischen 250 und 500 US-Dollar kostete.
Der mit dem Form 2 und kostenloser Implantatplanungssoftware erzielte Workflow produziert nachweislich präzise Bohrschablonen zu erheblich geringeren Kosten. Im Vergleich zu 3D-Drucksystemen, die gegenwärtig in der Dentalbranche bevorzugt werden und mit Anschaffungskosten von mindestens 25.000 US-Dollar verbunden sind, stellt ein Form 2 für 3.500 US-Dollar eine weitaus kostengünstigere Einstiegsmöglichkeit bereit. Auf diese Weise erhalten nicht nur kleinere zahntechnische Labors besseren Zugang zur additiven Fertigung, sondern erstmals auch Zahnarztpraxen aller Größen.
Auch lassen sich Bohrschablonen zu äußerst günstigen variablen Kosten produzieren: In unserer klinischen Studie beliefen sich die tatsächlichen Stückkosten für die Fertigung der Bohrschablonen lediglich auf 29,53 US-Dollar.
MATERIALKOSTEN FÜR BOHRSCHABLONEN
ARTIKEL KOSTEN
Dental SG Kunstharz (11 mL) 4,39 US-Dollar
Harztanknutzung (Kosten pro Schablone) 0,74 US-Dollar**
Bohrhülse aus Edelstahl (wiederverwendbar) 5,13 US-Dollar
* Exportkosten pro Schablone basierend auf Softwarepreisen von Blue Sky Bio im Bereich von 11 bis 20 US-Dollar je nach Kaufvolumina. Exportkosten sind je nach der verwendeten Implantatplanungssoft- ware verschieden.
**Schätzwert berechnet durch Division der Harztankkosten (59 US-Dollar) durch ein Druckvolumen von 80 Schablonen pro Harztank.
Aus diesem Workflow ist vor allem ersichtlich, dass kostengünstige Fertigungsmethoden für Bohrschablonen nicht mit Qualitätseinbußen verbunden sein müssen. Die klinische Fallstudie hat gezeigt, dass eine präzise endgültige Implantatplatzierung, die klar innerhalb der von früheren 3D-Dentalddrucksystemen erzielten Toleranzgrenzen liegt, bei äußerst guten klinischen Ergebnissen für den Patienten möglich ist.
Literatur
1. Kola MZ, Shah AH, Khalil HS, Rahah AM, Harby NMH, Sabra SA, Raghav D: Surgical templates for dental implant positioning; current knowledge and clinical perspectives. Niger J Surg 21(1):1 – 5, 2015 2. Sarment, DP, Sukovic, P, Clinthorne, N. Accuracy of implant placement
with a stereolithographic surgical guide. Int J Oral Maxillofac Implants.
Inter J Oral Maxillofacial Implants 28 M18(4):571 – 577, 2003 3. Greenberg A: Digital technologies for dental implant treatment
planning and guided surgery. Oral Maxillofacial Surg Clin N Am 27:319 – 340, 2015
4. Nickenig HJ, Eitner S, Rothamel D, Wichmann M, Zoller JE: Possibilities and limitations of implant placement by virtual planning data and surgical guide templates. International Journal of Computerized Dentistry 15(1): 9 – 21, 2012
5. Arisan V, Karabuda CZ, Mumcu E, Ozdemir T: Implant positioning errors in freehand and computer-aided placement methods: a single blind clinical comparative study.d Inter J Oral Maxillofacial Implants 28(1):190 – 204, 2013
6. Greenstein G, Cavallaro J, Romanos G, Tarnow D: Clinical recommen- dations for avoiding and managing surgical complications associated with implant dentistry: a review. J Peridontol 79(8):1317 – 1329, 2008 7. D’Souza KM, Aras MA: Types of implant surgical guides in dentistry:
a review. J Oral Implantology 38(5):643 – 652, 2012
8. Torabi K, Farjood E, Hamedani S: Rapid prototyping technologies and their applications in prosthodontics, a review of literature.
J Dent Shiraz Univ Med Sci 16(1):1 – 9, 2015
9. Gallardo Y, Silva-Olivio IRT, Mukai E, Morimoto S, Sesma N, Cordaro L: Accuracy comparison of guided surgery for dental implants according to the tissue of support: a systematic review and meta-analysis. Clin Oral Implants Research 0: 1 – 11, 2016
