Dental Tribune Austria

Intraorale Abformung mit der Kamera

von Manfred Kern, Deutschland*
February 10, 2011

WIESBADEN - Künftig gehen digitale Datensätze von Abformungen um die Welt – zumindest von der Ordination in das Zahntechniklabor. Die Vorteile der Digitalisierung für Behandler und Patienten werden derzeit viel diskutiert.

Eine der wichtigsten Veranstaltungen im deutschsprachigen Raum, welche die Erfahrungen mit Vollkeramik und mit den CAD/CAM-Verfahren auf den Prüfstand stellt, ist das Keramik-Symposium der Arbeitsgemeinschaft für Keramik in der Zahnheilkunde e.V. (AG Keramik), das alljährlich stattfindet. Auf dem 10. Keramik-Symposium Ende November 2010 stellte Prof. Dr. Bernd Wöstmann, Leiter der Zahnärztlichen Prothetik an der Universität Gießen, die Fortschritte in der Digitalisierung der intraoralen Kieferabformung in den Mittelpunkt seiner Ausführungen. Selbstverständlich ist, dass passgenaue und ohne weitere Korrekturen einsetzbare Restaurationen der Wunsch eines jeden Zahnarztes sind. Voraussetzung hierfür sind exakte Abformungen der Präparation und der Gebisssituation.

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In dieser Disziplin hat seit geraumer Zeit die Digitalisierung Einzug gehalten, wobei die Anfänge der digitalen Abformung, durch Prof. Dr. Werner Mörmann an der Universität Zürich initiiert, bis ins Jahr 1985 zurückreichen. Wöstmann führte aus, dass auf dem Wege zu einer exakten Restauration die Abbildung der intraoralen Situation auf einem realen oder auch virtuellen Modell einen ganz entscheidenden Schritt darstellt, da die Herstellung definitiver Restaurationen – vom Inlay bis hin zu mehrgliedrigen Brücken – ausschließlich indirekt möglich ist. Aufgrund werkstofflicher und haptischer Bedingungen ist es bis heute nicht möglich, über die klassische Abformung mit Elastomeren ein „fehlerfreies“ konventionelles (Gips-)Modell herzustellen. Damit ist auch jedes auf Basis dieser Arbeitsunterlage erzeugte, virtuelle Modell ungenau – einerlei, wie präzise der Scanvorgang an sich ist. Deshalb liegt es nahe, den Scanvorgang direkt in der Mundhöhle durchzuführen.  

Digitalisierter Scan
Nachdem der labortechnische Prozess bei der Herstellung vollkeramischer Restaurationen ohne CAD/CAM-Einsatz nur noch schwer vorstellbar ist, hat mit der Einführung lichtoptischer Scans zur intraoralen Abformung der nächste Schritt zur vollständigen Digitalisierung der Prozesskette von der Präparation bis zur Eingliederung des Zahnersatzes bereits begonnen (CEREC AC/Sirona, C.O.S. Lava/3M ESPE, iTero/Cadent-Straumann). Die Geräte ähneln sich in ihrer klinischen Handhabung, unterscheiden sich jedoch in ihren Funktionsprinzipien. Technisch sind die Systeme ähnlich aufgebaut, allerdings differenzieren die Verfahren bei der Gewinnung dreidimensionaler Datensätze.

CEREC AC nutzt für die Aufnahmeeinheit kurzwelliges Blaulicht und arbeitet nach dem Prinzip der Streifenlichtprojektion (Abb. 1). Der Scanvorgang erfolgt inform von Einzelbildern; Winkelaufnahmen erfassen Zahnareale unterhalb des Äquators und erhöhen die Wiedergabegenauigkeit. Mehrere Aufnahmen werden durch den Abgleich zu einem Quadranten oder Kiefer zusammengerechnet (Abb. 2), ebenso Gegenbiss und Bissregistrat. Das Wavefront Sampling von C.O.S. Lava erfasst die Zahnform durch die Bewegung der Videokamera über die Zähne. Durch Positionsänderung der einzelnen Bildpunkte während der Aufnahme kann deren Abstand zur Kamera berechnet werden, wodurch eine dreidimensionale Darstellung der Zahnreihe entsteht (Abb. 3, 4). Der iTero Scanner arbeitet nach dem Prinzip der Laser-Triangulation. Die Aufnahme erfasst den Zahn und scannt vertikal 300 Ebenen mit jeweils 50 µm Tiefe (Abb. 5).

Die Scan-Genauigkeit von CEREC AC und C.O.S. Lava entspricht laut Wöstmann einer konventionellen Hydrokolloid- und Polyvinylsiloxan-Abformung. Unterschiede waren nicht signifikant.[1] Bei Messungen mit C.O.S. Lava hergestellten Kronenkäppchen lag der Mittelwert aller Randspalten bei 33 μm (± 16 μm). Bei den mit konventioneller Abformtechnik hergestellten Käppchen betrug der mittlere Randspalt 69 μm (± 25 μm). Vergleichbare Ergebnisse wurden im Rahmen einer klinischen Studie festgestellt.[2] Der mittlere, marginale Randspalt der konventionell hergestellten Kronen betrug 71 μm gegenüber 49 μm bei den mit C.O.S. Lava hergestellten Kronen. Literaturbelegt ist für CEREC 3D eine Toleranz von 40 μm (± 21 μm).[3]

Ein weiterer Vorteil der optischen Abformung besteht darin, dass die eingescannte Präparation direkt am Bildschirm kontrolliert und gegebenenfalls vorhandene Unzulänglichkeiten direkt korrigiert werden können (Abb. 7,8). Auch bieten die Scan-Verfahren gerade für Patienten/-innen mit starkem Würgereiz einen deutlichen Gewinn an Behandlungskomfort. Vorteile ergeben sich auch durch den Wegfall von Arbeitsschritten, besonders in der Praxis: Auswahl des Abformlöffels, Anmischen der Abformmasse, Abwarten von Abbinde- und Desinfektionszeiten sowie eventuell die Modellherstellung.

Weniger Behandlungs- und Arbeitsschritte bedeuten auch weniger Fehlerquellen und eine bessere Standardisierung, wodurch die Vorhersagbarkeit der Behandlungsergebnisse verbessert werden kann. Bei deutlich infragingival liegenden Kronenrändern stoßen optische Systeme laut Wöstmann noch an ihre Grenzen, sodass hier weiterhin konventionelle Abformtechniken zum Einsatz kommen.

Digital formt genauer ab
Prof. Dr. Gerwin Arnetzl, Universität Graz, verglich auf der Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Computergestützte Zahnheilkunde (DGCZ) die Abformpräzision digital generierter Abformungen mit konventionellen Elastomer-Abdrücken. Wenn konventionelle Abformungen eine Rückstellung nach Verformung von 98,5 Prozent aufweisen, bedeutet das für eine Inlaykavität eine Passungenauigkeit von 35-75 μm. Dazu addieren sich bei Gussobjekten noch Toleranzen von 46,5 μm, sodass im indirekten Verfahren hergestellte Kronen literaturbelegte Abweichungen von 114 μm erreichen.[4-5]

Unterschiedliche elastomere Abformtechniken verursachen zum Teil erhebliche Abweichungen. So wurden bei analoger Abformung eine Abweichung von 49 μm bei Standardabformung und 122 μm bei Vergleichsabformung festgestellt.[6] Die Untersuchungen zu analogen Abformverfahren waren in aller Regel jedoch 2-D-Vermessungen; die neuen Studien zur Abbildungsgenauigkeit von lichtoptischen Verfahren wurden mit 3-D-Volumendifferenzanalysen durchgeführt.

Digital bzw. optoelektronisch erzeugte Messaufnahmen wiesen bei unterschiedlichen Behandlern/-innen Messgenauigkeiten von 11 μm auf.[7] Die Abweichungen, bezogen auf einen ganzen Quadranten, liegen bei der analogen Abformtechnik zwischen 72 und 101 μm, während die Messfehlertoleranz bei digitalen Aufnahmen unter Einbeziehung von präzisionssteigernden Winkelaufnahmen in der Größenordnung von 35 μm liegt. Potenzielle Fehlerquellen bieten hierbei die Scannerjustierung, magnetische Störfelder bei der Bildverarbeitung, Bildrauschen und die Software. Diese Daten belegen laut Arnetzl, dass digital generierte Daten bei korrekter Handhabung von Kamera oder Scanner weniger Fehler und eine größere Präzision aufweisen als die konventionelle Abdrucktechnik mit Elastomeren.[8]

Aus den Scans der Quadranten oder des gesamten Kiefers mit Gegenbiss wird computerunterstützt ein virtuelles Oberkiefer- bzw. Unterkiefer-Modell errechnet. Die Datensätze von C.O.S. Lava und iTero gehen vom Zahnarzt via Internet an den Hersteller, werden dort geprüft, und die Fertigung eines Kunststoffmodells wird ausgelöst (Abb. 9, 10). Der Zahntechniker hat nach der CAD-Konstruktion der Restauration die Wahl, das Gerüst im Fräszentrum oder im Eigenlabor auszufräsen. Das Kunststoffmodell ist zur Schichtung der Verblendung und zur Artikulation erforderlich. CEREC AC berechnet ebenfalls ein virtuelles Modell (Abb. 11). Gerüstfreie Kronen und kurzspannige Brücken können direkt vom Datensatz im Ordinationslabor oder im Zahntechniklabor mit Online-Anbindung sofort ausgeschliffen werden. Für Verblendkronen und mehrgliedrige Brücken ist ein stereolithografisch gefertigtes Kunststoffmodell erforderlich, das von Infinident (Sirona) geliefert wird und die Verblendung des Gerüsts sowie die Artikulation ermöglicht (Abb. 12-15).

Fazit
Insgesamt bieten die optoelektronischen Abformsysteme ein großes Zukunftspotenzial. Aufgrund der Vorteile in Bezug auf Standardisierung, Qualitätssicherung und Patientenkomfort haben digitale Intraoral-Abformsysteme insgesamt ein großes Zukunftspotenzial und werden in den kommenden Jahren immer zahlreicher im zahnärztlichen Alltag anzutreffen sein. Die damit geschaffenen Datensätze vereinfachen im Online-Datenaustausch die Kommunikation zwischen Zahnarzt und Zahntechniker, unabhängig von der Entfernung. Ergänzende Fazialfotos, Angaben zur Zahnfarbe, Individualisierung, zum Werkstoff, zum Okklusionskonzept etc. können angehängt werden. Das alles geschieht ohne konventionelle Abformung mit Würgereiz, ohne Wachsbiss und ohne Gipsmodell.

*Arbeitsgemeinschaft für Keramik in der Zahnheilkunde e.V.

Literaturliste
[1] Da Costa J.B., Pelogia F., Hagedorn B., Ferracane J.L.: Evaluation of different methods of optical impression making on the marginal gap of onlays created with Cerec 3D. Oper Dent 35, 3 (2010), 324-329.

[2] Syrek A., Reich G., Ranftl D., Klein C., Cerny B., Brodesser J.: Clinical evaluation of all-ceramic crowns fabricated from digital impressions based on the principle of active wavefront sampling. J Dent (Elsevier) 38 (2010), 553-559.

[3] Trifkovic B., Todorovic A., Lazic V., Draganjac M., Mirkovic N., Jokic B.: Accuracy of optical scanning methods of the Cerec 3D system in the process of making ceramic inlays. Vojnosanit Pregl 67, 10 (2010), 812-818. PMID 21066873.

[4] Lehmann K.M., Zettel R., Gente M.: Die Paßgenauiogkeit von Gusskörpern in Abhängigkeit von Abformung und Modell sowie gusstechnischen Parametern. Dtsch Zahnärztl. Z 43 (1988), 473-476.

[5] Plekavich E., Joncas J.M., The effect of impression-die systems on crown margin. J Prosthet Dent 49 (1983), 772-776.

[6] Cox J.R., Brandt R.L., Hughes H.J.: A clinical pilot study of the dimensional accuracy of double-arch and complete-arch impressions. J Prosthet Dent 87 (2002), 510-515.

[7] Mehl A., Ender A., Mörmann W., Attin Th.: Accuracy testing of a new intraoral 3D camera. Int J Comp Dent 12 (2009), 11-28.

[8] Arnetzl G.: Optische versus konventionelle Abformung. Wie präzise sind die Methoden? ZMK 26, 5 (2010) Spec. Vol., 19-24.

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