Digital Workflow Archive - Kieferorthopädie Turan

Teil 2 unserer Fallstudie “Digitaler Workflow in der kieferorthopädischen Zahntechnik”

von OMH | Nov 16, 2020

Im ersten Teil der Fallstudie Sie sich die Einleitung, den konkreten Patientenfall und das Vorgehen nochmals genauer anschauen.

Im weiteren Workflow wurde laborseitig zunächst die Dehnschraube im Oberkiefer platziert (Abb. 3). Viele Hersteller von Dehnschrauben haben sich bereits auf die erhöhte Nachfrage von digital konstruierten GNE-Apparaturen eingestellt und stellen STL-Dummy-Dateien ihrer Dehnschrauben zum Download zur Verfügung. Passend dazu können die Schrauben bei den Herstellern bereits ohne die Verbindungsarme erworben werden, sodass ein Abtrennen der Arme im Labor wegfällt (hyrax; Fa. Dentaurum, Ispringen).

Abb. 3 Digital positionierte Dehnschraube im Oberkiefer

Nach der Positionierung der Dehnschraube wurden die Bänder und der Verbindungssteg designt. Die Bänder wurde mit exocad (Fa. Exocad, Darmstadt) konstruiert. Die Zähne erhielten eine geringe Ausblockung, sodass zwischen Zahn und Ankerband ausreichend Platz für den Kleber vorhanden war. Zusätzlich könnten in diesem Schritt individuelle Elemente platziert werden, um die Apparatur mit zusätzlichen Funktionen auszustatten. So ist es denkbar, an der bukkalen Ankerbandseite ein Plateau zu schaffen, um später Brackets anzubringen oder ein bukkales Attachment, um den Halt von Alignern für eine Hybridbehandlung zu gewährleisten.

Die Verbinder zwischen der digital platzierten Dehnschraube und den Ankerbändern wurden mit dem 3-D-Tool Rhino3D (Fa. McNeel Europe, Barcelona, Spanien) umgesetzt und als separate Datensätze exportiert. Somit bestand das gesamte Projekt aus sechs einzelnen STLDatensätzen, die in einer sogenannten Booleschen Operation miteinander vereinigt werden, sodass daraus zwei Datensätze entstehen – je einer für einen Quadranten (Abb. 4). Dieser Designvorschlag kann daraufhin mit dem Behandler abgesprochen werden. Dazu eigenen sich besonders Tools wie ein 3-D-PDF
oder auch der HTML-Export, um mit wenig Aufwand eine dreidimensionale Vorschau zu erstellen und diese zu nutzen, um die Planung der Apparatur mit der Praxis final abzusprechen. Die finalisierten Dateien wurden – natürlich mit

Abb. 4 Finalisiert designte GNE-Apparatur im Oberkiefer.

Ausnahme der DummySchraube – im SLM- oder SLS-Verfahren hergestellt.

Im SLM-Verfahren werden zumeist Metallpulver mit einem Laser verschmolzen, beim SLS-Verfahren auch andere Materialien, wie Kunststoffe oder Bindemittel. Im SLM-Verfahren wird für die Zahntechnik zumeist eine Kobalt-Chrom-Molybdän (CoCroMo)-Legierung verwendet. Diese Metalllegierung wird auch analog
für Modellgüsse und andere zahntechnische Erzeugnisse verwendet und vergossen. Neben der CoCroMo-Legierung könnten im SLM-Verfahren auch Titanaluminide, Aluminium oder Metalle auf Nickel-Basis verarbeitet werden.3 Die Verwendung neuer Materialien ist dabei jedoch noch nicht vollends ausgeschöpft.

Nach der Fertigung ist die Metalloberfläche noch rau und ähnelt einem sandgestrahltem Modellguss (Abb. 5 und 6). Die Oberfläche wird daher noch einmal mit einem Steinchen, Silikon-Gummierer oder alternativ feinem Schleifpapier bearbeitet und so für die Hochglanzpolitur vorbereitet.

Der letzte Arbeitsschritt sieht die Befestigung der Schraube mit beiden Verbindungsarmen der GNE vor. Die Metallverbindung kann entweder durch einen Laser oder Phaser vorgenommen werden. In jedem Fall ist eine Methode zu nutzen, die die Metalle nur punktuell erhitzt. Es wird davon abgeraten, mit einer Flamme zu löten.

Als Hilfe zur analogen Positionierung der Dehnschraube und um die optimale Kontrolle während des Laserns oder Phaserns zu behalten, dienen Knetsilikon oder alternativ Positionierungsknete (Abb. 7).

Die Schweißnähte werden im Anschluss noch einmal verschliffen und poliert (Abb. 8). Die Innenseiten der Ankerbänder werden noch einmal mit 50 Mikrometer Sandkorn abgestrahlt, um so eine mechanische Retention für den Befestigungskleber zu gewährleisten. Erst jetzt wird die Apparatur physisch an die kieferorthopädische Fachpraxis zurückgesendet. Dort wird die GNE bei der Patientin eingegliedert.

Nachdem die festsitzenden Retainer im Oberkiefer entfernt worden waren und die Apparatur einprobiert wurde, um den Sitz und die Passgenauigkeit zu überprüfen, wurde die GNE im Juli 2020 mit einem dualhärtenden Zement (Unitek™Multi-core Glass Ionomer Orthodontic Band Cement; Fa. 3MUnitek™, Minneapolis, USA) eingegliedert.

Das Einsetzen der Apparatur war problemlos, auch zeigte die Apparatur eine sehr gute Passgenauigkeit an den Zähnen (Abb. 9 und 10). Der Tragekomfort durch die filigran konstruierten Bänder wurde von der Patientin als angenehm empfunden.

Abb. 5 und 6 GNE-Struktur nach der SLM-Herstellung

Abb. 7 Positionierung der Dehnschraube mithilfe von 1:1-Knetsilikon.
Abb. 8 Digital hergestellte GNE-Apparatur, bereit für die Auslieferung.

Fazit

Da im Vergleich zu einer konventionellen GNE-Apparatur bei einer digitalen GNE-Apparatur nur zwei Metallverbindungen notwendig werden und die Bänder individuell am Zahn orientiert gestaltet werden, kristallisieren sich hierbei bereits zwei entscheidende Erfolgsfaktoren für diese Art der Herstellung heraus: Die Reduzierung der Metallverbindungen und die passgenaue individuelle Gestaltung
der Ankerbänder machen diese Apparatur deutlich stabiler als konventionelle GNE-Apparaturen. Gleichzeitig bietet diese Art der Herstellung weitere Optionen, die Apparatur mit anderen Features zu erweitern. Röhrchen, Bracket-Plateau, Haken oder Attachments können individuell gestaltet werden. Aus Sicht des Patienten stellen digital geplante Apparaturen in puncto Tragekomfort eine Alternative zu konventionellen Apparaturen dar.

Hinweis:

Die Fallstudie erschien in der Quintessenz Zahntechnik, Jahrgang 46, Ausgabe 10 im Oktober 2020.
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Literatur:

Hinrichs V. Verfahren zum Herstellen einer Zahnschienenmenge. Patent Nr. DE102007001528B4. München: Deutsches Patent- und Markenamt, 2007.
Hötter J, Fateri M, Gebhardt A. Prozessoptimierung des SLM Prozesses mit hoch-reflektiven und thermisch sehr gut leitenden Materialien durch systematische Parameterfindung und begleitende Simulationen am Beispiel von Silber. RTejournal – Forum für Rapid Technologie 2012.
Spierings A. SLM Materialeigenschaften: Aktueller Stand und Trends „erweiterte Designmöglichkeiten mit SLM“. Research Collection. Zürich: ETH Zürich, 2012.
Ting-shu S, Jian S. Intraoral digital impression technique: a review. J Prosthodont 2015;24:313–321.

Dr. Billan Turan

Kieferorthopädie Turan
Fachzahnarzt für Kieferorthopädie
Putzbrunner Straße 7
81737 München
E-Mail: kontakt@kieferorthopaedie-turan.de
Web: Kieferorthopaedie-Turan.de

ZT Henning Hinrichs

RKSortho
Fachlabor für Kieferorthopädie
Wilhelmshavener Straße 35
26180 Rastede
E-Mail: hh@RKSortho.de
Web: RKSortho.de

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Digitaler Workflow in der kieferorthopädischen Zahntechnik

von OMH | Nov 3, 2020

Fallstudie

DR. BILLAN TURAN, HENNING HINRICHS

Einleitung

Mit der Anwendung der Techniken des computergestützten Designs und der computergestützten Fertigung (CAD/ CAM) im Bereich der Prothetik wurde Anfang der 1980er Jahre das Konzept des intraoralen digitalen Abdrucks eingeführt.4 Nicht nur in Bezug auf die prothetische Zahntechnik fanden diese Techniken Anklang. Auch in der kieferorthopädischen Behandlung bieten sie neue Möglichkeiten. So wurden zunächst vor allem die Aligner seit Mitte der 2000er Jahre in einem digitalen Workflow hergestellt und die ersten Herstellungsmethoden in diesem Zusammenhang patentiert.1 Jedoch war die Entwicklung der digitalen Kieferorthopädie damit noch nicht am Ende ihrer Möglichkeiten angekommen. Durch die stetigen Verbesserungen im Bereich der Intraoralscanner wurde zunehmend die Praxis digitaler und passte ihren Workflow an. Die Verbesserung weiterer Herstellungsprozesse, wie z. B. SLM (Selective Laser Melting) oder SLS (Selektives Lasersintern), bietet neben den additiven Fertigungsvarianten für Kunststoffe die Möglichkeit,

Metalle drei dimensional zu „drucken“2 (Abb. 1). Somit eröffnen sich ganz neue Möglichkeiten bei der Herstellung von KFO-Apparaturen.

Eine mögliche Anwendung dieser Technologien ist dabei die Herstellung einer digital designten und im SLM-Verfahren produzierten Apparatur zur Gaumennahterweiterung (GNE). Konventionell wird diese mit Drahtelementen, einer Dehnschraube und im Mund oder auf dem Modell platzierten Ankerbändern verlötet. In den Metallverbindungen liegt dabei das Risiko, denn die Lötstellen sind der Schwachpunkt dieser Apparaturen. Wenn Elemente abbrechen, dann zumeist an den Metallverbindungen der Apparatur, und diese hat in den meisten Fällen acht Metallverbindungen. Ebenfalls schränken kurze Zahnkronen in manchen Fällen die Auswahl an konfektionierten Ankerbändern soweit ein, dass in der Konsequenz nur individuelle Bänder für eine ausreichende dentale Befestigung infrage kommen können.

Zusammenfassung

Die Einführung des Intraoralscans und die Herstellung von zahntechnischen Erzeugnissen mit verschiedensten Fertigungsmethoden haben sich nunmehr seit einigen Jahren inden täglichen Routinen zwischen Praxis und Dentallabor etabliert. Jedoch ist zu beobachten, dass ein stringentes digitales Vorgehen bei der Planung und Umsetzung noch nicht immer praktiziert wird. Anhand eines exemplarischen Falls mit Gaumennahterweiterung (GNE) sollen der digitale Workflow und die damit einhergehende digitale
Kommunikation zwischen Praxis und Labor aufgezeigt werden.

Indizes
Kieferorthopädie, digitaler Workflow, Kommunikation, Gaumennahterweiterung (GNE), Selective Laser Melting (SLM)

Abb. 1 SLM-Herstellungs-Methode als schemenhafte Zeichnung (Abb. 1 bis 8: RKSortho).

Abb. 2 Zugesendeter STL-Datensatz des Oberkiefers.

Patientenfall

Befundung

Im April 2020 stellte sich in der kieferorthopädischen Fachzahnarztpraxis von Herrn Dr. Billan Turan in München eine Patientin erstmalig vor. Das Anliegen der Patientin war eine Korrektur des Kreuzbisses, des unteren Frontzahnvorbisses (mandibuläre Prognathie) und der Gesichtsasymmetrie.

Der intraorale Befund ergab ein transversales Defizit im Oberkiefer, eine negative sagittale Frontzahnstufe,

eine Mittenverschiebung um drei Millimeter nach rechts sowie einen frontal offenen Biss. Extraoral zeigte sich eine Gesichtsasymmetrie nach rechts.

Die Patientin gab an, im Jugendalter eine kieferorthopädische Behandlung gehabt zu haben. Allgemeinanamnestisch zeigten sich keine auffälligen Befunde. Die Patientin beklagte jedoch, regelmäßig an Kopfschmerzen zu leiden. Nach der klinischen Befundaufnahme und Auswertung der kieferorthopädischen Anfangsdiagnostik wurde die Notwendigkeit einer Behandlung festgestellt. Die Befunde ergaben einen unteren Frontzahnvorbiss, einen frontal offenen Biss sowie eine laterale Okklusionsstörung im Sinne eines Kreuzbisses rechts.

Die skelettale Klasse III-Anomalie (mandibuläre Prognathie) sowie eine laterale Okklusionsstörung bedürfen einer Behandlung, um langfristige funktionelle Störungen im orofazialen Bereich vorzubeugen. Ziel der Therapie war, eine physiologische Abbeiß- und Kaufunktion sicherzustellen und eine physiologische Frontzahnrelation einzustellen sowie die faziale Ästhetik zu verbessern. Des Weiteren wurde die Herstellung einer neutralen Okklusion in zentrischer Kondylenposition als Behandlungsziel definiert.

Die klinische Situation und die skelettale Reife der Patientin indizierten eine kombiniert kieferorthopädisch-kieferchirurgische Behandlung.

Vorgehen

Die Behandlungsaufgaben während der Therapie sind zunächst, den Oberkiefer mithilfe einer chirurgisch unterstützten Gaumennahterweiterung (GNE) transversal zu erweitern und die Zahnbögen prächirurgisch zu dekompensieren. Nach erfolgter Korrektur des Kreuzbisses wurden die Zahnbögen ausgeformt und die unteren Frontzähne dekompensiert. Des Weiteren wird der korrekte sagittale und vertikale Überbiss durch eine bimaxilläre Umstellungsosteotomie eingestellt und gesichert.

Mit einem intraoralen Scanner (Trios 3, Fa. 3Shape™, Kopenhagen, Dänemark) wurden Ober- und Unterkieferscans der Patientin angefertigt. Wichtig bei der Gestaltung einer GNE ist dabei vor allem die Information des Gaumenbereiches, sodass die skelettale Mitte des Oberkiefers im Labor ermittelt werden kann und die Dehnschraube mit den Verbindungselementen so positioniert werden kann, dass diese keinen Kontakt zur Schleimhaut haben und gleichzeitig die Zunge im Mundraum nicht mehr als notwendig einschränken (Abb. 2). Die Daten wurden in zwei separate und offene STL-Datensätze exportiert und mit einem cloudbasierten Datentransferprogramm (in diesem Fall WeTransfer) an das KFO-Fachlabor versendet.

In Teil 2 unserer Fallstudie gehen wir von der Theorie in die Praxis über mit einem konkreten Patientenfall.