CAD/CAM

CAD/CAM-gestützte Fertigung und moderne Materialien ergeben neue Möglichkeiten

Digital wenn möglich, analog wenn nötig

Ein Beitrag von Ztm. Hans Jürgen Lange, Christian Schuchmann und Friedemann Stang

Themen:  CAD/CAM, CAD/CAM

Steht der Zahntechnik der Umbruch bevor oder befindet sie sich bereits mittendrin? Eher Letzteres, denn die Digitalisierung ist nun wirklich kein Thema mehr von „kommt“ oder „kommt nicht“. Vielmehr sind es Fragen wie „In welchem Umfang und für welchen Patientenfall?“, die rund um die CAD/CAM-Technik entscheidend sind. In einem zweiteiligen Beitrag zeigen die drei Autoren auf, wann bei ihnen die CAD/CAM-Technologie besonders interessante Versorgungsformen ermöglicht.

 

Einleitung

Die gesamte Zahntechnik befindet sich nun schon seit einigen Jahren im Umbruch. Die Digitalisierung hat Einzug gehalten und ist mittlerweile auch nicht mehr aus dem Laboralltag wegzudenken. ­CAD/­CAM-gestützt zu fertigen, sorgt dabei aber in vielen zahntechnischen Bereichen nicht nur für eine bequemere Arbeitsweise und präzisere Ergebnisse, sondern eröffnet auch völlig neue Möglichkeiten bezüglich der Materialauswahl. Dadurch werden immer indikationsgerechtere Versorgungen möglich.

Die Situation

Ein 73-jähriger Patient war nach Zahnlosigkeit im Oberkiefer und anschließender totalprothetischer Versorgung mit dem Sitz und dem Tragekomfort seiner Prothese unzufrieden. Er wünschte sich eine Neuversorgung, die ihm einen zuverlässigen Halt geben und wieder einen freien Gaumen ermöglichen sollte. Nach eingehender ­Beratung entschied sich der Patient für eine herausnehmbare, implantatgetragene Arbeit. Nach der Insertion und der Einheilung von sechs Implantaten in regio 14, 13, 12, 21, 22 und 24 konnte mit der Herstellung der zahntechnischen Rehabilitation im Oberkiefer begonnen werden. Die älteren Brückenkonstruktionen im Unterkiefer sollten erhalten bleiben. Der grundlegende Plan war es, den Patienten im Oberkiefer mit einem Steg und darauf mit einer von Preci-Line-Geschiebeteilen gehaltenen, grazilen, herausnehmbaren Restauration zu versorgen. Der material­seitige Verschleiß, der im Laufe einer längeren Tragedauer bei einer derartigen Versorgung zu erwarten ist, sollte mit den Mitteln der ­CAD/­CAM-Technologie und entsprechenden Materialien ausgeglichen werden. Die Zähne sollten daher ­CAD/­CAM-gestützt aus der robusten Hybridkeramik Vita Enamic gefertigt werden. Für den Einsatz dieses Werkstoffs sprachen dabei mehrere Gründe.

Das Material: Prothesenzahn 4.0

Viele neue CAD/CAM-Materialien nennen sich Hybridkeramik, basieren allerdings auf einer Kompositrezeptur, in der fein gemahlene Füllstoffe aus Glas oder Keramik in ein Polymer eingebettet werden. Vita Enamic besteht hingegen aus einem porös gesinterten, kompakten Feldspatkeramikblock (86 Gew%), der anschließend unter Druck und Hitze mit einem Polymer (14 Gew%) infiltriert wird. Daraus ergeben sich im Gegensatz zu reinen Polymeren beziehungsweise Kompositen materialspezifische Vorteile. Der dominierende Keramikanteil von Vita Enamic sorgt für eine lebendige Ästhetik. Die Hybridkeramik verfügt außerdem über eine schmelzähnliche Abrasion und fügt sich aufgrund ihrer Robustheit damit funktionell harmonisch in das stomatognathe System ein. Ihrem dentinähnlichen Biegemodul ist es zu verdanken, dass die Hybridkeramik Kaukräfte absorbieren kann. Das ­CAD/­CAM-Material hat laborseitig zudem den Vorteil, dass es wesentlich schneller als Keramik geschliffen werden kann. Außerdem ist der Werkzeugverschleiß deutlich reduziert. Für die Fertigstellung von Vita Enamic-Restaurationen ist kein Ofen nötig. Vielmehr verbietet sich dieser sogar, da sonst das Polymer aus dem Keramiknetzwerk ausgebrannt und der Werkstoff somit unbrauchbar würde. Eine einfache Ausarbeitung mit diamantierten Instrumenten und anschließender Politur reicht zur Fertigstellung aus. Wir entschieden uns in diesem Fall für Vita Enamic multiColor (Abb. 1), das einen integrierten Farbverlauf in sechs Schichten vom Hals bis zur Schneide aufweist. Die Transluzenz nimmt dabei vom Hals hin zur Schneide zu. So kann auch im Oberkiefer-Frontzahnbereich ohne Individualisierungen oder Cut-back ein monolithisches, hochästhetisches Ergebnis erzielt werden.

Die Vorbereitung

Auf Basis einer Fixationsabformung konnte ein Meistermodell mit abnehmbarer Zahnfleischmaske hergestellt werden. Für eine zuverlässige Relationsbestimmung fertigten wir darauf eine Kunststoffbasis, in die Retentionen für eine intraorale Abstützung auf drei Implantaten integriert waren. Diese lagestabile Basisplatte konnte nach der Relationsbestimmung auch für die Aufstellung des Set-ups mit den konfektionierten Kunststoffzähnen Vita Physiodens genutzt werden. Der Konfektionszahn sollte im Verlauf auch als Orientierung für die digitale Konstruktion der hybridkeramischen Kronen dienen. Mit der Wachseinprobe konnte dem Patienten außerdem ein Eindruck über das finale ästhetische Erscheinungsbild und die endgültige Ausdehnung der Konstruktion vermittelt werden. Ästhetik, Funktionalität, Okklusion und Phonetik konnten so klinisch überprüft werden. Das digitalisierte Set-up diente später in der CAD-Software der dimensionsgerechten Orientierung bei der Konstruktion des Stegs und Überwurfs (digitales Backward Planning), weshalb die definierten Platzverhältnisse eingehalten werden konnten.

Der Steg

Zu Beginn der eigentlichen Anfertigung der Versorgung lagen somit ein Meistermodell mit weichbleibender Zahnfleischmaske sowie eine vom Zahnarzt und Patienten abgesegnete Wachsaufstellung vor. Die Fertigung der Stegkonstruktion konnte also beginnen. Hierzu wurden die Modelle mit dem Laborscanner inEos X5 (Dentsply Sirona) gescannt (Abb. 2) und so als virtuelles 3D-Modell erfasst. Die genaue Position der sechs ­Friadent Xive-Implantate (3,8 mm Durchmesser, ohne Rotationsschutz) wurde dabei durch die eingeschraubten FLO-S Scanbodies von ­Atlantis detektiert, die in der inLab-Software von Dentsply Sirona hinterlegt sind (Abb. 3). Aus zweierlei Gründen wurde der Steg letztendlich nicht mit der hauseigenen Fräsmaschine im Labor, sondern direkt bei Atlantis gefertigt: Zum einen stand für die gesamte Arbeit ungewöhnlich viel Zeit zur Verfügung, sodass die Möglichkeit gesehen wurde, den angebotenen Service selbst einmal zu testen. Und zum anderen, und das war viel wichtiger, sollte der Steg über eine Retention, genauer einen horizontal gelegenen Unterschnitt für ein Preci-Horix-Teil verfügen. So ein Detail lässt sich zwar softwareseitig anlegen, jedoch nicht mit den bei uns verfügbaren Fräsmaschinen fertigen, da es sich um eine zu spezielle Anwendung für die gängigen fünfachsigen Dentalfräsmaschinen handelt.

01 Die Hybridkeramik Vita Enamic multiColor verfügt über einen feinnuancierten Farbverlauf in sechs Schichten. Die Transluzenz nimmt dabei nach inzisal zu

02 Für die Konstruktion eines Steges wurden die Modelle mit dem Laborscanner inEos X5 gescannt. Hier das Oberkiefer-Implantatmodell für das Stegdesign

03 Das virtuelle Oberkiefermodell in der inLab-Software

04 Die Dateien der gescannten Modelle wurden in die Atlantis Scan-Upload-Software importiert

05 Die virtuelle Konstruktion des Stegs konnte vor der Fertigung überprüft werden

06 Mithilfe des überlagerten Set-ups konnten die Platzverhältnisse bewertet werden

07 Vertikale Schnitte gaben Aufschluss über das Zusammenspiel von Implantatposition, Steg und Set-up

Um den Auftrag zu übermitteln, mussten lediglich die Dateien der gescannten Modelle exportiert und in die von Atlantis zur Verfügung gestellte Scan-Upload-Software importiert werden (Abb. 4). Hierbei handelt es sich im Grunde um ein Bestellformular – man gibt darin an, für welchen Kiefer der Steg gefertigt werden soll, an welchen Positionen Implantate sitzen, um welches Implantatsystem es sich handelt und welche Form der Steg haben soll. Zusätzlich müssen natürlich auch sämtliche Attachments angegeben werden – in diesem Fall zwei endständige Preci-Vertix-Teile und das zuvor genannte Preci-Horix-Teil in der Mitte des Stegs. Die virtuellen Modelle wurden nun zusammen mit allen nötigen Informationen übermittelt, sodass sich die Techniker von Atlantis vor Ort ans Werk machen konnten. Zukünftig soll das Versenden der Scandaten noch weiter vereinfacht werden, da das Exportieren der Scans wegfällt und die Daten dann direkt aus der inLab-Software versendet werden können.

Am nächsten Werktag wurde über das Online-Portal ein Konstruktionsvorschlag übermittelt, der im zugehörigen 3D-Viewer genauer überprüft werden konnte (Abb. 5 bis 7). Diese Datei diente der Kontrolle des Kon­struktionsergebnisses und gab einem vor der Fertigstellung die Möglichkeit, Korrekturen vorzunehmen und Änderungsvorschläge beziehungsweise Wünsche zu äußern. Nachdem der Konstruktionsvorschlag freigegeben worden war, dauerte es sechs Arbeitstage (Atlantis gibt fünf bis sieben an) bis der fertige, hochglänzend polierte Steg geliefert wurde. Die Passung auf dem Modell: perfekt. Wir mussten nichts nacharbeiten (Abb. 8).

08 Die fertige Stegkonstruktion passte präzise und spannungsfrei auf die Implantatanaloge im Arbeitsmodell

09 Die Schraubenkanäle wurden ausgeblockt und der Steg mit einem taktilen Scanner digitalisiert

Der Überwurf

Der an den Schraubenkanaleingängen ausgeblockte und mit Preci-Line-Geschiebeelementen versehene Steg wurde daraufhin erneut digitalisiert (Abb. 9), denn er diente nun als Arbeitsgrundlage für die Konstruktion des Überwurfs. Gescannt wurde nun mit einem taktilen Scanner von Renishaw. Dabei wird der auf dem Meistermodell befindliche Steg (aufgrund der geforderten Präzision) behutsam mit einer Saphirkugel abgetastet und so trotz der spiegelglatten Metalloberfläche ein hochpräzises, digitales „Modell“ geschaffen. Die Oberfläche konnte auch deshalb absolut präzise digitalisiert werden, da für das taktile Scannen keinerlei Scanspray oder Mattierung nötig ist. Beides hätte das Endergebnis verfälscht (Abb. 10). Natürlich wurden auch bei diesem Scan die Gingivamaske, die Aufstellung und der ­Antagonist mit einbezogen. Bei der virtuellen Positionierung der Zähne in der CAD-Software von Exocad orientierten wir uns an der gescannten Wachsaufstellung, wobei nur die relevanten dentoalveolären Anteile rudimentär übernommen wurden (Abb. 11). Anschließend konnten die Zähne mit dem sogenannten „Thimble“-Modul virtuell geschrumpft und so in Stümpfe umgewandelt werden.

In der Software wurden an diesen „Stümpfen“ klar definierte Abschlussränder angelegt, die sich an dem zervikalen Verlauf der Zahnform in der Wachsaufstellung orientierten (Abb. 12). Denn auch für die ­CAD/­CAM-gestützte Zahntechnik gilt, dass es immer wichtig ist, im Auge zu behalten, wohin die Reise am Ende gehen soll.

Nachdem die Stümpfe fertig konstruiert waren, machten wir uns an die Gestaltung der Basis. Dafür bietet sich das in der Exocad-­Software enthaltene ­Gingiva-Modul an. Zuerst wird die Einschubrichtung festgelegt und dann der Boden der Basis gestaltet, indem ein sogenanntes digitales „Seidentuch“ über das Modell geworfen wird (Abb. 13). Dadurch werden zum einen sämtliche Löcher und Unterschnitte ausgeblockt, zum anderen kann man durch gezieltes Auf- und Abtragen die Passung und, was am wichtigsten ist, den Druck auf die Gingiva richtig dosieren. Nun wurde die Bodenlinie des Überwurfs definiert (Abb. 14). Sie markiert die Begrenzung der gesamten Struktur und initiiert einen groben Konstruktionsvorschlag durch die Software (Abb. 15). Der Erstvorschlag durch die Software konnte anschließend problemlos an die vorher aufgestellten Stümpfe angepasst werden (Abb. 16). Schlussendlich wurde die Basis virtuell mit den Stümpfen zusammengefügt, sodass die komplette Konstruktion des Überwurfs entstand (Abb. 17). Diese Gesamtkonstruktion konnte nun noch in Detailbereichen perfektioniert und geglättet werden und war somit bereit, gefräst zu werden (Abb. 18). Die Vorbereitung für den Fräsvorgang erfolgte in der CAM-Software WorkNC, sodass der Überwurf in der hauseigenen Datron D5 aus einer CoCr-Legierung gefertigt werden konnte (Abb. 19 und 20).

10 Da der Steg mit einem taktilen Scanner digitalisiert wurde, musste er nicht mattiert werden

11 Das digitalisierte Set-up diente bei der Gestaltung des Überwurfs der Orientierung

12 Durch „Schrumpfen“ der Zähne und Festlegen der Abschlussränder konnten die Stümpfe konstruiert werden

13 Ein digitales „Seidentuch“ wurde über das Modell geworfen, um die Basis des Überwurfs zu definieren

14 Die Begrenzungslinie des Überwurfs konnte nun digital festgelegt werden

15 Ein grober Erstvorschlag wurde nach Abschluss der Begrenzungslinie initiiert

16 Der initiierte Erstvorschlag wurde an die vorher definierten Stümpfe angepasst

17 Letztendlich wurden die Stümpfe und der Überwurf virtuell miteinander verbunden

18 Nach finalen Feinkorrekturen und Glättung war der Überwurf bereit zum Fräsen

Das verdammte Preci-Horix-Teil

Dem aufmerksamen Leser mag aufgefallen sein, dass in dem eingescannten Steg die Preci-Vertix-Teile zwar an den Endpositionen positioniert waren, das Preci-Horix-Teil im Frontbereich aber noch fehlte. Das hat einen simplen Grund: Es ist momentan mit den in der Zahntechnik üblichen Maschinen nicht möglich, die Umfassung zu fräsen, die für die Integration von Preci-Horix-Teilen nötig ist. Das liegt am extremen Unterschnitt, der in dem Überwurf an dieser Stelle beinahe schon einen Hohlraum bildet. Deswegen ist diese Anwendung mit den gängigen Fünfachsmaschinen nicht realisierbar. Sie kann entweder CAD/CAM-gestützt gedruckt oder alternativ analog modelliert und gegossen werden. Und genau mit der analogen Fertigung behalfen wir uns schließlich bei diesem Arbeitsschritt. Trotz der nahezu vollständigen Digitalisierung von zahntechnischen Workflows gibt es also immer noch Arbeitsschritte, die bisher nur manuell erfolgen können. Kurzerhand trennten wir deswegen den relevanten Bereich um das Preci-Horix-Teil mit einer Trennscheibe heraus, modellierten den Bereich neu in Wachs (Abb. 21) und gossen diesen aus einer CoCr-Legierung. Anschließend wurde es mit einem Laser wieder mit dem Überwurf verbunden. Ganz altmodisch, aber auch altbewährt. Die Kunst in der modernen Zahntechnik besteht eben nicht nur darin, sich eingleisig auf den digitalen Fortschritt zu fokussieren und zu verlassen, sondern diesen auch sinnvoll mit den alten, bewährten Techniken zu kombinieren. Und zwar immer dann, wenn es nötig ist. Das macht uns zu Spezialisten, die beinahe alle Strukturen herstellen können.

Vorläufiges Fazit

Wir verfügen nun also über einen kompletten Überwurf aus einer CoCr-Legierung, der nach Politur an den basalen und inneren Flächen passgenau auf den Steg gesetzt werden konnte und in der Schlusspassung sanften Druck auf die Gingiva ausübt. Die Preci-Line-Geschiebeteile sorgen für ausreichend Retention, um auch später im Patientenmund einen zuverlässigen Halt zu gewährleisten. Der Überwurf (Sekundärteil) war mit zwölf einzelnen Stümpfen konstruiert und gefertigt worden (Abb. 22), die darauf warteten, mit individualisierten Einzelkronen aus der multichromatischen Hybridkeramik Vita Enamic multiColor versorgt zu werden. Wie diese Einzelkronen nach der Fertigung aussehen und wie sich der Prozess der Fertigstellung genau gestaltet, das lesen Sie im zweiten Teil des Beitrags „Digital wenn möglich, analog wenn nötig“ in der nächsten Ausgabe der dental dialogue.

19 Der Überwurf wurde intern aus einer CoCr-Legierung CAD/CAM-­gestützt gefräst

20 Der Überwurf nach dem Heraustrennen aus der ­CoCr-Ronde

21 Das Preci-Horix-Teil wurde im Anschluss analog in den Überwurf integriert, da dies aufgrund des Unterschnitts frästechnisch nicht umgesetzt werden konnte. Das heißt: modellieren, anstiften, gießen, aufpassen, anlasern, fertig

22 Der fertige Überwurf in Endposition auf dem Meistermodell. In der nächsten dental dialogue werden das Design und die Fertigung der Vita Enamic-Einzelkronen, die Hochzeit mit der Sekundärstruktur und die Fertigstellung dieser Implantatarbeit beschrieben 

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