Digitale Totalprothesen – Möglichkeiten und Grenzen

Das digitale Zeitalter hat nun auch die Herstellung von Totalprothesen erreicht. Bei der CAD/CAM-Fertigung von Totalprothesen gibt es 2 Wege: das innovative Behandlungskonzept, also Abformung und Kieferrelationsbestimmung in einer Sitzung, oder der gewohnte klinische Ablauf über Wachsprobe und anschließende Fräsung der Prothesenbasen. Der Beitrag geht insbesondere auf die neuen Herstellungswege ein und nimmt einen Vergleich zur konventionellen Prothesenanfertigung vor.

Schlüsselwörter

digitale Totalprothesen - CAD/CAM-System - Abformung - Materialkunde - Vor- und Nachteile

Einleitung

Computerunterstützte Anwendungen sind in den meisten Bereichen der Zahnheilkunde heute als Standardversorgung anzusehen. In der Totalprothetik finden sich aber erst seit ca. 20 Jahren neue, digital unterstützte Behandlungswege [1], [2], die langsam auch den Weg in die zahnärztliche Praxis finden. Mit den neuen Möglichkeiten der CAD/CAM-Technologie zur Herstellung von herausnehmbarem Zahnersatz findet sich auch neues Interesse für den abnehmbaren Zahnersatz, insbesondere bei jüngeren Zahnärzten und Zahntechnikern [3].

Erste Hinweise, dass CAD/CAM-Totalprothesen in den klinischen Anwendungen vorteilhafte Eigenschaften gegenüber konventionell gefertigtem Zahnersatz aufweisen, zeigen Studien der Universität Loma Linda [4] und der Medizinischen Universität Innsbruck [5], [6]. In ihrem Review beschreiben Bidra et al. 2013 folgende Vorteile für CAD/CAM-gefertigte Totalprothesen [7]:

• reduzierte Zahl an Behandlungsterminen (Vorteil besonders für ältere Patienten)

• höhere Festigkeit und bessere Passung der Prothesen, da diese aus einem polymerisierten Block gefräst werden

• geringere Plaqueakkumulation, damit einhergehend eine geringere Entzündungsrate der Schleimhäute

• niedrigere Kosten

• problemlose Anfertigung von Duplikatprothesen

• einfachere Standardisierung der Abläufe

• Möglichkeit der besseren Qualitätskontrolle

In der Literatur werden vorwiegend 4 Systeme (AvaDent Digital Dentures, Baltic Denture System, DentCa-Prothesen sowie Wieland Digital Denture) beschrieben [5], [7] – [11]. Das DentCa-System ist einige Jahre auch von der Firma Hereus (Mitsui Chemicals) als Whole-You-Nexteeth-System vertrieben worden. Derzeit sind die DentCa-Prothesen allerdings nur in den USA verfügbar. Daneben bieten auch noch Vita (Vita Vionic) und Amman Girrbach CAD/CAM-gefertigte Totalprothesen an.

Merke

Bei den neuen Herstellungsverfahren müssen aber viele Dogmen aus der konventionellen Totalprothetik verlassen werden, weil sie bei digitaler Herstellung nicht mehr gültig sind.

So ist es z. B. bei einer digital gefertigten Oberkieferprothese nicht notwendig, die A-Linie zu radieren, da ja keine Polymerisationsschrumpfung ausgeglichen werden muss. Im Gegenteil, radiert man bei digital hergestellten Prothesen die A-Linie weiter wie gewohnt, wird der Prothesenhalt deutlich schlechter.

Hierzu gibt es aber in vivo nur rein empirische Erfahrungen. Wir haben ausgehend von einer digitalen Abformung des Oberkiefers 6 Prothesen in 3 Fräsmaschinen angefertigt, jeweils mit und ohne radierte A-Linie. In allen Fällen war der Saugeffekt der Prothese ohne A-Linien-Radierung deutlich besser, da es hier zur spaltfreien Anlagerung der Prothese am dorsalen Abschlussrand gekommen ist (Außenventil).

CAD/CAM-Systeme im Vergleich

Bisher gab es bei der Versorgung mit konventionellen Totalprothesen zwar Modifikationen (insbesondere bei den Okklusionskonzepten), das Grundprinzip der Prothesenherstellung ist aber über Jahrzehnte weitgehend unverändert geblieben und umfasst 5 Behandlungstermine bis zur Übergabe der Prothesen.

Merke

Eine Remontagesitzung zur Optimierung der Okklusion ist zwingend erforderlich, auch wenn sie in der Praxis oft nicht durchgeführt wird.

Mit den neuen CAD/CAM-Systemen gibt es im klinischen Behandlungsablauf Änderungen im Vergleich zum konventionellen Herstellungsprozess. Die notwendige Sitzungszahl für die Herstellung von CAD/CAM-Totalprothesen bis zur Übergabe der Prothesen beläuft sich je nach Hersteller auf 2 – 4 Sitzungen ([Tab. 1]) [12].

Tab. 1 Übersicht über verschiedene Herstellungsprotokolle [12].

Sitzung	konventionelle Prothesenherstellung	Wieland Digital Denture	AvaDent Digital Dentures	DentCa	Baltic Denture System
1	anatomische Abformung	anatomische Abformung, provisorische Kieferrelationsbestimmung	Abformung, Kieferrelationsbestimmung	Abformung, Kieferrelationsbestimmung	Abformung, Kieferrelationsbestimmung
2	Funktionsabformung	Funktionsabformung, Kieferrelationsbestimmung	Einprobe (fakultativ)	Einprobe (fakultativ)	Eingliederung
3	Kieferrelationsbestimmung (Wachswälle/Gerber-Registrat	Einprobe (fakultativ)	Eingliederung	Eingliederung	Remontage
4	Wachsprobe	Eingliederung	Remontage	Remontage	–
5	Eingliederung	Remontage	–	–	–
6	Remontage	–	–	–	–

Ruech verglich [13] die benötigten Zeitaufwände zwischen konventioneller Prothesenherstellung und digitaler Fertigung. In [Abb. 1] wird anhand des DentCa-Systems (= Whole You Nexteeth) exemplarisch die konventionelle Vorgehensweise mit digital hergestellten Prothesen – insbesondere hinsichtlich der Zeitersparnis – verglichen [13]. Während bei konventioneller Fertigung die Gesamtbehandlungszeit des Zahnarztes mit ca. 170 min kalkuliert ist, beträgt diese bei den neuen Behandlungskonzepten oft nur die Hälfte (ca. 90 min bei DentCa). Die angegebenen Zeiten sind unsere Durchschnittswerte bei der Prothesenherstellung.

Abb. 1 Gegenüberstellung der Behandlungsprotokolle und des Zeitaufwands für konventionelle und digitale Totalprothesen anhand des DentCa-Systems [13].

Klinische Vorgehensweise bei konventioneller und digitaler Fertigung von Totalprothesen

Durch die Digitalisierung der Totalprothesenherstellung werden diverse Arbeitsschritte wie die Zahnaufstellung erleichtert bzw. automatisiert. Eine rein digitale Herstellung ist aber noch nicht möglich. Daher erfolgt heute immer noch eine Kombination von konventionellen Schritten (der Abformung und der Kieferrelationsbestimmung) mit anschließender digitaler Planung und Fertigung. Die einzelnen Hersteller haben dabei jeweils ein eigenes Instrumentarium zur Abformung und Kieferrelationsbestimmung entwickelt.

Zum besseren Verständnis sollen zunächst die klinischen Schritte der einzelnen Systeme dargestellt werden [5].

Klinische Systeme

Wieland Digital Denture

Dieses System ist dem konventionellen Herstellungsprozess am ähnlichsten. Nach Erstabformungen mit Alginat erfolgt in der 1. Sitzung eine provisorische Einstellung der vertikalen Dimension und der Okklusionsebene mittels UTS CAD, einem speziellen Okklusionom. Beim 2. Termin werden mit individuell gefrästen Löffeln die Funktionsabformungen und die Kieferrelationsbestimmung mittels Pfeilwinkelregistrat durchgeführt. Die Einprobe der gefrästen Probeprothesen ist beim 3. Termin möglich. Die Übergabe der Prothesen erfolgt beim 4. Termin.

AvaDent Digital Dentures

Hier gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Abformung sowie die Kieferrelationsbestimmung durchzuführen. Falls die vorhandenen Prothesen passen, können diese in Kunststoff doubliert und als individuelle Löffel verwendet werden. Hiermit erfolgen die Funktionsabformungen und das Zentrikregistrat.

Falls die Ausgangsprothesen nicht passen sollten, werden in der 1. Sitzung die Funktionsabformungen mit thermoplastischen Löffeln durchgeführt. Die anschließende Bissregistrierung erfolgt mit dem „Anatomical Measuring Device“, einem Stützstift, der auch zur Anpassung der Oberkieferfront verwendet wird. Der 2. optionale Termin dient der Einprobe und der 3. der Eingliederung der Prothesen.

DentCa (= Whole You Nexteeth)

Hier gibt es spezielle konfektionierte Abformlöffel in 4 Größen, mit denen neben den Funktionsabformungen auch das Stützstiftregistrat durchgeführt wird. Die Ausrichtung der Okklusionsebene erfolgt automatisch durch die Software, was aber häufig zu einer falsch eingestellten Okklusionsebene führt. Nach einer optionalen 2. Sitzung zur Kontrolle können die Prothesen in der 3. Sitzung eingesetzt werden.

Baltic Denture System

Hier wird das Key Set, bestehend aus Upper Key, Lower Key und dem Keylock, zur Individualisierung verwendet. Upper und Lower Key gibt es in 3 Größen. Sie dienen während des 1. Termins zur Erfassung der Okklusionsebene, der Position der Gesichtsmitte, der Lage der Kiefer zueinander und der Verschlüsselung der Bisslage. Die Funktionsabformungen erfolgen entweder mit den Keys oder mit konfektionierten Abformlöffeln. Die Eingliederung der Prothesen erfolgt in der 2. Sitzung.

Unterschiede

Unsere Erfahrungen gehen auf die Versorgung von ca. 20 Patienten zurück, die mit den 4 wichtigsten Systemen versorgt wurden (DentCa, AvaDent, Baltic Denture System, Wieland Digital Denture). Das klinische Vorgehen erfolgte stets nach dem jeweils empfohlenen Protokoll der Hersteller.

Im Folgenden sollen die Unterschiede im klinischen Vorgehen zwischen der konventionellen Totalprothetik und den neuen Konzepten dargestellt werden, wobei insbesondere eingegangen wird auf [14]:

• Abformung

• Kieferrelationsbestimmung (vertikale und sagittale Kieferrelation)

• funktionelle Aspekte, z. B. Neigung der Okklusionsebene

[Abb. 2 a] bis [Abb. 2 f] zeigen am Beispiel des DentCa-Systems die notwendigen Schritte, um ästhetische und funktionsfähige Prothesen anfertigen zu können. Beim AvaDent-System kann zusätzlich noch die Frontzahnaufstellung simuliert werden ([Abb. 2 g]) und bei Baltic Denture System und Wieland Digital Denture kann die Okklusionsebene nach der Camperʼschen Ebene ausgerichtet werden ([Abb. 2 h]).

Abb. 2 Prothesenanfertigung. a Abformung des Oberkiefers mittels DentCa-System. b Abformung des Unterkiefers mittels DentCa-System. c Kontrolle der eingestellten Vertikaldimension. d Verschlüsselung der Ober- und Unterkieferabformungen nach zentrischer Kieferrelationsbestimmung (DentCa-System). e Kieferrelationsbestimmung erfolgte mit dem Stützstift (von dorsal beachtet; DentCa-System) f Bestimmung der Länge der Oberlippe (DentCa-System). g Beim AvaDent-System kann zusätzlich noch die Frontzahnaufstellung mittels Klebefolie visualisiert werden. h Beim Baltic Denture System kann die Camperʼsche Ebene eingestellt werden.

Abformung der zahnlosen Kiefer

In der konventionellen Totalprothesenherstellung werden zunächst anatomische Abformungen mit konfektionierten Löffeln (z. B. von Schreinemakers) und Alginat angefertigt. Auf diesen Erstmodellen werden individuelle Löffel aus einem Autopolymerisat (z. B. aus C-Plast von Candulor) hergestellt. Im Mund werden die Löffelränder mit einer thermoplastischen Kompositionsmasse (z. B. Stangen Stents Kerr- oder GC-Compound) schrittweise angepasst und abgedichtet, sodass ein Saugeffekt entsteht. Anschließend werden Funktionsabformungen (z. B. mit Permlastic light body) angefertigt. Es gibt zahlreiche Literatur, die die konventionelle Vorgehensweise detailliert beschreibt [15].

Es stellt sich bei digitaler Fertigung der Prothesen die Frage, ob diese aufwendigen Schritte tatsächlich notwendig sind. Unser Autorenteam hat die neuen Abformmethoden der erwähnten Hersteller digitaler Prothesen völlig unvoreingenommen ausprobiert [5].

Bis auf das System von Wieland Digital Denture, das eine Vorabformung und eine Funktionsabformung vorsieht, erfolgt bei den anderen 3 Systemen (AvaDent, Baltic Denture, DentCa) nur eine einzige Abformung (mit thermoplastischen Löffeln und einem gut scanbaren Abformmaterial (z. B. Chromaclone PVS, Ultradent Products). Nach Auswahl der passenden Löffelgröße erfolgt zunächst eine Abformung mit einem Heavy-Body-Silikon, ehe ein Wachsabdruck mit einem Light-Body-Silikon erfolgt. Die Funktionsränder müssen nicht Schritt für Schritt mit Kompositionsmasse aufgebaut und abgedichtet werden, sondern sollten z. B. durch Anwendung einer Heavy-Body-Abformmasse (Virtual von Ivoclar) in einem Schritt dargestellt werden.

Beim AvaDent-System ist es auch möglich, die vorhandenen Prothesen – sofern diese gut passen – chairside zu duplizieren und mit den Kunststoffduplikaten die Abformungen auszuführen, was eine deutliche Zeitersparnis mit sich bringt. Die Abformung ist somit viel einfacher und schneller als bei konventionellem Vorgehen durchführbar.

Merke

Die Passform der digitalen Prothesen ist aber natürlich immer nur so gut, wie die Abformung alle Bereiche darstellt, die von der Prothese bedeckt sein sollen.

Es wurde auch die digitale Abformung zahnloser Kiefer getestet [16]. Diese funktioniert im Oberkiefer erstaunlich gut, im Unterkiefer ist das Ergebnis aber noch nicht befriedigend ([Abb. 3]). Ähnliche Erfahrungen werden auch von der Universität Loma Linda berichtet [17].

Abb. 3 Digitale Abformung. a Die digitale Abformung des Oberkiefers ist meist ausreichend genau möglich (mittels CARA-Trios). b Die digitale Abformung des Unterkiefers ist derzeit noch nicht in der notwendigen Qualität möglich (posteriore Abschnitte sind nicht dargestellt).

Bestimmung der vertikalen und sagittalen Kieferrelation

Dies ist in der konventionellen Prothesenherstellung die längste und schwierigste Sitzung. Dabei müssen zunächst die Wachswälle auf die individuellen Gegebenheiten eingestellt werden:

• Länge des oberen Wachswalls

• Bipupillarlinie

• Einstellung der Okklusionsebene in Parallelität zur Camperʼschen Ebene

• Bestimmung der vertikalen Dimension und des Muskelgleichgewichts

Ästhetische und phonetische Erfahrungswerte ermöglichen die Kontrolle der eingestellten Vertikaldimension.

Wenn die Wachswälle in der vertikalen und transversalen Dimension angepasst sind, erfolgt in einem 2. Schritt die zentrische Kieferrelationsbestimmung mittels Stützstift oder zentrischem Registrat.

Merke

Die korrekte gelenkbezügliche Zuordnung des Unterkiefers ist im klinischen Ablauf einer der schwierigsten Schritte und sowohl für den Prothesenhalt als auch für die Adaptation der Prothesen von entscheidender Bedeutung.

Bei den Konzepten für die digital hergestellten Prothesen widmet man diesen Schritten viel weniger Aufmerksamkeit als bei konventioneller Vorgehensweise. Nach näherungsweiser Bestimmung der Vertikaldimension erfolgt die Kieferrelationsbestimmung meist mittels Stützstiftregistrat ([Abb. 2 e]).

Beim Baltic Denture System ist die Vorgehensweise bei der Kieferrelationsbestimmung eine andere. Sie erfolgt hier über einen Klickmechanismus, ähnlich dem von Legosteinen (Keylock, [Abb. 4]). Nach Ausrichtung und Abformung des Oberkiefers wird der Upper Key mit dem Lower Key über das Keylock fixiert, danach kommt Abformmaterial in den Lower Key und es wird gleichzeitig die Relationsbestimmung und die Abformung des Unterkiefers vorgenommen. Dies ist auch für einen erfahrenen Prothetiker anfangs nicht einfach durchzuführen.

Abb. 4 Baltic Denture System mit dem Keylock zur Verschlüsselung der Unterkieferposition. a Ansicht Oberkiefer. b Ansicht Unterkiefer.

Als Vorteil gegenüber dem konventionellen Vorgehen ist aber bei den neuen Konzepten (bis auf das Baltic Denture System) der bessere Halt der Löffel während der Registrierung zu erwähnen, da die Kieferrelationsbestimmung mit den eingegliederten Funktionsabformungen als Abformregistratblock ([Abb. 5]) erfolgt [18].

Abb. 5 Abformung und zentrische Zuordnung mit chairside gefertigten Duplikatprothesen (AvaDent).

Einstellung der Okklusionsebene

Die Neigung der Okklusionsebene ist ein wichtiger funktioneller Parameter und orientiert sich in der Totalprothetik im Allgemeinen nach der Camperʼschen Ebene.

Cave

Aus funktioneller Sicht ist eine nach hinten und unten geneigte Okklusionsebene sehr ungünstig, da es hier zu einer Überlastung der Oberkieferfrontregion mit potenzieller Schlotterkammbildung kommen kann.

Bei manchen digitalen Systemen ist die Neigung der Okklusionsebene individuell einstellbar ([Abb. 2 h]). Ist dies nicht der Fall, kann es neben funktionellen auch zu ästhetischen Problemen kommen.

[Tab. 2] zeigt, welche notwendigen Anpassungsschritte bei der Herstellung von Totalprothesen bei konventionellem Vorgehen und den einzelnen digitalen Systemen bestehen [14].

Tab. 2 Vergleich der notwendigen Informationen zur Prothesenherstellung [14].

	Konventionelle Prothesen	Wieland Digital Denture	AvaDent Digital Dentures	DentCa	Baltic Denture System
Abformung	✓	✓	✓	✓	✓
vertikale Dimension	✓	✓	✓	✓	✓
zentrische Relation	✓	✓	✓	✓	–
Länge der Inzisalkante Oberkiefer	✓	✓	✓	✓	✓
Mittellinie und Auswahl der Prothesenzähne	✓	✓	✓	✓	✓
Berücksichtigung der Neigung der Okklusionsebene	✓	✓	–	–	✓

Problematisch kann beim AvaDent- und beim DentCa-System die fehlende Berücksichtigung der Neigung der Okklusionsebene sein. Bei den Baltic Denture Systems ist die Kieferrelationsbestimmung eine potenzielle Fehlerquelle.

Planung und Einprobe

Aus dem digitalen Datensatz wird durch die Software eine virtuelle Prothese erstellt ([Abb. 6]). Bis auf das Baltic Denture System ist eine Einprobe bei allen anderen Systemen mittels gedruckter Probeprothesen möglich ([Abb. 7]).

Abb. 6 Am Bildschirm erstellter Vorschlag der Zahnaufstellung (AvaDent). Zähne können auch einzeln umgestellt werden. a Ansicht von frontal. b Ansicht von kaudal.

Abb. 7  a Gedruckte Monoblockprothesen (DentCa). b Probeprothesen (Wieland Digital Denture).

Merke

Auf diese zusätzliche Sitzung sollte auch nach Möglichkeit nicht verzichtet werden, da Fehler wie eine Mittellinienabweichung vor der Fertigung der Prothesen korrigiert werden können.

Digitale Fertigung

Nach Freigabe der Planung durch den Zahnarzt (virtuelle 3-D-Ansicht des Prothesendesigns) werden die Daten an die Produktionseinheit weitergeleitet. Derzeit finden vorwiegend subtraktive Verfahren Anwendung (Fräsen) – additive Verfahren (3-D-Printer) sind in Entwicklung. Bei DentCa werden aber heute schon gedruckte Prothesen hergestellt.

Der Vorteil subtraktiver Verfahren liegt in der guten Passung, der Nachteil jedoch im hohen Materialverbrauch, denn es wird eine relativ kleine Prothesenbasis aus dem vergleichsweise großen Rohling gefräst. Nachteil des 3-D-Drucks ist, dass die notwendige Passung zur Herstellung der endgültigen Prothese meist noch nicht erreicht wird.

Eingliederung

Auffällig war bei allen Patienten, die wir bisher mit digitalen Prothesen versorgt haben, der ausgezeichnete Prothesenhalt, der auch bei schwierigen Kieferverhältnissen wie Schlotterkamm oder starken alveolären Resorptionen erreicht werden konnte. Weiter wiesen die Patienten nach der Eingliederung deutlich weniger Druckstellen auf als bei konventioneller Prothesenherstellung.

Merke

Um die Okklusion möglichst optimal einstellen zu können, sollte auf die Remontage auch bei digitaler Fertigung nicht verzichtet werden.

[Abb. 8] zeigt das klinische Ergebnis mit dem AvaDent-System, mit sehr gutem Anklang beim Patienten.

Abb. 8 Klinisches Ergebnis des Systems AvaDent Digital Dentures. a Okklusale Prothesenansicht vor der Eingliederung. b Basale Prothesenansicht vor der Eingliederung. c Mittlerweile kann auch das Zahnfleisch von digital gefertigten Prothesen ein natürliches Erscheinungsbild haben. d Ästhetisches Ergebnis.

CAD/CAM-Totalprothesen aus materialkundlicher Sicht

Monomerfreisetzung

Um die materialkundlichen Eigenschaften von CAD/CAM-Prothesen besser zu verstehen, ist es wichtig, sich nochmals vor Augen zu führen, dass die Prothesenbasen bei der CAD/CAM-Fertigung subtraktiv hergestellt werden. Das bedeutet, dass die Basen aus Kunststoffrohlingen herausgefräst werden, die industriell vorgefertigt werden. Die industrielle Fertigung bringt eine konstantere Produktqualität, und auf die Rohlinge („Blanks“) kann auch während der Polymerisation höherer Druck appliziert werden als bei der konventionellen Polymerisation.

Als einer der Hauptvorteile der CAD/CAM-Fertigung von Kunststoffprothesenbasen wurde die mutmaßlich geringere Monomerfreisetzung propagiert. Um diese Hypothese in einem klinisch relevanten Setting zu untersuchen, wurden CAD/CAM-Prothesen verschiedener marktführender Hersteller untersucht. Die Prothesen wurden für 1 Woche in ein standardisiertes, körperwarmes Wasserbad eingelegt, und anschließend wurde der Monomergehalt in der Einlegeflüssigkeit gemessen. Zusätzlich wurde auch das Volumen, Gewicht und die Dichte der einzelnen Prothesen verzeichnet. Es konnte gezeigt werden, dass einige Hersteller Prothesen mit signifikant geringerem Gewicht und teilweise auch geringerem Volumen als das von konventionellen Prothesen herstellten. Gleichzeitig war auch die Materialdichte der Prothesen teilweise höher als bei der Vergleichsgruppe (konventionelle Prothesen, im Langzeit-Heißpolymerisationsverfahren hergestellt) [19].

Insgesamt setzten alle untersuchten Prothesen nur sehr wenig Methacrylatmonomer frei, wobei nur ein CAD/CAM-Hersteller weniger Monomer freisetzte als die konventionell gefertigten heiß polymerisierten Prothesen, nämlich das Baltic Denture System. Hier ist der Prothesenzahnkranz bereits in standardisierter Aufstellung im Fräsrohling integriert (BD Load) [19].

Nachdem keine statistisch nachweisbaren Korrelationen zwischen der Monomerfreisetzung mit dem Prothesenvolumen oder der Prothesendichte nachgewiesen werden konnten, wurde vermutet, dass die Quelle des freigesetzten Methacrylats möglicherweise das Adhäsiv sein könnte. Dieses wird bei den meisten CAD/CAM-Systemen verwendet, um die Prothesenzähne an der Basis zu befestigen.

In jedem Fall ist der aktuelle Stand der Wissenschaft, dass CAD/CAM-Totalprothesen nicht weniger Monomer freisetzen als manuell gefertigte Prothesen mittels Langzeit-Heißpolymerisation [19].

Höhere Passgenauigkeit

Als 2. fertigungstechnisch bedingter Vorteil wurde die höhere Passgenauigkeit der Prothesenbasen angegeben. Diese erklärt sich durch Wegfall der Polymerisationsschrumpfung, die ca. 3% beträgt.

Da bei der subtraktiven Fertigung die Polymerisationsschrumpfung bereits vor Beginn des Fräsens, nämlich bei der Fertigung der Blanks, stattfindet, sind die fertig gefrästen Basisplatten keinen weiteren Form- oder Volumenänderungen mehr unterworfen [6]. Die Frage war nun, ob daraus auch eine objektiv nachweisbare bessere Passgenauigkeit resultiert. Zu diesem Zweck wurden die gaumenseitigen Prothesenbasisflächen sowohl von CAD/CAM- als auch von konventionell gefertigten Prothesen digital gescannt und mit den Scans der jeweiligen Meistermodelle verglichen. Alle CAD/CAM-Systeme waren in der Lage, Basen mit höheren Passgenauigkeiten zu produzieren als die Langzeit-Heißpolymerisation [20].

Besonderes beachtenswert und klinisch relevant sind die deutlich größeren Inkongruenzen in der posterioren Region des Oberkiefers bei konventioneller Fertigung, verglichen mit allen CAD/CAM-Systemen. Die Aufschlüsselung der Passungenauigkeiten auf verschiedene anatomische Gaumenregionen zeigte zudem, dass besonders Regionen mit Unterschnitten eine Herausforderung für die Fräse darstellten, und teilweise weniger genau reproduziert werden konnten. Interessanterweise wurde die Passgenauigkeit der Prothesen durch wiederkehrende Temperaturwechsel nicht beeinflusst. Insgesamt darf also davon ausgegangen werden, dass CAD/CAM-gefertigte Prothesenbasen eine genauere Passung aufweisen, was im klinischen Alltag einen besseren Prothesenhalt und eine geringere Druckstellenhäufigkeit bedingt [20].

[Abb. 9] veranschaulicht die Passung einer konventionellen und einer mittels CAD/CAM-Technologie gefertigten Oberkiefertotalprothese mit dem Ausgangsmodell. Beide Prothesen wurden am selben klinischen Ausgangsmodell gefertigt. Während die digital hergestellte Prothese an der Schleimhaut relativ gleichmäßig aufliegt (rechts), sieht man bei der konventionell gefertigten Prothese vermehrt deutliche Passungenauigkeiten der Prothesenbasis (links) [20].

Abb. 9 Vergleich der Passgenauigkeit der Prothesenbasis. Links: konventionelle Totalprothese (Heißpolymerisat). Rechts: CAD/CAM-Totalprothese (Wieland Digital Denture).

Hygienefähigkeit

Skepsis bestand hingegen bezüglich der gefrästen Oberflächen, da ein nachteiliger Effekt auf die Hygienefähigkeit der Prothesen vermutet wurde. Um die Oberflächeneigenschaften von CAD/CAM-Prothesen zu evaluieren, wurden einerseits profilometrische Rauigkeitsmessungen, andererseits Hydrophilietests durchgeführt. Die Versuchsreihen zeigten, dass CAD/CAM-Prothesen deutlich glattere Oberflächen als konventionell gefertigte aufwiesen. Auch die Fräsrillen auf den schleimhautseitigen Prothesenflächen von CAD/CAM-Prothesen hatten meist eine Konfiguration, die die Reinigung mittels gängiger Zahnbürsten ermöglichen sollte. Zudem waren die untersuchten CAD/CAM-Prothesenoberflächen hydrophiler und hatten großteils eine geringere freie Oberflächenenergie. Dies kann einerseits die mikrobielle Adhäsion an die Oberflächen reduzieren, anderseits aber auch dazu führen, dass adhärenter Biofilm leichter entfernt werden kann.

Merke

Es ist keineswegs so, dass CAD/CAM-Prothesenoberflächen per se ein Hygienerisiko darstellen. Vielmehr dürfte – bei korrekter Pflege – die Hygienefähigkeit sogar besser sein [21].

Bruchfestigkeit

Überraschende Erkenntnisse zu den mechanischen Eigenschaften brachten die Bruchversuche: Nur 2 CAD/CAM-Prothesenhersteller verarbeiteten Kunststoffe mit höherer Bruchfestigkeit als konventionelles Heiß- oder auch Kaltpolymerisat. Gleichzeitig waren alle untersuchten CAD/CAM-Prothesenbasiskunststoffe spröder als konventionelles Heiß- oder auch Kaltpolymerisat. Die rasterelektronenmikroskopischen Untersuchungen der Bruchflächen ließen vermuten, dass u. a. der unterschiedliche Gehalt an PMMA-Mikrosphären in den Blanks der einzelnen Hersteller für die Unterschiede in der mechanischen Belastbarkeit verantwortlich sein könnte. Diese Ergebnisse werfen ein kritisches Licht auf die von den Herstellern oftmals propagierten dünneren Mindestschichtstärken [22].

Vor- und Nachteile von digital gefertigten Totalprothesen

Für Zahnärzte

Zeitersparnis vs. Arbeitsaufwand pro Sitzung

Als wichtigster Vorteil der neuen CAD/CAM-Systeme wird die Zeitersparnis genannt. Bedeutend ist hierbei nicht nur der verminderte zeitliche Aufwand am Behandlungsstuhl, sondern auch die reduzierte Terminanzahl, die besonders für ältere und immobile Patienten relevant sein kann. Mit den meisten neuen Systemen ist eine Übergabe der Totalprothesen beim 2. Behandlungstermin möglich. Dies bedarf aber einer Umstellung der gewohnten Arbeitsweise.

Die Systeme der Firmen MERZ Dental GmbH (Baltic Denture System), Global Dental Science (AvaDent) und DentCa vereinigen alle Anpassungsschritte im 1. Behandlungstermin. Es ist jedoch nicht einfach, die vertikale Dimension einzustellen und die korrekte zentrische Kieferrelationsbestimmung in der gleichen Sitzung wie die Abformungen durchzuführen.

In einer retrospektiven Untersuchung der Universität Loma Linda an 48 Patienten, die von Zahnmedizinstudenten mit CAD/CAM-Prothesen versorgt wurden, zeigte sich, dass eine falsch gewählte Vertikaldimension und Fehler in der zentrischen Relation zu den häufigsten Problemen nach Eingliederung gehören. Die nachuntersuchten Prothesen wurden jeweils ohne Probeprothesen fertig gestellt [23].

Es muss also eine Abwägung zwischen reduzierten Behandlungsterminen und vermehrtem Aufwand in den einzelnen Sitzungen getroffen werden:

Merke

Der Anpassungsaufwand reduziert sich zwar mit der Routine, aber ein fundiertes Wissen um die Herstellung konventioneller Totalprothesen ist für die Arbeit mit CAD/CAM-Systemen unerlässlich, da die neuen Systeme fehlende Erfahrung nicht ausgleichen können.

Kosten

Die reduzierten Behandlungszeiten sollten zu einer Preissenkung der Prothesen führen. Die Technikkosten sind im Allgemeinen niedriger als bei konventioneller Fertigung. Das endgültige Honorar, das auch die ärztlichen Behandlungskosten beinhaltet, variiert aber sehr stark.

Vorhersehbares Ergebnis

Bei fast allen Anbietern ist eine Vorab-Einprobe mittels einer Monoblockprothese möglich. Ist keine Einprobe nötig bzw. erwünscht, kann durch eine digitale Vorschau das Abbild der Prothese überprüft werden, ehe diese gefräst werden ([Abb. 6]).

In [Tab. 3] werden die Vor- und Nachteile der einzelnen Systeme entsprechend unserer Erfahrungen noch einmal gegenübergestellt.

Tab. 3 Gegenüberstellung der Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Systeme (modifiziert nach [5], [12])

Hersteller	Vorteile	Nachteile
AvaDent Digital Dentures	Übergabe in der 2. Sitzung möglich Prothesen mit einpolymerisierten Zähnen sind auch erhältlich Abformung auch mit chairside gefertigten Duplikatprothesen möglich	Umstellung klinischer Abläufe aufwendige Anpassungssitzung keine Anpassung der Camperʼschen Ebene mit dem „AMD“
Baltic Denture System	Übergabe in der 2. Sitzung Zahnreihe und Okklusion bereits im 1. Termin ersichtlich Zähne sind einpolymerisiert	Umstellung klinischer Abläufe aufwendige Anpassungssitzung keine Einprobe möglich
DentCa (= Whole You Nexteeth)	Übergabe in der 2. Sitzung möglich geringe Mindeststärke (1 mm) viele Parameter automatisch errechnet – weniger Anpassungsaufwand sehr glatte Oberfläche	Umstellung klinischer Abläufe aufwendige Anpassungssitzung Fräszentrum in den USA wenig individuell keine Anpassung der Camperʼschen Ebene
Wieland Digital Denture	keine Umstellung der klinischen Abläufe notwendig individueller Löffel zur Funktionsabformung – wenig Anpassungsarbeit nötig geringe Mindeststärke (1 mm) gute Individualisierung möglich	4 Sitzungen erforderlich

Für Zahntechniker

Prothesenherstellung

Die Herstellung von Totalprothesen nach dem konventionellen Herstellungsprotokoll ist für Techniker eine unbeliebte Arbeit und auch finanziell meist wenig rentabel. In vielen Dentallaboren wird die Herstellung von herausnehmbarem Zahnersatz daher eher als „notwendiges Übel“ angesehen. Angefangen bei der Fertigung der individuellen Löffel, der Registrierschablonen, über die Wachsaufstellung, bis zum Pressen und Ausarbeiten der Prothesen bedeutet jeder Schritt einen großen Zeitaufwand [12].

Nicht nur diese arbeitsintensive Produktion in der konventionellen Prothesenherstellung, auch die große gesundheitliche Belastung machen diesen Arbeitsbereich im Labor bisher unpopulär. Die mit ca. 10% hohe Allergierate unter Zahntechnikern durch PMMA-Kunststoffe ist dabei nicht von der Hand zu weisen [24], wobei Zahntechniker sicherlich in vielen Fällen nachlässig arbeiten und z. B. auf eine Absaugung verzichten.

Die neuen CAD/CAM-Systeme reduzieren den Herstellungsaufwand für das Labor. Die Arbeit in der Technik verlagert sich von der manuellen Kunststoffbearbeitung mehr zum digitalen Design, das z. B. beim AvaDent-System vom Produktionszentrum in den Niederlanden übernommen wird. Die Endbearbeitung (Politur) der CAD/CAM-Prothesen erfolgt aber auch weiterhin meist manuell, sodass auf die handwerkliche Arbeit noch immer nicht ganz verzichtet werden kann.

Infrastruktur

Für eine individuelle Ausarbeitung der Prothese (z. B. von Rugae palatinae, Jugae alveolaria oder gingivaler Stippelung), sei es durch Zahntechniker oder die Fräseinheit, ist eine Kommunikation mit dem Labor notwendig, weswegen ein Dentallabor in der Nähe oder zumindest in einem gleichsprachigen Land günstig wäre. Die Anschaffung einer entsprechenden Fräseinheit ist vermutlich nur für die wenigsten Dentallabore rentabel.

Prothesenreparatur

Da die Prothesenzähne bei manchen Systemen mit der Basis durch Klebung befestigt sind, können diese relativ leicht herausfallen ([Abb. 10]).

Merke

Bei einem Bruch von CAD/CAM-Prothesen stellt sich mitunter die Frage, ob es nicht sinnvoller wäre, für geringe Mehrkosten eine neue Totalprothese fräsen zu lassen.

Der Patient bekommt aufgrund des gespeicherten Datensatzes die neu hergestellte Prothese innerhalb weniger Tage. Wie lange die gespeicherten Daten eine passende Prothese reproduzieren lassen, ist derzeit nicht abschätzbar und wird sicherlich auch von individuell unterschiedlich ablaufenden Resorptionsprozessen beeinflusst.

Abb. 10 Da die Zähne mancher Systeme geklebt sind, können sie leicht herausbrechen.

In [Tab. 4] werden die Vor- und Nachteile der einzelnen Systeme für Zahntechniker noch einmal gegenübergestellt [5], [12].

Tab. 4 Gegenüberstellung der Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Systeme für Zahntechniker.

Hersteller	Vorteile	Nachteile
AvaDent Digital Dentures	komplett ausgearbeitete Totalprothese	Zahntechniker sind nicht in Herstellungsprozess integriert
Baltic Denture System	Zahnkranz aus Konfektionszähnen und einem hoch vernetzten PMMA-Block, aus dem die Prothesenbasis gefräst wird	manuelle Endbearbeitung der Außenfläche
DentCa (= Whole You Nexteeth)	komplett ausgearbeitete Totalprothese	Zahntechniker sind nicht in Herstellungsprozess integriert
Wieland Digital Denture	Individualisierung in unterschiedlichem Maß möglich	manuelle Endbearbeitung der Außenfläche und Interdentalräume

Für Patienten

Tragekomfort

Wie zuvor bereits erwähnt, kann durch die präzise Passung Halt und Sitz der Prothesen deutlich verbessert werden. Dies geht auf die fehlende Polymerisationsschrumpfung zurück. Dadurch ergibt sich auch eine bessere Kaueffektivität und die Druckstellen an der Prothesenbasis werden minimiert. Die sehr glatte Oberfläche wird von Patienten als „angenehmer“ empfunden.

Hygienefähigkeit

Aufgrund der besseren Oberflächengüte und der geringeren Porenanzahl der industriell gefertigten Rohlinge erhöht sich die Hygienefähigkeit der CAD/CAM-Totalprothesen wesentlich, da die Oberflächen weniger plaqueretentiv sind.

Reduzierte Sitzungszahl

Die Reduzierung der Termine der Prothesenherstellung ist besonders für alte und immobile Patienten und ihre Angehörigen eine große Erleichterung. Eine Remontage ist aber für eine optimale Okklusion weiterhin erforderlich.

Duplikatprothesen

Möchten Patienten eine neue oder eine Reserveprothese haben oder ist die Prothese verloren gegangen, ist eine Prothesenherstellung aufgrund des gespeicherten digitalen Datensatzes ohne weitere Anpassungssitzungen möglich, sofern der Zeitpunkt der Datenerhebung nicht zu lange entfernt ist.

Schlussfolgerung

Die modernen CAD/CAM-Systeme sind eine interessante und – bei Durchführung neuer Behandlungswege – eine zeitsparende Alternative zur konventionellen Prothesenherstellung. Nach einer kurzen Einarbeitung können mit allen CAD/CAM-Systemen gute Ergebnisse erzielt werden.

Der Prothesenhalt ist bei den digital gefertigten Prothesen sehr gut, aber davon abhängig, inwieweit die prothesentragenden Areale mit der Abformung dargestellt wurden. Die Passung, insbesondere der Unterkieferprothese, ist durch fehlende Schrumpfung des Kunststoffes bei Fräsen aus einem Block deutlich besser.

Merke

Dennoch ist auch bei computerunterstützten Herstellungsprozessen umfangreiches fachliches Wissen sowie Erfahrung in der Totalprothetik erforderlich.

Die Zusammenfassung mehrerer Teilschritte während eines Behandlungstermins erschwert jedoch die Kontrolle, insbesondere bei noch unerfahrenen Zahnärzten. Daher bieten die meisten Hersteller neuerdings auch die Möglichkeit, die einzelnen Teilschritte bis zur Kieferrelationsbestimmung auf gewohnte Weise vorzunehmen und anschließend durch Fräsen der Basen von der besseren Passform durch CAD/CAM-Fertigung zu profitieren.

Ausblick

Ob die Herstellung von Totalprothesen noch weiter vereinfacht und zeitlich verkürzt werden kann, ist fraglich. Eine zusätzliche Erleichterung würde die digitale Abformung mit Intraoralscannern bringen. Es gibt erste Versuche, auch zahnlose Kieferkämme digital abzuformen [16], die Ergebnisse sind im Unterkiefer aber noch nicht ausreichend präzise ([Abb. 3 b]). Ob es jemals möglich sein wird, eine zentrische Kieferrelationsbestimmung digital auszuführen, ist fraglich.

Die Kombination der digitalisierten Daten mit den Informationen aus Gesichtsscans erleichtert die Anpassung der CAD/CAM-Prothesen zusätzlich und ist bei manchen Systemen bereits möglich (z. B. Zirkonzahn). Mittels Gesichtsscan könnten die Prothesen bereits virtuell am Patienten einprobiert werden und Ästhetik sowie Lage der Okklusionsebene (Camperʼsche Ebene) überprüft werden [19].

Zurzeit beschränkt sich die CAD/CAM-Totalprothetik vor allem auf die Herstellung von rein schleimhautgetragenen Ober- und Unterkiefertotalprothesen bei Patienten mit regelrechter skelettaler Kieferrelation. Die Hersteller arbeiten aber bereits mit Hochdruck an einer Erweiterung der Software, die auch schwierige Situationen versorgbar macht, damit auch einzelne Kiefer rehabilitiert werden können. Außerdem ist die CAD/CAM-gestützte Herstellung von Hybridprothesen bei manchen Systemen bereits möglich. Erste Berichte über implantatgetragene CAD/CAM-Prothesen [8] liegen vor.

Kernaussagen

• Es gibt derzeit mehrere Anbieter von digitalen Prothesen. Die zur Herstellung von CAD/CAM-Prothesen notwendigen klinischen Schritte sind bei den Anbietern unterschiedlich. Bei manchen Systemen können die Prothesen bereits in der 2. Sitzung eingegliedert werden, was aber eine Änderung der gewohnten klinischen Abläufe bedeutet.

• Auffällig ist bei digitalen Prothesen insbesondere der bessere Prothesenhalt, der sich durch Wegfall der Polymerisationsschrumpfung erklären lässt.

• Weitere Vorteile von CAD/CAM-Prothesen sind neben der verkürzten Behandlungszeit auch die besseren Materialeigenschaften sowie die problemlose Herstellung von Duplikatprothesen.

• Die vollständige digitale Herstellungskette ist zwar noch nicht möglich, doch sind erste Teilschritte in den noch fehlenden Bereichen in Entwicklung. So ist die digitale Abformung derzeit nur im Oberkiefer ausreichend genau machbar.

• Die zentrische Kieferrelationsbestimmung ist jedoch digital nicht durchführbar und es ist fraglich, ob diese jemals digital möglich sein wird.

Wissenschaftlich verantwortlich gemäß Zertifizierungsbestimmungen

Wissenschaftlich verantwortlich gemäß Zertifizierungsbestimmungen für diesen Beitrag ist Prof. Dr. Dr. Ingrid Grunert, Innsbruck.

Autorinnen/Autoren

Ingrid Grunert

Univ.-Prof. Dr.; Studium der Allgemeinmedizin, 1994 Habilitation, seit 1999 Leiterin der Klinischen Abteilung für Zahnersatz der Universitätsklinik für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde in Innsbruck, 2005 – 2011 Vorstand der Universitätsklinik für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde in Innsbruck, 2008 – 2014 Vorsitzende der ITI-Sektion Österreich, seit 2015 Leiterin des ITI-Study Clubs Innsbruck. Klinische und wissenschaftliche Schwerpunkte: Geroprothetik, Rehabilitation von Patienten mit Funktionsstörungen im Bereich des stomatognathen Systems.

Florian Klaunzer

Abschluss des Studiums im September 2016 mit Auszeichnung, seit November 2016 Assistenzarzt an der Universitätsklinik für Zahnersatz und Zahnerhaltung der Medizinischen Universität Innsbruck.

Lukas Ruech

Studienabschluss im September 2016, danach Assistenzarzt an der Universitätsklinik für Zahnersatz und Zahnerhaltung der Medizinischen Universität Innsbruck, seit August 2018 in eigener Praxis tätig.

Otto Steinmaßl

Priv.-Doz. Dr. Dr.; Studium der Medizin und Studium der Zahnmedizin an der Medizinischen Universität Innsbruck, seit 2016 Oberarzt an der Universitätsklinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie, 2018 Habilitation. Mitglied der Innsbrucker CAD/CAM-Forschungsgruppe. Wissenschaftlicher Forschungsschwerpunkt: CAD/CAM-Herstellung von kunststoffbasierten Medizinprodukten zur intraoralen Anwendung in der Mund,- Kiefer und Gesichtschirurgie.

Patricia-Anca Steinmaßl

Priv.-Doz. Dr. Dr.; Studium der Medizin und Studium der Zahnmedizin an der Medizinischen Universität Innsbruck, seit 2011 Zahnärztin an der Universitätsklinik für Zahnersatz und Zahnerhaltung der Medizinischen Universität Innsbruck, seit 2016 Oberärztin, seit 2013 Leiterin der Innsbrucker CAD/CAM-Forschungsgruppe, 2017 Habilitation zum Thema Verbesserung der herausnehmbaren zahnärztlich-prothetischen Versorgung älterer Menschen unter besonderer Berücksichtigung neuer digitaler Technologien. Seit 2019 in eigener Praxis tätig.

Interessenkonflikt

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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