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Adjustierte Aufbissschienen im 3D-Druckverfahren – ein Erfahrungsbericht

Schienen im Drucker.
Schienen im Drucker.


Das Drucken von Schienen wird in der zahntechnischen Welt mit Aufmerksamkeit verfolgt, stellt es sich doch neben lange bewährte Verfahren. Lesen Sie zu diesem Thema einen Erfahrungsbericht des Universitätsklinikums Heidelberg, Abteilung Zahnärztliche Prothetik. Die Autoren haben sich der Herstellung adjustierter Aufbisschienen gewidmet und stellen hier eine Geräte-Material-Kombination aus der Zusammenarbeit von Asiga und DETAX vor. Zum Schluss wird der 3D-Druck auch ökonomisch eingeordnet.

  • Abb. 1: Konstruktion der Schiene.

  • Abb. 1: Konstruktion der Schiene.
Okklusal adjustierte Aufbissbehelfe (Schienen) sind als nichtinvasives, reversibles Therapiemittel standardmäßig in das Management der Craniomandibulären Dysfunktion (CMD) eingebunden. Unterschiedlicher Aufwand wurde auch schon früher auf die labortechnische Herstellung verwendet: Das einfachste Verfahren besteht im Tiefziehen thermoplastischer Kunststofffolien (eventuell mit zusätzlichem Auftrag von Autopolymerisat zwecks Erzielung einer okklusal adjustierten Kaufläche). Aufwendiger, jedoch stabiler (insbesondere beim Vorliegen von Bruxismus) ist die Formgebung im Streuverfahren analog der Herstellung kieferorthopädischer Geräte. Die Verbreitung der CAD/ CAM-Technik hat nun zwei weitere Möglichkeiten eröffnet: Beide Male wird die Schiene zunächst am Rechner konstruiert (Abb. 1). Anschließend kann das Werkstück entweder aus einem PMMA-Block gefräst oder alternativ mittels eines 3D-Druckers „additiv gefertigt“ werden.

Hier soll zunächst die Herstellung der gedruckten Version beschrieben werden; abschließend sollen – rationelle und ökonomische Aspekte der Herstellung betreffend – einige Hinweise auch bezüglich der Fräsvariante gegeben werden.

In der Zahnarztpraxis

Um die Präzision, die mit der Anwendung des CAD/CAM-gestützten Verfahrens einhergeht, vollständig zum Tragen zu bringen, lohnt es sich, bereits bei der Durchführung der klinischen Arbeitsgänge größtmögliche Sorgfalt walten zu lassen. Dazu gehört z. B. die Verwendung von silikon- oder polyethyletherbasierten Präzisionsabformmaterialien bei der Herstellung der Abformung, die Anfertigung eines Zentrikbisses möglichst nahe dem Ausmaß der später intendierten Schienendicke und das Hinzuziehen eines Gesichtsbogens, falls doch noch eine geringfügige Veränderung der Sperrung im Artikulator erforderlich ist. Dies reduziert erfahrungsgemäß den späteren zeitlichen Anpassungsaufwand der Schiene am Patienten auf ein Minimum.

Vorgehen im Labor

Nachdem die Modelle einartikuliert sind, wird die Situation – je nach vorhandenem Scansystem – gescannt. Anschließend wird die Schiene am Bildschirm konstruiert. Etwaige Modulergänzungen zur Konstruktion von Schienen oder der Herstellung von Modellen sind scanner- und herstellerabhängig, aber meist auf dem System vorhanden, sodass keine gesonderte Software benötigt wird. Die fertigen Dateien liegen meist in dem gebräuchlichen „stl“-Format vor. So sollte es keine Probleme bei der Umsetzung geben.

Die Konstruktion der gedruckten Schienen verläuft analog zur Konstruktion einer gefrästen Schiene, wobei für alle relevanten Parameter – wie z. B. Sitz und Ausdehnung – die Werte auf das System zwischen Druckmaterial und Drucker abgestimmt werden müssen.

Je nach Hersteller und Größe des Druckers lassen sich unterschiedlich viele Schienen auf einmal drucken. So können mit dem Gerät „Freeform PRO 75 UV“ der Firma Asiga (Anaheim Hills, Kalifornien/USA) bis zu sieben Schienen in einem Arbeitsgang realisiert werden. Gedruckt wird mit 50 μm Materialauftrag; strebt man eine Verkürzung der Druckzeit bei immer noch guter Oberflächenqualität an, kann auch ein Auftrag von 75 μm gewählt werden (Abb. 2).

Ein ökonomisches Vorgehen besteht darin, die Schienen tagsüber zu konstruieren und nachts auszudrucken, was zu einer zügigen Fertigstellung führt – wie sie z. B. bei kurzfristig notwendiger Schienentherapie im Falle akuter CMD-Beschwerden sinnvoll sein kann.

  • Abb. 2: Schienen im Drucker.
  • Abb. 3: Gereinigte Schiene auf Trägerplatte.
  • Abb. 2: Schienen im Drucker.
  • Abb. 3: Gereinigte Schiene auf Trägerplatte.

Verwendet wird klar-transparentes Material „Freeprint ortho UV“ der Firma DETAX (Ettlingen), das als Medizinprodukt der Klasse IIa für die Herstellung von Bohr- und Röntgenschablonen sowie für Aufbissschienen zugelassen ist. Nach dem Druck werden die Schienen von der Trägerplatte abgenommen und zweimal drei Minuten im Ultraschallbad in reinem Isopropanol gesäubert. Die Reinigungszeit der Vor- und Hauptreinigung darf nicht überschritten werden (Abb. 3).

Die Supportstrukturen werden abgetrennt und die Objekte endgehärtet. Dieser Vorgang findet in dem Xenonblitzlichtgerät „Otoflash G 171“ der Firma NK-Optik (Baierbrunn) statt. Es sind dazu zweimal 2.000 Lichtblitze mit Wenden des Objekts unter Schutzgasatmosphäre (Stickstoff 5.0) erforderlich (Abb. 4). Dies ist ein wichtiger Schritt für die Biokompatibilität und für die Vermeidung einer Inhibierungsschicht auf der Oberfläche der Schienen.

  • Abb. 4: Xenonblitzlichtgerät „Otoflash G 171“.
  • Abb. 5: Hochglanzpolierte Schiene.
  • Abb. 4: Xenonblitzlichtgerät „Otoflash G 171“.
  • Abb. 5: Hochglanzpolierte Schiene.

Nun kann die Schiene auf das Modell gesetzt werden. Mit entsprechender Erfahrung bei der Konstruktion und korrektem Vorgehen bei der Herstellung ist, falls überhaupt, nur eine geringfügige Nachbearbeitung erforderlich. War das klinische Vorgehen zur Bereitstellung der Arbeitsunterlagen entsprechend sorgfältig erfolgt, hält sich auch der Aufwand beim Adjustieren der statischen und dynamischen Okklusion in engen Grenzen. Abschließend wird die Schiene in herkömmlicher Weise unter Verwendung von Bimspulver auf Hochglanz poliert (Abb. 5).

Für Korrekturen, bei denen im Nachhinein ein zusätzlicher Materialauftrag erforderlich ist, wird der lichthärtende und transparente Modellierkunststoff „Freeform Plast/fixgel“ (DETAX) verwendet.

Verfahrensvergleich: Schlussüberlegungen

Zum Schluss seien noch einige Überlegungen bezüglich der Ökonomie und Rationalität der beiden computergestützten Fertigungswege angefügt. Unseren bisherigen Erfahrungen nach besteht hinsichtlich der Passung und damit des Aufwands bei der Eingliederung am Patienten kein merklicher Unterschied. Ein wesentlicher Punkt könnten hingegen die Materialeigenschaften sein, derer eine Langzeiterfahrung noch fehlt. Wird das eine Werkstück aus einem homogenen Materialblock subtraktiv gefräst, so wird das andere Schicht für Schicht aus der Kunststofflösung additiv aufgebaut. Inwieweit dies für Aufbissschienen werkstoffkundlich relevante Parameter wie z. B. Bruchverhalten oder langfristige Abrasionsstabilität beeinflusst, bleibt durch Laboruntersuchungen und klinische Studien abzuklären.

In beiden Fällen nimmt das Scannen des Modells sowie das Konstruieren und fertige Ausarbeiten der Schiene ca. eine Stunde Laborarbeitszeit in Anspruch. Welcher Fertigungsweise von beiden auch der Vorzug gegeben wird, so ist festzuhalten: Gegenüber den konventionellen Herstellungsmethoden, bei denen der Einfluss unerwünschter Dimensionsänderungen durch Polymerisationsschrumpfung und/oder das Auftreten von Materialinhomogenitäten nur durch große Erfahrung des umsetzenden Zahntechnikers unter Kontrolle gehalten werden können, resultiert in der CAD/CAM-Fertigung ein merklicher Fortschritt an systembedingter Präzision und Materialgüte. 

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Fräsen und Drucken im Vergleich

Fräsen:

  • Ein Kunststoffblock pro Schiene ist erforderlich (ca. 165 g je nach Größe); entsprechend ist der Großteil des Blockes Verschliff.
  • Nur eine Schiene kann pro Zeiteinheit gefräst werden.

Drucken:

  • Geringer tatsächlicher Materialverbrauch (ca. 10 g pro Schiene); der reine Materialeinsatz liegt damit bei unter 5 € pro Werkstück.
  • Der Druck von bis zu sieben Schienen gleichzeitig ist möglich.

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: Dr. Michael Leckel - ZT Ali Ilani - ZT Theo Grimm


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