Der digitale Ablauf bei der Herstellung von Alignern

Etwa 30 % aller erwachsenen Patienten haben eine leichte bis mittlere Zahnfehlstellung im Frontzahnbereich. Viele Betroffene sind der Meinung, dass es für eine Korrektur von Zahnfehlpositionen im Erwachsenenalter zu spät sei, oder sie sind nicht bereit, Brackets oder sichtbare Zahnspangen zu tragen. Deswegen setzen immer mehr Kieferorthopäden und Zahnärzte auf die fast unsichtbare Zahnkorrektur mit der Aligner-Therapie. Ein komfortabler Verfahrensschritt liegt dabei in der virtuellen Konstruktion des Ziels und der Etappen dorthin, mit darauf aufbauender Umsetzung in Kunststoff. Die Autorin Dr. Alma García schildert hier den Ablauf in Zusammenarbeit mit dem Labor.

Fehlstellungen der Zähne sind nicht nur ein optisches Problem, sondern gefährden auch die Gesundheit. Je komplexer die Zahnfehlstellungen sind, desto schwieriger ist auch die Pflege. Es drohen Karies und Parodontitis. Für eine nur sechsmonatige KFO-Behandlungsdauer, die Erwachsenen entgegenkommt, wurde das Konzept der „Kosmetischen Kurzzeit-Zahnregulierung“ (KKZ) entwickelt. Es folgt anerkannten kieferorthopädischen Verfahren von Graber et al. [1], wozu Alternativen wie die Aligner-Therapie gehören. Die Indikationen für Aligner sind Korrekturen im Frontzahnbereich von leichten bis mittleren Engständen oder Lücken, leichten bis mittleren Rotationen sowie von kleinen dentalen Tief- oder offenen Bissen. Auch im Zusammenhang mit kleineren präprothetischen Maßnahmen eignet sich die Methode. Sie gibt Antwort auf die Nachfrage nach einer unauffälligen, ästhetischen Zahnkorrektur mit kurzer Behandlungsdauer, reduziertem Devitalisierungs- und Demineralisierungsrisiko und steuerbarer Rot-Weiß-Ästhetik bei gleichzeitig vereinfachter Handhabung. Die Patienten tragen die fast durchsichtigen Schienen rund um die Uhr, außer beim Essen, mindestens 17 Stunden pro Tag.

Auf dem KKZ-Konzept fußt z. B. eine Entwicklung von R+K CAD/CAM Technologie, Berlin. Die Behandlung lehnt sich an das CA^® CLEAR-ALIGNER Konzept von SCHEUDENTAL, Iserlohn, an und beruht auf der schrittweisen Umsetzung digital erstellter Set-up-Modelle in Tiefziehschienen unterschiedlicher Stärke und Härte. Pro Behandlungsschritt trägt der Patient nacheinander im wöchentlichen Wechsel eine Soft-, Medium- und Hard-Schiene. Jede deckt 2-3 mm des Zahnfleischs ab, um eine effiziente Bewegung und ein besseres ästhetisches Ergebnis zu erzielen [2, 3]. Das Vorgehen erlaubt eine Zahnbewegung von bis zu 1 mm pro Monat, bevor der nächste Schritt gegangen wird. Der Behandlungsablauf erfolgt schnell und nachvollziehbar, von der ersten Befundung und der externen digitalen Planung durch ein zahnärztliches Expertenteam über die CAD/CAM-basierte Fertigung der Set-up-Modelle bis hin zum Tiefziehen der Aligner. Die Therapiekontrolle liegt komplett beim Behandler, er kann jederzeit patientenindividuell nachjustieren. Im Behandlungsdreieck Praxis – Labor – R+K CAD/CAM, auf das hier eingegangen wird, fallen dem Zahntechniker das Handling und Herstellen der Schienen zu. Das Konzept kann im Zusammenspiel KFO-Praxis und KFO-Labor ebenso zum Einsatz kommen wie in der Allgemeinpraxis und dem Labor ohne eigentlichen KFO-Schwerpunkt.

Workflow zum gewünschten Behandlungsergebnis

Der CAD/CAM-gestützte Ablauf der Aligner-Therapie erweist sich als sehr effizient und besonders einfach. Ursprünglich wurden Aligner handwerklich im zahntechnischen Labor hergestellt, indem man an Kiefermodellen der Patienten die Zähne aussägte und in begradigter Position wieder zusammenfügte (manuelles Set-up). Auf diesen Set-up-Gipsmodellen wurden dann thermoplastische Folien in Form gebracht und Aligner ausgearbeitet. Durch den Einsatz von Konstruktionssoftware sind nun virtuelle Set-ups auf dem Computerbildschirm möglich. Diese bilden den Ausgangspunkt, um Kunststoff-Set-up-Modelle maschinell herzustellen. Der Vorteil eines solchen Modells aus dem CAD/CAM liegt neben dem geringeren Arbeitsaufwand und dem deutlich saubereren Arbeiten in der Stabilität des Modellkunststoffes. Ein Schaden der Modelle während der Fertigung der Aligner kann vermieden werden. Die definitiven Aligner- Schienen werden auf den Kunststoff-Set-ups im Tiefziehverfahren hergestellt.

Der Workflow der Aligner-Technik, gezeigt am Beispiel von R+K CAD/CAM Technologie im Zusammenspiel Zahnarzt und Zahntechniker, ist individuell und innovativ und besteht aus folgenden Schritten:

1. Vorgespräch/Beratung

Der Patient informiert sich anhand eines Info-Flyers vor. Der Zahnarzt erklärt die Möglichkeiten der Aligner-Therapie und stellt das Therapiekonzept vor.

2. Abformung und Modellerstellung

Die Erfassung der Patientensituation für das Aligner-Verfahren erfolgt üblicherweise über konventionelle Abformungen des zu behandelnden Kiefers sowie Gegenkiefers und die Übergabe an das Labor mit dort folgendem Gießen von Gipsmodellen. Entweder schickt der Techniker seine Modelle nach Berlin oder er scannt sie ein und übermittelt die STL-Daten. Formt der Zahnarzt mittels Intraoralscanner ab, spart der Techniker den Gipsschritt.

3. Herstellung der 3D-Modelle und Therapievorplanung

R+K CAD/CAM übernimmt entweder die Gipsmodelle und scannt sie ein oder arbeitet sofort mit dem erhaltenen STL-Datensatz weiter. In Berlin steht der offene Labor-Scanner R700 (3Shape, Kopenhagen/Dänemark) zur Verfügung (Abb. 1), außerdem die 3Shape Orthodontics™-Software. Diese Ausstattung eröffnet die Möglichkeit für digitale Komplettlösungen im Workflow der Aligner-Technik. 3Shape ist mit seinen innovativen Scanlösungen einer der Vorreiter der dentalen 3D-Technologie. Als weltweit erster Dentalanwender sowie Technologie- und Vertriebspartner von 3Shape implementieren die Spezialisten von R+K CAD/CAM ihr Wissen in die stete Weiterentwicklung der dentalen 3D-Technologien und digitalen Fertigungsverfahren beider Unternehmen.

Sobald alle benötigten Daten digital vorliegen, importiert die Software sie direkt in den OrthoAnalyzer™ (3Shape) und die Spezialisten erarbeiten am Bildschirm Set-ups. Nach der Feststellung der mesialen und distalen Flächen erkennt die Software automatisch die Präparationsgrenzen und segmentiert die Zähne (Abb. 2). Dadurch lassen sich diese einfach aus dem virtuellen Modell heraustrennen und an gewünschter Position einfügen. Die Zahnbewegungen werden nach den klinischen Vorgaben und unter Einhaltung der maximalen Bewegungsgrenzen des CA^® CLEAR ALIGNER Konzepts von Dr. Echarri durchgeführt. Mit der OrthoAnalyzer™-Software stehen verschiedene Tools zur Verfügung, um Rotation, Extrusion/Intrusion, Mesial/Distal-, Torque- und Labial/Lingual-Bewegungen zu simulieren (Abb. 3).

Es sind qualifizierte zahnärztliche Mitarbeiter von R+K CAD/CAM mit KFO-Schwerpunkt, die eine präzise digitale Therapievorplanung erstellen.

Diese enthält tabellarisch die Messungen der Zahnbewegungen und die kieferorthopädischen Einzelschritte mit Abbildungen. Darin findet sich außerdem eine Stellungnahme zur erwarteten Behandlungsdauer und die Angabe, ob eine approximale Schmelzreduktion der Zähne (Stripping) erforderlich ist. Auf Wunsch wird für das Patientengespräch ein Kunststoff- Set-up des Zielresultats gefertigt.

4. Bestätigung des Falls

Wird die Therapievorplanung vom Zahnarzt/Kieferorthopäden akzeptiert, sendet dieser die Bestätigung des Falls. Es folgen die Ermittlung der erforderlichen Set-up-Schritte für das gewünschte kieferorthopädische Ergebnis sowie die Erstellung eines Kostenvorschlags. Der Zahnarzt/Kieferorthopäde kontrolliert das virtuelle Set-up und gibt ggf. Änderungswünsche weiter. Außerdem setzt er einen Termin für das Aufklärungs- und Beratungsgespräch mit dem Patienten an. Dabei werden der Ablauf, die Dauer und die Kosten der Behandlung geklärt.

5. Rapid Prototyping des Set-ups

Nach der Bestätigung der Planung durch den Behandler wird in Berlin das erste Set-up-Modell hergestellt: per 3D-Druck aus lichthärtendem Kunststoff. Hierzu kommen spezielle Hochgenauigkeits-Drucker zum Einsatz (Projet^TM MP 3000, Projet^TM DP 3000; 3D Systems Deutschland, Darmstadt). Je Druckverfahren können zwischen 10 und 12 Modelle entstehen, wobei dieser Vorgang etwa 7 Stunden dauert. Das generative Verfahren des Rapid Prototyping erlaubt, auf einfache Weise Unterschnitte anzulegen. Wenn das Labor mit 3D-Drucker oder Fräsgerät ausgestattet ist, kann es selbst die Fertigung des Set-up-Modells übernehmen.

6. Herstellung der Aligner bis zum Behandlungsabschluss

Ist das erste Kunststoff-Set-up erstellt, wird das Labor wieder aktiv: Im Tiefziehverfahren fertigt es die ersten drei Aligner aus weicher, mittlerer und harter Folie, die der Patient in dieser Reihenfolge in drei aufeinanderfolgenden Wochen trägt. Der Behandler kontrolliert jeweils. In der dritten Woche wird eine neue Abformung für den nächsten Behandlungsschritt, das heißt für das nächste Set-up, genommen. Mit jeder neuen Abformung ist der vorherige Behandlungsschritt der Aligner-Technik beendet. Meist besteht die Therapie aus vier Set-ups – der Behandlungsdurchschnitt liegt insgesamt zwischen vier und acht Monaten –, bevor das Zielergebnis erreicht ist. Je nach Ausgangssituation sind auch mehr Schritte möglich. Mit Abschluss der Zahnkorrektur erhält der Patient eine Retainer- Schiene für die Nacht, um die Zähne zu stabilisieren. Sechs Monate sind das Minimum – hier hat es sich jedoch gezeigt, dass jahrelanges Tragen günstiger zum Erhalt der neuen Zahnposition ist.

Warum 3D-Set-ups?

Bei einem computergestützten Prozess können Zahnbewegungen leichter und präziser als rein manuell realisiert und die aufeinanderfolgenden Set-ups einfach erstellt werden. Die 3D-Software der Zahnbewegungen berechnet nicht nur das Behandlungsziel, sondern auch die Anzahl der Schienen und die Behandlungsdauer. Zur Ermittlung der voraussichtlichen Anzahl der Aligner-Pakete ist ein (virtuelles) Ziel-Set-up immer erforderlich, diesem folgt ein Backward-Planning der Zwischenschritte.

Die Behandler sind nach dem Erstellen des Ziel-Set-Ups in der Lage, abschließend den Laborkostenbedarf zu kalkulieren. Dies ist wichtig: Nach der GOZ 2012 § 9 Absatz 2 besteht der Anspruch des Patienten auf einen Laborkostenvoranschlag, wenn bei einer Therapiedauer von länger als zwölf Monaten innerhalb der ersten sechs Monate Material- bzw. Laborkosten von mehr als 1.000 Euro entstehen. Das trifft bei der Aligner- Behandlung in den meisten Fällen zu.

Mit der OrthoAnalyzer™-Software können Einzelstep- Umstellungen nach klinischen Grenzwerten sowie eine Überlagerung des Ist- und Soll-Zustands durchgeführt werden (Abb. 4). Ebenfalls können die 3D-Modelle an den DICOM-Daten aus dem Computer- oder Volumentomographen ausgerichtet werden, um die Zahnbewegungen unter Berücksichtigung von Wurzellage und Gewebestruktur realistisch zu bestimmen (Abb. 5). Mit der Software kann step by step das Ziel erarbeitet werden. Zusätzlich ermöglicht das Aligner-System Behandlungskorrekturen und den schnellen unkomplizierten Ersatz bei Verlust von Schienen, Therapieunterbrechung und Rückfällen.

Die Vorteile auf einen Blick

Das hier beschriebene Aligner-System ist wissenschaftlich und klinisch von Dr. Tae Weon Kim und Dr. Pablo Echarri [4] untersucht und dokumentiert worden. Nicht nur die CAD/CAM-Methode, sondern auch die Materialeigenschaften der thermoplastischen Kunststoffe spielen bei den Behandlungen eine sehr große Rolle. Die Schienen bestehen, ähnlich einer PET-Trinkflasche, aus PET-G, einem elastischen, klarsichtfolienartigen, nicht toxischen und biologisch verträglichen Material (SCHEU-DENTAL).

Vorteile des Konzepts:

• Die Analyse, Therapieplanung und Berechnung der virtuellen Set-ups werden bei R+K CAD/CAM von zertifizierten Zahnärzten und Zahntechnikern in Einklang mit der „Kosmetischen Kurzzeit-Zahnregulierung“ (KKZ) durchgeführt. Die Zahnumstellungen werden auf Basis der klinischen CA^® CLEAR ALIGNER-Protokolle von Dr. Pablo Echarri realisiert. Die moderne digitale Set-up-Technologie ermöglicht die genaueste Berechnung des Behandlungsverlaufs und Ausgabe in 3D-Darstellung. Analyse, Behandlungsplanung und 3D-Druck basieren auf den jeweils aktuellsten Erkenntnissen und Daten.
• Die Diagnosedaten werden den Zahnärzten für ihre Therapie zur Verfügung gestellt. Auf diese Weise kann bei Therapieunterbrechungen die Behandlung jederzeit wieder aufgenommen werden. Die Zahnärzte behalten im gesamten Therapieverlauf jederzeit die vollständige Behandlungskontrolle.
• Die Aligner können im Labor hergestellt werden. Das steigert die Wertschöpfung und Wirtschaftlichkeit inhouse. Der Techniker erhält dazu 3D-gedruckte Modelle, auf welchen die Aligner nach dem CA^® CLEAR ALIGNER-System tiefgezogen werden (Abb. 6). Das Aligner-Konzept ist so flexibel, dass der Zahntechniker auch schon die Herstellung der Set-ups übernehmen kann (drucken oder fräsen).
• Mit der Aligner-Technik können die Zähne im Frontzahnbereich vorhersagbar und schnell bewegt werden. Der Aligner erzielt optimale Resultate bei geringem Aufwand, niedrigen Kosten und kurzer Behandlungsdauer.

Aligner-Therapie: ebenso ein effektives Hilfsmittel zur schnellen präprothetischen Versorgung

Die Aligner können auch genutzt werden, um Zähne vor einer Veneerpräparation schnell in eine günstigere Position zu stellen. Damit lassen sich stark invasive Präparationen vermeiden. Der folgende Fall gibt ein Beispiel: Eine 50-jährige Patientin stellte sich mit Lückenstand im Oberkiefer-Frontzahnbereich vor. Sie wünschte sich eine verbesserte Optik der Zähne und wollte die ästhetischen Veränderungen mittels Veneers durchführen lassen. Durch die Anwendung der Aligner-Technik wurde die optimale Raumverteilung erreicht, sodass die Behandlung minimalinvasiv realisiert werden konnte (Abb. 7-11). Nach der Behandlung wurde die Patientin einer Dauerretention zugeführt. Hierzu wurden für das nächtliche Tragen herausnehmbare Retainer-Schienen (CA^®-Retentionsfolie pd, SCHEU-DENTAL) angefertigt.

Fazit

Mittels Aligner-Therapie lassen sich leichte Lückenbildungen oder Engstände im Frontbereich beheben. Darüber hinaus gibt es sozusagen in jeder Zahnarztpraxis Patienten, die ähnliche Wünsche haben wie im beschriebenen Fallbeispiel. Für die meisten erwachsenen Patienten ist aber eine Behandlung mit Brackets nicht vorstell- oder finanzierbar. Die Aligner-Therapie ist eine schnelle und kostengünstige Lösung, wobei die Dauer der Behandlung vom Grad der Zahnfehlstellung abhängt. Für das Erreichen des geplanten Behandlungsziels ist die Compliance des Patienten beim Tragen der Aligner die wichtigste Voraussetzung. Der Erfolg der Behandlung wird über den Behandler gesteuert und überwacht. Im Zusammenspiel handhabt der Zahntechniker die Ablaufgestaltung und stellt die Aligner her, ggf. auch vorher Gipsmodelle und Set-up-Modelle. Bei allen Vereinfachungen, die die Aligner-Therapie bringt, bleibt es immer relevant einzuschätzen, welcher Befund durch den Zahnarzt behandelbar ist und welcher Patient zu einer Spezialpraxis überwiesen werden muss.

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: Dr. Alma García

Bilder soweit nicht anders deklariert: Dr. Alma García

Weiterführende Links

> Zur Literaturliste ZAHNTECH MAG 19, 4, 300-305 (2015)