Ästhetik


Neue Möglichkeiten zur Herstellung von Gesichtsprothesen (Epithesen): Ein Stand der Dinge aus der Universität

Die Therapie von gesichtsversehrten Patienten stellt eine enorme Herausforderung dar für ein interdisziplinäres Behandlerteam bestehend aus Mund-, Kiefer-, Gesichtschirurgen/plastischen Chirurgen, teilweise auch Zahnärzten sowie Epithetikern, Okularisten und Zahntechnikern; aber auch für die betroffenen Patienten. Dieses interdisziplinäre Behandlerteam wird dann notwendig, wenn angeborene oder erworbene Defekte des Gesichtes nicht ausschließlich mithilfe chirurgischer Eingriffe behandelbar sind. Zumeist ist dies bei Tumorerkrankungen oder Traumata (Unfälle, Schussverletzungen) der Fall, die zum Verlust von Auge, Ohr und/oder Nase führen.

Der verbleibende Defekt wird dann mittels einer sogenannten Epithese versorgt. Die Therapie umfasst dazu in der Regel vier Schritte:

  1. Erfassung und Überführung der Defektanatomie und umliegender Bereiche in ein Arbeitsmodell,
  2. die Ausformung des zu rehabilitierenden Gesichtsanteils in Form eines Prototyps,
  3. die Anprobe und Anpassung dieser Modellation am Patienten sowie
  4. die Überführung in Silikon inklusive der ästhetischen Anpassung am Patienten.

Dabei kommen häufig zusätzliche technische Herausforderungen hinzu. Dazu gehören die Integration von Retentionselementen (Magneten) unter Einbeziehung von Implantaten oder auch die Notwendigkeit zur Ausnutzung von Unterschnitten im Defekt.

Außerdem muss hervorgehoben werden, dass die Maßnahmen am Patienten – insbesondere die herkömmliche Abformung des Defekts mittels Silikon, aber auch die Anprobe der Modellation (Prototyp) ebenso wie die ästhetische Anpassung – für selbigen häufig schmerzhafte wie auch psychisch belastende Situationen darstellen.

Im Folgenden möchten wir aufzeigen, inwieweit moderne Technologien den konventionellen Workflow ergänzen oder gar ersetzen können. Insbesondere die Fortschritte bei der Datenverarbeitung von 3D-Datensätzen sowie bei der additiven Fertigung ermöglichen bereits jetzt erhebliche Vereinfachungen bei der Herstellung, wobei gleichzeitig die Belastung der Patienten reduziert werden kann [3]. Allerdings gilt es auch kritisch zu reflektieren, welche Hürden noch für einen breiten Einsatz innovativer Technologien in der Versorgungspraxis zu nehmen sind.

Erfassung von Gesichtsanteilen

  • Abb. 1a u. b: Konventionelle Abformung einer Orbita mittels Polyvinylsiloxan für die Herstellung einer Augenepithese. Das Eigengewicht des aufgebrachten Silikons kann die unterliegenden Strukturen stauchen. Diese Abformungen sind für die Patienten sehr unangenehm und verursachen bei der Entformung durch die Unterschnitte oder auch Schleimhautkontakt erhebliche Schmerzen.

  • Abb. 1a u. b: Konventionelle Abformung einer Orbita mittels Polyvinylsiloxan für die Herstellung einer Augenepithese. Das Eigengewicht des aufgebrachten Silikons kann die unterliegenden Strukturen stauchen. Diese Abformungen sind für die Patienten sehr unangenehm und verursachen bei der Entformung durch die Unterschnitte oder auch Schleimhautkontakt erhebliche Schmerzen.
    © Dr. Hüttig et al.
Goldstandard zur Abformung von Gesichtsdefekten ist additionsvernetzendes Polyvinylsiloxan mittel- und schwerfließender Konsistenz (Abb. 1a u. b). Das Eigengewicht der eingesetzten Mengen an Silikon staucht meist Schleimhautanteile oder mäßig unterstützte Haut-/Spalthauttransplantate. Die Abformung und Entformung ist häufig nicht nur für die Patienten schmerzhaft, sondern birgt auch ein hohes Risiko für Dimensionsfehler im späteren Arbeitsmodell. Defekte, welche Verbindungen zu Körperhöhlen wie z.B. Rachen oder Nasennebenhöhlen aufweisen, müssen am Patienten sorgfältig verschlossen oder ausgeblockt werden. Auch dieser Eingriff ist schmerzhaft und kann die Defektanatomie unmerklich, aber wesentlich verändern.

Moderne Scanner können hier einen erheblichen Vorteil liefern. Sie basieren entweder auf dem Einsatz von gebündeltem Licht (Laser), Streifenlicht oder 3D-Photogrammetrie. Davon abgesehen liefert auch die klassische 3D-Bildgebung in Form von Kernspin- (MRT), Computertomografie (CT) oder digitaler Volumentomografie (DVT) die Möglichkeit, 3D-Datensätze von Oberflächenstrukturen zu erstellen.

All diese Methoden sind berührungslos und verursachen somit weder Stauchungen noch Schmerzen. Dennoch unterscheiden sich die Umstände der Erfassung zwischen den Technologien bzw. Geräten. Bei der Oberflächenerfassung hat sich bis dato die Streifenlicht-Technologie als „Best in Practice“ erwiesen. Am häufigsten findet man diese in stationären Geräten.

Stationäre Gesichtsscanner

Um ein Gesicht in einen dreidimensionalen Datensatz zu verwandeln, sind bereits seit mehreren Jahren stationäre Geräte am Markt verfügbar. Dazu zählt etwa der Face Hunter (Zirkonzahn, Gais/Südtirol/Italien) und das bereits schon nicht mehr am Markt verfügbare Gerät Pritiface (Pritidenta, Leinfelden). Neuere Entwicklungen sind videoassistierte Aufzeichnungen, wie sie z.B. das Gerät Motion 3dMD Facesystem (3dMD LLC, Atlanta, GA, USA) ermöglicht.

Vorteil beider Technologien ist die geringe Anfälligkeit für Bewegungsartefakte, da die Aufzeichnungszeit sehr kurz ist bzw. die Videotechnologie von Bewegungen nahezu unabhängig ist, da dreidimensionale Datensätze aus einzelnen Bildern der Videosequenz generiert werden.

Stationäre Scanner haben daher ihre Stärke in der Erfassung des Gesichtes bzw. des Kopfes. Die in dieser Dimension notwendige Genauigkeit – etwa für die Herstellung von Helmen zur Ausformung des Kopfes im Säuglings- und Kleinkindalter [2] – hat sich schon als ausreichend erwiesen.

Wesentliches Problem aller bisher verfügbaren stationären Systeme am Markt ist jedoch die Erfassung von Unterschnitten. Dies wird bei Ohren oder Augenhöhlen bisher nicht zufriedenstellend gelöst. Für solche Anwendungen eignen sich daher portable Systeme, die händisch und frei geführt werden können.

Portable Scanner

  • Abb. 2: Beispiel eines portablen Scanners, der Defekte im Gesichtsareal auch mit Unterschnitten und komplexer Anatomie wie der des Ohres erfassen kann.

  • Abb. 2: Beispiel eines portablen Scanners, der Defekte im Gesichtsareal auch mit Unterschnitten und komplexer Anatomie wie der des Ohres erfassen kann.
    © Dr. Hüttig et al.
Portable Scanner wie etwa der Artec Spider (Artec 3D Group, Luxemburg) arbeiten mit Streifenlicht und erlauben eine dimensionsgetreue Aufzeichnung der Anatomie (Abb. 2). Abweichungen liegen hier im Bereich von 0,93% zwischen der Originalanatomie und ihrer digitalen Darstellung in STL-Format [4].

Allerdings hängt diese Genauigkeit auch von der Erfahrung und Umsetzung der notwendigen Scan-Strategie ab. Daher stehen portable Scanner bei der Erfassung größerer Objekte – also des gesamten Gesichtes oder Kopfes – stationären Scannern in der Genauigkeit nach.

Zusammenfassend betrachtet können portable Scanner in der Epithetik Datensätze von stationären Scannern sinnvoll ergänzen. Diese Zusammenführung erfolgt im nächsten Schritt – dem 3D-Design.

MRT-, CT- und DVT-Datensätze

Datensätze aus der klassischen radiologischen Bildgebung ermöglichen grundsätzlich eine in den Dimensionen verlässliche und gleichwohl Unterschnitte berücksichtigende Datengrundlage. Allerdings stellen auch hier Bewegungsartefakte während der Aufnahmesequenzen ein Risiko für Dimensionsabweichungen dar. Weiter ist mit Rücksicht auf die oben genannten Methoden die Anwendung von Röntgenstrahlung für den ausschließlichen Zweck der Informationsgewinnung nicht zulässig. Auch der Einsatz von Magnetresonanztomografie (MRT) ist nicht zielführend – unter Berücksichtigung der Belastung des Patienten (Platz und Lärmverhältnisse) und der Kosten solcher Aufnahmen.

  • Abb. 3: Beispiel der Erstellung von Weichteilkonturen aus einem CT-Datensatz.

  • Abb. 3: Beispiel der Erstellung von Weichteilkonturen aus einem CT-Datensatz.
    © Dr. Hüttig et al.
Untersuchungen konnten schon im Jahr 2006 zeigen, dass man aus bereits vorliegenden CT- und MRT-Datensätzen erfolgreich 3D-Modelle der Weichteiloberflächen erstellen kann [11]. Die Auflösung solcher 3D-Modelle limitiert sich jedoch auf die Voxelgröße. Diese ist bedingt durch das überproportional umgekehrte Verhältnis zwischen Umlaufzeit (Dauer der Strahlung) und Auflösungsmaximierung (kleinere Voxel) dahingehend begrenzt, dass verlängerte Umlaufzeiten mehr Bewegungsartefakte verursachen. Im Optimum liegt die Standard-Voxelgröße bei 0,4 mm Kantenlänge, woraus eine Auflösung von 0,8–1,2 mm resultiert, die sich dann durch die typischen Treppenstufen abzeichnet (Abb. 3).

3D-Design und -Modellation von Epithesen

Um die in der Bildgebung gewonnenen 3D-Daten weiter zu verarbeiten, kann derzeit nur auf wenige Programme zurückgegriffen werden. Die im Folgenden beschriebenen notwendigen digitalen Werkzeuge orientieren sich an den vormals manuell gestalterisch ausgeführten Arbeitsschritten.

Konventionell formen Epithetiker anhand von Fotografien, im Beisein des Patienten und vor allem basierend auf langjähriger Erfahrung die Rekonstruktion mit niedrigschmelzendem hautfarbenen Wachs. Eine Operationalisierung bzw. Quantifizierung zu Symmetrie und Volumen oblag ausschließlich ihren künstlerischen Fähigkeiten. Die Verarbeitung komplexer dreidimensionaler Datensätze erlaubt hier eine quantifizierte Vergleichs- und Anpassungsmöglichkeit.

Freiform-Software

  • Abb. 4: Digitale Modellationen (CAD) erfolgen in der Regel mithilfe einer 3D-Mouse (links) und eines Touchpads mit Stift (rechts).

  • Abb. 4: Digitale Modellationen (CAD) erfolgen in der Regel mithilfe einer 3D-Mouse (links) und eines Touchpads mit Stift (rechts).
    © Dr. Hüttig et al.
Freiform-Software unterscheidet sich maßgeblich von den handelsüblichen Softwarepaketen für die digitale Zahntechnik. Während bei letztgenannten die Algorithmen für die Erkennung und Konstruktion der jeweiligen Versorgungsformen (z.B. präparierter Stumpf > Präparationsgrenze/Antagonist/Nachbarzahn > Krone) hinterlegt sind und der Anwender geführt wird bzw. Prozesse teilautomatisiert ablaufen, bedarf es einer erheblichen technischen Einarbeitung beim Umgang mit Freiform-Software. Darunter fällt nicht nur das Verständnis für die Softwarefunktionen und das Verhalten der Datensätze (Skalierbarkeit), sondern auch die Bedienung des speziellen Eingabeinstruments, z.B. gibt es Eingabegeräte für die digitale Konstruktion, die haptische Rückmeldung geben (Touch, 3D-Systems [15]) und das dreidimensionale Modellieren am PC „realer“ erscheinen lassen. Des Weiteren kommen 3D-Navigations- Mäuse [16] und Grafiktabletts (Wacom Intuos Pro) bei der Konstruktion zum Einsatz (Abb. 4).

Um den Notwendigkeiten für epithetische Rekonstruktion nachkommen zu können, reduziert sich die Auswahl auf wenige Programme: ZBrush (Pixologic, Inc., Los Angeles, CA, USA), Geomagic Freeform (3D-Systems) oder auch SpaceClaim (SpaceClaim Ltd. Concord, MA, USA). Freeware-Alternativen (z.B. MeshLab [17]) stoßen hier bereits schnell an die Grenzen des Machbaren.

Bereits die Erstellung eines Arbeitsdatensatzes erfordert die Fähigkeit, dazu zwei oder mehr unabhängig voneinander generierte Datensätze passgenau miteinander zu verbinden. Teilweise müssen diese aus den unterschiedlichen Quellen noch von OBJ zu STL konvertiert werden.

Im Nachgang erlaubt eine solche Software „paarige Teile“, wie z.B. ein Ohr, auszuschneiden und für die Verwendung auf der Gegenseite zu spiegeln. Allerdings muss dieses gespiegelte Objekt wiederum im Bereich des Defekts digital eingepasst werden. Dafür stehen Werkzeuge zum Beschneiden, Auftragen/Abtragen oder zur maßstäblichen Volumen-/Größenskalierung zur Verfügung (Abb. 5a u. b).

  • Abb. 5a: Virtuelles 3D-Gesichtsmodell mit Defektdarstellung.
  • Abb. 5b: Das Spiegeln von der originalen Anatomie eines vorhandenen Ohres auf die Defektseite – „Mirror-imaging technique“. Zu erkennen sind auch Pflaster und Haube zum Abhalten der Haare für die störungsfreie Erfassung.
  • Abb. 5a: Virtuelles 3D-Gesichtsmodell mit Defektdarstellung.
  • Abb. 5b: Das Spiegeln von der originalen Anatomie eines vorhandenen Ohres auf die Defektseite – „Mirror-imaging technique“. Zu erkennen sind auch Pflaster und Haube zum Abhalten der Haare für die störungsfreie Erfassung.

Bei unpaarigen Rekonstruktionen, wie etwa einer Nase, können bestenfalls Voraufnahmen ein solches Um- bzw. Einsetzen ermöglichen. Dies ist allerdings nur in seltenen Fällen ex ante möglich. Deshalb liegt die Ausformung solch komplexer Strukturen ebenfalls vollständig in der Hand des Epithetikers, der hier als 3D-Designer tätig wird.

Um diese auch im digitalen Setting aufwendigen Ausformungen zu vermeiden respektive auf das Notwendigste zu reduzieren, böte sich der Einsatz von Vorlagen an. Diese könnten in einer Datenbank vorgehalten werden.

Datenbank-Lösungen

  • Abb. 6a u. b: Anwendung von virtuellen Konfektionsteilen als Platzhalter. Oben: Im weiteren digitalen Ablauf werden die Retentionselemente (violett) zur Verankerung der Epithese auf den erfassten Implantaten (grün) in die Konstruktion virtuell für die digitale Anprobe eingebracht. Unten: Aufgrund des Platzmangels müssen die perforierten Bereiche der Retentionsmagneten noch virtuell mit ausreichender Schichtdicke abgedeckt werden. Die passenden Konfektionsteile (hier: Magnete) werden in der erstellten Epithese einpolymerisiert.

  • Abb. 6a u. b: Anwendung von virtuellen Konfektionsteilen als Platzhalter. Oben: Im weiteren digitalen Ablauf werden die Retentionselemente (violett) zur Verankerung der Epithese auf den erfassten Implantaten (grün) in die Konstruktion virtuell für die digitale Anprobe eingebracht. Unten: Aufgrund des Platzmangels müssen die perforierten Bereiche der Retentionsmagneten noch virtuell mit ausreichender Schichtdicke abgedeckt werden. Die passenden Konfektionsteile (hier: Magnete) werden in der erstellten Epithese einpolymerisiert.
    © Dr. Hüttig et al.
Datenbanken für 3D-Datensätze können in der Epithetik ein Schlüssel für den breiten Einsatz des digitalen Workflows sein. Eine funktionierende Lösung für diesen Zweck in Kombination mit Freiform-Software wurde bereits von unserer Arbeitsgruppe entwickelt. Die Datenbank stellt dabei nicht nur Vorlagen für Gesichtsanteile (Nasen, Ohren, Augenlider) zur Verfügung, sondern es können, wie in Abbildung 6a u. b dargestellt, auch Platzhalter für konfektionierte Bauteile (Magnete, Hülsen, Adapter) und Oberflächencharakteristika für Hautstrukturen (Falten, Poren) ausgewählt und implementiert werden. Somit kann der Designprozess wesentlich verkürzt und vereinfacht werden [6,12].

Fertigungsstrategien

Bevor eine Epithese erfolgreich angepasst und eingegliedert wird, sollte sichergestellt werden, dass deren Passung in funktioneller wie auch ästhetischer Hinsicht optimal ist. Mit Rücksicht auf den Aufwand und die Limitationen bei der konventionellen Herstellung ist es derzeit üblich, die Anprobe einer Wachsmodellation (im Sinne eines Prototyps) am Patienten durchzuführen, bevor diese Form in Silikon überführt wird. In diesem Stadium erlauben konventionelle Epithetikwachse einfache Änderungen und Adaptionen am Patienten. Üblicherweise wird die Wachsmodellation anschließend in Gips eingebettet und nach Ausbrühen/Austreiben das eingebrachte Silikon in dieser Form vulkanisiert. Diese aufwendigen Arbeitsschritte können teilweise bis ganz durch Anwendung additiver Verfahren ersetzt werden. Hierbei ist zwischen der klassischen Erstellung eines Prototyps (Rapid Prototyping), einer invertierten Hohlform im Sinne der Küvette (Rapid Tooling) oder auch dem direkten Fertigen aus Silikon (Rapid Manufacturing) zu unterscheiden [1,5,6].

Rapid Prototyping

  • Abb. 7: Die heutzutage für das Rapid-Prototyping-Verfahren in der Epithetik geeigneten Materialien. Links: Visijet Wachs (3D Systems, Rock Hill/USA). Mitte: Experimentelles Wachs (Kühling & Kühling, Kiel). Rechts: Polyvinylalkohole.

  • Abb. 7: Die heutzutage für das Rapid-Prototyping-Verfahren in der Epithetik geeigneten Materialien. Links: Visijet Wachs (3D Systems, Rock Hill/USA). Mitte: Experimentelles Wachs (Kühling & Kühling, Kiel). Rechts: Polyvinylalkohole.
    © Dr. Hüttig et al.
Beim Rapid Prototyping wird die in der CAD-Modellation entworfene Epithese additiv hergestellt. Die Verwendung des Herstellungsverfahrens hat einen wesentlichen Einfluss auf die Anpassbarkeit und Weiterverarbeitungsmöglichkeiten. Wünschenswert wäre ein detaillierter Druck aus Epithetikwachs. Derzeit steht diese Technologie am Markt jedoch noch nicht – bzw. nicht für einen wirtschaftlich akzeptablen Preis – zur Verfügung (siehe Abb. 7 links). Als wirtschaftliche Materialien können FFF-basierte Wachse (Kühling & Kühling, Kiel) (Abb. 7) bezeichnet werden – allerdings liefert dieses Verfahren noch Nachteile bei der Detailreproduktion (Hautstrukturen).

Ein weiteres psychologisches Problem ist auch der Einsatz nicht hautfarbener Prototypen bei der Anprobe am Patienten, da dieser Sitz und Symmetrie sowie Form bei der Anprobe mit beurteilen sollte. Nach abschließenden Anpassungen endet der digital unterstützte Workflow bei der Wahl des Rapid Prototyping an dieser Stelle. Es folgen die oben genannten üblichen Schritte zur Umsetzung in Silikon.

Des Weiteren könnten wasserlösliche Materialien wie z.B. Polyvinylalkohole (PVA) als eine kostengünstige und umweltschonende Alternative für die Fertigung von Prototypen herangezogen werden [13]. Hierbei könnten die Ränder mit herkömmlichem Epithetikwachs adaptiert werden und nach dem Einbetten beide Materialien mittels heißen Wassers ausgebrüht werden.

Rapid Tooling

  • Abb. 8: Rapid-Tooling-Verfahren. Oben: Virtuelles Design einer aus drei Teilen bestehenden negativen Hohlform zum Ausgießen der Epithese. Unten links: Die mittels Selektiven Lasersinter-Verfahrens (SLS) gedruckte dreigliedrige Form. Unten rechts: Beispielhaftes Zusammenfügen aller Teile, die exakt ineinander passen müssen, um formschlüssig und spaltfrei zu schließen.

  • Abb. 8: Rapid-Tooling-Verfahren. Oben: Virtuelles Design einer aus drei Teilen bestehenden negativen Hohlform zum Ausgießen der Epithese. Unten links: Die mittels Selektiven Lasersinter-Verfahrens (SLS) gedruckte dreigliedrige Form. Unten rechts: Beispielhaftes Zusammenfügen aller Teile, die exakt ineinander passen müssen, um formschlüssig und spaltfrei zu schließen.
    © Dr. Hüttig et al.
Die direkte Herstellung einer Gussform für Silikon kann im digitalen Workflow damit gerechtfertigt werden, dass Lage und Symmetrieanpassung im virtuellen Umfeld ausreichend genau möglich waren. Fehler bei der Erzeugung des Bilddatensatzes, dem Design, der invertierten oder digitalen Anfertigung der Spritzgussform zeigen sich folglich erst bei der Anprobe am Patienten. Daher hat dieses Verfahren eine schlechte Vorhersagbarkeit insbesondere hinsichtlich der Passung der Übergänge. Dies kann bereits am digitalen Datensatz liegen, aber auch Folge der Überführung in die gedruckte Form (das sogenannte Tool) sein. Zur unversehrten Freisetzung des gegossenen/gespritzten Silikonobjekts müssen diese Formen aus mindestens zwei, teilweise auch drei bis vier verbundschlüssigen Teilen konstruiert und gefertigt sein (Abb. 8). Somit bedarf es einer in der Genauigkeit hinreichenden Technologie, welche bisher nur z.B. Polyjet mit dem Stratasys J750 (Stratasys, Minnesota, USA) zu liefern vermag. Gute Ergebnisse sind auch mittels Digital Light Processing (DLP) mit den Solflex-Systemen (W2P, Klosterneuburg, Österreich) zu erwarten.

Rapid Manufacturing

  • Abb. 9: Rapid-Manufacturing-Verfahren. Links: Direkt gedruckte Silikonepithese (ACEO, Wacker Chemie, Burghausen). Rechts: Die manuell ausgearbeitete und zusätzlich oberfl ächlich kolorierte Epithese aus Abb. 7 links.

  • Abb. 9: Rapid-Manufacturing-Verfahren. Links: Direkt gedruckte Silikonepithese (ACEO, Wacker Chemie, Burghausen). Rechts: Die manuell ausgearbeitete und zusätzlich oberfl ächlich kolorierte Epithese aus Abb. 7 links.
    © Dr. Hüttig et al.
Wünschenswert und Ziel für die Versorgung wäre eine direkte Fertigung der Epithese aus Silikon. Die Technologie des Silikondrucks ist bereits etabliert (ACEO Drop-on-Demand/Aceo Campus, Wacker Chemie, Burghausen) und auch von Mitbewerbern (Kühling & Kühling [18], GermanRepRap [19]) stark verfolgt (Abb. 9).

Unabhängig davon suchen auch Wissenschaftler wie Dr. Coward am King‘s College in London nach optimierten Lösungen für Silikondruck – insbesondere auch für die Epithetik [9,10].

Die derzeitigen Ergebnisse des kommerziell verfügbaren Verfahrens können – mit manueller Nacharbeit – eine zufriedenstellende provisorische Versorgung liefern [5]. Allerdings sind dabei die Aspekte der langfristigen Haltbarkeit und Biokompatibilität noch nicht abschließend geklärt. Ebenso wie beim Rapid Tooling sind auch hier die Fragen der Passung schlecht vorhersagbar. Die derzeitige Mindestschichtstärke von 0,4 mm liegt auch noch mit Faktor 4 über den für die Übergangspassung an der Haut notwendigen Ergebnissen im konventionellen Workflow mittels Küvette (unter 100 μm). Eine interessante Idee könnte hier die Kombination aus computergeführten mehrachsigen Druckplattformen und Silikondruckköpfen sein, wie sie z.B. von Reebok verwendet werden [20], um so die Fertigung mittels viskoser Materialien zu verbessern.

Dabei stellt sich auch die Herausforderung eines mehrfarbigen druckbaren Silikons. Hier steht die Technologie also auch noch stark den konventionellen Möglichkeiten nach, wie sie etwa SpectroMatch Silikon im individuellen Hautton basierend auf der e-skin-Messung liefert. Um farblich individuelle Schichtungen im Direktdruck zu ermöglichen, bedarf es jedoch auch eines Datensatz- Formats, welches die 3D-Information zusammen mit einer Farbinformation für die Druckersteuerung liefert. Ein solches „Standard-Format“ ist noch nicht verfügbar bzw. auch in der Entwicklung.

Ausblick vom Stand der Technik

Wie dargestellt werden konnte, ermöglichen die digitalen Technologien in Erfassung, Design und Fertigung bereits heute eine Versorgung mit Epithesen, die für den Patienten weniger belastend und für den Techniker teilweise einfacher zu gestalten ist. Die stete Weiterentwicklung und breitere Nutzung der vorgestellten Technologien in diesen drei Teilgebieten verspricht mittelfristig eine Reduktion der Kosten (Anschaffungs- und Betriebskosten), eine breitere Auswahl an Materialien und Systemen am Markt sowie eine höhere Anwenderfreundlichkeit und damit eine daraus resultierende Patientenzufriedenheit.

Betrachtet man allein die Tatsache, dass heute mit Smartphones im Android-Betriebssystem über 3D-Photogrammetrie jeder Laie STL-Datensätze von Objekten anlegen kann [14], ist es nur eine Frage der Zeit, wann kostengünstige, in der Genauigkeit verbesserte, professionelle Erfassungssysteme zur Verfügung stehen. Die derzeitigen Anschaffungskosten für portable Scanner (etwa 20.000 €) oder stationäre Scanner (auch etwa 20.000 €) machen eine Einführung in das in Deutschland und Europa „kleine Feld“ der Epithetik voraussichtlich noch die nächsten zwei bis fünf Jahre wirtschaftlich riskant.

Parallel verspricht die steigende Zahl von Drucksystemen der verschiedenen Technologien das Angebot eines günstigen Wachsdruckers, der dimensionstreu und detailgenau fertigt [3]. Diese Detailgenauigkeit ist insbesondere für die Ausformung der Hautstrukturen für die spätere Epithese ausschlaggebend. Auf diese Art und Weise ließe sich die Zeit für eine manuelle Individualisierung sparen. Gleichwohl zeitsparend wäre die Verfügbarkeit einer vereinfachten 3D-Software für die Epithetik, welche datenbankbasiert das Design der Rekonstruktion und dessen Oberflächengestaltung auch einem digitalen „Laien“ ermöglicht. Bei Zusammentreffen dieser drei Aspekte kann eine Integration des digitalen Workflows erheblich die Effizienz steigern und die Belastung der Patienten reduzieren.

  • Abb. 10: Anprobe eines experimentellen Wachsprototyps am materialisierten Gesichtsscan einer Patientin mit Verlust der Nase.

  • Abb. 10: Anprobe eines experimentellen Wachsprototyps am materialisierten Gesichtsscan einer Patientin mit Verlust der Nase.
    © Dr. Hüttig et al.
Ein weiterer Vorteil wäre der digitale Transfer und die kostengünstige sowie dimensionsgetreue Materialisierung der Patientendaten. So könnte der Epithetiker in der Nachbarstadt oder auch am anderen Ende der Welt die Gesichtsanteile und deren Anproben ohne zusätzlichen Patientenkontakt herstellen (Abb. 10).

Danksagung

Die Autoren danken folgenden Firmen für die hervorragende Zusammenarbeit:

W2P (Klosterneuburg, Österreich); ACEO Campus (Burghausen); Kühling & Kühling (Kiel); VOCO (Cuxhaven); DETAX (Ettlingen); Rapidshape (Heimsheim). Des Weiteren danken wir Herrn Dai-Nghia Nguyen, M.Sc, von der Hochschule Furtwangen für den Druck des PVA-Prototyps. Zu guter Letzt danken wir allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Projekts „Anwendung von 3D-Druck in der Zahnmedizin“ (www.researchgate.net/project/Additive-manufacturing-in-dentistry) für ihre Unterstützung.

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Verfasser:

Hauptautor: Fabian Hüttig; Ltd. OA Dr. med. dent. (1)
Alexey Unkovskiy; Dr. med. dent. (1)
Constanze Keutel; Dr. med. Dr. med. dent. (2)
Jörn Brom; Epithetiker (IASPE) (3)
Jürgen Geis-Gerstorfer; Prof. Dr. rer. nat. (4)
Sebastian Spintzyk; M. Sc. ZT (4)

Anschriften:
(1)
Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik mit Propädeutik
(Ärztliche Direktorin (komm.) PD Dr. E. Engel)
Universitätsklinikum Tübingen, Osianderstr. 2–8, 72076 Tübingen
(2) Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie
(Ärztlicher Direktor Prof. Dr. Dr. S. Reinert)
Universitätsklinikum Tübingen, Osianderstr. 2–8, 2076 Tübingen
(3) Brom Epithetik
Mittermaierstr. 15, 69115 Heidelberg
(4) Sektion Medizinische Werkstoffkunde & Technologie
Universitätsklinikum Tübingen, Osianderstr. 2–8, 72076 Tübingen

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: Dr. Fabian Hüttig


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