Digitale Systeme

Die MonoFrameProthese (MFP)

Klammerprothese 2.0 – moderner durch digitale Fertigung

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Die Digitalisierung wird durch die Corona-Lage in allen Bereichen unserer Gesellschaft mit Vehemenz gefordert und vorangetrieben. In der Zahntechnik hat sie schon seit Langem ihren festen Platz, wobei die Anzahl der Möglichkeiten und Anwendungsbereiche von Jahr zu Jahr zunimmt. Wurde der Fokus bislang auf hochwertigere Versorgungsformen gelegt, könnte die Digitalisierung auch bei der Herstellung einer Klammerprothese zu deutlichen Verbesserungen führen: zum einen im Hinblick auf einen beschleunigten Workflow, zum anderen durch den Einsatz neuer Werkstoffe als Prothesengerüst.

Zahnmedizin und besonders die Zahntechnik und dentale Technologie gelten bei der Digitalisierung eigentlich schon länger als Schrittmacher, denn spätestens seit der Einführung neuer Hochleistungskeramiken um die Jahrtausendwende werden auf immer breiter werdender Basis digitale Prozesse angewandt. Dabei standen bisher hochwertigere Versorgungsformen und die Implantologie im Fokus. Insbesondere bei der Herstellung einer Einstück-Klammerprothese sind aber auch durch eine Digitalisierung der Prozesskette deutliche Verbesserungen zu erwarten, die die wirtschaftlichere Herstellung begünstigen könnten.

Diese bestehen nicht nur im beschleunigten Arbeitsablauf, sondern auch in einer möglichen Verbreiterung des Werkstoffportfolios: Wie bei den Vollkeramiken, bei denen durch die CAD/CAM-Verarbeitung neue Werkstoffe zur Verfügung gestellt werden konnten, wäre es auch denkbar, neue Werkstoffe in die Klammerprothetik einzuführen. Damit wäre der klassische Name der „Modellguss“- oder „Einstückguss“-Prothese nicht mehr ganz passgenau. Da die tragende Konstruktion aber weiterhin aus nur einem Material besteht, wäre die Bezeichnung „MonoFrameProthese“ zukünftig treffsicherer.

Die Klammerprothese

Die Klammerprothese fristet, so Böning einmal in einem Beitrag für die Zahnärztlichen Mitteilungen, ein Stiefkinddasein in der deutschen Zahnmedizin. Sie wird gebraucht, aber in den seltensten Fällen geliebt. So erfährt sie denn auch bei den Softwareentwicklern (noch) nicht die Zuwendung, die es erforderte, um sie perfekt volldigital herstellen zu können.

  • Abb. 1: Die Grundsätze der kassenzahnärztlichen Versorgung.

  • Abb. 1: Die Grundsätze der kassenzahnärztlichen Versorgung.
    © Pospiech
Dies wäre gerade in dem Fall tatsächlich sinnvoll, da das klassische Modellgussverfahren sehr arbeitsintensiv und zeitaufwendig ist und die Prothesen im Grunde für den zu treibenden Aufwand unterbezahlt sind. Aber sie erfüllen das Diktum der kassenzahnärztlichen Versorgung (Abb. 1), sind unter dem Aspekt der Minimalinvasivität ein höchstmodernes Therapiemittel und für gewisse Lückengebisssituationen auch die Lösung der Wahl.

Prozesskette der Klammerprothese

Schaut man sich die Arbeitskette bei der Herstellung der Klammerprothese an, gäbe es reichlich Potenzial, sowohl Prozess- als auch Ergebnisqualität zu steigern (Abb. 2).

  • Abb. 2: Vergleichende Darstellung der Prozessketten der klassischen analogen und einer volldigitalen Vorgehensweise. Dazwischen sind mehrere analog-digitale Kombinationen möglich.
  • Abb. 2: Vergleichende Darstellung der Prozessketten der klassischen analogen und einer volldigitalen Vorgehensweise. Dazwischen sind mehrere analog-digitale Kombinationen möglich.
    © Pospiech

Vorbereitung des Restgebisses und Abformung

  • Abb. 3: Die Zusammenhänge der verschiedenen Aspekte bei der Erzielung einer zweckmäßigen Klammerretention.

  • Abb. 3: Die Zusammenhänge der verschiedenen Aspekte bei der Erzielung einer zweckmäßigen Klammerretention.
    © Pospiech
Das Ziel der Klammerverankerung ist es, an allen Pfeilerzähnen möglichst gleichmäßig abgestimmte Haftkräfte zu erzielen. Dabei gilt folgender Zusammenhang: Die Retentionskraft einer Klammer ist abhängig vom Elastizitätsmodul des verwendeten Werkstoffes, der Unterschnittstiefe, der Klammerdicke und der Klammerlänge (Abb. 3). Zur Planung einer Klammerprothese müssen deshalb im Rahmen der präprothetischen Therapie neben den üblichen konservierenden Maßnahmen auch die Unterschnittstiefen bestimmt und ggf. korrigiert werden.

Dies wird klassischerweise über eine Situationsabformung mit Alginat und eine Vermessung im Parallelometer durchgeführt und gehört zu den Aufgaben des Zahnarztes, der dann gezielt die Pfeilerzahnvorbereitung durchführen kann. In der Regel ist es aber so, dass schon dieser Aufwand häufig bislang nicht betrieben wird, da er sich u.a. nicht kostendeckend darstellen lässt.

Bei der digitalen Vorgehensweise wären die Rahmenbedingungen deutlich besser: Ein intraoraler Scan erspart die Herstellung von Gipsmodellen und das manuelle „Vermessen“ im Parallelometer, welches per se nur Tendenzen und keine genauen Messwerte liefert. Mit der optischen Erfassung erhält man sofort ein digitales Modell, in dem die Unterschnittsbereiche visuell angezeigt und auch berechnet werden könnten. Nach entsprechenden Korrekturen an den Pfeilerzähnen entweder durch subtraktive oder additive Maßnahmen kann dann erneut rasch gescannt und ggf. noch einmal nachgesteuert werden, sodass innerhalb einer Sitzung die endgültige Vorbereitung des Lückengebisses erfolgen kann.

Konstruktion: Design und Berechnung

Nachdem die Mundsituation direkt digitalisiert wurde, kann in der CAD-Software das Design der herzustellenden Prothese erarbeitet werden. Im Gegensatz zu mühselig aufzubringenden Wachsprofilen sollte die Möglichkeit bestehen, auch einmal verschiedene Klammerprofile per Mausklick auszuprobieren. Das virtuelle 3D-Modell kann im Raum gedreht werden und Klammerverläufe können noch unter verschiedenen Aspekten ausprobiert werden.

An dieser Stelle könnte auch die Stärke des Computers als – im Wortsinne – „Rechner“ zum Tragen kommen: Die Unterschnittstiefen und damit auch die Klammern und deren Dimensionierung wären tatsächlich berechenbar, so wie man dies schon unter der Überschrift der „kraftvermessenen Klammer“ beim Rapidflex- oder Bios-System mit vorgefertigten Wachsprofilen erreichen wollte. Die Abstimmung der verschiedenen Halte- und Stützelemente in Bezug auf Retentionskraft und Einschubrichtung könnte tatsächlich mit Softwareunterstützung viel präziser funktionieren. Der Gebrauch des Konjunktivs in den Ausführungen deutet aber bereits darauf hin, dass dies bislang noch nicht möglich ist, sondern die bestehende CAD-Software bislang nur als virtuelles Zeichenbrett fungiert.

CAM: Herstellungsprozess

Der traditionelle Herstellungsprozess der Einstückgussprothese ist sehr arbeitsaufwendig, da sie im Modellgussverfahren hergestellt wird und es mehrerer Umsetzungen bedarf: Die auf dem Meistermodell erarbeitete Konstruktion führt zum Anbringen der Klammerführungslinien und Ausblocken der Unterschnittsbereiche. Dieses Modell wird dubliert und dann mit Einbettmasse ausgegossen. Bei den ständigen Positiv-Negativ-Wechseln während der Herstellung und der Verwendung unterschiedlichster Abform- und Modellmassen bedarf es exakter Vorgehensweisen, werkstoffkundlicher Expertise und Erfahrung, um passgenaue Modellgüsse zu produzieren.

Aufwand und Ertrag stehen – wie oben schon erwähnt – aus der Sicht des Leistungserbringers in keinem guten Verhältnis. Die direkte Umsetzung eines digital berechneten Klammergerüstes über ein Lasersinter- oder Laserschmelzverfahren ist mittlerweile technisch möglich und die logische Konsequenz, um die Wirtschaftlichkeit bei dieser Prothesenform für den Zahntechniker zu steigern, wenn man zunächst nur die reinen Prozesskosten betrachtet. Für die weitere Herstellung von Registrierschablonen und die Auf- und Fertigstellung der Prothese bedarf es dann aber an dieser Stelle des Sprungs zurück ins Analoge, was mit dem Druck von Modellen allerdings auch gut möglich ist.

CAM: Material 

Wie schon in der Einleitung erwähnt, wären durch die digitale Verarbeitung auch neue Werkstoffe als Prothesengerüst denkbar (Abb. 4). Da sich zudem auch der Prozess vom klassischen Guss wegbewegt, wird die Bezeichnung MonoFrameProthese (MFP) vorgeschlagen. Bei den Werkstoffen werden auch immer wieder Kunststoffe als Gerüstwerkstoffe ins Spiel gebracht, wobei man damit hauptsächlich ästhetischen Ansprüchen der Patienten Rechnung tragen will.

  • Abb. 4: Zusammenstellung wesentlicher Werkstoffkenndaten von derzeit auf dem Markt befindlichen Materialien, die für eine MonoFrameProthese vorgeschlagen werden.
  • Abb. 4: Zusammenstellung wesentlicher Werkstoffkenndaten von derzeit auf dem Markt befindlichen Materialien, die für eine MonoFrameProthese vorgeschlagen werden.
    © Pospiech

Die klassische Modellgussprothese hat sich prinzipiell als solide Versorgung des Lückengebisses bewährt. Die Grundlage ist dabei eine gute Steifigkeit der Prothese, die der geforderten Lastverteilung über den gesamten Kiefer Rechnung trägt; die erforderlichen Retentionskräfte wurden – wenn auch „nur“ mittels Erfahrung und Bauchgefühl der „Stahltechniker“ – über die bewährten Klammerprofile erreicht.

Nur unter diesen bewährten Vorgaben wären neue Werkstoffe als Standardversorgung auszuwählen. Bislang sind aber die Vorschläge für nichtmetallfarbenen Zahnersatz rein werkstofftechnisch ungeeignet, da die bislang vorgestellten Kunststoffe entweder zu spröde oder aber zu wenig verwindungssteif oder – wie im Falle der Polyamidprothesen – sogar gummielastisch sind.

Das E-Modul von 200.000 MPa der CoCrMb-Legierungen steht als goldener Maßstab der klinischen Bewährung im Raum. Zu labile und verwindungsanfällige Werkstoffe müssten gemäß der Formel entweder in übermäßiger Materialstärke konstruiert werden, oder aber sie schädigen durch zu starke Verwindungen und Verformungen das Prothesenfundament.

Fertigstellung

Unabhängig vom Gerüstwerkstoff müssen Zähne auf diesem befestigt werden und die Prothesensättel sollten in irgendeiner Form, besonders in den ästhetisch anspruchsvollen Bereichen, eine gingivaähnliche Farbgestaltung aufweisen. Die relativ preiswerten PMMA-Kunststoffe haben sich diesbezüglich über die Jahrzehnte als sehr zweckmäßig erwiesen. 

Der Metall-Kunststoff-Verbund der klassischen Modellgussprothese hat sich ebenfalls bewährt und ist ausgereift. Der Verbund von PMMA zu alternativen Kunststoffen wie PEEK, PEKK oder auch ValPlast ist derzeit nur mit erheblich größerem Aufwand herzustellen. Dies konterkariert die Stellung der klammerverankerten Prothese als Standard der kassenzahnärztlichen Versorgung.

Fazit

Die Digitalisierung findet in Zahntechnik und Zahnmedizin seit mehr als 30 Jahren statt. Zunehmend werden alle Versorgungsformen sukzessive digitalisiert. Digitalisierung und Verwendung alternativer Werkstoffe dürfen aber nicht nur um ihrer selbst willen angewendet werden, sondern müssen tatsächlich einen zumindest gleichwertigen klinischen Wert haben wie der bestehende analoge Goldstandard.

Bei der klammerverankerten MonoFrameProthese wäre ein wesentlicher funktioneller Aspekt die Realisierung gleichmäßiger Klammerhaftkräfte und eine grazile Gestaltung mit ästhetischen Werkstoffen. Beides lässt sich mit der Volldigitalisierung noch nicht ganz erreichen, aber bei der Betrachtung der Prozesskette ließe sich gerade für die Planung und die Umsetzung schon ein erhebliches Verbesserungspotential erzielen. 

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: Prof. Dr. Peter Pospiech


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