Kronen/Brücken

Das neue „Dentinkern-Verfahren“ für eine gesteuerte Ästhetik

Die Digitaltechnik ist der Natur auf der Spur

Im CAD/CAM-Verfahren gefräster Dentinkern aus transluzenter Keramik.
Im CAD/CAM-Verfahren gefräster Dentinkern aus transluzenter Keramik.

Neuere Rohlings-Entwicklungen richten ihr Augenmerk verstärkt auf den Dentinkern – zu Recht, denn dieser bestimmt wesentlich das farbliche Erscheinungsbild der Restauration. Einen revolutionären Weg geht das Forscherteam ZT Josef Schweiger und Prof. Dr. Florian Beuer. Sie beschreiben den mathematisch definierbaren Zusammenhang zwischen der Zahnaußenform und der Außenform des Dentinkerns, der Schmelz-Dentin-Grenze, im natürlichen Zahn. Dies dient als Vorbild für ein innovatives CAD-Verfahren und schafft neue Möglichkeiten für naturidentischen Zahnersatz aus dem CAD/CAM.

 Die Herstellung von Restaurationen bzw. Zahnersatz mittels Computerunterstützung ermöglicht es, die Geometrie von Zähnen zu spiegeln, als Datensätze auszugeben und diese dann monolithisch aus einem zahnfarbenen Keramikrohling auszuschleifen. Das Ergebnis ist, wenn keine weitere aufbrennkeramische Verblendung (Cut-Back-Verfahren) vorgesehen ist, für den Ersatz einer kompletten Ober- oder Unterkieferfront akzeptabel, wenngleich die ästhetischen Resultate von geschichteten Kronen in der Regel natürlicher aussehen. Allein schon identisch hergestellte Nachbarzähne erzeugen den Anschein von Natürlichkeit. Einzeln restaurierte Oberkieferzähne, insbesondere der mittlere Schneidezahn, sind hinsichtlich einer perfekten Ästhetik als monolithische Krone oftmals kompromissbehaftet. Der geschichtete Aufbau einer Verblendkrone im Frontzahnbereich kann nicht adäquat oder nur annähernd von einer „Ein-Werkstoff-Krone“ kopiert werden. Selbst erfahrene Zahntechniker wiederholen oftmals den Brennvorgang, um das gewünschte ästhetische Ergebnis zu erreichen [1].

Die Farbe im Rohling

Neben der passenden Form und Oberfläche spielt die Zahnfarbe, zusammen mit der Transluzenz, eine entscheidende Rolle für den optischen Eindruck. Der dreidimensionale Schichtaufbau der Krone ist für die perfekte Imitation natürlicher Zähne verantwortlich. Der innere Aufbau der Krone, insbesondere der Dentinkern, charakterisiert die Ästhetik einer Frontzahnrestauration. Die Imitation des geschichteten Aufbaus natürlicher Zähne mittels digitaler Verfahren wird durch unterschiedliche Ansätze versucht. Keramikhersteller bieten schleifbare Blöcke für die CAD/CAM-Bearbeitung an, die aus mehreren planparallelen Schichten aufgebaut sind. Die einzelnen Schichten haben unterschiedliche Einfärbungen und Lichttransmissionseigenschaften (z. B. TriLuxe forte, VITA Zahnfabrik, Bad Säckingen; CEREC Bloc C PC, Sirona, Bensheim). Mit diesen Blöcken werden die Farbgradienten des natürlichen Zahns vom Zahnhals über das Dentin bis zum Schmelz imitiert. Innerhalb des Rohlings kann mithilfe der Software die vertikale Ausrichtung der Restauration geändert werden, sodass es möglich ist, das Chroma der Krone zu verändern. Die ästhetischen Ergebnisse sind sicherlich besser als bei Versorgungen aus monochromatischen Rohlingen. Patientenspezifische Schichtungen bieten jedoch mehr Potenzial, die Ästhetik zu individualisieren [1].

  • Abb. 1: Der Anteil von Dentin und Schneide kann durch die jeweilige Positionierung der virtuellen Konstruktion im Schleifblock verändert werden.

  • Abb. 1: Der Anteil von Dentin und Schneide kann durch die jeweilige Positionierung der virtuellen Konstruktion im Schleifblock verändert werden.
Die 2. Möglichkeit zur Imitation des geschichteten Aufbaus ist ein beschleifbarer Keramikblock, der eine dreidimensionale Blockstruktur mit Dentinkern und Schmelzhülle mit bogenförmigem Farbverlauf zwischen Dentin und Schmelz aufweist (RealLife, VITA Zahnfabrik; CEREC Bloc C In, Sirona). Mittels Software kann die konstruierte Restauration virtuell innerhalb des Blocks derart verschoben werden, dass sich das anteilige Verhältnis zwischen Dentin- und Schneidefarbe verändert (Abb. 1). Damit kann das Erscheinungsbild natürlicher Zähne weitgehend nachgeahmt werden.

Die 3. Option bieten sogenannte Halbzeugkronen, die bereits die anatomische Außengeometrie der Zahnkrone und einen standardisierten, schichtweisen Aufbau aus Dentin- und Schneidemasse aufweisen (Pritidenta, Leinfelden-Echterdingen). Mittels CAD/CAM muss lediglich das Volumen des Zahnstumpfs von der Basalseite des Rohlings herausgeschliffen werden. Es kommen in der Regel etwas größere Rohlinge zur Anwendung, die nach der CAD-Konstruktion in ihrer Dimension im Schleifverfahren reduziert werden. Material kann jedoch nicht „hinzugeschliffen“ werden.

Computergestützte Fertigungssysteme bieten in der Regel Zahndatenbanken an, in die entweder vorher eingescannte natürliche Zähne bzw. Konfektionszähne oder Zahnformen von manuell aufgewachsten Zähnen eingestellt sind. Diese Zahndaten enthalten jedoch ausschließlich die Außengeometrie. Im Fall von CEREC basiert die „biogenerische Kaufläche“ auf mehreren Tausend eingescannter, natürlicher Zahnformen. Anhand der Restzahnsubstanz wird die passende Zahngeometrie errechnet; durch Optimierung des Zahnmodelldatensatzes des gewünschten Zahnstumpfs folgt die Ergänzung der fehlenden Zahnanteile unter Einbeziehung der Gegenbezahnung, der Nachbarzähne oder mittels Bissregistrat [2, 3, 4]. Dies führt im Ergebnis zu einer sehr naturnahen Geometrie von Teilkronen und Kronen. Aber auch hier beschränkt sich die Anwendung ausschließlich auf die äußere Zahnform (Abb. 2).

  • Abb. 2: Die „Biogenerik“ vergleicht die Restzahnsubstanz mit Tausenden natürlicher Zahnformen und berechnet die Morphologie der fehlenden Zahnhartsubstanz.
  • Abb. 3: Die äußere Schmelzoberfläche (Outer Enamel Surface = OES) und die Dentin-Schmelz-Grenze (Dentin-Enamel-Junction = DEJ) bilden die Basis für Zahnstruktur-Datenbanken.
  • Abb. 2: Die „Biogenerik“ vergleicht die Restzahnsubstanz mit Tausenden natürlicher Zahnformen und berechnet die Morphologie der fehlenden Zahnhartsubstanz.
  • Abb. 3: Die äußere Schmelzoberfläche (Outer Enamel Surface = OES) und die Dentin-Schmelz-Grenze (Dentin-Enamel-Junction = DEJ) bilden die Basis für Zahnstruktur-Datenbanken.

  • Abb. 4: Das Grundprinzip der digitalen Dentinkern-Krone: Korrelation zwischen der Zahnaußenfläche (OES) und dem innenliegenden Dentinkern mit Dentin-Schmelz-Grenze (DEJ).
  • Abb. 4: Das Grundprinzip der digitalen Dentinkern-Krone: Korrelation zwischen der Zahnaußenfläche (OES) und dem innenliegenden Dentinkern mit Dentin-Schmelz-Grenze (DEJ).

Erkenntnis zur Zahnaußenfläche und Dentin-Schmelz-Grenze

Der weitaus größte Teil des Zahns besteht aus dem Dentin, das als Schutzmantel die innenliegende Pulpa umgibt. Das Dentin wird im Kronenbereich von Zahnschmelz und im Wurzelbereich vom Wurzelzement bedeckt. Schmelz, Dentin und Zement stellen gemeinsam die Zahnhartsubstanz dar. Die Dentin-Schmelz-Grenze und die äußere Schmelzoberfläche bilden wesentliche dreidimensionale Strukturmerkmale und beeinflussen das optische Erscheinungsbild (Abb. 3). Dabei gibt es einen grundlegenden Zusammenhang zwischen der dreidimensionalen Zahnoberfläche und dem schichtweisen Aufbau eines Zahns (z. B. Dentinkern).

Vorstoß in eine neue Dimension: die Zahnstruktur-Datenbank

  • Abb. 5: Beispiel für eine Oberkiefer-Frontzahngarnitur aus der Zahnstruktur-Datenbank (STL-Datensätze).

  • Abb. 5: Beispiel für eine Oberkiefer-Frontzahngarnitur aus der Zahnstruktur-Datenbank (STL-Datensätze).
Auf dem 14. Keramiksymposium der AG Keramik in Hamburg am 05. und 06. September 2014 berichteten Prof. Dr. Florian Beuer und ZT Josef Schweiger, beide Universität München, von dem gefundenen Prinzip in Anwendung für eine neue Zahnstruktur-Datenbank. Es beruht darauf, dass neben den Zahnaußenformen auch die schichtweisen inneren Zahngeometrien erfasst und beide korreliert werden. Dies kann man in einer Datenbank hinterlegen (Abb. 4). Vorteilhaft ist, wenn die Außenform und die schichtweisen Innenstrukturen dynamisch miteinander verbunden werden, sodass bei einer virtuellen Formveränderung der Außengeometrie auch die innere Dentinstruktur mitverändert werden kann. Von Vorteil ist auch, dass es aufgrund der digitalen Erfassung einer großen Zahl von dreidimensionalen Außen- und Innengeometrien möglich ist, einen festen Zusammenhang zwischen den Innenschichten und der Außenformen zu schaffen. Dadurch kann die Datenbank bei der Auswahl einer geeigneten Außengeometrie einen Vorschlag zur Innengeometrie aufzeigen, der mit hoher Wahrscheinlichkeit der natürlichen Zahnstruktur entspricht (Abb. 5). In gleicher Weise ist es möglich, digital die inneren Zahnstrukturen, insbesondere die Dentinkerne der verschiedenen Zahntypen – mittlerer Schneidezahn, seitlicher Schneidezahn, Eckzahn, 1. und 2. Prämolar, 1. bis 3. Molar – verschiedenen Formgruppen zuzuordnen. Aufgenommen wurden auch Merkmale wie Mamelons, Inzisalfurchen, Inzisalkanten und der Inzisalverlauf des Dentinkerns. Damit bietet die Datenbank innere Zahnstrukturen, die eine Gliederung in verschiedene Formengruppen aufweist und zwar auf Basis von realen Zähnen [5, 6, 7]. Umgesetzt wird dies zukünftig in der CAD-Software von BEGO Medical (Bremen).

Die Schritte in der zahntechnischen Anwendung

Die Verwendung dieser Datenbank mit Korrelation zwischen Zahninnen- und Zahnaußengeometrie bietet verschiedene Möglichkeiten, Zahnersatz herzustellen. Mithilfe computergestützter Ausgabegeräte (CNCFräsmaschinen, Rapid Prototyping) können zukünftig Zahnersatzteile gefertigt werden, die den schichtweisen inneren Aufbau des natürlichen Zahns nachahmen. Nach der Digitalisierung kommen als Werkstoffe für den inneren Aufbau Glaskeramik, Feldspatkeramik, Lithium- Disilikat oder Oxidkeramiken infrage, die in Farbe und Transluzenz eine zahnähnliche Ästhetik aufweisen (Abb. 6-9). Auf diese innere Struktur der Restauration wird im Anschluss der Schneidebereich aufgebaut. Dies kann manuell erfolgen, z. B. durch Aufschichten oder Aufwachsen oder Überpressen. Auch maschinell gefräste Verblendungen, die auf einer Differenzberechnung der äußeren Oberflächenhülle und des Dentinkerns basieren, sind dafür geeignet (Beispiele: CAD-on, Ivoclar Vivadent, VL-Schaan; Rapid-Layer, VITA Zahnfabrik). In einem anschließenden Fügeschritt wird der Schneidebereich mittels Aufsintern oder Verkleben auf den Dentinkern gebracht.

  • Abb. 6: Beispiele von Dentinkernen in der Zahnstruktur-Datenbank.
  • Abb. 7 a u. b: CAD-Konstruktion einer Oberkieferfront mit Hilfe digitaler Dentinkerne.
  • Abb. 6: Beispiele von Dentinkernen in der Zahnstruktur-Datenbank.
  • Abb. 7 a u. b: CAD-Konstruktion einer Oberkieferfront mit Hilfe digitaler Dentinkerne.

  • Abb. 8: Dentinkerne einer Oberkiefer-Frontzahnversorgung aus Lithium-Metasilikat.
  • Abb. 9: Dieselben Restaurationen nach der Kristallisation zu Lithium-Disilikat.
  • Abb. 8: Dentinkerne einer Oberkiefer-Frontzahnversorgung aus Lithium-Metasilikat.
  • Abb. 9: Dieselben Restaurationen nach der Kristallisation zu Lithium-Disilikat.

Der Nutzen der Dentinkern-Technik

Die digital erzeugte Dentinkern-Krone bringt eine neue Technik zur Reproduktion hochästhetischer Kronen und Brücken, besonders für den Frontzahnbereich. Das Verfahren reduziert auch die Chipping-Wahrscheinlichkeit in der Verblendung. Diese Technologie bietet dem Anwender eine Reihe von Vorteilen:

  1. Sicherheit in der Ästhetik: Durch die Berechnung und Ausformung des Dentinkernes beim Modellieren am Computer wird der Zahntechniker in der Gestaltung der Kroneninnenstruktur unterstützt.
  2. Höhere Wirtschaftlichkeit: Das Auftragen der Dentinmasse entfällt, sodass hier viel Zeit gespart werden kann.
  3. Höhere Stabilität: Da die Kronen- und Brückengerüste zusätzlich das Volumen des Dentinkerns beinhalten, erzielt man hier eine höhere Stabilität, nicht zuletzt auch im sehr sensiblen Interdentalbereich von Brückengerüsten.
  4. Verringertes Chipping-Risiko: Wissenschaftliche Untersuchungen zeigen, dass das Chipping-Risiko für Abplatzungen mit der Stärke der Verblendung steigt. Da sich die Verblendung bei der dargestellten Restaurationsform auf die Dicke des Schneidebereiches reduziert, kann man von einer Verminderung des Risikos für Verblendungsabplatzungen ausgehen.
  5. Kombination mit verschiedenen Verblendtechniken: Die dargestellte Versorgungsform ist mit verschiedenen Verblendtechniken kombinierbar: manuelles Aufschichten (des Schneidebereichs), Überpresstechnik und Sinterverbundtechnik.
  6. Materialvielfalt: Die dargestellte Kronen- und Brückentechnik ist für alle transluzenten dentinfarbenen Materialien anwendbar.
  7. Antagonistenschonend: Im Schneidebereich kommen die bisher verwendeten Verblendkeramiken zum Einsatz, sodass hier keinerlei Veränderungen zu den bisherigen Techniken gegeben sind.
  8. Vorgehen am Patienten wie bisher: Für den Zahnarzt ändert sich beim Einschleifen der Restaurationen nichts, da im Schneidebereich die gleichen Keramikmassen wie bisher zum Einsatz kommen.

Zusammenfassung

Das neue „Dentinkern-Verfahren“, entwickelt von ZT Josef Schweiger und Prof. Dr. Florian Beuer, bietet die Möglichkeit, die innere Grenzfläche zwischen Dentin und Schmelz bereits im CAD-Programm zu bestimmen. Das Konzept beruht darauf, dass es einen biogenerischen Zusammenhang zwischen der Zahnaußenform und dem schichtweisen inneren Aufbau des Zahns gibt – das bedeutet, dass jeder Zahnaußenfläche ein exakt definierter Dentinkern zugeordnet werden kann. Hierbei greift die Bestimmung der Dentinkerns auf die Zahnaußengeometrie beziehungsweise auf einen noch zur Verfügung stehenden Teil der Außengeometrie des Zahnes zurück. So kann die Form des Dentinkerns konkretisiert werden, die Ästhetik lässt sich vorhersehbar festlegen. Dieser „digitale Dentinkern“ wird anschließend im Schneidebereich individuell durch den Zahntechniker komplettiert. Das Verfahren ist unabhängig vom Material und der eingesetzten Verblendtechnologie und ist mit allen zahnfarbenen transluzenten Materialien umsetzbar. Das neuartige Restaurationsverfahren mit definiertem Dentinkern bietet mehr Sicherheit für die Ästhetik sowie für die mechanische Belastbarkeit – bei gleichzeitig höherer Wirtschaftlichkeit.

Bildquellen: Abb. 1: VITA Zahnfabrik, Bad Säckingen; Abb. 2: Prof. Dr. Dr. Albert Mehl, Ch-Zürich; Abb. 3-10: ZT Josef Schweiger, München 


Kontaktadresse:

Manfred Kern, Schriftführung
Arbeitsgemeinschaft für Keramik
in der Zahnheilkunde e. V. (AG Keramik)
Postfach 100 117
76255 Ettlingen
E-Mail: info(at)ag-keramik.de
www.ag-keramik.de

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: Dr. Florian Beuer - ZT Josef Schweiger, M. Sc.

Bilder soweit nicht anders deklariert: Dr. Florian Beuer , ZT Josef Schweiger, M. Sc.



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