Werkstoffe


Patientenreaktion auf Reintitan/Galvanogold oder allgemeinmedizinische Erkrankung?


Über Dentalwerkstoffe wird immer wieder in den Medien berichtet. Die Themenwahl der Beiträge ist sehr unterschiedlich. Liest man den Titel: „Neue Zahnmaterialien mittlerweile ohne Gesundheitsrisiko“ [1], so ist das Interesse geweckt. Können Dentalwerkstoffe im Unterschied zu Medikamenten risikolos sein? Sogenannte Materialunverträglichkeiten umfassen materialassoziierte und nichtmaterialassoziierte Reaktionen, Störungen bzw. Erkrankungen [2]. Ursächliche Zusammenhänge zwischen im Körper integrierten Materialien und eventuellen körperlichen Reaktionen auf die Materialien zu erkennen, ist schwierig und bedarf oft intensiver interdisziplinärer Zusammenarbeit. Das Kernproblem ist hierbei, ob es sich um dentalbezogene, allgemeinmedizinisch begründete oder/und psychosomatische Ursachen handelt. In der nachfolgend dargestellten Patientensituation ist es v. a. die Frage, ob die biokompatiblen Dentalwerkstoffe wie Reintitan und Galvanogold zu Patientenreaktionen führen konnten oder ob eine andere medizinisch begründet Erkrankung hierfür ursächlich ist.

Anamnese

Die 66-jährige Patientin wurde in die interdisziplinäre Materialunverträglichkeitssprechstunde der Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik des Universitätsklinikums Dresden überwiesen [2]. Der Grund waren vom behandelnden Allgemeinmediziner nicht ursächlich abzuklärende und therapieresistente „Oberbauchbeschwerden“. Allgemeinmedizinisch wurde eine Entzündung der Magenschleimhaut festgestellt. Helicobacter pylori konnte als Ursache nicht aufgefunden werden. Außerdem bestand der Verdacht auf „Pankreas- und Gallenbeschwerden“. Die Patientin trank keinen Alkohol und war Nichtraucherin. Es waren keine Allergien bekannt. Die Patientin nahm zum Zeitpunkt der Überweisung folgende Medikamente ein: Rifun, Panzytrat und Bilagit. Das sind Medikamente, die als Protonenpumpenhemmer gegen eine Übersäuerung des Magens, zum Ersatz von Verdauungsenzymen des Pankreas bzw. als galleersetzendes, die Fettverdauung förderndes Arzneimittel hausärztlich verordnet wurden.

Die Patientin klagte über Geschmacksveränderungen. Außerdem gab sie ein Spannungsgefühl im Oberkiefer an. Gelegentlich traten Schmerzen vom Oberkiefer ausstrahlend in die Stirn auf. Beim Tragen der Prothese empfand die Patientin ein Brennen im Bereich des Gaumens und der Zungenspitze. Die Patientin gab an, dass sie die Oberkieferprothese tags und nachts trug.

Zahnmedizinische und konsiliarische Befunde

Der klinisch-zahnärztliche Befund

Das körpereigene Restgebiss umfasste die Zähne 13, 14 und 23 sowie eine vollständige Zahnreihe von 35 bis 46. Alle Parodontien waren entzündungsfrei und wiesen Zahnfleischtaschen bis maximal 2 mm auf; bei Sondierung zeigten sie keine Blutungsneigung. Alle Zähne wiesen maximal den Lockerungsgrad I auf. Die orale Mukosa zeigte keine Entzündungsreaktionen.

Im Unterkiefer waren folgende Restaurationen vorhanden: Kronenblock 34, 35 mit freiendendem Brückenglied („Anhänger“) bei 36. Auch die Zähne 45 und 46 waren mit Metallkeramikkronen versorgt. Alle diese Restaurationen waren aus einer hochgoldhaltigen Aufbrennlegierung gefertigt und wurden bereits mehrere Jahre beschwerdefrei getragen. Der Oberkiefer wurde mittels eines kombinierten Zahnersatzes auf der Basis von Doppelkronen versorgt. Für die körpereigenen Restzähne 13, 14 und 23 wurden Primäranker aus gegossenem Reintitan (99,5 % Ti) eingegliedert (Abb. 1). Auch die Tertiärstruktur war eine im Einstückguss ebenfalls aus Reintitan hergestellte Oberkieferprothese. Als Mesostruktur wählte man galvanisch hergestellte Käppchen (99,9 % Au). Diese wurden im zahntechnischen Labor mittels punktuellem Laserschweißen in der Titanprothese fixiert (Abb. 2).

  • Abb. 1: Ausgangssituation beim Beginn der Untersuchungen im Oberkiefer. Dargestellt sind die 3 Primäranker aus Reintitan.
  • Abb. 2: Blick auf einen Teil der Teleskopprothese von der Unterseite. Besonders ist auf den gut sichtbaren punktuellen Laserbereich bei der Galvanokappe 14 hinzuweisen.
  • Abb. 1: Ausgangssituation beim Beginn der Untersuchungen im Oberkiefer. Dargestellt sind die 3 Primäranker aus Reintitan.
  • Abb. 2: Blick auf einen Teil der Teleskopprothese von der Unterseite. Besonders ist auf den gut sichtbaren punktuellen Laserbereich bei der Galvanokappe 14 hinzuweisen.

Konsiliarische Befunde

Umfangreiche klinisch-chemische Untersuchungen ergaben nur wenige veränderte Parameter. Die Blutstandarduntersuchung sowie die Leukozytendifferenzierung zeigten keine Veränderungen gegenüber den Normwerten. Analog waren der CRP-Wert und die Daten der Immunglobuline normal. Der Speichel-pH-Wert schwankte zwischen 6,9 und 7,3. Von allen in der Mundhöhle vorhandenen Metallen und Legierungsbestandteilen wurden im Speichel die Konzentrationen bestimmt. Nur für Titan und Gold wurden Werte gering über der Nachweisgrenze ermittelt (Gold – 1,2 ?g/l; Titan – 18,6 ?g/l).

Zeitgleich erfolgte routinemäßig im Rahmen unseres Liasonmodells [2] die Vorstellung in der Psychosomatischen Poliklinik unserer Einrichtung. Dabei wurde ein depressiver Befindenszustand eruiert, der nach dem Tod des Ehemannes aufgetreten war. Nach Angaben des Fachvertreters hatte die aktuelle Situation keinen Krankheitswert mehr. Eine ambulante Psychotherapie war demzufolge nicht erforderlich. Da weder allgemeinmedizinische noch psychosomatische Ursachen [3, 4] für die Beschwerden bei der Patientin nachzuweisen waren, erfolgten ergänzende mikroskopische Untersuchungen der Oberkieferprothese. Im Bereich der nur punktuell eingelaserten Galvanokappen fanden sich Spalten zwischen den Galvanokappen und der Titanprothese (Abb. 3), wodurch die Möglichkeit einer Spaltkorrosion in Betracht gezogen werden musste.

  • Abb. 3: Übersichtsdarstellung im Rasterelektronenmikroskop. Deutlich sichtbar ist die Spaltbildung am Rande der Galvanokappe im Übergang zum Titan-Prothesengerüst.
  • Abb. 4: Im oberen Teil ist die ursprüngliche Teleskopprothese von der Unterseite dargestellt. Im unteren Teil ist die interimistisch genutzte Ganzkunststoffprothese angeordnet.
  • Abb. 3: Übersichtsdarstellung im Rasterelektronenmikroskop. Deutlich sichtbar ist die Spaltbildung am Rande der Galvanokappe im Übergang zum Titan-Prothesengerüst.
  • Abb. 4: Im oberen Teil ist die ursprüngliche Teleskopprothese von der Unterseite dargestellt. Im unteren Teil ist die interimistisch genutzte Ganzkunststoffprothese angeordnet.

Um den möglichen Einfluss der bisher getragenen Oberkieferprothese zu eliminieren, gliederte der behandelnde Zahnarzt eine neue Prothese ein, die ausschließlich aus Dentalkunststoffen bestand (Abb. 4). Schon wenige Wochen nach deren Eingliederung reduzierten sich die Beschwerden der Patientin drastisch. Während dieser Zeit erfolgte die werkstoffkundliche Aufarbeitung der getragenen Prothese. Die Doppelkronen wurden aus der Prothese herausgetrennt, eingebettet, geschnitten und rasterelektronenmikroskopisch untersucht. Dazu nutzte man ein Rasterelektronenmikroskop vom Typ XL 30 ESEM (Philips, Eindhoven/Niederlande) mit einer Zusatzeinrichtung zur energiedispersiven Röntgenanalyse (EDAX Inc., Mahwah/USA).

Die Abbildung 5a zeigt einen Schnitt durch den Bereich einer eingelaserten Galvanokappe. Zugehörig finden sich vom gleichen Ort die farblich differenten Verteilungen der Elemente Gold und Titan (Abb. 5 b u. c). Dabei wird deutlich, dass der Energieeintrag beim Laserschweißen anteilig inhomogene Verteilungen der Elemente induzierte. Bemerkenswert waren die zwischen den beiden Elementen gelegenen intermetallischen Phasen. In diesem Bereich konnten auch Zonenmischkristalle festgestellt werden (Abb. 6). Die intermetallischen Phasen konnten mit dem Rasterelektronenmikroskop nicht weiter analysiert werden. Im Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden erfolgten für den o. g. Schnittbereich zusätzliche Untersuchungen mittels Röntgendiffraktometrie (Gerätetyp: R-AXIS RAPID, Rigaku, Tokio/Japan). Gold und Titan konnten eindeutig als Phasen identifiziert werden. Die zusammenfassende Übersicht mehrerer Messpunkte zeigt Abbildung 7. Die differenten Untersuchungsstellen weisen sehr unterschiedliche Konzentrationen von Gold und Titan auf. Die gefundenen kristallinen Inhomogenitäten sind ebenso wie die bereits beschriebenen Zonenmischkristalle korrosionsanfällige Strukturen. Es kommt in der oben geschilderten intraoralen Situation (siehe Abb. 3) zur Spaltkorrosion, die mit extrem niedrigen pH-Werten verbunden ist. Daraus resultierte mit großer Wahrscheinlichkeit die Liberation von metallischen Anteilen, die anteilig im Speichel gefunden werden können. Auch Fernwirkungen bis in den Verdauungstrakt erscheinen möglich.

  • Abb. 5a: REM-Darstellung aus dem gelaserten Bereich. Schräg verläuft die Zone der intermetallischen Phasen. G = Gold; T = Titan; L = „Laserbereich“/intermetallische Phasen.
  • Abb. 5b: Selektive Golddarstellung des in Abbildung 5a gezeigten Bereiches.
  • Abb. 5a: REM-Darstellung aus dem gelaserten Bereich. Schräg verläuft die Zone der intermetallischen Phasen. G = Gold; T = Titan; L = „Laserbereich“/intermetallische Phasen.
  • Abb. 5b: Selektive Golddarstellung des in Abbildung 5a gezeigten Bereiches.

  • Abb. 5c: Selektive Titandarstellung des in Abbildung 5a gezeigten Bereiches.
  • Abb. 6: „Zonenmischkristall-Darstellung“ (inhomogener Mischkristall) aus dem Bereich der intermetallischen Phasen. Die unterschiedlichen Helligkeiten resultieren aus den differenten Anteilen von Gold und Titan.
  • Abb. 5c: Selektive Titandarstellung des in Abbildung 5a gezeigten Bereiches.
  • Abb. 6: „Zonenmischkristall-Darstellung“ (inhomogener Mischkristall) aus dem Bereich der intermetallischen Phasen. Die unterschiedlichen Helligkeiten resultieren aus den differenten Anteilen von Gold und Titan.

  • Abb. 7*: Vergleichende Darstellung der Röntgendiffraktometrie an unterschiedlichen Untersuchungspunkten des beschriebenen Gold-Titan-Übergangs im gelaserten Bereich. Die horizontale Diagrammachse bezeichnet den Ausfallswinkel der Röntgenstrahlung. Die beiden anderen Achsen weisen die Intensitäten und die Messpunkte aus.
  • Abb. 7*: Vergleichende Darstellung der Röntgendiffraktometrie an unterschiedlichen Untersuchungspunkten des beschriebenen Gold-Titan-Übergangs im gelaserten Bereich. Die horizontale Diagrammachse bezeichnet den Ausfallswinkel der Röntgenstrahlung. Die beiden anderen Achsen weisen die Intensitäten und die Messpunkte aus.

Therapie

Da nach dem Eingliedern der Ganzkunststoffprothese die eingangs aufgeführten Beschwerden praktisch entfielen, erfolgte ausschließlich eine zahnärztliche Therapie. Die Primäranker der Zähne 13, 14 und 23 verblieben in der Mundhöhle. Es wurde eine neue analog gestaltete Prothese aus Reintitan, aber mit vollständig eingeklebten Galvanokäppchen als Mesostruktur eingegliedert. Die Patientin blieb in der Folge beschwerdefrei.

Diskussion

Für Zahnersatz werden häufig metallische Werkstoffe eingesetzt. Bei Legierungen und dem Einsatz des Lötens als Verbundtechnologie werden Liberationen von Legierungsbestandteilen beobachtet [5-8]. Kausale Zusammenhänge zu Erkrankungen von Patienten sind umstritten [2, 9]. Beispiele der Wirkung von Bedingungen der Mundhöhle auf Dentalwerkstoffe und vom Mund aus als Fernmanifestation sind dargestellt [10-15]. Bei der Anwendung „reiner“ Metalle wie z. B. Reintitan gibt es nur einzelne Hinweise auf Patientenreaktionen. Von der Beratungsstelle für zahnärztliche Materialfragen in Basel wurden von dem selektierten Patientengut nur 0,004 % Patientenreaktionen auf Titan angegeben [6].

Für Gold finden sich verschiedene Hinweise. Gold als Legierungsbestandteil kann intraoral Lichen-ruber-artige Veränderungen der Mukosa auslösen [16]. Bei der Behandlung des chronischen Rheumatismus werden organische Goldverbindungen eingesetzt. Dabei wurden bis zu 25 % toxische Reaktionen angegeben [17]. Schon 1966 beschrieb Spreng [5], dass Gold z. B. als Fernwirkung Magen-Darm- Störungen auslösen kann (z. B. Magenschmerzen, Magenkrämpfe, Appetitlosigkeit). Wörtlich formulierte er damals schon: „...Gold glaubt man sei unangreifbar. Diese Annahme ist richtig, sofern die Kristallstruktur der Edelmetalllegierung einwandfrei ist. Bei unsachgemäßem Verarbeiten kann die Legierungsstruktur verdorben werden. Dadurch entsteht eine Metallkonfiguration, die nicht mehr unangreifbar ist …“ Auch von Gasser und Mitautoren wird ein ähnliches Patientenbeispiel mit Auswirkungen auf den Verdauungstrakt beim Einsatz einer hochgoldhaltigen Legierung dargestellt [10]. Allergische Reaktionen auf Dentalwerkstoffe sind selten [2, 18, 19].

Für unerwünschte Wirkungen von Dentalwerkstoffen müssen diese gelöst sein [20], um im Körper Einfluss zu nehmen. Darauf beruht die Bestimmung der Konzentration von Legierungsbestandteilen im Speichel. Diese Untersuchungen dienen nicht zur Orientierung auf z. B. toxische Wirkungen. Es werden nur die Elemente bestimmt, die im Mund des jeweiligen Patienten getragen werden. Die Materialzusammensetzungen sind den Materialpässen und ergänzend dem Dental-Vademecum zu entnehmen [2, 21].

Korrosionsprozesse stellen die Grundlage dar [7, 8, 22] und sind Auslöser möglicher Beschwerden. Die Elementkonzentrationen dienen nur der Orientierung, aus welchen Restaurationen Elemente freigesetzt worden sein könnten. Die Höhe der Konzentration der Elemente darf nicht zu „Krankheitserscheinungen“ z. B. mithilfe von Grenzwerten in Beziehung gesetzt werden [2]. Dies bezieht sich sowohl auf toxische, allergische als auch systemische Nebenwirkungen. Welche Reaktionen eintreten, hängt auch von der biologischen Toleranz des Menschen ab; diese ist eine individuelle, aktive Leistung des Organismus [23].

Im beschriebenen Patientenbeispiel wurden die als biokompatibel bekannten Werkstoffe mittels Lasertechnologie im zahntechnischen Labor gefügt. Die entstandenen intermetallischen Phasen verbunden mit Bedingungen, die eine Spaltkorrosion begünstigten, führten zur Liberation von korrosiven Werkstoffanteilen [24]. Strietzel weist im Zusammenhang mit dem Laserschweißen auf wichtige technische Grundlagen hin: „Entscheidend ist das Zusammenspiel von Wärmeleitfähigkeit und der Geometrie bzw. Größe der Restauration. Hohe Schmelzpunkte (wie z. B. für Titan) bedingen nicht zwangsläufig eine hohe Leistung des Lasers. Da Titan im Vergleich zu Gold eine schlechte Wärmeleitfähigkeit besitzt, wird für das Laserschweißen von Titan weniger Energie bzw. Leistung des Lasers gebraucht als für Goldlegierungen, die zwar niedrige Solidustemperaturen, dafür aber höhere Wärmeleitfähigkeiten aufweisen“ [25].

Doppelkronen-Sekundäranker können mittels Gusstechnologie hergestellt werden. Eine bessere Passgenauigkeit resultiert bei Anwendung der Galvanotechnologie. Die galvanisch hergestellten Mesostrukturen müssen in der Einstückgussprothese eingeklebt werden [11, 26].

Fazit

Die Anzahl der Patienten, die Materialunverträglichkeitsreaktionen angeben, erscheint gering. Dagegen ist der vor allem diagnostische interdisziplinäre Aufwand bei dieser Patientengruppe oftmals sehr umfangreich. Die in der Zahnmedizin mit großem Erfolg eingesetzten Metalle Reintitan und Galvanogold können durch die ebenfalls bewährte Verbundtechnologie des Laserschweißens für Doppelkronenversorgungen intermetallische Phasen ausbilden, die nicht korrosionsresistent sind. Treten Bedingungen hinzu, die eine Spaltkorrosion ermöglichen, so ergeben sich Möglichkeiten der Liberation aus den intermetallischen Phasen, begünstigt durch die extrem niedrigen pH-Werte bei der Spaltkorrosion. Dies scheint im beschriebenen Patientenbeispiel ursächlich verantwortlich, auch wenn der kausale Zusammenhang nicht lückenlos aufgeklärt werden konnte.

Der klinische Einsatz der Werkstoffkombination von Reintitan und Galvanogold ist weiterhin für Doppelkronen zu empfehlen [27]. Um eine Spaltkorrosion klinisch auszuschließen, müssen die Galvanokäppchen als Mesostruktur in das Prothesengerüst (Tertiärstruktur) eingeklebt werden. Allgemein kann festgestellt werden, dass die Zusammenarbeit zwischen dem Zahnarzt und dem zahntechnischen Labor in der Regel gut ist. Unabhängig davon muss darauf hingewiesen werden, dass die Festlegung der beim Patienten einzusetzenden Werkstoffe und der Verbundtechnologien in der Verantwortung des Zahnarztes liegt. Fundierte Kenntnisse der Werkstoffe und Verbundtechnologien sind für den Zahnarzt und den Zahntechniker ein Erfordernis [2, 5, 8, 9, 24, 28, 29].

Folgende allgemeinen Orientierungen sind zu nennen:

  • Zu bevorzugen sind monometallische bzw. Monolegierungskonzepte und der vermehrte Einsatz keramischer Werkstoffe.
  • Bei allen Tätigkeiten im zahntechnischen Labor ist in besonderer Weise die herstellergerechte Verarbeitung der Werkstoffe und die Abstimmung innerhalb der Werkstoffund Technologieketten ein Erfordernis.
  • Zur Vermeidung von Schäden im Legierungsgussgefüge erscheint der zunehmende Einsatz der Frästechnologien vorteilhaft. Orientierung bei Fügetechnologien metallischer Werkstoffe:
  • Lötungen vermeiden [6, 8, 22],
  • heterogene Werkstoffkombinationen kleben [6, 8, 25],
  • Laserschweißen homogener Werkstoffkombinationen [8, 30].

* Nachdruck mit freundlicher Genehmigung des Quintessenz Verlag, Berlin.


Interessenkonflikt:

Die Autoren erklären, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Die Autoren: Bernd Reitemeier1, Bernd Fabig2, Gert Richter3, Heike Meißner4, Caren Göbel5

  • 1Dr. med. dent. habil., Professor, Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik, UniversitätsZahnMedizin, Universitätsklinikum, Technische Universität Dresden
  • 2Dr. med. dent., Fachzahnarzt für Allgemeine Stomatologie, Dresden
  • 3Dr. Ing., Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik, UniversitätsZahnMedizin, Universitätsklinikum, Technische Universität Dresden
  • 4Dr. rer. medic., Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik, UniversitätsZahnMedizin, Universitätsklinikum, Technische Universität Dresden
  • 5Dr. rer. nat. Caren Göbel, Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe, Dresden

 

 

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: Prof. Dr. Bernd Reitemeier

Bilder soweit nicht anders deklariert: Prof. Dr. Bernd Reitemeier



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