UKPS – im digitalen Workflow

Mit den aktuell auf dem Markt erhältlichen Software-Modulen ist es möglich, eine Großzahl der Relaxierungsschienen, wie z.B. die Michiganschiene oder Tannerschiene, herzustellen. Sogar funktionsdiagnostische Maßnahmen zur Analyse und Bestimmung patientenindividueller Werte lassen sich durch entsprechende Schnittstellen in den Konstruktionsprozess einbringen.

Durch den Einsatz von 3D-Druckverfahren in Kombination mit einer erweiterten Materialienvielfalt wie z.B. Nylon lassen sich Endprodukte herstellen, die hinsichtlich ihrer geometrischen Komplexität und der Belastung neue Möglichkeiten bieten. Protrusionsschienen, die zur Klasse der Positionierungsschienen zählen, sind je nach Ausführung aufgrund zusätzlicher konstruktiver Elemente deutlich aufwendiger in der Herstellung.

Der Unterkiefer wird durch intermaxilläre Befestigungselemente und Attachments in protrudierter Lage gehalten. Die Gestaltung einer planen Okklusionsfläche durch Aufbisse im Front- und Seitenzahnbereich, sowie die gleichzeitige Modellation der Schienen im Ober- und Unterkiefer sind Grundvoraussetzungen. Diese Besonderheiten stellen zusätzliche Anforderungen an eine Software.

1. Analoge Vorgehensweise

Abformung und Protrusionsregistrat

Bei der konventionellen Vorgehensweise zur Herstellung einer UKPS werden zunächst Abformungen am Patienten genommen. Polyetherabformmaterialien wie z.B. Impregum sind aufgrund ihrer hochpräzisen Detailwiedergabe und Dimensionsstabilität besonders gut geeignet.

Insbesondere wenn für die Herstellung Kontrollmodelle notwendig sind. Ein anatomischer Transferbogen ist für die korrekte Übertragung und Zuordnung der Okklusionsebene zu den Drehzentren in sagittaler, transversaler und vertikaler Richtung in den Artikulator am Patienten anzulegen.

Zur Reproduktion der intermaxillären Lagebeziehung sowie der Unterkiefer-Protrusionseinstellungen empfiehlt sich die Verwendung eines volljustierbaren Artikulators, welcher Einstellungen in Millimeterschritten zulässt. Das ermöglicht ein unkompliziertes Adaptieren der Okklusion aus Technikersicht nach Einstellung der therapeutischen Position durch den Behandler.

Das sorgt für mehr Stabilität und dient als Orientierungshilfe. Durch die im Bissgabelträger vorhandene Millimeterskala wird die maximale Unterkieferprotrusion am Patienten ermittelt und mittels Stellschraube auf die gewünschte therapeutische Position arretiert. Nach den S3-Leitlinien sollte die Vorverlagerung zu mindestens 50% der maximal möglichen Protrusion entsprechen.

Nach unserer Erfahrung haben sich 65 bis 70% als Startposition gut bewährt. Eine polysomnographische Nachuntersuchung und Auswertung durch den Schlafmediziner kann Aufschluss über die Effektivität geben und eine Titrierung bzw. Nachjustierung durch den Behander veranlassen.

Schienenauswahl

Wie bereits anfänglich erwähnt, gibt es eine Vielzahl von intraoralen Protrusionsschienen (weltweit ca. 80 bis 90). Sie unterscheiden sich nach Art der konstruktiven Elemente zur Verblockung, Positionierung der Verbindungselemente und sich daraus ergebender Bewegungsfreiräume, Grad der Justierbarkeit sowie werkstoffkundlichen Aspekten. Die Auswahl der richtigen Schiene sollte sich dabei individuell an den Voraussetzungen des Kauorgans orientieren.

Dabei hat die AGZSH (Arbeitsgruppe Zahnärztliche Schlafmedizin Hessen) 2 Leitkriterien postuliert. Entscheidend sind das intermaxilläre Platzangebot in Protrusionsstellung, welches vom Gebisstyp abhängig ist, sowie der Funktionszustand des Kauorgans. Denn vorgeschädigte Kauorgane oder Kiefergelenke, die durch eine hyperaktive Kaumuskulatur (z.B. Bruxismus) überfordert sind, entscheiden über die Toleranz der eingestellten Protrusion.

Ein weiterer in diesem Zusammenhang wichtiger Aspekt ist die technisch bedingte vertikale Bisssperrung, die je nach Konstruktionstyp unterschiedlich stark ausfällt. Bei einer übermäßigen Bisssperrung rotiert der Unterkiefer nach dorso-kaudal und es kommt zur Einengung des Pharyngealraumes. Eine unzureichende Ventilation des hinteren Zungenraums (Posterior airway space kurz PAS) ist die Folge.

Des Weiteren können unausweichlich auftretende biomechanische Hebelkräfte, die in einem proportionalen Zusammenhang zum Ausmaß der Vertikalisierung und Protrusion stehen, zu dentalen und dento-alveolären Nebenwirkungen führen [4-6]. Bereits nach Erläuterung einiger Aspekte lässt sich erahnen, wie komplex diese Thematik ist und was bei der Konstruktion einer UKPS berücksichtigt werden muss, um den Schieneneffekt sicherzustellen. Viele der genannten Faktoren sind bei der Entwicklung der BußLa® und SchäfLa mod®-Protrusionsschiene in die Konzeptionierung eingeflossen.

Eine Untersuchung und Bewertung dieses Konzeptes erfolgten im Rahmen einer prospektiven Studie, welche die Anwendbarkeit in 96% der untersuchten Fälle ermöglichte [7]. Aus den angeführten Gründen der optimalen Nutzung des intermaxillären Platzangebots ohne technisch bedingte Bisssperrung, bei gleichzeitig stabiler und graziler Ausführung, habe ich mich für die Beschreibung der analogen Vorgehensweise zur Herstellung einer UKPS für die BußLa® entschieden.

Analoge Herstellung UKPS

Nach dem Einartikulieren wird durch die Justierung des Inzisalstiftes die definitive vertikale Bisssperrung eingestellt (Abb. 2). Hierbei ist die individuelle Bisssituation und Ausprägung der Spee-Kurve, in Bezug auf das intermaxilläre Platzangebot in der dorsalen Region, zu berücksichtigen.

Durch ein integriertes Modellgussgerüst ist es sogar möglich, die Schiene ohne Stabilitätsverlust im Frontzahnbereich zu perforieren (Abb. 3). Somit beträgt die vertikale Bisssperrung bei Kopfbissstellung 0 mm.

Gefährdete Strukturen

Bei der Planung und Gestaltung der Schienenbasis bedarf es einer engen Zusammenarbeit zwischen Zahnarzt und Zahntechniker, um gefährdete Strukturen zu schützen. Dadurch, dass die Schienen über Teleskop-Gewindestangen miteinander verbunden sind, kommt es unweigerlich zu Druck-, Zug- und Hebelkräften, die über die Schienenbasis auf die Pfeilerzähne übertragen werden. Dabei tolerieren strukturell beeinträchtige Zähne diese Kräfte weniger und die Gefahr von Nebenwirkungen bis hin zur Noncompliance steigt erheblich.

Beispielsweise sind rotiert oder protrusiv stehende Frontzähne aufgrund der stark geneigten Zahnachse druckgefährdet und es kann bei mechanischer Überbelastung zu Zahnbewegungen kommen. Zähne, die durch endodontische Behandlungen oder parodontale Erkrankungen geschwächt sind, können durch partielles Ausblocken entlastet werden. Keramische Restaurationen wie Frontzahnveneers und Adhäsivbrücken sind ebenso gefährdete Strukturen, die es zu schützen gilt.

Friktion und Gerüstgestaltung

Nachdem mit einem Parallelometer der prothetische Äquator bestimmt wurde, wird der Schienenrand angezeichnet. Die Friktion der Kunststoffbasis ist dabei entscheidend für den Schieneneffekt und wird unter anderem vom Material beeinflusst. Es wird ein harter Kunststoffkörper verwendet.

Durch die körperlich starre Fassung stehen alle Zähne unverrückbar in der Zahnreihe (wichtig bei horizontalen Kräften) und ein Nachlassen der Friktion, wie es bei weichen Basen der Fall ist, wird vermieden. Harter Kunststoff hat eine sehr geringe Abnutzung. Die Friktion bleibt lange erhalten und kann im Gegensatz zum weichen Material problemlos unterfüttert werden, wenn z.B. Überkronungen notwendig sind.

Das Modellgussgerüst wird mithilfe von lichthärtendem Kunststoff modelliert, sodass die Palatinalflächen der Ober- und Unterkieferfrontzähne durch eine Rückenschutzplatte bedeckt und die Seitenzahnreihen im oberen Drittel gefasst sind. Dadurch wird eine gleichmäßige Kräfteverteilung über alle schienentragenden Pfeiler sichergestellt, um die bereits angesprochenen gefährdeten Strukturen zu schützen. Das Gerüst ist außer im palatinalen Bereich der Frontzähne mit einem Platzhalter für den Kunststoff versehen und liegt nicht der Zahnstruktur auf.

Korrekte Positionierung der Teleskopstangen

Ziel der Schienentherapie ist es, den hinteren Zungenraum (PSA) in jeder Schlaflage offen zu halten und eine Obstruktion im Pharyngealraum zu vermeiden. Um diesen Effekt zu erzielen, ist eine korrekte Positionierung der titrierbaren Teleskopstangen bzw. der Verschraubungspunkte mit dem Modellgussgerüst entscheidend. Zugleich soll vermieden werden, dass es zum Einengungseffekt durch Öffnungsrotation des Unterkiefers nach dorso-kaudal kommt.

Werden die Verankerungselemente distal der obere Canini und die hinteren Befestigungspunkte im unteren disto-bukkalen Molarenbereich gewählt, wird der Unterkiefer durch ventralen Zug in protrudierter Lage gehalten (Abb. 4). Abzugskräfte, die bei der Öffnungsrotation auf den dorsalen Verankerungspunkt wirken, dürfen insbesondere bei einer großen Mundöffnung nicht unterschätzt werden. Die initial auftretenden Kraftvektoren können durch positive oder negative Angulation der Teleskopachsen im Verhältnis zur Horizontalebene beeinflusst werden (Abb. 5).

Die in diesem Beispiel verendeten Teleskopstangen der Firma SCHEU-DENTAL GmbH besitzen eine längliche Bohrung der Nut. Das erlaubt einen Bewegungsspielraum, der sich aus dem Verhältnis zwischen der Länge des Langlochs und dem Durchmesser des Verankerungselementes ergibt. Diese besitzen ein Innengewinde zur Verschraubung einer Linsenkopfschraube mit Innensechskant.

Nachdem das Modellgussgerüst gegossen und aufgepasst wurde, können alle vorbereitenden Maßnahmen zum Einlaufenlassen des Kunststoffes getroffen werden. Die Okklusalflächen werden plan gestaltet, um nach einer Titrierung der therapeutischen Position durch den Behandler Vorkontakte zu vermeiden.

2. Digitale Vorgehensweise

Digitale UKPS-Herstellung

Bei der digitalen Herstellung einer UKPS gelten all die bereits beschriebenen Grundprinzipien im gleichen Maße. Deren Auswirkungen müssen bei der Konstruktion ebenso berücksichtigt werden. Verfahrensbedingte Modifikationen des Designs sollten hinsichtlich der Auswirkungen auf den Schieneneffekt bewertet und abgewogen werden.

Wie bereits zu Beginn erwähnt, bedarf es einer Software, die den Anforderungen zur Konstruktion einer UKPS gerecht wird. Das Programm BiteReg der Firma r2 dei ex machina GmbH von Zahntechnikermeister Ralph Riquier kombiniert Funktionen aus Schienendesign und Bissregistrierung auf innovative Weise miteinander. Im folgenden Workflow soll eine mögliche Herangehensweise illustriert werden.

Ansichtsfenster aus Frontal- und Sagittalebene ermöglichen eine bessere Einschätzung der sich ergebenden und farblich dargestellten Unterschnitte bei unmittelbarer Veränderung des Einschubs (Abb. 8). Wie bereits erwähnt, gilt es gefährdete Strukturen zu schützen. Die Friktion kann durch die Bearbeitung des „Wachs Layers“ partiell verstärkt oder reduziert werden (Abb. 9).

Es empfiehlt sich in jedem Fall, unabhängig vom Fertigungsverfahren einen Glättungsfaktor anzuwenden, der ungleichmäßige Konturen sowie tiefe Fissuren kompensiert und somit für eine ebenmäßigere Schienenunterseite sorgt. Dieser Effekt kann durch den Parameter „Fräserradius“ erzielt werden. Bezüglich der Okklusion werden plane aufeinander ausgerichtete Flächen angestrebt.

Hierzu wird auf beiden Schienenoberseiten ein Bisswall generiert, der sich anhand der zuvor festgelegten Okklusionsebene ausrichten lässt. Die Breite des Walls im Front- und Seitenzahnbereich kann unabhängig voneinander eingestellt werden und wird an den entsprechenden Antagonisten angeglichen. Über den Abstand zur Okklusionsebene lässt sich über positive oder negative Werte die vertikale Höhe der aufeinandertreffenden Flächen ausrichten.

Soll die zu Anfang festgelegte Bisshöhe beibehalten werden, ist wichtig zu beachten, dass die Bisswälle im Ober- und Unterkiefer an der Okklusionsebene aufeinandertreffen, da andernfalls eine Erhöhung oder Reduktion der vertikalen Höhe die Folge wären. Sollte sich in diesem Schritt herausstellen, dass die Sperrung nicht ausreichend ist, kann über diesen Wert auch zusätzlich der Biss gesperrt werden (Abb. 11 und 12). An dieser Stelle erfolgt die Ausrichtung der Attachments für die Verankerung intermaxillärer Befestigungselemente.

Derzeit ist es nur möglich, Attachments für das Silensor-sl-System der Firma Erkodent zu importieren. Da es bei der Länge der Befestigungselemente und Stabilität gegenüber transversalen Kräften zu Limitationen kommt, habe ich mich für die Umsetzung eigens konstruierter Attachments zur Aufnahme von Teleskopstangen aus Edelstahl entschieden. Die Langlöcher der Stangen werden in der Vertikalen aufgesteckt und um 90° in eine horizontale Position gedreht.

Ähnlich wie bei einem Drehverschluss (Abb. 13 und 14). Dabei toleriert dieses Prinzip den Rotationswinkel bei Öffnungsbewegungen, ohne dass sich die Stangen dabei vom Befestigungspunkt lösen. In der Software können die Elemente frei positioniert und stufenlos in Zehntelmillimeterschritten voneinander ausgerichtet werden.

Kritisch zu betrachten sind die Befestigungspunkte, an denen transversale und sagittal gerichtete Kräfte zwischen Attachments und Teleskopstangen auftreten. Polyamid 12 zeigt im Vergleich zu herkömmlichen Kunststoffen eine höhere Bruchfestigkeit und es kommt eher zu reversiblen Verformungen. Zudem kann es je nach verwendeten Zusätzen biokompatibel sein.

Fazit

Das Potenzial der digitalen Zahntechnik/Zahnmedizin ist vielfältig. Additive Fertigungsverfahren ermöglichen eine einzigartige Designfreiheit, sind effizienter und bieten durch den gezielten Materialauftrag ökologische Vorteile gegenüber herkömmlichen Verfahren. Die BiteReg Software ist denkbar einfach zu bedienen und könnte für einige Betriebe den Einstieg in die Schlafmedizin und eine Erweiterung ihres Spektrums darstellen.

Wie jedoch im 1. Teil des Beitrags berichtet, ist das Konzept komplex. Es bedarf einer umfassenden Kenntnis, um die Auswirkungen auf den Kauapparat und letztendlich den Effekt beim Patienten zu verstehen. Das lässt sich im Übrigen auf die gesamte digitale Zahntechnik übertragen.

Nur wer Kenntnis über die Zahnanatomie und das stomatognathe System verinnerlicht, kann auch funktionellen und ästhetischen digitalen Zahnersatz herstellen. Es kann ebenfalls nicht schaden, sich auch mit den Teilaspekten der Zahnmedizin zu beschäftigen, um die medizinischen Zusammenhänge zu verstehen.

Genauso sind die Behandler gefordert, sich mit der Technik auseinanderzusetzen. Das fördert im gegenseitigen Interesse die gute Zusammenarbeit und schafft einen Mehrwert für den Patienten.

Ich möchte mich im Besonderen bei Zahntechnikermeister Ralph Riquier für die Bereitstellung der Software bedanken. Seine Softwarelösungen sind innovativ und aus einer engen Zusammenarbeit mit Dentallaboren entstanden. Von Zahntechniker für Zahntechniker.