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Zahntechnik | Digitale Verfahren zur Übersicht

Digitale Verfahren 05.10.2010

CAD/CAM-Technik: Aktuelle Bewertung und Zukunftstrends

Hersteller und Experten sind einer Meinung, dass die CAD/CAM-Technik in Zukunft einen entscheidenden Einfluss auf die restaurative Zahnmedizin in Praxis und Labor nehmen wird. Welche Möglichkeiten und Hoffnungen damit verbunden sind und was bereits aktueller Stand ist, erläutert Prof. Dr. Dr. Albert Mehl, Zürich.

Bei dentalen CAD/CAM-Techniken handelt es sich im eigentlichen Sinne um computergestützte Fertigungsverfahren von Zahnrestaurationen, bei denen der Modellationsprozess (CAD = Computer Aided Design) und der Herstellprozess (CAM = Computer Aided Manufacturing) elektronisch und in digitaler Form durchgeführt wird. Bildlich gesprochen bedeutet dies, dass das Wachsmesser durch virtuelle Instrumente am Bildschirm und die Gussanlage bzw. Sinterofen durch die datengesteuerte Schleif- bzw. Fräsmaschine ersetzt wird. Voraussetzung für diesen Prozess ist eine genaue dreidimensionale Datenerfassung sowohl der Präparation als auch umliegender Strukturen wie Nachbarzähne oder Antagonisten. Während noch vor acht Jahren zehn Hersteller CAD/CAM-Systeme für den dentalen Markt angeboten haben, hat sich bis heute die Zahl der unterschiedlichen Systeme und Konzepte bis auf über 35 erhöht.


Das Chairside-Konzept

Aufgrund der Vielzahl der angebotenen CAD/CAM-Systeme werden in Hinblick der Indikation, Materialvielfalt, Wirtschaftlichkeit und Qualität die unterschiedlichsten Lösungen angeboten. Es bietet sich an, die CAD/CAM-Systeme nach ihrem Konzept und der damit erreichbaren Zielgruppe einzuteilen. Für den Zahnarzt und damit der zahnärztlichen Praxis ist das Chairside-Konzept gedacht: die drei Schritte der CAD/CAM-Technik, Datenerfassung, CAD-Modellation und computergestützte Herstellung der Restauration können direkt in der Praxis und idealerweise noch während der Zeit, die der Patient am Stuhl sitzt, durchgeführt werden (Abb.1). Damit entfällt die konventionelle ­Abformung und Modellherstellung sowie das Anfertigen von Provisorien. Indirekte Versorgungen wie Inlays, Onlays, Kronen etc. sind dann in einer Sitzung möglich. Bekanntester Ver­treter hierfür ist das CEREC System, weitere Systeme sind in Europa noch in der Einführung.

Das Labside-Konzept

An anderer Stelle setzt das Labside-Konzept an: Hier wird die gesamte CAD/CAM-Prozesskette im dentalen Labor durchlaufen (Abb. 1). Nachdem die 3-D-Datenerfassung bei solchen Systemen generell vom Gipsmodell (in Einzelfällen auch ­direkt vom Abdruck) erfolgt, wird in der zahnärztlichen Praxis wie ­gewohnt eine konventionelle Ab­formung mit Versand in das Labor durchgeführt. Mit solchen Systemen soll das Dentallabor in die Lage versetzt werden, Gerüste und zum Teil auch vollanatomische Kronen aus hochwertigen und auch neuartigen Materialien wie Zirkondioxid herstellen zu können. In der Regel sind bei solchen Systemen im Unterschied zu Chairside-Varianten die Fräs- und Schleifeinheiten größer dimensioniert, um größere Restaurationseinheiten wie Brücken und automatisiert auch mehrere Arbeiten gleichzeitig bearbeiten zu können. Beim modifizierten Labside-Konzept wird in einem weiteren Schritt die Produktion der Zahnrestaurationen an ­spezialisierte Fertigungszentren ausgelagert, wobei vor dem Versenden der Datensätze die Datenerfassung und die ­virtuelle Modellation noch vor Ort im Dentallabor erfolgt (Abb. 2). Der Zahntechniker hat somit noch volle Kontrolle über das von ihm gewünschte Design, kann aber auf höchsteffiziente und höchst­genaue Fertigungsprozesse unter Verwendung qualitativ hochwertiger Materialien zurückgreifen.

Intraorale optische Datenerfassung

Wichtigstes Charakteristikum des Chairside-Konzepts ist die intraorale optische Datenerfassung. Um Zahnoberflächen mit Licht vermessen zu können, müssen diese bei den meisten Verfahren nach wie vor mattiert werden. Diese Bepuderung ist trotz inzwischen eindeutig verbesserter Spraysysteme eine Schwachstelle der Chairside-Variante und erfordert eine vorsichtige und gewissenhafte Applikation. Ein weiterer wichtiger Punkt für ein gutes Endresultat stellt die unbedingte Einhaltung der Präparationsrichtlinien, wie sie all­gemein für Keramikrestaurationen ­gelten, dar. Neben einer langen Über­lebensrate solcher Versorgungen ­gewährleistet man damit auch eine saubere Erfassung der Präparationsgrenzen durch den optischen Abdruck. Ohne viel Aufwand und sehr einfach kann man gerade beim in­traoralen Verfahren die Antagonis­ten­situation in die Rekonstruktion der Restauration mit einbeziehen.

Hierzu genügt die Anfertigung eines einfachen Bissregistrates und das optische Einscannen dieses Registrates zusammen mit den Nachbarzähnen. Anhand dieser Nachbarzähne erfolgt dann mit spezieller Software die dreidimensionale Zuordnung der Präparation zum Bissregistrat. Auf ähnliche Weise können sogar alle dyna­mi­schen Bewegungen in Form eines funktionellen Bissregistrates aufgezeichnet werden. Im Vergleich zu den konventionellen Schritten mit Abformung, Modellherstellung und Einartikulation ist dies ein entscheidender Vorteil für das Chairside-Konzept. Neue Techniken nutzen inzwischen auch die Registrierung von Oberkiefer- und Unterkieferdatensätzen über zusätzliche Bukkalaufnahmen, das heißt völlig ohne Abdruckmaterial.

Kauflächengestaltung mit CAD/CAM-System

Während die Kauflächengestaltung unter Berücksichtigung verschiedener okklusaler und funktioneller Gesetzmäßigkeiten für das CAD/CAM-System früher als undenkbar oder zumindest als sehr aufwendig galt, muss man heute anhand neuer Ansätze eher sogar vom Gegenteil ausgehen. Okklusale Morphologien von Tausenden von Zähnen lassen sich mit Software analysieren und diese Informationen mittels allgemeiner mathematischer Beschreibungen vorteilhaft für die Rekonstruktionen einsetzen. Am Beispiel des biogenerischen vollautoma­ti­schen Vorschlages bei Inlay- und Onlayversorgungen im CEREC System erkennt man bereits jetzt die ­kli­ni­sche Leistungsfähigkeit und man kann erahnen, welche Möglichkeiten damit noch bereitstehen könnten.

Für die Chairside-Herstellung von kleineren keramischen Restaurationen bis hin zu Einzelzahnkronen hat der Zahnarzt die Wahl zwischen verschiedenen Feldspat- und Glaskeramiken. Diese Silikatkeramiken zeichnen sich durch ein hohes ästhetisches Potenzial und eine vielseitige Verwendbarkeit (Inlays, Onlays, Veneers, Front- und Seitenzahnkronen) aus. Neben einfarbigen Blöcken gibt es auch Blöcke mit graduellen Farbverläufen, um die Ästhetik noch weiter zu verbessern. Prinzipiell würde durch das Aufbrennen von keramischen Malfarben eine weitergehende Individualisierung ermöglichen, den Aufwand chairside dann aber wieder erhöhen. Kompositblöcke für Langzeitprovisorien und Keramikblöcke aus Lithiumdisilikat für höhere Festigkeiten runden inzwischen das ­Materialangebot ab.

Vorteile der Labside-CAD/CAM-Systeme

Bei den Labside-CAD/CAM Systemen werden in der Regel die Gipsmodelle eingescannt, um die drei­dimensionalen Datensätze der Präparation zu erhalten. Da man hier für die Vermessung mehr Zeit zur Verfügung hat, also keine Verwacklungen auftreten können, können auch Messverfahren eingesetzt werden, die prinzipiell eine genauere Ober­flächenvermessung   ermöglichen. ­Erkauft wird dieser Vorteil allerdings mit dem Nachteil, dass man mit Gips und Abformmassen weiterhin entsprechende Ungenauigkeiten in der Prozesskette integriert. Zentrales Indikationsgebiet dieser Systeme ist im Allgemeinen die Gerüstherstellung. Da man speziell für die Zirkondi­oxid-Versorgungen weiß, dass für eine langlebige Restauration eine gleichmäßige Verblendungsschichtstärke in der Größenordnung von 1–1,5mm Voraussetzung ist, muss in jedem Falle die Möglichkeit einer reduzierten Gestaltung des Gerüstes obligat vorhanden sein, sei es in Form von Software-Tools oder durch Einscannen der konventionell modellierten Situation.

Sind die Datensätze konstruiert, können diese dann in für die einzelnen Materialien optimierten Fräs- und Schleifmaschinen in hoher ­Genauigkeit und Qualität gefertigt werden. Um die Investitionskosten niedrig zu halten, bieten hochspezialisierte Fertigungszentren mit industriellen Front-Edge-Produktionsmaschinen die externe Fertigung von Zahnrestaurationen aller Art und in nahezu allen Materialien als Dienstleistung an. Unter Einhaltung aller ­relevanten Präparationsrichtlinien ändert sich ansonsten in der Vorgehensweise für den Zahnarzt nichts (klinisches Beispiel: Abb. 3 bis 7).

CAD/CAM –Thema der Zukunft

Neben weiteren Verbesserungen in der Benutzerführung und einer weitergehenden Automatisierung mit entsprechenden Zeiteinsparungen wird in naher Zukunft die abdruckmassenfreie Praxis ein großes Thema sein. Durch intraorale Messtechniken soll der Zahnarzt in die Lage versetzt werden, die Daten direkt per Internet an das Fertigungszentrum schicken zu können, wo dann Modell und ­Gerüst bzw. fertige Restauration produziert werden zur Diagnostik und Befunderhebung abklären. Inwieweit dies schon bald standardmäßig in den Praxen Einzug hält, wird die nächste Zeit zeigen. Festhalten lässt sich aber auf jeden Fall, dass CAD/CAM-ge­fertigte Restaurationen nicht mehr wegzudenken sind und in Zukunft ihr Anteil in der Zahnmedizin weiter wachsen wird.

Aktualisierter Beitrag der Erstveröffentlichung aus Dental Tribune Schweiz 3/09.

Autor: Prof. Dr. Dr. Albert Mehl

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