Fokus
Digitale Technologien
22.02.22
Scanner: Must-have in der Mehrbehandler-Praxis
Digitale Abformung in den unterschiedlichen Fachdisziplinen der Zahnmedizin
Diagnostik, digitale Abformung, Genauigkeit, interdisziplinäre Patientenversorgung, Intraoralscanner, Monitoring, Prävention
Auch wenn Intraoralscanner ursprünglich für den Bereich der restaurativen Zahnheilkunde entwickelt wurden, sind sie heute in fast allen Fachdisziplinen der Zahnmedizin zu finden.
Dies ist, neben der Weiterentwicklung im Bereich der Abformungsgenauigkeit, vor allem auf die in vielen modernen Intraoralscannern integrierten Zusatzfunktionen wie beispielsweise der Diagnostik von kariösen Läsionen, dem Monitoring von Zahnhartsubstanzverlusten oder der Visualisierung von Behandlungsergebnissen zurückzuführen.
Die Entwicklung der Intraoralscanner war eng mit ihrem Bestimmungszweck verbunden. So diente der Intraoralscanner zunächst als Aufnahmesystem zur Herstellung von (CAD/CAM-)Restaurationen direkt am Patientenstuhl im Chairside-Verfahren. Nachdem bereits in den 1970er Jahren Francois Duret und Dianne Rekow die ersten Ideen eines Intraoralscanners skizzierten, ist es schlussendlich Mörmann und Brandestini in den 1980er Jahren gelungen, mit dem Cerec-System (Dentsply Sirona) ein kommerzielles Gerät zur Herstellung von Inlays zu entwickeln [1, 2]. Mitte der 1990er Jahre folgte dann mit der Fertigung von Kronen, Veneers und Onlays eine Indikationserweiterung. Nichtsdestotrotz war der Anwendungsbereich von Intraoralscannern lange Zeit auf Einzelzahnrestaurationen limitiert. Bis auch größere Bereiche mit dem Intraoralscanner erfasst werden konnten, sollte es noch bis zum Ende der 2000er Jahre dauern [3].
Innerhalb der vergangenen Dekade hat das Angebot an Intraoralscannern deutlich zugenommen und die Hard- sowie die Software wurden stetig weiterentwickelt. Waren in den Anfängen des Intraoralscannens Puder-Applikationen zwingend erforderlich, sind diese bei aktuellen intraoralen Scansystemen nicht mehr notwendig, wodurch die Handhabung deutlich erleichtert und die Anfertigung einer digitalen Abformung auch während eines chirurgischen Eingriffs durchgeführt werden kann.
Dabei war es stets das Ziel, mit dem Intraoralscanner die Genauigkeit der konventionellen Abformung zu erreichen beziehungsweise diese zu übertreffen.
Doch trotz aller Innovation und Weiterentwicklungen der vergangenen zehn Jahre gibt es immer noch Limitationen der heute verfügbaren intraoralen Scansysteme, denn alle haben gemeinsam: Die optische Abformung wird aus vielen kleinen Einzelbildern im sogenannten Matching- beziehungsweise Stitchingverfahren zu einem dreidimensionalen Datensatz zusammengesetzt und ist somit „statisch“ (Abb. 1). Stand heute kann nur alles optisch Sichtbare gescannt werden und die „dynamische“ Aufzeichnung von Weichgeweben in Funktion, wie beispielsweise für den Halt einer Totalprothese erforderlich, ist nicht möglich [4, 5]. Auch gibt es Limitationen im Bereich der Scangenauigkeit ganzer Kiefer, sowohl bei der Abformung natürlicher Zähne als auch bei Implantaten [6–8].
Untersuchungen haben gezeigt, dass das Scannen anhand eines Scanpfades, welcher auf der Okklusalfläche beginnt, den oralen Flächen folgt und mit den Bukkalflächen abschließt, zur höchsten Genauigkeit beim Ganzkieferscan führt [9]. Um weitere mögliche Einflussfaktoren auf die Genauigkeit des Intraoralscans zu kontrollieren, empfehlen sich
- eine relative Trockenlegung, zum Beispiel mit DryTips (Microbrush International, Grafton) und OptraGate (Ivoclar Vivadent) (Abb. 2),
- die Kalibrierung des Intraoralscanner-Handstücks (sofern vom Hersteller vorgesehen) [10],
- die Vermeidung von reflektierenden Instrumenten wie metallischen Mundspiegeln
- und eine konstante Umgebungsbeleuchtung von 500 lx, was einer normalen Raumbeleuchtung ohne zahnärztliche Behandlungsleuchte entspricht [11].
Doch auch bei der Berücksichtigung aller möglichen Einflussfaktoren ist beim Intraoralscan im Gegensatz zur konventionellen Abformung zurzeit noch ein sich über den Scanpfad zunehmender Matching-/Stitchingfehler zu beobachten, der zu einem Verzug des dreidimensionalen Scandatensatzes führen kann (siehe tw Diagramm) [12]. Inwiefern hier Softwarealgorithmen eine Korrektur vornehmen, ist gegenwärtig nur den Herstellern bekannt. In jedem Fall ist zu beobachten, dass sowohl im Bereich der Hardware- als auch in der Softwareentwicklung die Genauigkeit der Intraoralscanner bezüglich Ganzkieferscans in den vergangenen zehn Jahren teilweise um den Faktor zehn zugenommen hat [13–16]. Dies bedeutet für den klinischen Behandlungsalltag, dass die Genauigkeit im ganzen Kiefer für die Herstellung von Hilfsmitteln wie Schienen, Bohrschablonen, Modellen oder kieferorthopädischen Apparaturen ausreicht, jedoch insbesondere bei großspannigen prothetischen Versorgungen, bei denen Genauigkeiten von unter 100 µm erforderlich sind, noch intraoral zu verklebende Tertiärstrukturen verwendet werden müssen, um die Ungenauigkeiten des Intraoralscans auszugleichen [17]. Außerdem gibt es teilweise signifikante Unterschiede in Bezug auf die Genauigkeit von Intraoralscannern im ganzen Kiefer [7, 18], daher sollte vor Anschaffung eines Geräts innerhalb der Zahnarztpraxis überlegt werden, was genau mit dem Intraoralscanner gemacht werden soll und welche Anforderungen erfüllt werden müssen.
Zusatzfunktionen
Über die alleinige digitale Abformung als Ersatz für die konventionelle Abformung hinaus bieten viele Intraoralscanner heute zusätzliche Funktionen an: vom selektiven Ausschneiden und Nachscannen einzelner Scanbereiche (Abb. 3), über die Kontrolle des Datennetzes (Abb. 4) bis hin zur Präparationsanalyse (Abb. 5) [5, 19].
In der Regel kann auch zwischen verschiedenen Darstellungsmodi, zum Beispiel einer monochromen oder einer zahnfarbenen Darstellung, gewechselt werden (Abb. 6). Insbesondere bei der Beurteilung der korrekten Darstellung von Oberflächen, zum Beispiel Präparationen oder Scanbodies, ist die monochrome Darstellung der zahnfarbenen vorzuziehen, da wie in Abbildung 7 ersichtlich, feine Strukturen deutlich einfacher zu erkennen sind. Für die digitale Bestimmung der Zahnfarbe, welche viele aktuelle Intraoralscanner heute ermöglichen, ist jedoch eine Farbdarstellung zwingend erforderlich.
Neben diesen, vor allem für die restaurative Zahnheilkunde hilfreichen Zusatzapplikationen, gibt es jedoch Innovationen, welche Intraoralscanner auch für die zahnärztliche Behandlung außerhalb der restaurativen Therapien zunehmend attraktiv gestalten. Dies ist auch an der Anzahl der in pubMed gelisteten Publikationen während der vergangenen zehn Jahre deutlich zu erkennen. Den größten Anteil verzeichnen zwar nach wie vor die Prothetik sowie die restaurative Zahnheilkunde, aber gerade in der Kieferorthopädie und der Chirurgie zeichnet sich ein steigendes Interesse an Intraoralscannern ab. Auch in den Bereichen präventive Zahnerhaltungskunde und Kinderzahnheilkunde ist Literatur aus den vergangenen fünf Jahren verfügbar (siehe tw Diagramm).
Da viele Zusatzfunktionen von Intraoralscannern in mehreren Fachdisziplinen der Zahnmedizin verwendet werden, soll im Folgenden auf einzelne Applikationen und nicht die Fächer selbst eingegangen werden:
Modellherstellung
Die intraorale Situation extraoral mithilfe eines virtuellen oder realen Modells darzustellen, ist für zahlreiche Behandlungssituationen notwendig. Die Modelle sind zur Diagnostik und/oder Behandlungsplanung erforderlich und gerade bei der Dokumentation beziehungsweise Archivierung können Modelldatensätze deutlich platzsparender als Gipsmodelle aufbewahrt werden. Ein Scandatensatz eines Kiefers benötigt circa 25 MB Speicherplatz, was bedeutet, dass auf einer 5 TB Festplatte 100 000 Modellpaare archiviert werden können. Sofern das virtuelle Modell dann doch noch einmal real begutachtet werden soll, kann es mithilfe eines 3-D-Druckers in wenigen Minuten hergestellt werden. Auch eine digitale Bissregistrierung ist mit dem Intraoralscanner möglich, wobei zur dynamischen Kieferrelationsbestimmung heute noch zusätzliche Systeme (zum Beispiel zebris JMA Systeme) erforderlich sind.
Monitoring
Im Rahmen der fünften deutschen Mundgesundheitsstudie (DMS V) konnte im Vergleich zur DMS IV zehn Jahre zuvor ein deutlicher Rückgang kariöser Läsionen bei Kindern- und Jugendlichen (im Alter von 6 bis 12 Jahren) beobachtet werden [20]. Dies ist vermutlich auf den Erfolg von Präventionskonzepten im Bereich der Kariologie zurückzuführen. Allerdings wird in der Studie auch auf die nicht-kariös bedingten Zahnhartsubstanzverluste, wie zum Beispiel Erosionen, hingewiesen. Bereits Jugendliche sind mit einer Prävalenz von 30,4 % von diesem Krankheitsbild betroffen [21, 22]. Beschwerden treten bei den Patienten jedoch erst Jahre später auf, wenn bereits das Dentin freigelegt ist und umfangreiche restaurative Therapien zur Wiederherstellung der reduzierten vertikalen Kieferrelation erforderlich sind (Abb. 8). Somit bleiben Erosionen im Anfangsstadium häufig unerkannt und eine Beobachtung der Progredienz erkannter Läsionen unterbleibt häufig aufgrund des aufwendigen Monitorings mittels konventioneller Abformung und Erstellung von Gipsmodellen. An dieser Stelle können Intraoralscanner und intelligente Softwarelösungen helfen, Zahnhartsubstanzverluste frühzeitig zu diagnostizieren und ein einfaches Monitoring von Läsionen über Jahre hinweg zu ermöglichen. Erste klinische Studienergebnisse zeigten, dass mit Intraoralscannern bereits ein Monitoring von Zahnhartsubstanzverlusten einzelner Zähne im Bereich von 10 bis 20 µm möglich ist (Abb. 9) [23]. Allerdings müssen insbesondere im Bereich der automatisierten Auswertung und dem Monitoring ganzer Kiefer weitere Studien zur Genauigkeit folgen. Um in der täglichen Behandlung eine Übersicht über mögliche Zahnhartsubtanzverluste, Abrasionen, parodontale Veränderungen oder Zahnbewegungen zu erhalten, ist die Genauigkeit der bereits in einigen Intraoralscannern integrierten Monitoringfunktion vollkommen ausreichend.
Kariesdiagnostik
Auch wenn kariöse Läsionen in den letzten Jahren zurückgegangen sind, gehört Karies nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) immer noch zu den weltweit häufigsten nichtübertragbaren Krankheiten. Zudem ist im Bereich der ECC eine Zunahme der Karieserfahrung beschrieben.
Zurzeit bieten drei Intraoralscanner eine integrierte Kariesdiagnostikfunktion an: Emerald S (Planmeca), iTero Element 5D (Align Technology) und Trios 4 (3Shape).
Während letzterer die Fluoreszenztechnologie zur Diagnostik von kariösen Läsionen verwendet, nutzen die anderen beiden Intraoralscanner die von der Diagnocam (KaVo) bekannte Nahinfrarot-Technologie (Abb. 10) [24]. Erste Studien zeigen für die Kariesdiagnostik mittels Intraoralscanner mit den herkömmlichen Kariesdiagnostikmethoden durchaus vergleichbare Ergebnisse; allerdings ist die Datenlage an dieser Stelle noch sehr gering, weshalb nach wie vor eine Kombination verschiedener Diagnostikmethoden vor invasiven Kariesbehandlungen zu empfehlen ist [25, 26].
Im Gegensatz zur Röntgenaufnahme kommt die Kariesdiagnostik mittels Intraoralscanner ohne ionisierende Strahlung aus, sodass sie beliebig oft am Patienten wiederholt werden kann und somit ein Monitoring kariöser Läsionen erlaubt. Dies ist zwar prinzipiell auch mit intraoralen Kamerasystemen wie der Diagnocam möglich, jedoch ist hierfür ein separates Gerät erforderlich. Außerdem ist es zukünftig denkbar, Intraoralscanner auch im Rahmen von zahnärztlichen Reihenuntersuchungen in Kindergärten oder Schulen einzusetzen. Neben der Diagnostikfunktion kann so gleich eine Visualisierung für Kinder und Eltern erfolgen. Die klinische Erfahrung zeigt, dass auch Kinder in der Regel problemlos mit einem Intraoralscanner gescannt werden können.
Plaqueerkennung
Mithilfe eines Intraoralscanners mit Farbdarstellung ist es auch möglich, intraoral angefärbte Bereiche mit Plaqueanlagerungen darzustellen (Abb. 11). Dies kann bei der Demonstration und Instruktion
der Mundhygiene hilfreich sein. Zudem ermöglicht der Intraoralscan eine einfachere Dokumentation als ein aufwendiger Fotostatus. Insbesondere Bereiche im posterioren Mundraum oder orale Flächen lassen sich für die Patienten gut darstellen.
Simulation von Behandlungsergebnissen
Die Visualisierung eines möglichen Behandlungsergebnisses ist für viele Patienten hilfreich. Gerade bei umfangreichen prothetischen Restaurationen im ästhetisch sichtbaren Bereich, können in einigen Intraoralscannern integrierte Funktionen wie beispielsweise ein „Smile Design“ zur Simulation des Behandlungsergebnisses genutzt werden. Dies ist allerdings nur zweidimensional möglich. Hingegen bieten insbesondere im Bereich der Aligner-Technologie viele Intraoralscanner die Simulation des Behandlungsergebnisses auch in einer dreidimensionalen Darstellung an. Insgesamt ist diese Zusatzfunktion jedoch mit Vorsicht anzuwenden, da Limitationen bei der Präparation oder Zahnbewegung durch das vorhandene Knochenangebot und Weichgewebe in diesen Simulationen keine Berücksichtigung finden.
Im Bereich der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie stellen computergestützte Simulationen jedoch ein hilfreiches Mittel zur gemeinsamen interdisziplinären Planung komplexer Operationen mit anschließender prothetischer Versorgung dar. Anhand von CAD/CAM-OP-Splinten und -Schablonen können exakte Schnitte und Bohrungen durchgeführt werden, welche zu einer höheren Vorhersagbarkeit des Behandlungsergebnisses führen können.
IOS-Anwendung bei Limitationen der konventionellen Abformung
Die Anfertigung von intraoralen Scans bei Patienten mit eugnathen Gebissen ist heute ohne Probleme durchführbar. Allerdings weisen diejenigen Patienten mit chirurgischem und prothetischem, aber auch zunehmend kieferorthopädischem Behandlungsbedarf häufig ein älteres Gebiss mit altersbedingtem Attachmentverlust oder parodontaler Vorschädigung auf. Somit sind zahlreiche Unterschnitte in Form von weiten Interdentalräumen oder Zahnkippungen vorhanden. Die konventionelle Abformung ist hierbei oft gekennzeichnet durch das Ausreißen von Abformmaterial in Interdentalräumen und Unterschnitten, was zu einer unzureichenden Darstellung einzelner Bereiche im Modell führt (Abb. 12). Für die Herstellung von Alignern, welche sich aufgrund der körperlichen Fassung der Zähne gerade für die kieferorthopädische Behandlung parodontal geschädigter Gebisse gut eignen, müssen jedoch alle Bereiche des Kiefers inklusive der Interdentalräume vollständig dargestellt werden. Hier zeigten Untersuchungen, dass mithilfe von Intraoralscannern Interdentalräume signifikant besser abgeformt werden können als mit einer konventionellen Silikonabformung, jedoch auch mit den Intraoralscannern gerade einmal die Hälfte aller Interdentalräume vollständig erfasst werden, sodass hier noch Weiterentwicklungen im Bereich der Tiefendarstellung erfolgen müssen [27, 28].
Auch unter einer laufenden Multibracket-Behandlung sind Abformungen zur Kontrolle, Dokumentation oder Anfertigung von OP-Splinten bei Dysgnathiechirurgie notwendig. Die Multibracket-Apparatur verursacht zahlreiche Unterschnitte, welche wie im älteren Gebiss zum Ausreißen des konventionellen Abformmaterials führen können. Hier weisen erste Ergebnisse einer Laborstudie darauf hin, dass die Abformung von Gebissen mit Multibracket-Apparatur mit Intraoralscannern eine signifikant höhere Genauigkeit zeigt als die konventionelle Abformung (siehe tw Diagramm).
Der Intraoralscan im Gebiss mit Multibracket-Apparatur kann jedoch, neben alleinigen kieferorthopädischen Fragestellungen, auch zur interdisziplinären chirurgisch-prothetischen Implantatplanung notwendig sein. Um die Behandlungszeit insgesamt zu verkürzen, können Retentions- und Einheilphasen von Implantaten miteinander kombiniert werden. Hierfür ist aber die Implantation unter einer Multibracket-Behandlung notwendig (Abb. 13). Damit die Bohrschablone auch intraoperativ eingegliedert werden kann, muss durch eine enge interdisziplinäre Zusammenarbeit sichergestellt werden, dass die Zähne zwischen dem Intraoralscan zur Implantatplanung und der Implantation selbst nicht mehr bewegt werden. Auch die Wiederbefestigung von gelösten Brackets kann zur Passungenauigkeit der Bohrschablone und somit zur Abweichung von der geplanten Implantatposition führen und bedarf damit unbedingt einer Rücksprache mit den behandelnden Chirurgen.
Fazit und Ausblick
Insbesondere vor dem Hintergrund der hohen Anschaffungskosten und kurzen Innovationszyklen fragen sich heute viele Zahnmediziner, ob die Anschaffung eines Intraoralscanners für die Zahnarztpraxis wirtschaftlich sinnvoll ist. Dies kommt sicherlich auf die Praxisstruktur und das Behandlungsspektrum an. Während in einer allgemeinzahnärztlichen Einbehandlerpraxis mit hohem konservierenden Anteil an Behandlungen die Wirtschaftlichkeit eines Intraoralscanners vermutlich heute noch nicht gegeben ist, sind breit aufgestellte Mehrbehandlerpraxen, die häufig unterschiedliche Fachdisziplinen der Zahnmedizin auch mit kieferorthopädischen und chirurgischen Anteilen abdecken, mit einem Intraoralscanner gut beraten (siehe tw Grafik Seite 26).
Zukünftig sollte der Fokus in Diskussionen um den Intraoralscanner nicht auf der Frage liegen, ob und wann die konventionelle Abformung vollständig abgelöst werden kann, sondern welchen Mehrwert ein Intraoralscanner gegenüber der alleinigen Funktion der Abformung darstellt. Damit wird deutlich, dass der Intraoralscanner mehr bieten kann als eine bloße Abformung und ein ganz neues Feld der Zahnheilkunde im Bereich Simulation, Vorhersagbarkeit, Monitoring und Prävention eröffnet.
Nachgefragt
Welches sind die entscheidenden Kriterien, die man beim Kauf eines Intraoralscanners (IOS) zugrunde legen sollte?
PD Dr. Maximiliane Amelie Schlenz: Vor der Anschaffung eines IOS ist es sinnvoll, sich gemeinsam mit dem Team zu überlegen, für welche Behandlungen der IOS in der Praxis eingesetzt werden soll. Parallel hierzu empfiehlt sich eine Fortbildung, um einen Überblick zu bekommen, was heute mit den IOS möglich ist. Danach sollten in der Praxis verschiedene IOS praktisch ausprobiert werden und Fragen rund um Datenversand, -sicherung, sowie mögliche Kosten für Lizenzen und Updates geklärt werden. Abschließend muss berechnet werden, ob sich die Anschaffung eines IOS für das jeweilige Praxiskonzept wirtschaftlich lohnt.
Vita
PD Dr. Maximiliane Amelie Schlenz MSc ist als Oberärztin/Zahnärztin an der Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU), Universitätsklinikum Gießen und Marburg, tätig.
Nach dem Studium der Zahnheilkunde an der JLU arbeitete sie zunächst als Vorbereitungsassistentin in einer Zahnarztpraxis, um 2016 als wissenschaftliche Mitarbeiterin/Zahnärztin an die Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik der JLU zurückzukehren. Nach der Promotion 2018 schloss sie 2019 den MSc-Weiterbildungsstudiengang „Zahnmedizinische Prothetik“ der Universität Greifswald erfolgreich ab. Im Jahr 2021 erfolgte die Habilitation und Ernennung zur Privatdozentin an der JLU. Ihre Forschungsschwerpunkte liegen im Bereich der digitalen Zahnheilkunde.
Kontaktadresse
PD Dr. Maximiliane Amelie Schlenz
Zentrum für ZMK-Heilkunde –
Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik
Justus-Liebig-Universität Gießen
Universitätsklinikum Gießen und Marburg, Standort Gießen
Schlangenzahl 14, 35392 Gießen
Fon +49 641 9946150
maximiliane.a.schlenz@dentist.med.uni-giessen.de
Autorenindex
1 Zentrum für ZMK-Heilkunde – Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik, Justus-Liebig-Universität Gießen, Universitätsklinikum Gießen und Marburg, Standort Gießen, Schlangenzahl 14, 35392 Gießen, 3 Zentrum für ZMK-Heilkunde – Poliklinik für Kinderzahnheilkunde, 4 Klinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie, 5 Zentrum für ZMK-Heilkunde – Poliklinik für Zahnerhaltungs- und präventive Zahnheilkunde, 6 Zentrum für ZMK-Heilkunde – Poliklinik für Kieferorthopädie
2 MKG Burgstraße, Burgstraße 2-4, 65183 Wiesbaden; Helios Dr. Horst Schmidt Kliniken – Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie, Ludwig-Erhardt-Str. 100, 65199 Wiesbaden
CME-Fortbildungspunkte generieren:
Hier finden Sie eine Anleitung im PDF-Format: https://www.teamwork-media.de/wp-content/uploads/2021/11/tw_2021_05_me_cme.pdf
Zum CME-Portal cme.mgo-fachverlage.de/education: https://cme.mgo-fachverlage.de/education
Fokus
Digitale Technologien
22.02.22
Scanner: Must-have in der Mehrbehandler-Praxis
Digitale Abformung in den unterschiedlichen Fachdisziplinen der Zahnmedizin
Diagnostik, digitale Abformung, Genauigkeit, interdisziplinäre Patientenversorgung, Intraoralscanner, Monitoring, Prävention
Weitere Beiträge zum Thema