Die geführte Implantatchirurgie
1 Einführung und historischer Überblick
In den letzten Jahren haben die Weiterentwicklung der modernen Implantologie, die Fortschritte in der bildgebenden Diagnostik und die digitale Revolution die Entwicklung eines neuen Protokolls ermöglicht: die computergestützte Implantologie (CAI) oder die navigierte Implantologie.
Diese innovative Technik ermöglicht das Setzen von Zahnimplantaten mithilfe einer digital gefertigten Bohrschablone und folgt dabei dem Grundprinzip der modernen Implantologie, wonach das prothetische Projekt die Implantatposition und somit den chirurgischen Eingriff bestimmt.
Das primäre Ziel dieser chirurgischen Technik besteht darin, dem Implantologen zu helfen, die anatomischen Strukturen des Kiefers zu erhalten und ihm gleichzeitig eine Sofortbelastung und sofortige Ästhetik bei minimalinvasivem Vorgehen zu ermöglichen.
Historischer Überblick
Die allerersten Bohrschablonen stammen aus dem Jahr 1999 und waren knochengestützt. Ein invasiver chirurgischer Eingriff mit Lappenbildung war damals erforderlich, um die korrekte Position der Schablone auf dem Knochen zu kontrollieren. Nach der Lappenanhebung wurde die Innenseite der Schablone direkt auf dem Knochen angepasst und stabilisiert.
Diese Schablonen wurden anhand der 3D-Rekonstruktion des Knochens durch die Konvertierung der radiologischen DICOM-Dateien in STL-Dateien erstellt. Die geführte Chirurgie kam daher zunächst bei vollständig zahnlosen Patienten zum Einsatz, da es mit den damals verwendeten radiologischen Schablonen Probleme gab.
Einige Jahre später, im Jahr 2002, entstand die schleimhautgestützte Schablone dank der Verwendung eines röntgendichten Gaumens, der das Weichgewebsvolumen abgrenzt. Die Doppel-Scanner-Technik ermöglichte die Herstellung schleimhautgestützter Schablonen für eine Flapless-Chirurgie. Diese Technik vermeidet die Lappenanhebung und ermöglicht somit ein transgingivales Arbeiten.
Dank der tomographischen Röntgenaufnahmen (CT und DVT (Digitale Volumentomographie)) lassen sich Knochenstrukturen von Weichgewebe unterscheiden. Die Innenseite der Bildgebungsschablone ermöglichte die präzise Modellierung der chirurgischen Schablone.
Abbildung 1 — Stereolithographische schleimhautgestützte Bohrschablone
Die Schablonen der neuesten Generation werden schließlich anhand digital gescannter Labormodelle erstellt, und die jüngste Entwicklung besteht darin, die digitale Abformung (Intraoralscan) zur Gestaltung der Bohrschablone zu verwenden.
Heute findet die geführte Implantatchirurgie ihre Indikation bei teilbezahnten Patienten.
2 Prinzip und Schritte der Implantatplanung
Das Prinzip
Die geführte Implantatchirurgie verwendet eine Planungssoftware, die das „Matching" oder die Überlagerung der radiologischen Daten (DICOM-Datei) und der klinischen Daten (STL-Datei) des Patienten ermöglicht. Die DICOM-Dateien stammen aus einer DVT-Aufnahme (Digitale Volumentomographie) oder einem CT-Scan. Die STL-Dateien werden durch die digitale Abformung der Mundsituation des Patienten gewonnen.
Die Überlagerung all dieser digitalen Dateien kann automatisch oder manuell erfolgen. Das Matching hat zum Ziel, die radiologischen Daten mit den Zahn- und Gingivaoberflächen abzugleichen, auf denen die Innenseite der Schablone aufliegen wird.
Abbildung 2 — Matching der DICOM- und STL-Dateien mit der Software QuickVision 3D
Die Schritte der Implantatplanung
Das prothetische Projekt kann vollständig digital gestaltet werden, indem ein virtuelles Wax-up im Bereich der zahnlosen Abschnitte erstellt wird. Dies ermöglicht es, auf einem einzigen Bild sowohl die anatomische Situation als auch das prothetische Projekt darzustellen.
Die Herstellung der Bohrschablone erfordert daher die Kombination von drei Elementen:
- Die DICOM-Daten des DVT (Cone Beam)
- Ein virtuelles Wax-up des prothetischen Projekts
- Die digitalen Abformungen des Patienten
Die Planungssoftware ermöglicht die Darstellung des Nervus alveolaris inferior.
Sobald die zukünftige Prothese positioniert ist, erfolgt die Auswahl der Position, Länge und Achse der Implantate. Dies erlaubt die Indikationsstellung für einen eventuellen Knochenaufbau oder eine Sinusbodenelevation (Sinuslift) und die Vorausplanung der prothetischen Verbindung: verschraubt, wenn das Implantat in der idealen prothetischen Achse liegt, oder zementiert mit einem abgewinkelten Abutment, wenn die Schraubenkanalöffnung auf der vestibulären Seite der zukünftigen Prothese liegt.
Bei mehreren Implantaten kann zudem die Parallelität kontrolliert werden.
Abbildung 3 — Implantatpositionierung in der Planungssoftware QuickVision 3D
Anschließend werden virtuelle Zylinder oberhalb des Kieferkamms in Bezug auf die Implantate modelliert, um das Einsetzen der Schablone im Mund nicht zu behindern. Die chirurgische Schablone ist nun bereit, auf der STL-Datei des zahnlosen Kiefers modelliert zu werden, wobei die Auflageflächen präzise ausgewählt werden. Die Schablone wird virtuell erstellt und eine STL-Datei davon kann zum Drucken exportiert werden.
Abbildung 4 — Gestaltung der Bohrschablone in der Planungssoftware QuickVision 3D
3 Herstellung der Bohrschablone im 3D-Druck
Es gibt zahlreiche additive Fertigungsverfahren, darunter FDM (Fused Deposition Modeling), SLS (Selektives Lasersintern). Doch der 3D-Druck hat in den letzten Jahren dank der SLA-Technik (Stereolithographie) einen wahren Boom erlebt.
Bei der SLA wird ein flüssiges, lichtempfindliches Harz Schicht für Schicht durch einen Laserstrahl polymerisiert. Diese Technologie vereint ein hohes Maß an Präzision (bis zu 10 µm Schichtdicke) mit einer perfekt glatten Oberfläche.
Immer ergonomischere und einfacher zu bedienende Drucker, die auf die zahnärztliche Praxis zugeschnitten sind und zu erschwinglichen Preisen angeboten werden, schaffen einen neuen Markt für Zahnarztpraxen.
Nach dem Drucken muss die Schablone entfettet werden, indem sie 20 Minuten lang in ein Isopropylalkoholbad getaucht, anschließend gespült und getrocknet und dann in einem speziellen UV-Ofen nachpolymerisiert wird.
Nach dem Polieren der Schablone werden die zylindrischen Titanhülsen durch einfache Friktion eingesetzt. Das Medizinprodukt kann dann im Autoklav oder durch Gammastrahlung sterilisiert oder kalt desinfiziert werden, indem es in eine Chlorhexidinlösung getaucht wird.
Abbildung 5 — Bohrschablone mit eingesetzten Metallhülsen
4 Die verschiedenen Arten von Bohrschablonen
Je nach chirurgischer Technik kommen verschiedene Arten von Bohrschablonen in Frage: Pilotbohrschablonen, bei denen nur der Pilotbohrer geführt wird, oder Schablonen für die vollständig geführte Chirurgie.
Abhängig vom gewünschten Schablonentyp kann der Durchmesser der Zylinder variieren, da Titanhülsen eingesetzt werden. Die Implantatschablonen unterscheiden sich auch nach der Art der Abstützung: zahngestützt, schleimhautgestützt oder knochengestützt.
Knochengestützte Bohrschablone
Dieser Typ von chirurgischer Schablone erfordert eine umfangreiche mukoperiostale Lappenbildung (volle Dicke), um die Schablone einsetzen und stabilisieren zu können. Aus diesem Grund wird sie von Behandlern immer seltener verwendet oder sogar ganz aufgegeben, da sie dem Grundgedanken der geführten Chirurgie widerspricht, der minimalinvasive Techniken fördert.
Schleimhautgestützte Bohrschablone
Diese Schablone ist bei vollständig zahnlosen Kiefern indiziert. Ihr Hauptvorteil liegt in der minimalinvasiven Flapless-Chirurgie, die auf eine Lappenbildung verzichtet. Ihre Handhabung erfordert jedoch eine gewisse Erfahrung. Diese Schablone erfordert die Verwendung eines Okklusionsschlüssels und anschließend das Einbringen von Fixierungs- oder Stabilisierungsschrauben, auch als transossäre Pins bezeichnet, um eine sichere Fixierung und optimale Stabilität zu gewährleisten.
Die Auflagefläche, auf der die Schablone ruht, ist die Schleimhaut — ein komprimierbares Gewebe mit einer Dicke von bis zu 3 bis 4 mm. Ein ungleichmäßiger Druck könnte zu einer Kippung und somit zu einer Abweichung des initialen Auftreffpunkts und der geplanten Implantatangulation führen.
Zahngestützte Bohrschablone
Sie ist bei anterioren oder posterioren Schaltlücken sowie bei Freiendsituationen indiziert, sofern die zahnlose Zone 30 mm nicht überschreitet. Sie ermöglicht chirurgische Eingriffe mit oder ohne Lappenbildung. Sie ist die präziseste aller Bohrschablonen, insbesondere bei Schaltlücken.
5 Software und Systeme für die geführte Chirurgie
Heute gibt es verschiedene Planungssoftware und -systeme, unter anderem Simplant von Dentsply Sirona, die Systeme Nobel Guide und Nobel Clinician von Nobel Biocare, das Easy Guide System, das CoDiagnostics-System von Dental Wings und schließlich den bekannten BlueSky Plan.
Letzterer wurde von der amerikanischen Firma Blue Sky Bio entwickelt und zeichnet sich dadurch aus, dass er kostenlos aus dem Internet heruntergeladen werden kann. Mit diesem frei zugänglichen Werkzeug ist es möglich, die Bohrschablone virtuell zu modellieren und anschließend die STL-Datei zum Drucken in einer Drittanbieter-Software zu exportieren.
6 Vorteile der geführten Implantatchirurgie
Die geführte Implantatchirurgie hat die konventionellen Techniken in der Implantologie verbessert, die in Bezug auf die Präzision bei der Wahl der Implantatachse und der Nähe zu den Wurzeln der Nachbarzähne sowie zu verschiedenen anatomischen Strukturen Grenzen aufweisen. Sie ermöglicht es, anatomische Hindernisse vorherzusehen, das residuale Knochenvolumen zu respektieren und die Übereinstimmung mit der Achse der zukünftigen Prothese sicherzustellen.
Darüber hinaus wird die Operationszeit verkürzt, die Chirurgie ist reproduzierbar, weniger invasiv und die Rückverfolgbarkeit wird erleichtert. Dies kommt sowohl dem Patienten als auch dem Behandler zugute.
Die Flapless-Chirurgie reduziert den Stress des Chirurgen und die Improvisation während des Eingriffs und sichert das chirurgische Vorgehen unter Berücksichtigung des knöchernen Kontexts ab.
Die präzise Platzierung des Implantats im verfügbaren Knochen ermöglicht es, den Bedarf an Augmentationen zu reduzieren oder sogar die Implantation in komplexen Fällen zu ermöglichen, in denen anatomische Einschränkungen die Behandlung zuvor verhindert hatten.
Zudem verbessert diese Technik die prothetischen Ergebnisse und erleichtert die Vorfertigung der Prothese. Der Einsatz der navigierten Implantologie gewährleistet eine bessere Kontrolle des postoperativen Verlaufs. Er ermöglicht die Verringerung des intraoperativen Blutungsrisikos und des Infektionsrisikos sowie die Reduzierung von postoperativen Schmerzen und Entzündungen und somit eine optimierte Wundheilung.
Die Bohrschablone kann auch als Kommunikationsinstrument mit dem Patienten betrachtet werden, das dazu dient, den Behandlungsplan zu erklären und Vertrauen zu schaffen, indem verschiedene Ansichten der klinischen Situation visualisiert werden.
7 Herausforderungen, Grenzen und Präzision
Herausforderungen und Grenzen
Trotz der Sicherheit, die diese Technologie dem Behandler bietet — vorausgesetzt, alle Schritte werden mit äußerster Sorgfalt durchgeführt — befreit sie ihn nicht davon, zunächst die Grundlagen der Anatomie und Implantologie zu beherrschen.
Die erste Schwierigkeit bei der computergestützten Implantologie liegt in der eingeschränkten Mundöffnung, die es häufig unmöglich macht, Implantate im Seitenzahnbereich zu setzen, insbesondere mit eingesetzter Schablone, da es schwierig ist, den Bohrer in die Hülsen einzuführen.
Die Autoren haben außerdem festgestellt, dass die mit der geführten Chirurgie verbundene Technik eine relativ steile Lernkurve erfordert, da es sich um eine sehr sensible und behandlerabhängige Technik handelt, die mit Vorsicht angewendet werden muss. Geringfügige Komplikationen wurden berichtet, insbesondere Abweichungen zwischen Simulation und Realität.
Überlegungen zur Präzision
Das Streben nach Präzision ist in allen Schritten notwendig und erfordert die genaue Einhaltung der Protokolle: digitale Planung, Gestaltung und Einsetzen der Bohrschablone, Einsetzen der Implantate mithilfe der Führungshülsen und schließlich die Eingliederung der Prothese.
Die Abweichung zwischen der tatsächlichen postchirurgischen Implantatposition und der theoretischen Position in der Planungssoftware wird anhand von drei Parametern bestimmt:
- Die Abweichung am Eintrittspunkt der Bohrung (in mm) bzw. auf Höhe des Implantatkragens
- Die Abweichung am Apex (in mm)
- Die Implantatangulation (in Grad): Abweichung in mesio-distaler oder vestibulo-palatinaler/lingualer Richtung
Bei der geführten Chirurgie folgen die Schritte aufeinander: die Röntgendiagnostik, die computergestützte Simulation der zukünftigen Implantate, die Herstellung der stereolithographischen Schablone, deren Anprobe und die geführte Chirurgie selbst. Dies könnte die Zahl möglicher Fehler akkumulieren und die Präzision der Chirurgie verringern, wobei das Stereolithographieverfahren selbst nicht in Frage gestellt werden kann, da die Fehlerrate der SLA-Technik 0,1 % nicht überschreitet.
Die zahngestützte Bohrschablone ist unbestritten die präziseste, gefolgt von der schleimhautgestützten und schließlich der knochengestützten Schablone. Unabhängig vom Abstützungstyp ist die Positionsabweichung am Implantatapex immer größer als am Implantatkragen. Die mittlere Abweichung am Implantatkragen beträgt etwa 1 mm und die Abweichung am Apex etwa 1,5 mm.
Die Kosten
Trotz ihrer zahlreichen Vorteile wird die geführte Implantatchirurgie noch nicht systematisch eingesetzt, und das Haupthindernis sind selbstverständlich die Kosten. Diese werden oft als hoch empfunden und wirken sich deutlich auf den Preis der Implantatbehandlung aus. Der 3D-Druck direkt in der Zahnarztpraxis ermöglicht eine Kostensenkung, und genau das tun immer mehr implantologisch tätige Zahnärzte. Dies erfordert zwar eine vorherige Einarbeitung in die Stereolithographie-Technik, aber es handelt sich um ein einfaches, schnelles Verfahren, das die Kosten der Implantatbehandlung nicht wesentlich beeinflusst.
8 Fazit
Der vollständig digitale Workflow ermöglicht die direkte Übertragung des virtuellen Planungsprojekts in die Planungssoftware, um die Bohrschablone als STL-Datei zu generieren und ein individuelles Medizinprodukt zu erhalten.
Das Protokoll der geführten Implantatchirurgie, das lange komplexen Fällen aufgrund seiner Kosten vorbehalten war, wird heute zunehmend in die Behandlungsplanung der Implantatchirurgie integriert.
Allerdings sollte die große Divergenz zwischen den Ergebnissen der Literatur hinsichtlich des von dieser Technik versprochenen Präzisionsgewinns uns aufhorchen lassen, denn man kann der chirurgischen Schablone nicht blind vertrauen. Die Verwendung dieses Instruments stellt eine wertvolle Hilfe dar, ersetzt jedoch nicht die Bedeutung des Wissens und der Erfahrung des Zahnarztes.
Tatsächlich muss sich diese Methode insbesondere in Bezug auf die Präzision noch weiter bewähren, doch es ist unbestreitbar, dass das Prinzip revolutionär ist und die Möglichkeiten der digitalen Technologien und additiven Fertigungsverfahren für eine Zahnmedizin 4.0 weiter erweitert.