CAD/CAM-Zahnersatz

Unter CAD/CAM-Zahnersatz versteht man die Anfertigung von Kronen, Brücken oder Implantatzubehör anhand computergestützter Technologie. Dabei erfolgen sowohl der Entwurf (CAD: Computer Aided Design) als auch die Herstellung (CAM: Computer Aided Manufacturing) mit Hilfe intelligenter Softwareprogramme und durch mit diesen vernetzte Fräseinheiten.

Voraussetzung hierfür waren die rasanten Entwicklungen in der Computertechnologie im Verlauf der letzten Jahrzehnte, welche ermöglichen, dass komplizierte Programmsteuerungen mit in ihren Bewegungsmöglichkeiten erweiterten Fräsen gekoppelt werden können. Zunächst für Raumfahrt und Autoindustrie entwickelt, wurde die Technologie schließlich in die moderne Zahntechnik übernommen.

Die CAD/CAM-Technologie kann von der Oberflächenerfassung des präparierten (beschliffenen) Zahnes bis zum Fräsen des Werkstücks alle Arbeitsschritte umfassen. Zunächst muss die Präparation dreidimensional übertragen werden. Danach erfolgt die Konstruktion des Werkstücks unter Berücksichtigung der Lagebeziehung zu den Nachbarzähnen und den Zähnen des Gegenkiefers. Schließlich wird die Konstruktion durch einen Fräsroboter in das Werkstück umgesetzt.

Während die Herstellung von Zahnersatz im Seitenzahnbereich bereits häufig monolithisch (aus einem Stück) erfolgt, werden Kronen und Brücken im ästhetisch anspruchsvolleren Frontzahnbereich in aller Regel dadurch hergestellt, dass zunächst ein CAD/CAM-Gerüst angefertigt und dieses danach mit keramischen Massen verblendet wird. Diese Verblendung wird nach wie vor von Hand durch einen erfahrenen Zahntechniker in mehreren Farbschichten aufgetragen und aufgebrannt.

Die CAD/CAM-Technologie hat den Einsatz hochwertiger, biokompatibler keramischer Materialien (Feldspat, Glaskeramik, Lithiumdisilikat, Zirkondioxid) vorangebracht. Aber auch Cobalt-Chrom-Legierungen, Kunststoffe und bioverträgliches Titan können mit der CAD/CAM-Technologie bearbeitet werden.

Indikationen (Anwendungsgebiete)

• Inlays
• Onlays
• Teilkronen
• Veneers
• Kronen/-gerüste
• Brücken-/gerüste
• Implantatzubehör
• Implantat-Suprakonstruktionen (Zahnersatz auf Implantaten)
• Stege
• Geschiebe
• Für Keramik: Unverträglichkeit gegen Metalllegierungen

Kontraindikationen (Gegenanzeigen)

• Bei Bruxismus (Zähneknirschen) sollte der Einsatz von Keramik sorgfältig bedacht werden, auch wenn mittlerweile für diesen Indikationsbereich monolithisches Zirkonoxid (z. B. BruxZir^®) angeboten wird.
• Verblendung von CAD/CAM-Gerüsten bei Bruxismus aufgrund der Gefahr des Chipping (Abscheren der Verblendung vom Gerüst beim Knirschen)
• Monolithische Keramik im Frontzahngebiet – Monolithisch hergestellte Frontzahnkronen werden hohen ästhetischen Ansprüchen nicht gerecht. Hier sollte auf die individuelle, handgeschichtete keramische Verblendung eines CAD/CAM-Gerüstes durch den erfahrenen Zahntechniker zurückgegriffen werden.
• Überempfindlichkeit gegen adhäsives Kunststoff-Befestigungsmaterial – Hier ist die Auswahl des Zahnersatzmaterials auf Werkstoffe (Zirkonoxid) eingeschränkt, die mit konventionellen Zementen (Zinkphosphat, Glasionomer, Carboxylat) eingesetzt werden können.
  

Die Verfahren

I. Chairside-Verfahren

Die optische Erfassung der Präparation erfolgt in der Zahnarztpraxis (chairside: am Behandlungsstuhl) intraoral (im Mund) durch eine Kamera mit kleinem Kopf, die 3D-Aufnahmen im gesamten Mund ermöglicht. Hierbei gibt es sowohl Kamerasysteme, bei denen vor dem Scanvorgang ein Bepudern der Zähne erforderlich ist (z. B. CEREC^® Bluecam), um Reflexionen zu beseitigen, als auch puderfrei arbeitende Kameras (z. B. CEREC^® Omnicam). Ein Verwacklungsschutz sorgt für eine automatische Bildauslösung nur bei ruhiger Kameraführung.

Moderne Programme liefern naturgetreu modellierte Vorschläge zur Kauflächengestaltung, die vom Zahnarzt noch indiviualisiert werden müssen (CAD). Die fertige Konstruktion wird an eine in der Zahnarztpraxis befindliche Fräseinheit (z. B. CEREC^® MC X) übertragen, die das komplette Werkstück aus einem Rohling – in der Regel einem keramischen Monoblock – herausarbeitet (CAM). Der Fräsvorgang beispielsweise einer Krone dauert keine Viertelstunde. Im Anschluss muss das Werkstück allerdings noch aufwendig von Hand poliert werden.

Vorteile des Chairside-Verfahrens sind zum einen, dass keine Abformung des präparierten Zahnes zur Übertragung ins zahntechnische Labor erfolgen muss, zum anderen die schnelle definitive Versorgung des Patienten in einer Behandlungssitzung. 

Die klassische Indikation für die Chairside-Technik ist die Versorgung einzelner Zähne. Aber auch die Herstellung kleiner Brücken ist möglich.

II. Labside-Verfahren

II.1. Zahnarzt

Für labortechnisch (labside) hergestellte CAD/CAM-Werkstücke werden in der Zahnarztpraxis nach Präparation (Beschleifen) der zu versorgenden Zähne Abformungen beider Kiefer genommen. Hinzu kommt eine Bissnahme, die Ober- und Unterkiefer zueinander in Lagebeziehung bringt.

II.2. Labor

II.2.1. Modellherstellung

Im Labor werden zunächst konventionell durch Ausgießen der Abformungen Gipsmodelle – ein Arbeitsmodell (Kiefermodell mit den präparierten Zähnen) und ein Gegenkiefermodell – hergestellt.

II.2.2. Scannen

Die Kiefermodelle werden durch ein Scanverfahren in das CAD/CAM-Programm transferiert. Hierfür gibt es systemabhängig verschiedene Möglichkeiten. Die Digitalisierung kann über eine Kamera oder Abtastung mit dem Laser erfolgen.

II.2.3. Computergestützte Konstruktion (CAD)

Die Scan-Einheit transferiert die gewonnenen Daten in eine dreidimensionale grafische Darstellung. Die Konstruktion des Werkstücks obliegt dem erfahrenen Zahntechniker, der beim Modellieren durch das Software-Archiv unterstützt wird, aber dennoch funktionalen Kriterien wie Präparationsgrenze, Lagebeziehung zu Nachbarzähnen und Bisssituation gerecht werden muss und auch ästhetische Gesichtspunkte mit einbezieht.

II.2.4. Computergestütztes Fräsen (CAM)

Die Konstruktionsdaten werden entweder an eine laborinterne Fräseinheit oder ein Produktionszentrum außer Haus übertragen. Die Fräseinheit erstellt vollautomatisch das Werkstück aus Basis des CAD-Modells, indem das Werkstück dreidimensional zur Fräse bewegt wird oder aber, indem sowohl Fräse als auch Werkstück zueinander bewegt werden.

Beim Fräsvorgang wird nicht nur die komplexe Geometrie des dreidimensionalen Modells an sich berücksichtigt: Wenn Zirkonoxid-Rohlinge gefräst werden, die den Vorteil einer weichen, kreidigen Konsistenz haben und erst nach dem Fräsen den abschließenden Sinterbrand (Sintern: Erhitzen unter erhöhtem Druck, dadurch Verfestigen und Erhärten) durchlaufen, muss auch die dabei stattfindende Volumenschrumpfung von etwa 30 Prozent ins Programm einfließen.

II.2.5. Verblendung von Gerüsten

Handelt es sich bei dem CAD/CAM-Werkstück nicht um vollkeramischen Zahnersatz, sondern zunächst nur um ein Kronen- oder Brückengerüst, erfolgt nach dem Fräsvorgang deren Verblendung im herkömmlichen Sinterverfahren: Von Hand werden individualisiert keramische Massen in mehreren Schichten aufgetragen und anschließend aufgebrannt, wobei die Verblendung eine Volumenschrumpfung erfährt, die der Zahntechniker zuvor beim Auftragen berücksichtigt.

Nachträgliche Verblendungen weisen den ästhetischen Vorteil einer schmelzähnlichen Transluzenz (dem natürlichem Zahnschmelz vergleichbare Lichtdurchlässigkeit) auf.

II.3. Zahnarzt

• Kontrolle des fertig gestellten Zahnersatzes
• Reinigen der präparierten Zähne
• Einprobe des Zahnersatzes
• Vorbereitung der Zähne für die Zementierung – Ist eine adhäsive Befestigung geplant, werden die Schmelzränder für ca. 30 sec. mit 35%igem Phophorsäure-Gel konditioniert; Dentinätzung für maximal 15 sec., anschließend Auftragen eines Dentinhaftvermittlers auf das nur vorsichtig getrocknete bzw. wieder leicht angefeuchtete Dentin
• Vorbereitung des Zahnersatzes – Ätzen der Kroneninnenseite mit Flusssäure (nicht bei Zirkonoxid), gründlich absprühen und silanisieren
• Einsetzen der Krone in adhäsiver Technik – mit einem dualhärtenden (sowohl lichtinitiiert als auch chemisch härtenden) und hochviskösen Befestigungskomposit (Kunststoff); Zementüberschüsse werden vor der Lichthärtung entfernt; eine ausreichende Polymerisationszeit (Zeit, in der die monomeren Grundbausteine des Materials sich chemisch zu einem Polymer verbinden), in der die Krone von allen Seiten belichtet wird, muss eingehalten werden.
• Kontrolle und Korrektur der Okklusion (Schlussbiss und Kaubewegungen)
• Ausarbeiten der Ränder mit feinstkörnigen Polierdiamanten und Gummipolierern
• Fluoridierung – bei Inlays, Onlays und Teilkronen zur Verbesserung der Oberflächenstruktur des verbliebenen Zahnschmelzes

Mögliche Komplikationen

• Komplikationen können sich aus der Vielzahl der techniksensitiven Arbeitsschritte ergeben und letztlich zu Ungenauigkeiten hinsichtlich der Passform oder der Bisssituation führen.
• Bei verblendeten Gerüsten Gefahr des Chipping: Abscheren der Verblendkeramik vom Gerüst unter Belastung
• Fraktur (Bruch)
• Zahnsensibilitäten (Überempfindlichkeiten) durch Fehler bei der Befestigung
• Kronenrandkaries – durch unzureichende Mundhygiene oder Auswaschen von Befestigungsmaterial aus der Klebefuge

Weitere Hinweise

• CAD/CAM-gefertigte Einzelzahnkronen sind hinsichtlich der Randpassung gegenüber konventionell gepressten Restaurationen mittlerweile mindestens gleichwertig.

Literatur

1. Herstellerinformationen der KaVo Dental GmbH
2. Herstellerinformationen der Sirona Dental GmbH
3. Herstellerinformationen der DeguDent GmbH
4. Herstellerinformationen der Glidewell Laboratories
5. Ludwig P & Niedermeier W. (2002). Checkliste Prothetik (1. Aufl.). Thieme Verlag.
6. Rech A (Hrsg): Vollkeramik Band 1. Luthardt R.: Das Precident-DCS-System®. Stand und Perspektiven der Bearbeitung von Zirkondioxid-Keramik. Verlag Neuer Merkur 2002: 191-197
7. Schwenzer N, Ehrenfeld M: Einführung in die Zahnmedizin. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 2006: 201
8. Stritzel R, Lahl C: CAD/CAM-Systeme in Labor und Praxis. Verlag Neuer Merkur GmbH 2007:11ff
9. Tinschert J, Natt G (Hrsg): Oxidkeramiken und CAD/CAM-Technologien: Atlas für Klinik, Labortechnik und Werkstoffkunde. Deutscher Zahnärzte Verlag 2007: 65, 254
10. Gernet W, Biffar R, Schwenzer N, Ehrenfeld M & Beuer F. (2017). Zahnärztliche Prothetik (5. Auflage). Thieme Verlag.
11. Weber T. (2017). Memorix Zahnmedizin (5. unveränderte Aufl.). Thieme Verlag.
12. Kern M, Wolfart S, Heydecke G, Witkowski S & Türp JC. (2022). Curriculum Prothetik Bände 1-3 (5. Auflage). Quintessenz Verlag.