In-office Workflow für thermoplastische Aligner

Klare Aligner sind ohne Zweifel die beliebteste Option in der aktuellen klinischen kieferorthopädischen Praxis. Mit dem zunehmenden Wissen über Letzteres wurden verschiedene Behandlungsmodalitäten vorgeschlagen. Der digitale Workflow spielt eine bedeutende Rolle bei der Behandlung von Fehlstellungen, da er eine präzise Angabe darüber gibt, wie viel und an welchem Punkt jeder Zahn sich bewegen wird; somit kann er als die individuellste mögliche Verschreibung betrachtet werden. Viele Marken bieten klare Aligner an, und die Entscheidung, welche verwendet werden sollen, hängt ganz vom Kliniker ab; dennoch ist die Möglichkeit, sie in der eigenen Klinik herzustellen, ein kosteneffizienter und vorhersehbarer Prozess, dessen sich alle Kliniker bewusst sein sollten.

Einführung

Im Jahr 1949 patentierte Orrin Remensnyder ein herausnehmbares kieferorthopädisches Gerät zur Begradigung von Zähnen. 1993 entwickelte Dr. John J Sheridan den Essix-Retainer, das erste klare Aligner-System, und später schuf Align Technology (San Jose, CA, USA) Invisalign. Die Therapie mit klaren Alignern (CAT) hat seitdem an Popularität zugenommen und zeigt, dass mit einer guten kieferorthopädischen Diagnose, sorgfältiger Behandlungsplanung und Wissen über Biomechanik die gewünschten Ergebnisse bei Patienten erzielt werden können.

Die Entwicklung von CAT ist ohne Zweifel auf digitale Entwicklungen wie intraorale Scans, das Scannen von Zahnmodellen, Software, 3D-Druck und thermoplastische Materialien zurückzuführen. Obwohl solche Geräte anfangs extrem teuer waren, hat die gestiegene Nachfrage nach Technologie und klaren Alignern es den Klinikern ermöglicht, einen kostengünstigeren digitalen Workflow in der Praxis zu schaffen.

Der vorliegende Artikel präsentiert einen vollständigen Workflow für In-Office-Aligner und beschreibt, wie man gute Patientenunterlagen erhält und digitalisiert, vorhersehbare Bewegungen in der Software generiert und plant, optimale Harzmodelle druckt und thermoplastische Folien verwendet, um voll funktionsfähige Aligner herzustellen.

Ausführliche Beschreibung des Workflows

Patientenunterlagen

Zuerst muss der Kieferorthopäde genaue Patientenunterlagen erhalten. Mit dem rasanten Fortschritt der Technologie und den damit verbundenen Informationen kann der Entscheidungsprozess für den Kliniker komplexer werden, beispielsweise hinsichtlich der Entscheidung, ob der Patient gescannt oder ein Modell verwendet werden soll. Wie mehrere Studien gezeigt haben, bieten beide Methoden Vor- und Nachteile. Der intraorale Scan reduziert die Behandlungszeit und die Zeit, die für die Verarbeitung der STL-Digitaldatei benötigt wird, sodass sie bereit ist, damit zu arbeiten; jedoch bleibt diese Methode teuer, wenn man die Kosten des Scanners selbst und in einigen Fällen die erforderlichen Software-Updates berücksichtigt. Die traditionelle Abformmethode, sei es mit Alginat oder Silikon, ist erheblich günstiger, aber die Verarbeitungs- und Behandlungszeit erhöht sich. Ein höherer Patientenkomfort wird erreicht, wenn ein intraoraler Scanner verwendet wird. In Bezug auf die Genauigkeit zeigen beide Methoden keine signifikanten Unterschiede. Es ist wichtig zu berücksichtigen, dass je länger der Scan-Bereich von einem einzelnen Zahn bis zu einem vollständigen Zahnbogen ist, desto höher die Wahrscheinlichkeit eines Fehlers ist.

Es können zwei einfache Protokolle verwendet werden, um gute Patientenunterlagen zu erhalten:

1. Zusatzsilikon-Abformmaterial und Desktop-Scanner: Putty-Zusatzsilikon wird auf einem Abformlöffel platziert, und darüber wird fließfähiges Zusatzsilikon (Abb. 1) aufgetragen. Der Löffel wird dann im Mund des Patienten platziert. Wenn der Abdruck erstellt ist, muss er gescannt werden, zuerst mit beiden Kiefern separat und dann mit beiden in Okklusion, um eine STL-Datei zu generieren.
2. Intraoralscanning: Der Trios 3Shape Scanner (Kopenhagen, Dänemark) ist ein Hochgeschwindigkeits-Scanner mit guter Detailreproduzierbarkeit. Der Kliniker muss sicherstellen, dass die Zähne trocken sind und kein Licht in den Mund des Patienten gerichtet wird; andernfalls wird der Scanner kein präzises Bild erhalten.

STL-Datei-Vorbereitung

Die STL-Datei, die durch das Scannen des Mundes des Patienten erhalten wurde, wird dann in die 3Shape Clear Aligner Studio-Software geladen, um den Segmentierungsprozess zu starten und sie zur Bearbeitung vorzubereiten (Abb. 2).

Der erste Schritt besteht in der Segmentierung des Modells. Auf der linken Seite des Bildschirms befindet sich die Steuerungskarte mit einem Diagramm, das einen zahnmedizinischen Bogen zeigt, in dem der Zahn ausgewählt werden muss, an dem der Segmentierungsprozess beginnen soll. Alle nicht vorhandenen Zähne müssen vor weiteren Maßnahmen aus dem Diagramm entfernt werden, und dann müssen der distale und mesiale Punkt für jeden Zahn ausgewählt werden (Abb. 3). Danach muss die zweite Registerkarte ausgewählt werden, um die Schnitte des gingivalen Randes für jeden Zahn zu definieren; dies muss sowohl für die bukkalen als auch für die palatinalen/lingualen Flächen erfolgen. Das Sculpt-Werkzeug muss dann verwendet werden, um die Oberflächen jedes Zahns, insbesondere die mesialen und distalen Flächen, zu glätten. Dies ist wichtig, da es harte Kontaktpunkte beseitigt, die die Rotationsbewegungen bestimmter Zähne beeinträchtigen könnten (Abb. 4).

Nachdem die Zähne partitioniert wurden, muss die Längsachse jedes Zahns definiert werden. Die 3Shape-Software bietet die Möglichkeit, einen CBCT-Scan hinzuzufügen, um die Wurzelposition mit dem STL-Modell abzugleichen, was es ermöglicht, die tatsächliche Längsachse jedes Zahns zu finden, um bessere Ergebnisse für jede Art von programmiertem Bewegung zu erzielen.

Programmierung: Zahnbewegung, Platzierung von Attachments und Unter-Setups

Sobald beide Bögen eingestellt sind, bietet die Software die Möglichkeit, jeden Zahn in die gewünschte Position zu bewegen. Dies kann durch Ziehen jedes einzelnen Zahns entlang der Achse oder durch Klicken auf das Bewegungsschema rechts erfolgen, das Angulation, Neigung, Rotation usw. zeigt (Abb. 5). Es ist auch möglich, gleichzeitig an einem oder beiden Bögen zu arbeiten.

Was die Platzierung von Attachments betrifft, können Größe und Position der Attachments in der Software bearbeitet werden. Der Kieferorthopäde ist selbstverständlich voll verantwortlich für die Auswahl und Positionierung der Attachments und deren Einfluss auf die Zahnbewegung (Abb. 6). Ein wichtiger und entscheidender Teil des Prozesses ist die Programmierung der Sub-Setups. Sub-Setups sind die Mittel zur Auswahl der Reihenfolge, in der die programmierten Zahnbewegungen stattfinden; zum Beispiel, dass der mandibuläre linke seitliche Schneidezahn beginnt, sich im Aligner #1 zu bewegen, und der mandibuläre linke Eckzahn im Aligner #3. Dies ermöglicht es dem Kliniker, vollständig zu verstehen, was in jeder Phase der Behandlung geschieht (Abb. 7).

Sobald die Sub-Setups programmiert sind, besteht der letzte Schritt darin, zu entscheiden, wie viele Aligner der Patient tragen wird. Als Norm funktionieren 0,20 bis 0,25 mm Zahnverschiebung und 2 Grad Zahnrotation gut. Einige Bewegungen, wie die transversale Erweiterung, funktionieren besser mit einer buccalen Bewegung von 0,18 mm pro Aligner, was die buccale Kronenneigung und die relative Extrusion der palatinalen Höcker reduziert, die vorzeitige Kontakte verursachen könnten.

3D-Druck und Modelle aus Acrylharz

Vor dem Drucken der 3D-Modelle muss die endgültige STL-Datei in die PreForm 3D-Drucksoftware (Formlabs, Somerville, MA, USA) hochgeladen und die Druckrichtung festgelegt werden (Abb. 8). Wenn die Modelle horizontal platziert werden, werden die Molarenhöcker nicht perfekt reproduziert, während bei vertikaler Positionierung die bukkale Fläche der Schneidezähne an Details mangelt. Daher ist die optimale Position, die vom vorliegenden Autor in einer klinischen Umgebung validiert wurde, in einem Winkel von 80 Grad, sodass der Drucker die maximale Detailgenauigkeit reproduzieren kann.

Eine große Anzahl von 3D-Druckern ist jetzt auf dem Markt erhältlich. Im vorliegenden Studium wurde ein Form 2-Drucker (Formlabs) verwendet; dies ist ein Stereolithografie (SLA)-Drucker, der Harzpatronen verwendet, um zu drucken und Details in sehr hoher Qualität zu reproduzieren. Die Druckzeiten und -protokolle variieren von Drucker zu Drucker, müssen jedoch eingehalten werden, um ein optimales Ergebnis zu erzielen. Wenn der Druckprozess abgeschlossen ist, haben die Modelle eine nicht ausgehärtete Acrylharzschicht, die mit 99% Isopropylalkohol gereinigt werden muss, bevor sie für 24 Minuten in einen UV-Ofen gelegt werden, um den Aushärtungsprozess abzuschließen.

Vakuumformprozess für thermoplastische Folien Die Herstellung von Alignern umfasst das Thermoformen einer Kunststofffolie auf dem Acrylharzmodell und anschließend das Schneiden und Polieren des Aligners. Die Vakuumformmaschine sollte einen Überdruck von 6 Bar haben, um Unterschiede zwischen den hergestellten Alignern zu minimieren.

Thermoplastische Folien variieren in der Dicke von 0,50 bis 0,75 mm; eine Dicke von 0,75 mm wird empfohlen. Duran (Scheu-Dental, Iserlohn, Deutschland), Biolon (Dreve Dentamid, Unna, Deutschland) und Zendura (Bay Materials, Fremont, CA, USA) sind drei Marken von thermoplastischen Folien, die in Bezug auf Zytotoxizität als sicher für den klinischen Einsatz gelten. Die ersten beiden bestehen aus Polyethylenterephthalat-Glykol (PETG), während die dritte ein Polyurethanharz ist. Eine weitere Marke, die häufig im Herstellungsprozess von thermoplastischen Alignern verwendet wird und gute mechanische Eigenschaften zeigt, ist Essix (Dentsply Sirona, Charlotte, NC, USA), wobei Essix C+ für Bruxismus-Patienten und Essix ACE für andere empfohlen wird.

Die physikalischen und mechanischen Eigenschaften des hergestellten Aligners variieren je nach Art des verwendeten Kunststoffs; einige können nach dem Thermoformen einen signifikanten Rückgang der Biegekräfte und eine dauerhafte Verformung während der Behandlung aufweisen.

Aligner zuschneiden und polieren

Praktisch jeder Fräser für das Zuschneiden in einem Dentallabor ist geeignet, um mit thermoplastischen Folien zu arbeiten. Eine sorgfältige Anwendung ist ratsam, da eine Temperaturerhöhung den Kunststoff verformen könnte. Zum Polieren eignet sich ein dreistufiger Silikonpolierer für Acryl (Kerr Dental, Orange, CA, USA) gut. Das Endprodukt zeigt angemessene ästhetische Eigenschaften (Abb. 9).

Klinische Anwendung von thermoplastischen Alignern

Die Auswahl der Patienten und die Diagnose sind entscheidende Faktoren für optimale Ergebnisse mit Alignern und tatsächlich mit jedem Typ von kieferorthopädischem Gerät. Daher ist es ratsam, die In-Office-Aligner-Therapie zu beginnen, um Malokklusionen mit einer Schließung von bis zu 2,00 oder 3,00 mm und mit einer Überfüllung von nicht mehr als −4,00 mm zu behandeln. Die Programmierung von 2 Grad Rotation pro Aligner und 0,20 bis 0,25 mm Translation gibt dem Kieferorthopäden eine größere Kontrolle über die Behandlung, minimiert unerwünschte Winkel und verbessert die Wurzelkontrolle. Obwohl einige Autoren empfehlen, die Aligner alle 2 Wochen zu wechseln, wäre eine Wechselhäufigkeit von 10 Tagen optimal, wenn die Deformation der thermoplastischen Folie berücksichtigt wird.

Platzierung von Attachments

Die Platzierung von Attachments auf den verschiedenen Zähnen erfolgt durch die Vorbereitung der Zahnoberfläche mit 37% Orthophosphorsäure und einem Haftmittel. Kompositharz muss in die Hohlräume der Aligner platziert werden, die den Attachments entsprechen. Die Vorlage, die dafür verwendet wird, ist die gleiche wie Vorlage #0. In der 3Shape Clear Aligner Studio-Software hat Aligner #0 bereits Bewegung, sodass zur genauen Platzierung der Attachments alle grünen Balken im Subsetup-Prozess auf Aligner #1 gesetzt werden müssen.

Fertigungsfehler

Häufige Fehler, die während des Fertigungsprozesses auftreten, sind unzureichendes Trimmen und Polieren der Ränder des Aligners, was das Weichgewebe schädigen könnte, sowie mangelnde Anpassung des Aligners an den Zahn, insbesondere an den Enden des Bogens, zum Beispiel bei den zweiten Molaren.

Aligner-Zangen

Zangen sind nützlich, um Details zu vervollständigen und die laufende Behandlung zu korrigieren, wenn die Zähne nicht wie vorgesehen mit dem Aligner übereinstimmen. Rotationszangen (IX888, Ixion Aligner Zangen, DB Orthodontics, Silsden, UK) (Abb. 10a) und Drehzangen (IX887, Ixion Aligner Zangen, DB Orthodontics) (Abb. 10b) helfen dem Aligner, den Druck auf bestimmte Zahnoberflächen zu erhöhen. Tropfenförmige Zangen (IX890, Ixion Aligner Zangen, DB Orthodontics) (Abb. 10c) erzeugen einen Haken im Zahnfleischrand für die Verwendung von Elastomeren, und Lochzangen (IX891, Ixion Aligner Zangen, DB Orthodontics) (Abb. 10d) ermöglichen es, Knöpfe oder Attachments zu befestigen, indem sie einen kreisförmigen Ausschnitt im Aligner erstellen. Retentionszangen (IX889, Ixion Aligner Zangen, DB Orthodontics) (Abb. 10e) erhöhen die Retention an den Zähnen, indem sie eine 1-mm große kreisförmige Vertiefung erzeugen. Diese Vertiefung kann auch verwendet werden, wenn ein Zahn nicht in der Lage war, einer Extrusionsbewegung von bis zu 1 mm zu folgen.

Klinische Fälle

Fall 1

Eine Frau besuchte die Klinik mit der Hauptbeschwerde über Platzmangel. Sie wies einen tiefen Biss und anterioren Platzmangel auf (Abb. 11) und erhielt eine Behandlung mit Alignern in der Praxis mit 14 Alignern. Das Endergebnis zeigt eine Verbesserung der Zahnstellung sowie der finalen Okklusion (Abb. 12 und 13).

Fall 2

Eine Frau mit einer Vorgeschichte von Parodontitis und Zahnwanderung stellte sich mit einer oberen Mittellinienabweichung, schwarzen Dreiecken und Diastemen als Folge der Parodontitis vor. Eine Behandlungsdauer von 4 Monaten mit 11 Alignern führte zu einer guten Okklusion, Korrektur der Mittellinie und einer Verbesserung des Aussehens der schwarzen Dreiecke (Abb. 14 bis 16).

Fazit

In-office Aligners sind eine ausgezeichnete Behandlungsmodalität, die es Kieferorthopäden ermöglicht, Patienten mit einer individualisierten Verschreibung zu behandeln und einen vollständigen digitalen Workflow in die klinische Praxis zu integrieren.

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