Effect of metal sleeve integration on implant placement accuracy using additively manufactured tooth-supported surgical guides: an in vitro study

Wenn ein Zahnarzt einen fehlenden Zahn durch eine künstliche Wurzel ersetzen muss, beruht das Verfahren auf Präzision. Das Ziel ist es, ein schraubenförmiges Implantat in einem bestimmten Winkel und in einer bestimmten Tiefe in den Kieferknochen einzusetzen, perfekt ausgerichtet auf den Biss des Patienten. Um dies zu erreichen, nutzen viele Chirurgen einen am Computer erstellten digitalen Plan, der dann mittels einer maßgeschneiderten Schablone oder eines Guides in den Mund des Patienten übertragen wird. Dieser Guide passt über die verbleibenden Zähne und besitzt Löcher, die den Bohrer exakt dorthin lenken, wo der Computer es vorgibt. Jahrelang bestand der Standardweg zum Bau dieser Guides darin, eine Kunststoffform zu drucken und kleine, starre Metallröhrchen in die Löcher einzusetzen. Diese Metallröhrchen dienen als langlebiger Kanal für den Bohrer, was theoretisch verhindert, dass der Kunststoff abnutzt oder der Bohrer schwankt. Das Hinzufügen dieser Metallteile macht den Guide jedoch teurer, schwieriger herzustellen und manchmal auch schwierig in engen Bereichen im Mund einzupassen. Dies wirft eine praktische Frage für die Welt der Zahnmedizin auf: Ist das Metallröhrchen tatsächlich notwendig, damit der Bohrer auf Kurs bleibt, oder kann ein ausschließlich aus gedrucktem Kunststoff bestehender Guide genauso gut funktionieren?

Forscher der Universidad Europea de Madrid machten sich daran, diese Frage zu beantworten, indem sie die beiden Designs in einer kontrollierten Laborumgebung nebeneinander testeten. Sie verwendeten für dieses Experiment keine menschlichen Patienten. Stattdessen erstellten sie zweiunddreißig identische Harzmodelle eines menschlichen Oberkiefers, bei denen jeweils ein einzelner Zahn im hinteren Bereich fehlte. Diese Modelle wurden aus einem digitalen Scan eines echten Patientenmundes erstellt, um sicherzustellen, dass jeder Test mit exakt der gleichen anatomischen Form begann. Das Team teilte diese Modelle in zwei Gruppen auf. In der ersten Gruppe wurden chirurgische Guides verwendet, die vollständig aus einem speziellen biokompatiblen Kunststoff gedruckt wurden, wobei die Bohrkanäle direkt durch den Drucker geformt wurden. In der zweiten Gruppe wurden Guides verwendet, die identisch aussahen, aber die traditionellen Metallröhrchen enthielten, die in den Kunststoff eingesetzt wurden. Beide Sets von Guides wurden aus demselben Computerplan entworfen und unter Verwendung derselben hochauflösenden 3D-Drucktechnologie hergestellt.

Das Experiment wurde mit einem einzelnen Chirurgen durchgeführt, der Zahnimplantate in alle zweiunddreißig Modelle setzte. Der Chirurg befolgte bei jedem Modell exakt dieselben Schritte, wobei er den Guide nutzte, um den Bohrer zu führen, und dann ein Standardimplantat einsetzte. Nachdem die Implantate platziert worden waren, scannten die Forscher die Modelle erneut, um genau zu sehen, wo die Implantate im Vergleich zu dem Punkt landeten, an dem sie laut Computerplan liegen sollten. Sie maßen die Abweichung in drei Arten: wie weit die Oberseite des Implantats horizontal von der geplanten Stelle entfernt war, wie weit sie vertikal entfernt war und wie stark der Winkel des Implantats von der Planung abwich.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Metallröhrchen keinen messbaren Vorteil in der Genauigkeit boten. Die ausschließlich aus Kunststoff bestehenden Guides funktionierten genauso gut wie die mit Metallsleeves versehenen Guides. Bei der horizontalen Position der Implantate wiesen die reinen Kunststoff-Guides eine mittlere Abweichung von 0,36 Millimetern auf, während die mit Metallröhrchen versehenen Guides eine mittlere Abweichung von 0,28 Millimetern aufwiesen. Dieser winzige Unterschied war statistisch nicht signifikant, was bedeutet, dass er durch Zufall hätte entstehen können. Ähnlich verhielt es sich bei der vertikalen Position: Die Kunststoff-Guides wichen um einen Median von 0,53 Millimetern ab, während die Metall-Guides einen Median von 0,63 Millimetern aufwiesen – ein Unterschied, der ebenfalls nicht signifikant war. Selbst der Winkel des Implantats, was oft der am schwersten zu kontrollierende Teil ist, zeigte keinen wirklichen Unterschied zwischen den beiden Gruppen; die Kunststoff-Guides wichen im Durchschnitt um 8 Grad von der Planung ab, während die Metall-Guides um 10 Grad abwichen – eine Lücke, die die Forscher als nicht bedeutsam einstuften.

Diese Ergebnisse legen nahe, dass das starre Metallröhrchen nicht der einzige Weg ist, um sicherzustellen, dass ein Bohrer auf Kurs bleibt. Die Studie deutet darauf hin, dass ein gut gestalteter Kunststoff-Guide, der mit moderner 3D-Drucktechnologie hergestellt wird, die gleiche Präzision erreichen kann wie die traditionelle metallverstärkte Version. Dies bedeutet nicht, dass Metallröhrchen nutzlos sind oder niemals benötigt werden, aber es zeigt, dass das Metallteil für diesen spezifischen Typ von zahnstützten Guides das Endergebnis nicht signifikant verbessert. Die Forscher merkten an, dass beide Arten von Guides immer noch kleine Fehler aufweisen, was zu erwarten ist, da der Prozess viele Schritte umfasst – vom anfänglichen Computerscan bis zum abschließenden Bohren – und jeder Schritt eine kleine Menge an Unsicherheit hinzufügt. Die Tatsache jedoch, dass die Kunststoff-Guides mit den Metall-Guides mithalten konnten, legt nahe, dass Zahnärzte ihren Arbeitsablauf vereinfachen und Kosten senken könnten, indem sie Guides ohne Metallsleeves verwenden, sofern sie strengen Planungs- und Herstellungsprotokollen folgen.

Es ist wichtig zu bedenken, dass diese Studie in einem Labor an Harzmodellen durchgeführt wurde, nicht in lebenden menschlichen Münder. Die Forscher kontrollierten Variablen wie Speichel, Knochendichte und Patientenbewegungen, die in einer echten Operation existieren. Daher gelten die Ergebnisse zwar vielversprechend, beziehen sich aber spezifisch auf die getesteten Bedingungen. Die Studie bestätigt, dass unter diesen kontrollierten Umständen der Metallsleeve die Genauigkeit der Implantatplatzierung nicht verändert. Für den Moment mag die Wahl zwischen einem Kunststoff-Guide und einem metallverstärkten Guide eher auf andere Faktoren zurückzuführen sein, wie etwa den verfügbaren Platz im Mund eines Patienten oder die spezifische Ausrüstung einer Klinik, als auf einen garantierten Unterschied in der Genauigkeit der Implantatplatzierung. Die Arbeit liefert eine klare, datengestützte Alternative zur langjährigen Annahme, dass Metall für die Präzision in der geführten Dentalkirurgie immer erforderlich ist.