Da kommt was an die Oberfläche

DIG ITALE ZAHNTECHN IK

Da kommt was an die OberflächeWie sieht es mit der Oberflächenstruktur beziehungsweise -homogenität von Implantatabutments aus? Gibtes signifikante Unterschiede zwischen präfabrizierten, manuell individualisierten und customized CAD/CAM-Abutments? Der Beantwortung dieser Fragen gingen Dr. Peter Gehrke und Ztm. Carsten Fischer in einerqualitativen und quantitativen Versuchsreihe nach. In diesem Beitrag diskutieren sie anhand der aktuellenLiteratur, ob und inwieweit ihre Messungen und Beobachtungen Einfluss auf das Ergebnis der implantat-prothetischen Versorgung haben.

Ein Beitrag von Dr. Peter Gehrke, Ludwigshafen, und Ztm. Carsten Fischer, Frankfurt am Main/beideDeutschland

Konfokal-mikroskopische Analyse der Oberflächenstruktur präfabrizierter & CAD/CAM-gefertigter Aufbauten

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2 dental dialogue 13. JAHRGANG 07/2012 ©

Indizes

• Abutment• CAD/CAM• Homogenität• Oberflächen -struktur

• Mukosabereich

Präfabrizierter Titan-Auf-bau mit individueller Ke-ramikschulter (FriadentEstheticBase)

Individueller, CAD/CAM-ge fertigter Titan-Aufbau,unbearbeitet (Ankylos-Custom-Abutment byCompartis)

Individueller, CAD/CAM-gefertigter Titan-Aufbau,poliert (Ankylos-Custom-Abutment by Compartis)

Individueller, CAD/CAM-gefertigter Zirkonoxid-Aufbau, unbearbeitet(Ankylos-Cercon-Custom-Abutment by Compartis)

Individueller, CAD/CAM-gefertigter Zirkonoxid-Aufbau, händischpo liert (Ankylos-Cercon-Custom-Abutment byCompartis)

Abb. 1a-e – Implantataufbauten und Oberflächengüte am Weichgewebe-Durchtrittsbereich

Literatur

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Einführung

Neben der dauerhaften Wiederherstel-lung der Funktionalität durch ein lang-fristig sicher osseointegriertes Implantatist bei der Implantattherapie meist auchdas ästhetische Erscheinungsbild dafürentscheidend, ob ein Patient die Rehabi-litationsmaßnahme als Erfolg oder Miss-erfolg beurteilt.

Um die physiologischen Vorgaben mög-lichst naturgetreu wiedergeben zu kön-nen, ist eine gezielte Auswahl des Implan-

tattyps in Kombination mit einem abge-stimmten Hart- und Weichgewebsmana-gement notwendig. Bei den Implantat-systemen existieren erfolgversprechendeAuswahlkriterien, die mit dem Material,der Form und Oberfläche des Implantatssowie den prothetischen Aufbau- undLaborteilen verbunden sind. Studiener-gebnissen zufolge sind auch die prothe-tischen Komponenten entscheidend amästhetischen Erfolg der Implantologie be-teiligt [9, 12]. Neben den technischenFragen zu der Herstellung, Implantat-Aufbau-Verbindung und den Materialbe-

schaffenheit des Abutments hat auch de-ren Oberflächenbeschaffenheit einenentscheidenden Einfluss auf die Gesund-heit des transmukosalen Bereichs. Wäh-rend seit langer Zeit strukturpolierte odermikrostrukturierte Oberflächen an Im-plantataufbau-Schultern konfektionierterAbutments gefordert, produziert und er-forscht werden, ist zur Oberflächengüteund -rauigkeit individuell hergestellterCAD/CAM-Aufbauten, die im direktenKontakt zu periimplantären Weichgewe-ben stehen sowie deren Auswirkung aufdiese wenig bekannt.

1a 1b 1c 1d 1e

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Abb. 2 Von links rechts: 2D- und 3D-Analyse des präfabrizierten EstheticBase-Aufbaus, des EstheticBase-Aufbaus mit indivi-dueller Keramikschulter, des CAD/CAM-gefertigten, unbearbeiteten Titan-Aufbaus, und des polierten CAD/CAM-gefertigtenTitan-Aufbaus (beides Ankylos-Custom-Abutments by Compartis)

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In der nachfolgend dargestellten Labor-untersuchung wurden präfabrizierte Im-plantataufbauten aus Titan und Zirkon-dioxid untersucht und in einer konfoka-len Mikroskopiestudie mit einteiligenCAD/CAM-gefertigten Implantatauf-bauten aus denselben Materialien vergli-chen (Abb. 1a bis e).Mit dieser Untersuchung sollte die Hy-pothese überprüft werden, ob je nachHerstellungsprozess signifikant unter-schiedliche Oberflächenrauigkeiten zwi-schen den verschiedenen Abutmentsvorhanden sind. Darüber hinaus wurdegeprüft, ob zur signifikanten Reduzie-rung der Rauigkeit unterschiedlicher, imCAD/CAM-Verfahren hergestellter Im-plantataufbauten eine manuelle Politurvor der Eingliederung am Patienten er-fordern. Es wird vermutet, dass die Ober-flächenqualität Einfluss auf die Gesund-heit und den langfristigen Erhalt der pe-riimplantären Weichgewebe habenkönnte. Bevor es an die Prüfung dieser Zusam-menhänge geht, werden die für die Äs-thetik entscheidenden Parameter darge-stellt und im Zusammenhang mit aktu-eller Literatur über ihre Funktion beimHart- und Weichgewebsmanagementpost implantationem erläutert.

Rot-weiße Ästhetik

Der ästhetische Gesamteindruck einerprothetischen Rekonstruktion entstehtaus dem Zusammenspiel unterschiedli-cher Parameter von roter und weißer Äs-thetik. Das Vorhandensein keratinisiertermarginaler Gingiva, der Verlauf des Gin-givalsaums sowie der jeweilige genetischdeterminierte Biotyp beziehungsweisePhänotyp haben einen bedeutenden Ein-fluss auf die rote Ästhetik. Die Entfer-nung der Zähne führt zum Verlust derfunktionellen Belastung dieser Struktu-ren und nachfolgend zur Atrophie des Al-veolarfortsatzes sowie zu einer Regressi-on des Weichgewebes, das für das Er-scheinungsbild der roten Ästhetik ent-scheidend ist.Übertragen auf die Implantattherapiesind die periimplantären Bedingungen,die zu dem Bild einer scheinbar physio-logischen Gingiva beitragen, entschei-dend für das ästhetische Gesamtergebnis.

In der Implantattherapie ergibt sich dieQualität der Weichgewebsintegration desImplantats unter anderem aus der inte-rindividuellen, genetisch determiniertenVariation des Biotyps [5, 7, 8]. Währendder Phänotyp mit dicker Gingiva am

Zahn im Durchschnitt höhere Sondie-rungstiefen aufweist und mechanischeTraumata besser toleriert, neigt der dün-ne Biotyp eher zu Rezessionen.Diese Einteilung ist weitgehend auf dieBedingungen übertragbar, die nach Im-plantatinsertion herrschen. Beim dünnenBiotyp mit einer weniger als zwei Milli-meter dicken marginalen Gingiva kannnicht nur das Implantat-Abutment ausTitan gräulich durchschimmern und sichsomit negativ auf die Ästhetik auswirken,sondern häufig auch ein signifikanterVerlust krestalen Knochens beobachtetwerden [6]. Neben diesen Aspektenkann auch die Qualität und Stabilität derVerbindung zwischen der Suprakon-struktion und dem Implantat und der da-raus resultierende Mikrospalt zu uner-wünschten Reaktionen des Weichgewe-bes führen [1].Daneben sind für die Reaktion des mar-ginalen Hart- und Weichgewebes auchzahlreiche implantateigene Parameterverantwortlich, die einen Einfluss auf denkrestalen Knochen und den Verlauf desmarginalen Attachments haben. Nebender Beschaffenheit der Implantatschulter(beispielsweise rau oder glatt) scheint so-gar deren Position die Gewebereaktionzu beeinflussen. Beobachtungen haben


ergeben, dass sich die subkrestale Tiefeder Implantatschulter proportional zuden Umbau- und Resorptionsvorgängenim krestalen Knochen verhält [11]. Ana-log zu den Vorgängen im krestalen Kno-chen ist auch eine Veränderung desWeichgewebevolumens zu erwarten.Damit sind nicht nur die Implantatober-fläche und die damit verbundene Primär-und Langzeitstabilität, sondern auch dieharmonische Integration der implantat-getragenen Suprakonstruktionen im äs-thetisch sichtbaren Bereich für den Erfolgeiner Implantatbehandlung von großerBedeutung [3]. Der ästhetische Langzeit-erfolg hängt entscheidend von der Inte-gration der Suprakonstruktion in die na-türliche Zahnreihe und dem Weichgewe-bevolumen ab. Als Teil der Suprakon-struktion stehen Abutments transmuko-sal in direktem Kontakt mit dem Weich-gewebe. Biokompatibilität, Materialbe-schaffenheit, Oberflächengüte und -ho-mogenität spielen für die Weichgewebe-reaktion eine bedeutende Rolle. Dieswurde bereits im Bereich der konfektio-nierten Abutments bestätigt. Präfabrizier-te Aufbauten aus Titan sind in der Im-plantatprothetik seit langem etabliert und

zeigen besonders funktionell hervorra-gende Ergebnisse. Aufgrund der ungüns-tigen optischen Eigenschaften, vor allembei Patienten mit dünnem Gingivatyp,gibt es daher schon länger Bestrebungen,den konfektionierten Titanaufbau durchIndividualisieren zu optimieren. Dazu ge-hört das laborseitige Aufbrennen einerKeramikschulter, mit der das bereits be-schriebene gräuliche Durchschimmerndes Aufbaus durch die Schleimhaut ver-hindert werden soll. Ganz neue Möglich-keiten bieten Hochleistungskeramiken,deren mechanische Eigenschaften dieHerstellung von Vollkeramik-Aufbautenerlauben:Angefangen bei den konfektioniertenvollkeramischen Abutments aus Alumi-niumoxid [10] bis zu den modernen yttrium-stabilisierten Zirkonoxid-Abut-ments sind präfabrizierte Keramikauf-bauten erfolgreich in Verwendung [2].Die Materialeigenschaften von Zirkon-oxid [9] erlaubten sogar die Einführungeinteiliger Aufbauten.

Neben den bemerkenswerten mechani-schen und optischen Eigenschaften hatsich bei den Zirkonoxid-Abutments ei-

ne geringere Plaque-Akkumulation ge-zeigt, wodurch das Risiko einer Plaque-induzierten Periimplantitis verringertwird [4, 9].Aufgrund des Fortschritts in der dentalenCAD/CAM-Technologie können neu-erdings neben präfabrizierten Abutmentsauch patientenindividuelle Aufbauten so-wohl aus Titan als auch aus Zirkonoxidangefertigt/geordert werden. Somit kannnoch spezifischer auf die klinische Situa-tion, speziell in Hinsicht auf das kosme-tische Ergebnis, eingegangen werden.

Um die Vorteile CAD/CAM-gestütztgefertigter Abutments optimal nutzen zukönnen, muss die Oberflächenmorpho-logie der am Computer designten undCNC-gefrästen Aufbauten derart be-schaffen sein, dass sie eine Weichgewe-be-Anlagerung fördert beziehungsweisedie mechanische Plaque-Retention nichtbegünstigen darf.Erkenntnisse, die zur Absicherung desklinischen Einsatzes von CAD/CAM-generierten Implantataufbauten in Bezugauf deren Oberflächenhomogenität, be-ziehungsweise -rauigkeit führen, sind da-her von großem Forschungsinteresse.

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Abb. 3 Von links: 2D- und 3D-Analyse des präfabrizierten Zirkonoxid-Aufbaus (Friadent-Cercon-Aufbau, gerade), des unbear-beiteten zentral gefrästen CAD/CAM-Aufbaus aus Zirkonoxid (Ankylos-Cercon-Custom-Abutment by Compartis), und despolierten zentralk gefertigten CAD/CAM-Aufbaus aus Zirkonoxid-Aufbaus (Ankylos-Cercon-Custom-Abutment by Compartis)

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Zusätzlich ist zu prüfen, ob Qualitätskri-terien wie die Oberflächengüte und -ho-mogenität, die für konfektionierte Auf-bauten gelten, auch auf individuell de-signte und mittels CAD/CAM-Verfah-ren hergestellte Aufbauten übertragbarsind. In der vorliegenden Untersuchungwar zusätzlich eine Evaluierung der even-tuell notwendigen Oberflächen-Bearbei-tungsschritte (Politur) vor dem klini-schen Einsatz der CAD/CAM-gestützthergestellten Aufbauten geplant.

Methodik

Die konfektionierte und CAD/CAM-gefertigten Aufbauten wurden zunächstoptisch und danach mittels Konfokalmi-kroskopie verglichen.

Nach der optischen Begutachtung wur-den die Oberflächen der Testkörper ver-größert betrachtet und mit dem qualifi-zierten Mess-System des Konfokalmi-kroskops ausgewertet. Die 3D-Auswer-tung erfolgt mittels der µsurf-Konfokal-mikroskopie (Nanofocus, Oberhausen).Die quantitative Analyse wird anhand ei-nes Analyseprotokolls nach ISO 25178erstellt. Die Rauigkeit in 2D- und 3D-Pa-rametern, die Form, die Dicke und dieMikrogeometrien wurden berechnetund optisch sowie ohne statistische Sig-nifikanz verglichen (Abb. 2 und 3).Zur Dokumentation der Politur wurdeein Protokoll erstellt, das die Reihenfolge,die Dauer und das Politurwerkzeug samtAufsatz festlegte. Die CAD/CAM-gefer-tigten Titan-Aufbauten wurden mit Ti-

tan-Gummipolierern (Komet, Gebr.Brasseler, Lemgo) nachbearbeitet. Für diePolitur der computergesteuert gefrästenAufbauten aus Zirkonoxid kamen dia-mantierte Gummipolierer (Komet, Gebr.Brasseler) in absteigender Körnung(Farbkodierung: blau, rot, grau) zum Ein-satz. Abschließend wurden sie mit einemBison-Haarbürstchen und Zirkonoxid-Diamant-Polierpaste (Sirius Ceramics,Frankfurt) hochglanzpoliert.

Ergebnisse

Bei der optischen Betrachtung zeigte sichzunächst, dass die polierten CAD/CAM-Aufbauten und der präfabrizierte Esthe-ticBase-Aufbau glatter erschienen als dieEstheticBase mit aufgebrannter Keramik-

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Abb. 4 Optische und 3D-Analyse des präfabrizierten Zirkonoxid-Aufbaus (Friadent-Cercon-Aufbau, gerade)

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Abb. 5 2D-Analyse der Oberfläche despräfabrizierten Zirkonoxid-Aufbaus(Friadent-Cercon-Aufbau)

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Abb. 6 Optische und 3D-Analyse des präfabrizierten Titan-Aufbaus (FriadentEstheticBase)

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Abb. 7 2D-Analyse des präfabriziertenTitan-Aufbaus (Friadent EstheticBase)

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Abb. 8 Optische und 3D-Analyse des mit einer Keramikschulter versehenen präfabrizierten Titan-Aufbaus (Friadent Esthe-ticBase, mit händisch geschichteter Keramikschulter)

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schulter. Bei der Analyse der 2-D- und 3-D-Parameter mittels µsurf-Konfokalmi-kroskopie zeigten sich deutliche Unter-schiede in den Rauigkeiten der Aufbau-ten. Weiterhin waren Effekte der Politurauf die CAD/CAM-gefertigten Aufbau-ten zu beobachten (Abb. 2 und 3).

Während die präfabrizierten Aufbautenaus Zirkonoxid (Abb. 4 und 5) und ausTitan (Abb. 6 und 7) mit 0,201 und0,243 Mikrometern im Vergleich mit den0,226 Mikrometern Rauigkeit der Esthe-ticBase mit individueller Keramikschul-ter ähnlich rau sind (Abb. 8 bis 10), wei-sen die unbearbeiteten, im CAD/CAM-Verfahren hergestellten Aufbauten ausTitan und Zirkonoxid (Cercon) mit0,322 und 0,575 Mikrometern (Abb. 11bis 13) eine deutlich höhere Rauigkeitals im polierten Zustand auf.

Nach Einsatz der Politur verändert sichbei den Prüfkörpern der Grad der Rau-igkeit umgekehrt proportional. DieOberfläche des polierten, individuell ge-fertigten Titan-Aufbaus wird mit 0,137Mikrometer um durchschnittlich mehrals die Hälfte glatter, während der polier-te, im CAD/CAM-Verfahren hergestellteCercon-Aufbau mit 0,061 MikrometerOberflächenrauigkeit die glatteste Ober-fläche von allen Prüfkörpern aufweist.

Zahnfarbene Aufbauten imästhetisch sichtbaren Bereichim Detail

Im Fall des Einsatzes von Implantatauf-bauten im ästhetischen Front- und Sei-tenzahnbereich empfiehlt es sich, auf-grund der Ergebnisse zu Oberflächengü-te und -rauigkeit, entweder einen präfa-

brizierten Aufbau aus Zirkonoxid (vgl.Abb. 4 und 5) oder einen CAD/CAM-gefertigten, polierten Zirkonoxid-Aufbauzu verwenden (vgl. Abb. 11 bis 13). DieOberfläche des nicht bearbeiteten, indi-viduellen CAD/CAM-Aufbaus aus Zir-konoxid ist im Vergleich dazu deutlichrauer und birgt Nachteile gegenüber denanderen Variationen.

Aufbauten mit individueller Keramikschulter im Detail

Zusätzlich zu der Oberflächenrauigkeitvon 0,226 Mikrometer sind bei den Fria-dent-EstheticBase-Aufbauten mit indivi-duell gebrannter Keramikschulter unre-gelmäßige Einbuchtungen und Rillen zuerkennen, die eine Anheftung vonPlaque-Bakterien fördern können (vgl.Abb. 8 bis 10).

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Abb. 11 Von links: Optische und 2D-Analyse des computergestützt designten und gefrästen Zirkonoxid-Aufbaus (Ankylos-Cercon-Custom-Abutment by Compartis), unbearbeitet versus manuell poliert

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Abb. 9 und 10 2D-Analyse der aufgebrannten Keramikschulter

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Fazit

Neben den technischen Fragen zur Her-stellung, Implantatverbindung und Mate-rialbeschaffenheit von konfektioniertenAbutments spielen die Oberflächengüteund -homogenität eine entscheidendeRolle. Strukturpolierte oder mikrostruk-turierte Oberflächen an den Implantatauf-bau-Schultern konfektionierter Abut-ments werden seit langem produziert. Diemittels µsurf-Konfokalmikroskopie erho-benen Ergebnisse der vorliegenden Un-

tersuchung geben erste Hinweise darauf,dass polierte, bearbeitete CAD/ CAM-ge-fertigte Zirkonoxid-Aufbauten eine besse-re Oberflächenhomogenität und -güteaufweisen als konfektionierte Titanauf-bauten, oder konfektionierte Abutmentsmit individuell gebrannter Keramikschul-ter sowie unpolierte CAD/ CAM-gestütztgefertigte Custom Abutments. Neben die-sen Schlussfolgerungen bleibt zu klären,ob sich die Hypothese klinisch bestätigt,dass sich die Plaque-Akkumulation an po-lierten, zentral gefrästen Abutments ver-

ringert und dadurch die Gesundheit derperiimplantären Weichgewebe sicher ge-stellt werden kann. Weiterhin stellt sich dieFrage, welcher Grad an Rauigkeit bezie-hungsweise Mikrogeometrie entspre-chend einer Bearbeitung mit Politur für ei-ne gesunde Weichgewebe-Situation anCAD/CAM-Abutments notwendig undausreichend ist und wie diese in einer ArtPoliturprotokoll als Standard gesichertwerden kann. Studien zu diesen Fragestel-lungen existieren bisher nicht und weckenForschungsinteresse.

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Zu den Personen

Dr. Peter Gehrke studierte von 1986 bis 1991 Zahnheilkunde an der Freien Universität Berlin. Nachseiner Promotion, die durch ein Stipendium der Schering AG Berlin unterstützt wurde, ließ er sich inprivater Praxis in Hamburg nieder und konzentrierte sich auf die Bereiche Prothetik und Implantolo-gie. Bereits als Stipendiat, aber auch später an der Universität und in freier Praxis, fokussierte erseine Tätigkeit auf die wissenschaftlichen Aspekte der Zahnheilkunde. Zur Weiterbildung in zahn-ärztlicher Prothetik und Implantologie ging er 1994 in die USA (New York University, College ofDentistry). 1996 kam er nach Mannheim, um hier für ein Implantatunternehmen auf den Gebietender Fortbildung und der Forschung zu arbeiten. Er ist aktives Mitglied der Deutschen Gesellschaftfür Implantologie, der Academy of Osseointegration, der European Association for Osseointegrationund des International College of Prosthodontics. Seit 2012 hat Dr. Gehrke die Co-Schriftleitung derZeitschrift für zahnärztliche Implantologie (ZZI) übernommen. Dr. Gehrke ist Partner der oralchirurgi-schen Gemeinschaftspraxis Prof. Dr. Dhom & Partner in Ludwigshafen.

Ztm. Carsten Fischer ist seit 1996 selbstständiger Zahntechniker. Seinen Abschluss zum Zahntech-niker machte er 1992 im väterlichen Betrieb. Er ist in und mit seinem Beruf gewachsen – seit 1994ist Carsten Fischer als nationaler und internationaler Referent tätig und unterstreicht diese Tätigkeitdurch vielfache Publikationen. Carsten Fischer ist Mitglied in verschiedenen Fachbeiräten undlangjähriger Berater der Dentalindustrie. Unter anderem war er maßgeblich an Produktentwicklun-gen von vollkeramischen Doppelkronen sowie Presskeramiken beteiligt. 2007 wechselte er vonHamburg nach Frankfurt am Main, wo er seit 2007 ein Fachlabor für vollkeramische Restaurationenund Implantologie führt.

Kontaktadresse

Dr. Peter Gehrke • Praxis Prof. Dr. Dohm & Partner • Bismarckstraße 27 • 67059 [email protected] Fischer • sirius ceramic • Lyoner Straße 44-48 • 60528 [email protected]

Abb. 12 und 13 3D-Analyse der CAD/CAM-gefertigten Zirkonoxid-Aufbauten im Detail; unbearbeitet (links) und poliert (rechts)

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