Kieferorthopädische Minischrauben-Platzierung in interradikulären Bereichen mit einem Chairside Digital CAD-CAM Surgical Guide

Zusammenfassung

Ziel dieses Protokolls ist es, einen digitalen Workflow am Stuhl zu präsentieren, der CBCT- und CEREC CAD/CAM-Technologie integriert, um biokompatible chirurgische Führungen für die Platzierung der kieferorthopädischen Minischrauben in der Praxis zu entwerfen und herzustellen, wodurch die Genauigkeit verbessert und externe Software sowie laborabhängige Verfahren eliminiert werden.

Zusammenfassung

Diese Studie zielt darauf ab, eine neuartige digitale Technik am Stuhlrand einzuführen, um chirurgische Führungen zu erstellen, die bei der Platzierung kieferorthopädischer Minischrauben helfen. In dieser klinischen Validierungsstudie wurden 12 kieferorthopädische Minischrauben bei sechs Patienten mit einem Stuhl-Economical Restoration of Esthetic Ceramics (CEREC)-System in Kombination mit Kegelstrahl-Computertomographie (CBCT) eingesetzt. Ein dreidimensionales Bild wurde erzeugt, indem CBCT-Scans mit digitalen Zahnmodellen integriert wurden, die über das Stuhlsystem erhalten wurden. Der optimale Einsetzwinkel und die optimale Position für kieferorthopädische Minischrauben wurden anhand dieses Bildes geplant. Anschließend wurde eine chirurgische Führung in der computerunterstützten Designsoftware (CAD) entworfen und mit dem computergestützten Fertigungssystem (CAM) hergestellt. Präoperative und postoperative CBCT-Scans, die von Patienten erhalten wurden, wurden überlagert, um die Winkelabweichung, Einstiegspunktabweichung und Endpunktabweichung zwischen geplanter und tatsächlicher Minischraubenposition zu vergleichen. Die mittleren Abweichungen des Einstiegspunkts und Endpunkts betrugen jeweils 2,4 ± 0,7 mm (Bereich: 1,2–3,4 mm) bzw. 2,4 ± 0,6 mm (Bereich: 1,3–3,4 mm). Die mittlere Winkelabweichung betrug 3,8° ± 2,3° (Bereich: 0,4°–7,2°). Während des sechsmonatigen Nachbeobachtungszeitraums wurden keine Minischraubenausfälle festgestellt. Diese Studie entwickelte erfolgreich eine auf dem Stuhl basierende Minischrauben-Operationsführungsmethode, deren Genauigkeit und Stabilität vorläufig bei Patienten validiert wurden.

Einleitung

Kieferorthopädische Minischrauben haben aufgrund ihrer Einfachheit, ihres schnellen Einsetzens, ihrer minimalen Invasivität und ihrer Kosteneffizienz ^1,2,3 große Beliebtheit erlangt. Trotz dieser Vorteile ist der klinische Erfolg oft durch anatomische Einschränkungen, Variabilität der Bedienerfähigkeiten und das Fehlen standardisierter Hilfswerkzeuge begrenzt. Eine der wichtigsten Herausforderungen ist die präzise Positionierung der Minischrauben, da eine falsche Platzierung zu Wurzelschäden führen oder die Knochenintegrität^{beeinträchtigen kann 3}.

Chirurgische Führungssysteme sind weithin als wirksame Werkzeuge zur Verbesserung der Platzierungsgenauigkeit und zur Minimierung von Komplikationen^{anerkannt 4,5}. Die meisten derzeit verfügbaren geführten Systeme basieren auf Planung durch Dritte, Laborfertigungsverfahren oder Zusammenarbeit mit spezialisierten Technikern, was die Behandlungskosten erhöht, die Bearbeitungszeit verlängert und die sofortige Implementierung am Stuhl begrenzt⁶. Darüber hinaus beinhalten viele Arbeitsabläufe mehrere Datenkonvertierungsschritte und Softwareplattformen, was das Risiko von Registrierungsfehlern erhöht und die prozedurale Effizienz verringert.

Um diese Einschränkungen zu beheben, führt diese Studie einen schlanken digitalen Workflow am Stuhlrand ein, der die Cone-Beam-Computer-Graphed Computing (Computer-Aided Manufacturing) Computed-Tomography (CBCT) mit dem Computer-Aided Design/Computer-Aided Manufacturing (CAD/CAM)-System für die Konstruktion und Herstellung von chirurgischen Führungen integriert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Arbeitsabläufen, die externe Laborunterstützung erfordern, ermöglicht die vorgeschlagene Methode eine vollständig virtuelle Planung im Büro, Steuerungsdesign und Fertigung auf einer einzigen integrierten Plattform. Dieser Ansatz verringert die Abhängigkeit von spezialisiertem Personal und erleichtert die Herstellung von Leitfäden für gleichzeitige Besuche, wodurch die klinische Effizienz und Zugänglichkeit verbessert werden.

Über die Vereinfachung des Arbeitsablaufs hinaus bietet die derzeitige Methode mehrere weitere Vorteile. Erstens ermöglicht die direkte Integration von CBCT-Daten mit intraoralen digitalen Scans eine präzise Visualisierung der Zahnwurzeln, der Morphologie des Alveolarknochens und der interradikulären Räume, was die Sicherheit der Platzierung der Minischraube verbessert und das Risiko von Wurzelverletzungen verringert. Zweitens verbessert die Verwendung einer zahngestützten Führung, die aus transparentem biokompatiblem Harz gefertigt ist, die intraorale Stabilität und ermöglicht eine direkte visuelle Überprüfung der Führungsposition während der Operation. Drittens kann die digital standardisierte Einfügungstrajektorie die operatorabhängige Variabilität verringern und die Reproduzierbarkeit verbessern, insbesondere in anatomisch schmalen interradikulären Regionen. Schließlich minimiert der vollständig digitale Arbeitsablauf manuelle Fertigungsschritte und kann die Konsistenz und Vorhersehbarkeit der Führungsproduktion verbessern.

Diese Studie zielte darauf ab, einen digitalen Workflow für die geführte kieferorthopädische Minischrauben-Platzierung zu präsentieren und deren Genauigkeit zu bewerten, um vorläufige Belege für die klinische Machbarkeit, Reproduzierbarkeit und potenzielle Vorteile gegenüber herkömmlichen geführten Techniken zu liefern.

Protokoll

Diese Studie wurde vom Institutional Review Board des Beijing Tiantan Hospital, Capital Medical University (KY2022-041-01) genehmigt und gemäß der Helsinkier Erklärung und den institutionellen Richtlinien für die humane Forschung durchgeführt. Vor der Teilnahme und Einleitung klinischer Verfahren wurde von allen Patienten eine schriftliche informierte Zustimmung eingeholt. Sechs Patienten, die zwischen April 2022 und Juni 2023 in der Kieferorthopädie-Abteilung des Tiantan-Krankenhauses in Peking behandelt wurden, unterzogen sich einer kieferorthopädischen Minischrauben-Insertion.

1. Erfassung digitaler Daten des Zielbereichs

1. Erwerben Sie intraorale digitale Modelle.
   1. Führen Sie eine intraorale Untersuchung mit einem Intraoralscanner durch, um vollständige digitale zahnärztliche Modelle des Oberkiefers zu erhalten. Gewährleisten Sie eine vollständige Abdeckung des Bogens und eine genaue Erfassung der interradikulären Regionen.
2. Erwache CBCT-Bilder.
   1. Nehmen Sie CBCT-Scans des Maxillofazialen Bereichs mit einer CBCT-Einheit auf.
      1. Verwenden Sie eine Voxelgröße von 0,16 mm.
      2. Verwenden Sie ein Sichtfeld von 8 cm × 8 cm, das ausreicht, um die Oberkieferzahn und das umliegende Alveolarknochen einzuschließen.
      3. Stellen Sie bildgebende Parameter gemäß den Herstellerempfehlungen für die Planung kieferorthopädischer Implantate ein.
      4. Stellen Sie eine klare Sichtbarkeit des Alveolarknochens und der angrenzenden Zahnwurzeln vor (Abbildung 1A).

2. Durchführung virtueller Planung der Minischraubenplatzierung

1. Registrieren Sie CBCT- und intraorale Scan-Daten.
   1. Importieren Sie digitale Zahnmodelle und CBCT-Daten in Implantatplanungssoftware.
      1. Erstellen Sie eine Panoramarekonstruktion aus dem CBCT-Datensatz innerhalb der Software.
      2. Führen Sie die Erstregistrierung durch manuelle Auswahl von drei entsprechenden Zähnen sowohl im digitalen Zahnmodell als auch in der CBCT-Panoramaansicht durch (Abbildung 1B).
      3. Platzieren Sie die ausgewählten Zähne neben dem geplanten Bereich der Minischraube und fügen Sie gut definierte anatomische Zahnstrukturen wie Molar- oder Prämolarspitzen und Rillen hinzu.
      4. Nach Auswahl der Referenzzähne stellen Sie sicher, dass die Software automatisch die Datensatzüberlagerung und Oberflächenausrichtung abschließt.
      5. Überprüfen Sie die Registrierungsgenauigkeit in axialen, koronalen und sagittalen Ansichten vor der virtuellen Minischraubenplanung (Abbildung 1C).
      6. Wiederholen Sie den Registrierungsprozess, wenn sichtbare Unstimmigkeiten oder Ausrichtungsabweichungen festgestellt werden.
2. Plane Miniscrew-Positionen virtuell.
   1. Bestimmen Sie die Einführungsstellen der Minischraube anhand der anatomischen Beziehung zwischen der Morphologie des Alveolarknochens und benachbarten Zahnwurzeln.
      1. Positionieren Sie jede Minischraube so, dass die Beteiligung der kortikalen Knochen maximiert wird und die Nähe der Wurzeln vermieden wird.
      2. Planen Sie die Platzierung der Minischraube 5–7 mm apikal zum Alveolarkamm.
      3. Stellen Sie den Einsatzwinkel auf 30°–40° relativ zur Längsachse der benachbarten Zähne gemäß den festgelegten klinischen Richtlinien ein (Abbildung 1D).

3. Herstellung der chirurgischen Anleitung

1. Entwerfen Sie die chirurgische Führung.
   1. Entwerfen Sie eine zahngestützte chirurgische Führung mit CAD-Software.
      1. Integrieren Sie Rückhaltearme und Führungshüllen, die mit der geplanten Einführungswinkel ausgerichtet sind.
      2. Überprüfen Sie die passive Sitzposition und ausreichende Unterstützung durch ausgewählte Widerlagerzähne.
      3. Gestalten Sie die Führungshülsen so, dass sie einem 2,0 mm Durchmesser des Einführungswerkzeugs entsprechen.
      4. Definieren Sie Führungsmaße, unterstützende Zahnpositionen, Führungsdicke und Inspektionsfenster innerhalb der Software, um intraorale Stabilität und Visualisierung sicherzustellen (Abbildung 1E).
2. Stelle die chirurgische Anleitung her.
   1. Fräsen Sie den chirurgischen Führungsstuhl aus einem transparenten, biokompatiblen Harzblock mit einer Fräseinheit in der Praxis. Befolgen Sie die Fräsvorgaben des Herstellers und führen Sie die Nachbearbeitung gemäß den Harzanweisungen durch, einschließlich Reinigung und leichter Polymerisation, falls erforderlich (Abbildung 1E).

4. Durchführung der geführten Minischrauben-Platzierung

1. Bereite die Operationsstelle vor.
   1. Weisen Sie den Patienten an, 60 Sekunden lang mit 0,2 % Chlorhexidinlösung zu spülen, um eine orale Antisepsis vor der Operation zu erreichen.
2. Lokale Betäubung verabreichen.
   1. Verabreichen Sie 2 % Lidocain mit 1:100.000 Epinephrin und bestätigen Sie vor dem Einsetzen der Minischraube eine ausreichende Anästhesie.
3. Positionieren Sie die chirurgische Führung.
   1. Setzen Sie die chirurgische Führung intraoral und überprüfen Sie die vollständige Sitzordnung und Stabilität.
      1. Bestätigen Sie die Anpassung über die Inspektionsfenster.
      2. Stellen Sie sicher, dass keine sichtbare Lücke größer als etwa 0,5 mm zwischen der Führung und der tragenden Zahnoberfläche vorhanden ist (Abbildung 2A).
      3. Üben Sie sanften bilateralen Fingerdruck aus, um das Fehlen von Schaukeln oder Verschiebungen vor dem Einsetzen der Minischraube zu überprüfen.
      4. Wenn unvollständige Sitzordnung oder Instabilität festgestellt wird, entfernen Sie die Führung und prüfen Sie vor der Weiterfahrt auf Scanungenauigkeiten, Fertigungsfehler oder okklusale Störungen.
4. Setze kieferorthopädische Minischrauben ein.
   1. Setze selbstbohrende Minischrauben mit einem Implantatmotor ein.
      1. Verwenden Sie Minischrauben mit einem Durchmesser von 1,4 mm und einer Länge von 8,0 mm.
      2. Beibehalten Sie die vorgeplante Einstichbahn und die Winkelung während der Platzierung.
      3. Führen Sie die Einführung mit einer Rotationsgeschwindigkeit von etwa 20–35 U/min unter kontinuierlicher Kochsalzbewässerung durch.
      4. Halten Sie das Einstichmoment gemäß den Herstellerempfehlungen aufrecht, um eine übermäßige Belastung des kortikalen Knochens zu minimieren (Abbildung 2B, C).

5. Beurteilung der Minischraubenposition postoperativ

1. Postoperative CBCT-Bilder aufnehmen.
   1. Erhalten Sie postoperative CBCT-Scans mit denselben Bildparametern, Voxelgrößen und Sichtfeld wie der präoperative Scan, um Standardisierung und Vergleichbarkeit sicherzustellen.
2. Präoperative und postoperative Datensätze überlagern.
   1. Importiere postoperative CBCT-Daten in eine Analysesoftware. Überlagern Sie präoperative Planungsdaten mit postoperativen Bilddaten unter Verwendung identischer Referenzmarken.
3. Messung der Platzierungsabweichungen.
   1. Messen Sie Winkelabweichungen, Einstiegspunktabweichungen und Endpunktabweichungen zwischen geplanter und tatsächlicher Minischraubenposition mit den integrierten Analysewerkzeugen der Software (Abbildung 2D).
      1. Definieren Sie die Einstiegspunktabweichung als den dreidimensionalen (3D) linearen Abstand zwischen den koronalen Mittelpunkten der geplanten und platzierten Minischrauben.
      2. Definiere Endpunkt-Abweichung als den 3D-linearen Abstand zwischen den apikalen Zentren der geplanten und platzierten Minischrauben.
      3. Definieren Sie die Winkelabweichung als den 3D-Winkel, der zwischen den Längsachsen der geplanten und platzierten Minischrauben entsteht.
      4. Lineare Abweichungen in Millimetern und Winkelabweichungen in Grad aufzeichnen.
         HINWEIS: Ein schematisches Flussdiagramm, das den vollständigen digitalen Arbeitsablauf von der intraoralen Untersuchung bis zur postoperativen Genauigkeitsbewertung zusammenfasst, ist in Abbildung 3 dargestellt.

Ergebnisse

Insgesamt wurden 12 kieferorthopädische Minischrauben erfolgreich bei 6 Patienten entweder im bukkalen oder palatalen interradikulären Bereich des hinteren Oberkiefers mit der digital gefertigten chirurgischen Führung am Stuhl eingesetzt. Alle chirurgischen Führungen zeigten während des Eingriffs eine stabile intraorale Sitzordnung, und es wurden keine Führungsfrakturen oder intraoperative Komplikationen festgestellt. Repräsentative klinische Bilder der Führungspositionierung und des geführten Minischraubeneinsatzes sind...

Diskussion

Kieferorthopädische Minischraubenimplantate haben aufgrund ihrer minimalen Invasivität, einfachen Einsetzbarkeit und Wirksamkeit als temporäre Verankerungsgeräte breite klinische Akzeptanz erlangt. Dennoch bleibt eine genaue Platzierung technisch herausfordernd, insbesondere in interradikulären Regionen, in denen die begrenzte Knochenverfügbarkeit und die Nähe zu benachbarten Wurzeln das Risiko von Wurzelschäden und Minischraubeninstabilität erhöhen⁷. Frühere Stud...

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
CEREC Guide Bloc maxi	Dentsply Sirona	REF 6447093	Resinblock zum Herstellen von chirurgischen Leitschienen
CEREC Omnicam	Dentsply Sirona	REF 6390327	Intraoralscanner
CEREC SW 4.4	Dentsply Sirona	REF 6731637	Software zur Gestaltung einer Minischrauben-Chirurgie-Leitschiene
GALILEOS Implant software v 1.9	Dentsply Sirona	REF 6369503	Software zur Überlagerung digitaler Zahnmodelle und CBCT-Daten
GuideMia V5.0	GuideMia Inc.	https://ai.guidemia.com/downloads/	Software zur Überprüfung der Genauigkeit der Implantatplatzierung
Implantmotor	W&H SI-923	REF 00900100	Maschine zur Platzierung von Minischrauben
Minischraube	Ormco	REF 601-0021	Kieferorthopädisches Verankerungsgerät
Orthophos XG 3D	Dentsply Sirona	REF 6303452	CBCT-Maschine