Verfahren zur Herstellung mehrschichtig aufgebauten Zahnersatzes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung individuellen, mehrschichtig aufgebauten Zahnersatzes, wie beispielsweise herausnehmbarem Zahnersatz, implantatgetragenem Zahnersatz einschließlich der Implantate, Implantat- Suprastrukturen, Brücken, Kronen, Teilkronen, Onlays und Inlays.

Bei der Versorgung von Patienten mit einzelnen stark zerstörten Zähnen kommen sogenannte Einzelkronen zur Anwendung. Hierzu werden die Zähne durch den Zahnarzt in der Art präpariert, dass konische Zahnstümpfe entstehen. Die fehlende Zahnsubstanz wird dabei durch die künstliche Krone ersetzt. Sind einzelne Zähne so stark zerstört, dass diese entfernt werden mussten, kommen im Alveolarknochen verankerte Implantate (künstliche Zahnwurzeln) zur Anwendung. Auf diese werden präfabrizierte konische Aufbauteile aufgesetzt, die eine den präparierten Zahnstümpfen vergleichbare Form aufweisen. Alternativ werden Zähne, die vor und/oder hinter dem fehlenden Zahn/ Zähnen stehen, in der oben beschriebenen Form präpariert. Im Bereich der fehlenden Zähne werden Brückenzwischenglieder eingefügt, um diese zu ersetzen.

All diesen Situationen ist gemeinsam, dass der Zahnarzt eine Abformung der Mundsituation nimmt. Dieses Negativ wird durch den Zahntechniker in ein Positiv umgesetzt (Modell). Dieses dient der Anfertigung des Zahnersatzes durch den Zahntechniker in einem manuellen Herstellverfahren. Metalle, Keramik und Polymere werden dabei alleine oder als Verbund verarbeitet. Nach der Kontrolle des Zahnersatzes durch den Zahnarzt im Munde des Patienten hinsichtlich Aussehen, Passgenauigkeit, Funktionstüchtigkeit gegenüber den angrenzenden Geweben (Schleimhaut, Wange, antagonistische Zähne, Nachbarzähne) wird der Zahnersatz definitiv auf den präparierten Zahnstümpfen befestigt

Alternativ kann der Zahnersatz auch durch CAD/CAM-Verfahren hergestellt werden. Die erforderlichen Messdaten für den Reverse Engineering Prozess werden durch

optische oder mechanische Digitalisierung im Munde des Patienten (intraoral) oder anhand der Modelle (extraoral) gewonnen. Es folgt eine Konstruktion der Form des Zahnersatzes im Computer und eine anschließende Herstellung durch subtraktive (Schleifen, Fräsen) oder additive (Pressen, Gießen, Lasersintern) Verfahren. Unabhängig von der Herstellung des Zahnersatzes (konventionell, CAD/CAM) werden aus ästhetischen Gründen unterschiedliche Materialien kombiniert (Keramik auf Metall, Polymere auf Metall, Keramik auf Keramik). Die für die Oberflächengestaltung verwendeten Materialien werden dabei überwiegend unter ästhetischen Aspekten ausgewählt, weisen aber hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften Nachteile auf.

Herausnehmbarer Zahnersatz wird mittels Halteelementen (z.B. Klammern, Attachments) am Restzahn bestand verankert, weshalb dessen Gerüststruktur zwingend aus Werkstoffen mit entsprechend abgestimmten elastischen Eigenschaften hergestellt werden muss. Ursächlich hierfür ist das elastische Aufbiegen der Halteelemente beispielsweise beim Eingliedern bis zum Erreichen des sogenannten Prothetischen äquators. Unterhalb dieses, d.h. beim elastischen Rückstellen der Klammerelemente wird der herausnehmbare Zahnersatz sicher am Restzahnbestand fixiert. Beim Ausgliedern des Zahnersatzes werden die Klammerelemente wiederum elastisch aufgebogen und müssen sich anschließend wieder deformationsfrei zurückstellen. Derartige Werkstoffeigenschaften sind mit metallischen Werkstoffen aber auch Polymeren zu erreichen, während keramische Werkstoffe hierfür bislang ungeeignet erscheinen. Auch für festsitzenden Zahnersatz werden keramische Werkstoffe bislang nur für kurzspannige und nicht für langspannige Brücken eingesetzt.

Die Gestaltung eines mehrschichtigen Zahnersatzes erfolgt unabhängig von dem Herstellverfahren auf der Grundlage von Erfahrungen. Eine gezielte Gestaltung des Zahnersatzes, ausgehend von den mechanischen, ästhetischen und funktionellen Anforderungen mit einer entsprechenden Konstruktion der einzelnen Anteile des Verbundkörpers (hochfestes Gerüst, ästhetische Verblendung), erfolgt bislang nicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem unter Vermeidung aufwendiger Handarbeit die Herstellung ästhetischen Zahnersatzes mehrschichtigen Aufbaus, insbesondere von herausnehmbarem Zahnersatz, implantatgetragenem Zahnersatz einschließlich der Implantate, Implantat- Suprastrukturen, Brücken, Kronen, Onlays und Inlays ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren zur Herstellung mehrschichtig aufgebauten Zahnersatzes dadurch gelöst, dass zunächst ein CAD- Datensatz des herzustellenden Zahnersatzes aus den digitalisierten Messdaten der bereits präparierten Zähne oder der Implantate und deren unmittelbaren Umgebung, in die der Zahnersatz eingefügt werden soll, erstellt wird, dass aus diesem CAD-Datensatz ein erster und ein zweiter CAD-Teildatensatz bestimmt wird, wobei der erste CAD-Teildatensatz in der Regel die tragende Gerüststruktur des Zahnersatzes und der zweite CAD-Teildatensatz die ästhetisch und/oder funktionell relevante, überwiegend der Mundhöhle zugewandte Außengeometrie des Zahnersatzes repräsentiert, dass daran anschließend mittels des ersten CAD- Teildatensatzes die tragende Gerüststruktur hergestellt wird und dann die tragende Gerüststruktur zum mehrschichtig aufgebauten Zahnersatz durch Auftrag einer Funktionsschicht beispielsweise in Form einer Verblendkeramik oder eines der Schleimhaut zugewandten Polymers mittels des zweiten CAD-Teildatensatzes fertig gestellt wird. Der CAD-Datensatz kann dabei intraoral oder von Kiefermodellen oder Teilmodellen extraoral erstellt werden. Die tragende Gerüststruktur wird dabei vorteilhafterweise aus metallischen und/oder keramischen Werkstoffen und/oder Polymeren hergestellt. Von Vorteil kann es sein, wenn der zweite CAD-Teildatensatz in mehrere CAD-Teildatensätze unterteilt wird, um mehrteilige Formen mit Trennlinie im Bereich der größten Zirkumferenz herstellen zu können. Bei Brücken, Kronen, Teilkronen oder Inlays ist es vorteilhaft, wenn die zur Verblendung dienende Funktionsschicht beispielsweise die Verblendkeramik einschließlich des Restaurationsrandes geformt wird. Um eine Reproduktion physiologischer, natürlicher Kauflächen mit entsprechender Fissurentiefe zu ermöglichen, erweist es sich vorteilhaft, wenn die zur Verblendung dienende Funktionsschicht aus

keramischen Werkstoffen oder Polymeren durch additive Verfahren beispielsweise Heißpressen, Druckguss oder Schlickerguss hergestellt wird.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Zunächst werden Messdaten der bereits für die Aufnahme des Zahnersatzes präparierten Zahnstümpfe, der angrenzenden Gewebe, der Nachbarzähne und Antagonisten ermittelt und bilden die Grundlage des CAD-Datensatzes. Die Messdaten können dabei intraoral oder von Kiefermodellen oder Teilmodellen oder vorliegenden Halbzeugen (Implantatkomponenten, Brückengerüsten) extraoral erstellt werden. Der daraus abgeleitete CAD-Datensatz repräsentiert den zu erstellenden Zahnersatz als eine geschlossene Volumenform. Bei der Herstellung eines Zahnersatzes sind ästhetische, funktionelle und mechanische Aspekte zu berücksichtigen. Ausgehend davon werden Anteile berechnet, die aus mechanisch festen Werkstoffen bestehen müssen, solche die aus funktionell vorteilhaften Werkstoffen und solche die aus ästhetisch vorteilhaften Werkstoffen hergestellt werden müssen. Die Herstellung des Zahnersatzes erfolgt durch CAM-Fertigung von Hohlformen, in denen zunächst die Anteile des Zahnersatzes mit den höchsten Verarbeitungstemperaturen hergestellt werden. Nachfolgend werden Formen hergestellt, um die Anteile der Werkstoffe mit niedrigeren Verarbeitungstemperaturen hinzuzufügen. Dabei bilden die in vorherigen Prozessschritten bereits hergestellten Anteile des Zahnersatzes, die entweder ästhetische, funktionelle oder mechanische Anforderungen berücksichtigen, Anteile der Form. Erfindungsgemäß wird deshalb der CAD-Datensatz in mindestens zwei CAD-Teildatensätze zerlegt, wobei der erste CAD-Teildatensatz das Innere des mehrschichtig aufgebauten Zahnersatzes repräsentiert und der zweite CAD- Teildatensatz den äußeren Teil des Zahnersatzes. Somit kann zunächst ein nach mechanischen Gesichtspunkten geformtes hochfestes Brückengerüst aus Metall mittels des ersten CAD-Teildatensatzes und eines geeigneten Formgebungsverfahrens gefertigt werden. Mittels des zweiten CAD-Teildatensatzes wird dann das hochfeste Brückengerüst um eine ästhetische keramische

Verblendung ergänzt, wobei Materialien unterschiedlicher Sinterschwindung angewandt werden.

Durch die Erstellung des ersten CAD-Teildatensatzes kann auch durch konventionelle Verfahren hergestellter Zahnersatz (z.B. gegossenes Brückengerüst) oder auch durch subtraktive Verfahren (Schleifen, Fräsen) hergestellter Zahnersatz weiterverarbeitet werden. Für die ästhetische und/oder funktionelle Verblendung wurde der zweite CAD-Teildatensatz, der in weitere Teildatensätze untergliedert werden kann, erstellt. Alternativ kann die Herstellung der Hohlformen durch additive Verfahren, wie Stereolithographie oder sequentiellen Auftrag mit nachfolgendem Sintern erfolgen, oder die Formgebung einzelner Anteile des Zahnersatzes durch additive Verfahren, wie Stereolithographie oder sequentiellen Auftrag von Metall oder Keramik mit nachfolgendem Sintern realisiert werden.

Herausnehmbarer Zahnersatz kann mit der vorliegenden Erfindung besonders einfach und effektiv aus keramischen, metallischen und Polymer-Werkstoffen hergestellt werden, indem z.B. ein metallisches Gerüst nachfolgend um ästhetische Verblendungen ergänzt wird, an das wiederum aus Polymeren gefertigte Prothesensättel angefügt werden. Erreicht wird dieses, indem der einmal ermittelte CAD-Datensatz in beliebig viele Teildatensätze zerlegt werden kann unter jeweiliger Berücksichtigung der funktionellen Aufgabe des Teilbereiches eines mehrschichtigen Zahnersatzes. Das heißt zum Beispiel, dass ein Teilbereich nur ästhetische Gesichtspunkte berücksichtigen soll.

Bei der Verwendung der präfabrizierten Teile auf Implantaten ist es möglich, Formen in Serie herzustellen, die die präfabrizierten Teile als Bestandteil der Form enthalten. In diesem Fall wird im einfachsten Fall nur der individuelle Anteil der Form für den jeweiligen Patienten erstellt. Der erste CAD-Teildatensatz würde dann dem präfabrizierten Teil entsprechen. Denkbar ist jedoch auch, dass der erste CAD-

Teildatensatz nochmals unterteilt würde und ein Teildatensatz dann den individuellen Anteil repräsentieren würde.

In einem vorbereitenden Schritt könnte das präfabrizierte Teil in einem subtraktiven Verfahren reduziert werden, um es auf die Form des ersten CAD-Teildatensatzes zu bringen und nachfolgend in einem oder mehreren Schritten um Anteile, die aus mechanisch festen Werkstoffen bestehen müssen, oder die aus funktionell vorteilhaften Werkstoffen oder solchen, die aus ästhetisch vorteilhaften Werkstoffen hergestellt werden müssen, zu ergänzen.