Was ist CADCAM? Wie wird es angewandt und was sind die Vorteile, Risiken und Herausforderungen bei der Anwendung von CADCAM?

Begriffsherkunft von CADCAM:

Der Begriff der CADCAM Anwendung stammt aus der Programmierung von Fertigungsprozessen wie z.B. der CNC Bearbeitung. Dabei werden über die CAD Software (Computer Aided Design) entsprechende Modelle und Baugruppen erstellt. Auf diese Modelle greift dann die CAM Software (Computer Aided Manufacturing) zurück, um Werkzeugwege für Werkzeugmaschinen zu generieren. So können aus digitalen Modellen reale Bauteile werden. 

Anwendung des CADCAM Verfahrens in der Zahnmedizin

Im Bereich der Zahnmedizin wird das CADCAM Verfahren zur Herstellung von Zahnersatz, hauptsächlich bestehend aus Zirkonoxid, verwendet. In der Regel werden über diese Technik Zahnkronen, Teilkronen, Inlays, Onlays und Veneers hergestellt. 

Es gibt unterschiedliche Verfahren, wie CADCAM genutzt wird. Zum einen gibt es das Chairside-Verfahren, bei dem es direkt am Zahnarztstuhl angewandt wird und der Zahnarzt in kurzer Zeit alle Schritte von der Erfassung der Oberflächenbeschaffenheit bis hin zur Anfertigung des Zahnersatz übernimmt.

Hierbei erfolgt zunächst die optische Erfassung der Präparation intraoral. Über eine Kamera mit einem kleinen Kopf werden 3D Aufnahmen des Quadranten oder des gesamten Kiefers angefertigt. Ein entsprechendes Softwareprogramm liefert einen naturgetreuen modellierten Vorschlag zur Kauflächengestaltung (CAD Modell), die vom Zahnarzt jedoch noch individualisiert werden muss.

Nach Fertigstellung des Modells wird dies an eine Fräseinheit übertragen, dass aus einem kompletten Rohling (in der Regel ein keramischer Monoblock) ein reales Modell fräst (CAM Modell). Je nach Zahn nimmt dieser Fräsvorgang 10-20 Minuten in Anspruch. Anschließend erfolgt ein aufwendiges Polieren des Rohlings per Hand. Damit ist die Zahnkrone fertiggestellt und der Patient kann auf das Einsetzen vorbereitet werden. Das Chairside-Verfahren lohnt sich in der Regel bei Einzelzahnversorgungen oder kleineren Brücken von Seitenzähnen.

Zum anderen gibt es das Labside-Verfahren, dass häufig für Frontzähne angewandt wird, da die entsprechende Farbe des Rohling noch nachgearbeitet werden muss. Hierzu wird im Labor ein Gipsmodell als Arbeitsmodell und als Gegenkiefermodell erstellt. Diese Modelle werden dann in ein CADCAM Format, über eine Kamera oder einen Laserabtaster, transferiert. Ein automatisches Grundgerüst wird basierend auf der Software erstellt. Zusätzliche werden ästhetische Gesichtspunkte wie die Präparationsgrenze, Lagebeziehung zu Nachbarzähnen und Bisssituation durch den Zahntechniker ergänzt (CAD Modell). Das finale Modell wird wie beim Chairside-Verfahren an eine Fräseinheit übertragen und ein Sintern (Erhitzen bei erhöhtem Druck) findet statt, wodurch das Volumen um ca. 30 % schrumpft (CAM Modell). Bei Kronen- und Brückengerüsten erfolgt eine Verblendung durch Auftragen und Verbrennen einer herkömmlichen keramischen Masse, die in mehreren Schichten händisch aufgetragen wird. Das fertiggestellte Produkt wird an den Zahnarzt geschickt, der eine entsprechende Reinigung und Einprobe vornimmt.

Das Einsetzen findet in adhäsiver Technik statt, hierzu werden zunächst die Zähne für die Zementierung vorbereitet. Bei einer adhäsiven Befestigung werden mithilfe von 35%igem Phosphorsäure-Gel die Schmelzränder konditioniert und eine Dentinätzung wird für maximal 15 Sekunden vorgenommen bevor ein Dentinhaftvermittler, auf das noch vorsichtig getrocknete bzw. wieder leicht angefeuchtete Dentin und den Zahnersatz aufgetragen wird. Anschließend wird alles gründlich abgesprüht und silanisiert. Abschließend findet eine Kontrolle und Korrektur der Okklusion (Schlussbiss und Kaubewegung) statt und entsprechende Ränder werden ausgearbeitet. Bei Inlays, Onlays und Teilkronen wird zur Verbesserung der Oberflächenstruktur fluoridiert.

Vorteile des CADCAM Verfahrens

Durch die Nutzung des CADCAM Verfahrens können Fehlerkorrekturen, wie zum Beispiel, die Nacharbeit von Präparation einfach erkannt werden und durch im Scansystem integrierte Abstandsfunktionen der Präparationsgrenzen einfach überprüft werden. Bei dem Chairside-Verfahren muss der Zahnarzt darüber hinaus keinen zusätzlichen Termin mit dem Patienten ausmachen. 

Die CADCAM Technology bietet höchste Präzision in Planung und Ausführung und ermöglicht eine minimalinvasive Vorgehensweise, wodurch insbesondere bei älteren Patienten das chirurgische Risiko minimiert werden kann. Die Automatisierung ermöglicht darüber hinaus eine kostengünstigere Fertigung und die gefertigten Produkte sind aufgrund der häufigen Nutzung von Zirkon metallfrei.

Risiken des Verfahrens

Obwohl das digitale CADCAM Verfahren dem konventionellen Verfahren tendenziell überlegener ist, besteht die Gefahr der Unpräzision bei der Vielzahl von technik-sensitiven Arbeitsschritten zur Aufnahme der Pass- und Bissform. Darüber hinaus besteht bei verblendeten Gerüsten die Gefahr des Chippings, was bedeutet, dass sich die Verblendkeramik vom Gerüst aufgrund der Belastung abschert. Weitere Komplikationen können unter anderem eine Fraktur (Bruch) sein, Zahnsensibilität durch Fehler bei der Befestigung des Gerüstes oder Kronenrandkaries, was durch unzureichende Mundhygiene oder Befestigungsmaterial in der Klebefuge zurückzuführen ist. Da bei der digitalen intraoralen Abformung nur Ausschnittsbilder zu einem Gesamtmodell gemacht werden, ist der Algorithmus für die Genauigkeit des Gesamtmodells relevant. Um diesem vorzubeugen, sollte dem empfohlenen Scanpfad des entsprechenden Scansystems gefolgt werden, um Ungenauigkeiten bei der Erstellung des Gesamtmodells vorzubeugen. 

Herausforderungen

Aufgrund der rasanten Fortschritte in der CADCAM Technik ist ein Erwerb der entsprechenden Kenntnisse sowie eine ständige Weiterbildung notwendig. Die Zeiteinsparung durch Nutzung des CADCAM Verfahrens besteht insbesondere bei dem Quadrantenscan. Bei einer Präzisionsabformung des Kiefers mit Situationsabformung, sowie Total- und Teilprothetik ist noch ein erheblicher Entwicklungsaufwand durch die Hersteller erforderlich. Ebenfalls ist ein heutiger gegenseitiger Datentransfer zwischen Praxisverwaltungsprogramm und der Intraoralscanner Software noch nicht möglich. Mittel bis langfristig wird jedoch angenommen, dass das digitale CADCAM Verfahren die konventionelle Abformung ersetzt. Eine weitere Hürde, insbesondere für kleine und mittelgroße Zahnarztpraxen, stellen unter anderem die hohen Investitionskosten von 60.000-80.000 Euro da, die für ein vollständiges CADCAM System durchschnittlich notwendig sind. Dies kann je nach Größe und Ausführung variieren.