Das Ziel der Studie von Uni.-Ass. Prof. Dr. Ahmed Othman et al. bestand darin, die Bindungseffizienz und Dauerhaftigkeit von festsitzenden kieferorthopädischen Polyetheretherketon (PEEK)-Retainern klinisch zu untersuchen. Außerdem sollte die Möglichkeit einer vollständig digitalen Herstellung dieser Retainer evaluiert werden. In der Studie, einem Beitrag für die Kieferorthopädie 02/2023, wird der kieferorthopädische Behandlungsfall einer 23-jährigen Patientin vorgestellt, der nach der Harmonisierung der Zahnbögen und der Bisslagenkorrektur linguale Retainer aus PEEK eingesetzt wurden. Die Herstellung und das Designen der Retainer geschah vollständig digital mittels der In-lab-Software. Die gefrästen PEEK-Retainer wurden sequenziell mit Aluminiumoxid bestrahlt, visio.link aufgetragen und mit dem Resin-Zement seT klinisch befestigt. Nach anfangs monatlichem Recall wurde nach drei Monaten das Intervall auf eine halbjährliche Kontrolle bis zum 18. Monat hochgestuft. Der durch die Vorbehandlung und Kombination unterschiedlicher Materialien geschaffene Haftverbund zwischen Zahnschmelz und PEEK zeigte innerhalb der untersuchten 18 Monate eine gute Haltbarkeit. Als Fazit kann festgehalten werden: Die CAD/CAM-Technologie spielt eine große Rolle in der Kieferorthopädie. Es ist möglich, einen PEEK-Retainer auf einem völlig digitalen Weg herzustellen. PEEK ist eine mögliche Alternative zu Metall als Retainermaterial.

Die „Kieferorthopädie“ informiert viermal im Jahr über die neuesten Erkenntnisse und Entwicklungen aus Praxis und Wissenschaft. Die Beiträge befassen sich mit allen Sachgebieten der modernen Kieferorthopädie. Praxisnahe Patientenberichte und Übersichtsartikel bilden das Herzstück jeder Ausgabe. Kongressberichte, Buchbesprechungen, Praxistipps, Interviews und eine ausführliche Übersicht über kieferorthopädische Fortbildungsveranstaltungen runden das redaktionelle Spektrum ab. Eine Vielzahl von anschaulichen, zum größten Teil farbigen Abbildungen in optimaler Reproduktionsqualität illustriert die einzelnen Beiträge. Mit kostenlosem Zugang zur Online-Version recherchieren Abonnenten komfortabel online – auch rückwirkend ab 2003 im Archiv. Kostenloser Zugang zur App-Version für Abonnenten. Mehr Infos zur Zeitschrift, zum Abo und zum Bestellen eines kostenlosen Probehefts finden Sie im Quintessenz-Shop.

Einleitung

Die Computer-aided design/computer-aided manufacturing-Technologie (CAD/CAM) findet seit mehr als 30 Jahren Anwendung in der Zahnmedizin¹. Um die Präzision und Patientenakzeptanz bewerten zu können, wurde der digitale Arbeitsablauf in mehreren klinischen Untersuchungen getestet². Die Möglichkeit eines einmaligen Besuchs in der Zahnarztpraxis und die weltweite Datenübertragung gelten hierbei als Hauptvorteile der digitalen Zahnheilkunde³. Das Designen, die Modellanalyse und das indirekte Befestigen von kieferorthopädischen Apparaturen sind heutzutage ein fester Bestandteil des zahnmedizinischen Alltags^4–7.Darüber hinaus können die kieferorthopädischen, festsitzenden, funktionellen Apparaturen, wie zum Beispiel Hybrid-Hyrax, digital entworfen und unter Verwendung eines vollständig digitalen Arbeitsablaufes für den klinischen Gebrauch hergestellt werden⁶.

Um die Zähne nach Abschluss der kieferorthopädischen Behandlung an der erreichten Position zu halten, ist es notwendig, Retentionsgeräte einzusetzen. Andernfalls besteht das Risiko eines Rezidivs der Zahnfehlstellung durch biologische Veränderung der Knochenformation, gepaart mit der Okklusionsstabilität.Hierzu wird vorzugsweise ein festsitzender Retainer eingesetzt^8,9. Diesbezüglich bietet der digitale Workflow präzisere Ergebnisse als herkömmliche Abformungen^10,11.

Bei der Behandlung mit fixierten Retainern aus Metall können verschiedene Komplikationen auftreten, welche sowohl die Funktion als auch die Ästhetik beeinträchtigen. Dazu zählen vor allem die Materialermüdung oder der Verlust des Haftverbundes. Des Weiteren kann bei sehr transluzenten Zähnen oder Zahnlücken die dunkle Erscheinung metallener Retainer zu einer Beeinträchtigung des Erscheinungsbilds führen. Zur Vermeidung solcher Unzulänglichkeiten wird ein alternatives Material benötigt, das nicht nur funktionellen, sondern auch ästhetischen Ansprüchen gerecht wird. Bestandteil aktueller Forschungen sind deswegen metallfreie Alternativen zu den herkömmlichen Materialien.

Herausnehmbare Retentionsplatten oder -schienen gelten als Standardmittel, um Zähne in einer gewünschten Position zu halten. Allerdings sind diese Geräte abhängig von der Compliance der Patienten.

Polymere sind in der Zahnheilkunde vielfach eingesetzte chemische Stoffe, welche sich in etliche Untergruppen einteilen lassen. Eine dieser Untergruppen sind die Polyacryletherketone (PAEK), welche aufgrund ihrer mechanischen, thermischen und chemischen Eigenschaften als Hochleistungskunststoffe bezeichnet werden. Der molekulare Aufbau von PAEK ist variabel, wobei die Menge an Ether- und Carbonylgruppen die Eigenschaften -dieser Kunststoffe bedingt.

Ein Werkstoff aus dieser Stoffgruppe mit geeigneten mechanischen Eigenschaften sowie chemischer und thermischer Beständigkeit ist Polyetheretherketon (PEEK). Dies ist ein linearer, teilkristalliner und thermoplastischer Kunststoff, dessen natürliche Farbe von braun bis beige reicht, wobei auch eine Einfärbung möglich ist¹². Die Verarbeitungsmöglichkeiten dieses Polymers sind zahlreich: Es kann unter anderem mittels CAD/CAM-Verfahren gefräst, gedruckt oder bei Temperaturen von mehr als 330 °C auch im Spritzgussverfahren verarbeitet werden. Das Biegemodul von PEEK beträgt 140 bis 170 MPa und das Elastizitätsmodul nach Young beträgt 3 bis 4 GPa – nahe dem von menschlichem Knochen, Zahnschmelz und Dentin. In der Zahnmedizin wird PEEK bereits in einigen Fachbereichen eingesetzt. Es findet beispielsweise Anwendung in der Oralchirurgie als Alternative zu Titan für Implantatabutments, in der Prothetik für herausnehmbaren und festsitzenden Zahnersatz und auch in der Kieferorthopädie als Drahtmaterial^13,14. Was PEEK für den medizinischen und zahnmedizinischen Gebrauch so attraktiv macht, sind seine chemische Beständigkeit, Sterilisierbarkeit, Strahlungsbeständigkeit, hohe Widerstandsfähigkeit gegen Spannungsrissbildung, Dimensionsstabilität und die Biokompatibilität¹⁵. Eine geringe Plaque-Affinität ist ein weiteres positives Merkmal, welches für die Verwendung bei festsitzenden Retainern wichtig ist, insbesondere bei der Anwendung an den unteren Frontzähnen¹⁶.

Die Befestigung verschiedenster Apparaturen an den Zähnen ist in der Kieferorthopädie eine bekennende Herausforderung. Zum Beispiel benötigen Keramik- oder Metallbrackets eine Oberflächenvorbehandlung, um das Risiko des Haftungsverlustes zu verringern. Die Verklebung von festsitzenden PEEK-Retainern anstelle der metallenen Retainer kann durch unterschiedliche Modifikationen der Retainer und/oder den Einsatz verschiedener haftvermittelnder Materialien gelöst werden¹⁷.

Vorherige Studien befassten sich bereits mit der Untersuchung verschiedener Vorbehandlungen von PEEK, um einen möglichst guten Haftverbund zu schaffen. Sowohl Sandbestrahlung als auch die Verwendung von 98-prozentiger Schwefelsäure zeigten vielversprechende Ergebnisse hinsichtlich der Widerstandfähigkeit des Haftverbundes gegenüber einwirkender Scher- und Abzugskräfte¹⁸. Das Ziel dieser Studie ist es, die Bindungseffizienz und Dauerhaftigkeit von festsitzenden kieferorthopädischen PEEK-Retainern zu untersuchen.

Abb. 1b Panoramaschichtaufnahme vor der kieferorthopädischen Behandlung.

Abb. 1b Nach der kieferorthopädischen Behandlung, vor der ­Entbänderung.

Abb. 2 Seitliches Fernröntgenbild vor der Behandlung.

Abb. 3a und b Jarabak-Analyse des seitlichen Fernröntgenbildes vor der Behandlung (a), Durchzeichnung (b).

Abb. 3a und b Jarabak-Analyse des seitlichen Fernröntgenbildes vor der Behandlung (a), Durchzeichnung (b).

Abb. 4a bis e Extraorale Fotos vor der kieferorthopädischen Behandlung.

Abb. 4a bis e Extraorale Fotos vor der kieferorthopädischen Behandlung.

Abb. 4a bis e Extraorale Fotos vor der kieferorthopädischen Behandlung.

Abb. 5a bis e Intraorale Fotos vor der kieferorthopädischen Behandlung.

Abb. 5a bis e Intraorale Fotos vor der kieferorthopädischen Behandlung.

Abb. 5a bis e Intraorale Fotos vor der kieferorthopädischen Behandlung.

Abb. 5a bis e Intraorale Fotos vor der kieferorthopädischen Behandlung.

Abb. 5a bis e Intraorale Fotos vor der kieferorthopädischen Behandlung.

Material und Methoden

Eine 23-jährige Patientin stellte sich mit einer dentalen Angle Klasse II-Malokklusion sowie einem medialen Diastema vor. Die kieferorthopädische Behandlung wurde über 10 Monate mittels einer festsitzenden Damon Q2 Metall Multiband-Apparatur durchgeführt (Ormco, USA) (Abb. 1 bis 5).

Auf die Nivellierungs-, Führungs- und Kontraktionsphase folgten eine Harmonisierung der Zahnbögen und die Bisslagenkorrektur in Angle Klasse I. Anschließend wurden intraorale Aufnahmen beider Zahnbögen mittels eines Trios3 (3Shape, Dänemark) durchgeführt (Abb. 6) und die Stereolithografie-Datei (STL) an das digitale Dentallabor (Digiscan, Ägypten) zur Herstellung exportiert. Der palatinale Retainer von Regio 13 bis 23 wurde mittels InLab-Software (Sirona) so geplant, dass er im mittleren Kronendrittel mit möglichst breiter Auflagefläche befestigt werden konnte. Die gewählte Form soll die Plaque- und Speiseakkumulation minimieren sowie den Komfort der Patientin gewährleisten. Im Anschluss wurde der Retainer durch eine MCX5 (Sirona) in PEEK (Bredent) gefräst (Abb. 7 bis 9).

Abb. 6a und b Intraoraler Scan nach der kieferorthopädischen Behandlung (vor der Entbänderung).

Abb. 6a und b Intraoraler Scan nach der kieferorthopädischen Behandlung (vor der Entbänderung).

Abb. 7 Zementierung des CAD/CAM-gefrästen PEEK-Retainers.

Abb. 8a bis c Digitale Planung des PEEK-Retainers.

Abb. 8a bis c Digitale Planung des PEEK-Retainers.

Abb. 8a bis c Digitale Planung des PEEK-Retainers.

Abb. 9a und b PEEK-Retainer 1 und 2 während der Produktion.

Abb. 9a und b PEEK-Retainer 1 und 2 während der Produktion.

Die dem Zahn zugewandten Flächen des Retainers wurden mittels Aluminiumoxid der Partikelgröße 120 mikrom (Silfradent, Italien) bestrahlt. Ein auf Methylmethacrylat basierender Primer, visio.link (Bredent), wurde aufgetragen und durch eine LED-Lampe des Wellenlänge-Spektrums 430 nm – 480 nm (3M, USA) 15 Sekunden lang ausgehärtet.

Vor dem klinischen Einsetzen wurden die palatinalen Frontzahnflächen von Biofilm und Verunreinigungen durch Sandstrahlung mit 50 µm (Skysea, China) gereinigt. Anschließend wurde der Schmelz mit 37-prozentiger Phosphorsäure konditioniert, Prime&Bond Universal (Dentsply Sirona) aufgetragen und 20 Sekunden lang lichtgehärtet. Für den Verbund zwischen Retainer und Zahn wurde der dualhärtende Resin-Zement seT (SDI, Australien) entsprechend der Herstellerangaben verwendet. Es folgten eine Lichtbestrahlung jedes Zahns für mehr als 20 Sekunden und die Entfernung des überschüssigen Materials. Nach Abschluss der Abbindereaktion (5 Minuten) wurden die Zahnoberflächen poliert (Abb. 10).

Im anfangs monatlichen Recall wurden die Zahnposition, die Okklusion und die Funktionalität begutachtet. Nach drei Monaten wurde das Intervall auf eine halbjährliche Kontrolle bis zum 18. Monat hochgestuft. In dieser Zeit traten weder Ablösungen oder Veränderungen des Retainers, noch Verfärbungen der Zähne oder biologische Entzündungszeichen einer Gingivitis/Parodontitis auf (Abb. 11).

Abb. 10a und b Der digital geplante PEEK-Retainer nach der Zementierung im Oberkiefer (a), Frontalansicht (b).

Abb. 10a und b Der digital geplante PEEK-Retainer nach der Zementierung im Oberkiefer (a), Frontalansicht (b).

Abb. 11a bis e Follow-up nach 12 Monaten.

Abb. 11a bis e Follow-up nach 12 Monaten.

Abb. 11a bis e Follow-up nach 12 Monaten.

Abb. 11a bis e Follow-up nach 12 Monaten.

Abb. 11a bis e Follow-up nach 12 Monaten.

Ergebnisse

Die STL-Datensätze für die festsitzenden PEEK-Retainer wurden erfolgreich von der zahnärztlichen Praxis an das zahntechnische Labor übersendet. Die Retainer hatten keinen negativen Einfluss auf die Erhaltung der Okklusion und Ästhetik (Abb. 12).

Der durch die Vorbehandlung und Kombination unterschiedlicher Materialien geschaffene Haftverbund zwischen Zahnschmelz und PEEK zeigte innerhalb der untersuchten 18 Monate eine gute Haltbarkeit.

Unsere Kasuistik demonstriert, dass mit Polyetheretherketon als Retainermaterial gute Ergebnisse erzielt werden können, solange eine adäquate Vorbehandlung erfolgt und geeignete Haftungsmaterialien benutzt werden.

Abb. 12a Oberkieferzahnbogen vor der kieferorthopädischen Behandlung.

Abb. 12b Und nach der kieferorthopädischen ­Behandlung inklusive festsitzendem Retainer.

Diskussion

Im Rahmen dieser Untersuchung erwies sich, dass der vollständig digitale Arbeitsablauf für festsitzende kieferorthopädische Retainer aus PEEK ein vielversprechendes Verfahren ist.

Eine vorherige Studie von Aboulazm et al. stellte fest, dass PEEK als geeignetes Material für Retainer angesehen wird, jedoch weitere klinische Studien erforderlich seien, um die Haltbarkeit und Haftung bewerten zu können¹¹.

Die mit 1,5 bar Druck durchgeführte Bestrahlung des Retainers erzeugt eine Oberfläche, die eine mikromechanische Verbindung zwischen Adhäsiv und Befestigungszement ermöglicht. Dahingegen führt eine Säurebehandlung mit 98-prozentiger Schwefelsäure zu einer chemischen Verbindung. Aufgrund des Gesundheitsrisikos von 98-prozentiger Schwefelsäure ist das Sandstrahlen zu bevorzugen¹⁹.

Im Rahmen der oben genannten In-vitro-Studien wurde eine erfolgversprechende Methodik zum Einsatz von PEEK-Retainern beschrieben. Diese erwiessich auch in der klinischen Anwendung als erfolgreich.

Vorherige Studien zeigten, dass Intraoralscanner suffiziente digitale Abformungen mit qualitativ vergleichbaren Ergebnissen wie herkömmliche Abformungen schaffen können^20,21. Die Anwendungsgebiete nehmen aufgrund technischer Verbesserungen und steigender Patientennachfrage stetig zu²². Durch die häufigeren Anwendungen und technologischen Fortschritte wird es immer wichtiger, CAD/CAM-kompatible Materialien wie PEEK, in der Zahnarztpraxis zu verifizieren und zu etablieren. Die Aufrechterhaltung der dynamischen und statischen Okklusion unter Verwendung einer virtuellen Bewertung des entworfenen festsitzenden Retainers bietet die Möglichkeit, Risikofaktoren für okklusale Interferenzen zu reduzieren.

Um einen suffizienten Haftverbund zu erreichen, ist die Vorbehandlung des PEEK-Retainers ein elementarer Faktor. Durch die Sandbestrahlung entsteht eine frische und vergrößerte Oberfläche, auf der eine mikromechanische Haftung dentaler Adhäsive entstehen kann. Es zeigte sich, dass auf Methylmethacrylat basierende Adhäsive einen Verbund zwischen PEEK und Resinzement schaffen können. Visio.link ist ein auf Methylmethacrylat basierender Komposit-Primer, welcher in bisherigen In-vitro-Studien vielversprechende Ergebnisse erreichte und für den klinischen Einsatz empfohlen werden kann^23–26.

Stawarcyk et al. kamen im Jahr 2014 in einer In-vitro-Studie zu dem Schluss, dass die Auswahl des Resinzements keinen Einfluss auf das spätere Ergebnis hat, wenn vorher ein geeignetes Adhäsiv-System verwendet wurde¹⁹. Es konnte durch diese Studie nachgewiesen werden, dass der Einsatz digitaler Technologien in der Kieferorthopädie einen wertvollen Bestandteil in der Aufrechterhaltung der erlangten Ästhetik und Funktionalität darstellt. Darüber hinaus konnten durch die Materialeigenschaften eine geringere Biofilm-Akkumulation am Retainer und somit eine bessere Mundhygiene festgestellt werden (Abb. 11).

Die Hauptlimitation bei der Nutzung von digital hergestellten PEEK-Retainern liegt in der aufwendigen und kostenintensiven Produktion. Um die Vorteile eines voll digitalen Arbeitsablaufs nutzen zu können, müssen hochpreisige Geräte, wie beispielsweise Intraoralscanner und entsprechende Computerprogramme angeschafft werden.

Um PEEK als Material für festsitzende Retainer und eine einheitliche Bonding-Technik etablieren zu können, müssen weitere klinische Untersuchungen hinsichtlich verschiedener Parameter durchgeführt werden. Es müssen sowohl Variationen der Retainerform und -dicke als auch die generelle Materialbeständigkeit und Langlebigkeit untersucht werden. Es ist außerdem notwendig, die Effizienz und Haltbarkeit der Bonding-Technik über einen noch längeren Zeitraum klinisch zu untersuchen.

Fazit

Die CAD/CAM-Technologie spielt eine große Rolle in der Kieferorthopädie. Es ist möglich, einen PEEK-Retainer auf einem völlig digitalen Weg herzustellen. PEEK ist eine mögliche Alternative zu Metall als Retainermaterial.

Erklärungen

Die Autoren erklären, dass keine Interessenkonflikte bestehen. Dieses Forschungsprojekt wurde nicht finanziell gefördert.

Ein Beitrag von Univ.-Ass. Prof. Dr. Ahmed Othman, Justus Oberbeck, Prof. Dr. Constantin von See, Dr. Katharina Dobbertin, alle Krems, Österreich; Dr. Aya Aboelenin und Prof. Dr. Khaled Aboulazm, beide Alexandria, Ägypten

Literatur auf Anfrage über news@quintessenz.de