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Der folgende Artikel „Möglichkeiten der Laser-Zahnheilkunde“ von Dr. Gobrecht M.Sc., M.Sc. wurde in mehreren Fachzeitschriften veröffentlicht.

Mehr Licht für weniger Schmerz am Beispiel des Erbium-Chromium-Lasers

Laserzahnheilkunde hat sich zu einem eigenen Forschungszweig in der Zahnheilkunde entwickelt. Laser werden von vielen Zahnärzten in der täglichen Praxis als Ergänzung oder Unterstützung ihres Behandlungsspektrums eingesetzt. Rund 45 Jahre nach den ersten Versuchen, den Laser in der Zahnmedizin anzuwenden, gibt es unterschiedliche Lasertypen. In der Zahnheilkunde werden vor allem CO2 -, Nd:YAG-, Er:YAG-, Dioden- oder Argon-Laser verwendet. Lasersysteme werden anhand ihres sog. aktiven Mediums eingeteilt.

Drei Hauptteile bilden die Basis jedes Lasersystems: Energiequelle, eine Rückkopplungsanordnung, die eine Strahlungs-Oszillation im Lasermedium erlaubt und ein aktives Medium: Zur Erzeugung der Laserstrahlung werden Atome angeregt. Diese Atome sind Bestandteile des aktiven Mediums. Dies kann ein Gas, ein Festkörper, eine Flüssigkeit oder ein Halbleiter sein. Jeder Laser ist durch spezielle Eigenschaften ausgezeichnet. Die Interaktion mit dem Gewebe wird durch den Energieeintrag ins Gewebe bestimmt.

Je höher die Absorption des Laserlichts im Gewebe ist, desto geringer ist die Eindringtiefe, da die Energie durch Absorption des Gewebes aufgenommen und nicht in andere Energieformen umgewandelt werden kann. Bei geringer Gesamtleistung kann z. B. eine präzise chirurgische Schnittführung gewährleistet werden.

Erbium-Chromium-Laser

Eine Weiterentwicklung des Erbium-Lasers ist der Er,Cr:YSGG- Festkörperlaser (Erbium-Chromium-Laser). In Verbindung mit Luft-Wasserzugabe hat dieser Lasertyp eine hohe Abtragsleistung beim Bearbeiten von Knochen und Zahnhartsubstanz. Die Kombination von Luft-Wasser-Laser-Energie führt zum explosionsartigen Verdampfen von Wassertröpfchen und zur Beschleunigung der nicht durch Absorption aufgelösten Luft-Wasser-Partikel durch Laserenergie auf 100 m/s. Es werden Energiemengen freigesetzt, die schlagartig Wasser zu Wasserdampf werden lassen. Wassertröpfchen, die nicht die Laserenergie absorbiert haben, werden beschleunigt und erzeugen den sog. hydrophotonischen Schneideffekt, die sog. wasserinduzierte oder photomechanische Ablation.

Wegen der hohen Absorptionsrate in Wasser wird die eingebrachte Energie durch Wasseranteile in Körpergeweben komplett verbraucht. Es bleibt keine Restenergie, die in Wärme umgewandelt wird. Diese Eigenschaft kann in der Zahnheilkunde genutzt werden, um Zahnhartsubstanzen und Knochen nahezu schädigungsfrei abzutragen. Das Wasser hat einerseits beim Er,Cr:YSGG Laser einen kühlenden, andererseits einen synergetischen Effekt in Verbindung mit dem zentralen Laserstrahl und ist daher auch ein arbeitendes Medium.

Anwendungsgebiete und Vorteile

Für den Er,Cr:YSGG-Laser gibt es sehr unterschiedliche Einsatzgebiete in der Hart- und Weichgewebsbehandlung: In der konservierenden Zahnheilkunde eignet er sich je nach Einstellung zur Abtragung von Zahnschmelz und kariöser sowie nichtkariöser Zahnhartsubstanz.

Darüber hinaus können Zahnstümpfe vor der Überkronung desinfiziert und unempfindlich gemacht werden. Auch Zahnhälse lassen sich bei entsprechender Lasereinstellung desensibilisieren. Bei vielen Eingriffen kann dabei auf eine Betäubung verzichtet werden. Gerade in der minimalinvasiven Zahnheilkunde ist der Laser ein ausgezeichnetes Instrument, erreicht man mit ihm doch Zugänge kleinsten Ausmaßes, die mit einem mechanischen, rotierenden Instrument kaum zu präparieren sind.

Der Laser ist dadurch ein schmerzarmes Präzisionsinstrument für den Zahnarzt in kleinsten Bereichen und Zwischenräumen. Schmerzen, die beim Bohrer durch Vibration und Wärmeeinwirkung auf den Zahn entstehen, entfallen bei der Lasertechnologie, da diese berührungsfrei und unter Wasserkühlung arbeitet. Zudem sind die Laserpulse zu kurz, als dass der Zahnnerv sie als Signal ans Gehirn weiterleiten könnte.

Darüber hinaus lassen sich z. B. kleine Kunststofffüllungen entfernen. Amalgam oder metallische Inlays können hingegen mit Dentallasern nicht aus Zähnen herausgenommen werden.

Parodontologie, Hartgewebe: In der Parodontologie lassen sich zahnsteinartige Beläge entfernen, Wurzeloberflächen konditionieren bzw. desinfizieren und Gewebeanteile modellieren. Auch Knochenränder können mit einer für Knochen geeigneten Einstellung konturiert werden. Der Laser zeichnet sich durch sein hydrokinetisches Wirkungsprinzip in seiner selektiven Arbeitsweise aus: bei Hartgeweben werden Einstellungen gewählt, bei denen relativ viel Wasser und Luft hinzugemischt werden: Das Wasser absorbiert die Energie und der Laserstrahl sowie die beschleunigten Wassertröpfchen führen zum Abtrag.

Weichgewebe: Bei Weichgeweben wird eher eine Einstellung gewählt, bei der wenig Luft und Wasser hinzugegeben werden. Dies führt zu einer lokalen Gewebeerwärmung und zum Abtrag durch sog. Thermolyse und Photokoagulation.

Lippen-, Zungenbändchen und Schleimhautgeschwülste lassen sich nahezu schmerzfrei ohne Anästhesie entfernen. Ebenso ist eine Zahnfleischbehandlung oder -umformung schmerzarm durchzuführen und verursacht auf der Präparationsstelle nahezu keine Nachblutung.

Implantologie: In der Implantologie werden Lasersysteme vor allem bei Freilegungseingriffen nach gedeckter Einheilung als auch zur Oberflächenkonditionierung und -desinfektion von Implantatoberflächen eingesetzt.

von Dr. med. dent. M.Sc. Christian Gobrecht

Um Zahnersatz herzustellen, wurden bisher Abdrücke vom Kiefer des Patienten benötigt, die an ein Dentallabor geschickt wurden. Der Zahntechniker erstellt über die Abdrücke Gips-Modelle und darauf Zahnersatz, der dem Patienten in einer weiteren Sitzung eingesetzt wird.

Immer häufiger hört man von 3-D-Druckverfahren, die auch zu Hause benutzt werden können, um z.B. Alltagsgegenstände additiv herzustellen. Dieses Prinzip wird in der Industrie und in der Zahntechnik schon seit Jahren zur Herstellung von Werkstücken angewandt.

In der Zahntechnik hat diese Entwicklung 1985 mit der Erfindung des CEREC-Verfahrens durch Prof. Dr. Werner H. Mörmann in Zürich begonnen. Mörmann hatte ein computergesteuertes Frässystem entwickelt, mit dem aus Keramikblöcken Zahnersatz gefräst werden kann. Das Besondere an diesem System war und ist es auch heute noch, dass über eine 3-D-Kamera die Zahnsituation im Munde des Patienten aufgenommen wird. Über diesen 3-D-Scan kann eine virtuelle Mund- bzw. Modellsituation auf dem Computerbildschirm erzeugt werden.

Bis heute existiert das CEREC Prinzip, es hat sich nur sehr stark weiterentwickelt. Die Genauigkeit von CAD-erstellten Prothetik-Werkstücken hat seither stetig zugenommen und ist heutzutage vergleichbar genau mit herkömmlich hergestelltem Zahnersatz. Mittlerweile sind neben dem CEREC-System auch andere System auf dem Markt, mit denen eine Mundsituation abdruckfrei aufgenommen werden kann. Bei diesen Systemen wird jedoch meist der Scan online zum Zahntechniker verschickt, der dann über ein laboreigenes CAD-Frässystem den Zahnersatz erstellt.

Momentan dominieren in der Zahntechnik noch Frässysteme, die im Subtraktiv-Verfahren aus einem Werkstoffrohling den Zahnersatz herausfräsen. Der umgekehrte Weg des additiven Druckverfahrens ist ebenfalls seit einigen Jahren auf dem Markt. Hierbei können z.B. Metallgerüste additiv „geplottet“ oder Kunststoff-Zahnmodelle im sog. Rapid-Prototyping-Verfahren erstellt werden.

Die zahnärztlichen Aufnahme-Einheiten der heutigen abdruckfreien CAD-CAM-Systeme sind 3-D-Kameras, die den Datensatz in einem 3-D-Foto- oder 3-D-Videoformat aufnehmen. Im zahntechnischen Labor dienen vor allem Laser-Scanner zur 3-D-Datenerzeugung, was auch die Digitalisierung von herkömmlichen Abdrücken ermöglicht. Der zeitaufwändige Umweg über eine Gips-Modellherstellung kann häufig entfallen, da Zahnersatz auf der Basis eines virtuellen, dreidimensionalen Modells auf einem Bildschirm erstellt werden kann. Wahlweise kann auch ein Kunststoffmodell im additiven Rapid-Prototyping-Verfahren geplottet werden. Der Datensatz des zahntechnischen Werkstücks wird in der Regel auf eine 3-D-Fräsmaschine übertragen.

Welche Vorteile hat das für die Patienten?

Beim CEREC-Verfahren kann häufig auf ein Provisorium verzichtet werden. Die Infektionsquote bei behandelten Zähnen reduziert sich hierdurch erheblich, da der Zahnersatz sofort bakteriendicht eingesetzt werden kann. Die temporäre Versorgung mit einem vergleichsweise undichten Provisorium entfällt und die Häufigkeit von Wurzelkanalbehandlungen von infizierten Zähnen nach Überkronungen ist signifikant geringer.

Der mit einem Abdruck verbundene Würgereiz bleibt bei dieser Methode ebenfalls aus, da ein Kieferabdruck mit Abdruckmasse bei dem lichtoptisch-elektronischen-Verfahren überflüssig ist. Ein weiterer Vorteil dieses Scanverfahrens ist auch die Reduzierung von möglichen Fehlerquellen, da meist einige zahntechnische Zwischenschritte entfallen können. Parallel zu der Entwicklung von Hard- und Software hat die industrielle Entwicklung von fräsbaren Werkstoffen stattgefunden. Genauso haltbar, aber wesentlich preiswerter als Gold sind Werkstoffe aus Glaskeramik, Lithiumdisilikat-Keramik, keramischen Hybridwerkstoffen und Zirkondioxid. Da diese Werkstoffe alle zahnfarbend sind, wirken sie besonders natürlich.

Zähne können in Verbindung mit moderner Adhäsiv-Klebetechnik minimalinvasiv behandelt werden. So kann der CAD-CAM- gefertigte Zahnersatz aus Keramik mit der Restzahnsubstanz kraftschlüssig verklebt werden. Da Zähne aus mechanischen Gründen oftmals nicht mehr überkuppelnd beschliffen werden müssen, sind viele Überkronungen überflüssig geworden.

Weitere Vorteile der CAD CAM-Technologie sind:

• Die enorm hohe Genauigkeit durch sprunghafte Entwicklung von Hard- und Software.
• Viele moderne Keramikwerkstoffe lassen sich nur über CAD-Verfahren in Form bringen. Die Entwicklung der Keramikwerkstoffe hat parallel zur CAD CAM-Technologie stattgefunden.
• Die erhebliche Verteuerung von Edelmetallen auf dem Weltmarkt. Edelmetalle spielen bei der modernen CAD-CAM-Technologie nur eine untergeordnete Rolle.
• Optimierung von Herstellungsprozessen: Computer können z.B. Kauoberflächen und Zahnformen datenbankgestützt generieren. Früher entstanden Kauoberflächen ausschließlich über handgefertigte Wachs-Modellationen
• Entwicklungssprünge bei der Klebe- bzw. Adhäsivtechnik: Kunststoffe und Keramik lassen sich auf Zahnhartsubstanz bakteriendicht und äußerst fest verkleben.
• Adhäsiv- und CAD-Technik haben die Zahnmedizin in den letzten Jahren revolutioniert- für Patienten und Zahnmediziner eine spannende Entwicklung!

© Dr. med. dent. M.Sc. Christian Gobrecht

von Dr. med. dent. M.Sc. Christian Gobrecht

Ein Dental-Mikroskop ermöglicht bei Wurzelkanalbehandlungen bis tief in die Wurzelkanäle zu sehen. Dies ist einerseits durch die enorme Vergrößerung aber auch durch die perfekte Ausleuchtung möglich.

Da die LED-Beleuchtung (im Gegensatz zur Lupenbrille) direkt im Mikroskop eingebaut ist, haben gewissermaßen der Lichtstrahlengang und der visueller Strahlengang des Zahnarztes denselben Einfallswinkel bzw. Richtung. Hierdurch wird der Wurzelkanal bis in die Spitze (Apex) der Zahnwurzel beleuchtet und sichtbar gemacht.

Selbst beim Arbeiten über eine starke Lupenbrille mit Beleuchtung erscheint der Wurzelkanal ab dem oberen Drittel dunkel, d.h. der Zahnarzt kann sich nur über die Taktilität seiner Hände, über elektronische Längenmessgeräte und Röntgenbilder orientieren.

Über ein Mikroskop können z.B. kleinste Krümel und Gewebereste im Wurzelkanal erkannt werden, was die Behandlung viel kalkulierbarer und für den Zahn sicherer macht.

Auch die Wurzelfülltechnik kann mikroskopunterstützt verlaufen, wie z.B. die thermoplastische Wurzelfülltechnik nach Prof. Schilder. Bei der herkömmlichen sogenannten Lateralkondensation werden runde kautschukähnliche Guttapercha-Stifte in seitlicher Verdichtung in den Wurzelkanal gebracht. Die verbleibenden Hohlräume zwischen den Stiften werden mit Zement ausgefüllt. Die Adaptation am Wurzelkanal der nicht zum Wurzelkanalquerschnitt passenden bzw. kongruenten Guttapercha-Stifte erfolgte ebenso mit Zement. Die Wurzelfüllung ist sozusagen ein Konglomerat aus Zement und Guttapercha.

Hingegen sind bei der Schildertechnik die Form des Wurzelinstrumentes und die Guttapercha-Stifte kongruent bzw. formgleich. Bei der Aufbereitung unter dem Mikroskop bekommt der Zahnarzt mit speziellen Nickel-Titan-Instrumenten einen reproduzierbar konisch aufbereiteten Wurzelkanal. In diesen passen entsprechend konische Guttapercha-Sifte, die abdichtend ohne Zementspalträume eingefügt werden können.

Die anschließende Erhitzung und Verflüssigung der Guttapercha erfolgt mit speziellen Geräten bis in die Tiefe der Wurzelspitze. Sogenannte Hitzeplagger verflüssigen die Wurzelfüllung bis in den Wurzelapex. Wenn dann die Guttapercha im verflüssigten Zustand von oben mit Stopfinstrumenten komprimiert wird, kann sie bis in die tiefste Wurzelkanalanatomie, bis hin zu den tiefliegenden Seitenkanälen gepresst und gefüllt werden. Seitenkanäle sind mit der herkömmlichen Lateralkondensations-Technik eher nicht füllbar.

Mit der Technik nach Prof. Schilder können diese hingegen abgedichtet werden, was die Prognose von wurzeltoten Zähnen natürlich erheblich steigert.

Die Kombination aus mikroskopischer Behandlung und Wurzelfülltechnik führt letztlich zum gesteigerten Erfolg, denn nur über ein Mikroskop kann unter Sicht kontrolliert gearbeitet werden.

Ein Mikroskop eröffnet dem Zahnarzt die Sicht in ungeahnte Dimensionen des zahnmedizinischen Mikrokosmosses.

© Dr. med. dent. M.Sc. Christian Gobrecht