DE102009028666B3

DE102009028666B3 - Vollkeramischer Zahnersatz und Verfahren zu dessen Herstellung sowie Verfahren zur Herstellung von Körperersatzteilen

Info

Publication number: DE102009028666B3
Application number: DE102009028666A
Authority: DE
Inventors: Christof Dr. Ellerbrock
Original assignee: ERNST-MORITZ-ARNDT-UNIVERSITAET; Ernst Moritz Arndt Universitaet Greifswald
Current assignee: Ellerbrock Christof Dr De
Priority date: 2009-08-19
Filing date: 2009-08-19
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2029-08-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von vollkeramischem Zahnersatz, das im Wesentlichen die Schritte Herstellen eines Gerüstes aus einem ersten keramischen Material, Überpressen des Gerüstes mit einem zweiten keramischen Material zu einem Keramikblock, Bestimmen der genauen Position des Gerüstes im Keramikblock und Fräsen der Verblendung aus dem Keramikblock umfasst. Vorzugsweise wird das Verfahren computerunterstützt und vollautomatisch durchgeführt. Die Erfindung betrifft ferner den mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten vollkeramischen Zahnersatz.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von keramischem Zahnersatz s. u. gemäß Anspruch 1 das im Wesentlichen die Schritte Herstellen eines Gerüstes aus einem ersten keramischen Material, Überpressen des Gerüstes mit einem zweiten keramischen Material zu einem Keramikblock, Bestimmen der genauen Position des Gerüstes im Keramikblock und Fräsen der Verblendung aus dem Keramikblock umfasst. Vorzugsweise wird das Verfahren computerunterstützt und vollautomatisch durchgeführt. Die Erfindung betrifft ferner den mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten vollkeramischen Zahnersatz s. u. gemäß Anspruch 22. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Körperersatzteilen s. u. gemäß Anspruch 23 bei dem im wesentlichen die Schritte des Verfahrens zur Herstellung von vollkeramischem Zahnersatz auf andere Körperersatzteile übertragen werden.
Herkömmlicher Zahnersatz besteht aus einem metallischen Gerüst, das aus ästhetischen Gründen mit einer zahnfarbenen Keramik dauerhaft verblendet wird. Dabei werden auf dem Metallgerüst in mehreren Stufen keramische Masseschichten aufgebracht und nach jedem Arbeitsgang gebrannt. Die DE 43 34 493 A1 beschreibt dieses Verfahren beispielhaft. Auf Grund zunehmender Metallunverträglichkeiten in der Bevölkerung nimmt die Biokompatibilität von Zahnersatz neben den ästhetischen Ansprüchen einen immer größeren Stellenwert ein. Daher verfolgen aktuelle Ansätze das Ziel, vollkeramischen Zahnersatz herzustellen.
Ein möglicher Ansatz ist es, den Zahnersatz aus einem Vollkeramikblock zu fräsen. In der Praxis haben sich diese Ansätze allerdings nicht durchgesetzt, da keine Keramiken existieren, die sowohl die benötigte mechanische Festigkeit aufweisen als auch den ästhetischen Ansprüchen genügen. Harte Keramiken, die die benötigte mechanische Stabilität aufweisen, schaden den gegenüberliegenden Zähnen und sind aus ästhetischen Gründen im Sichtbereich nicht geeignet. Weichere Keramiken, die den ästhetischen Ansprüchen genügen, weisen nur eine unzureichende Bruchfestigkeit auf und nutzen sich zu schnell ab.
Geeigneter scheint daher die Ausführung eines vollkeramischen Zahnersatzes in der Sandwich-Technik. Dabei wird in einem ersten Schritt ein Gerüst gefräst und komplett fertig gestellt. In einem zweiten Arbeitsschritt wird die Verblendung mit den Kau- und Seitenflächen manuell hergestellt und dann über das Gerüst geklebt. Allerdings bringt auch dieses Vorgehen einige gravierende Nachteile mit sich. Zunächst erfordern die Sandwich-Techniken grundsätzlich einen sehr großen Zeitaufwand, der zu den bekannt hohen Kosten von keramischem Zahnersatz führt. Insbesondere ist dabei der Aufbau der Verblendung auf dem Gerüst zu nennen. Beispielsweise ist zu beachten, dass bei der Konstruktion des Gerüstes keine Hinterschneidungen entstehen dürfen, da sonst beim Aufsetzten der Verblendung Hohlräume entstehen. Somit ist das Ergebnis, d. h. vor allem auch die Passform, stark vom technischen Geschick des Zahntechnikers abhängig.
Die Verbindung zwischen Gerüst und Verblendung erfolgt bei den Sandwich-Techniken üblicherweise mittels Kleben. Dabei ist es quasi unmöglich, eine gleichmäßige Fugenbreite zu erzeugen. Als Folge von ungleichmäßigen Fugen können im Material Spannungsspitzen entstehen und es kann zu optischen Beeinträchtigungen kommen. Weiterhin entsteht mit diesen Spannungsspitzen eine Schwächung des Materials. Insbesondere ist es unvorteilhaft, dass in der Regel das Gerüst an einigen Stellen zu sehen ist.
Ein weiteres Problem stellt die funktionelle und ästhetische Nachbearbeitung des Zahnersatzes dar. Beispielsweise kann eine Oberflächenvergütung auf Grund der Verklebung nicht mehr bzw. nur noch von Hand erfolgen und insbesondere das Aufbringen eines Glanzbrandes ist nicht mehr möglich. Noch problematischer ist, dass auch ein funktionelles Überarbeiten des Zahnersatzes nach der Anprobe am Patienten, d. h. beispielsweise die Anpassung der Kontaktpunkte oder der Okklusion, nicht mehr möglich ist, da ein erneutes Aufbrennen von Keramik wegen der Verklebung unmöglich wird. Nicht zuletzt ist auf Grund des benötigten Klebstoffs die Biokompatibilität des Zahnersatzes herabgesetzt und bei empfindlichen Personen nicht mehr ausreichend hoch.
Geeigneter erscheint daher vollkeramischer Zahnersatz. Die DE 603 03 964 T2 offenbart beispielsweise ein Verfahren, bei dem eine Gießform erstellt wird, deren Oberfläche die Negativform des Zahnersatzes darstellt und die mit Keramik ausgegossen wird. Dabei wird die Keramik gleich auf ein vorgefertigtes Keramikgerüst gegossen. Die EP 1 543 797 A1 offenbart zudem, dass die Negativ-Oberfläche der Gießform auf Basis von CAD-Daten gefräst werden kann, so dass die Herstellung des Zahnersatzes weitgehend ohne manuelle Schritte erfolgt. Nachteilig an diesen Verfahren ist vor allem die Tatsache, dass die Keramik nach dem sie ihre eigentliche Form erhalten hat, noch gebrannt wird und dadurch die Passgenauigkeit des hergestellten Zahnersatzes deutlich herabgesetzt wird.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines vollkeramischen Zahnersatzes zur Verfügung zu stellen, bei dem die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden sowie den Zahnersatz selbst bereitzustellen. Der herzustellende Zahnersatz soll die benötigte mechanische Stabilität aufweisen, gleichzeitig im Oberflächenbereich ausreichend weich sein und den ästhetischen Anforderungen auch im sichtbaren Teil des Gebisses genügen. Es ist weiterhin die Aufgabe der Erfindung ein analoges Verfahren zur Herstellung von Körperersatzteilen zur Verfügung zu stellen.
Die erfindungsgemäße Aufgaben werden mit dem Verfahren nach den vorliegenden unabhängigen Ansprüchen gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen ausgeführt. Die Erfindung betrifft das Verfahren zur Herstellung des Zahnersatzes sowie den mit dem Verfahren hergestellten Zahnersatz selbst als auch ein allgemeines Verfahren zur Herstellung von Körperersatzteilen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von keramischem Zahnersatz bestehend aus einem Gerüst mit einem Auflageprofil und einer Verblendung mit einem Aufbissprofil weist die folgenden Schritte auf: Fertigen des Gerüstes an Hand des Auflageprofils und vorgegebener Außenmaße aus einer ersten Keramik, Überpressen des Gerüstes mit einer zweiten Keramik zu einem Keramikblock, wobei die zweite Keramik von der ersten Keramik verschieden ist, Bestimmen der Position des Auflageprofils im überpressten Keramikblock sowie Berechnen der Position des Aufbissprofils im Keramikblock und subtraktives Herausarbeiten der Verblendung aus dem überpressten Keramikblock, wobei Aufbissprofil und Auflageprofil auf einander gegenüberliegenden Seiten des Zahnersatzes ausgebildet werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden demnach Gerüst und Verblendung in zwei Gruppen von Arbeitsschritten hergestellt, wobei zuerst die Fertigung des Gerüstes und dann die Fertigung der Verblendung erfolgen. Dies eröffnet die Möglichkeit zwei verschiedene keramische Materialien für das Gerüst und für die Verblendung zu verwenden. Vorzugsweise weist die erste Keramik eine größere Härte als die zweite Keramik auf. Durch das Überpressen des fertigen Gerüstes mit der zweiten Keramik werden vorteilhafterweise die zwei keramischen Materialien zu einem einteiligen vollkeramischen Zahnersatz miteinander verbunden. Ein zusätzlicher Klebeschritt bzw. die Verbindung der beiden Teile über ein Fuge sowie die damit verbundenen Nachteile entfallen. Erfindungswesentlich ist dabei vor allem, die Position des Gerüstes in dem überpressten Keramikblock vor dem Fräsen der Verblendung eindeutig zu bestimmen. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren maschinell, insbesondere maschinell und computergestützt durchgeführt.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung werden anstelle der Keramik zwei andere voneinander verschiedene Werkstoffe verwendet, die ebenfalls eine unterschiedliche Härte ausweisen und vorzugsweise biokompatibel sind. Beispiele für geeignete Werkstoffe sind Nichtmetalle, organische Werkstoffe, wie Kunststoffe, insbesondere Nylon oder Polymethylmetacrylat, Komposite, anorganische nichtmetallische Werkstoffe, wie Gläser oder Verbundwerkstoffe.
In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Gerüst an Hand des Auflageprofils und an Hand vorgegebener Außenmaße gefertigt. Das Auflageprofil und die Außenmaße werden vorzugsweise einer Datenbank entnommen. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Zahnersatz durch weitere relevante Parameter beschrieben. Zu den relevanten Parametern gehören die Außenmaße des Zahnersatzes, das Aufbissprofil, d. h. das Oberflächenprofil des zu ersetzenden und/oder zu überkronenden Zahnes, der Winkel den der Zahnersatz mit dem Kiefer bildet, sowie das Auflageprofil auf den Zahnstümpfen, d. h. das Innenprofil des Gerüstes, und/oder die Auflagefläche auf dem Kiefer, wenn fehlende Zähne überbrückt werden sollen. Wenn die Daten für den Zahnersatz nicht vorliegen können diese mit allen dem Fachmann bekannten Verfahren bestimmt werden.
Beispielsweise können die zu ersetzenden und/oder zu überkronenden Zähne digital aufgenommen, d. h. gescannt oder beispielsweise mit einer Cerec-Mundkamera aufgenommen werden. Alternativ ist es auch möglich in herkömmlicher Weise Abdrücke zu nehmen und diese dann von Hand zu vermessen oder den Abdruck zu digitalisieren. Vorteilhafterweise erfolgt die Bestimmung der Parameter des Zahnersatzes computerunterstützt mittels einer Cerec-Mundkamera oder ähnlichen neuen Geräten wie z. B. von der Firma 3M Espe.
Das Gerüst wird in einer Ausführungsform der Erfindung subtraktiv aus einem Keramikblock herausgearbeitet oder aus keramischem Material additiv aufgebaut. Als subtraktive Verfahren sind vor allem zerspanende Verfahren, wie z. B. Fräsen, Drehen, Bohren, insbesondere das Fräsen, für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen wird das Gerüst aus dem Gerüstblock herausgefräst. Besonders bevorzugt erfolgt das Fräsen computerunterstützt, vorzugsweise im Rahmen eines CAD/CAM-Prozesses.
Geeignete keramische Gerüstblöcke zum Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren sind kommerziell erhältlich. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Gerüstblock ein Keramikblock oder eine Keramikscheibe verwendet, dessen Kantenlänge in alle drei Raumrichtungen mindestens 1 bis 10%, vorzugsweise mindestens 5 bis 15%, weiter bevorzugt mindestens 5 bis 20% größer als der herzustellende Zahnersatz ist. Durch die Verwendung eines Gerüstblockes, der nur gering größer als der herzustellende Zahnersatz ist, kann der Materialeinsatz möglichst klein gehalten werden. Ein geringer Überschuss ist allerdings nötig um die benötigte Form des Zahnersatzes sicher herstellen zu können. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen die Kantenlängen des Gerüstblocks im Bereich von 2 bis 7 cm × 0,5 bis 3 cm × 0,5 bis 3 cm, vorzugsweise im Bereich von 3 bis 5 cm × 1,5 bis 2 cm × 1,5 bis 2 cm. Beispielsweise können erfindungsgemäß [Temp-]CAD-Blöcke der Firma Vita Zahnfabrik für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden.
Alternativ kann das Gerüst additiv aus keramischem Material aufgebaut werden. Besonders geeignet sind hierbei Rapid-Prototyping-Verfahren (schneller Prototypenbau), wobei der Aufbau aus pulverförmigen Keramiken oder aus Keramikfolien erfolgt. Alternativ kann das Gerüst auch im Pulverspritzgießverfahren hergestellt werden.
Das Gerüst besteht vorzugsweise aus einer hochfesten Keramik. Erfindungsgemäß werden unter dem Begriff „hochfeste Keramik” Keramiken mit einer initialen Biegefestigkeit größer als 580 MPa, vorzugsweise größer als 750 MPa noch bevorzugter größer als 900 MPa verwendet. Erfindungsgemäß bevorzugt werden Oxidkeramiken als Gerüst verwendet, besonders bevorzugt ist eine Al₂O₃-Keramik oder eine ZrO₂-Keramik. Eine besonders geeignete Zirkondioxid-Keramik ist die Vita In-Ceram YZ, beispielsweise erhältlich bei der Firma Vita Zahnfabrik. Alternativ können auch andere Werkstoffe als Gerüstsubstanz eingesetzt werden, sofern sie die Brenntemperatur des Überpressens ohne Formverlust überstehen und biokompatibel sind.
Das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Gerüst weist eine Stärke im Bereich von 0,3 mm bis 2 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,4 mm bis 0,5 mm auf. Die Gerüststärke ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren grundsätzlich frei wählbar. Vorzugsweise weist das Gerüst nicht an allen Stellen die gleiche Stärke auf. Vorzugsweise wird eine Mindeststärke von 0,4 mm, weiter bevorzugt von 0,3 mm nicht unterschritten.
Computergestützt wird in einer bevorzugten Ausführungsform vor dem Fräsen des Gerüstes von der Oberfläche des Keramikblocks auf das Gerüst zurückgerechnet und dann der Fräsprozess durchgeführt. Das Fräsen kann sowohl im Grünlings-, Weißlings- oder gehipten Zustand erfolgen.
Die Form des Gerüsts sollte entsprechend den anatomischen und funktionellen Gesichtspunkten ausgestaltet sein. Weiterhin sollten die bekannten Mindeststärken nicht unterschritten werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die dem Auflageprofil gegenüberliegende Seite des Gerüstes den Konturen des Aufbissprofils entsprechend ausgebildet. In den Randbereichen kann das Gerüst bis zur Präparationsgrenze ausgedehnt sein, ein gekürztes Gerüst ist allerdings bei einer entsprechenden Präparation des Zahnstumpfes ebenfalls möglich. Bei Brückenkonstruktionen muss im Bereich des Zwischengliedes auf die anatomischen Gegebenheiten insbesondere auf die Gestaltung des außenliegenden Randes geachtet werden. Augenmerk ist auch auf die Mindeststärke des Verbindungsbereiches zwischen der bzw. den Kronen und dem Brückenglied zu achten. Alle abschließenden Kanten sollten abgerundet sein, um Spannungsspitzen auszuschließen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das herausgearbeitete Gerüst nachbehandelt. Geeignete Verfahren der Nachbehandlung des Gerüstes umfassen Ausarbeiten, Infiltrieren und/oder Sintern. Erfindungsgemäß wird unter Ausarbeiten das Glätten, Abrunden und/oder Polieren, d. h. die Verfeinerung der Gerüstoberfläche verstanden. Das Infiltrieren kann erfindungsgemäß optional ausgeführt werden und umfasst das Einfärben der Gerüstkeramik mit entsprechenden Zahnfarben. Dabei kann das gesamte Gerüst in einer Farbe gefärbt werden oder es werden an verschiedenen Bereichen des Gerüsts unterschiedliche Farben infiltriert. Geeignete Farben sind dem Fachmann bekannt und richten sich nach der Zahnfarbe des Patienten. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das fertig ausgearbeitete Gerüst gesintert. Sintertemperatur und Sinterzeit sind von der verwendeten Keramik abhängig. Die durch den Sinterprozess entstehende Schrumpfung ist ebenfalls von der Keramik abhängig und muss beim Gerüstdesign berücksichtigt werden.
Erfindungsgemäß wird das fertige Gerüst in einer Form mit einer für die Verblendung geeigneten Keramik überpresst. Bei der überpressten Keramik handelt es sich demnach um die sichtbare Keramik, also die Außenhaut des Zahnersatzes. Da eine maschinelle Herstellung der Versorgung von Vorteil ist, erfolgt das Aufpressen der Keramik in Blockform. Es kann allerdings analog auch in Scheibenform erfolgen. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Aufpressen der Keramik auch mit verschiedenen Keramiken, vorzugsweise in verschiedenen Farben erfolgen.
Das Überpressen des Gerüstes selbst gliedert sich wiederum in verschiedene Arbeitsschritte. Zunächst wird ein Block aus ausbrennbaren Werkstoffen, vorzugsweise Wachs oder auch Kunststoff hergestellt, der die Maße des späteren Keramikblockes aufweist. Dann wird der Wachs- bzw. Kunststoffblock wie bei der Gußtechnik eingebettet und der Kunststoff ausgebrannt. In den entstandenen Hohlraum wird nun die heiße Keramik für die Verblendung eingebracht und das Werkstück gebrannt. Bei diesem Pressvorgang sind die Presskraft, die Presszeit und die Temperaturhaltezeit streng einzuhalten. Erfindungsgemäß ist insbesondere bei großen Werkstücken die Presskraft etwas herab- und die Presszeit und die Haltezeit um gut 15–25% heraufzusetzen.
Die überpresste Keramik für die Verblendung ist vorzugsweise eine weiche Keramik, insbesondere eine Silikatkeramik mit einem WAK-Wert (Wärmeausdehnungskoeffizienten) kleiner als 9,8, vorzugsweise kleiner als 9,5, noch bevorzugter kleiner als 9,0 und einer Biegefestigkeit um die 100 MPa. Erfindungsgemäß geeignete Silikatkeramiken sind Quarze, Feldspate, Kaolin oder Gemische davon. Erfindungsgemäß bevorzugt werden Feldspatkeramiken für die Verblendung verwendet. Eine besonders geeignete Verblendungskeramik ist die PM9, beispielsweise erhältlich bei der Firma Vita Zahnfabrik.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung entspricht die Größe des Keramikblocks der Größe des Gerüstblocks. Die Außenmaße des Keramikblockes sind weiterhin vorzugsweise identisch mit denen eines Standardblockes. Erfindungswesentlich ist zudem, dass die Lage des Gerüstes in dem Keramikblock räumlich definiert ist. Vorzugsweise erfolgt das Überpressen des Gerüstes derart, dass die Einschubachse des Gerüstes parallel zur Seitenwand des Keramikblockes positioniert wird.
Zur weiteren Bearbeitung des Keramikblocks wird dieser an den Seitenwänden vorzugsweise mit Haltearmen fixiert. Anschließend wird vorzugsweise eine Seitenwand des Keramikblockes, insbesondere eine mesiale oder distale Seitenwand, senkrecht zur Einschubachse geglättet und ein Halter zur Aufnahme des Blockes in die Schleif-/Fräseinheit aufgeklebt. Wurde das Gerüst aus einem Gerüstblock gefräst wird vorzugsweise die Seitenwand geglättet, an der der Gerüstblock beim Fräsen ursprünglich an dem Halter der Fräse befestigt war. Dabei muss die Klebung in der Art erfolgen, dass der Halter die identische Position wie der Halter an den Gerüstblock aufweist. Somit kann der überpresste Gerüst-Keramikblock wieder an derselben Position in die Fräsmaschine eingespannt werden. Zudem weist der Blockhalter vorzugsweise einen Rotationsschutz auf. Das Aufkleben der Einspannhilfe erfolgt vorzugsweise mittels einer Klebe-Lehre.
Dann kann der Keramikblock in die Fräse eingespannt und die Verblendung gefräst werden. Vorzugsweise erfolgt das Fräsen der Verblendung computergestützt. Um die Verblendung in Abhängigkeit von der Oberfläche des Gerüstes exakt fräsen zu können, müssen die Koordinaten des Gerüstes im Keramikblock bekannt sein. In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Lagekoordinaten auf der Oberfläche des Keramikblockes aufgedruckt, liegen dem Keramikblock bei oder sind vorzugsweise in einem Datenfile bereits in der Fräse gespeichert. Die genaue Position des Gerüstes wird anschließend noch einmal bestimmt.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Bestimmen der Position des Gerüstes im Keramikblock an Hand der Kanten des Gerüstes und/oder an Hand des Innenprofils des Gerüstes, d. h. an Hand der offenen Stümpfe. Beispielsweise wird die Bodenseite des Keramikblocks mit einem Laser, z. B. mit einem Sirona-Laser von InLab in verschiedenen Winkeln gescannt um die offenen Stümpfe, oder die Kanten des Gerüstes bzw. den Übergang auf den Keramikblock zu finden. Hieraus kann auf die genaue Lage des Gerüstes im Keramikblock zurückgerechnet werden und diese mit der gespeicherten Position überlagert werden. Anhand dieser Überlagerung werden die Korrekturfaktoren für die Parameter der Verblendung errechnet.
Alternativ kann auch das Innenprofil des Gerüstes in Relation zur Unterseite des Keramikblocks bestimmt werden. Vorzugsweise werden dabei die offenen Stümpfe gescannt, die ermittelten Daten invertiert und an Hand der invertierten Stümpfe die Oberfläche des Gerüstes berechnet. Durch die definierte Halteapparatur in die der Keramikblock eingespannt ist und wird vorzugsweise gleichzeitig eine definierte Kameraposition vorgegeben. Dann werden vom Boden und den Seiten des Keramikblockes, d. h. insbesondere von den offenen Stümpfen des Gerüstes, eine oder mehrere optische Aufnahmen gemacht. Anhand des Halters und der dazu definierten Kameraposition sowie den gespeicherten Daten der Gerüstober- und Unterseite kann die genaue Position und Dimension des Gerüstes im Keramikblock bestimmt werden und mit der gespeicherten Position überlagert werden. Anhand dieser Überlagerung werden wiederum die Korrekturfaktoren für die Parameter der Verblendung errechnet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vor dem Fräsen der Verblendung eine weitere Überprüfung und eventuelle Anpassung der Parameter der Verblendung vorgenommen. Durch Invertierung der digitalisierten Gerüstinnenflächen, d. h. der offenen Stümpfe entsteht eine Außenfläche, d. h. eine Kronenhülle, die dem Zahnstumpf entspricht. Mittels einer Korrelation, d. h. Überlagerung dieser Kronenhüllendaten mit einer Aufnahme der präparierten Zahnstümpfe ist es möglich die Kronenhüllenstümpfe mit den Kronenstümpfen zur Deckung zu bringen. Man erreicht hiermit eine räumliche Zuordnung des überpressten Keramikblockes zu der Position der beschliffenen Zähne. Diese Korrelation kann entweder automatisch oder manuell erfolgen. Mit einer erneuten Rückinvertierung liegt das Gerüst mit dem aufgepressten Keramikblock virtuell in der korrekten Relation zu den Kronenstümpfen vor. Diese Daten werden mit den Fräsdaten abgeglichen und eventuell weitere Korrekturen an den Parametern der Verblendung vorgenommen.
Sind die Lage des Gerüstes in dem Keramikblock und optional die Relation des Zahnersatzes zum Zahnstumpf bestimmt und abgeglichen wird die Verblendung aus dem Keramikblock gefräst. Nach dem Fräsen liegt der fertige Zahnersatz vor, wobei die erste Keramik des Gerüstes und die zweite Keramik der Verblendung direkten Kontakt zueinander aufweisen. Vorzugsweise kontaktiert die erste Keramik an der dem Auflageprofil gegenüberliegenden Seite des Gerüstes die zweite Keramik an der dem Aufbissprofil gegenüberliegenden Seite der Verblendung direkt. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die direkte Kontaktierung über die gesamte Seite, d. h. entlang der gesamten Oberfläche der kontaktierten Seite.
Erfindungsgemäß liegt die Stärke der gefrästen Verblendung vorzugsweise im Bereich von 0,05 bis 5 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 3 mm und weiter bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 2 mm. Vorzugsweise liegt die Stärke der Verblendung in den sichtbaren Bereichen des Zahnersatzes im Bereich von 0,3 bis 3,0 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 2,0 mm. An den Aufbissflächen beträgt die Stärke der Verblendung vorzugsweise 0,3 bis 3,0 mm, weiter bevorzugt 1,0 bis 2,0 mm.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Oberfläche der Verblendung vergütet und/oder optisch verändert. Als Vergütung ist insbesondere das Aufbringen eines Glanzbrandes geeignet. Dadurch kann sowohl eine weitere optische Verbesserung als auch eine ebenere Oberfläche erreicht werden, die insbesondere bei der Pflege des Zahnersatzes von Vorteil ist und beispielsweise die Ansiedlung von Plaque erschwert. Alternativ kann die Oberfläche poliert werden oder zur Anpassung an die natürlichen Zahnfarben bemalt werden.
Die Erfindung betrifft ferner einen Zahnersatz der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten bzw. hergestellt wird. In einer bevorzugten Ausgestaltung stellt der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Zahnersatz eine Endversorgung dar. Alternativ kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine provisorische Versorgung mit langer Haltbarkeit bereitgestellt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Einzelkronen und/oder mehrgliedrige Brücken hergestellt werden. Vorzugsweise sind die Brücken zwei- bis sechsgliedrig, wobei ein oder mehrere Zähne als Halteglieder verwendet werden können.
Gegenüber dem Stand der Technik weisen das erfindungsgemäße Verfahren und der damit hergestellte Zahnersatz eine Reihe von bedeutenden Vorteilen auf. Da keine Klebefuge entsteht können die damit verbundenen ästhetischen und thermischen Nachteile vermieden werden. Dadurch, dass der Zahnersatz nachträglich mit Keramik korrigierbar ist, zur Angleichung der Okklusion oder der Kontaktpunkte etc., ist der erfindungsgemäße Zahnersatz länger haltbar und kann variabler eingesetzt werden. Die Oberfläche genügt höchsten optischen, d. h. farblichen als auch funktionellen Ansprüchen. Insgesamt ist die Herstellung einfacher und weniger aufwendig, obwohl die Materialkombination auf den Einzelfall angepasst wird. Mit der deutlichen Zeitersparnis im Fertigungsprozess und der Reduzierung der manuellen Anteile kann zudem der Kostenaufwand deutlich reduziert und gleichzeitig das Ergebnis verbessert werden. Dabei ist der Zahnersatz zudem vollkeramisch und damit antiallergen und biokompatibel.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch zur Herstellung anderer Körperersatzteile geeignet. Daher betrifft die Erfindung weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Körperersatzteilen umfassend eine Basis mit einem Kontaktprofil und einem darüber liegenden Aufbau mit einem Oberflächenprofil aufweisend die Schritte Fertigen der Basis an Hand des Kontaktprofils und vorgegebener Außenmaße aus einem ersten Werkstoff, Überziehen der Basis mit einem zweiten Werkstoff zu einem Werkstoffblock, wobei erster und zweiter Werkstoff voneinander verschieden sind, Bestimmen der Position des Kontaktprofils im Werkstoffblock und Berechnen der Position des Oberflächenprofils im Werkstoffblock sowie subtraktives Herausarbeiten des Aufbaus aus dem Werkstoffblock, wobei das Oberflächenprofil und das Kontaktprofil auf einander gegenüberliegenden Seiten des Körperersatzteils ausgebildet werden.
Als Werkstoffe kommen alle Werkstoff-Paare in Frage, die eine unterschiedliche Härte aufweisen und biokompatibel sind. Insbesondere weist der erste Werkstoff, der die Basis des Körperersatzteils bildet eine größere Härte als der zweite Werkstoff auf, aus dem der Aufbau gefertigt wird. Beispiele für geeignete Werkstoffe sind Nichtmetalle, organische Werkstoffe, wie Kunststoffe, Komposite, anorganische nichtmetallische Werkstoffe, wie Keramiken, Gläser oder Verbundwerkstoffe.
Als Kontaktprofil soll der Teil des Körperersatzteils verstanden werden, der direkten Kontakt zu einem beliebigen Teil des Körpers aufweist. Insbesondere stellt das Kontaktprofil, die Seite der Basis dar, die nicht vom Aufbau umschlossen bzw. überzogen wird. Als Oberflächenprofil wird die Oberfläche des Aufbaus verstanden, wobei das Oberflächenprofil alle verbleibenden Seiten oder Bereiche des Körperersatzteiles mit Ausschluss des Kontaktprofils darstellt.
Als Verfahrensschritt des Überziehens der Basis mit dem zweiten Werkstoff sind alle dem Fachmann bekannten Arten zum Aufbringen eines Werkstoffes geeignet. Insbesondere erfolgt das Überziehen durch Aufpressen oder Auffüllen einer Gussform. Die geometrischen Maße des Werkstoffblockes richten sich nach dem herzustellenden Körperersatzteil. Grundsätzlich werden einfache Formen, wie viereckige, quadratische oder zylinderförmige Körper bevorzugt.
Das Bestimmen der Position der Basis im Werkstoffblock stellt einen besonders wichtigen Verfahrensschritt dar. Insbesondere erfolgt dieser Schritt, indem das von außen zugängliche Kontaktprofil digital aufgenommen, beispielsweise gescannt wird. Anschließend werden die Daten invertiert und spiegeln somit das Kontaktprofil selbst wieder. Von diesen Daten ausgehend kann auf die Oberfläche, d. h. die Ausdehnung der Basis im Werkstoffblock zurückgerechnet werden. Somit wird die Position der Basis eindeutig bestimmt und der Aufbau mit seinem Oberflächenprofil kann in der richtigen Relation zur Basis subtraktiv aus dem Werkstoffblock herausgearbeitet werden.
Beispielsweise kann das Verfahren zur Herstellung von Körperersatzteilen zur Herstellung von künstlichen Hüftgelenken verwendet werden. Ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Gelenkkopf ist derart ausgestaltet, dass das Kontaktprofil im Oberschenkelknochen positionierbar ist. Die Basis weist in dem Falle die Grundform des Gelenkkopfes auf und wird aus einem besonders harten Werkstoff gefertigt. Als Aufbau wird ein Werkstoff gewählt, der gleichzeitig eine Schmier- und Federungsfunktion aufweist. Das Oberflächenprofil des Aufbaus entspricht der Außenkontur des Gelenkkopfes und ist möglicht glatt. Die Grundform eines Gelenkkopfes ist dem Fachmann bekannt und kann auf das Individuum angepasst werden. Eine mit dem Verfahren hergestellte Gelenkpfanne ist derart ausgestaltet, dass das Kontaktprofil im Becken positionierbar ist. Für die Gelenkpfanne wird vorzugsweise dasselbe Werkstoffpaar verwendet, das auch für den Gelenkkopf verwendet wird. Die geometrische Form einer Gelenkpfanne ist dem Fachmann bekannt und kann auf das Individuum angepasst werden.
Im Folgenden soll die Erfindung an Hand eines schematischen Ausführungsbeispiels näher beschrieben werden. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Zahnersatz in der Seitenansicht
2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Zahnersatz in der Aufsicht von unten
1 zeigt die wesentlichen Verfahrensschritte schematisch in der Seitenansicht. Um die Parameter eines Zahnersatzes 10 möglichst exakt zu bestimmen werden die Oberflächen und die räumliche Ausdehnung der zu überkronenden Zähne 28 und des Kiefers 18 digitalisiert. Vorzugsweise erfolgt die Digitalisierung mit einer Cerec-Mundkamera. Anschließend wird ein Gerüstblock 20, an dessen mesialer oder distaler Seite (bezogen auf den Zahnersatz 10) ein Halter 22 befestigt ist, in eine Fräse eingespannt. Der Gerüstblock 20 ist ein ZrO₂-Block mit den Kantenmaßen 4 × 1,8 × 1,8 cm.
Mittels der ermittelten Parameter wird der Zahnersatz 10 computerunterstützt in dem Gerüstblock 20 visualisiert. Dazu wird der Zahnersatz 10 in ein Gerüst 12 und eine Verblendung 14 virtuell aufgeteilt. Das Gerüst 12 weist an seiner Unterseite offene Stümpfe 26 auf, die der Aufnahme der Zahnstümpfe 16 dienen. Der Bereich zwischen den offenen Stümpfen 26 ist möglichst eben ausgestaltet, da dieser Bereich des Gerüsts 12 direkt auf dem Kiefer 18 positioniert wird. Die Oberseite des Gerüstes 12 entspricht der geglätteten Oberfläche der Verblendung 14. Die Verblendung 14 liegt formschlüssig auf der Oberseite des Gerüstes 12 auf. Die Oberseite der Verblendung 14 stellt die Oberseite des Zahnersatzes 10, d. h. das Aufbissprofil, dar. Verblendung 14 und Gerüst 12 werden derart in dem Gerüstblock 20 angeordnet, dass der Zahnersatz 10 an einer Kante des Gerüstblockes 20 positioniert wird.
In einem ersten Fräsvorgang wird das Gerüst 12 mit den offenen Stümpfen 26 an der Unterseite und der geglätteten Oberseite aus dem Gerüstblock 20 computerunterstützt an Hand des virtuellen Models herausgefräst. Anschließend wird das fertige Gerüst 12 mit einer Feldspat-Keramik überpresst. Der überpresste Keramikblock 24 weist dieselbe Kantenlänge wie der Gerüstblock 20 auf. Die mesiale und distale Seite des Keramikblocks 24 ist parallel zu der mesialen und distalen Seite des Gerüstes 12 angeordnet. Nach dem Abkühlen des Keramikblocks 24 wird an der mesialen oder distalen Seite wieder der Halter 22 derart angebracht, dass die Position des Gerüstes 12 in dem Keramikblock 24 der virtuellen Position des Gerüstes 12 im Gerüstblock 20 entspricht.
Zur Feinjustierung des Keramikblocks 24 in der Fräse und zur Anpassung der Parameter der Verblendung 14 im virtuellen Modell wird die Unterseite des Keramikblocks 24 mit einem Laser 30 gescannt. An Hand der Position und der Gestalt der offenen Stümpfe 26 und der Übergänge von dem Gerüst 12 auf den Keramikblock 24 wird computergestützt das virtuelle Modell auf die reale Position des Gerüstes 12 angepasst. Dabei werden die offenen Stümpfe invertiert und an Hand der Invertierung die exakte Position der Oberfläche des Gerüstes 12 berechnet. Nach Anpassung der Daten für die Verblendung 14 erfolgt anschließend ein zweiter Fräsvorgang bei dem an Hand der Vorgaben des angepassten virtuellen Modells aus dem Keramikblock 24 die Verblendung 14 computerunterstützt gefräst wird.
2 zeigt die wesentlichen Verfahrensschritte schematisch in der Aufsicht. Dabei ist der Gerüstblock 20 derart gedreht, dass man auf bzw. in die offenen Stümpfe 26 blickt. Bezugszeichen gelten analog zu 1.
Bezugszeichenliste

10: Zahnersatz
12: Gerüst
14: Verblendung
16: Zahnstümpfe
18: Kiefer
20: Gerüstblock
22: Halter
24: Keramikblock
26: offene Stümpfe
28: Zahn
30: Laser

Claims

Verfahren zur Herstellung von keramischem Zahnersatz (10) umfassend ein Gerüst (12) mit einem Auflageprofil und eine Verblendung (14) mit einem Aufbissprofil aufweisend die Schritte, – Fertigen des Gerüstes (12) an Hand des Auflageprofils und vorgegebener Außenmaße aus einer ersten Keramik, – Überpressen des Gerüstes (12) mit einer zweiten Keramik zu einem Keramikblock (24), wobei die zweite Keramik von der ersten Keramik verschieden ist, – Bestimmen der Position des Auflageprofils im überpressten Keramikblock (24) und Berechnen der Position des Aufbissprofils im Keramikblock (24) und – Subtraktives Herausarbeiten der Verblendung (14) aus dem überpressten Keramikblock (24), wobei Aufbissprofil und Auflageprofil auf einander gegenüberliegenden Seiten des Zahnersatzes (10) ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Auflageprofil gegenüberliegende Seite des Gerüsts (12) den Konturen des Aufbissprofils entsprechend ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Keramik eine größere Härte als die zweite Keramik aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Keramik eine hochfeste Keramik, vorzugsweise eine Oxidkeramik, besonders bevorzugt eine Al₂O₃-Keramik oder eine ZrO₂-Keramik ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Keramik eine Silikat-Keramik, vorzugsweise eine Feldspat-Keramik ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Keramik an der dem Auflageprofil gegenüberliegenden Seite des Gerüstes (12) die zweite Keramik an der dem Aufbissprofil gegenüberliegenden Seite der Verblendung (14) direkt kontaktiert.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die direkte Kontaktierung über die gesamte Seite erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verblendung (14) aus dem Keramikblock (24) herausgefräst, vorzugsweise computergestützt herausgefräst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerüst (12) aus einem keramischen Gerüstblock (20) subtraktiv herausgearbeitet oder aus keramischem Material additiv aufgebaut wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerüst (12) aus dem Gerüstblock (20) herausgefräst, vorzugsweise computergestützt herausgefräst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gefertigte Gerüst (12) nachbehandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachbehandeln des Gerüstes (12) Ausarbeiten, Infiltrieren und/oder Sintern umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Überpressen des Gerüstes (12) die Einschubachse des Gerüstes (12) parallel zur Seitenwand des Keramikblockes (24) positioniert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kantenlängen des Gerüstblocks (20) in alle drei Raumrichtungen mindestens 1 bis 10%, vorzugsweise mindestens 5 bis 15%, weiter bevorzugt mindestens 5 bis 20% größer als der herzustellende Zahnersatz (10) ist.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kantenlängen des Gerüstblocks (20) im Bereich von 2 bis 7 cm × 0,5 bis 3 cm × 0,5 bis 3 cm, vorzugsweise im Bereich von 3 bis 5 cm × 1,5 bis 2 cm × 1,5 bis 2 cm liegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Keramikblocks (24) der Größe des Gerüstblocks (20) entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des Gerüstes (12) im Bereich von 0,3 bis 2 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,4 bis 0,5 mm liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke der Verblendung (14) im Bereich von 0,05 bis 5 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 3 mm und weiter bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 2 mm liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Position des Auflageprofils im Keramikblock (24) an Hand der Kanten des Gerüstes (12) und/oder an Hand von offenen Stümpfen (26) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die offenen Stümpfe (26) gescannt werden, die ermittelten Daten invertiert werden und an Hand der invertierten Stümpfe (26) die Oberfläche des Gerüstes (12) berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Verblendung (14) vergütet und/oder optisch verändert wird.
Zahnersatz, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnersatz (10) nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21 erhältlich ist.
Verfahren zur Herstellung von Körperersatzteilen umfassend eine Basis mit einem Kontaktprofil und einem darüber liegenden Aufbau mit einem Oberflächenprofil aufweisend die Schritte, – Fertigen der Basis an Hand des Kontaktprofils und vorgegebener Außenmaße aus einem ersten Werkstoff, – Überziehen der Basis mit einem zweiten Werkstoff zu einem Werkstoffblock, wobei zweiter und erster Werkstoff voneinander verschieden sind, – Bestimmen der Position des Kontaktprofils im Werkstoffblock und Berechnen der Position des Oberflächenprofils im Werkstoffblock und – Subtraktives Herausarbeiten des Aufbaus aus dem Block, wobei das Oberflächenprofil und das Kontaktprofil auf einander gegenüberliegenden Seiten des Körperersatzteils ausgebildet werden.