3D-gedruckte Zahnmodelle unterstützen die Fernausbildung in der Zahnmedizin während der COVID-19-Pandemie

Die COVID-19-Pandemie hat unser Leben auf den Kopf gestellt und auch die Bildung ist dabei keine Ausnahme. Zwar können manche Kurse durchaus online erteilt werden, doch die praktische Ausbildung, etwa der Praxiskurs in der Zahnmedizinausbildung, ist sehr schwer durch Distanzunterricht zu vermitteln.

Für gewöhnlich üben Zahnmedizinstudenten für die präklinische Ausbildung an gezogenen Zähnen von Patienten, doch die Pandemie machte es sehr schwer oder unmöglich, bei Zahnkliniken oder anderen Einrichtungen des Gesundheitswesens an diese Zähne zu gelangen. Es besteht auch eine rechtliche und ethische Verantwortung, wenn gezogene Zähne aus Bildungseinrichtungen mit nach Hause genommen werden.

Um diese Herausforderung zu bewältigen, musste Dr. Gülşah Uslu von der Endodontologischen Abteilung der Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi im türkischen Çanakkale innovative Lösungen finden, um weiterhin den Praxiskurs für Studierende der Zahnmedizin im Distanzunterricht lehren zu können. 

Im Folgenden erfahren Sie, wie Dr. Uslu und Dr. Halit Yosunçığır, Dentalproduktmanager beim Formlabs Vertriebspartner Btech Dental, Formlabs-3D-Drucker verwendeten, um Studierenden die Möglichkeit zu bieten, auch im Fernunterricht praktische Erfahrung zu sammeln. Mit Formlabs-3D-Druckern konnten Btech und die Universität mehr als 1500 anatomisch genaue künstliche Zahnmodelle mit farbigen Kanalstrukturen herstellen. Sie bieten zudem Vorteile, wie standardisierte Fallkomplexität und kein Risiko der Kreuzinfektion.

Auf der Suche nach kreativen Lösungen für die praxisnahe Ausbildung im Distanzunterricht kontaktiere Dr. Uslu den Formlabs-Vertriebspartner Btech, um zu erfahren, ob 3D-Druck dieses Problem lösen könnte. Nach der Anfrage der Professorin setzte sich das Btech Dental- und Medical-Team mit der medizinischen Bildanalysesoftware Mimics Innovation Suite von Materialise daran, CT-Bilder mit einer Schichtdicke von 0,5 mm aus der Kopf- und Halsregion eines Patienten zu entnehmen und zu erstellen. Mit Mimics konnten sie einzelne Zähne samt Wurzeln isolieren, Anpassungen vornehmen und die einzelnen Modelle als 3D-Datei exportieren.

Das Team importierte anschließend die erste Testcharge in die Druckvorbereitungssoftware PreForm von Formlabs und verwendete Clear Resin, um die Zahnmodelle zu drucken. 

„Der Formlabs Form 3B ist ein perfekter 3D-Drucker mit einer großen Konstruktionsplattform, mit dem wir 80 Backenzähne in 9 Stunden drucken konnten. Die Details der gedruckten Zähne sind gestochen scharf und die Genauigkeit ist hoch. Dadurch konnten wir die Zahnmodelle für die Studierenden drucken”, so Dr. Yosunçığır.

Das Produktionsteam von Btech wusch und härtete die Teile im Anschluss, entfernte die Stützstrukturen und färbte die Wurzelkanäle rot, um den Zahnnerv zu simulieren. Es war aufgrund der feinen Struktur der Wurzelkanäle eine Herausforderung, die erforderliche Farbsättigung zu erzielen, aber das Team erzielte dank einer eigens entwickelten Färbetechnik das optimale Erscheinungsbild.

Das Team entwickelte verschiedene anatomische Modelle für die Eckzähne, die oberen und unteren Backenzähne sowie verschiedene Kanalvariationen, wie zwei Kanäle in einer Wurzel.

Sobald die Modelle fertig waren, sendete Btech die erste Testcharge an die Professorin. Dr. Uslu führte eine Wurzelbehandlung an den Proben der 3D-Druckmodelle durch und teilte das Röntgenbild mit dem Team. Auf Grundlage ihres Feedbacks modifizierte Btech das Design bei der zweiten Charge, darunter den Wurzeldurchmesser und die Wurzelkrümmung.

Mit den 3D-gedruckten Zähnen können Studierende Eingriffe wie das Eröffnen der Pulpahöhle sowie das Vergrößern, Spülen, Füllen und Versiegeln des Wurzelkanals üben. Dank des transparenten Kunstharzes können Kunstfehler bei der Präparation des Wurzelkanals mit diesen Zahnmodellen leicht ohne Röntgenbild erkannt werden.

„Die auf dem Formlabs Form 3B gedruckten künstlichen Zähne werden ein sehr nützliches und sicheres Werkzeug in der edodontologischen Ausbildung von Zahnmedizinstudenten sein, da sie die Zahnanatomie mit verschiedenen Kanalvariationen nachbilden“, so Dr. Uslu.

Bislang stellte Btech mehr als 1500 Zahnmodelle her und lieferte diese an die Universität aus. Weitere Lieferungen sind geplant. 

„Ich freue mich sehr über die innovative Arbeit, die von unserem Dental- und Medical-Team geleistet wurde. Während der Pandemie haben wir gesehen, dass 3D-Drucker Leben retten können, doch jetzt, wo wir versuchen, unser Leben an das New Normal anzupassen, kommt eine neue Studie, die sicherstellt, dass die Bildung ununterbrochen weitergeht“, so Kuntay Aktas, CEO bei Btech Innovation.

Für gewöhnlich erfolgt die präklinische Ausbildung von Studiernden an Typodonten oder gezogenen Zähnen, bevor es an die Behandlung von Patienten in der Klinik geht. Sie werden für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet, von der Vermittlung der unterschiedlichen Präparationsarten, der Zahnrestauration mit Dentalwerkstoffen bis hin zur Wurzelbehandlung. 

Die Arbeit mit gezogenen Zähnen gibt Studierenden die Möglichkeit, praktische Erfahrung auf Grundlage echter Fälle zu sammeln. Jedoch sind sie oft nicht leicht zugänglich und können sogar zu einer potenziellen Quelle für Kreuzinfektionen werden. Sie können sich auch in Sachen Qualität und Komplexität unterscheiden, wodurch die Bewertung der einzelnen Studierenden uneinheitlich ist.  Wie Dr. Ulsu und ihre Studierenden feststellten, bieten 3D-gedruckte Zähne genaue und realistische Lernerfahrungen auf Grundlage echter Fälle. Gleichzeitig haben alle Studierenden die Möglichkeit, an genau dem gleichen Fall zu üben und das, ohne die Gefahr einer Kreuzinfektion. 

1. Genaue anatomische Modelle auf Grundlage echter Fälle

Die Kombination von digitalen Bildgebungstechnologien, wie CBCT, mit intraoralem Scannen ermöglichen es Fachleuten, Patientendaten zu sammeln, die später mit 3D-Drucktechnologien nachgebildet werden können. So können Studierende an echten Fällen üben, ohne dass sie von Faktoren, wie der Qualität der Zahnextraktion oder der Verfügbarkeit der gezogenen Zähne, beeinflusst werden. Im Gegensatz zu gezogenen Zähne sehen Studierende bei Modellen mit transparenten Materialien auch die Behandlung, die sie vornehmen.

2. Standardisierte Fallkomplexität

Die Ausbildung in der endodontologischen Behandlung erfordert praktische Erfahrung an unterschiedlichen Zähnen mit unterschiedlicher Komplexität. Die Ausbildung beginnt mit einwurzeligen Zahnstrukturen, wie Frontzähnen, und schreitet weiter zu mehrwurzeligen Zähnen, wie Seitenzähnen, wobei die Komplexität mit Wurzelkanalkrümmungen oder Zahnsteinentfernung fortschreitet. Gezogene Zähne bieten den einzelnen Studierenden uneinheitliche Fälle mit unterschiedlicher Komplexität. Mit 3D-Druck können Dozenten in der Zahnmedizin Zähne entwerfen, die eine Komplexität aufweisen, die dem Kenntnisstand der Studierenden entspricht. So können Studierende in der Zahnmedizin lernen, in der klinischen Praxis unterschiedliche Fälle mit Selbstvertrauen zu behandeln.

3. Kein Risiko der Kreuzinfektion

Wie auch bei anderen künstlichen Zähnen ist ein besonderer Vorteil von 3D-gedruckten Zahnmodellen gegenüber gezogenen Zähnen, dass sie nicht aus dem menschlichen Körper stammen. Darum enthalten sie keine Bakterien und müssen nicht den Desinfektions- und Sterilisationsrichtlinien für die präklinische Ausbildung folgen. Beispielsweise müssen gezogene Zähne, die in der präklinischen Ausbildung eingesetzt werden, gemäß den Richtlinien der CDC, von Blut und Unreinheiten gereinigt, in einer besonderen Umgebung, wie Wasser oder einer Kochsalzlösung, aufbewahrt, korrekt beschriftet und mit Hitze sterilisiert werden. Bei 3D-gedruckten Zähnen muss dieses Protokoll nicht befolgt werden, da die Zähne nach dem Druck, dem Waschen und dem Nachhärten sofort verwendet werden können.

Vor einigen Jahren konnten sich nur die größten Dentallabore und Dienstleister 3D-Drucker leisten. Heute sind sie in vielen Zahnarztpraxen und Laboren ein gewohnter Anblick. Bildungseinrichtungen können sie nutzen, um eine Vielzahl von Indikationen von Zahnmodellen bis hin zu vollständig 3D-gedruckten Zahnprothesen zu produzieren.

Lernen Sie die zahntechnischen Ressourcen von Formlabs kennen und erhalten Sie kostenlose Leitfäden, schrittweise Anleitungen, Whitepapers und Webinare und erfahren Sie, wie Sie den 3D-Druck in Ihren Arbeitsprozess integrieren können.

Möchten Sie sich selbst von der Qualität überzeugen? Wählen Sie ein Material und wir schicken Ihnen ein kostenloses Probeteil, gedruckt auf dem Form 3B.

Besonderer Dank gilt Btech Dental, unserem Vertriebspartner in der Türkei, der gemeinsam mit Dr. Uslu an diesem Projekt arbeitete.