accuracy and passive ﬁt of full-arch implant-supported … · 2020. 6. 19. · federico mandelli,...

International Journal of Computerized Dentistry 2020;23(2):161–181 161

APPLICATION

Zusammenfassung

Ziel: In diesem Artikel werden die vorläufigen klinischenErgebnisse mit einer neuartigen digital-analogen Technik vorgestellt, dem Solid Index Impression Protocol (SIIP). Es ermöglicht durch die Verwendung einer analogen Scha-blone präzise Abformungen von mehreren Implantaten, um implantatgelagerte Ganzkieferrestaurationen anzufer-tigen.Material und Methoden: In dieser Pilotstudie erhielten fünf Patienten jeweils eine auf vier Implantaten gelagerte Ganzkieferrestauration. Drei Monate nach der Implantati-on wurde bei allen Patienten mit einem intraoralen Scan-ner und mit SIIP-Technik eine digitale Abformung durch-geführt (direkte digitale Impression). Dazu wurde einmaßgefertigter Löffel aus vier Hohlzylindern verwendet, die über einen Steg miteinander verbunden waren. Diese Schablone wurde mit den Transferkappen der Implantateverbunden und die Baugruppe ins Labor geschickt, woanhand dieser Indexregistrierung die definitiven Ganzkie-ferrestaurationen angefertigt wurden. Ergebnisvariablenwaren der passive Sitz der Suprakonstruktionen der Implantate und die Präzision der mittels SIIP generiertenMeistermodelle, die mit einer Koordinatenmessmaschine(KMM) und einem Programm für Reverse Engineering ermittelt und mit der Präzision der direkten digitalenAbformung verglichen wurde.Ergebnisse: Die fünf mittels SIIP gefertigten implantatge-lagerten Ganzkieferprothesen wiesen eine ausgezeichneteklinische Präzision und einen hervorragenden passivenSitz auf. Bei der Kontrolle nach einjähriger funktioneller Belastung fanden sich keine Komplikationen. Für die SIIP-Technik und das intraorale Scannen wurde eine unter-schiedliche Präzision ermittelt.

Federico Mandelli, Antonio Zaetta, Alessandro Cucchi, Francesco Guido Mangano

Solid index impression protocol: a hybrid workflow for high

accuracy and passive fit of full-arch implant-supported

restorations

Solid Index Impression Protocol: ein Hybrid-Workflow, um die

Präzision und den passiven Sitz implantatgelagerter

Ganzkieferrestaurationen zu verbessern

Abstract

Aim: The purpose of this article is to present the preliminaryclinical results obtained with a novel hybrid digital-analog technique, the solid index impression protocol (SIIP), whichuses a solid index to capture accurate impressions of multiple implants for the fabrication of implant-supported fixed fullarches (FFAs).Materials and methods: This pilot study was based on fivepatients, each treated with a FFA supported by four implants.Three months after implant placement, impressions weretaken for all patients with an intraoral scanner (IOS) (direct digital impression) and with the SIIP, using a custom tray con-sisting of four hollow cylinders connected with a bar. Thisindex was linked to the implant transfers and transferred tothe laboratory, and the definitive FFAs were fabricated basedon it. The outcomes of the study were the passive fit of implant superstructures and the accuracy of the models gen-erated by the SIIP, inspected using a coordinate measuringmachine (CMM) and reverse engineering software, and com-pared with the accuracy of direct digital impressions.Results: Excellent clinical precision and passive fit wereobtained in all five implant-supported FFAs fabricated withthe SIIP. One year after delivery, all FFAs were functional with-out any complication. Differences in accuracy were foundbetween the SIIP and direct intraoral scanning. Conclusions: The SIIP seems to represent a viable option for capturing accurate impressions for the fabrication of clinicallyprecise implant-supported FFAs with a hybrid digital–analogworkflow. Further studies are needed to confirm these results.

Keywords: digital workflow, intraoral scanners, fixed full arches, accuracy, passive fit

International Journal of Computerized Dentistry 2020;23(2):161–181162

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Schlussfolgerung: Die SIIP-Technik scheint für die Ferti-gung präziser Abformungen zur Herstellung klinisch präzi-ser implantatgelagerter Ganzkieferprothesen in einem digital-analogen Hybrid-Workflow gut geeignet zu sein. Zur Bestätigung dieser Ergebnisse sind noch weitere Stu-dien erforderlich.

Schlüsselwörter: digitaler Workflow, Intraoralscanner, fest-ttsitzende Ganzkieferprothesen, Präzision, passiver Sitz

Einleitung

Durch digitale Technologien hat sich der Workflow bei der Fertigung festsitzender Prothesen verändert1–3 undbasiert nun auf vier grundlegenden Schritten: optischer Abformung mit einem Intraoralscanner (IOS),4 Planungund Entwurf der Restaurationen mit einem CAD-Pro-gramm, Herstellung der Restauration durch Fräsen5 oderdreidimensionales Drucken6 und klinische Applikation.7

Die Abformung mit den inzwischen verfügbaren Intra-oralscannern hat zahlreiche Vorteile gegenüber den her-kömmlichen Techniken mit Löffel und Abformmaterial: Sie ist für die Patienten angenehmer, schneller und einfacher durchführbar, macht Meistermodelle aus Gips überflüssig und erleichtert die Kommunikation mit Labor und Pa-tient.8 Allerdings belegt ein aktuelles narratives Literatur-review4 die derzeitig noch vorhandenen Einschränkungen von Intraoralscannern: ihre Kosten, die Lernkurve für denkorrekten Einsatz, Probleme bei der Erfassung tiefer Präpa-rationsränder beim Scannen präparierter natürlicher Zähne und schlussendlich auch eine unzureichende Präzi-sion für die Fertigung klinisch präziser, großspanniger Res-taurationen, wie festsitzenden Ganzkieferrestaurationen. Das zuletzt genannte Problem wurde auch in anderenLiteraturreviews beschrieben9,10 und scheint die wichtigste Einschränkung beim Einsatz von Intraoralscannern zur Fer-tigung festsitzender implantatgelagerter Prothesen zu sein.3,11

Der passive Sitz ist entscheidend für den kurz- undlangfristigen Erfolg von festsitzenden implantatgelager-ten Prothesen,12 für den wiederum der präzise Transfer derImplantatposition vom Mund des Patienten auf ein Gips-modell oder ein virtuelles Modell essenziell ist.13 Die präzi-se Abformung ist bei mehreren Implantaten und unbe-zahnten Patienten grundsätzlich komplex und gelingt nurbei sachkundiger Durchführung der konventionellen Tech-niken.13 Der Einsatz digitaler Technologien scheint die

Introduction

Digital technologies have transformed the workflow in fixed prosthodontics,1-3 which is now based on four essential steps: optical impression with an intraoral scanner (IOS),4 planning and design of the restorations in CAD software, fabrication of the prosthetic restoration through milling5 or 3D printing,6

and clinical application.7

The introduction of IOSs, in particular, has several advan-tages compared with traditional impression techniques with trays and materials: less patient discomfort, reduced chairtimes, simplified clinical procedures, no need to pour plaster casts, and better communication with the laboratory andpatient.8 However, a recent narrative literature review4 high-lighted the current limitations in the use of IOSs: the cost of scanners, the presence of a learning curve for proper use, thedifficulty of identifying deep preparation margins when scan-ning prepared abutments of natural teeth, and, last but notleast, insufficient accuracy to allow for the fabrication of clini-cally precise long-span restorations such as fixed full arches(FFAs). The last problem has been reported in other literaturereviews9,10 and seems to represent the main limitation in theuse of IOSs in fixed implant prosthodontics.3,11

For the short- and long-term success of fixed implant-sup-ported restorations, a passive fit is key,12 and the accurate transfer of the implant position from the patient’s mouth to aplaster cast or virtual model is essential.13 In the case of multi-ple implants in the fully edentulous patient, capturing anaccurate impression has always been complex, includingthrough conventional techniques;13 the use of digital technol-ogies does not seem to facilitate the operator, and this pre-sents specific issues.

Several in vitro14,15 and in vivo16 studies have reportedthat optical impressions lack sufficient accuracy to captureimpressions of multiple implants in the fully edentulous patient, and therefore to allow for the fabrication of implant-supported FFAs via a fully digital workflow. To date, only a few studies seem to support the opposite concept;17,18

however, the results of these studies could depend on an ideal combination of several elements (such as the specificscanner used, the number and position of the implants, andthe operator’s experience), and thecurrent scientific literaturedoes not provide clinical indications for the use of IOSs for thefabrication of implant-supported FFAs via a fully digital work-kkflow.2,4,8-11,13-16

This lack of accuracy of IOSs in the capture of the full-arch scan is mainly related to the mechanism by which thescanner acquires the images, ‘attaching’ frames to each


Mandelli et al

Abformung für den Anwender nicht einfacher zu gestaltenund erzeugt neue Schwierigkeiten.

Mehrere In-vitro-Studien14,15 und In-vivo-Studien16

haben ergeben, dass optische Abformungen oft nicht prä-zise genug sind, um bei unbezahnten Patienten mehrereImplantate gleichzeitig zu erfassen, sodass implantatgela-gerte Ganzkieferrestaurationen in einem rein digitalen Workflow gefertigt werden können. Bislang unterstützennur wenige Studien ein gegensätzliches Konzept.17,18 Aller-dings könnten die Ergebnisse dieser Studien auf der idea-len Kombination mehrerer Elemente beruhen (wie demeingesetzten Scanner, Anzahl und Position der Implantateund der Erfahrung des Arztes). Die aktuelle Literatur liefert keine klinische Evidenz für den Einsatz von Intraoralscan-nern zur Fertigung implantatgelagerter Ganzkieferrestau-rationen nach einem rein digitalen Workflow.2,4,8–11,13–16

Die mangelnde Präzision von Intraoralscannern beimErfassen des gesamten Kiefers beruht vor allem auf dem Aufnahmemechanismus des Gerätes, da zahlreiche Einzel-aufnahmen aneinandergehängt werden. Unabhängig vonder Aufnahmetechnik nimmt der Fehler mit der Länge des Scans zu.2,4,8,11 Besonders deutlich wird dies bei der digita-len Abformung von Implantaten, weil der Scanner auf-ffgrund fehlender Referenzpunkte nur schwer den korrek-ten Abstand zwischen den Scankörpern ermitteln kann, die zudem unterschiedlich weit aus dem Weichgeweberagen.2,4,8–11,13–16 An dieser Stelle muss festgehalten wer-den, dass sich der Fehlergrad und die mangelnde Präzision der verschiedenen Intraoralscanner in der Literatur stark voneinander unterscheiden.4,8,11,14,15 Allerdings dürfte derintrinsische Fehler der intraoralen Scanner nicht der einzi-ge Faktor sein, der zur schlussendlich fehlenden Präzisionder optischen Implantatabformung beiträgt. Als mögliche andere Ursachen kommen vier weitere Faktoren infrage:die Lichtverhältnisse,19 der Arzt,20 Position, Tiefe und Aus-richtung des Implantats21 sowie die Scankörper.22,23

Vor Kurzem wurden mehrere Hybridansätze vorge-schlagen, um diese Probleme zu überwinden und hoch-präzise Abformungen zu erhalten. In diesen Studien wur-den maßgefertigt Messhilfen (Custom Measuring Aids,CMAs)24,25 und analoge Schablonen26 verwendet, um diePräzision digitaler Abformungen zu verbessern.

In dieser Pilotstudie wurden erste klinische Ergebnissemit der Verwendung einer neuartigen Hybridtechnik, demSolid Index Impression Protocol (SIIP), erzielt. Sie ermög-licht mithilfe einer analogen Schablone die präzise Abfor-mung mehrerer Implantate zur Fertigung implantatgela-gerter Ganzkieferrestaurationen in einem digital-analogen

other during the process of acquisition; regardless of theacquisition technology, the error is expected to grow with the extension of the scan.2,4,8,11 This issue seems to be par-ticularly marked in the case of digital implant impressions, where the scanner, due to the lack of reference points,struggles to correctly read the distance between differentimplant scan bodies (SBs), which are also at a different height to the soft tissue.2,4,8-11,13-16 It must be noted that dif-ffferent IOSs show significantly different degrees of error andinaccuracy, as reported in the literature.4,8,11,14,15 The intrin-sic error of the IOS, however, may not be the only factor determining the final inaccuracy when capturing an optical implant impression. Four other factors should be consid-ered as potential sources of inaccuracy: the light condi-tions;19 the operator;20 the implant position, depth, andangulation;21 and the SBs.22,23

To overcome these problems, and to capture highly accu-rate impressions, different hybrid approaches have recently been proposed. These studies have used custom measuring aids (CMAs)24,25 and solid indexes26 to improve the accuracy of digital impressions.

This article presents the preliminary clinical resultsobtained from a pilot study using a novel hybrid technique, the solid index impression protocol (SIIP), which uses a solid index to capture accurate impressions of multiple implants for the fabrication of implant-supported FFAs through a hybrid digital–analog workflow. The present study also aimed to assess the accuracy of the models gen-erated by the SIIP and to compare it with that of direct digi-tal impressions.

Materials and methods

Study design

The present study was designed as a pilot. From January toDecember 2018, five patients, each in need of an implant-sup-ported FFA restoration, were enrolled to verify the clinicalreliability and accuracy of this novel digital approach. A totalof five full-arch treatments were performed. Each arch wastreated with four implants: two axial fixtures in the anterior area, and two tilted fixtures mesial to the maxillary sinus (inthe maxilla) or the mental foramen (in the mandible). Thefinal impression for the fabrication of the definitive FFA was taken through the SIIP hybrid digital–analog workflow. Thissolid index was linked to the implant transfers and then trans-ferred to the laboratory, where a master cast was poured. Thiscast was used for the fabrication of the definitive restoration.


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Hybrid-Workflow. Außerdem soll diese Studie auch die Präzision der mittels SIIP-Technik geschaffenen Meister-modelle erfassen und mit derjenigen von Meistermodel-len vergleichen, die anhand von direkten digitalen Abfor-mungen erstellt wurden.

Material und Methoden

Studiendesign

Die vorliegende Pilotstudie wurde von Januar bis Dezem-ber 2018 an fünf Patienten durchgeführt, bei denen die Indikation für eine implantatgelagerte Ganzkieferrestaura-tion bestand, um die klinische Reliabilität und Präzision dieses neuartigen digitalen Ansatzes zu überprüfen. Ins-gesamt wurden fünf Ganzkieferrestaurationen durchge-

The accuracy of casts generated by the SIIP was then inspect-ed by means of a coordinate measuring machine (CMM) and compared with that of direct digital impressions (Fig 1).

Inclusion and exclusion criteria

Patient selection and enrolment in the present study wasbased on the following inclusion criteria:

Complete edentulism or severely compromised residualdentition, with the need for complete prosthetic rehabili-tation of the maxillary or mandibular arch.Good systemic health with no general contraindication toimplant surgery or restorative procedures (ASA 1 or 2).Sufficient bone for the placement of implants at least 3.3 mm in diameter and 8.0 mm in length.Adequate implant stability for immediate function.

Patient with fully edentulous arch/ Patient mit unbezahntem Kiefer

Stone cast model/ Gipsmodell

Desktop scan/ Computer-Scan

CMM/ KMM

Quality control/ Qualitätskontrolle

Fabrication of the FFA/ Anfertigung der festsitzenden

Ganzkieferprothese

STL/ STL-Datei

STL/ STL-Datei

STL/ STL-Datei

Scanbodies/ Scankörper

Intraoral scan/ Intraoraler Scan

SIIP/ SIIP-Technik

MUA/transfers/ Mehrgliedriges Abutment/Transferkappen

Scanbodies/ Scankörper

Analogues/ Analoga

Fig 1 Design of the study.

Abb. 1 Studiendesign.


Mandelli et al

führt. Dazu wurden immer vier Implantate gesetzt: zwei axiale Implantate im Frontzahnbereich und zwei geneigte Implantate mesial des Sinus maxillaris (Oberkiefer) oder des Foramen mentale (Unterkiefer). Die finale Abformungfür die Fertigung der definitiven Ganzkieferrestauration erfolgte nach einem digital-analogen Hybrid-Workflow mittels SIIP-Technik. Die Schablone wurde mit den Trans-ferkappen der Implantate verbunden und dann ins Labor geschickt, wo zur Fertigung der definitiven Restaurationein Meistermodell gegossen wurde. Die Präzision des mit-tels SIIP-Technik erzeugten Meistermodells wurde mit einer Koordinatenmessmaschine (KMM) erfasst und mitder Präzision direkter digitaler Abformungen verglichen(Abb. 1).

Ein- und Ausschlusskriterien

Die Patienten wurden anhand der folgenden Einschluss-kriterien für diese Studie ausgewählt und aufgenommen:

Unbezahnter Kiefer oder nicht erhaltungswürdige Restbezahnung mit Indikation für eine prothetische Rehabilitation des gesamten Ober- oder Unterkiefers.Guter allgemeiner Gesundheitszustand ohne allgemei-ne Kontraindikationen gegen Implantatoperationen oder restaurative Verfahren (ASA 1 oder 2).Ausreichendes Knochenangebot für das Setzen vonImplantaten mit einem Durchmesser von mindestens3,3 mm und einer Länge von mindestens 8,0 mm.Ausreichende Implantatstabilität für eine sofortige funktionelle Belastung.Zustimmung, Akzeptanz und vollständige Compliance mit dem Behandlungs- und Studienprotokoll.

Ausschlusskriterien waren:Allgemeine Kontraindikationen gegen implantologi-sche Operationen, wie nicht eingestellter Diabetesmellitus, hämatologische Erkrankungen, Immunsup-pression oder HIV-/HCV-/HBV-Infektion.Chemotherapie und/oder Strahlentherapie von Kopf und Hals.Orale (vesikulobullöse und ulzerative Krankheiten, roteund weiße Läsionen, Krankheiten der Speicheldrüsen)oder temporomandibuläre Erkrankungen.Behandlung mit Amino-Bisphosphonaten (parenteralund/oder oral).

Alle Patienten wurden ausführlich über die Behandlungs-protokolle und -verfahren aufgeklärt, einschließlich alter-

Comprehension and acceptance of, and full compliancewith, the treatment and follow-up study protocol.

The exclusion criteria were: General contraindication to implant surgery such asuncontrolled diabetes, blood diseases, immunosuppres-sion, or HIV/HCV/HBV infection.Chemotherapy and/or irradiation in the head and neck area.Presence of oral diseases (vesiculobullous and ulcerativediseases, red and white lesions, diseases of the salivary glands) or temporomandibular disorders.Treatment with amino-bisphosphonates (parenterallyand/or orally).

All patients were given detailed explanations of the protocol and procedures, including the possible alternative treatment procedures. Patients then signed two documents: a generalconsent form for implant therapy, and a detailed consent form for enrolment in the study.

The present study was conducted following the principlesof the Helsinki Declaration on experimentation on humansubjects (2008 revision) and was approved by the Ethics Com-mittee.

Pretreatment protocol

The treatment plan for each patient was determined accord-ing to the initial diagnosis, obtained by intra- and extraoralclinical as well as radiographic examination (preoperativepanoramic radiograph and CBCT). Photographic documenta-tion was collected and face scans (Bellus 3D; Bellus3D, Camp-bell, CA, USA) were performed. A professional oral hygiene was performed seven days prior to surgery, and any local infection was controlled before performing surgery. Eachpatient was given antibiotic prophylaxis 1 h before surgery, consisting of 2 g amoxicillin plus clavulanic acid (Augmentin; GlaxoSmithKline, Brentford, UK).

Surgical protocol

Local anesthesia was performed through the injection of anarticaine 4%, 1:100.000 epinephrine solution (Citocartin;Molteni Dental, Florence, Italy). All residual compromisedteeth were extracted. A crestal incision was performed toachieve the presence of keratinized tissue on both sides. A full-thickness flap was elevated to access the crestal bone.One patient received horizontal guided bone augmentation


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nativer Verfahren. Die Patienten unterzeichneten zweiDokumente: eine allgemeine Einwilligung in eine implan-tologische Behandlung und eine ausführliche Einwilligung in die Studienaufnahme.

Diese Studie befolgt die Prinzipien der Deklaration von Helsinki zu Experimenten am Menschen (revidierte Fas-sung von 2008) und wurde von der Ethikkommission zuge-lassen.

Vorbehandlungsprotokoll

Für jeden Patienten wurde der Behandlungsplan anhand der initialen Diagnose festgelegt, die bei einer intra- und extraoralen klinischen und radiologischen Untersuchung gestellt wurde (präoperative Panoramaaufnahme und DVT). Außerdem wurden eine fotografische Dokumenta-tion und Gesichtsscans angefertigt (Bellus 3D; Fa. Bellus3DInc., Campbell, CA, USA). Sieben Tage vor der Operation wurde eine professionelle Zahnreinigung durchgeführt, außerdem wurden lokale Infektionen vor der Operation behoben. Jeder Patient erhielt 1 h präoperativ eine Anti-biotikaprophylaxe mit 2 g Amoxicillin plus Clavulansäure(Augmentin; Fa. GlaxoSmithKline, Brentford, Großbritan-nien).

Operationsprotokoll

Die Lokalanästhesie erfolgte mit der Injektion Articain 4 %, 1 : 100.000 Adrenalin (Citocartin; Fa. Molteni Dental, Flo-renz, Italien). Alle noch vorhandenen Zähne wurden extra-hiert. Um an beiden Stellen keratinisiertes Gewebe zu schaffen, wurde eine krestale Inzision durchgeführt. Durchdie Mobilisation eines Vollschichtlappens wurde Zugang zum krestalen Knochen erzielt. Bei einem Patienten erfolg-te während der operativen Phase eine horizontale geführ-te Knochenaugmentation mit einem Xenograft, das mit einer resorbierbaren Kollagenmembran abgedeckt wurde. Nach der Implantatbettpräparation nach Herstelleranga-ben wurden die Implantationen (Bone Level, Regular;Fa. Anthogyr, Sallanches, Frankreich) durchgeführt. In jeden Kiefer wurden vier Implantate gesetzt. Im Oberkie-fer wurden anterior des Sinus maxillaris und im Unterkiefer ventral des Foramen mentale geneigte Implantate plat-ziert; die übrigen Implantate waren senkrecht ausgerich-tet. Nach der Implantation wurden abhängig von der Aus-richtung der Implantate mehrgliedrige Abutments (Multi-unit Abutments, MUAs) aufgeschraubt, im Seiten-zahnbereich mit einem Winkel von 30 Grad und im Front-

during the surgical phase by means of a xenograft covered bya resorbable collagen membrane. Implant site preparation was performed according to the manufacturer’s protocol. Theimplants (Bone Level, Regular; Anthogyr, Sallanches, France) were then inserted. Four implants were positioned for eacharch. Tilted implants were positioned anterior to the maxillarysinus in the maxilla and anterior to the mental foramen in the mandible; the other implants were placed axially. After implant placement, multi-unit abutments (MUAs) werescrewed in at 30 degrees for the posterior fixtures and 0 or17 degrees for the anterior fixtures, according to implantangulation. Finally, the flaps were sutured with 5.0 resorbablesutures (Vicryl 5-0; Ethicon, Somerville, NJ, USA).

Provisional prosthesis

Immediately after surgery, temporary cylinders were placedand a milled polymethyl methacrylate (PMMA) provisional prosthesis was relined with a self-curing resin. Within 2 h fol-lowing surgery, the provisional prosthesis was connected tothe implants and the patient received immediate function.Seven days after the surgery, the prosthesis was unscrewedto remove the sutures. At this time, a first fast scan (Scan1) of the arch and the position of the implants, with the MUA inposition, was captured by IOS (True Definition; 3M Espe, St.Paul, MN, USA; Fig 2). The scan was saved for the followingsteps.

Solid index impression protocol (SIIP)

Three months after the surgical procedure, the patients were recalled for the final impressions. A second intraoral scan(Scan2) was made, with and without the provisional prosthe-sis. The scan with the prosthesis in position was captured to register the interarch relationship and the vertical dimensionof occlusion (Fig 3). With Scan2, care was taken to record asmuch soft tissue as possible in order to facilitate alignmentwith the other scans. The provisional prosthesis was thenremoved, the SBs were placed over the MUA, and a scan of the implant positions was taken. These intraoral scans were taken using a zig-zag protocol, as described by Mangano etal.14 A thorough check of the osseointegration of the implants was then performed. At this time, the definitive digital impression was taken using the SIIP: The dental laboratoryused Scan1 of the position of the implants to design, in CAD software (Valletta; Exocad, Darmstadt, Germany), a custom tray or a solid index characterized by 10 mm-diameter hol-lowed cylinders (rings) linked together with a bar (Fig 4). The


Mandelli et al

zahnbereich mit einem Winkel von 0 oder 17 Grad. Abschließend wurden die Lappen mit resorbierbaren 5.0-Fäden geschlossen (Vicryl 5-0; Fa. Ethicon, Somerville, NJ,USA).

Provisorische Prothese

Unmittelbar postoperativ wurden temporäre Zylinderplatziert und eine gefräste provisorische Prothese ausPolymethylmethacrylat (PMMA) mit selbsthärtendemKunstharz befestigt. Innerhalb von zwei Stunden postope-rativ wurde die provisorische Prothese mit den Implanta-ten verbunden und sofort funktionell belastet. Sieben Tage postoperativ wurde die Prothese abgeschraubt, umdie Fäden zu entfernen. Zu diesem Zeitpunkt wurde miteinem Intraoralscanner (True Definition; Fa. 3M Espe, St. Paul, MN, USA; Abb. 2) ein erster schneller Scan (Scan1) desKiefers und der Implantatposition mit dem mehrgliedrigenAbutment in Position durchgeführt. Der Scan wurde für die nachfolgenden Schritte gespeichert.

Solid Index Impression Protocol (SIIP)

Drei Monate nach der Operation wurden die Patienten fürdie finalen Abformungen einbestellt. Dabei wurde ein zweiter intraoraler Scan (Scan2) mit und ohne die proviso-rische Prothese angefertigt. Anhand des Scans mit Prothe-se wurden Kieferrelation und Bisshöhe registriert (Abb. 3). Beim zweiten Scan wurde darauf geachtet, möglichst viel Weichgewebe zu erfassen, um die Ausrichtung mit den anderen Scans zu erleichtern. Danach wurde die provisori-sche Prothese entfernt, die Scankörper auf das mehrglied-rige Abutment gesetzt und ein Scan der Implantatpositio-nen durchgeführt. Die intraoralen Scans wurden nach einem Zickzack-Protokoll angefertigt, wie es von Mangano et al. beschrieben wurde.14 Anschließend erfolgte eine gründliche Überprüfung der Osseointegration der Implan-tate. Zu diesem Zeitpunkt wurde die definitive digitaleAbformung mit SIIP wie folgt durchgeführt: Das Zahnlabor fertigte anhand des ersten Scans der Implantatposition mit einem CAD-Programm (Valletta; Fa. Exocad, Darm-stadt) einen maßgefertigten Löffel oder eine Schablone an, der bzw. die aus Hohlzylindern mit einem Durchmesservon 10 mm (Ringen) bestand, die miteinander über einenSteg verbunden waren (Abb. 4). Diese Schablone wurdeaus PMMA gefräst (DWX-51D; Fa. DGShape, Hamamatsu,Japan) und in die Zahnarztpraxis gesendet (Abb. 5). Mit dem Gesichtsscanner wurde für jeden Patienten ein virtu-

index was then milled in PMMA (DWX-51D; DGShape, Hama-matsu, Japan) and sent to the dental office (Fig 5). The facescanner was used to create a virtual facebow for each patient(FaceScan; Fig 6). Then, pick-up transfers were screwed ontothe implants and the solid index was positioned in the patient’s mouth. A type IV stone (Elite Rock Fast; Zhermak, Badia Polesine, Italy) was mixed, poured into a disposablesyringe, and injected into the hollowed cylinders (rings) tolink all transfers with the solid index. After 5 min of settingtime, the stone had hardened and a scan of the index in pos-ition was taken (Scan3; Fig 7). The pick-up transfers wereunscrewed, and the solid index was removed and sent to the

Fig 2 First intraoral scan of the implants (Scan1).

Abb. 2 Erster intraoraler Scan der Implantate (Scan1).

Fig 3 Second intraoral scan with the provisional prosthesis in position in order to capture the interarch relationship and verticaldimension of occlusion (Scan2): left view (a), frontal view (b), rightview (c).

Abb. 3 Zweiter intraoraler Scan mit der eingesetzten provisori-schen Prothese zur Erfassung der Kieferbeziehungen und der vertikalen Bisshöhe (Scan2): Ansicht von links (a), frontale Ansicht (b), Ansicht von rechts (c).

a b c


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eller Gesichtsbogen erzeugt (FaceScan; Abb. 6). Dann wur-den Abdruckpfosten auf die Implantate geschraubt unddie Schablone in den Mund gesetzt. Nun wurde Typ-IV-Gips (Elite Rock Fast; Fa. Zhermak, Badia Polesine, Italien) angemischt, in eine Einmalspritze gegeben und in die Hohlzylinder (Ringe) injiziert, um alle Abdruckpfosten mitder Schablone zu verbinden. Nach einer Aushärtezeit von 5 Min. wurde ein Scan der Schablone in situ angefertigt(Scan3; Abb. 7). Die Abdruckpfosten wurden abgeschraubt und die Schablone entnommen und ins Zahnlabor geschickt (Abb. 8), wo Implantatanaloga auf die Transfer-kappen in der Schablone geschraubt wurden und aus Typ-IV-Gips ein Meistermodell gegossen wurde. Mit einemLaborscanner (Sinergiascan; Fa. Nobil Metal, Villafrancad’Asti, Italien) wurde ein Scan des Modells mit der daran

dental laboratory (Fig 8), where implant analogs were screwed to the transfers inside the solid index, and a mastercast was poured with the type IV stone. A scan of the castwith the index in place was performed (Scan4; Fig 9) using alaboratory scanner (Sinergiascan; Nobil Metal, Villafrancad’Asti, Italy). The index was then removed, the SBs werescrewed into the cast, and a second optical scan was takenwith the laboratory scanner (Scan5; Fig 10).

In addition, to compare the implant position obtained from the intraoral scan with the position obtained from theSIIP, the plaster cast was scanned with an industrial CMM(SM25; Renishaw, Wotton-under-Edge, UK). Using CAD soft-ware (Valletta), the dental technician then aligned the scans.In particular, Scan2 was aligned with FaceScan using theocclusal plane, Scan3 was aligned with Scan2 using the soft

a b c

Fig 4 Solid index (3D project): implant axes (a), structure of the index (b), occlusal view of the index and the implant axes (c).

Abb. 4 Solider Index (3D-Projekt): Implantatachsen (a), Aufbau des Index (b), okklusale Ansicht des Index und der Implantatachsen (c).

Fig 5 Solid index (clinicalappearance).

Abb. 5 Analoge Schablo-ne (klinischer Befund).

Fig 6 FaceScan.

Abb. 6 FaceScan.55 6


Mandelli et al

befestigten Schablone angefertigt (Scan4; Abb. 9). Anschließend wurde die Schablone entfernt, die Scankör-per auf das Modell geschraubt und mit dem Laborscannerein weiterer optischer Scan durchgeführt (Scan5; Abb. 10).

Um die mit dem intraoralen Scan und mittels SIIP ermittelten Implantatpositionen zu vergleichen, wurdedas Meistermodell mit einer industriellen Koordinaten-messmaschine (SM25; Fa. Renishaw, Wotton-under-Edge,Großbritannien) vermessen. Der Zahntechniker richtetedie Scans mithilfe eines CAD-Programms (Valletta) aus.Scan2 wurde anhand der Okklusalebene nach dem Face-Scan ausgerichtet, Scan3 anhand des in beiden dargestell-ten Weichgewebes nach Scan2, Scan4 anhand der in bei-den dargestellten Schablone mit Scan3 und Scan5 anhanddes Meistermodells mit Scan4 (Abb. 11). Nachdem alle

tissue in common, Scan4 was aligned with Scan3 using the index in common, and Scan5 was aligned with Scan4 using the stone cast in common (Fig 11). After all the scans were aligned, a virtual articulator of the patient was created to obtain the correct 3D orientation of the occlusal plane, and an accurate position of the implants obtained using plaster was transferred into the virtual planning. The technicianthen designed the framework and the final prosthesis accordingly (Fig 12). The master cast was also used to check the quality and passive fit of the milled framework.

a b

Fig 7 Scan of the index in place (Scan3).

Abb. 7 Scan der Schablone in situ (Scan3).

Fig 8 Preparation of the index for the laboratory: index is removed from the patient’smouth (a), details of the index (b).

Abb. 8 Präparation der Schablone für das Labor: Entnahme der Schablone aus dem Mund des Patienten (a), Detailaufnahme der Schablone (b).

Fig 9 Scan of the model with the indexin place (Scan4).

Abb. 9 Scan des Modells mit eingesetz-ter Schablone (Scan4).

Fig 10 Optical scan of the model with scan abutments screwed in (Scan5): occlusal view (a), frontal view (b).

Abb. 10 Optischer Scan der Schablone mit eingedrehten Scan-Abutments (Scan5): okklusale Ansicht (a), frontale Ansicht (b).

a b


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Scans ausgerichtet waren, wurde ein virtueller Artikulator des Patienten angefertigt, um die korrekte dreidimensio-nale Orientierung der Okklusalebene zu erhalten. Dann wurde die präzise Position der Implantate, die mithilfe des Gipsmodells ermittelt worden war, in die virtuelle Planung

Final prosthesis

After the SIIP, a replica of the framework was screwed onto the MUA to check the correct adaptation and passive fit usingendoral radiographs (Fig 13). After the passive fit of the super-

Fig 11 Matching of thefiles: match of Scan2 with FaceScan through occlusalplane (a); match of Scan3with Scan2 using the soft tissue in common (b); match of Scan4 with Scan3 using the index in common, and Scan5 with Scan4 using the stone cast in common (c); occlusal view (d); frontal view (e).

Abb. 11 Abgleich der Dateien: Ausrichten von Scan2 nach dem FaceScan in der Okklusalebene (a), Ausrichten von Scan3 und Scan2 anhand des gemein-samen Weichgewebes (b), Ausrichten von Scan4 und Scan3 anhand der Schablo-ne und von Scan5 und Scan4 anhand des Meistermodells (c), okklusale Ansicht (d), frontale Ansicht (e).

Fig 12 CAD design: master model with the framework (a), master model with the final prosthesis (b).

Abb. 12 CAD-Design: Meistermodell mit Gerüst (a), Meistermodell mit finaler Prothese (b).

Fig 13 Peri-implant endoral radiographs of the framework.

Abb. 13 Periimplantäre enorale Röntgenaufnah-men des Gerüsts.

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d e


Mandelli et al

übertragen. Anhand dieser Vorgaben entwarf der Zahn-techniker das Gerüst und die finale Prothese (Abb. 12). Außerdem wurde das Meistermodell dazu verwendet, umden passiven Sitz des gefrästen Gerüsts zu überprüfen.

Definitive Prothese

Im Anschluss an das SIIP-Verfahren wurde eine Nachbil-dung des Gerüsts auf das mehrgliedrige Abutmentgeschraubt, um anhand von enoralen Röntgenaufnah-men die korrekte Adaptation und den passiven Sitz zu überprüfen (Abb. 13). Nachdem der passive Sitz derSuprakonstruktion bestätigt worden war, wurde die defi-nitive Prothese angefertigt (Abb. 14) und binnen drei Wochen nach der digitalen Abformung in den Mund des Patienten gesetzt (Abb. 15). Alle definitiven Prothesen wurden im selben zahntechnischen Labor (Gierre Labora-torio Odontotecnico, Bergamo, Italien) als gefräster Titan-steg mit einer einteiligen, gefrästen Prothese aus Hybrid-keramik (Nacera Hybrid; Fa. Doceram, Dortmund) oder alseinteilige Zirkonprothese (Prettau; Fa. Zirkonzahn, Gais, Italien) hergestellt.

Dreidimensionale Analyse

Die Gipsmodelle wurden mit der Koordinatenmessmaschi-ne gescannt und von jedem Kiefer eine STL-Datei erzeugt. Diese Dateien wurden gemeinsam mit den STL-Dateien der entsprechenden digitalen intraoralen Scans in ein Pro-gramm zum Reverse Engineering (Geomagic Control; Fa. 3D Systems, Morrisville, NC, USA) importiert, um Unter-schiede zwischen den mittels SIIP (Gipsmodelle) unddirektem intraoralen Scannen ermittelten Implantatposi-tionen zu erfassen. Die Scankörper wurden zu Vergleichs-zwecken durch Zylinder ersetzt, damit symmetrische Kör-per vorhanden waren. Für jeden Zylinder wurden wie folgtprimitive Geometrien erzeugt: eine Linie entsprach seiner Rotationsachse, und ein Punkt dem Schnittpunkt zwi-schen dieser Linie und der Zylinderbasis auf der Seite, diebei jedem Implantat mit der Plattform kommunizierte. Für den nun folgenden digitalen Sheffield-Test, wurde nur einZylinder so ausgerichtet, dass die Daten der Koordinaten-messmaschine und des intraoralen Scanners perfekt über-einstimmten, während die anderen Zylinder nicht ausge-richtet wurden. Anschließend wurden die linearenAbstände zwischen den einander entsprechenden Daten der Koordinatenmessmaschine und des Intraoralscannersberechnet.

structure was verified, the definitive prosthesis was fabricated (Fig 14) and delivered to the patient within 3 weeks of the dayof the digital impressions (Fig 15). All the definitive prostheseswere fabricated by the same dental laboratory (Gierre Labo-ratorio Odontotecnico, Bergamo, Italy), either as a milled tita-nium bar with a one-piece, milled, hybrid composite (Nacera Hybrid; Doceram, Dortmund, Germany) on top, or as a one-piece zirconia solution (Prettau; Zirkonzahn, Gais, Italy).

3D analysis

The plaster casts were scanned with the CMM, and an STL filewas generated for each of the arches. These files were import-ed to reverse engineering software (Geomagic Control; 3DSystems, Morrisville, NC, USA), together with the STL files of the corresponding direct intraoral scans, to analyze the differ-ences between the implant positions generated with the SIIP(stone casts) and direct intraoral scanning. Scan abutments were substituted with cylinders in order to have symmetricalsolids with which to compare. For each cylinder, primitivegeometries were created as follows: a line representing itsrotational axis, and a point created as the intersectionbetween the line and the cylinder base on the side corres-ponding with the platform of each fixture. A digital Sheffield’stest was replicated, aligning only one cylinder and obtaining a perfect match between the CMM and IOS files, leaving theother cylinders unconstrained. Then, linear distances between corresponding points of the CMM and IOS files werecalculated.

Fig 14 One of the definitive FFAs.

Abb. 14 Eine der definitiven Ganzkieferprothesen.


APPLICATION

Fig 15 Delivery of the final FFA: intraoral frontal view (a), new smile of the patient (b), esthetic integration (c).

Abb. 15 Einsetzen der definitiven Ganzkieferprothese: intraorale frontale Ansicht (a), neue Lachlinie der Patientin (b), ästhetische Integration (c).

Ergebnisvariablen

Primäre Ergebnisvariablen dieser Studie waren die Adapta-tion und der passive Sitz der Suprakonstruktion, die beim Einsetzen der finalen Ganzkieferrestauration evaluiert wurden. Passiver Sitz und Adaptation wurden vom Unter-sucher klinisch mit einer 4,5-fachen Vergrößerung (Zeiss 4.5 x; Fa. Zeiss, Oberkochen) überprüft und radiologischbestätigt.

Die sekundären Ergebnisvariablen, das Implantatüber-leben und der Erfolg der prothetischen Behandlung, wur-den ein Jahr nach dem Einsetzen der definitiven Prothese überprüft. Alle Implantate waren durch die Kaufunktion funktionell belastet. Bei Implantaten, die aus verschiede-nen Gründen verloren gingen (Fraktur, Verlust der Osseo-integration und Entfernen wegen mechanischer Überlas-tung oder Infektion), wurde von einem Versagen ausgegangen.

Der Erfolg der prothetischen Behandlung wurde daran gemessen, ob im Laufe der Beobachtungsphase zwischen dem Einsetzen der Prothese und der abschließenden Eva-luation biologische, mechanische oder technische Kompli-kationen auftraten. Als biologische Komplikation galt eine im Röntgen gemessene Resorption des periimplantären Knochens von > 1,5 mm. Mechanische Komplikationenbetrafen die vom Hersteller bereitgestellten, vorgefertig-

Outcome variables

The adaptation and passive fit of the superstructures repre-sented the primary outcome of the present study. This out-come was recorded at the time of delivery of the final FFA.Passive fit and adaptation were checked clinically by the op-erator under 4.5x magnif ication (Zeiss 4.5 x; Zeiss, Oberkochen, Germany) and were confirmed radiographically.

The secondary outcomes of the study were the survival of the implants and the success of the prostheses. These out-comes were collected one year after delivery of the final pros-theses. The implant survival was due to the fact that allimplants were regularly in function, under masticatory load;implants that were lost for any reason (fracture, loss of osseo-integration and removal of the implant due to mechanicaloverload or infection) were classified as failures.

Finally, the success of the prosthesis was gauged accord-ing to the absence of any biologic, mechanical or technicalcomplication during the entire follow-up period, from deliv-ery to final inspection. Biologic complication meant peri-im-plant bone resorption of > 1.5 mm; peri-implant bone resorp-tion was assessed radiographically. Mechanical complication meant any problem affecting preformed prosthetic compo-nents sold by the manufacturer (such as loss of connectionbetween the MUAs and implants, fracture of the MUAs, loos-ening of the prosthesis). Technical complication meant any

a

b c


Mandelli et al

ten Komponenten der Prothese (z. B. Verlust der Verbin-dung zwischen den mehrgliedrigen Abutments und den Implantaten, Fraktur der mehrgliedrigen Abutments,Lockerung der Prothese). Technische Komplikationen tra-ten seitens der vom Zahntechniker entworfenen und angefertigten Komponenten auf (z. B. Absplittern oderFraktur der prothetischen Suprakonstruktion).

Statistische Auswertung

Alle erhobenen Daten wurden statistisch ausgewertet. DieMerkmale der Patienten und der Prothesen wurden miteiner deskriptiven Statistik analysiert. Für quantitative Vari-ablen, wie das Patientenalter, der periimplantäre Kno-chenverlust nach einem Jahr und die linearen Abständezwischen den entsprechenden Datenpunkten der Koordi-natenmessmaschine und des Intraoralscanners wurden die Mittelwerte (± SDs) berechnet.

Ergebnisse

In diese Pilotstudie wurden fünf Patienten (Alter: 59–73 Jahre, mittleres Alter 66,2 ± 5,2 Jahre) aufgenom-men. Sie wurden gemäß der SIIP-Technik behandelt underhielten implantatgelagerte Ganzkieferrestaurationen. Bei allen Patienten wurden die Implantate sofort mit einer provisorischen PMMA-Restauration belastet, die von vierImplantaten (zwei axialen und zwei geneigten) getragenwurde. Insgesamt wurden 20 Implantate (davon zehn geneigt) gesetzt, um drei unbezahnte Oberkiefer und zweiunbezahnte Unterkiefer zu rehabilitieren. Von den Implan-taten wurden acht in D2-Knochen gesetzt und 12 inD3-Knochen. Das mittlere Eindrehmoment betrug 30 Ncm(Bereich: 20–40 Ncm). Alle Patienten beendeten die Studieund alle Implantate wurden erfolgreich osseointegriert.

Von den fünf Patienten hatten drei einen dünnen undzwei einen dicken gingivalen Biotyp. Bei zwei der fünf Patienten wurde drei Monate nach dem ersten Eingriff eine zweite Operation durchgeführt, um die Qualität desperiimplantären Weichgewebes durch ein Bindegewebe-transplantat (CTG) zu verbessern. Die finalen Prothesen(zwei gefräst aus Hybridkeramik und drei aus Zirkon) wur-den etwa vier Monate nach dem Beginn der Sofortbela-stung auf die Implantate geschraubt. Die intraoralen digi-talen Röntgenaufnahmen bestätigten eine hohe Präzisionmit optimalem passiven Sitz der Suprakonstruktion. Diemit dem digitalen Sheffield-Test ermittelte mittlere dreidi-

problem affecting the components designed and fabricated by the dental technician (such as chipping or fracture of theprosthetic superstructure).

Statistical evaluation

All collected data were used for the statistical evaluation.Descriptive statistics were performed based on the character-istics of the patients and the features of the prostheses.Means (± SDs) were calculated for quantitative variables such as the patient’s age, the 1-year peri-implant bone loss, andthe linear distances between corresponding points of the CMM and IOS files.

Results

Five patients (ranging from 59 to 73 years of age, mean age 66.2 ± 5.2) were enrolled in this pilot study. The patients were treated according to the SIIP technique and were restored with an implant-supported FFA. All patients underwent immediate loading by means of a provisional PMMA restor-ation supported by four implants (two axial and two tilted). A total of 20 implants (of which 10 were tilted) were placed torehabilitate three fully edentulous maxillae and two fullyedentulous mandibles. Eight implants were inserted in D2bone type and 12 in D3 bone type. The mean torque valuewas 30 Ncm (ranging from 20 to 40 Ncm). No patient drop-out occurred and all implants osseointegrated successfully.

Of the five patients, three had a thin and two a thick gingi-val biotype. Two of the five patients had a second surgery for a connective tissue graft (CTG) three months after the first sur-gery, to improve the quality of the peri-implant soft tissue. The final prostheses were loaded approximately four months after the patients underwent immediate loading. The final prosthe-ses (two in milled hybrid composite and three in zirconia) werescrewed to the implants. Intraoral digital radiographic examin-ation revealed high accuracy with optimal passive fit of thesuperstructure. The mean 3D apical deviations using the digital Sheffield’s test were measured as 0.24 mm (± 0.08), 0.41 mm(± 0.11), and 0.80 mm (± 0.23), for the second, third, and fourth implants, respectively, compared with the first implant as a ref-fference (Table 1; Fig 16). The fixture survival rate was 100% for all implants at one year (Fig 17). None of the five fixed prosthe-ses reported mechanical or technical complications during the observation period, representing a prosthetic success rate of 100%; crestal bone loss was < 1.0 mm for all implants.


APPLICATION

mensionale apikale Abweichung gegenüber dem ersten Implantat betrug am zweiten Implantat 0,24 mm (± 0,08), am dritten Implantat 0,41 mm (± 0,11) und am viertenImplantat 0,80 mm (± 0,23; Tab. 1, Abb. 16). Die Überle-bensrate der Implantate lag nach einem Jahr bei 100 %(Abb. 17). Bei keiner der fünf festsitzenden Prothesen tra-ten während der Beobachtungsphase mechanische oder technische Komplikationen auf, was einer Erfolgsrate der Prothese von 100 % entspricht. Der krestale Knochenver-lust betrug an allen Implantaten < 1,0 mm.

Diskussion

Die aktuelle wissenschaftliche Literatur unterstützt das Konzept, wonach das direkte intraorale Scannen nicht prä-zise genug ist, um In-vivo-Abformungen eines kompletten Kiefers vorzunehmen.10,12 Die Autoren haben sich auf Intraoralscanner konzentriert und hervorgehoben, dass unabhängig von der Datenerfassungstechnik des Scan-ners objektive Schwierigkeiten dabei bestehen, die Abstände zwischen Implantaten präzise zu erfas-sen.8,11,14–16 Ähnlich wie bei dem Mechanismus, über den ein dreidimensionales Modell konstruiert wird (Aneinan-derheften verschiedener Einzelbilder), gilt, dass der Fehlerumso größer wird, je weiter der Scan fortschreitet.15,24 Dies gilt besonders für das Scannen unbezahnter Kiefer, beidenen das Scannen aufgrund des Fehlens verbindlicher Orientierungspunkte, wie Zähnen und keratinisiertemGewebe, besonders schwierig ist.25 In zahlreichen wissen-schaftlichen In-vitro-Studien wurde für die verschiedenen Intraoralscanner eine signifikant unterschiedliche Präzisi-on ermittelt.4,8,11,14,16,24 Andere Schlüsselfaktoren, welche die Qualität des Intraoralscans in vivo beeinflussen,21 wur-den bislang nicht gründlich untersucht, wie die Erfahrung des Arztes,20 die Scanstrategie bezogen auf die Aufnah-metechnik des Gerätes,26 die Lichtverhältnisse,19 Auswir-kungen der unterschiedlichen Position, Ausrichtung und Setztiefe der Implantate sowie von Design, Material und Fertigungstoleranzen der Scankörper.22,23

Die Verwendung von Schablonen oder maßgefertigtenMesshilfen (CMAs) ist eine neuartige digital-analoge Hyb-ridlösung, mit der adäquate Abformungen des komplet-ten Kiefers mit kontrollierbarer Präzision angefertigt wer-den können.27–30

Iturrate et al. verglichen in einer In-vitro-Studie an einem komplett bezahnten Modell die Präzision von drei Intraoralscannern und evaluierten die Machbarkeit einer

Discussion

The current scientific literature still supports the concept thatdirect intraoral scanning cannot be considered a sufficiently accurate method for the capture of full-arch impressions invivo.10,12 Authors have focused their attention on IOSs and highlighted how, regardless of the scanner’s acquisition technology, objective difficulties exist in accurately recordingthe distances between implants;8,11,14-16 in fact, for the samemechanism through which the 3D model is constructed (stitching of different images or frames), the greater the pro-gression of the scan, the more the error grows.15,24 This is par-ticularly evident in the scanning of fully edentulous arches,where scanning is more difficult because of a lack of stablelandmarks such as teeth and keratinized tissue.25 Significantdifferences exist in the degree of accuracy of different IOSs, as demonstrated by various scientific in vitro studies.4,8,11,14,16,24

Other key factors that further determine the final quality of an intraoral scan in vivo21 have not been thoroughly investi-gated, including the experience of the operator;20 scanningstrategy in relation to the scanner’s acquisition technology;26

light conditions;19 effects of varying position, inclination, anddepth of the implants; and the design, material, and fabrica-tion tolerances of the SBs.22,23

Table 1 Linear 3D deviations (means ± SD), in mm, of apical planes for each implant compared with the reference implant(implant 1)

Tab. 1 Lineare dreidimensionale Abweichungen (Mittelwer-te ± SD) der apikalen Ebenen für jedes Implantat im Vergleich zum Referenzimplantat (Implantat 1) in mm

Patient

number/

Patienten-

nummer

Implant

1/

Implan-

tat 1

Implant

2/

Implan-

tat 2

Implant

3/

Implan-

tat 3

Implant

4/

Implan-

tat 4

1 0.00 0.10 0.27 0.39

2 0.00 0.29 0.41 0.90

3 0.00 0.22 0.38 0.89

4 0.00 0.29 0.56 0.91

5 0.00 0.29 0.41 0.90

Mean/Mittelwert 0.00 0.24 0.41 0.80

SD/SD 0.00 0.08 0.11 0.23


Mandelli et al

In-vivo-Evaluation mittels CMA zur Ermittlung und Kon-trolle von Abständen und Winkeln.27 Die Autoren fertigten eine CMA bekannter Größe an, setzten sie auf das Ober-kiefermodell und fertigten mit drei Intraoralscannern (iTero Element 1, Trios 3 und True Definition) eine Serie von zehn intraoralen Scans an.27 Insgesamt wurden in jedemder mittels Intraoralscannern erzeugten Modelle vier Refe-renzabstände und fünf Winkel gemessen und mit den

The use of solid indexes or CMAs represents a novel hybrid digital–analog solution to obtain adequate and con-trollable accuracy for FFA impressions.27-30

In an in vitro study, Iturrate et al compared the accuracy of three IOSs in a complete dentate model and evaluated thefeasibility of an in vivo assessment methodology by using aCMA for the control of distances and angles.27 The authors fabricated a CMA of known dimensions, then attached it to

Fig 16 3D measurementsof implant deviations.

Abb. 16 Dreidimensiona-le Messungen der Implan-tatabweichungen (D = Differenz).


APPLICATION

Kontrollen verglichen.27 In dieser Studie war das iTero Ele-ment 1 präziser als Trios3 und True Definition. Vor allemaber wurde gezeigt, dass die CMA potenziell die Richtig-keit und Genauigkeit der digitalen Abformung vonbezahnten Kiefer in vivo verbessern kann.27 In einer ande-ren In-vitro-Studie von Iturrate et al.wurde eine maßgefer-tigte geometrische Hilfskomponente mit bekannten Dimensionen angefertigt und auf das Modell eines unbe-zahnten Oberkiefers mit vier Implantat-Scankörpern gesetzt.28 Anschließend wurde das In-vitro-Modell mit drei verschiedenen Intraoralscannern mit und ohne die geometrische Hilfskomponente gescannt.28 In dieser Stu-die verbesserte das Vorhandensein der geometrischen Hilfskomponente mit ihren zahlreichen Referenzpunktenfür die Scanner die Präzision der Abformungen unabhän-gig vom verwendeten Modell signifikant.28

Ein ähnlicher Ansatz wurde von Gómez-Polo et al.29

beschrieben, die eine Technik zur Verbesserung der Präzi-sion intraoraler Scans für die Fertigung von Ganzkieferpro-thesen vorstellten, durch die sie die kumulativen Abwei-chungen korrigierten, die bei den konventionellen digitalen Verfahren entstehen. Dazu wurde eine starreSchiene mit bekannten Eigenschaften, Dimensionen undReferenzmarken verwendet, um Abweichungen zu redu-zieren.29 Die von diesen Autoren verwendete Methodebasierte auf dem Gliedern und der besten Ausrichtung dergescannten Dateien zu einem präziseren definitivenModell und somit zu einem besseren Sitz der Restaura-tion.29

Schmidt et al. entwickelten eine CMA-basierte Metho-de zur In-vitro- und In-vivo-Bestimmung der interimplan-tären Abstände.30 Für die In-vitro-Evaluation präpariertendie Autoren ein Meistermodell des teilbezahnten Oberkie-fers mit vier Implantatanaloga in den Seitenzahnberei-chen. Anschließend schraubten sie Scankörper auf die Implantatanaloga und scannten das Modell mit einer Mul-tisensor-Computertomografie (CT), um einen Referenzda-tensatz zu erhalten.30 Dann wurde dasselbe Modell zehn Mal mit einem Intraoralscanner gescannt. Anschließendwurde die CMA aus vier Hohlzylindern, die miteinander zueinem Parallelepiped bekannter Dimensionen verbunden waren, auf dem Gaumen platziert und mit einer geringenMenge von Abformmaterial aus Polyether an den Scan-körpern befestigt.30 Sobald das Material ausgehärtet war,wurden die Scankörper abgeschraubt und die Baugruppezur Evaluation der interimplantären Abstände mit einerKoordinatenmessmaschine analysiert.30 Schließlich wur-den zehn konventionelle Abformungen des Oberkiefers

the maxillary model and took a series of 10 intraoral scans with three different IOSs (iTero Element 1, Trios 3, and TrueDefinition).27 In total, four reference distances and five angleswere measured within each IOS-generated model and com-pared with the controls.27 At the end of the study, the iTeroElement 1 was found to be more accurate than the Trios 3and True Definition; most importantly, the CMA demonstrat-ed the potential to support the assessment of the truenessand precision of dentate arches in vivo.27 In another in vitro study by Iturrate et al, an auxiliary customized geometric part of known dimensions was fabricated and fixed on a model of an edentulous maxilla, with four implant SBs.28 The in vitromodel was then scanned with different IOSs, with and with-out the auxiliary geometric part.28 At the end of the study, the presence of the auxiliary geometric part, serving as a ref-fference rich in useful landmarks for the scanners, significantlyimproved the accuracy of the impressions, regardless of which scanner was used.28

A similar approach was described by Gómez-Polo et al, who presented a technique to improve the accuracy of intraoral scans for full-arch prostheses by correcting the cumulative deviations that arise with conventional digitalmethods.29 The strategy involved the use of a refer-ence-marked rigid splint of known features and dimensionsto provide landmarks and reduce deviations.29 The methodused by these authors was based on sectioning and best-aligning the scanned files to generate a more accuratedefinitive cast, and consequently a better-fitting restor-ation.29

Fig 17 Panoramic radiograph at 1-year follow-up.

Abb. 17 Panoramaaufnahme bei der Kontrolle nach einem Jahr.


Mandelli et al

angefertigt, Gipsmodelle gegossen und die Implantatab-stände mit derselben Koordinatenmessmaschine gemes-sen.30 Die Autoren verglichen die Präzision der verschiede-nen Methoden und ermittelten bei der Verwendung derCMA eine signifikant höhere Richtigkeit und Genauig-keit.30 Diese Ergebnisse wurden in vivo in einer Serie vondrei klinischen Fällen bei Verwendung desselben Proto-kolls bestätigt. Durch den Einsatz der CMA ließen sich dieinterimplantären Abstände besser und mit höherer Präzi-sion dreidimensional reproduzieren als durch konventio-nelle oder digitale Abformungen.30 Außerdem war die CMA klinisch hilfreich zur korrekten Beurteilung der inter-implantären Dimensionen.30

Die in der vorliegenden Studie vorgestellte Technik ähnelt der von Schmidt et al. beschriebenen.30 Trotz eini-ger wesentlicher Unterschiede zwischen den Protokollen (die vorliegende Studie fand nur in vivo an fünf konsekuti-ven Patienten mit einer Indikation für ein Ganzkieferres-tauration statt; die Schablone wurde gefräst und nicht mitdem Laser gesintert, statt konventionellem Abformmate-rial wurde Gips verwendet, um die Transferkappen mit dem Löffel zu verbinden), waren die Ergebnisse auch hierzufriedenstellend. In der vorliegenden Studie konnte der Zahntechniker Dank des neuen digital-analogen SIIP-Hybrid-Workflows eine klinisch präzise und extremgenaue Suprakonstruktion anfertigen, und somit eineimplantatgelagerte Ganzkieferrestauration mit absolutem passiven Sitz und perfekter Adaptation. Passiver Sitz und Präzision sind die Schlüssel für den kurz- und langfristigenErfolg implantatgelagerter Ganzkieferrestaurationen undverhindern biologische und prothetische Komplikatio-nen.13 In der vorliegenden Studie wiesen alle fünf Patien-ten ein Jahr nach dem Einsetzen der definitiven Prothesenstabile Knochenniveaus an den Implantaten auf und hat-ten keine prothetischen Komplikationen, sodass die Über-lebensrate der Implantate und die Erfolgsrate der Prothe-sen jeweils 100 % betrugen.

Der in der vorliegenden Studie vorgestellte digital-ana-loge Hybrid-Workflow soll die mit dem direkten intraoral-en Scannen einhergehenden Probleme mit einem einzel-nen analogen Schritt überwinden, d. h. dem Einsatz einermaßgefertigten Schablone, die durch Gips mit den Trans-ferkappen der Implantate verbunden und dann ins Laborgeschickt wird, wo ein Gipsmodell gegossen wird. DiesesGipsmodell wird mit Desktop Scanning erfasst und dannwird anhand der Daten im Labor die finale Ganzkieferres-tauration angefertigt. Dieses Protokoll ist selbsterklärend,leicht durchführbar und verwendet Materialien, die dem

Schmidt et al developed a method based on a CMA to assess interimplant distances both in vitro and in vivo.30 For the in vitro evaluation, the authors prepared a master modelof a partially edentulous maxilla with four implant analogs inthe posterior areas. They then screwed the SBs onto theimplant analogs and scanned the model with a multisensorcomputerized tomography (CT) scan to obtain a reference file.30 The same model was then scanned 10 times with anIOS. After that, a CMA, consisting of four hollow cylindersconnected to each other and with a parallelepiped of known dimensions positioned on the palate, was fixed on the SBs with a minimal amount of polyether impression material.30

Once the material had hardened, the SBs were unscrewed and the assembly removed for the evaluation of the inter-implant distances using a CMM.30 Finally, ten conventionalimpressions of the maxilla were taken, plaster casts werepoured, and the same CMM was used to assess the implantdistances.30 The authors compared the accuracy of the differ-ent methods and found that significantly higher trueness andprecision were achieved with the CMA.30 These results were confirmed in vivo, in a series of three cases where the sameprotocol was followed. The CMA method was proven toreproduce the 3D interimplant distances better than conven-tional or digital impressions, with significantly higher accura-cy.30 In addition, the CMA was clinically useful for the correctassessment of interimplant positions.30

The technique presented in the present study is similar to the one described by Schmidt et al,30 and despite some major differences between the protocols (the present study was entirely in vivo, with the enrolment of five consecutivepatients in need of FFA restorations; the index was milled andnot laser sintered; and stone was used instead of convention-al impression material to link the transfers to the tray), the results were equally satisfactory. In fact, in the present study, the SIIP novel hybrid digital–analog workflow allowed the dental technician to fabricate a clinically precise and extreme-ly accurate superstructure, and therefore to deliver an implant-supported FFA characterized by absolute passive fit and perfect adaptation. Passive fit and accuracy are key forthe short- and long-term performance of implant-supported FFA restorations, to avoid any biologic or prosthetic compli-cation.13 In the present study, all five patients showed stablebone levels around the implants and had no prosthetic com-plications 1 year after the delivery of the final prosthesis, witha 100% implant survival and prosthetic success rate.

The hybrid digital–analog workflow presented in the present study aims to overcome the problems related todirect intraoral scanning, using a single analog step, ie, the


APPLICATION

Zahnarzt vertraut sind. Zur Befestigung der Transferkap-pen an der Schablone wurde Gips gewählt, weil er auchweiterhin der Goldstandard für Implantatabformungen ist.13 Daher wurde dasselbe Material verwendet, um die Meistermodelle herzustellen. Wichtig ist, dass in der vor-liegenden Studie alle anderen klinischen Schritte undLaborschritte, einschließlich der Fertigung der maßgefer-tigten Schablone, aufgrund der höheren Effizienz rein digi-tal erfolgten. Das Scannen der Implantatposition miteinem Laborscanner (mit höherer Präzision als der Intra-oralscanner)12 sichert eine hohe Qualität. Alternativ undum eine noch höhere Präzision zu erzielen, kann das Labor, sofern es entsprechend ausgerüstet ist, die dreidimensio-nale Implantatposition mit einer Koordinatenmessmaschi-ne erfassen. In der vorliegenden Studie wurde sie verwen-det, um die dreidimensionalen Implantatpositionen an den Gipsmodellen zu erfassen, die mit denjenigen, die mittels direkter intraoraler Abformung mit dem Intraoral-scanner ermittelt wurden, verglichen wurden. Diese Eva-luation bestätigte das Vorhandensein von Abweichungen zwischen den Gipsmodellen und den direkten optischenAbformungen, wie sie auch von Schmidt et al. beschrieben wurden.30

Die vorliegende Studie unterliegt gewissen Einschrän-kungen. Es handelt sich um eine Pilotstudie an nur wenigen Patienten. Es sind Studien an mehr Patienten und mit ande-rem Design (prospektiv oder noch besser randomisiert kon-trolliert) erforderlich, um verbindlichere Aussagen zur Relia-bilität der vorgestellten Technik machen zu können. Außerdem müssen für das in diesem Artikel beschriebene Protokoll zahlreiche Scans angefertigt werden, wie ein vor-bereitender Scan, anhand dessen die Schablone entworfenund angefertigt wird. Wichtig ist, dass in der vorliegendenStudie ein Intraoralscanner der ersten Generation verwen-det wurde (True Definition). Dieser Intraoralscanner war zwar bei Abformungen von teilbezahnten Kiefern hochprä-zise,31 es gibt aber keinen Konsensus über seinen Einsatzam unbezahnten Kiefer.32,33 Dies könnte sich zumindest teilweise auf die Ergebnisse unserer dreidimensionalen Ana-lyse der Abweichungen ausgewirkt haben.

Außerdem könnte die in der vorliegenden Studie zurErmittlung der Unterschiede zwischen direkten intraoral-en Scans und Scans von Meistermodellen verwendetedigitale Methode (digitale Sheffield-Technik) größere line-are Abstände erzeugt haben, als es bei Anwendung einesBest-fit-Algorithmus zu erwarten war. Beim letztgenann-ten Ansatz hätte das Programm die dreidimensionale Posi-tion berechnet, die dem kleinstmöglichen Fehler zwischen

use of a custom-made index linked with the implant trans-fers by means of stone, then delivered to the laboratory,where a plaster cast is poured. This plaster cast undergoesdesktop scanning, and the laboratory then fabricates the final FFA. This protocol is intuitive, easy to follow, and uses materials with which the dentist is familiar. Stone wasselected to fix implant transfers to the index because it isstill considered the gold standard for implant impressions;13

for this reason, the same material was used to fabricate themaster casts. It must be noted that all the other clinical and laboratory steps in the present study, including the fabrica-tion of the custom-made index, were entirely digital because it is more time efficient. Scanning the position of implants using a laboratory scanner (the accuracy of which is higher than that of an IOS)12 guarantees high quality; asan alternative and for even higher accuracy, the laboratory, if properly equipped, can use a CMM to capture the 3D pos-ition of the implants. In the present study, however, theCMM was used to capture the 3D implant positions on theplaster casts in order to compare them with those acquired through direct intraoral impressions with an IOS. This evalu-ation confirmed the presence of deviations between thestone casts and direct optical impressions, as was alsoreported by Schmidt et al.30

There are limitations to the present work. This was a pilotstudy with only a few enrolled patients. More cases are need-ed and a different study design (a prospective study or, evenbetter, a randomized controlled trial) is recommended to beable to draw more specific conclusions about the reliability of the present technique. In addition, the protocol described in this article requires several scans to be taken, including a pre-liminary scan needed to design and therefore produce the custom-made solid index. It must be noted that a first-gener-ation IOS (True Definition) was used in the present study.Although this scanner has demonstrated high accuracy in thecapture of impressions in partially edentulous arches,31 there is no consensus on its use for fully edentulous arches.32,33

This could have influenced, at least partially, the results of the3D analysis of the deviations in the present study.

Finally, the digital method (Sheffield’s digital technique), applied in the present study for evaluating the differencesbetween direct intraoral and master cast scans, might havegenerated greater linear distances than expected whenapplying a best-fit algorithm. With the latter approach, thesoftware would have calculated a 3D position representingthe average smallest possible error between all the cylinders; however, in this pilot study, we chose Sheffield’s digital test to obtain a clear view of the magnitude of the error.


Mandelli et al

allen drei Zylindern entspricht. In dieser Pilotstudie haben wir uns jedoch für die digitale Sheffield-Technik entschie-den, um ein klares Bild der Fehlergröße zu erhalten.

Schlussfolgerung

In früheren Studien konnte die Reliabilität direkter digita-ler Abformungen bei der Fertigung großspanniger implan-tatgelagerter Prothesen wie Ganzkieferrestaurationen über einen rein digitalen Workflow nicht belegt werden. In diesem Artikel werden die vorläufigen klinischen Ergeb-nisse mit einer neuartigen digital-analogen Technik vor-gestellt, dem Solid Index Impression Protocol (SIIP), bei der mit einer Schablone präzise Abformungen von mehreren Implantaten möglich sind, anhand derer präzise implantat-gelagerte Ganzkieferrestaurationen angefertigt werden.

Die fünf Patienten wurden erfolgreich mit Ganzkiefer-restaurationen behandelt, die auf vier Implantaten gela-gert waren und mittels SIIP-Technik hergestellt wurden. Inallen Fällen wurden eine ausgezeichnete klinische Präzisi-on und ein hervorragender passiver Sitz erzielt. Nach ein-jähriger funktioneller Belastung fanden sich an keiner derGanzkieferrestaurationen biologische oder prothetische Komplikationen. Außerdem wurden Unterschiede zwi-schen der Präzision der SIIP-Technik und direktem intra-oralen Scannen ermittelt. Die Ergebnisse dieser Studie sindhinsichtlich des Grades der erzielten klinischen Präzision und der Akzeptanz der Technik durch die Patienten viel-versprechend. Allerdings sind weitere Studien an größerenPatientenpopulationen erforderlich, um verbindlichereAussagen zur Reliabilität dieser neuen Hybridtechnik zurAbformung machen zu können.

Danksagungen

Die Autoren danken dem Gierre Laboratorio Odontotecni-co, Bergamo, Italien, für die Unterstützung bei der Vorbe-reitung der hier vorgestellten klinischen Forschung. Außerdem danken sie dem Team von New Ancorvis R&Dfür die Hilfe bei den Messungen mit der Koordinatenmess-maschine.

Interessenerklärung

Die Autoren geben bezogen auf diese Studie keine Interes-senkonflikte an. Für diese Studie erhielten sie keine Fremd-finanzierung.

Conclusions

Previous studies have failed to demonstrate the reliability of direct digital impressions for the fabrication of long-spanimplant-supported prostheses such as FFAs via an entirelydigital workflow. This article aims to present the preliminaryclinical results obtained with a novel hybrid digital–analog workflow, the SIIP, which uses a solid index to capture accu-rate impressions of multiple implants for the fabrication of clinically precise implant-supported FFAs.

Five patients were successfully treated with an FFA sup-ported by four implants, fabricated with the SIIP technique.Excellent clinical precision and passive fit were obtained in all cases, and all the FFAs were functional without any biologicor prosthetic complication one year after delivery. Moreover, differences in accuracy were found between the SIIP anddirect intraoral scanning. The results of this study seem to be encouraging in terms of the clinical precision obtained and patient acceptance of the technique. However, further stud-ies on larger patient samples are needed to draw more specif-ffic conclusions on the reliability of this new hybrid impressiontechnique.

Acknowledgments

The authors are grateful to Gierre Laboratorio Odontotecnico, Bergamo, Italy, for help with the preparation of the presentclinical research. The authors also thank the New AncorvisR&D team for help with the CMM measurements.

Disclaimer

The authors declare no conflicts of interest related to thisstudy. The study was self-funded.

Authors’ contributions

Conceptualization: FM; Data curation: FM; Formal analysis: FM, AZ; Investigation: FM, AZ; Methodology: FM; Projectadministration: FM, AZ; Resources: FM; Supervision: AC; Vali-dation: AC; Visualization: AC, Writing of original draft: FM, FGM; Writing of review and editing: FGM. All authors read and approved the final manuscript.

Availability of data

Data are available from the first author of the article, uponreasonable requests ([email protected]).


APPLICATION

Beiträge der Autoren

Konzept: FM; Datenerstellung: FM; Formelle Auswertung: FM,AZ; Untersuchung: FM, AZ; Methodologie: FM; Projektverwal-tung: FM, AZ; Ressourcen: FM; Supervision: AC; Validierung:AC; Visualisierung: AC; Verfassen des Originalentwurfs: FM,FGM; Verfassen des Reviews und Redaktion: FGM. Alle Auto-ren haben das fertige Manuskript gelesen und freigegeben.

Verfügbarkeit der Daten

Die Daten sind bei begründetem Interesse über den Erst-autor erhältlich ([email protected]).

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Federico Mandelli, DDS, Clin MSc

Private Practice, Milan, ItalyAntonio Zaetta, DDS

Private Practice, Feltre, Belluno, Italy

Alessandro Cucchi, DDS, Clin MSc

Unit of Oral and Maxilla-facial Surgery, Depart-ment of Biomedical and Neuromotor Sciences (DIBINEM), University of Bologna, Bologna, Italy

Francesco Guido Mangano, DDS, PhD

Department of Prevention and Communal Dentistry, Sechenov First State Medical University, Moscow, Russia

Federico Mandelli

Address Dr Francesco Mangano, Department of Prevention and Communal Dentistry, Sechenov First State Medical University, Moscow,Russia; Tel: +7 980 0195356; Email: [email protected]

accuracy and passive ﬁt of full-arch implant-supported … · 2020. 6. 19. · federico mandelli,...

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