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Int J Comput Dent 20 (2017), No. 1     13. Mar. 2017
Int J Comput Dent 20 (2017), No. 1  (13.03.2017)

Page 35-51, PubMed:28294204, Language: English/German


Investigations on the accuracy of 3D-printed drill guides for dental implantology
Untersuchungen zur Genauigkeit 3-D-gedruckter Bohrschablonen für die dentale Implantologie

Neumeister, André / Schulz, Linda / Glodecki, Christoph
This article describes the computer-aided design/computer-aided manufacture (CAD/CAM) accuracy of dental drill guides for application in guided surgery. Today, the availability of three-dimensional (3D) desktop printers allows for the cost-effective production of drill guides by dental laboratories. Our investigations show the accuracy of produced guides by eliminating influencing factors that exist in the guided surgery workflow. To investigate this accuracy, a method was developed to evaluate the CAD/CAM production technology apart from sources of error from cone beam computed tomography (CBCT) scans, intraoral scans, software or human error. By using a CAD/CAM-milled idealized reference model, as well as CAD data from a scanned dental model with integrated reference spheres, drill guides with different offset values were designed using the coDiagnostiX® implant-planning software. The Bone Level Roxolid® SLActive® implant system (length 8 mm, diameter 3.3 mm) was chosen. The virtual position in relation to both the drill guide and the reference model was determined based on the planning data and exported STL files, respectively. Virtual and physical measurements were performed through the center coordinates of the used drill sleeves (T-sleeve: 5 mm), by applying a defined reference coordinate system (RCS) of the dental model. Drill guide templates were printed using a FotoDent® guide on a dental desktop printer (D30), based on a defined digital workflow. After insertion of the respective drill sleeves, surgical guides were secured on the reference models using quadrangular fixation, thus allowing a tactile measurement by applying a coordinate measurement device for determination of physical position relation. Through the central points of the drill sleeves, both the coronal and apical points of the planned implant drilling as well as angular deviation were calculated and reviewed against the CAD measurements. On average, a deviation of 0.25 degrees of the planned implant was detected.

Dieser Beitrag beschreibt die Genauigkeit CAD/CAM-gefertigter dentaler Bohrschablonen für den Einsatz in der navigierten Chirurgie. Durch die Verfügbarkeit kostengünstiger 3-D-Drucker für den Desktopeinsatz lassen sich Bohrschablonen nun auch laborseitig auf Basis geeigneter Planungsdaten herstellen. Unsere Untersuchungen zeigen die Genauigkeit produzierter Schablonen, also die Abweichung zwischen Planung und Fertigung, abseits der bekannten Einflussparameter der navigierten Chirurgie. Dazu wurde eine Methodik entwickelt, die das Herstellungsverfahren beziehungsweise das gefertigte Produkt losgelöst von den in der Literatur beschriebenen Fehlerquellen wie beispielsweise der Diagnostik (u.a. DVT-Scan, Intraoralscan), Designkriterien (u.a. Softwarealgorithmen) sowie menschlichen Einflüssen (u.a. klassische Abformung, Implantation) charakterisiert. Über die Konstruktionsdaten eines CAD/CAM-gefrästen, idealisierten Referenzmodells sowie den CAD-Daten eines mit Referenzmarkern versehenen digitalisierten Dentalmodells wurden Bohrschablonen mit verschiedenen Designparametern (Schnittspalt zum Zahn) über CoDiagnostiX® entworfen. Als Implantatsystem wurde das Bone Level Roxolid® SLActive® (Länge: 8 mm, Durchmesser: 3,3 mm) gewählt. Die virtuelle Lagebeziehung von Bohrschablone und Modell konnte durch die Planungsdaten beziehungsweise die exportierten STL-Datensätze ermittelt werden. Vermessen wurde über die Mittelpunktkoordinaten der genutzten Bohrhülsen vom Typ T-Hülse 5 mm in Bezug auf das Referenzkoordinatensystem (RKS) des Modells. Unter Verwendung von FotoDent® guide wurden auf einem Desktopdrucker vom Typ D30 Bohrschablonen nach definierter Prozessvorgabe hergestellt, endbearbeitet und mit Bohrhülsen bestückt. Die Schablonen wurden mittels quadrangulärer Abstützung auf dem zugehörigen Referenzmodell fixiert und per Koordinatenmessmaschine RAPID755 zur Feststellung der physischen Lagebeziehung zum Modell eingemessen. Über die Mittelpunktkoordinaten wurden ferner der theoretische Apikalpunkt der durchzuführenden Implantatbohrung sowie die Winkelabweichung der Bohrungslängsachse rechnerisch ermittelt und mit den virtuellen Lageinformationen abgeglichen. Im Mittel ist eine Raumwinkelabweichung der Implantatorientierung von 0,25° festzustellen.

Keywords: stereolithography, digital light processing, 3D printing, CAD/CAM, guided surgery, drill guide
Stereolithografie, Digital Light Processing, 3-D-Druck, CAD/CAM, navigierte Chirurgie, Bohrschablone

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