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01.03.07 / 00:15
Heft 05/2007 Zahnmedizin
Minischrauben

Kleiner Aufwand – großer Nutzen

Die Einführung von Minischrauben in der Kieferorthopädie als skelettale Verankerung bedeutete einen enormen Fortschritt zur Vermeidung von Verankerungsverlusten. Die sich dadurch ergebenen therapeutischen Möglichkeiten bieten auch im Rahmen einer präprothetischen kieferorthopädischen Behandlung zahlreiche Möglichkeiten, um Zähne in eine prothetisch günstige Position zu bringen.




Der Einsatz von Implantaten zur stationären Verankerung begann 1945 mit dem fehlgeschlagenen Versuch von Gainsforth und Highley [8]. Erst ab Mitte der 70er-Jahre gab es wieder Versuche zur Nutzung einer skelettalen Verankerung in der Kieferorthopädie durch Sherman [27], Creekmore [5], Roberts [22-24] und Turley [29, 30]. Diese umfangreichen klinischen und tierexperimentellen Studien legten den Grundstein für den heutigen erfolgreichen Einsatz der skelettalen Verankerung. Dieser Beitrag soll einen ersten Eindruck vermitteln, wie einfach und vielfältig Minischrauben genutzt werden können.

Grundlagen der Verankerung

Bei jeder dentalen Kraftapplikation entstehen unweigerlich reaktive Kräfte, die im Sinne des 3. Newton’schen Gesetzes eine gegengerichtete Zahnbewegung verursachen (Abbildung 1). In vielen Fällen ist ein entsprechendes Gegenlager erforderlich. Seit vielen Jahrzehnten werden dazu standardmäßig verschiedene transversal und sagittal versteifende Bügel [26] zur Verblockung eingesetzt. Sie garantieren aber selten eine uneingeschränkte Stabilisierung (Abbildungen 2). Geräte, wie der Headgear [11] oder Gesichtsmasken [26], gewährleisten eine zahnunabhängige Verankerung. Hier werden Gegenkräfte über eine extraorale Abstützung umgeleitet. Jedoch besteht eine große Abhängigkeit von der Mitarbeit des Patienten in Bezug auf die Tragedauer. Die Akzeptanz bei den Patienten für solche Geräte nimmt ab [2].

Als Alternative etablierten sich in den letzten Jahren verschiedene Techniken der kortikalen Verankerung (Abbildung 3). Das innovative Potential liegt in der Umgehung beziehungsweise der Absorption unerwünschter Kräfte durch die umgebenden knöchernen Strukturen. Dadurch ergeben sich Behandlungsoptionen, die bei geeigneter Indikation jeder herkömmlichen desmodontalen Verankerung überlegen sind.

Verschiedene Arten von Minischrauben

Alle Systeme bestehen aus drei wesentlichen Bausteinen (Abbildung 4): dem Schaft mit Gewinde, dem transmukosalen Anteil und dem Kopf. Alle Teile haben eine entsprechende klinische Funktion und variieren sehr stark im Design bei den verschiedenen Herstellern.

Bis auf eine Ausnahme werden alle Minischrauben aus der Titanlegierung TiAl6V4 (Werkstoff Nr. 3.7165) oder aus reinem Titan hergestellt.

Schaft und Gewinde

Bei den Minischrauben kann der Schaft zylindrisch oder konisch ausgeführt sein. Länge und Durchmesser variieren bei den einzelnen Produkten sehr stark. Minischrauben sind die einzigen Elemente für die skelettale Verankerung, die auch interradikulär angewandt werden können. Darum sollte der Durchmesser der Schraube 1,6 mm nicht über- aber auch nicht unterschreiten. Bei geringeren Durchmessern steigt die Gefahr, dass Schrauben sich verbiegen oder brechen [3, 31]. Die Schaftlänge variiert bei den einzelnen Produkten zwischen 4 Millimetern (mm) und 17 mm.

Die klinische Erfahrung hat gezeigt, dass nur drei Schraubenlängen erforderlich sind: 6, 8 und 10 mm.

Es gibt zwei Arten von Gewinden: das selbstschneidende (self-tapping) oder das selbstbohrende (self-drilling) Gewinde. Selbstschneidende Minischrauben erfordern eine zur Länge und zum Durchmesser der Schraube sowie zur Knochenqualität korrespondierende Vorbohrung, auch Pilotbohrung genannt (Abbildung 5a). Das Gewinde mit der stumpfen Spitze und den mehr abgerundeten Flanken schneidet sich seinen Weg selbst. Eine selbstbohrende Schraube bohrt und schneidet sich mittels der stark verjüngt auslaufenden Gewindeflanken und der scharfkantigen Spitze durch den Knochen (Abbildung 5b). Wenn die Corticalis dicker als ein Millimeter und wenig elastisch ist, steigt das notwendige Drehmoment zur Insertion exponentiell zur Eindringtiefe an. Innerhalb der Schraube entstehen starke Torsionskräfte. Dies kann bis zur Fraktur der Schraube führen [31]. Um Komplikationen zu vermeiden, sollte auch beim Einsatz von selbstbohrenden Schrauben die Corticalis durch eine Vorbohrung perforiert werden. In der Literatur gibt es noch keine klare Gewichtung, welche Gewindevariante vorteilhafter ist.

Der transgingivale Anteil

Wie bei Implantaten ist auch bei Minischrauben der transgingivale Anteil, auch als Gingivahals bezeichnet, der sensibelste Teil. Durch die Perforation der Gingiva entsteht eine potentielle Eintrittspforte für Mikroorganismen. Dringen sie in das periimplantäre Weich- und Hartgewebe ein, können Entzündungen (Perimukositis, Periimplantitis) auftreten [10].

Der Schraubenkopf

Am Kopf der Minischraube werden die Kopplungselemente (Federn, elastische Ketten, Runddrähte, Vierkantdrähte) befestigt. Das Design der Schraubenköpfe zeigt eine sehr breite Variation.

Köpfe mit Kreuzslot (Abbildung 4) können am vielseitigsten eingesetzt werden [14]. Nur bei dieser Kopfvariante können Vierkantdrähte eingesetzt werden, die eine dreidimensionale Kontrolle der Zahnbewegung beziehungsweise Verankerung ermöglichen [4, 15, 16]. Runddrähte, elastische Ketten und Federn bieten nur eine eindimensionale Kontrolle.

Köpfe mit Kreuzslot (Abbildung 4) können am vielseitigsten eingesetzt werden [14]. Nur bei dieser Kopfvariante können Vierkantdrähte eingesetzt werden, die eine dreidimensionale Kontrolle der Zahnbewegung beziehungsweise Verankerung ermöglichen [4, 15, 16]. Runddrähte, elastische Ketten und Federn bieten nur eine eindimensionale Kontrolle.  

Anzahl der Schrauben im System

Weltweit werden zurzeit etwa 30 verschiedene Systeme von Minischrauben angeboten. Die Anzahl der Minipins beträgt, bedingt durch die unterschiedlichen Längen, Durchmesser und Kopfvarianten, zwischen zwei (Orthoanchor, Fa. KLS Martin) und 154 (AbsoAnchor, Fa. Dentos) Schrauben. Alle klinischen Indikationen lassen sich im Prinzip durch drei Schraubenvarianten – Länge 6, 8 und 10 mm mit einem Durchmesser von 1,6 mm und einem Universalkopf mit Kreuzslot – abdecken.

Insertion der Schrauben

Die präoperative Planung

Für die Planung der Behandlung und des Insertionsortes benötigt man die in der Kieferorthopädie üblichen diagnostischen Unterlagen: Modelle, Fotos, Orthopantomogramm und Fernröntgenseitenbild. In Abhängigkeit von der kieferorthopädischen Apparatur und dem Ziel der Behandlung können diese kleinen Schrauben prinzipiell in allen Kieferbereichen inseriert werden, die ein ausreichendes Knochenangebot bieten. Lediglich die Lingualseite des Unterkiefers hat sich als ungeeignet erwiesen [1].

Am Modell legt man die ideale Position für die Minischraube fest. Der Kopf der Minischraube muss innerhalb der Attached Gingiva liegen [1, 18]. Unterhalb der mukogingivalen Grenze und in der Nähe von Bändern kann es zu mechanischen Irritationen, Entzündungen und Überlappungen mit dem umliegenden Gewebe kommen.

Zur radiologischen Absicherung der Schraubenposition bewertet man am Orthopantomogramm die geplante Insertionsregion hinsichtlich der benachbarten Strukturen. Zur weiteren Absicherung kann man einen Röntgenpin verwenden (Abbildungen 6) Dieser Röntgenpin ist nur einige Millimeter lang und ähnelt einer Stecknadel. Unter leichter Oberflächenanästhesie lässt er sich durch seine konische Form mühelos an der geplanten Insertionsstelle in die Schleimhaut einbringen (Abbildungen 7).

Vorgehensweise bei der Insertion

Anästhesie

Für die Insertion der Minischraube ist in der Regel eine Oberflächen-Anästhesie ausreichend, da nur die Gingiva und das Periost schmerzsensibel reagieren. Zudem kann die Nervenleitung tieferer Strukturen, insbesondere das Desmodont, Rückmeldungen für eine intraoperative Korrektur der Position über die Eindrehrichtung bringen. Gut geeignet sind Oberflächen-Anästhetika, die etwa zehn Minuten vor Insertion aufgebracht werden. Präparate in Gel-Form lassen sich gezielt applizieren und garantieren aufgrund ihrer Viskosität eine ausreichende Wirkdauer (Abbildung 8). Eine Leitungsanästhesie ist nur palatinal sinnvoll. 

Perforation der Gingiva

Die Minischraube muss zwangsläufig durch die Gingiva treten. Demzufolge ist während der Insertion die Perforation der Gingiva notwendig. Die Gingiva soll zur Vermeidung einer Perimukositis oder einer Periimplantitis von Anfang an dicht am Hals der Minischraube anliegen.

Das klinische Vorgehen zur Perforation der Gingiva reicht von der Inzision mit Lappenbildung, über das Ausstanzen der Schleimhaut bis hin zu einer direkten Insertion der Schraube durch die Gingiva. Heute werden für die Perforation der Gingiva zwei Verfahren angewendet: die Insertion der Schraube direkt durch die Gingiva oder das Ausstanzen der Schleimhaut vor der Insertion.

Pilotbohrung

Die meisten auf dem Markt befindlichen Minischrauben haben ein selbstbohrendes Gewinde. Die Dicke der Corticalis, insbesondere im UK, bestimmt nicht unerheblich das Eindrehmoment und damit die Belastung für Knochen und Schraube. [7, 9, 19, 21, 31] Wenn schon nicht über die gesamte Schraubenlänge vorgebohrt wird, ist zumindest die Corticalis zu perforieren, wenn sie dicker als ein Millimeter ist.

Insertion

Die Insertion kann manuell oder maschinell erfolgen. Die manuelle Insertion ist die einfachste und häufigste durchgeführte Variante bei der Platzierung dieser Pins. Dies wird mit einem Schraubendreher durchgeführt. Die Schraube muss mit geringem und gleichmäßigem Drehmoment, harmonischen Bewegungen und kontinuierlicher Anpresskraft eingedreht werden. Drehmomentschwankungen und unterbrochene oder unrunde Drehabläufe weiten das Knochenlager und limitieren die primäre Stabilität.

Für die maschinelle Insertion von Minischrauben ist der Einsatz eines speziellen Winkelstückes erforderlich, das auf eine Umdrehung von etwa 25 Umin-1 eingestellt und im Drehmoment begrenzt werden kann. Ein wichtiger Nachteil der maschinellen Insertion liegt in dem verminderten Gefühl für den Widerstand des Knochens und der Belastung der Schraube.

Nach Insertion muss die Schraube primärstabil und ortsstabil sein. Es darf keine Kompression der Gingiva bestehen. Gleichzeitig ist die Ausrichtung des Kopfes für die Aufnahme der kieferorthopädischen Konstruktion zu überprüfen und gegebenenfalls durch leichtes Nachdrehen zu korrigieren (Abbildung 9).

Die Schraube kann ohne Abwarten einer Einheilphase funktionell beansprucht werden. Eine sofortige Belastung wirkt sich auf den Kontakt zum umgebenden Knochen günstig aus und fördert die Qualität der Verankerung [25].

Möglichkeiten der Anwendung

Im Folgenden soll ein beispielhafter Einblick in die Palette der Einsatzmöglichkeiten dieser Behandlungsmethode bei unterschiedlichen Therapiezielen gegeben werden. Grundsätzlich kann eine direkte oder indirekte Strategie gewählt werden. Bei der direkten Verankerung (Abbildung 10) werden aktive Kopplungselemente (elastische Ketten, Federn und auch Runddrähte) von den Zähnen direkt zur Minischraube geführt.

Bei einer indirekten Verankerung (Abbildungen 11) werden die Zähne meist durch Vierkantdrähte an die Minischraube gekoppelt und damit deren Bewegung verhindert. Gegen diese verankerten Zähne wird die gewünschte Bewegung ausgeführt.

Typische kieferorthopädische Aufgabenstellungen (Abbildung 12), die zur Abpufferung reaktiver Kräfte eine verlässliche Verankerung bedingen, sind sagittale und vertikale Bewegungen im Zahnbogen (Distalisation, Mesialisation, Intrusion und Extrusion von Zahngruppen), die Einordnung dystopischer Zähne oder Einzelzahnkorrekturen als präprothetische Maßnahme.

Sagittale Zahnbewegungen

Distalisation

Die von Kevin Walde entwickelte Frosch- Apparatur® wurde modifiziert und mit zwei Minischrauben paramedian am Gaumen fixiert. Sie wird durch den Patienten aktiviert und bewirkt durch eine kontinuierliche Kraftapplikation eine gut einschätzbare Distalisation.

Für die Befestigung der Frosch-Apparatur® (Forestadent) werden paramedian zwei Schrauben inseriert (Abbildung 13) und Bänder an die Molaren angepasst. Die fertige Apparatur findet über die Durchbohrungen der Gaumenplatte in ihre Lage. Nach der Befestigung der Molarenbänder werden die Bohrkanäle mit Komposit verschlossen. Die aktive Phase kann beginnen (Abbildungen 14).

Mesialisation

In diesem Fall soll die Extraktionslücke durch bogengeführte Mesialisation des endständigen Zahnes geschlossen werden (Abbildung 15 oben). Die Position von 35 wird durch die Minischraube gehalten. Der Teilbogen weist distal von 35 eine Omegabiegung auf, die zusammen mit der Schraube einer Translation des Ankerzahnes entgegenwirkt. Der Zahn 37 wird über eine eingehängte Zugfeder am Bogen nach mesial bewegt (Abbildung 15 unten).  

Lückenschluss

Nach traumatischem Verlust eines unteren Schneidezahnes wird die Lücke durch eine aktive Schlussmechanik versorgt. Da die unteren Seitenzähne einseitig in einer distalen Verzahnung von sechs Millimetern stehen, kann mit dem kieferorthopädischen Lückenschluss eine neutrale Okklusion eingestellt werden. Die kontralaterale, neutralverzahnte Seite wird durch indirekte kortikale Verankerung stationär fixiert (Abbildungen 16).

Vertikale Zahnbewegungen

Intrusion

Bei der ersten Implantatversorgung wurde die Elongation der oberen Seitenzähne, etwa durch eine präprothetische kieferorthopädische Behandlung, nicht beseitigt (Abbildung 17).

Vor der Erneuerung der Suprastruktur wird über einen passiven Bogen das Oberkiefersegment zur Etablierung einer seitengleichen Bisshöhe orthodontisch intrudiert (Abbildung 18). Für eine optimale Karftverteilung und zum Schutz vor kippenden Bewegungen wurden bilateral Minischrauben inseriert. An die Schraubenköpfe können zu beiden Seiten elastische Module gehängt werden (Abbildung 19), die das Segment orthoaxial intrudieren.

Extrusion

Die Abbildungen 20 zeigen eine Behandlung mit körperlichem Lückenschluss im Bereich der nicht angelegten seitlichen Schneidezähne. Zur Verstärkung der okklusalen Zahnkontakte und des frontalen Überbisses sind elastische Gummiringe mit nach mesial gerichtetem Zug über den Pin gespannt. Der schräge Vektor begünstigt den restlichen Lückenschluss im Oberkiefer.

Präprothetische Behandlung

Der Patient sollte im Oberkiefer mit einer Teleskop-Prothese versorgt werden. Durch die Position der Eckzähne wäre eine gemeinsame Einschubrichtung nur über erheblichen Substanzabtrag zu realisieren. Im Rahmen der kieferorthopädischen Vorbehandlung werden die zwei Pfeilerzähne durch eine einfache exzentrische Zugmechanik über Schraubenverankerung aufgerichtet und parallelisiert (Abbildung 21)

Explantation der Minischrauben/Pins

Das Entfernen einer Minischraube nach Abschluss der Therapie ist unproblematisch. Dies erfolgt in der Regel ohne Anästhesie und mit dem Schraubendreher. Bedingt durch die geringen Dimensionen der inserierten Hilfsmittel bleibt nach dem Entfernen nur eine kleine Wunde in der Schleimhaut, die innerhalb weniger Tage verschlossen ist (Abbildungen 22).

Verlustraten, Risiken und Komplikationen

Es gibt zahlreiche Untersuchungen zur Erfolgsrate dieser Behandlungsmethode [1, 12, 17, 20, 28]. Die Verlustraten liegen zwischen null bis 40 Prozent. Alle diese Studien sind nicht oder nur bedingt miteinander vergleichbar, da die Ausgangsbedingungen und das Studiendesign zum Teil sehr stark von einander abweichen [6, 18]. Insofern können nur bedingt Rückschlüsse gezogen werden, ob ein Schraubensystem gut oder schlecht ist. Bei fast allen Studien wurden die Fähigkeiten der Behandler nicht berücksichtigt. In den verschiedenen Untersuchungen haben sich Einflussfaktoren gezeigt, die von Bedeutung für die Erfolgs- beziehungsweise Verlustrate der Schrauben sind. Es ist im Einzelfall oft nicht zu klären, aus welchem Grund eine Schraube verloren ging. Die möglichen Ursachen lassen sich in drei Komplexe einteilen: prä-, intra- und postoperative Phase [13].

Dr. Björn Ludwig
Am Bahnhof 54, 56841 Traben-Trarbach
kfoLudwig@aol.com

Dr. Bettina Glasl
Dr. Thomas Lietz
Prof. Dr. Stefan Kopp
Zahnärztliches Universitäts-Institut
der Stiftung „Carolinum”
Poliklinik für Kieferorthopädie
Theodor-Stern-Kai 7, 60596 Frankfurt a.M.



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