Der IOS in der restaurativen Versorgung

Der Blick auf die Entwicklungsgeschichte der digitalen Abformung zeigt, dass Intraoralscanner und indirekte Restaurationen von Beginn an eng miteinander verbunden waren. Mit dem Ziel, zahnfarbene Inlays chairside – also unmittelbar am Behandlungsstuhl – konstruieren zu können, gelang es den Pionieren Werner H. Mörmann und Marco Brandestini in den 1980er-Jahren an der ETH Zürich erstmals, ein entsprechendes System zu entwickeln. Aus dieser Zusammenarbeit ging das CEREC-System hervor, das als Meilenstein der computergestützten Zahnheilkunde gilt und die Grundlage für digitale Workflows in der restaurativen Zahnmedizin und Prothetik legte [Logozzo, 2014; Keul C., 2019; Revilla-Leon, 2023].

Vier Jahrzehnte später erscheint es beinahe selbstverständlich, dass ein Intraoralscan mittels Scannerhandstück angefertigt und über cloudbasierte Infrastrukturen weiterverarbeitet wird – teilweise sogar unter Einbindung mobiler Endgeräte. Eine solche Entwicklung war zu Beginn der digitalen Zahnmedizin angesichts der zunächst stark eingeschränkten Indikationen der digitalen Abformung kaum vorstellbar, denn in den frühen Jahren beschränkte sich der Anwendungsbereich im Wesentlichen auf die Herstellung keramischer Inlays im Chairside-Verfahren.

Erst im Verlauf der 1990er-Jahre erweiterten technische Fortschritte in der Bildverarbeitung und der rechnergestützten Konstruktion die Möglichkeiten, so dass auch Einzelkronen im computer-aided design / computer-aided manufacturing (CAD/CAM)-Verfahren konstruiert und hergestellt werden konnten [Logozzo, 2014; DIN 13995, 2010; Richert, 2017]. Zu Beginn der 2000er-Jahre folgten die ersten Systeme, die eine dreidimensionale Darstellung vollständiger Zahnmodelle ermöglichten. Diese frühen dreidimensionalen Datensätze unterscheiden sich jedoch deutlich von den hochauflösenden Darstellungen heutiger Intraoralscanner. Die Bildqualität war vergleichsweise grob, die Datenerfassung zeitaufwendig und nur unter Verwendung von Scanpudern möglich. Die resultierenden digitalen Modelle boten zwar erstmals eine räumliche Rekonstruktion der intraoralen Situation, blieben jedoch hinsichtlich der Detailgenauigkeit, der Farbtreue und des Bedienkomforts weit hinter dem zurück, was heute als Standard gilt [Logozzo, 2014; Richert, 2017].

Erst im Verlauf der 2010er-Jahre erreichten Intraoralscanner eine neue Entwicklungsstufe. Die Einführung puderfreier Scansysteme verbesserte die klinische Anwendbarkeit im Praxisalltag erheblich. Gleichzeitig wurden erstmals farbige dreidimensionale Darstellungen der intraoralen Strukturen möglich. Diese Farbdarstellungen dienten initial jedoch primär der besseren Orientierung innerhalb des digitalen Modells und entsprachen nicht der tatsächlichen Zahnfarbe [Logozzo, 2014; Richert, 2017; Tabatabaian, 2021; Akl, 2023].

Die kontinuierliche Weiterentwicklung von Hard- und Software führte schließlich zu den heute verfügbaren Hochleistungssystemen. Moderne Intraoralscanner erzeugen innerhalb weniger Sekunden hochauflösende, dreidimensionale Datensätze der intraoralen Situation und stellen diese als farbige Modelle dar, die eine realitätsnahe Visualisierung von Hart- und Weichgeweben erlauben (Abbildung 1) [Abduo, 2018; Kihara, 2020].

Trotz dieser erheblichen technologischen Fortschritte und der zunehmenden Integration digitaler Prozessketten gehört der Intraoralscanner in Deutschland bislang nicht zur Standardausstattung jeder Zahnarztpraxis – die Gründe hierfür sind vielfältig [Schlenz, 2025]. Bei aller Dynamik der digitalen Transformation bleibt gegenwärtig festzuhalten, dass die digitale Abformung mit Intraoralscannern den konventionellen Verfahren mit Abformmassen und -löffeln nicht in allen prothetischen Indikationen gleichwertig ist.

Ein wesentlicher Grund dafür liegt in der Datenerfassung: Der Intraoralscan bildet primär statische Oberflächenstrukturen ab. Bewegliche Schleimhautareale, mukodynamische Funktionszustände sowie die Resilienz der oralen Schleimhaut lassen sich durch die rein situative Erfassung nur eingeschränkt oder überhaupt nicht ­abbilden. Dies betrifft insbesondere Situationen mit ausgedehnten beweglichen Weichgeweben und tegumental gelagertem Zahnersatz [Pospiech, 2002; Fueki, 2022; Srivastava, 2023; Wang, 2024]. Herausforderungen bestehen ebenso bei der Genauigkeit großer Kieferspannen oder komplexer implantatprothetischer Versorgungen [Kong, 2022; Wöstmann, 2020]. Auch die zuverlässige Darstellung subgingival gelegener Präparationsgrenzen kann unter klinischen Bedingungen eine Herausforderung darstellen, wobei dies ebenso für die konventionelle ­Abformung gilt [Silness, 1970; Chiu, 2020].

Gleichzeitig bietet die digitale Abformung eine Reihe von Vorteilen, die über die reine dreidimensionale Erfassung der intraoralen Strukturen hinausgehen. Zu den zentralen Stärken gehören die unmittelbare Visualisierung und Analyse der Präparation während des Scanvorgangs (Abbildung 2). Dadurch wird eine direkte Beurteilung der Präparationsqualität ermöglicht, so dass Fehler wie unzureichend freigelegte Präparationsränder bereits während der Aufnahme erkannt und korrigiert werden können [Revilla-Leon, 2023; Alkadi, 2023]. Ergänzend eröffnet die digitale Datenerfassung die Möglichkeit einer langfristigen, platzsparenden Archivierung der virtuellen Modelle. Die Datensätze lassen sich ohne Qualitätsverlust reproduzieren, duplizieren und in CAD/CAM-gestützte Planungs- und Fertigungsprozesse überführen [DIN 13995, 2010; Mehl, 2013].

Darüber hinaus verändert die digitale Datenbasis die Kommunikation zwischen den Behandlerinnen und Behandlern und dem zahntechnischen Labor grundlegend. Im Vergleich zur konventionellen Abformung bietet der Intraoralscan einen deutlich größeren Informationsumfang. Präparationsgrenzen, Einschubrichtungen, approximale Kontaktbereiche sowie klinische Besonderheiten lassen sich dreidimensional visualisieren und gemeinsam analysieren – sowohl synchron als auch asynchron und unabhängig vom jeweiligen Standort (Abbildung 3). Diese transparente und nachvollziehbare Darstellung erleichtert die interdisziplinäre Abstimmung und trägt zu einer präziseren Planung und Umsetzung prothetischer Versorgungen bei [DIN 13995, 2010; Mehl, 2013; Piedra-Cascon, 2021]. Zudem entfallen Transportwege [Schlenz, 2025].

Unter sich gehende Bereiche können mit dem Intraoralscanner teilweise detailgetreuer erfasst werden als dies mit der konventionellen Abformung möglich ist, da Elastomere nach dem Abbinden zwar eine hohe elastische Rückstellfähigkeit und Zugfestigkeit aufweisen, aber durch übermäßige Entnahmekräfte ihre elastische Grenze überschreiten und zu Materialausrissen oder plastischer Verformung führen können (Abbildung 4) [Schlenz, 2019; 2020].

Nicht zuletzt bieten Intraoralscanner aus patientenbezogener Perspektive relevante Vorteile. Der Verzicht auf konventionelle Abformmaterialien erhöht den Behandlungskomfort und reduziert potenziell belastende Faktoren wie Würgereiz, unangenehme Geschmackseindrücke und Aspirationsgefahr. Gleichzeitig lassen sich unvollständige Datensätze oder fehlende Bereiche jederzeit gezielt ergänzen, ohne dass eine vollständige Wiederholung der Abformung erforderlich ist. Auch die Möglichkeit, den Scanvorgang zu pausieren, wird von vielen Patientinnen und Patienten als angenehm empfunden [Burzynski, 2018; Bosoni, 2023; de Paris Matos, 2023; Siqueira, 2021].

Durch die Echtfarbdarstellung vieler Scansysteme wird zudem die Patientenaufklärung erleichtert. Insbesondere in Kombination mit einem virtuellen Wax-up beziehungsweise Set-up können bei komplexen prothetischen Versorgungen Chancen, Limitationen und Herausforderungen anschaulich und verständlich vermittelt werden [Piedra-Cascon, 2021].

Die Weiterentwicklung intraoraler Scansysteme hat in den vergangenen Jahren zu einer zunehmenden Vielfalt verfügbarer Geräte geführt. Aktuelle Systeme unterscheiden sich sowohl hinsichtlich ihrer Hardwarearchitektur als auch bezüglich der Datenverarbeitung, der Ergonomie und dem klinischen Workflow [Keul C., 2019; Kihara, 2020].

Grundsätzlich können moderne Intraoralscanner in kabelgebundene und kabellose Systeme klassifiziert werden – sogenannte On-premises-Lösungen („Vor Ort“-Lösungen) –, die in der Regel mit externen Recheneinheiten wie PCs, Laptops oder Tablets verbunden sind. Seit Herbst 2024 ist mit der Primescan 2 von Dentsply Sirona (Bensheim, Deutschland) erstmals ein cloudbasiertes System verfügbar, das eine Weiterentwicklung innerhalb der kabellosen Geräte darstellt (Abbildung 5).

Kabelgebundene Intraoralscanner gelten als technisch etablierte Geräteklasse. Bei diesen Systemen ist das Handstück direkt mit einer lokalen Recheneinheit verbunden, auf der die Bildverarbeitung erfolgt. Daraus resultieren eine konstante Stromversorgung und eine stabile Datenübertragung, da keine Abhängigkeit von Akkulaufzeiten oder drahtlosen Verbindungen besteht. Als potenzieller Nachteil kann die durch das Verbindungskabel eingeschränkte Bewegungsfreiheit gesehen werden.

Kabellose Intraoralscanner wurden vor allem mit dem Ziel entwickelt, die Handhabung im klinischen Alltag zu verbessern. Der Verzicht auf das Kabel ermöglicht mehr Bewegungsfreiheit und erleichtert die intraorale Manövrierbarkeit des Scanners. Zudem werden hygienische Vorteile diskutiert, da weniger Verbindungselemente vorhanden sind, die im Rahmen der Aufbereitung berücksichtigt werden müssen. Frühere Generationen kabelloser Systeme zeigten jedoch Einschränkungen, darunter eine reduzierte Genauigkeit bei Ganzkieferscans, begrenzte Akkulaufzeiten sowie eine Abhängigkeit von stabilen drahtlosen Netzwerkverbindungen. Fortschritte in der Scanner-Hard- und -Software sowie in der Akkutechnologie haben diese Limitationen teilweise reduziert. Die Leistungsfähigkeit kabelloser Systeme im Vergleich zu kabelgebundenen Geräten bleibt dennoch Gegenstand aktueller wissenschaftlicher Untersuchungen [Alkadi, 2023].

Beim Konzept der cloudbasierten Intraoralscanner erfolgt die Datenverarbeitung nicht lokal, sondern auf externen Servern. Das intraorale Handstück dient primär der Datenerfassung, während rechenintensive Verarbeitungsschritte sowie die Generierung digitaler Modelle in einer Cloud-Umgebung durchgeführt werden. Dadurch können die Hardwareanforderungen am Behandlungsplatz reduziert und flexiblere Arbeitsabläufe ermöglicht werden. Gleichzeitig ergeben sich zusätzliche Anforderungen hinsichtlich Datenübertragung, Latenzzeiten und Datensicherheit. Insbesondere bei eingeschränkter oder instabiler Internetverbindung kann die klinische Anwendung beeinträchtigt sein. Die Auswirkungen einer cloudbasierten Datenverarbeitung auf die Richtigkeit und die Präzision digitaler Abformungen wurden in einer aktuellen klinischen Studie wissenschaftlich untersucht und zeigten vergleichbare Ergebnisse zu kabelgebundenen und kabellosen On-premises-Lösungen.

Unabhängig vom jeweiligen Systemtyp kommen unterschiedliche optische Verfahren zur Datenerfassung zum Einsatz. Zu den heute etablierten Technologien zählen die aktive Triangulation und die konfokale Mikroskopie. Darüber hinaus existieren hybride Verfahren wie die optische Hochfrequenz-Kontrastanalyse, die Elemente verschiedener Aufnahmetechniken kombinieren. Aus der verwendeten optischen Technologie allein kann jedoch keine direkte Aussage über die Genauigkeit eines Intraoralscanners abgeleitet werden, da diese durch das Zusammenspiel von Hard-/Software und klinischer Anwendung bestimmt wird [Richert, 2017; Abduo, 2018; Kihara, 2020; Alkadi, 2023].