Erste Schritte in Richtung autonomer zahnärztlicher Chirurgie

Die Zahn-Autotransplantation ist mittlerweile eine etablierte Behandlungsoption zum Ersatz fehlender Zähne, insbesondere bei jungen Patientinnen und Patienten. Ein Faktor für den Erfolg ist die präzise Präparation der Empfängeralveole.

Sie muss den Spenderzahn möglichst passgenau aufnehmen, ohne unnötig viel Knochen zu entfernen oder beim Einsetzen übermäßigen Druck auf die Wurzel und das Parodontalligament des Spenderzahns auszuüben. Die konventionelle Präparation der Empfängeralveole hängt jedoch von der chirurgischen Erfahrung und manueller Nachbearbeitung ab.

Vor diesem Hintergrund entwickelten Forschende aus China ein autonomes mehrachsiges Robotersystem, das Empfängeralveolen mithilfe einer nichtlinearen, an die Oberfläche angepassten Osteotomie präparieren kann. Untersucht wurde, ob dadurch Genauigkeit, Effizienz und Reproduzierbarkeit des Eingriffs zu verbessern werden können.

Die Studie wurde an 40 dreidimensional gedruckten Unterkiefermodellen durchgeführt, die Situationen einer Zahn-Autotransplantation nachbildeten. Die Modelle wurden zu gleichen Teilen einer robotergestützten und einer statisch schablonengeführten Gruppe zugeordnet. Jede Gruppe umfasste zehn Modelle mit einwurzeliger und zehn Modelle mit zweiwurzeliger Zahnanatomie.

Mithilfe einer digitalen Planungssoftware wurden die Spenderzähne positioniert und die idealen Empfängeralveolen konstruiert. Um Platz für das Parodontalligament zu erhalten, wurden die Oberflächen der Spenderwurzeln um 0,5 Millimeter erweitert. Unterschnitte wurden entfernt, um das Einsetzen zu erleichtern.

Im robotergestützten Verfahren führte ein autonomes mehrachsiges Robotersystem vorab geplante, an die Oberfläche angepasste Fräsbahnen aus. Beim konventionellen Verfahren wurde eine schablonengeführte Pilotbohrung mit einer anschließenden freihändigen Nachpräparation der Empfängeralveole kombiniert.

Nach der Präparation wurden digitale Scans angefertigt, um die Positionsgenauigkeit, die Form der Empfängeralveole, den Knochenabtrag und die Dauer des Eingriffs zu beurteilen.

Das Robotersystem zeigte im Vergleich zum statisch schablonengeführten Verfahren eine höhere Genauigkeit und eine bessere geometrische Übereinstimmung mit der Planung. Während beide Methoden am Eingang der Empfängeralveole eine ähnliche Genauigkeit erreichten, führte die robotergestützte Präparation im tiefsten Bereich der Alveole zu signifikant geringeren Abweichungen und zu präziseren Bohrwinkeln.

Die vom Roboter präparierten Empfängeralveolen entsprachen außerdem genauer der geplanten Wurzelmorphologie. Sie zeigten eine höhere volumetrische Übereinstimmung, geringere Oberflächenabweichungen und weniger unnötigen Knochenabtrag. Diese Vorteile waren besonders ausgeprägt bei zweiwurzeligen Zähnen, bei denen die komplexere Anatomie größere chirurgische Herausforderungen mit sich bringt. Über alle Modelle hinweg unterschied sich die reine Präparationszeit nicht signifikant zwischen beiden Verfahren.

Die Ergebnisse verdeutlichen zwar das Potenzial autonomer Robotik, wurden aber an dreidimensional gedruckten Labormodellen gewonnen und wurden bislang noch nicht klinisch bestätigt.

Künftige klinische Studien müssen zeigen, ob sich die höhere geometrische Präzision tatsächlich in einer kürzeren extraalveolären Zeit, einer verbesserten Heilung und einer höheren primären Stabilität des Transplantats niederschlägt. Weitere Untersuchungen sollen außerdem die Effizienz der Arbeitsabläufe, Lernkurven und die Leistungsfähigkeit robotischer Systeme unter realen chirurgischen Bedingungen bewerten.