Serie Zukunftswelten 15.01.2010, 19:44 Uhr

Dentalroboter jagen Karius und Baktus  

Roboter verankern Implantate präzise im menschlichen Kiefer. Mit Laserlicht werden Karies und Zahnfleischprobleme behandelt. Auch 3D-Scans von Zähnen sind bereits Stand der Technik. Wachsen diese Technologien zusammen, werden es Karius und Baktus künftig schwer haben. Automatisierte Fluoreszenz-Laser könnten systematisch nach ihnen fahnden und Behandlungslasern gegen sie ins Feld führen. Forscher der Uni Ulm wollen unsere Beißer sogar komplett resistent gegen Zahnfäulnis machen. VDI nachrichten, Berlin, 15. 1. 10, sta

Das Drehkreuz streikt. Kein Zugang zum Büro. „Ihr letzter Dental-Scan liegt drei Monate zurück“, mahnt eine freundliche Computerstimme. „Wenden Sie sich bitte umgehend ans Dentalteam in Raum 1.02.“ Dort angekommen stülpt ein Mitarbeiter ein frisches Mundstück auf. „Bitte zubeißen.“ Es folgt ein leises Surren. Automatisch setzt sich ein winziger Laserkopf in Bewegung und taucht die Zahnreihen in fluoreszierendes Licht. Verfärbungen markiert das System im µm-genauen 3D-Atlas des zerklüfteten Zahngebirges. Anhand der Koordinaten nähert sich ein zweiter Laserkopf und pickt Zahnstein und angegriffenen Zahnschmelz weg. Schnell noch Remineralisieren, dann ist die Behandlung beendet. Der Weg an den Schreibtisch ist nun frei.

Ob eine solche Fahndung im Mundraum künftig am Arbeitsplatz, in Apotheken oder im heimischen Badezimmer stattfindet, kann Prof. Dr. Raimund Hibst, Leiter des Instituts für Lasertechnologien in der Medizin und Messtechnik (ILM) der Uni Ulm heute noch nicht sagen. Doch er kann sich gut vorstellen, dass darin die Zukunft liegt. „Technisch machbar ist das mit entsprechenden optischen Systemen auf jeden Fall“, sagt er.

Am ILM laufen einige der beschriebenen Systeme bereits. Die Ulmer Forscher haben eines der 3D-Messverfahren entwickelt, mit denen Zahnärzte schon heute digitale Karten für eine CAD/CAM-gesteuerte Fertigung von Zahnersatz erstellen. Auch die Entwicklung der ersten Erbium:YAG-Laser vor einem Jahrzehnt geht auf das ILM zurück. „Davon ist die heute dritte Generation im Markt“, berichtet Hibst. Ihre Wellenlänge sei ideal, um lautlos, vibrations- und meist schmerzfrei kariöse Zahnsubstanz abzutragen. Zusätzlich lassen sich Knochen und Zahnfleisch damit behandeln.

Neben der Entwicklung der Behandlungslaser widmet sich das Institut auch der Diagnose mit Fluoreszenz-Messungen. „Karies tritt heute oft versteckt auf“, erklärt der ILM-Leiter. Die allgemein bessere Zahnpflege führe dazu, dass die Bakterien gezielt an Schwachstellen im harten Zahnschmelz angreifen und in enger Formation ins Zahninnere vorstoßen. „Dort sind sie mit bloßem Auge kaum zu erkennen“, so der Experte. Zahnärzte liefen dadurch Gefahr, zu lange zu warten oder bei harmlosen Verfärbungen verfrüht zu bohren. Optische Technologie sei hier überlegen. Denn bestimmte Farbspektren bringen die verborgenen Kariesherde ans Licht. Der dann nötige Eingriff kann laut Hibst ebenfalls mit Lasertechnologie erfolgen. Dafür wird ein winziger Zugang zur erkrankten Stelle gelasert, durch das die Karies mit Hilfe eines präzisen Lichtlenksystems komplett „ausgeleuchtet“ und abgetragen wird.

Derzeit forschen die Ulmer daran, die Zahnstruktur danach wieder aufzubauen. Fernziel ist lasergestützte „Remineralisierung“. Hintergrund: Die Ausscheidungen der Kariesbakterien sorgen für ein saures Milieu, in dem die Zahnsubstanz Mineralien verliert und aufweicht. Die Forscher wollen hier mit thermisch aktivierbaren Nanomaterialien Schicht um Schicht einen säurestabilen Ersatz schaffen, der quasi natürliche Eigenschaften mitbringt: In Diffusion und ionischem Austausch mit dem Mundmilieu verhalten sich die Nanoschichten wie natürliche Zahnsubstanz.

Was wie Zauberei klingt, ist inzwischen weit gediehen. Selbst das komplette Abdichten der Zahnhartsubstanz gegen Säureangriffe von Karies und Baktus ist laut Hibst machbar. Forschungen hatten gezeigt, dass die Bakterien an Karbonat-Verbindungen in den Zähnen ansetzen. Diesen Ansatzpunkt nehmen ihnen die Wissenschaftler, indem sie ihn zerstören. „Wir knacken die Karbonat-Verbindungen durch Laserbeschuss bei gleichzeitiger Zufuhr von Wärme“, erklärt er. Die Säureanfälligkeit der Zahnsubstanz sinke dabei um 80 %. Kombiniert mit heute schon eingesetzten Fluorlacken sei eine vollständige Säureresistenz machbar. Die Behandlung müsse nur ab und an wiederholt werden.

So verlockend ein Leben ohne Karies klingt, ob diese Vision je Realität wird, ist ungewiss. Denn obwohl auch Industriepartner an den Forschungen beteiligt waren, ist eine Vermarktung der Erkenntnisse nicht in Sicht. „Diese frustrierende Erfahrung machen wir immer wieder“, so Hibst. Der Markt reagiere äußerst behäbig auf Innovationen.

Davon weiss auch Prof. Tim Lüth, zu berichten. Der Leiter des Lehrstuhls für Mikrotechnik und Medizingerätetechnik an der TU München befasst sich seit fast zwei Jahrzehnten mit Robotik und IT-gestützter Navigation in der Medizin. Er blickt auf eine Stiftungsprofessur für Robotik und Navigation an der Berliner Charité zurück. Mit „RoboDent“ hat der Ingenieur ein eigenes Unternehmen gegründet, das Robotersysteme für Implantologen entwickelt und vertreibt. Anfang des Jahrzehnt hatte Lüth in Interviews hohe Erwartungen an den Markterfolg seines Systems formuliert. Heute ist er nach wie vor davon überzeugt. „Wir mussten allerdings einsehen, dass der Markt die Technik deutlich langsamer annimmt, als erwartet“, sagt er.

RoboDent bringt das Beste von Roboter und Mensch zusammen. Implantologen bohren bisher von Hand Kanäle für die gewindeartigen, künstlichen Wurzeln der Implantate in den Kieferknochen. Weil sich dabei Ungenauigkeiten einstellen, werden die bis zu 2000 € teuren Implantate erst anschließend anhand der realen Bohrungen gefertigt und eingepasst. Lüths Roboter mit umfangreichem Softwarepaket vereinfacht diese Prozedur. Der Operateur plant den Eingriff vorab am Rechner. Und wie bisher hält er den Bohrer in der Hand. Doch er kann ihn nur exakt in ein virtuell vorgegebenes Bohrloch treiben. „Sobald er abweicht, wird der Bohrer spür- und hörbar langsamer“, erklärt der Erfinder. Dafür überwacht ein optisches Infrarotsystem permanent die Lage und Ausrichtung des Bohrers. Die nötigen Signale erhält es von drei kleinen Glasreflektoren am Bohrer. Derart geführt schafft die menschliche Hand trotz Eigenbewegungen der Patienten Abweichungen von unter 0,2 mm. Die vorgefertigten Implantate können am selben Tag im Kiefer verankert und nach einer Woche voll belastet werden.

Doch wieso stürzt sich ein Markt, in dem betuchte Patienten durchaus 50 000 € und mehr für neue Zähne auf den Tisch legen, nicht auf das System? „Das hat einen einfachen Grund“, erklärt Lüth, „die Praxen schaffen sich nur nach und nach die nötigen 3D-Bildgebungsgeräte an“. Denn es kommen weitere Verfahren zur Marktreife, für die sich Investition in die dritte Dimension lohne. So würden größere Löcher oder Zahnabbrüche zunehmend mit vor Ort passgenau gefertigten Keramiken verklebt, statt sie einfach zu verspachteln. Dafür scannen die Zahnärzte die Löcher direkt im Mund und lassen sich von eigenen CAD-/CAM Geräten vollautomatisch die passenden Inlays fertigen. „Weil solche Geräte ihren Preis haben und es bisher auch ohne ging, durchdringt die Technik den Markt nur langsam“, so der Professor. Zunächst fand sie Eingang in Werkstätten von Zahntechnikern, nun sickert sie nach und nach in Kliniken ein und wird es wohl auch in der Zahnarztpraxis um die Ecke schaffen.

Lüth und Hibst können sich durchaus vorstellen, dass automatisierte Diagnose- und Behandlungssysteme in zwei bis drei Jahrzehnten ganz alltäglich sein werden. „Ich stelle es mir so vor, dass wir dann auf Plexiglaskörper beißen, die unsere Zähne vermessen und zuverlässige Befunde liefern“, so der Experte. Und weil Zähne einfach nicht für ein ganzes Menschenleben ausgelegt sind und auch Unfälle passieren, wird es weiterhin Bedarf an präzisen Implantologie-Systeme geben. Ob Roboter dann ganz übernehmen, wagt er zu bezweifeln. Denn die menschliche Hand sei mit ihrer Flexibilität und Adaption ein nahezu perfektes Instrument. Zwei bis drei Jahrzehnte werden bis zum Durchbruch des RoboDent aber nicht mehr vergehen. „Im Grunde waren wir ein Jahrzehnt zu früh dran“, sagt Lüth. Inzwischen häuften sich die Bestellungen aus dem In- und Ausland. PETER TRECHOW

Von Peter Trechow
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