Klinische & Werkstoffkundliche Forschung

Klinische Forschung

Die Poliklinik für zahnärztliche Prothetik verfügt über modern ausgestatte EDV-Arbeitsplätze an allen Behandlungsstühlen, die über ein internes Netzwerk miteinander verbunden sind.

Eine eigens für den Studenten- und Behandlungsbetrieb programmierte Software (MZD-Software) erlaubt eine komplette Steuerung und Nachverfolgung sowohl der Behandlungsmaßnahmen im klinischen Alltag, als auch der vom Studenten zu erfüllenden Arbeitsschritte im Rahmen der Ausbildung in den praktischen Kursen.

In den letzten Jahren wurde in den Datenbanken eine erhebliche Datenmenge aus den Behandlungen der Mitarbeiter und Studenten gespeichert, die kontinuierlich ergänzt wird. Sie bilden die Basis für die Auswertung klinischer Daten zu Studienzwecken.

Das besondere der MZD-Software, gegenüber anderen am Markt verfügbaren Programmen, besteht in ihrer Flexibilität. Studienspezifische Eingabemasken können auch von PC-unerfahrenen Anwendern schnell erstellt werden. Die Software ermöglicht einen direkten Export aller Daten in ein statistisch auswertbares Format (SPSS-Dateien).

Die Datenbanken stellen einen riesigen Pool klinischer Daten zu zahnärztlichen Produkten und Therapieverfahren dar. Die Software ist sehr komplex und für die verschiedensten Bereiche der klinischen Behandlung und Dokumentation ausgelegt. Der Leistungsumfang von Netzwerk und Software entspricht modernsten Sicherheitsstandards.

Mit Hilfe der MZD-Software ist eine karteikartenlose Dokumentation aller patientenbezogenen Daten (inkl. Röntgenbilder und klinische Aufnahmen) möglich, die unmittelbar von allen angeschlossenen PCs der Abteilung abrufbar sind. Es lassen sich Behandlungspläne erstellen, die die Basis für die Erstellung der Heil- und Kostenpläne für die Krankenkassen sind. An allen Behandlungs-plätzen sind Barcode-Scanner zur Registrierung aller in der jeweiligen Behandlung verwendeten Materialien vorhanden, um eine lückenlose Rückverfolgbarkeit aller eingesetzten Materialien zu gewährleisten.

Darüber hinaus bietet das Programm die Möglichkeit des E-Learnings. Die Präsentationen und Anleitungen der Vorlesungen sind an jedem PC Online verfügbar und können nachgearbeitet werden. Ein Informationsaustausch zwischen den Studenten bzw. zwischen den Lehrkräften und den Studenten bietet das Programm zusätzlich durch eine E-Mail-Funktion.

Programmoptionen

Erfassung von Patientendaten (via Chipkarte)

Erfassung der Anamnese

Befunderhebungen jeglicher Art

Dokumentation der zahnärztlichen Behandlung am Patienten (anstelle von Karteikarten)

Dokumentation und Betrachtung der Röntgenbilder des Patienten

Behandlungsplanung und Ausdruck der Behandlungspläne

Erfassung von Daten im Rahmen von klinischen Prüfungen

Zentrale Zuteilung von Patienten zu den einzelnen Studenten der klinischen Behandlungskurse

Behandlungs- und Zeitplanung der Studenten

Kontrolle und Bewertung der einzelnen Testat-Arbeitsschritte der Studenten durch die Aufsichtführenden Assistenten via Chipkarte

E-Learning durch Abruf der Lehrpräsentationen
Austausch von Nachrichten für die Studenten / zwischen den Studenten
Auswertung von klinischen Daten und Kursdaten durch direkten Export in Statistikprogramme (SPSS, s.o.)

Werkstofkundliche Prüfungen im Labor

klinwerkst4 Im eigenen Werkstoffkundelabor, das mit zahlreichen modernen Prüfgeräten zur Werkstoffkundeprüfung ausgestattet ist, können eingehende Materialprüfungen fast jeder Art durchgeführt werden.

Die Spektrum umfasst auch Prüfungen an biogenen Prüfmaterialien (z.B. an extrahierten Zähne). Das Labor ist vollklimatisiert (Temperatur und Feuchtigkeit), um unter reproduzierbaren Bedingungen arbeiten zu können.

Die unterschiedlichen Werkstoffkundeprüfungen werden nach standardisierten Versuchssetups durchgeführt und erfüllen damit höchste Qualitätsstandards (DIN EN ISO 9001:2008).

Werkstoffkundliche Prüfungen werden im Rahmen von Industrie gesponserten Studien, Dissertationen oder anderen Forschungsvorhaben durchgeführt.

Langjährige Erfahrungen und neu erarbeitetes Know-How im Bereich der Werkstoffkunde sind der Grund für beständige Partnerschaften mit Universitäten, mit der Industrie und anderen Forschungseinrichtungen im In- und Ausland.

Zahlreiche standartisierte Versuch-Setups für Materialprüfungen basieren auf normativen Vorgaben und sind, wenn erforderlich, auf die speziellen Anforderungen der Projektpartner gezielt angepasst. Aktuelle, in Normenausschüssen diskutierte Änderungen an Prüfvorschriften und Versuchsaufbauten werden bei der Überarbeitung und Neuerstellung der eigenen Versuchs-Setups kontinuierlich berücksichtigt. Diese wichtige Voraussetzung, um auf dem aktuellen Stand der Technik zu bleiben,wird durch die Präsenz der eigenen fachkompetenten Mitarbeiter in den entsprechenden Normengremien geährleistet.

Viele Prüfapparaturen und Messeinrichtungen werden EDV gesteuert und die ermittelten Messdaten elektronisch erfasst und gespeichert. Diese Messdaten sind für jeden Doktoranden und wissenschafftlichen Mitarbeiter passwortgeschützt über ein Netzwerksystem an jedem Arbeitsplatz in der Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik abrufbar. Weitere Details zu den wichtigsten durchführbaren Prüfungen in der Zahnärztlichen Prothetik finden sich in den nachfolgenden Gerätebeschreibungen. Für nähere Informationen empfehlen wir die Kontaktaufnahme über die weiter unten stehenden Kontakdressen.

Digitale 3D-Koordinatenerfassung von geometrischen Strukturen und deren Oberflächencharakterisierung

Taktile Koordinatenbestimmung

Maschinenhersteller: CNC Rapid, THOME GmbH, Messel, Germany, Baujahr 2007

Mit Hilfe eines Rubintasters (s. Abb. rechts) der 3D-Koordinatenmess-maschine kann neben beliebigen einzelnen Punkten oder Flächen auch gezielt die gesamte Oberfläche von Kronen, Brücken oder Arbeitsmodellen, die in angepassten Ausführungen eine klinische Situation optimal wiederspiegeln, erfasst und beschrieben werden. Dabei werden die während der Messphase ermittelten einzelnen 3D-Koordinatenpunkte mit einer maximalen Messgenauigkeit von ± 2,5µm bestimmt und von einer systemeigenen Software archiviert. Mit einem Datenverarbeitungsprogramm (Inspectder Fa. GOM) lassen sich aus den erhaltenen Koordinaten dreidimensionale Strukturen auf dem Computerbildschirm abbilden, welche mit Referenzdatensätzen verglichen werden können.

Auf diese Art und Weise sind neben Aussagen über die Genauigkeit von dentalen Arbeitsabläufen auch Bewertungen bezüglich der Pärzision der verwendeten Werkstoffe möglich.

Optische Koordinatenbestimmung mittels Industriescanner

Maschinenhersteller: GOM mbH, Braunschweig,Germany, Baujahr 2014

Über einen Stereokameraaufbau und einen Sensor, der ein Streifenmuster auf die zu untersuchende Oberfläsche projiziert, können komplette Oberflächengeometrien von kleinen und mittelgroßen Objekten bemühungslos nach dem Triangulationsprinzip erfasst werden.

Für eine Untersuchung werden jeweils mehrere Scans aufgezeichnet bei denen der ATOS-Sensor in unterschiedlichen Positionen vor dem Objekt platziert wird. Jeder Scan erzeugt dabei 2 Mio. 3D-Punkte aus denen die Software alle Koordinaten in Form einer hochauflösenden 3D-Punktewolke berechnet. Mit dem so erhaltenen Punktenetz sind die Oberflächen der gescannten Objekte dreidimensional mit einer Messgenauigkeit von 5-10µm (je nach Sensor) eindeutig charakterisiert und grafisch präzise darstellbar.

Die Software des Systems erlaubt es, beliebig oft und zu jedem Zeitpunkt auf zuvor bestimmte Referenzdatensätze zu zugreifen, um diese mit Datensätzen anderer Scanverfahren, z.B. von Intraoralscannern, zu vergleichen ("matchen"). Vorhandene Unterschiede der Oberflächengeometrie der untersuchten Scanobjekte können auf dem Bildschrim farblich codiert darge

stellt werden (s. Abb. unten) und erlauben damit eine wertende Aussage bezüglich der Genauigkeit der zu vergleichenden Scanverfahren.

"Match" eines Oberkiefermodells

Optische Koordinatenbestimmung mittels intraoraler Scanner

Die Abteilung für Zahnärztliche Prothetik der Universität Gießen legt besonders großen Wert darauf alle gängigen, sich auf dem Markt befindlichen intraoralen Scansysteme für Studien zur Verfügung zu haben. Sie gehört deshalb zu den wenigen Instituten, die bereits zahlreiche vergleichende in-vitro und in-vivo Untersuchungen durchgeführt haben. Damit ist die Abteilung ein bedeutender Ansprechpartner für produktentwickelnde Industriepartner geworden, die das in den letzten Jahren in diesem Bereich erworbene Know-How zu schätzen wissen.

Aktuelle Projekte umfassen die Untersuchung von Prototypen und deren Vergleich mit den auf dem Markt befindlichen Systemen. Dabei ist die Prüfung sowie anwendung unter klinischen Bedingungen von großer Bedeutung. Im Vordergrund stehen vornehmlich die Bestimmung der Präzision und die Validierung der Prozesse zur Scanndatenerfassung. Diese sind sehr stark von den unterschiedlichen Scantechniken (z.B. "active triangulation", " confocal imaging" und "active wavefront sampling") abhängig und erlauben deshalb häufig nur einen relativen Vergleich der Systeme. Genau wie bei den Industriescannern erfolgt die optische Abformung mittels Lichtwellen, die je nach Scansystem unterschiedlich erzeugt werden. Auf eine detaillierte Beschreibung der einzelnen Systeme wird an dieser Stelle verzichtet. Aktuelle Informationen können bei den jeweilligen Herstellern angefordert und eigesehen werden. Eine aktuelle Auswahl der Scanner ist in den folgenden sechs Abbildungen dargestellt:

Abb.1: Lava C.O.S., Abb.2: Cara Trios, Abb.3: Lava True Defintition

3M Espe, Seefeld Heraeus Kulzer, Hanau Scanner, 3M Espe, Seefeld

Abb.4:CEREC Omnicam, Abb.5: CEREC Bluecam, Abb.6: iTero, Cadent,

Sirona, Besnheim Sirona, Bensheim Israel

Oberflächencharakterisierung durch optische Profilometrie

Maschinenhersteller: Fries Resaerch & Techology GmbH, Bergisch Gladbach, Germany

Mittels eines punktförmigen Lichtstrahls wird die zu vermessende Oberfläche rasterartig berührungslos abgetastet und die Oberflächenstruktur in vertikaler Richtung mit einer Genauigkeit von bis zu max. 20mm vermessen. Im Gegensatz zu taktil arbeitenden Messmethoden kann dadurch eine Beeinflussung der Oberfläche während der eigentlichen Messung vermieden werden. Die erhaltenen Messdaten liefern Informationen über die Oberflächentopografie (s. Abb. "TOP") und die Rauhigkeit (s. Abb. "RAU") in dem ausgewählten Messbereich, der in der Größe druch eine Zoomfunktion der zugehörigen Software beliebig verändert werdem kann. Die Blickrichtung auf die resultierende grafische Darstellung lässt sich variabel einstellen. Als weitere Besonderheit können Schichtdickemessungen an transparenten Prüfkörpern und Volumenberechnungen an Oberflächenvertiefungen druchgeführt werden. Beispielsweise an der Abblidung "TOP" dargestellten Verschleissspur einer Kausimulation.

Abb. "TOP" Abb. "RAU"

Bestimmung mechanischer Kenngrößen und physikalischer Daten

Oberflächenhärteprüfgerät und Universalprüfmaschine

Zwick Maschine Vickershärte_Messgrät ZHU 0,2 Maschinenhersteller: Zwick Roell, Ulm, Germany,Baujahr: 2012 Maschinenhersteller: Zwick Roell, Ulm, Germany, Baujahr: 2010

Sowohl Standartprüfmethoden zur Oberflächenhärtebestimmung (z.B. Vickers, Brinell) als auch Prüfungen zur Ermittlung weiterer werkstoffkundlicher Kenngrößen wie z.B. Biegefestigkeit, E-Modul und Druckfestigkeit gehören zu den Routineverfahren, die regelmäßig eingesetzt werden. Zusätzlich besteht die Möglichkeit neben Reissfestigkeitsprüfungen auch Verbundprüfungen auf unterschiedlichen Oberflächen- biologischen als auch technischen Ursprungs- durchzuführen. Spezielle Prüfvorgaben von Projektpartnern, die besondere Prüfaufbauten erfodern, werden duch gezielte Anpassung der bestehenden Prozeduren an die jeweilign Erfodernisse berücksichtigt. Erleichtert wird diese Aufgabe durch eine große Zahl modular einsetzbarer Einzelkomponenten der Prüfmaschinen. Sonderanforderungen für die Prüfaufbauten können auch teilweise im eigenen Haus durch die vorhandene Feinmechanik-Werkstatt angefertigt werden.

Rheometer

Maschinenhersteller: Haake, Thermo Electron GmbH, Karlsruhe, Germany, Baujahr: 2002

Angewendet wird das Messgerät zur Charakterisierung der Fließ-eigenschaften und des Abbindeverhaltens von beispielsweise Abformmaterialien oder anderen flüssigen Dentalwerkstoffen. Die Methode ermöglicht neben der Bestimmung von Standartviskostätsdaten die Untersuchung von thixotropen Eigenschaften (s. nebenstehende Grafik), wobei als Besonderheit auch temperaturabhängige Messungen möglich sind.

Kontaktwinkelmessgerät

Die Bestimmung von Kontaktwinkeln erfolgt mit Hilfe des Kontaktwinkelmessgerätes DSA10 (Krüss GmbH, Hamburg, Baujahr 2003)

Die Messmethode ermöglicht die Charakterisierung der Oberflächenenergie und der hydrophilen Eigenschaften von bespielsweise Abformmaterialien oder anderen Dentalwerkstoffen. Dabei wird vom Messgerät der Kontaktwinkel eines auf der Probe platzierten Flüssigkeitstropfens (üblichersie destilliertes Wasser) mit Hilfe einer digitalen Kamera präzise bestimmt. Die Messungen sind sowohl unter statischen als auch dynamischen Bedingungen möglich. Für spezielle Untersuchungen an Abfomrmaterialen steht ergänzend das Sulcus-Fluid-Flow-Modell zur Verfügung, welches die Oberflächeneigenschaften und das Benetzungsverhalten von Abformwerkstoffen in einem feuchten, künstlichen Sulcus beschreibt.