Bis ins letzte Gewinde

Es ist eine einfache Rechnung: Wenn der Einzelstückpreis eines Zahnimplantats zwischen 300 Euro und 600 Euro beträgt, dann hat der Implantathersteller bei nur einer einzigen zurückgerufenen Charge von 250 bis 600 Stück mindestens 75 000 Euro Ausschusskosten zu zahlen. Dem können Hersteller durch aussagekräftige Qualitätssicherung vorbeugen. Mittels 3D-Oberflächenmessung stellen sie sicher, dass die Topographie die entsprechende Proteinbindungskapazität aufweist. Damit wird gewährleistet, dass das Implantat einfach, schnell und nachhaltig mit dem Kieferknochen zusammenwächst. Mit der flächenhaften Rauheitsmessung auch über große Messfelder spielt das österreichische Unternehmen Alicona mit dem hochauflösenden 3D-Messgerät InfiniteFocus mittlerweile eine Vorreiterrolle in der 3D-Oberflächencharakterisierung von Implantaten.

In der Produktion vermindert diese Messmethode das Risiko von teurem Ausschuss und bietet entsprechendes Sparpotenzial. Gleichzeitig wird das Reklamationswesen einfacher, da Qualität leicht und schnell mittels rückführbarer Messung nachgewiesen wird. „Gemessen werden muss alles, was mit dem Knochen in Kontakt ist. Wichtig ist, dass ich die Rauheit auch am Gewindegrund messen kann“, erklärt Dr. Frank Rupp. Der Leiter der Arbeitsgruppe „Grenzflächenanalytik medizinischer Werkstoffe“ in der Sektion Medizinische Werkstoffkunde & Technologie an der Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik am Universitätsklinikum Tübingen ist Experte auf dem Gebiet der Oberflächenmodifizierung von Implantaten. Er beschäftigt sich unter anderem damit, wie die Oberfläche beschaffen sein muss, um die Knochenintegration bestmöglich zu gewährleisten. Für ihn ist InfiniteFocus im Moment jenes Messsystem, das die Anforderungen in punkto flächenhafte Rauheitsmessung am besten erfüllt. „Wir kennen kein vergleichbares optisches Messsystem, das derart fundierte Aussagen über die Rauheit auch über große Messbereiche liefert“, beont Dr. Rupp.

Das Messsystem misst bereits nach der ISO-Norm 25178 und bietet demnach nicht nur lineare, sondern flächenbasierte Messungen. Der Anwender gewinnt damit mehr Informationen über seine Oberfläche und profitiert auch von einer größeren Wiederholgenauigkeit und Rückführbarkeit. „Durch 3D-Messungen der Oberfläche, wie sie mit InfiniteFocus durchgeführt werden können, sind wir in der Lage, die Korrelation zwischen Topographie des Implantats und dessen Verhalten im Körper zunehmend fundierter und vor allem mit numerischen Werten zu bestimmen. Damit gelingt es auch, Rückschlüsse auf das biologische Verhalten zu ziehen. So können wir auch neue Materialien entsprechend optimieren“, erklärt der Experte in medizinischer Werkstoffkunde. Zu dieser Optimierung zählen auch die Untersuchungen zur Korrelation zwischen der Implantattopographie und dem Benetzungsverhalten. Ziel ist auch hier die Entwicklung von Implantaten, die gewährleisten, dass das Blut beim Implantieren die Oberfläche schnell benetzt. Studien belegen, dass die Topographie die Verteilung roter Blutkörperchen bereits nach wenigen Minuten günstig beeinflussen kann.

Im Vergleich zu anderen, herkömmlichen Technologien ist das optische Messsystem nicht nur aussagekräftiger und genauer, sondern auch schneller und damit kosteneffizienter. Frank Rupp kennt das aus der Praxis: „Messungen mit einem Rasterelektronenmikroskop sind aufgrund der zum Teil langwierigen Probenpräparation sehr aufwendig. Bei taktilen Messungen ist man auf die Auslenkung der Tastnadel beschränkt. Bei Gewindeimplantaten, wo ich auch am Gewindegrund messen muss, ist diese Technologie gar nicht mehr zielführend“.

Kosteneffizient messen bedeutet auch, alle relevanten Parameter mit nur einem Messsystem zu erfassen. Als Messsystem, das die Funktionalitäten eines Rauheits- und Formmessgeräts kombiniert, bietet InfiniteFocus dem Anwender sämtliche Funktionalitäten eines optischen Profilometers und einer Mikro-Koordinatenmessmaschine. Mit nur einem Messsystem wird die klassische Oberflächenmesstechnik (zur Rauheitsmessung) und Koordinatenmesstechnik (zur Formmessung) abgedeckt. Selbst bei komplexen Formen oder unterschiedlichen Materialeigenschaften erzielt der Anwender auch über große vertikale und laterale Scanbereiche eine vertikale Auflösung von bis zu 10 nm.

Mit dem neuen Release ist nicht nur die Rauheits-, sondern auch die Formmessung noch genauer und aussagekräftiger. Für die vollständige Formmessung ist entscheidend, dass der gesamte Umfang eines Bauteils gemessen wird. Das setzt Alicona nun mit der optionalen Rotationseinheit um, die die Probe um 360° dreht. In der Implantatindustrie bedeutet das, dass Hersteller ab sofort auch die Gewindesteigung messen und somit die Formgenauigkeit und die Einhaltung von Formtoleranzen sicherstellen. Auch Formabweichungen zu einem Referenzkörper werden automatisch ermittelt. Mit direkten Vergleichsmessungen zwischen dem Bauteil und der entsprechenden CAD-Zeichnung bestimmt der Anwender auch die Abweichung zum Nominal.

Astrid Krenn Alicona, Graz/Österreich