Ein 3D-gedruckter Zahn, der alles kann

WÜRZBURG – Die Zahnärztliche Prothetik am Universitätsklinikum Würzburg (UKW) revolutioniert die Ausbildung von Zahnmedizinstudierenden. Sie druckt Zähne im 3D-Verfahren, die den Studierenden eine neue, realistische, faire und kosteneffiziente Übungsmöglichkeit bieten. Diese innovativen Übungszähne vereinen alle wichtigen Behandlungsschritte – von der Kariesentfernung über die Wurzelkanalbehandlung bis hin zur Kronenpräparation. Aktuelle wissenschaftliche Studien belegen den hohen Lerneffekt, die Akzeptanz bei Studierenden und den didaktischen Nutzen des universellen Übungszahns.

Wer in Würzburg Zahnmedizin studiert, benötigt im Schnitt 300 Übungszähne, um die verschiedenen Techniken und Behandlungen zu üben und später Patientinnen und Patienten sicher, effizient und erfolgreich behandeln zu können. Diese künstlichen Übungszähne müssen die Studierenden selbst erwerben und darüber hinaus Echtzähne in Zahnarztpraxen und bei Chirurgen sammeln. Dies bringt jedoch zahlreiche ethische, hygienische und rechtliche Herausforderungen mit sich. So ist beispielsweise eine Zustimmung zur Weiterverwendung durch eine aufwendige Dokumentation erforderlich, und es besteht ein geringes Infektionsrisiko durch diese Echtzähne. Zudem sind diese Zähne in der Regel stark vorbehandelt oder beschädigt, sodass sie sich nicht immer für Übungszwecke eignen und vor allem keine einheitlichen Lernbedingungen bieten. Kommerziell hergestelltes Übungsmaterial ist ebenfalls keine ideale Alternative, da es oft nicht den realen Bedingungen entspricht.

3D-gedruckter kariöser Zahn basierend auf dreidimensionaler Röntgenaufnahme

Deshalb stellt die Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik des Universitätsklinikums Würzburg (UKW) ihre Übungszähne seit 2020 selbst her. „Dadurch können wir nicht nur Kosten sparen, sondern auch möglichst viele Lerninhalte in einen realitätsnahen Zahn zusammenfassen und den Studierenden ein intensiveres Training ermöglichen“, sagt Privatdozent Dr. Christian Höhne. Der Oberarzt ist unter der Leitung von Prof. Dr. Marc Schmitter, dem ärztlichen Direktor der Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik, für die vorklinische Lehre der Abteilung zuständig. Neben seinem Zahnmedizinstudium und seiner Habilitation zum 3D-Druck in der Zahnmedizin hat Höhne Wissen im Bereich des Maschinenbaus erworben, hierbei vor allem in der Konstruktion und Herstellung von Prototypen sowie Nanostrukturtechnik. Bereits im Jahr 2019 hatte er basierend auf einer dreidimensionalen Röntgenaufnahme eines kariösen Zahnes einen ersten 3D-gedruckten Zahn hergestellt. Um den harten Zahnschmelz, das darunterliegende Dentin, die kariöse Substanz und den empfindlichen Zahnnerv (Pulpa) realistisch darzustellen, verwendete er unterschiedliche Materialien mit verschiedener Härte. So erhielten die Studierenden beim Bohren durch die entsprechenden Schichten eine taktile Rückmeldung, ähnlich wie bei einem natürlichen Zahn. Sie konnten somit praxisnah üben, wann sie stoppen oder vorsichtiger arbeiten müssen. Die im Journal of Dental Education publizierte Studie zeigte, dass 3D-gedruckte Zähne eine vielversprechende Alternative zu klassischen Modellzähnen darstellen.

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Sechs Jahre und einige Publikationen später präsentiert das Team der Zahnärztlichen Prothetik einen 3D-gedruckten Zahn, der sich für sämtliche wichtigen zahnmedizinischen Eingriffe eignet – von der Karies-Entfernung und Füllung über die Wurzelkanalbehandlung, Kronenpräparation und Stiftbohrung bis hin zur Röntgenuntersuchung –, bis der Zahn in der Realität extrahiert werden müsste. Für seine herausragenden Lehrmethoden wurde das Team im Dezember 2023 mit dem Albert-Kölliker-Lehrpreis der Medizinischen Fakultät der Universität Würzburg ausgezeichnet.