Mini-Roboter im Mund soll Zahnarzt-Termine für Kronen sparen

Wenn ein Zahn durch Karies, eine Wurzelbehandlung oder einen größeren Bruch stark geschwächt ist, reicht eine normale Füllung oft nicht mehr. Dann braucht er manchmal eine Krone. Sie umschließt den verbliebenen Zahn wie eine Schutzkappe und soll ihn beim Kauen stabil halten.

Für Patienten heißt das bisher häufig: schleifen, scannen, Provisorium, warten, wiederkommen. Ein Mini-Roboter der Universität Basel könnte diesen Ablauf künftig verändern. Er sitzt auf einer Zahnschiene im Mund, arbeitet nach digitalem Plan und soll Zähne präzise für Kronen vorbereiten. In Tests lag die Abweichung bei weniger als 0,2 Millimetern.

Entwickelt hat den Prototyp ein Team der Universität Basel. Die Studie erschien in der Fachzeitschrift IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics. Der Mini-Roboter heißt „MIR“, kurz für „Miniature Intraoral Robot“. Er misst 43 mal 26 mal 28 Millimeter und ist damit etwa so groß wie ein Weinkorken. Motoren und Steuerung sitzen außerhalb des Mundes. Biegsame Wellen, Kabel und Schläuche verbinden sie mit dem kleinen Gerät.

Wie der Zahnarzt-Roboter Kronen schneller vorbereiten soll

Der bisherige Ablauf braucht mehrere Arbeitsschritte. Erst entsteht die Form für die spätere Krone. Dann folgt meist ein Provisorium, bis das endgültige Ersatzstück fertig ist. Der Mini-Roboter soll diesen Prozess enger mit einem digitalen Plan verbinden. Nach einem Scan könnten Zahnärzte vorher festlegen, wie viel Material abgetragen werden muss.

Dadurch ließe sich die Krone früher planen und herstellen. In manchen Fällen könnte das den zweiten Behandlungsschritt verkürzen oder sogar überflüssig machen. Für Patienten hieße das: weniger Wege in die Praxis, weniger Zeit mit einem Provisorium und ein besser planbarer Termin.

Eine Zahnschiene hält den Mini-Roboter stabil

Der Roboter sitzt nicht lose im Mund. Für die Behandlung fertigt das Team eine passende Zahnschiene an. Darauf wird der Mini-Apparat befestigt. So bleibt er nah am Zahn, auch wenn sich der Kopf leicht bewegt. „Selbst wenn der Patient den Kopf drehen sollte, bewegt sich der MIR mit“, sagt Erstautorin Dr. Yukiko Tomooka.

Der Prototyp arbeitet in zwei Schritten. Zuerst trägt ein breiter Bohrer Material von der Zahnoberfläche ab. Danach formt ein längerer, dünnerer Bohrer die Seiten des Zahns. Die Tests liefen an Zahnmodellen aus Kunstharz und an einer Keramik, die ähnlich hart ist wie Zahnschmelz. An echten Patienten kam das System noch nicht zum Einsatz.

Für den späteren Einsatz in der Praxis müssen mehrere Punkte stimmen:

• Der Roboter muss sehr präzise arbeiten.
• Er darf beim Fräsen nicht zu viel Kraft ausüben.
• Er muss klein genug für den geöffneten Mund bleiben.
• Er braucht Sensoren, um seine Position zu prüfen.

Zahnarzt-Roboter fräst schon sehr genau

In den Versuchen wich der Roboter um weniger als 0,2 Millimeter von der geplanten Position ab. Für einen frühen Prototyp ist das ein wichtiger Wert. Das Gerät kann seine Lage bisher noch nicht selbst messen. Sensoren und eine automatische Korrektur fehlen also noch. Mit dieser Technik könnte das System später genauer und sicherer werden.

Auch die Kräfte beim Fräsen blieben niedrig. Die Forscher maßen weniger als fünf Newton. Das entspricht ungefähr der Gewichtskraft einer 0,5-Liter-Flasche Wasser. Solche Werte sind wichtig, weil Zahnsubstanz empfindlich ist und der Roboter kontrolliert arbeiten muss. Das Team untersucht außerdem die Geräusche des Systems. Viele Menschen empfinden gerade das Bohrgeräusch als unangenehm.

Kamera und Sensoren sollen den Ablauf absichern

Bis Zahnarztpraxen einen solchen Mini-Roboter nutzen können, braucht das System weitere Bauteile. Eine Kamera und Sensoren sollen künftig Position und Behandlungsfortschritt überwachen. Das wäre besonders wichtig, wenn die Behandlung unterbrochen wird. „Selbst nach einem Stromunterbruch wüsste der MIR anhand der Sensordaten, wo er sich gerade befindet und wo er weitermachen muss“, sagt Forschungsgruppenleiter Prof. Dr. Georg Rauter.

Die größte Herausforderung bleibt der Platz. Der Roboter soll nicht größer werden, obwohl zusätzliche Technik hineinpassen muss. „Die Größe ist so designt, dass er bequem in den geöffneten Mund passt“, sagt Tomooka. An der Entwicklung arbeiteten die Universität Basel, das Zentrum für Zahnmedizin der Universität Zürich, die Universität Bern und die Firma Camlog Biotechnologies GmbH mit. Das Projekt erhielt eine Förderung von Innosuisse.

Für Kronenbehandlungen könnte daraus später ein anderer Ablauf entstehen:

• Scan des Zahns beim ersten Termin
• digitale Planung der Kronenform
• Vorbereitung des Zahns durch den Mini-Roboter
• Herstellung der Krone auf Basis der Planungsdaten

Noch bleibt MIR ein Forschungsgerät. Der Prototyp zeigt aber, wie digitale Planung und kleine Robotersysteme die Zahnmedizin in Zukunft verändern werden.

Kurz zusammengefasst:

• Forscher der Universität Basel haben einen kleinen Zahnarzt-Roboter entwickelt, der Zähne künftig nach digitalem Plan für Kronen vorbereiten könnte.
• Der Prototyp arbeitet in Tests bereits sehr präzise und wich um weniger als 0,2 Millimeter von der geplanten Position ab.
• Bis zum Einsatz in Zahnarztpraxen fehlen noch Sensoren und Kamera, doch die Technik könnte Kronenbehandlungen später verkürzen und planbarer machen.

Übrigens: Nicht nur Mini-Roboter könnten Zahnarztbesuche künftig angenehmer machen. Forscher aus Japan arbeiten an einem Bohrerklang, der weniger Angst auslösen soll. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Universität Basel, Catherine Weyer