Medizinprodukteverordnung

PDF

 

Neue EU-Medizinprodukteverordnung (MDR) und ihre Auswirkungen auf die klinische Bewertung von Rapid-Prototyping-Bohrschablonen

Dr. Axel Scheffer

Warum Sie diesen Beitrag lesen sollten?

Die neue EU-Medizinprodukteverordung hat zum Ziel, bei allen Medizinprodukten sämtliche vermeidbaren Risiken für die Patientin oder den Patienten auszuschließen. Die zurzeit beliebten Rapid-Prototyping-Bohrschablonen stehen dabei vor einem Scheideweg. Was jetzt auf die Hersteller und die Implantologen zukommt, wird in diesem Bericht erklärt.

Zusammenfassung: Die EU-Kommission hat kürzlich eine neue Medizinprodukteverordnung (MDR) erlassen, die nach einer Übergangszeit im Mai 2020 in Kraft tritt und erhebliche Auswirkungen auf alle Medizinprodukte hat.

Nur noch Medizinprodukte, die nachweislich anhand klinischer Daten einen Nutzen für den Patienten bieten und verglichen mit äquivalenten Medizinprodukten ein potenzielles Risiko in höchstem Maße ausschließen, sollen in der EU zugelassen sein. Sie müssen im spezifizierten Nutzungskontext die spezifizierten Aufgaben effektiv, effizient und zufriedenstellend erreichen.

Auch die beliebten Bohrschablonensysteme, die einen möglichst schlanken und für den Behandler angenehmen Workflow versprechen, werden unter diesen neuen Kriterien von den Benannten Stellen, die sich voraussichtlich des Sachverstands eines neu aufgestellten Expertengremiums bedienen müssen, gründlich geprüft.

Wenn sich dann aufgrund klinischer Daten herausstellt, dass unter dem rein digitalen Workflow, der sich aufgrund vieler virtueller Prozesse noch weiter von der Realität entfernt hat, die Gebrauchstauglichkeit der Bohrschablonen gelitten hat und deshalb die IEC-62366-Konformität nicht gegeben ist, könnten diese Schablonen sogar von einem Marktausschluss bedroht sein.

Für eine Anwendung der Bohrschablonen für ein Flapless-Vorgehen, bei dem der Behandler ohne Sicht implantiert, erreichen die Prozessstabilität und die Überprüfbarkeit vieler Bohrschablonen noch nicht die von der MDR geforderte Gebrauchstauglichkeit, denn mit den Änderungen durch die MDR gibt es bei Medizinprodukten keine prinzipiell akzeptablen Risiken mehr.

Schlüsselwörter: Medizinprodukteverordnung; Bohrschablone; Implantatnavigationssystem; Guided Surgery; 3D-Planung

Zitierweise: Scheffer A: Medizinprodukteverordnung. Neue EU-Medizinprodukteverordnung (MDR) und ihre Auswirkungen auf die klinische Bewertung von Rapid-Prototyping-Bohrschablonen. Z Zahnärztl Implantol 2019; 35: 14?24.

DOI 10.3238/ZZI.2019.0014?0024

 

EINLEITUNG

Mit dem Einzug der dreidimensionalen Röntgenbildgebung, insbesondere der digitalen Volumentomografie, in den zahnmedizinischen Bereich wird dem Chirurgen die optimale chirurgische Planung von Zahnimplantaten schon vor der bevorstehenden Implantation eröffnet, die er virtuell am Computer durchführen kann. Diese Entwicklung ist grundsätzlich zu begrüßen.

Durch die navigierte Flapless Surgery (transgingivale Implantation) anstelle der Präparation eines Mukoperiostlappens können die Dauer der Implantation und die postoperativen Beschwerden reduziert werden. Das Risiko ästhetischer oder periimplantärer Komplikationen kann durch eine optimierte Implantatpositionierung reduziert werden [8, 13]. Eine navigierte transgingivale Implantation verzeiht jedoch dem Behandler keinerlei Planungs- und Passungsfehler und lässt kaum korrektive Maßnahmen während des Eingriffs zu [10].

Um die rein virtuell erstellte Implantatplanung beim Patienten in die Wirklichkeit zu überführen, bietet sich eine Vielzahl von Lösungsmöglichkeiten an. Durchgesetzt haben sich die Implantatnavigationssysteme, die zum Ziel haben, eine implantatbohrergeführte Schablone zu generieren, um so die Implantatposition in allen drei Raumrichtungen, in der korrekten Winkelposition und eventuell auch in der Rotationsposition zu übertragen.

Bei der Herstellung dieser Bohrschablonen hat sich ein Wandel vollzogen. In letzter Zeit hat sich eine besondere, rein digitale Herstellungsweise der zur Navigation benötigten Bohrschablonen durchgesetzt. Sie erfolgt über 3D-Druck-Verfahren, im Speziellen Stereolithografie. Diese Herstellungsverfahren werden als Rapid Prototyping bezeichnet.

MEDICAL DEVICE REGULATION (MDR)

Die neue EU-Medizinprodukteverordnung (Medical Device Regulation: MDR) wird zukünftig erhebliche Auswirkungen auf die Zulassung aller Medizinprodukte in Europa haben. Speziell in der softwarebasierten Implantatnavigation könnte eine neu definierte Freigabeentscheidung gefordert werden,

um den neuen Anforderungen der MDR nach höchstmöglicher Risikominimierung für den Patienten Rechnung tragen zu können.

Eine wichtige Rolle im Zulassungsprozess von Medizinprodukten spielen „Benannte Stellen“. Benannte Stellen (engl. Notified Bodies) sind staatlich benannte und staatlich überwachte private Prüfstellen (Auditier- und Zertifizierstellen), die im Staatsauftrag tätig werden, um die Konformitätsbewertung von Herstellern von Industrieerzeugnissen unterschiedlicher Art zu begleiten und zu kontrollieren. Sie üben damit „mittelbare Staatsverwaltung“ aus.

Ganz klar ist bereits, dass sich alle Hersteller von Medizinprodukten zukünftig mit der MDR intensiv beschäftigen müssen, wenn sie nicht zivil- oder strafrechtliche Haftungen oder auch Marktausschlüsse ihrer Produkte durch die EU riskieren möchten. Denn nach Ansicht der EU-Kommission sind vermeidbare Risiken für den Patienten infolge mangelnder Gebrauchstauglichkeit vieler Medizinprodukte noch nicht ausgeschlossen.

Auch die FDA (U.S. Food and Drug Administration Update Q1 2019) möchte Medizinprodukte zukünftig nicht mehr einfach deshalb zulassen, weil es ein Vorgängerprodukt gibt. Sie möchte damit die Gefahr unterbinden, dass Nachahmerprodukte und veraltete Technologien und Verfahren gefördert werden.

Manche Hersteller von Medizinprodukten legen für eine höhere Marktakzeptanz zu oft den Fokus auf eine gute „User Experience“, ein positives Benutzungserlebnis ihrer Anwender, statt den Fokus auf eine große Gebrauchstauglichkeit zu legen, die bei Medizinprodukten zukünftig vermehrt gefordert ist, um unnötige Risiken ausschließen zu können.

Definition von „User Experience“ (Benutzungserlebnis):

Die ISO 9241-210:2011 definiert „User Experience“ als Wahrnehmungen und Reaktionen einer Person, die aus der tatsächlichen und/oder der erwarteten Benutzung eines Produkts, eines Systems oder einer Dienstleistung resultieren.

Definition von „Usability“ (Gebrauchstauglichkeit):

In DIN EN ISO 9241-11 ist „Usability“ definiert als Ausmaß, in dem ein System, ein Produkt oder eine Dienstleistung durch bestimmte Benutzer in einem bestimmten Nutzungskontext genutzt werden kann, um festgelegte Ziele effektiv, effizient und zufriedenstellend zu erreichen.

HYPE UM DEN "REIN DIGITALEN WORKFLOW"

Besonders wenn eine Arbeitsweise extrem hervorgehoben wird und dem Mediziner ein angenehmeres Arbeiten als bisher ermöglichen soll, liegt der Verdacht nahe, dass bei der Entwicklung des Medizinprodukts nicht die Usability, sondern vorwiegend die User Experience im Vordergrund stand.

Dann müssen die Benannten Stellen zukünftig besonders kritisch prüfen, ob nach DIN EN ISO 9241-11 tatsächlich der klinische Nutzen für den Patienten ebenfalls optimiert wurde oder ob er sich eventuell sogar verschlechtert hat.

Dieser Bericht soll sich allein diesem Thema der softwarebasierten, schablonengestützten „Implantatnavigation“ mit der Herstellung von Bohrschablonen im Rapid-Prototyping-Verfahren widmen, dem in jüngster Zeit eine erhöhte öffentliche Aufmerksamkeit geschenkt wird. Dieses Verfahren wird oft etwas irreführend als „statische Navigation“ bezeichnet, hat jedoch mit Navigation im engeren Sinn nichts zu tun. Manche Hersteller nutzen den daraus resultierenden Hype und das gesteigerte Kaufinteresse deshalb sehr gerne aus, weil vor Kurzem auch die Schutzrechte für Patente des 3D-Drucks und der Stereolithografie nach 20 Jahren abgelaufen sind und die Investitionen sich somit schneller amortisieren könnten.

Die hier gezeigten Sachverhalte, dass Medizinprodukte manchmal nur im Hinblick auf eine gute „User Experience“ für den Anwender und nicht für eine verbesserte Gebrauchstauglichkeit mit konsequenter Reduktion des Risikos für die Patienten entwickelt wurden, sind auch auf viele andere Bereiche von Medizinprodukten übertragbar. Der Bedarf an „Usability Engineering“, wie die Erhöhung der Gebrauchstauglichkeit im Qualitätsmanagement der Medizinprodukte genannt wird, ist mit Einführung der MDR immens groß geworden.

Die neue europäische Medizinprodukteverordnung ist am 5. Mai 2017 veröffentlicht worden und am 25. Mai 2017 in Kraft getreten. Sie ersetzt alle bisher gültigen nationalen Medizinproduktegesetze und -verordnungen der EU-Mitgliedstaaten und hat folglich erheblichen Einfluss auf die Zulassung und Vermarktung von Medizinprodukten. Das Inkrafttreten der Medical Device Regulation bewirkt den größten Wechsel in der Geschichte des Medizinprodukterechts in den vergangenen 25 Jahren. Sie verlangt die Rezertifizierung auch schon auf dem Markt befindlicher Medizinprodukte. Die regulatorischen Anforderungen der MDR sind sehr hoch. Schaffen sie aufgrund der verschärften Kriterien nicht die erneute Bewertung, könnten sie zukünftig vom Markt ausgeschlossen werden.

Die Übergangsfrist endet nach drei Jahren (am 25. Mai 2020), innerhalb deren die Zertifizierung von Medizinprodukten nach altem wie neuem Recht gültig ist. Spätestens ab dem 26. Mai 2020 müssen Hersteller beim erstmaligen Inverkehrbringen von Medizinprodukten ein EG-Zertifikat nach der neuen MDR vorlegen können.

Medizinprodukte mit Zertifikaten nach der alten Medizinprodukterichtlinie MDD und AIMDD verlieren spätestens am 27. Mai 2024 ihre Gültigkeit. Medizinprodukterichtlinien (MDD und AIMDD) nach Annex IV/4 verlieren ihre Gültigkeit bereits am 27. Mai 2022 (Abb. 1).

Die neue europäische Medizinprodukteverordnung formuliert auch die Anforderungen an die Konformitätsbewertung von Medizinprodukten. Sie fasst zwei bisher eigenständige Medizinprodukterichtlinien zusammen und ersetzt sie. Als europäische Verordnung, in Abgrenzung von europäischen Richtlinien, ist die Medical Device Regulation innerhalb der angegebenen Frist als europäisches, übernationales Recht anzuwenden. Ein zusätzliches nationales Medizinproduktegesetz als rechtliche Basis ist zukünftig denkbar (Abb. 2).

Da die Frage im Fokus steht, welcher klinische Nutzen und welche möglichen Risiken für den Patienten bei einem Medizinprodukt in Europa vorliegen, müssen die Hersteller sorgfältig das klinische Leistungsversprechen formulieren und vermehrt anhand klinischer Studien (d.h. aus Sicht des Autors In-vivo-Studien) nachweisen.

Die in der Vergangenheit für die Zuverlässigkeit von „Implantat-Navigationssystemen“ viel zitierten In-vitro-Studien haben nach den Vorgaben der Medizinprodukteverordnung eine deutlich geringere Relevanz. Sie behalten natürlich weiterhin eine wichtige Aussagekraft bezüglich der Qualität des Herstellungsprozesses. Da sie aber stets nur einen Teilprozess der Implantatnavigation betrachten, der die Gebrauchstauglichkeit im Praxisbetrieb nicht berücksichtigt, sind sie nicht für die klinische Bewertung eines statischen „Navigationssystems“ geeignet.

Welche neuen Anforderungen kommen auf alle Hersteller von Medizinprodukten zu?

 

  • höhere Anforderungen an die Erstellung klinischer Daten (z.B. in der klinischen Bewertung)

 

  • kürzere Meldefristen bei der Marktüberwachung

 

  • Änderungen (oft Höherstufung) in der Klassifizierung

 

  • Scrutiny-Verfahren“ für bestimmte Implantate und Produkte mit hohem Risiko: Anträge auf Konformitätsbewertung für diese Produkte werden an eine Expertenkommission zur Prüfung weitergeleitet.

 

  • Aufwendigere und zusätzliche Berichte/Pläne, z.B. Post Market Surveillance Plan/Report, Summary of Safety and Clinical Performance (SSCP)

 

  • Einführung einer UDI-Kennzeichnung (Identifizierungsnummer, die zukünftig jedes Produkt haben muss)

Diese Aufzählung macht deutlich, dass die neuen Anforderungen der MDR für viele Hersteller, die noch nicht vorbereitet sind, zur Herkulesaufgabe werden.

NACHHOLBEDARF AN INFORMATIONSPOLITIK

Das Informationsmanagement der Hersteller von softwarebasierten Navigationssystemen steht vor der Herausforderung, die erfolgskritischen Informationen an die Endkunden zu vermitteln. In diesem Zusammenhang wird von den Herstellern immer wieder die Frage gestellt, wie viel Informationen ein Kunde verträgt und wann die Grenze zum Informationsoverload überschritten ist. Bei einem Overload stehen dem Kunden so viele Informationen zur Verfügung, dass die Hersteller befürchten, dass der Kunde vom Medizinprodukt (in diesem Fall die Navigationssoftware bzw. dessen Produkt) Abstand nimmt.

Welchem Risiko der Patient oder die Patientin bei der Anwendung des Navigationssystems ausgesetzt ist, wird aus meiner Sicht nicht immer ausreichend kommuniziert. Denn ungewollte Abweichungen von der geplanten Implantatposition können bei manchen Systemen immer wieder trotz genauester Planung und Anwendung der höchstmöglichen Zahl geführter Implantatbohrer mit sukzessive steigendem Durchmesser auftreten.

Aktuelle In-vivo-Studien ermittelten nach Anwendung der über den digitalen Workflow und stereolithografisch hergestellten Bohrschablone Abweichungen bis zu 2,2 mm an der Implantatschulter und bis zu 2,5 mm am Implantatapex. Die Standardabweichungen liegen in der Regel bei ein bis zwei Millimetern [16].

Bei Zygoma-Implantaten ist sogar schon eine Maximalabweichung von 9,7 mm an der Implantatspitze gemessen worden, obwohl die einzelnen Implantatbohrer mit zunehmendem Durchmesser alle geführt wurden [3].

Die möglicherweise starken Abweichungen belegen somit die geringe Gebrauchstauglichkeit vieler aktueller „Navigationssysteme“, denn der Herstellungsprozess der einzelnen Schablonen findet in einem weit genaueren Umfang statt. Es liegt also nicht an der Genauigkeit innerhalb der Bohrschablonengeometrie, sondern eher an dem Sitz der Bohrschablone im Mund des Patienten. Dort sind die Abweichungen um ein Vielfaches höher als die Abweichungen innerhalb der Schablone beziehungsweise die Abweichungen, die aus dem Spiel des Bohrers innerhalb der Bohrhülse resultieren.

Tatsächlich werden zurzeit zu häufig In-vitro-Studien publiziert, die den Anschein der Zuverlässigkeit der aktuellen „Navigationssysteme“ darlegen. Da sie aber meist nur auf kontrollierten Laborprüfständen durchgeführt werden, untersuchen sie nur den Herstellungsprozess der Bohrschablone, nicht aber die Gebrauchstauglichkeit der Systeme unter Praxisbedingungen.

Die Hersteller weisen natürlich auf die Möglichkeit der Abweichungen hin, die durch mangelnde Qualität der Arbeitsunterlagen entstehen können und betonen, dass sich dies außerhalb ihres Zuständigkeitsbereichs ereigne. Mit diesem Hinweis bescheinigen die Hersteller möglicherweise eine mangelnde Gebrauchstauglichkeit, die mit der Einführung der MDR jetzt in den Fokus gerückt ist. Diese unerwünschten Ereignisse beruhen auf Bedienungsfehlern und ggf. auf einer hohen Techniksensitivität im rein digitalen Workflow.

Die techniksensitive Prozesskette zeichnet sich dadurch aus, dass sie unter Laborbedingungen gut funktionieren, aber im realen Praxisbetrieb versagen kann. Diese Techniksensitivität ist bei „Rapid-Prototyping-Systemen“ besonders stark ausgeprägt und bedarf höchster Präzision aller Beteiligten [14].

Zurzeit gibt es kaum Studien, die die Gebrauchstauglichkeit (Usability) von Bohrschablonen untersuchten. Die Studie von Flügge et al. kann als Gebrauchstauglichkeitsstudie gewertet werden [5]. Hier wurden allein bei dem Überlagerungsprozess (Matching) maximale Abweichungen zwischen DICOM- und Oberflächendatensatz von 9,1 mm bei einer mittleren Abweichung von 0,7 mm ermittelt. Dieser Prozess wurde manuell von nur vier Chirurgen durchgeführt. Die Ausreißer bei der Überlagerung nach automatischer Segmentierung waren noch höher. Es zeigte sich, dass das Können und die Interpretationsfähigkeit des jeweiligen Anwenders die entscheidende Rolle dabei spielen, wie hoch der Versatz im Überlagerungsprozess ausfällt. Die ermittelten Werte lassen den Schluss zu, dass sie im Gegensatz zu den Fertigungstoleranzen von Bohrschablonen sehr viel höher ausfallen können. Diese Studien müssen noch vielfach nachgeholt werden, da die MDR-Gebrauchstauglichkeitsakten für jedes Medizinprodukt vorschreiben.

Eingeschränkt wird die Gebrauchstauglichkeit von Implantat-Bohrschablonen durch zahlreiche Einflussparameter, die die Prozessstabilität stark reduzieren:

 

  • Qualität der Arbeitsunterlagen: Abdrücke, intra- oder extraorale Scans, DVTs oder CTs

 

  • Qualität des Matchingprozesses, auch mitunter starke personenbezogene Unter schiede in der Softwareanwendung

 

  • Herstellungsqualität (3D-Druck oder Herstellung über ablative Verfahren)

 

  • fehlende Kontrollmöglichkeiten

 

  • fehlende Freigabeentscheidung

Eine verbesserte Prozessstabilität durch Änderung des Workflows und eine Überprüfbarkeit während des Herstellungsprozesses der Bohrschablone und des Endergebnisses können da wirksame Abhilfe schaffen.

Eine Rückbesinnung auf die ursprünglich zeitgleich entwickelten Implantatnavigationssysteme, die eine Röntgenschablone benutzen, wäre hilfreich und zielführend.

Diese Navigationssysteme sind leider, bis auf wenige Ausnahmen, nicht konsequent weiterentwickelt worden. Letztlich muss diese Technik als Messlatte für andere Systeme dienen. Denn dieses System kann durch Anwendung einer Röntgenschablone auch bei Metallartefakten in der Tomografie und bei stark zahnreduziertem oder zahnlosem Kiefer auf Genauigkeit überprüft, eine Freigabeentscheidung kann getroffen und umgesetzt werden. Damit sind Systeme für die Forderung der MDR nach höchster Risikominimierung verfügbar.Die Weiterentwicklung von Konzepten zur Herstellung von Bohrschablonen aus einer Röntgenschablone, die auch vor Ort realisiert werden könnten, ist daher mit Blick auf die MDR unbedingt zu fordern.

IEC 62366 – DIE ANWENDUNG VON USABILITY ENGINEERING

Der internationale Standard IEC 62366 – die Anwendung von Usability Engineering auf Medizinprodukte – ist ein Standard, der Usability-Anforderungen für die Entwicklung von Medizinprodukten spezifiziert. Damit besteht für jeden Hersteller die Pflicht, eine normenkonforme Gebrauchstauglichkeitsakte zu erstellen.

Um in Zukunft eine hohe Gebrauchstauglichkeit gewährleisten zu können, werden die Navigationsbohrschablonen folgende Eigenschaften aufweisen müssen:

 

  • Kontrollprozesse während und nach der Herstellung der Schablonen

 

  • patientenindividuelle Genauigkeitsprüfung und anschauliche Präsentation der Ergebnisse

 

  • Freigabeentscheidung der Bohrschablone durch den Chirurgen anhand der oben ermittelten Ergebnisse

Betroffen sind aus Sicht des Autors alle Navigationssysteme, die auf Röntgenschablonen ohne Not verzichten und den fehlenden Bezug von Modell und Tomografie mithilfe eines Matchingprozesses simulieren. Um für diesen Matchingprozess eine Oberfläche im dreidimensionalen Röntgenbild zu erzeugen, müssen im DVT oder CT Grauwertabstufungen in den Schnittbildern der Tomografie interpretiert werden. Zu diesen ermittelten Oberflächendaten oder Grauwertabstufungen werden die Oberflächendaten eines Modells gelegt. Dieser Schritt ist sehr fehlerträchtig. Eine transparente Identifizierung von Fehlern in systematischer, quantifizierter Weise fehlt.

Es wird zwar versucht, den Fehler zwischen dem virtuellen Zusammenführen der beiden digitalen, aber unterschiedlichen dreidimensionalen Daten und dem realen Aufsetzen einer aus virtuellen Modelldaten erstellten Bohrschablone auf dem Kieferkamm bzw. der Zahnreihe des Patienten möglichst gering zu halten (Abb. 3). Da dieser Prozess aber auch mit Inspektionsfenster kaum überprüft werden kann, ist der Sitz der Schablone auf Zähnen und Kiefer zunächst unbekannt, und das vergrößert die Möglichkeit für Deviationen des Bohrstollens nach Anwendung der Bohrschablone zum Einbringen von Zahnimplantaten.

Zu begrüßen ist, dass sich die Informationspolitik der Hersteller insofern ändern wird, als sie in Zukunft nach den Vorgaben der MDR explizit klinische Ergebnisse ihrer Medizinprodukte präsentieren und veröffentlichen müssen. Über die UDI (Unique Device Identification) wird in Kürze in Europa jedes Medizinprodukt transparent, da die Zertifikate in der öffentlich zugänglichen Eudamed Databank einzusehen sind. Diese Datenbank soll für alle zugänglich gemacht werden. Die klinischen Daten der verschiedenen Medizinprodukte können dann direkt miteinander verglichen werden.

Die klinische Bewertung zählt zu den wichtigsten Dokumenten einer jeden technischen Dokumentation (Abb. 4). Eine klinische Bewertung muss den Nachweis führen, dass das Medizinprodukt sicher ist, über die versprochene Leistungsfähigkeit verfügt und den versprochenen klinischen Nutzen hat. D. h., die klinische Bewertung muss nachweisen, dass das Produkt die gesetzlichen Anforderungen („grundlegende Sicherheits- und Leistungsanforderungen“) erfüllt.

Daher ist ein Inverkehrbringen eines Medizinprodukts ohne eine klinische Bewertung nicht möglich! Dies ist ein großer Schritt in die richtige Richtung, da so kritische Medizinprodukte schnell vom Markt verschwinden werden.

MAXIMALE REDUKTION DES RISIKOS BEI MEDIZINPRODUKTEN

Die Sicherheit von Patienten sollte stets höchste Priorität haben. Deshalb wurde für softwarebasierte Medizinprodukte die Regel 11 der Medizinprodukteverordnung geschaffen. Viele Medizinprodukte werden damit in eine höhere Risikokategorie eingestuft.

Die Regel 11 besagt Folgendes (Originaltext siehe Infokasten auf der Seite 20):

„Software, die dazu bestimmt ist, Informationen zu liefern, die zu Entscheidungen für diagnostische oder therapeutische Zwecke herangezogen werden, gehört zur Klasse IIa, es sei denn, diese Entscheidungen haben Auswirkungen, die Folgendes verursachen können:

 

  • den Tod oder eine irreversible Verschlechterung des Gesundheitszustands einer Person; in diesem Fall wird sie der Klasse III zugeordnet, oder

 

  • eine schwerwiegende Verschlechterung des Gesundheitszustands einer Person oder einen chirurgischen Eingriff; in diesem Fall wird sie der Klasse IIb zugeordnet.

Software, die für die Kontrolle von physiologischen Prozessen bestimmt ist, gehört zur Klasse IIa, es sei denn, sie ist für die Kontrolle von vitalen physiologischen Parametern bestimmt, wobei die Art der Änderung dieser Parameter zu einer unmittelbaren Gefahr für den Patienten führen könnte; in diesem Fall wird sie der Klasse IIb zugeordnet. Sämtliche andere Software wird der Klasse I zugeordnet.“

Wissenschaftliche klinische Studien, die die Genauigkeit von Implantat-Navigationssystemen untersuchten, haben wie oben beschrieben Abweichungen des gesetzten Implantats von der eigentlichen Planung von bis zu 2,5 mm ermittelt. Deshalb ist es denkbar, dass bei Anwendung von

Bohrschablonen und derartigen Deviationen bei der Implantation irreversible Schädigungen insbesondere von Nervenbahnen auftreten können.

Für die Klassifizierung weiterhin relevant ist die Tatsache, dass in jüngster Zeit von unbeabsichtigten Perforationen des Kieferkamms während der Anwendung von Bohrschablonen berichtet wurde [7]. Treten unbeabsichtigte Perforationen lingual des Unterkiefers während eines implantatchirurgischen Eingriffs auf, entsteht oft eine lebensbedrohliche Komplikation. Der Beitrag von Prof. Dr. J. Thomas Lambrecht aus Quintessenz 12/2016 beschreibt die näheren Umstände von insgesamt 22 international veröffentlichten Fällen, beleuchtet die anatomischen Hintergründe und erörtert Maßnahmen zur Prävention sowie zum Krisenmanagement. Zwar haben alle 22 dokumentierten Patienten überlebt, aber bei 20 war eine Behandlung auf der Intensivstation notwendig und 9 Patienten mussten sich einer Tracheotomie unterziehen. Die oben genannten Risiken haben Relevanz für eine Risikoeinstufung der softwarebasierten Implantatnavigation.

Immer wenn eine Software als Medizinprodukt in die Klasse II oder höher fällt, muss der Hersteller Benannte Stellen einbeziehen und ein Qualitätsmanagementsystem aufbauen und zertifizieren lassen. Ein besonderer Punkt ist das angesprochene Risikomanagement, um einen möglichen Schaden vom Patienten abzuwenden. Es umfasst sämtliche Maßnahmen zur Erkennung, Analyse, Bewertung, Überwachung und Kontrolle von Risiken.

In dem Regelwerk der MDR ist die klinische Bewertung wie folgt beschrieben: Systematischer und geplanter Prozess zur kontinuierlichen Generierung, Sammlung, Analyse und Bewertung der klinischen Daten zu einem Produkt, mit dem Sicherheit und Leistung einschließlich des klinischen Nutzens des Produkts bei vom Hersteller vorgesehener Verwendung überprüft werden (MDR Art. 2 (44)).

Die klinische Bewertung muss aus Sicht des Autors stets klinische Daten des zu prüfenden Produkts enthalten. Sie enthalten Angaben zur Sicherheit und Leistung, die im Rahmen der Anwendung eines Produkts gewonnen werden und die aus folgenden Quellen stammen:

 

  • klinische(n) Prüfung(en) des betreffenden Produkts (also explizit In-vivo-Studien);

 

  • klinische(n) Prüfung(en) oder in der sonstigen wissenschaftlichen Fachliteratur wiedergegebenen Studien über ein Produkt, dessen Gleichartigkeit mit dem betreffenden Produkt nachgewiesen werden kann: Hat also ein äquivalentes Produkt klinisch versagt, wird auch dies dem prüfenden Produkt vorgeworfen;

 

  • in nach dem Peer-Review-Verfahren überprüfter wissenschaftlicher Fachliteratur veröffentlichte Berichte über sonstige klinische Erfahrungen entweder mit dem betreffenden Produkt oder einem Produkt, dessen Gleichartigkeit mit dem betreffenden Produkt nachgewiesen werden kann;

 

  • klinisch relevante Angaben aus der Überwachung nach dem Inverkehrbringen, insbesondere aus der klinischen Nachbeobachtung.

Um diese Daten prüfen zu können, müssen die Benannten Stellen im Rahmen der Konformitätsbewertung aus Sicht des Autors Expertengremien der Implantologie-Fachgesellschaften beauftragen, die ihre Berichte über die Begutachtung der klinischen Bewertung kontrollieren. Es werden die grundlegenden Sicherheits- und Leistungsanforderungen, Nutzen-Risiko-Verhältnis und die exakte Zweckbestimmung des Produkts kritisch geprüft. Dieses Prüfverfahren wird als Konsultationsverfahren oder Scrutiny-Verfahren bezeichnet.

Das Scrutiny-Verfahren stellt eine der großen Änderungen dar, die die neue Medizinprodukteverordnung einführt, um die erhöhten Anforderungen fachgerecht prüfen zu können.

Das Risikomanagement ist oft ein entscheidender Punkt in den Audits, weil es die zentrale, grundlegende Anforderung der Medizinprodukteverordnung ist.

Ebenso sind aber auch klinische Daten äquivalenter Medizinprodukte anderer Hersteller mit einzubeziehen, um die Datenlage zu verbessern. Wissenschaftliche Literatur, die auf klinische Erfahrungen zurückgreift, und Nachbeobachtungsstudien, sogenannte Post-Market Clinical Follow-ups, sind obligate Ergebnisse, die mit in eine erfolgreiche klinische Bewertung einfließen müssen.

RISIKO-NUTZEN-ANALYSE VON MEDIZINPRODUKTEN

Ein Risiko ist die Kombination von Schweregrad und Wahrscheinlichkeit. Bei Medizinprodukten muss aber stets ein Höchstmaß an Sicherheit für den Patienten verlangt werden.

Für Medizinprodukte wurde mit der europäischen Ausgabe EN ISO 14971:2012 (Annex Z) der Norm ISO 14971 („Medizinprodukte – Anwendung des Risikomanagements auf Medizinprodukte“) klargestellt, dass die Anwendung ökonomischer Überlegungen bei der Entscheidung über die Akzeptanz von Restrisiken durch die europäische Gesetzgebung untersagt ist. Deshalb gibt es praktisch keine vernachlässigbaren Risiken mehr.

Bei Bohrschablonen ist die Deviation klar der Faktor für die Einstufung der Schweregradachse im Risikografen. Es eignen sich folgende Definitionen für den Schweregrad bei Abweichungen von der geplanten Implantatachse:

 

  • bis 0,5 mm: gering

 

  • 0,6 bis 1,0 mm: ernst

 

  • 1,1 bis 1,5 mm: kritisch

 

  • ab 1,5 mm: katastrophal

Die eingangs gezeigten klinischen Ergebnisse von Rapid-Prototyping-Bohrschablonen aus In-vivo-Studien zeigen also bislang nur kritische bis katastrophale Abweichungen von der geplanten Implantatposition.

Also ist ein Handeln der Hersteller für die softwarebasierte Implantatnavigation dringend nötig. Die Prozessstabilität, die Gebrauchstauglichkeit und die Überprüfbarkeit der Bohrschablonen müssen erheblich gesteigert werden, denn mit den Änderungen durch die ISO 14971:2012 gibt es bei Medizinprodukten keine prinzipiell akzeptablen Risiken mehr (Abb. 5).

Wie eingangs erwähnt, sollte die Bohrschablone vor der Anwendung auf Genauigkeit überprüft werden, um dem Chirurgen eine gewisse Therapiesicherheit geben zu können.

Jedoch sind nicht alle Bohrschablonen aufgrund der Herstellungsweise auf die Genauigkeit im zahntechnischen Labor überprüfbar, da bei diesen Schablonen die Rückverfolgbarkeit für die Genauigkeitskontrolle nicht gegeben ist.

ÜBERPRÜFBARKEIT DER GENAUIGKEIT VON BOHRSCHABLONEN

a) Patientenindividuell überprüfbare Bohrschablonen:

Die Bohrschablonen, die in jedem Fall eine Röntgen- oder Scanschablone verwenden, die im weiteren Verlauf zur Bohrschablone umgearbeitet wird, sind rückverfolgbar und somit relativ einfach zu überprüfen.

Bei diesen Schablonen wird zuerst ein Abdruck von der Kiefersituation genommen und ein Modell hergestellt, auf dem eine Schablone tiefgezogen werden kann. Alternativ können auch der Kiefer bzw. die Zähne mit einem lntraoralscanner gescannt werden, um ein virtuelles Modell zu erhalten. So kann eine Scanschablone über CAD/CAM-Techniken direkt hergestellt werden. An dieser Schablone werden Röntgenmarker mit bekannter Geometrie befestigt. Die Schablone wird anprobiert und bei eindeutigem wackelfreiem Sitz wird das DVT oder CT mit eingegliederter Röntgenschablone erstellt.

Anschließend wird die Implantatplanung am Computer vorgenommen und die Positionen der Röntgenmarker werden für die Übertragung der geplanten Implantatpositionen herangezogen. Die Bohrschablone wird so aus der Scanschablone hergestellt (also umgestaltet) und die Rückverfolgbarkeit zur Genauigkeitsüberprüfung ist gegeben (Abb. 6).

Eine Bohrschablone ist dann überprüfbar, wenn ihre Prozesskette für die Herstellung nachvollziehbar und rückverfolgbar ist. Wenn die Geometrie des vom Anwender geplanten Implantats zur Geometrie der Röntgenschablone per Computer in Beziehung gebracht wird, kann bei identischer Schablone, die aber nun zur Bohrschablone umgestaltet ist, mit identischem Sitz bei der Implantation die Geometrie bis hin zur Bohrstollengeometrie bestimmt werden (Abb. 7).

Eine Darstellung der Bohrstollengeometrie ist besser als eine Abweichungstabelle aus Zahlenkolonnen, aus der der Chirurg kaum die Deviation interpretieren kann.

Gleichzeitig werden bei dieser Methodik auch Geometriefehler der Scanschablone, also wenn sie im Mund des Patienten nicht optimal passt, kompensiert. Diese Fehlerkompensation macht die Bohrschablone viel sicherer. Man muss nur die Schablone in dieselbe und eindeutige Position bringen. Sie darf weder wackeln noch schaukeln. Dann ist die Position eindeutig wieder auffindbar und die Implantation wird trotz „inkorrekten“ Sitzes der Schablone präzise ausgeführt.

b) Nicht überprüfbare Bohrschablonen:

Diese Bohrschablonen beruhen nicht auf Röntgen- oder Scanschablonen. Stattdessen wird ein Matching von DICOM und STL-Daten durchgeführt, um die Beziehung des geplanten Implantats zum Patientenkiefer herzustellen.

Wie oben bereits erwähnt, ist die Darstellung einer Oberfläche in der DVT oder CT eine Interpretation von Grauwertabstufungen in den Schnittbildern der Tomografie. Zu diesen ermittelten Oberflächendaten oder Grauwertabstufungen werden die Oberflächendaten eines Modells gelegt. Die deckungsgleiche Lage ist jedoch kritisch zu prüfen, da dieser Schritt sehr fehlerträchtig ist [3].

Um die Bohrschablone herzustellen, wird sie zunächst virtuell als STL-Datei erstellt. 3D-Drucker oder Stereolithografiegeräte stellen aus der STL-Datei eine Bohrschablone her. Das Aufsetzen dieser Bohrschablone auf die Zähne oder den Kiefer des Patienten soll der virtuell gematchten Datenzusammenführung sehr nahekommen. Jedoch sind die beiden Vorgänge – zum einen das Matchen der verschiedenen Daten und zum anderen das Eingliedern einer 3D-gedruckten Schablone in den Mund des Patienten – zwei völlig unterschiedliche Prozesse mit unterschiedlichen Ergebnissen.

Die Prozesse sind deshalb immer unterschiedlich, weil der eine Prozess virtuell und der andere Prozess real abläuft. Bei industriell gefertigten Verfahrensweisen ist dies nichts Ungewöhnliches. Deshalb werden dabei validierte Prozessketten verwendet, um vorhersagbare Ergebnisse zu erzielen. Bei diesen validierten Verfahren mit einer erreichten Prozessstabilität kann eine hohe Vorhersagbarkeit erreicht werden.

Jedoch führen die in der Zahnmedizin vorherrschenden Prozesse wie Abdrucknahme, die größeren Zeitspannen zwischen den Therapieschritten mit möglichen ablaufenden Heilungsprozessen im Kiefer, möglichen Zahnwanderungen und andere innerhalb der Zeitspanne zwischen Abdrucknahme und Implantation ablaufenden Veränderungen zu einer Situation, die nicht validierbar ist. So ist eine Rückverfolgbarkeit zur Genauigkeitskontrolle bei diesen Schablonen nicht gegeben. Diese Systeme besitzen somit aus Sicht des Autors für ein Medizinprodukt fehleranfällige Prozessstabilität.

Denn jeder Fehler, sei es durch fehlerhafte Abdrücke, Scanfehler oder starke Artefakte in der DVT/CT, führt bei diesen Systemen direkt zu einer Deviation der Bohrrichtung. Dies geschieht deshalb, weil infolge jedes Geometriefehlers die Schablone nicht genauso sitzt, wie es beim Matching von Dicom und STL-Daten geplant war. Ein fehlerhafter Sitz führt direkt zu einer fehlerhaften Implantatposition. Es ist also immer von einem Fehler auch bei idealen Voraussetzungen auszugehen. Dieser Fehler soll softwarebasiert durch Einstellen des Spacers (Spalt zwischen Schablone und Zahn) nahezu ausgeglichen werden. Man spricht bei diesen Vorgängen oft von Kalibrieren. Dieser Begriff ist irreführend, da bei diesem Workflow immer von vielen Unwägbarkeiten auszugehen ist.

Eine Kompensation von Fehlern, wie bei den Bohrschablonen, die aus Scanschablonen erstellt werden, gibt es bei diesen rein digital hergestellten Schablonen nicht.

Die Deviation der Hülse wird noch zusätzlich durch das manuelle Einpressen bzw. Einkleben in die mittels Rapid Prototyping hergestellte Bohrschablone erhöht. Die Bohrachse ist ja zunächst nur durch einen Kunststoffring vorhanden, in den die Metallhülse manuell eingedrückt wird. Auch dieses Verfahren ist in seiner Genauigkeit nicht validierbar (Abb. 8).

Die in der Abbildung 9 gezeigte Prozesskette liegt bei den Rapid-Prototyping-Bohrschablonen mit Matchingprozess vor. Sie ist prozessbedingt unterbrochen. Wichtige Kontrollmaßnahmen zur Überprüfung eines passgenauen Sitzes vor der Implantation können bei diesen Schablonen nur mittels Inspektionsfensters durchgeführt werden. Während der OP fehlen Möglichkeiten, Korrekturen durchzuführen.

Deshalb muss der Sitz der Rapid-Prototyping-Schablone so lange als unbekannt eingestuft werden, bis diese Schablone im Mund des Patienten eindeutig, z.B. über eine erneute Röntgenuntersuchung mit zusätzlichen, in der Geometrie bekannten röntgenologisch sichtbaren Markern, verifiziert wird. Dieser theoretische Lösungsansatz ist bislang aber noch nicht realisiert worden.

KNOCHENGETRAGENE BOHRSCHABLONEN

Die knochengetragenen Bohrschablonen können ausschließlich über Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt werden, weil ein Abdruck der Knochenoberfläche nicht möglich ist. Diese Schablonen bedeuten für den Patienten mit unbezahntem oder teilbezahntem Kiefer ein maximal invasives Vorgehen. Denn aufgrund der geforderten maximalen Auflagefläche muss das Periost über den gesamten Kieferbereich abpräpariert werden. Dadurch werden oft unangenehme Begleiterscheinungen wie starke Hämatombildung, Schmerzen, Knochenresorbtion erzeugt. Deshalb sollte nach Möglichkeit der schleimhautgetragenen Variante der Bohrschablone der Vorzug gegeben werden. Für eine größere Genauigkeit sollte die Schablone sowohl bei der DVT-Aufnahme als auch bei der Implantation über zusätzliche Hilfsimplantate, Pins oder über Fixierungen mit dem Gegenkiefer in eine korrekte Position gebracht werden.

Außerdem können bei knochengetragenen Schablonen sehr starke Passungenauigkeiten der Schablone auftreten, wenn es zu Fehlinterpretationen der Knochenoberfläche kommt (Abb. 10).

Der rein digitale Workflow verspricht rein digital erstellte Rapid-Prototyping-Bohrschablonen, die ohne jegliche Produktion des Modells hergestellt werden. Die Überprüfung auf eine exakte Passung der Schablone ist daher vor der Operation nicht möglich. In den Handbüchern wird aber oft auf die Produktion eines Stonehartgipsmodells hingewiesen, um den Sitz überprüfen zu können. Wird trotzdem darauf verzichtet, kann der Fall eintreten, dass die Schablone mangels Passung nicht verwendet werden kann.

Es ist also möglicherweise ein geschöntes Bild vom digitalen Workflow entstanden, und der Einsatz muss in Zukunft in vielen Indikationen wegen der geringeren Prozessstabilität als kritisch eingestuft werden.

FAZIT

Die Risiken bei Medizinprodukten sind stets ein sensibles Thema. Deshalb hat die EU-Kommission die MDR ins Leben gerufen. Sie überprüft, ob die Medizinprodukte tatsächlich

 

  • den versprochenen Nutzen besitzen,

 

  • die versprochenen Leistungen erbringen und

 

  • keine inakzeptablen Risiken bergen.

Die Idee, bei der „Implantatnavigation“ auf die Scanschablone zu verzichten und stattdessen ein Matching durchzuführen, kommt bei Kunden deshalb sehr gut an, weil Laborkosten reduziert werden können und diese für die Herstellung der Bohrschablone erst später kurz vor der Implantation entstehen. Gleichzeitig verspricht der rein digitale Workflow ein fortschrittliches Vorgehen. Viele Hersteller von Implantat-Navigationssystemen haben diesen Weg beschritten, um diesem Kundenwunsch auf beste Weise zu entsprechen.

Die Norm ISO 14971 („Medizinprodukte – Anwendung des Risikomanagements auf Medizinprodukte“) stellt aber klar, dass die Anwendung ökonomischer Überlegungen bei der Entscheidung über die Akzeptanz von Restrisiken durch die europäische Gesetzgebung untersagt ist.

Dies könnte mit dem Inkrafttreten der deutlich verschärften EU-Medizinprodukteverordnung eine deutliche Indikationseinschränkung für den bisherigen digitalen Workflow in der navigierten Implantologie bedeuten, da die MDR keine vermeidbaren Risiken mehr zulässt, gleichzeitig jedoch die qualitative Überprüfung bei diesem System nahezu unmöglich ist.

Es sind also wieder Erfinder und Softwareentwickler gefragt, mit den neuen, oft vorhandenen computergestützten additiven oder ablativen Herstellungsverfahren IEC-62366-konforme, also in höchstem Maße gebrauchstaugliche Navigationslösungen zu entwickeln. Luft nach oben ist noch reichlich vorhanden.

Interessenkonflikte: Der Autor Dr. Axel Scheffer gibt 2 Patente als mögliche Interessenkonflikte an: 1: Schon erteilt (D, EU und USA), betreffend die Möglichkeit, CAD/CAM-gestützt und vor Ort (über 3D-Druck oder ablative Herstellungsverfahren) Röntgenschablonen in IEC-62366-konforme Bohrschablonen umzuwandeln. 2: Das noch nicht erteilte, aber auch noch nicht durch andere Patente angegriffene Patent nutzt eine DVT zur Genauigkeitsprüfung (natürlich ohne Patient). Es kann sogar Geometrieungenauigkeiten in der DVT somit kompensieren. Die Aussagekraft der Genauigkeitsprüfung ist also sehr hoch, eine Bohrstollenansicht und eine Freigabeentscheidung durch den Chirurgen sind dann realisierbar. Patenterteilung wird in Kürze erwartet.?

Literatur

Chen X, Xu L, Wang W, Li X, Sun Y, Politis C: Computer-aided design and manufacturing of surgical templates and their clinical applications: a review. Expert Rev Med Devices 2016; 13: 853–864. DOI: 10.1080/17434440.2016.1218758. Epub 2016 Aug 12

D'haese J, Ackhurst J, Wismeijer D, De Bruyn H, Tahmaseb A: Current state of the art of computer-guided implant surgery; Periodontol 2000. 2017 Feb;73(1):121–133. doi: 10.1111/prd.12175

D’haese J, Van De Velde T, Komiyama A, Hultin M, De Bruyn H: Accuracy and Complications Using Computer-Designed Stereolithographic Surgical Guides for Oral Rehabilitation by Means of Dental Implants: A Review of the Literature. Clin Implant Dent Relat Res 2012; 14: 321–335

Felderhoff-Fischer A: Chirurgischer Mehrwert von Guided Surgery. Implantologie Journal 2017: 21: 28–31

Flügge T, Derksen W, Te Poel J et al.: Registration of cone beam computed tomography data and intraoral surface scans – A prerequisite for guided implant surgery with CAD/CAM drilling guides. Clin Oral Implants Res 2017; 28:1113–1118

Geis T, Johner C: Usability Engineering als Erfolgsfaktor, Effizient IEC 62366– und FDA-konform dokumentieren; 1. Auflage 2015 Beuth Verlag GmbH

Hafke U: Schablonengeführte Sofortimplantation und Sofortversorgung, PIP 2018; 1: 18–22

Kalt G, Gehrke P: Transfer Preci-

sion of Three-dimensional Implant Planning With CT Assisted Offline Navigation, International J Computerized Dent 2008; 11: 213–225

Marchack CB, Chew LK: The 10-year evolution of guided surgery; J Calif Dent Assoc 2015; 43: 131–134

Müller O: Navigiertes Implantieren – Fehlerquellen und deren Vermeidung, ZMK 2017; 1–2: 24–27

Nickenig H-J, Matta R-E, Motel C, Wichmann M, Bergauer B: Die dreidimensionale Genauigkeit von Führungsschablonen in Abhängigkeit vom Herstellungsverfahren – In-vitro-Studie. Z Zahnärztl. Implantol 2017; 33: 131–137

Park JM, Yi TK, Koak JY, Kim SK, Park EJ, Heo SJ: Comparison of five-axis milling and rapid proto-

typing for implant surgical templates, Int J Oral Maxillofac Implants 2014; 29: 374–383

Schnutenhaus S: Intuitiv zum Ziel navigieren. DENT IMPLANTOL 2013; 17: 104–115

Schnutenhaus S: Versorgung nach dem All-on-six-Konzept. Implantologie 2014; 22: 365–377

Soardi CM, Bramanti E, Cicciù M: Clinical and radiological 12-year follow-up of full arch maxilla prosthetic restoration supported by dental implants positioned through guide flapless surgery. Minerva Stomatol 2014; 63: 85–94

Tahmaseb A, Wu V, Wismeijer D, Coucke W, Evans C: The accuracy of static computer-aided implant surgery: A systematic review and meta- analysis, Clin Oral Impl Res 2018; 29(Suppl. 16): 416–435

Van Assche N, Vercruyssen M, Coucke W, Teughels W, Jacobs R, Quirynen M: Accuracy of com-

puter-aided implant placement. Clin Oral Implants Res 2012; 23 (Suppl. 6): 112–123

Vasak C1, Strbac GD, Huber CD, Lettner S, Gahleitner A, Zechner W: Evaluation of three different validation procedures regarding the accuracy of template-guided implant placement: an in vitro study. Clin Implant Dent Relat Res 2015; 17: 142–149. DOI: 10.1111/cid.12085. Epub 2013 May 16

Abb. 1-10: Axel Scheffer

Foto: Axel Scheffer

 

 

 


(Stand: 27.02.2019)

Die beiden Ausgaben der Kongresszeitung SPECTATOR CONGRESS zur DGI-Jahrestagung 2019 bietet einen umfassenden Ausblick auf das Implantologie-Event in Hamburg.

1. Ausgabe (September 2019)
2. Ausgabe (November 2019)

Aktuelle Ausgabe 1/2020

Im Fokus

  • Periimplantäres Weichgewebe
  • Implantate bei Behandlung mit Knochenantiresorptiva
  • Forcierte Extrusion bei Längsfraktur

FORTBILDUNGSANGEBOTE DGI

Die DGI bietet ein umfassendes und überregionales Fortbildungsangebot an. 

WERDEN SIE AUTOR

Sie haben ein spannendes Thema aus dem Bereich der Implantologie und würden gerne einen Artikel dazu in der ZZI veröffentlichen? Dann nutzen Sie unseren Editorial Manager und reichen Sie ihr Manuskript direkt bei uns ein.

Manuskript einreichen