Doctoral Thesis
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Für die kieferorthopädische Therapie ist die Kenntnis über die Veränderungen der Gebissmorphologie, welche sich natürlicherweise ereignen, von grundlegender Bedeutung. Bislang sind die Veränderungen der ersten beiden Jahrzehnte des Lebens vom Milchgebiss bis hin zum jugendlichen permanenten Gebiss gut dokumentiert worden, es sind jedoch nur wenige Studien über die physiologischen Veränderungen des Gebisses im Erwachsenenalter vorhanden. Gegenstand der vorliegenden longitudinalen Studie waren Veränderungen der Zahnbogendimensionen hinsichtlich Breite, Länge, Platzverhältnisse im Frontzahnbereich, Overbite und Overjet bei Erwachsenen.
Die dreidimensionalen Datensätze von Modellen von 103 Probanden wurden untersucht, von welchen im Rahmen der Study of Health in Pomerania (SHIP) Abformungen des Ober- und des Unterkiefers in einem Abstand von 16 ± 1 Jahren gemacht worden sind. Die Probanden waren zum Zeitpunkt T0 zwischen 20 und 55 Jahren alt, und zum Zeitpunkt T1 zwischen 37 und 71 Jahren. Mit Hilfe der Software Landmark und Meshmixer wurden Messpunkte platziert, aus welchen Strecken berechnet wurden. Zur Überprüfung der Messgenauigkeit wurden an 12 Modellpaaren die Messpunkte für den Overbite und den Overjet und an 20 Modellpaaren alle weiteren Messpunkte ein zweites Mal platziert. Die Ergebnisse sind in Form von Histogrammen, Box-Whisker-Plots und Mittelwerten dargestellt. Sie wurden mit Hilfe des t-Tests für unverbundene Stichproben auf Unterschiede in Abhängigkeit vom Ge-schlecht sowie mit Hilfe des t-Tests für verbundene Stichproben auf Unterschiede mit dem Alter untersucht.
Für die meisten der untersuchten Variablen zeigte sich ein Geschlechtsdimorphismus, welcher sich vor allem durch größere Messwerte bei den männlichen im Vergleich zu den weiblichen Probanden auszeichnete.
Die intercanine Distanz verringerte sich im Unterkiefer in der Gesamtgruppe und bei den weiblichen Probanden signifikant und blieb im Oberkiefer mit einer Tendenz zur Ver-kleinerung stabil. Die anteriore Breite verringerte sich in beiden Kiefern signifikant in der Gesamtgruppe und bei den weiblichen Probanden. Die posteriore Breite vergrößerte sich in beiden Kiefern, war jedoch nur im Unterkiefer der weiblichen Probanden signifikant unterschiedlich. Insgesamt zeigten die Veränderungen der Zahnbogenbreite einen mesiodistalen Gradienten, mit nach anterior hin schmaler werdenden Zahnbögen.
Die Zahnbogenlänge verringerte sich in beiden Kiefern beiderlei Geschlechts, war jedoch nur im Oberkiefer der Gesamtgruppe signifikant unterschiedlich.
Der Engstand im Frontzahnbereich des Unterkiefers verstärkte sich im Untersuchungszeitraum bei den männlichen und weiblichen Probanden signifikant. Im Oberkiefer wurde eine Tendenz zur Vergrößerung des Platzangebotes im Frontzahnbereich festgestellt, die Veränderung war allerdings nicht signifikant unterschiedlich.
Der Overbite reduzierte sich in der Gesamtgruppe signifikant. Der Overjet blieb im Untersuchungszeitraum nahezu unverändert.
Die vorliegenden Ergebnisse deuten darauf hin, dass altersassoziierte Veränderungen im kraniofazialen Bereich auch beim Erwachsenen zu beobachten sind. Möglicherweise ist eine komplexe Interaktion von zahlreichen kraniofazialen und dentalen Matrizen bei den beobachteten Veränderungen involviert. Das Wissen um die Altersveränderungen des Gebisses, welche sich natürlicherweise ereignen, hilft dabei die Veränderungen bei Patienten nach abgeschlossener kieferorthopädischer Behandlung korrekt zu bewerten und von einem Rezidiv zu unterscheiden. Aufgrund unserer Ergebnisse empfehlen wir lebenslange Retentionsmethoden, wenn eine optimale Zahnstellung lebenslang angestrebt wird, da ein mit der Zeit verstärkter Engstand im Unterkiefer in unterschiedlichem Ausmaß als Teil des normalen Reifungsprozesses erwartet werden kann.
Kieferorthopädische Behandlungen mit individell gefertigten aktiven Elementen führen zu besseren Behandlungsergebnissen in kürzerer Behandlungszeit bei gleichzeitig geringeren Nebenwirkungen. Mit CAD-Programmen und FE-Simulationen werden individuelle kieferorthopädische Elemente entworfen, die schnell und kostengünstig durch die RapidPrototyping-Technologie und speziell den 3D-Druck produziert werden können. Diese Studie zeigt dabei, dass es möglich ist, Objekte z. B. in Form von Federn und Bögen mit vorberechneter Kraftentfaltung zu planen und zu drucken. Die Druckparameter und die Parameter der gewählten Simulation sind entscheidend für die Qualität und die Eigenschaften des gedruckten Objektes. In dieser Studie wurden zwei verschiedene Versuchsaufbauten entwickelt, welche die Kraftentfaltung der Elemente mit einem Gelsensor bzw. mit einer Wägezelle gemessen hat. Es wurden Versuchsobjekte im Design eines Expansionsbogens aus den Materialien PLA und PETG sowie Zugfedern/Elastikketten aus den Materialen TPU und Filaflex mit 3D-Druckern produziert.
Es wurde festgestellt, das Gelsensoren infolge fehlender Konstanz zur Messung von Kräften in der Zahnmedizin ungeeignet sind, während sich Wägezellen als geeignet erwiesen haben. Geplante/simulierte Kraftentwicklungen korrelierten mit r=0,995 bzw r=0,998 nach Pearson signifikant zu den Kraftentwicklungen von gedruckten Expansionsbögen aus den Materialien PLA und PETG. Weiterhin wurde für elastische Ketten/Federn aus TPU eine signifikante Korrelation mit r=0,980 von simulierter zu gemessener Kraft nachgewiesen. Das Material TPU war geeignet zur individuellen Produktion von elastischen Zugfedern als Ergänzung zu konventionellen elastischen Ketten, deren Kräfte nicht exakt planbar sind. Die Experimente zeigten, dass Langzeitbelastung und Aufbewahrung in Wasser zu geringen Kraftverlusten der TPU-Federn führten. Es wurde das Potential der Rapid-Prototyping-Technologie kombiniert mit FE-Simulationen veranschaulicht. Die ständige Weiterentwicklung dieser Technologie ermöglicht schnell und kostengünstig individuelle Behandlungselemente zu produzieren bei geringerer Nebenwirkungsrate, so dass diese Technik in der Kieferorthopädie zunehmend wichtig wird.
Im Rahmen dieser Dissertation wurden 100 kieferorthopädische Bögen von Patienten gesammelt, die sich in der regulären orthodontischen Behandlung auf der Poliklinik für Kieferorthopädie befanden. Ziel war es, prospektiv die Verteilung der Hauptelemente (Ti, Ni, Si, Cr, Al, Mn, Fe) in kieferorthopädischen Bögen während der Therapie innerhalb dieser klinischen Kohorte zu analysieren, da speichelsimultane Lösungen mit den intraoralen Bedingungen nicht kongruent sind (Eliades 2002). Weiterhin wurden die Zusammenhänge zwischen Verteilungsveränderungen, Tragedauer, zusätzlich verwendeter Apparaturen, unterschiedlichen Bracketsystemen, weiteren intraoral befindlichen Apparaturen, sowie Zahnfüllungen und der Mundhygiene untersucht, da diese Parameter die Korrosion zunehmend beeinflussen können (Eliades 2005). Ob die orthodontischen Legierungen diesen, an sie gestellten Anforderungen standhalten können, galt es herauszufinden. (Bourauel 1998) Es wurden Daten von 50 Stahl- und 50 Nickel-Titan-Bögen (Forestadent Bernhardt Förster GmbH, Pforzheim) von 100 Patienten, die sich in kieferorthopädischer Behandlung in der Poliklinik für Kieferorthopädie der Universitätsmedizin Greifswald befanden, prospektiv ausgewertet. Zusätzlich zur Liegedauer der Bögen, wurden Anzahl und Art der Füllungen, weitere Apparaturen, verschiedene Bracketsysteme und der Plaqueindex erfasst. Diese Parameter wurden der oberflächennahen Verteilungsveränderung von Nickel, Chrom und Titan mittels einer energiedispersiven Röntgenpektroskopie (EDX) der Bögen gegenübergestellt. Die Oberfläche wurde im REM subjektiv beurteilt. Normalverteilte Daten wurden mittels des t-Test für verbundene Stichproben und nicht normalverteilte Werte mit dem u-Test untersucht (p ≤ 0,05). Die mittlere Liegedauer der Bögen lag bei 62 Tagen. 70% der Bögen hatten keinen Füllungskontakt. Jeder Patient hatte im Mittel 3,2 Bänder und 48% der Kinder wurden mit selbstlegierenden Brackets behandelt. Es wurden 22 TPA's und 5 LLA's verwendet. Die EDX-Analyse der oberflächennahen Verteilung der Hauptelemente bei gebrauchten Bögen ergab im Vergleich vom Ausgangs- zum Endzustand keine signifikante Unterschiede in der Stoffzusammensetzung der Einzelelemente. Im Verhältnis zur Zeit zeigte sowohl bei Stahl- als auch bei Nickel-Titan-Legierungen kein Element signifikante Unterschiede in der quantitativen Zusammensetzung. Die Mundhygiene scheint ebenfalls keinen signifikanten Einfluss auf die Veränderungen kieferorthopädischer Legierungen zu haben. Erhöhte Plaqueindices die durch eine mangelnde Mundhygiene während der kieferorthopädischen Therapie entstehen und eine verlängerte Tragedauer der orthodontischen Bögen erhöhen demnach das Risiko der Ionenabgabe aus diesen Legierungen nicht signifikant. Weiterhin konnten auch andere intraoral befindliche Apparaturen, wie Transpalatinalbögen etc. keinen signifikanten Einfluss auf die elementare Zusammensetzung bei Stahl- und Nickel-Titan-Legierungen zeigen. Auch verschiedene Brackettypen zeigten keine signifikanten Veränderungen bei der Zusammensetzung kieferorthopädischer Bögen. Sowohl Kunststoff- als auch Amalgamfüllungen scheinen keinen signifikanten Einfluss auf das Abnutzungsverhalten von Stahl- und Nickel-Titan-Drähten zu haben. Dennoch konnten visuelle Oberflächenveränderungen in vielen Proben beobachtet werden.