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Zusammenfassung
Die vorliegende Studie befasst sich mit der Morphologie des menschlichen Tuber maxillae unter Berücksichtigung alters- und geschlechtsspezifischer Unterschiede. Grundlage dieser Arbeit waren DVT-Datensätze von 118 erwachsenen Probanden beiderlei Geschlechts. Basierend auf den Rohdatensätzen wurden, mit Hilfe der NewTom 3G Software (QR NNT Version 2.11 Professional ©), Axialschnitte parallel zur Ebene des Nasenhöhlenbodens angefertigt. Die Schichtstärke der Axialschnitte betrug 3,0 mm. Die daraus resultierenden axialen DVT-Schichtaufnahmen waren die Basis für alle weiteren Untersuchungen. Im Folgenden konnte auf der Grundlage definierter Messpunkte und Hilfslinien, Streckenmessungen am Tuber maxillae vorgenommen werden. Diese Streckenmessungen waren Ausgangspunkt für die Definition unterschiedlicher Formentypen des Tuber maxillae.
Um geschlechts- und altersspezifische Unterschiede zwischen den gewonnenen Messdaten und Formtypen des Tuber maxillae beurteilen zu können, wurde zunächst eine deskriptive Statistik erstellt. Darauf aufbauend erfolgte ein t-Test, durch den Geschlechtsunterschiede dargestellt werden konnten. Mit Hilfe einer einfaktoriellen Varianzanalyse (ANOVA) untersuchten wir die gewonnenen Daten in Bezug zu den drei Altersgruppen der erwachsenen Probanden. Des Weiteren nahmen wir eine Korrelations- und Regressionsanalyse unter Berücksichtigung verschiedener Gesichtsschädelmaße vor. Mit Hilfe der Bestimmung eines Symmetriequotienten erfolgte die Beurteilung von Seitenunterschieden.
Anhand der Streckenmessungen des Tuber maxillae zeigte sich, dass der Tuber maxillae bei den Männern höher ist als bei den Frauen. Breite und Länge des Tuber maxillae sind jedoch geschlechtsunabhängig. Obgleich keine signifikanten Altersunterschiede in Bezug auf die Höhe des Tuber maxillae nachgewiesen werden konnten, wurden Unterschiede zwischen den Altersgruppen 2 und 3 beobachtet. So nahm die Höhe des Tuber maxillae bis zur Altersgruppe 2 zunächst zu, um bei den älteren Probanden in der Altersgruppe 3 wieder leicht abzunehmen. Das Symmetrieverhalten des Tuber maxillae zeigte im Bezug zur Höhe symmetrische Höhenmaße. Anders verhielt es sich bei der Breite und Länge des Tuber maxillae. Sowohl für die Breite als auch für die Länge zeigten sich bei über der
Hälfte der Probanden Symmetrieunterschiede zwischen dem rechten und linken Tuber maxillae. Weiterhin konnte diese Studie verschiedene Korrelationen zwischen den Maßen des Tuber maxillae und verschiedenen Schädelmaßen aufzeigen. Eine weiterführende Regressionsanalyse bestätigte einen signifikanten Zusammenhang, insbesondere zwischen der Höhe des linken Tuber maxillae und dem Volumen des linken Sinus maxillaris.
Basierend auf den in dieser Studie ermittelten Maßen des Tuber maxillae konnten dem Tuber maxillae sowohl in der Norma lateralis als auch in der Norma horizontalis drei verschiedene Formtypen zugeordnet werden. Für die Formbestimmung in der Norma lateralis wurden jeweils die größten Längen des Tuber maxillae von kranial nach kaudal auf Millimeterpapier übertragen und an der anterioren Begrenzung des Tuber maxillae ausgerichtet. Mit Hilfe der so gewonnen Skizzen definierten wir die Formtypen I, II und III. Beim Typ I beschreibt die Dorsalfläche des Tuber maxillae einen annährend geraden Verlauf von kranial nach kaudal. Der Typ II hingegen ist gekennzeichnet durch eine tendenzielle Zunahme der Dorsalfläche von kranial nach kaudal. Beim Typ III zeigt sich ein konkaver Verlauf der Dorsalfläche des Tuber maxillae. Unsere Untersuchungen zeigten, dass in der Norma lateralis der Typ III bei den Männern am häufigsten vorkam. Bei den weiblichen Probanden zeigte sich dagegen häufiger der Typ II.
Die Formbestimmung des Tuber maxillae in der Norma horizontalis erfolgte an drei definierten Horizontalschnitten. Der erste Horizontalschnitt befindet sich auf Höhe des mittleren Nasenganges, der zweite Horizontalschnitt auf Höhe des Foramen palatinum majus und der dritte Horizontalschnitt in Höhe der Wurzelspitzen der Oberkiefermolaren. Die Einteilung in die Formen erfolgte in ähnlicher Weise wie in der Norma lateralis. Die größten Längen des Tuber maxillae wurden von lateral nach medial auf Millimeterpapier übertragen und wieder an der anterioren Begrenzung des Tuber maxillae ausgerichtet. Anhand der gewonnenen Skizzen definierten wir die Formtypen a, b und c für die Norma horizontalis. Beim Typ a befindet sich die stärkste Ausprägung der Dorsalfläche im medialen Drittel des Tuber maxillae. Der Typ b zeigt seine stärkste Ausprägung im mittleren Drittel des Tuber maxillae. Beim Typ c befindet sich die stärkste Ausprägung im lateralen Drittel des Tuber maxillae. Es zeigte sich, dass in Höhe des mittleren Nasenganges bei den Männern der Typ a am häufigsten auftrat. In Höhe des Foramen palatinum majus und auf Höhe der Wurzelspitzen der oberen Molaren ermittelten wir den Typ b am häufigsten. Bei den Frauen zeigte sich auf Höhe des mittleren Nasenganges der
Typ a am häufigsten. Gleiches war auf Höhe des Foramen palatinum majus zu beobachten. In der Ebene der Wurzelspitzen der oberen Molaren zeigte sich häufiger der Typ b. Anhand der hier gewonnenen Daten ist es möglich, die Form des Tuber maxillae zu quantifizieren. Die Untersuchungsergebnisse können für verschiedene klinische Fachgebiete, wie die Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie (MKG), die Prothetik und die Kieferorthopädie, von Interesse sein. In der MKG beispielweise können sie von Bedeutung bei der Wahl des passenden dentalen Implantatsystems in der Tuberregion sein. Aber auch bei der Gewinnung von Knochen aus der Tuberregion kann die Kenntnis über Form und Größe des Tuber maxillae von Nutzen sein. Die hier vorliegende Studie gibt Aufschluss über die Morphologie des Tuber maxillae beim Menschen. Weiterhin liefert sie Grundlagen für weiterführende Studien an anderen menschlichen Populationen.
Das Ziel der vorliegenden Studie bestand darin, die Morphologie der Nasenhöhle und insbesondere der Conchae nasales zweier Primatenspezies, die unterschiedlichen Unterfamilien der geschwänzten Altweltaffen (Cercopithecoidea) angehören, morphometrisch zu untersuchen und zu vergleichen. Die Untersuchungen erfolgten an mazerierten adulten Schädeln beiderlei Geschlechts von Japanischen Makaken (10 Präparate) und Mantelaffen (13 Präparate). Während die Japanischen Makaken (Macaca fuscata) typischerweise einen Sinus maxillaris aufweisen, sind bei den Mantelaffen (Colobus guereza) keine Nasennebenhöhlen nachweisbar. Vor diesem Hintergrund sollte weiterhin geprüft werden, inwiefern das Vorhandensein eines Sinus maxillaris die Morphologie der Nasenhöhle und der Conchae nasales beeinflusst.
Die Messungen erfolgten an definierten koronaren DVT- bzw. CT-Schichtaufnahmen der Schädelpräparate. Dazu wurden die Datensätze mit der 3D MPR-Funktion des Programms RadiAnt® Dicom Viewer (Vers. 5.5.0, Medixant) so ausgerichtet, dass die Horizontalebene durch die Messpunkte Prosthion und Spina nasalis posterior verlief. Diese Ebene wurde nachfolgend als Nasenbodenebene bezeichnet. Senkrecht zur Nasenbodenebene wurden koronare Messebenen definiert, die entsprechend der palatinalen Wurzeln der Oberkieferzähne des zweiten Prämolaren bis zum dritten Molaren positioniert wurden. Die so definierten koronaren Schichtaufnahmen bildeten die Grundlage für Erhebung der Breiten- und Höhenmaße der Nasenhöhle sowie Flächenmaße des Meatus nasi inferior. Für die Erfassung der Conchae nasales wurden die vertikalen Abstände der jeweiligen Grundlamellen in Bezug zur Nasenbodenebene vermessen. Zudem wurden unter der Verwendung der Programme WinSurf (Version 4.0, Lozanoff and Moody) und ImageJ (Version 1.52n, Rasband, National Institutes of Health) 3D-Rekonstruktionen der Nasenmuscheln erstellt und deren Volumina berechnet. Darüber hinaus wurden ausgewählte externe Schädelmaße in den Vergleich mit einbezogen.
Mit Ausnahme der Schädelbasislänge sind die externen Schädelmaße sowie das berechnete Gesichtsschädelvolumen bei Macaca fuscata signifikant größer als bei Colobus guereza. Zugleich wies Macaca fuscata signifikant größere Volumina der Concha nasalis inferior und media auf. Auch die Größenverhältnisse der Conchae nasales innerhalb der jeweiligen Stichproben unterschieden sich zwischen beiden Spezies. Anders als bei Colobus guereza wurde bei Macaca fuscata eine größere Concha nasalis media im Vergleich zur Concha nasalis inferior beobachtet. Die Symmetrieverhältnisse der Nasenmuscheln und ihrer Grundlamellen konnten durch die Berechnung eines Asymmetrie-Index dargestellt werden. Hierbei konnte eine zufällige Verteilung der Asymmetrien bei beiden Spezies festgestellt werden, die als fluktuierende Asymmetrie eingeordnet wurde.
Die Grundlamelle der Concha nasalis inferior wurde bei beiden Primatenspezies in allen vier koronaren Messebenen, vom zweiten Prämolaren bis zum dritten Molaren des Oberkiefers, lokalisiert. Die Grundlamelle der Concha nasalis media lag bei Macaca fuscata auf Höhe der Messebene des dritten Oberkiefermolaren, während sie bei Colobus guereza auf Höhe des zweiten und dritten Oberkiefermolaren beobachtet wurde. Die Grundlamelle der Concha nasalis superior lag bei beiden Primatenspezies vorwiegend im Bereich des zweiten Oberkiefermolaren.
Die Ergebnisse der Breiten- und Höhenmaße der Nasenhöhle zeigten, dass Macaca fuscata in drei von vier koronaren Messebenen eine signifikant höhere Nasenhöhle aufweist. Die Nasenhöhlenbreite ließ hingegen keine Tendenzen in Bezug auf die Größenverhältnisse zugunsten einer Spezies erkennen. Mithilfe eines Breiten-Höhen-Index konnte außerdem das Verhältnis der Breite zur Höhe der Nasenhöhle beschrieben werden. Während dieses Verhältnis im mittleren Bereich der Nasenhöhle bei beiden Spezies annährend gleich ist, besitzt Colobus guereza im anterioren und posterioren Bereich eine breitere Nasenhöhle in Relation zur Gesamthöhe der Cavitas nasi. Es wurden weiterhin signifikante Unterschiede in der Größe des Meatus nasi inferior zwischen beiden Primatenspezies beobachtet.
Mögliche Merkmalszusammenhänge zwischen ausgewählten Maßen der Nasenhöhle sowie externen Schädelmaßen wurden mit der Korrelationsanalyse nach Spearman geprüft. Hierbei wurden bei Colobus guereza keine signifikanten Zusammenhänge zwischen den Volumina der Nasenmuscheln und den externen Schädelmaßen festgestellt. Für Macaca fuscata konnte nur zwischen dem Volumen der rechten Concha nasalis inferior und der Gesichtsschädellänge sowie dem Gesichtsschädelvolumen eine signifikante Korrelation beobachtet werden.
Signifikante Zusammenhänge zwischen den Höhenmaßen der Grundlamellen und den Höhenmaßen der Nasenhöhle wurden bei Macaca fuscata nur für die Concha nasalis inferior im Bereich des zweiten Oberkieferprämolaren sowie bei Colobus guereza für die Concha nasalis media im Bereich des dritten Oberkiefermolaren beobachtet. Die Ergebnisse der Korrelationsanalyse lassen ferner vermuten, dass die Grundlamelle der Concha nasalis inferior eher mit der Nasenhöhlenbreite als mit der Höhe der Nasenhöhle zusammenhängt. Die Ergebnisse der Regressionsanalyse zeigten, dass diejenigen Korrelationen, die bei beiden Primatenspezies gleichermaßen auftraten, keine signifikanten Unterschiede aufweisen.
Die vorliegende Arbeit stellt eine Methodik vor, die es erlaubt, ausgewählte Maße der Nasenhöhle mithilfe von DVT- und CT-Aufnahmen zu erfassen und zwischen verschiedenen menschlichen oder nichtmenschlichen Populationen bzw. unterschiedlichen Primatenspezies zu vergleichen. Die Primatenspezies Macaca fuscata und Colobus guereza wiesen signifikante Unterschiede in verschiedenen Aspekten der Nasenhöhle auf, welche möglicherweise mit den geografischen Lebensräumen sowie der unterschiedlichen Schädelpneumatisation zusammenhängen. Ein Einfluss des Sinus maxillaris auf die Morphologie der Conchae nasales und ihrer Grundlamellen kann nicht ausgeschlossen werden. Weitere Studien sind nötig, um zu prüfen, inwiefern die Anordnung und Größe der Grundlamellen der Conchae nasales artspezifisch sind und in welchem Zusammenhang sie mit anatomischen und physiologischen Charakteristika der Nasenhöhle sowie des Gesichtsschädels stehen. Zudem können die Ergebnisse dieser Studie als Grundlage für weiterführende biometrische Untersuchungen der Nasenhöhle sowie der Conchae nasales dienen.
Zahlreiche Studien verdeutlichen, dass Form und Größe des Sinus maxillaris durch die Morphologie der Nasenhöhle beeinflusst werden können. Da die Nasenhöhle einen außerordentlich komplexen Aufbau aufweist und über verschiedene physiologische Funktionen verfügt, ist die Bedeutung einzelner Bauelemente der Nasenhöhle für ihre Nachbarstrukturen bisher nicht ausreichend verstanden. Zu den Letzteren gehört die Concha nasalis inferior. Abgesehen davon, dass das Schwellkörpersystem der unteren Nasenmuschel eine große Bedeutung für die Thermoregulation aufweist, ist die Bedeutung der Concha nasalis inferior für die Morphologie der Kieferhöhle kaum bekannt. Deshalb beschäftigt sich die vorliegende Studie mit der morphologischen Beziehung zwischen der Kieferhöhle und der unteren Nasenmuschel sowie mit ausgewählten Schädelmaßen.
Grundlage dieser Arbeit waren 60 ausgewählte DVT-Datensätze, die auf erwachsenen Probanden einer kaukasischen Population beider Geschlechter beruhen und zufällig ausgewählt wurden. Entsprechend des Alters wurden sie in drei Altersgruppen eingeteilt. Basierend auf den im DICOM Format vorliegenden Rohdatensätzen, wurden mit der NewTom Software (QR NNT Version 2.11 Professional ©) definierte Axialschnitte mit einer Schichtstärke von 1 mm erzeugt. Mit Hilfe der Software Osirix (Version 8.0 ©, Entwickler: Rosset and Heuberger) wurden diese Axialschnitte in Koronarschnitte umformatiert. Danach konnten Volumina sowie Oberflächenwerte an der Kieferhöhle und unteren Nasenmuschel mit der WinSurf Software (Version 4.0 ©) vermessen werden. Zudem wurden ausgewählte lineare Breiten und Höhenmaße an der unteren Nasenmuschel mit der Software ImageJ (Version 1.4.3.67 ©, Rasband, National Institutes of Health) vermessen.
Zunächst wurde eine deskriptive Statistik erstellt, in der wir die Volumen- und Oberflächenwerte unter Berücksichtigung von Alter und Geschlecht für den Sinus maxillaris und die Concha nasalis inferior darstellten. Anschließend analysierten wir ausgewählte Zusammenhänge von Maßen des Sinus maxillaris und der Concha nasalis inferior. Ferner untersuchten wir das Symmetrieverhalten der Kieferhöhle und der unteren Nasenmuschel. Geschlechtsunterschiede wurden mit Hilfe des T-Test analysiert. Anhand der Varianzanalyse ANOVA (Analysis of Variance) wurden Mittelwertunterschiede von Volumina der Kieferhöhle und unteren Nasenmuschel in den drei Altersgruppen untersucht. Zur Beurteilung von Merkmalszusammenhängen wurden Korrelations- und Regressionsanalysen durchgeführt.
Mit Ausnahme des Volumens und der Oberflächengröße der rechten Concha nasalis inferior wiesen sowohl die Volumina als auch die Oberflächen der Kieferhöhlen und der linken unteren Nasenmuscheln bei den Männern signifikante größere Werte als bei den Frauen auf. Unter Vernachlässigung des Geschlechts konnten Altersunterschiede in Bezug auf die Volumina und Oberflächen der Kieferhöhlen und der unteren Nasenmuscheln allerdings nicht nachgewiesen werden. Das Symmetrieverhalten der Kieferhöhle und unteren Nasenmuschel zeigte zufällige Abweichungen von einer perfekten Symmetrie und wurde deshalb als fluktuierende Asymmetrie eingeordnet. Obgleich die Auswertung der Korrelationsanalyse zahlreiche signifikante Zusammenhänge zwischen den Volumina und Oberflächen der Kieferhöhlen und unteren Nasenmuscheln ergab, konnten für keine der verschiedenen Höhen- und Beitenmaße der Concha nasalis inferior signifikante Beziehungen mit der Kieferhöhle nachgewiesen werden. Darüber hinaus korrelierten die Volumina der Kieferhöhle und unteren Nasenmuschel signifikant mit der Schädelbasislänge, der Gesichtsschädellänge und der Obergesichtshöhe. In nachfolgenden Studien sollten die Beziehungen zwischen Kieferhöhle, Nasenhöhle und unterer Nasenmuschel unter besonderer Beachtung von Septumdeviationen untersucht werden, um die Ergebnisse dieser Arbeit zu verifizieren.
Die vorliegende Studie zeigt, dass ein Einfluss der Concha nasalis inferior auf die Morphologie des Sinus maxillaris nicht ausgeschlossen werden kann. Diese Schlussfolgerung kann für verschiedene klinische Fachgebiete wie Kieferorthopädie, Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie und Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde aber auch für Evolutionsbiologen von Interesse sein. Um diesen Einfluss der Concha nasalis inferior besser verstehen zu können, sind weitere Untersuchungen unter Berücksichtigung ontogenetischer und phylogenetischer Aspekte erforderlich. Für derartige Untersuchungen kann die vorliegende Arbeit als Modellstudie angesehen werden.