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In der Vergangenheit wurden bereits kieferorthopädische Größen wie vordere und hintere Zahnbogenbreite oder Zahnbogenlänge hinsichtlich ihrer Veränderungen im Erwachsenenalter untersucht (Humerfelt et Slagsvold, 1972; Bondevik, 1998; Harris et al., 1998; Akgül et Toygar, 2002; Tsiopas et al., 2013; Bondevik, 2015). Ebenso erfolgte ein Vergleich der WALA-FA- Abstände zwischen verschieden Altersgruppen (Gupta et al., 2010; Kong-Zárate et al., 2017). Longitudinale Untersuchungen zu den WALA-FA-Abständen fehlen jedoch im Schrifttum. Somit galt es als Ziel der vorliegenden Arbeit, mithilfe der SHIP-Studie longitudinale Veränderungen im Erwachsenenalter über einen Zeitraum von 17 Jahren zu untersuchen. Des Weiteren sollten Mittelwerte für die Probanden der Region Vorpommern ermittelt und verschiedene Einflussfaktoren untersucht werden. Dafür wurden aus der SHIP-Studie 353 Probanden (201 ♀, 152 ♂) ausgewählt, von denen sowohl für SHIP-0 als auch 17 Jahre danach im Rahmen von SHIP-3 Unterkiefermodelle angefertigt wurden. Es erfolgte eine digitale Vermessung der beiden Modelle für jeden Probanden. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigten, dass sich die WALA-FA-Abstände von 35-37 und 46-47 über den Zeitraum von 17 Jahren verkleinerten. Gleichzeitig nahm die hintere Zahnbogenbreite zu. Das gleichzeitige Auftreten dieser beiden Veränderungen lässt auf eine Aufrichtung der Seitenzähne, insbesondere des ersten und zweiten Molaren, schließen. Dadurch kann auf eine Abflachung der Wilson-Kurve geschlossen werden (Marshall et al., 2003; Dindaroğlu et al., 2016). Bereits Dindaroğlu et al. (2016) vermuten in ihren Untersuchungen zur Wilson-Kurve und zum WALA-FA-Abstand, dass die sagittale und transversale Kompensationskurve durch okklusale Attrition beeinflusst werden können. Die Autoren sind der Auffassung, dass die Veränderung der Wilson-Kurve dabei ausgeprägter sei als die der Spee-Kurve, auch wenn die Attrition der Höcker nicht gleichmäßig wäre. Sie vermuten auch, dass eine Kippung der Seitenzähne nach bukkal stattfindet. Demnach könnte eine Änderung der Wilson-Kurve direkt die WALA-FA-Abstände beeinflussen (Dindaroğlu et al., 2016). Diese Vermutungen werden durch die Erkenntnisse der vorliegenden Arbeit bestätigt. Es sollten dennoch weitere longitudinale Studien zur Bestätigung dieses Sachverhalts durchgeführt werden. Hinsichtlich der Untersuchung der Einflussfaktoren zeigte sich, dass Geschlecht, Körpergröße, Parodontitis-Parameter, kieferorthopädische Parameter und Kauseitenpräferenz die WALA- FA-Abstände beeinflussen können. Dazu sollten jedoch weitere Studien mit entsprechenden Analysemethoden durchgeführt werden, um genauere Angaben zu den Einflussfaktoren zu ermöglichen.

Zweidimensionale Röntgenkephalometrie, die in der kieferorthopädischen Praxis mittels FRS durchgeführt wird, weist neben der Strahlenbelastung weitere Nachteile wie Ungenauigkeiten und Projektionsfehler auf und erlaubt keine differenzierte Analyse der rechten und linken Gesichtshälfte. Das noXrayCeph® ermöglicht röntgenfreie dreidimensionale Kephalometrie im Maßstab 1:1 basierend auf Magnetfeldinduktion und könnte dem FRS damit in vielen Aspekten überlegen sein. Die zugehörige Software DirectCeph® verrechnet die Messwerte zu bekannten zweidimensionalen kephalometrischen Analysen, wobei die Lage bestimmter Messpunkte im Schädelinneren näherungsweise berechnet wird. Das stellt eine mögliche Fehlerquelle dar und schöpft das Potential der dreidimensionalen Analyse nur ungenügend aus. Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung einer neuen röntgenfreien dreidimensionalen kephalometrischen Analyse für das noXrayCeph®, die sich auf direkt erfassbare Messpunkte beschränkt sowie die Anwendung auf eine Gruppe junger kaukasischer eugnather Probanden. Zuvor sollten die Messgenauigkeit, die Wiederholpräzision des Geräts und die Reproduzierbarkeit der Messkoordinaten untersucht werden. Die Messgenauigkeit und Wiederholpräzision wurden durch Messreihen an einem Schädelmodell und einem Dummy bestimmt. Anschließend wurden 10 Probanden jeweils dreimal von drei Untersuchern mit dem noXrayCeph® vermessen. Aus diesem Datensatz konnte die Wiederholpräzision und Reproduzierbarkeit der Messpunkte am Probanden bestimmt werden. Eine neue Analyse für das noXrayCeph® wurde entwickelt. Sie umfasst 13 Parameter, die Auskunft über vertikale, sagittale, transversale und dentale Winkel bzw. Streckenverhältnisse geben. Diese Analyse wurde auf 34 junge eugnathe kaukasische Erwachsene angewandt. Eine Korrelations- sowie eine multiple Regressionsanalyse wurden durchgeführt, um statistische Beziehungen zwischen den einzelnen Parametern zu untersuchen. Die Messgenauigkeit des noXrayCeph® liegt in einem Bereich von 0,036 mm bis 0,668 mm. Am vormarkierten Dummy lassen sich 79 % und am nicht-vormarkierten Dummy 51 % der Messpunkte mit einer Standardabweichung unter 1 mm reproduzieren. Die Wiederholgenauigkeit und Reproduzierbarkeit der Messpunkte am Patienten ist für die meisten Messpunkte gut bis sehr gut und scheint abhängig von der Lage der Messpunkte und der Erfahrung des Behandlers. Einige wenige Mess¬punkte lassen sich nur schwer reproduzieren und sollten nicht in eine kephalometrische Analyse einfließen. Tendenziell zeigt sich eine höhere Ungenauigkeit in der y-Koordinate verglichen mit der x-und z-Koordinate. Die Analyseparameter der eugnathen Erwachsenen sind untereinander zum Teil hoch korreliert. Die multiple Regressionsanalyse zeigt signifikante statistische Beziehungen zwischen mehreren Analyseparametern, sodass eine Tabelle mit harmonischen Wertekombinationen und eine Harmoniebox (vgl. Segner und Hasund 1998) er¬stellt werden konnten. Das noXrayCeph® bleibt ein vielversprechendes diagnostisches Hilfsmittel, das präzise dreidimensionale röntgenfreie kephalometrische Messungen am Patienten ermöglicht. Es zeigt sich, dass sich Erfahrung und Sicherheit im Umgang mit dem Gerät positiv auf die Wiederholgenauigkeit und Reproduzierbarkeit der Messpunkte auswirken und damit Einfluss auf die Analyseergebnisse besitzen.

Ziel: Aussagen zur Scherhaftfestigkeit und Torsionsstabilität 3D-gedruckter Polymethacrylat-Brackets mit makroretentiver bzw. mikroretentiver Basis im Vergleich zu konventionell hergestellten Kunststoff-Brackets. Material und Methode: Die mit der Software FreeCad 0,16 (freecadweb.org) konstruierten Brackets (Standard Edgewise-Bracket mit 22 inch Slotgröße, Torque 0°, und Tip 0°) wurden im DLP-Verfahren aus einem medizinisch zugelassenen Polymethacrylat (SHERAprint ortho Plus, SHERA, Lemförde) 3D-gedruckt. Die Nachhärtung erfolgte in zwei Zyklen unter Stickstoff Schutzatmosphäre (1,5bar, je 3000 Blitze, 10/sec, 200 Watt, 280 bis 580nm) (Otoflash G171, NK Optik, Baierbrunn) nach einer Reinigung im Ultraschallbad (2 x 2min, 90% Ethanol). Zur Untersuchung der Scherhaftfestigkeit wurden bei 40 dieser Brackets Retentionsrillen in die Basis konstruiert (Makroretention). Weitere 40 Brackets erhielten eine glatte Bracketbasis, die 3 Sekunden lang mit Aluminiumoxidkristallen sandgestrahlt wurde (Mikroretention). Als Kontrollgruppe dienten konventionelle Kunststoffbrackets vergleichbarer Größe (Brilliant, Forestadent, Pforzheim). Die Brackets aller drei Versuchsgruppen wurden im Standard-etch- Verfahren mit lichtpolymerisierendem Adhäsiv auf bovinen Zahnprüfkörpern befestigt und einem Thermocycling unterzogen (1000 Zyklen, je 30sec, 5/55°C). Die Ermittlung der Scherhaftfestigkeit erfolgte gemäß DIN 13990-246 in einer Universalprüfmaschine (Zwick BZ050/TH3A, Zwick Roell, Ulm). Zur statistischen Auswertung wurden eine einfaktorielle Varianzanalyse (ANOVA), der t-Test und der Mann-Whitney-Test durchgeführt. Zur Durchführung der Torsionsstabilitätversuche wurden die bereits in den Scherversuchen verwendeten Bracketgrundkörper um einen Lastarm erweitert. Eine in die Universalprüfmaschine eingespannte Haltekonstruktion diente der Fixierung eines senkrecht zur Druckrichtung ausgerichteten geraden Stangendrahts (Querschnitt von 0,019 inch x 0,025 inch), an dem der Bracketanteil der Prüfkörper mit einer kieferorthopädischen Stahlligatur befestigt wurde. Die Torque- und Tipbewegung entstand durch Kraftapplikation des Druckscherbügels auf den Lastarm des Prüfkörpers. Ergebnisse: 3D-gedruckte Brackets mit makroretentiver Basis zeigten eine Scherhaftfestigkeit von 3,89 ± 1,0663MPa. Bei 3D-gedruckten Brackets mit mikroretentiver Basis wurde eine signifikant geringere Scherhaftfestigkeit von 3,09 ± 1,0454MPa ermittelt. Die Kontrollgruppe mit konventionell hergestellten Kunststoffbrackets zeigte eine vergleichbare Scherhaftfestigkeit von 3,84 ± 0,995MPa. Die in der Literatur beschriebene minimale Scherhaftfestigkeit von 6MPa wurde von keiner der Versuchsgruppen erreicht. Die Torsionsstabilität 3D-gedruckter Bracket zeigte beim maximalen Torque einen Mittelwert von 51,10 ± 9,40Nmm, das mittlere maximale Tipdrehmoment betrug 32,42 ± 5,43Nmm. Schlussfolgerungen: Die Scherhaftfestigkeitswerte 3D-gedruckte Brackets mit Makroretention ähneln denen von konventionell hergestellten Kunststoffbrackets. Um den klinischen Anforderungen besser gerecht zu werden, bedarf es hier allerdings noch einer Steigerung. Die Bruchfestigkeit 3D-gedruckter Brackets in Bezug auf die Torsionsbelastung, sowohl unter Torque- als auch unter Tipbewegung, scheint für den klinischen Gebrauch hingegen angemessen zu sein. In-office verwendbare 3D-Drucker könnten zukünftig für die Herstellung individualisierter Multibracket-Apparaturen genutzt werden.

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.

Zusammenfassung der Dissertation Vor dem Hintergrund der In-Office-Alignerherstellung beschäftigt sich die vorliegende Dissertation mit der Fragestellung, inwiefern die Layerhöhe im FFF-Druck Einfluss auf die Oberflächengüte der Modelle sowie auf die Kraftabgabe der darauf tiefgezogenen Aligner hat. Intention des ersten Teils war es, herauszufinden, ob es im Wechselspiel zwischen Druckgeschwindigkeit und Oberflächenqualität eine optimale Layerhöhe im FFF-Druck gibt. Des Weiteren wurde der Einfluss des Druckmaterials (Lignin basiertes Biopolymer und Polylactid basiertes Biopolymer) auf die Oberflächengüte untersucht. Im zweiten Teil sollte eruiert werden, welchen Effekt die Layerhöhe auf die Kraftabgabe des Aligners hat. Neben dem Parameter Layerhöhe wurden die Faktoren geplanter Setupschritt, Alignerdicke sowie Zahnbewegungsart, und ihre Auswirkungen auf die resultierenden Kräfte der Aligner untersucht. Für den ersten Teil wurden, basierend auf einem randomisiert ausgewählten Oberkieferteilmodell, 18 Modelle mittels FFF jeweils in neun verschiedenen Layerhöhen (50,0 µm, 80,9 µm, 100,0 µm, 150,0 µm, 160,8 µm, 200 µm, 250 µm, 300 µm, 332,6 µm) aus jeweils zwei verschiedenen Materialien (das Polylactid PLA NX2 und das Lignin basierte Biopolymer Green-TEC PRO) gedruckt. Als Kontrollgruppe fungierten 2 DLP hergestellte Oberkieferteilmodelle mit einer Layerhöhe von 20 µm. All diese physischen Modelle wurden nachfolgend digital gescannt und mit 3D-Überlagerungsmesstechnik via GOM Inspect Software bezüglich ihrer Oberflächengüte verglichen. Um den Einfluss der Layerhöhe FFF gedruckter Modelle auf die Kraftübertragung von Alignern zu untersuchen, wurden im zweiten Part an einem randomisiert gewählten, digitalen Oberkiefermodell mittels OnyxCeph3™Lab Software folgende Bewegungen für den zweiten linken Oberkieferprämolaren virtuell in je 0,1mm-Setup-Schritten geplant: Bukkaltorque (0,1 mm - 0,5 mm), Distalisation (0,1 mm - 0,4 mm), Extrusion (0,1 mm - 0,4 mm) und Rotation (0,1 mm - 0,5 mm). Nachfolgend wurden mittels FFF 91 physische Oberkiefermodelle gedruckt, eines für jeden Setup-Schritt und jede Layerhöhe (100 µm; 150 µm, 200 µm, 250 µm, 300 µm). Mithilfe der 3D-gedruckten Modelle wurden im Tiefziehverfahren 192 Aligner gefertigt in jeweils zwei Schichtstärken (0,5 mm, 0,75mm). Die Messapparatur bestand im Wesentlichen aus einem Oberkieferacrylmodell mit separiertem zweiten Oberkieferprämolaren, welcher mit einem Sensor verbunden war. Dieser erfasste die vom aktiven Aligner übertragenen initialen Kräfte und Drehmomente. Zur Evaluation des Einflusses der untersuchten Parameter Layerhöhe, Alignerdicke, Setupschritt und Bewegungsart, diente ein verallgemeinertes lineares Modell mit der Gammafunktion. Das im ersten Teil angewandte Messverfahren, die 3D-Überlagerungtechnik, wies laut Intraklassen -Korrelationskoeffizient (ICC) und Methodenfehler nach Dahlberg eine exzellente Reliabilität auf. Bei Lignin basierten FFF Modellen nahm die Oberflächengüte im Bereich von 100 µm bis 332,6 µm mit steigender Layerhöhe ab. Unterhalb von 100 µm zeigte sich jedoch kein weiterer Gewinn an Genauigkeit, sondern im Gegenteil, ein weiterer Verlust an Modellgenauigkeit mit abnehmender Layerhöhe. Im Vergleich wiesen die Lignin-basierten Biopolymer-Modelle durchweg eine bessere Oberflächengüte als die Polylactid basierten Modelle auf, und konnten bei einer optimalen Layerhöhe von 100 µm sogar mit der Präzision der DLP geduckten Modelle der Kontrollgruppe mithalten. In dem zweiten Teil der Untersuchung zeigten die Parameter Alignerdicke und Setupschritt einen signifikanten Einfluss auf durch Aligner abgegebene initiale Kräfte bzw. Drehmomente. Die Parameter Zahnbewegungsart und Layerhöhe waren nicht signifikant. Allerdings wurde bei einer Layerhöhe von 150 µm ein optimales Kraftniveau mit geringster Streuung bei den untersuchten Alignern verzeichnet. Die Ergebnisse des ersten Teils der Untersuchung zeigten, dass die Oberflächengüte im FFF-Druck regulierbar durch die Layerhöhe ist, darüber hinaus jedoch weitere Faktoren, wie beispielweise das Druckmaterial, eine Rolle spielen. Weiterhin stellt die FFF-Technologie eine genaue, kosteneffektive und nachhaltige Technologie zur Herstellung von Aligner-Modellen in der kieferorthopädischen Praxis dar. Beide Untersuchungen zeigen, dass es keinen erkennbaren Vorteil gibt, FFF-Dentalmodelle in besonders niedrigen Layerhöhen zu drucken, da daraus exponentiell höhere Druckzeiten entstehen, ohne vergleichbar bessere Kraftabgabe der kieferorthopädischen Aligner. Bei zu hohen Layerhöhen, jedoch, wird die Streuung der von den Alignern emittierten Kräften größer, demzufolge die Kraftabgabe unvorhersehbarer. Ein Kompromiss, welcher klinische Vorteile der adäquaten Kraftübertragung durch Aligner und wirtschaftliche Vorteile durch effiziente Druckzeiten vereint, stellt eine Optimum-Layerhöhe von 150 µm für FFF-Modelle für die In-Office-Alignerherstellung dar.