Poliklinik für Kieferorthopädie, Präventive Zahnmedizin und Kinderzahnheilkunde
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.
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.
