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Entwicklung und klinische Anwendung einer röntgenfreien dreidimensionalen kephalometrischen Analyse
(2018)
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.
Studienziel: Ziel dieser Promotion war ein dreidimensionaler Vergleich durch eine Oberflächenanalyse der Palatinalflächen von oberen seitlichen und oberen mittleren Schneidezähnen und die Analyse bezüglich morphologischer Regelmäßigkeiten, sowie die Determinierung konstanter Areale zur lingualen Befestigung voll konfektionierter festsitzender kieferorthopädischer Apparaturen. Methode: Bei insgesamt 102 zufällig ausgewählten Patienten der Poliklinik für Kieferorthopädie der Universität Greifswald wurden Abformungen mit einem Polyether (Impregum® Penta) angefertigt. Es wurden ausschließlich Patienten im Wechselgebiss der ersten Phase mit unversehrten mittleren und seitlichen Oberkieferschneidezähnen ohne Form- und Strukturanomalien eingeschlossen. Nach Herstellung von Modellen aus Hartgips der Klasse IV (Esthetic-rock®) erfolgte die separate Digitalisierung der Palatinalflächen der Zähne 11 und 12 unter Verwendung eines 3D-Laserscanners. Nach Datenimport in die Surfacer-Software® (Imageware) erfolgte nach Zuschnitt die Superimposition der Oberflächenscans. Nach Probemessung von 25 Übereinanderlagerungen teilten wir die Oberflächen in 5 Sektoren ein: Inzisalkantenbereich, mesiale Randleiste, distale Randleiste, Tuberkulum und Mittelfläche der Facies lingualis. Die statistische Auswertung erfolgte mit Hilfe von SPSS® 14.0 durch eine explorative Datenanalyse und gepaarte Stichprobentests (t-Tests, Konfidenzintervall 0,95). Ergebnisse: Die mittlere Fehlerstreuung betrug durchschnittlich 233,4µm. Bei den absoluten maximalen Messwerten stellten wir fest, dass in allen Sektoren signifikante Unterschiede (p<0,01, a=0,05) vorhanden sind bis auf die distale Randleiste und den Tuberkelbereich (p=0,552, a=0,05). Die Inzisalkante zeigte signifikant die größten Abweichungen (p<0,01, a=0,05). Bei den absoluten Mittelwerten waren im Tuberkelbereich signifikant die größten Messwerte zu verzeichnen (p<0,001, a=0,05). Die Unterschiede zwischen Inzisalkante, mesialer Randleiste und Mittelfläche waren nicht signifikant (p>0,05, a=0,05). Diskussion: Der Tuberkelbereich wird seit langem zur Klassifikation herangezogen. Wir stellten fest, dass dieser am inkonstantesten ist. Es ist nicht davon auszugehen, dass der obere seitliche Schneidezahn eine verkleinerte Form des oberen mittleren Schneidezahns ist, er ist in seiner Ausprägung noch variabler. Beim Vergleich der Oberflächenmorphologie ergaben sich erwartungsgemäß große interindividuelle Unterschiede und eine hohe Standardabweichung. Feststellungen von Regelmäßigkeiten würden eine Vereinfachung der Verfahrenstechnik bei der Herstellung konfektionierter lingualer Systeme bedeuten. Wir stellten fest, dass der mittlere Bereich und die mesiale Randleiste konstantere Regionen sind. Der Tuberkelbereich zeigte bei allen Messungen signifikant die größten Abweichungen. Zusammenfassung: Für die Befestigung voll konfektionierter lingualer Systeme kommen am ehesten der mittlere Bereich und die mesiale Randleiste in Betracht. Zu prüfen ist, ob diese Flächen für einen stabilen Verbund ausreichend sind. Der obere mittlere und der obere seitliche Schneidezahn sind grundsätzlich verschiedene Zähne mit gleichem Aufgabengebiet.
Das Kiefergelenk ist integraler Bestandteil des stomatognathen Systems und besitzt umfangreiche Adaptionsmöglichkeiten auf Änderungen funktioneller und struktureller Art. Die Fragestellung dieser Studie war daher, die Auswirkung experimentell veränderter Okklusion auf den Knorpel im posterokranialen Bereich des Condylus mandibulae nach Vorverlagerung des Unterkiefers zu untersuchen. 20 Schweine wurden randomisiert in eine Untersuchungsgruppe und eine Kontrollgruppe á 10 Tiere aufgeteilt. Bei der Untersuchungsgruppe erfolgte eine definierte iatrogene Mandibulavorverlagerung in sagittaler Richtung mittels Kunststoffaufbissen für 4 Wochen. Sechs für den Knorpelmetabolismus relevante Gene wurden ausgewählt (Coll1, Coll2, Coll10, MMP8, MMP13, VEGF) und einer Expressionsanalyse mittels RT-PCR unterzogen. Eine differenzielle Regulation der Genexpression im posterokranialen Condylarknorpel konnte nachgewiesen werden. Coll-10 wurde signifikant geringer (p<0.05), während Coll-2, MMP-8 und VEGF signifikant erhöht exprimiert wurden (p<0,05). Coll-1 und MMP-13 zeigten einen leichten jedoch nicht signifikanten Anstieg. Die untersuchten Gene stehen in nachgewiesenem Zusammenhang mit Wachstumsprozessen und Gewebedifferenzierung, so dass sicherlich vermutet werden kann, dass am wachsenden Organismus der Effekt einer funktionskieferorthopädischen Therapie nicht rein passiv adaptiv, sondern auch wachstumsbeeinflussend sein kann. Obgleich die Interpretation der Ergebnisse angesichts der noch nicht abschließend aufgeklärten Funktion der exprimierten Gene vorsichtig erfolgt, kann dennoch ein induzierter geregelter Remodelling-Prozeß im posterokranialen Bereich des Kondylarknorpels vermutet werden, der bereits in zahlreichen histologischen und histomorphometrischen Studien Erwähnung findet.
Um das heuristische Potential multidimensionaler Analysen exemplarisch zu untersuchen, wird ein kieferorthopädisches Patienten¬kollektiv (n=259, Alter 15,5 ± 7 Jahre) anhand der Anfangs-Fernröntgendaten mit Hilfe multivariat-statistischer Verfahren charakterisiert. Beim 1. Ansatz werden sämtliche kephalometrische Parameter der modifizierten Bergen-Analyse faktorisiert und die Patienten anhand der Faktorscores mittels Cluster¬analyse in sieben Gruppen klassifiziert. Der 2. Ansatz umfasst Clusteranalysen von Patientengruppen, die a priori anhand ihrer sagittalen Basenrelation als eindeutig „neutral“, „distal“ oder „mesial“ klassifiziert werden. Jeweils zwei bis drei Subcluster mit typischen Merkmalskonfigurationen werden identifiziert. Beim 3. Ansatz werden anhand der „Harmonievariablen“ SNA, SNB, ML-NSL, NL-NSL und NSBa nach Hasund und Segner fünf Hauptcluster mit insgesamt elf Subclustern gebildet, die sich hinsichtlich des Gesichtstyps sowie der sagittalen und vertikalen Harmonie und des Ausmaßes der Gesamtharmonie unterscheiden. Mit Hilfe der schrittweisen Diskriminanzanalyse werden die ökonomischsten Parametersätze bestimmt, die eine möglichst gute Reklassifikation der Clusterzugehörigkeit erlauben. Zwischen den Clusterlösungen der drei multivariaten Ansätze sind signifikante wechselseitige Überlappungen festzustellen.
Diese Arbeit beschreibt die Konstruktion einer 3D-gedruckten modularen
Messapparatur (M3DOMA), die eine simultane Messung von Kraft und Drehmoment in allen drei Raumachsen (X, Y und Z) an drei beliebigen Zähnen des Zahnbogens erlaubt und in weiteren Ausbaustufen auf alle Zähne eines Zahnbogens erweitert werden kann. Die Messapparatur wird in Hinblick auf den Aufbau und dessen Eigenschaften, wie der Ruherausch, die Wiederholbarkeit, sowie die Verlässlichkeit der Messungen, beschrieben.