Doctoral Thesis
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Die hier vorliegende Studie befasst sich mit der Topografie der Fossa pterygopalatina des Menschen unter Berücksichtigung alters- und geschlechtsspezifischer Unterschiede. Die Studie basiert auf der Untersuchung von insgesamt 114 DVT-Datensätzen erwachsener Probanden beiderlei Geschlechts. Basierend auf den Rohdatensätzen wurden mit Hilfe der NewTom 3G Software (QR NNT Version 2.11 Professional ©) axiale und sagittale Schnitte der DVT-Aufnahmen mit einer Schichtdicke von 0,5 mm erstellt. Nach Festlegung geeigneter Messebenen und Tangenten wurden verschiedene Strecken- und Winkelmessungen vorgenommen, um die Lage der Fossa pterygopalatina im Raum besser beschreiben zu können. Im Mittelpunkt dieser Studie standen die Abstände verschiedener Strukturen der Fossa pterygopalatina zur Median-Sagittal-Ebene und zum anteriorsten Knochenpunkt. Zur Beurteilung des Geschlechtsdimorphismus wurden die Messdaten einem t-Test unterzogen. Um eventuelle Unterschiede zwischen den Altersgruppen aufzeigen zu können, wurde eine einfaktorielle Varianzanalyse (ANOVA) durchgeführt. Zusätzlich wurde eine Korrelations- und Regressionsanalyse auch unter Berücksichtigung verschiedener Gesichtsschädelmaße durchgeführt und zur Beurteilung von Seitenunterschieden ein Symmetriequotient bestimmt. Mit Hilfe der vorgenommenen Abstandsmessungen der Fossa pterygopalatina zu definierten Knochenpunkten lässt sich die Topografie der Fossa näher beschreiben. In Bezug auf die Medianebene des Kopfes liegt das Foramen rotundum am weitesten lateral. Etwas weiter medial vom Foramen rotundum projiziert sich der Canalis palatinus major, gefolgt vom Foramen sphenopalatinum. Am weitesten medial liegt der Canalis pterygoideus. Die Abstände der Strukturen der Fossa pterygopalatina zu anterioren Knochenpunkten zeigen, dass sich der Eingang der Fossa in den Canalis palatinus major auf den Bereich der fazialen Kieferhöhlenwand projiziert. Das Foramen sphenopalatinum und der Canalis pterygoideus hingegen projizieren sich auf den Processus frontalis der Maxilla. Das Foramen rotundum projiziert sich auf den Übergang zwischen dem medialen und inferioren Margo orbitalis. Für einen Großteil der in dieser Studie erhobenen Parameter konnten wir einen signifikanten Geschlechtsdimorphismus zugunsten der männlichen Probanden nachweisen. Für die erhobenen Höhenparameter ist der Geschlechtsdimorphismus stets stärker ausgeprägt als für die Abstandsmessungen der Fossa pterygopalatina zur Median-Sagittal-Ebene und zum anteriorsten Knochenpunkt. Zwischen den verschiedenen Altersgruppen konnten für keine Parameter signifikante Unterschiede festgestellt werden. Die durchgeführte Korrelationsanalyse weist auf zahlreiche Zusammenhänge zwischen den in dieser Studie ermittelten Abstandsmessungen der Fossa pterygopalatina und verschiedenen Schädelmaßen hin. Die Regressionsanalyse deutet auf einen signifikanten Zusammenhang zwischen der Distanz des Foramen rotundum zum anteriorsten Knochenpunkt und der Schädelbasislänge hin. Inwieweit dieser Zusammenhang auch für andere Populationen gilt, sollte in weiterführenden Studien untersucht werden. Mit Hilfe der hier vorliegenden Daten ist es möglich, ausgehend von definierten und tastbaren Knochenpunkten am Gesichtsschädel, die Position der einzelnen Foramina und Kanäle der Fossa pterygopalatina von diesen Knochenpunkten direkt abzuschätzen. Damit können diese Untersuchungsergebnisse ein Hilfsmittel für die intraoperative Orientierung darstellen. Da für die in dieser Studie erhobenen Parameter eine annähernde Symmetriegleichheit nachgewiesen werden konnte, können zukünftig die Ergebnisse der rechten und linken Fossa pterygopalatina gleichrangig betrachtet werden. Die hier vorliegende Studie erlaubt eine Aussage über die Topografie der Fossa pterygopalatina des Menschen in Bezug auf die Raumebenen. Zudem liefert sie Grundlagen für weitere vergleichende Studien an anderen menschlichen Populationen und nicht-menschlichen Primaten.
Diese Arbeit untersuchte DVT-Aufnahmen der Schädel und dreidimensionalen Oberflächendarstellungen des harten Gaumens von insgesamt 19 Schädeln der Hylobatiden (Gibbons) in drei postnatalen Altersstufen. Die Ergebnisse sollen neue Erkenntnisse über mögliche Einflussfaktoren auf die Morphologie der Nasennebenhöhlen bei den Hominoiden (Mensch und Menschenaffen) gewinnen. Bezüglich der Pneumatisation des Gibbonschädels zeichnet sich die Cavitas nasi durch eine länglich gestreckte Form aus, welche von der Ausprägung des Sinus sphenoidalis beeinflusst wird. Die Sinus maxillares haben eine annähernd symmetrische Lage und weisen vereinzelt vertikal ausgerichtete Septen sowie kleinere Rezessus auf. Die Sinus sphenoidales variierten in Bezug auf ihre Volumina und Form zum Teil stark. Eine Besonderheit sind die vereinzelt beobachteten Rezessus, welche sich insbesondere in den interorbitalen Raum erstreckten. Außerdem ist ihre enge topographische Beziehung sowohl zur Orbita als auch zur Kieferhöhle für die Gibbons charakteristisch. Sinus ethmoidales und frontales kommen bei den Hylobatiden nicht vor. Vereinzelt werden aber Hohlräume in der lateralen Wand der Cavitas nasi gefunden, welche den Cellulae ethmoidales ähneln. Das Os frontale war teilweise lediglich durch weitmaschige Diploe gekennzeichnet. Weiterhin stellten wir fest, dass die Vorbuchtungen der Sinus paranasales in die Orbita insbesondere am Symphalangusschädel für einen Zusammenhang zwischen der Vokalisation und der Pneumatisation des Gibbonschädels sprechen. Die Gaumen der Gibbons haben eine zumeist ellipsoide Form, deren Wölbung sich mit zunehmendem Alter verstärkt und im dorsalen Abschnitt in eine annähernd rechteckige Form übergeht. In den statistischen Untersuchungen stellte sich heraus, dass die Morphologie des Gaumens der Gibbons nur einen geringen Einfluss auf die Größe ihrer Kieferhöhlen hat. Außerdem zeigte sich, dass sich Menschen und Gibbons hinsichtlich der morphologischen Beziehungen zwischen Gaumen und Kieferhöhlen unterscheiden.
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.
Das Ziel der vorliegenden Studie bestand darin, die Beziehungen der Zahnwurzeln der oberen Prämolaren und Molaren zum Sinus maxillaris bei den Großen Menschenaffen vergleichend-anatomisch zu untersuchen. Dabei wurden für den Orang-Utan auch Wachstumsveränderungen berücksichtigt. Für diese Arbeit standen 26 adulte Schädel der Gattungen Pongo pygmaeus, Gorilla gorilla und Pan troglodytes sowie 13 infantile und juvenile Schädel der Gattung Pongo pygmaeus zur Verfügung. Das biologische Alter der Tiere zum Zeitpunkt des Todes war unbekannt. An den Schädeln wurden zunächst definierte Längen-, Breiten- und Höhenmaße erhoben.
Von den Schädeln wurden DVT-Datensätze mit dem Digitalen Volumentomographen QR-DVT 9000 (NewTom Verona, Italien) angefertigt. An den DVT-Datensätzen wurden zunächst mit Hilfe der NewTom 3G Software (QR NNT 2.11 Professional) lineare Messungen der Zahnwurzellängen der Prämolaren und Molaren des Oberkiefers sowie der Knochendicke zwischen den Zahnwurzeln und dem Boden des Sinus maxillaris vorgenommen. Außerdem wurden die im DICOM-Format vorliegenden Schichtserien in das JPEG-Format umgewandelt. Anhand dieser Datensätze wurden die Zahnkeime der permanenten Zähne unter Verwendung von SURFdriver® dreidimensional rekonstruiert und deren Volumina bestimmt. Die erhobenen Daten wurden mit Hilfe nicht parametrischer Verfahren analysiert und untereinander in Beziehung gesetzt.
Die Untersuchungen zur Entwicklung der permanenten Zähne des Orang-Utans zeigten zu Beginn eine ausgeprägte Volumenzunahme der Zahnkeime des ersten Inzisivus und des ersten Molars. Der Durchbruch des ersten Molars erfolgte als erstes. Zu diesem Zeitpunkt begann die Resorption an den mittleren Milchschneidezähnen. Dem Wechsel der Inzisivi ging meist der Durchbruch des zweiten Molars voraus. Desweiteren überlappte der Beginn der Kronenbildung des dritten Molars mit der Fertigstellung der Krone des zweiten Molars.
Beim Orang-Utan weisen die Volumina der permanenten Zahnkeime einen signifikanten Zusammenhang mit der Gesichtsschädellänge, Gaumenlänge, Maxilloalveolarlänge und der Mittelgesichtsbreite auf. Mit Ausnahme des Zahnkeims des zweiten Molars konnte ebenfalls eine Korrelation mit der Gesamtschädellänge und der Obergesichtshöhe nachgewiesen werden.
Der Abstand zwischen den Zahnwurzelspitzen und dem Sinus maxillaris war bei allen drei untersuchten Gattungen Pongo, Gorilla und Pan über den palatinalen Wurzeln der Molaren am kleinsten. Die Knochendicke über den Zahnwurzeln des Schimpansen ist im Vergleich zu den anderen Gattungen am dünnsten. Darüber hinaus konnte bei Pan troglodytes eine Abnahme der Knochendicke über den palatinalen Wurzelspitzen von anterior nach posterior nachgewiesen werden.
Bezüglich der Wurzellängen zeigten unsere Untersuchungen, dass bei allen drei Gattungen die distobukkale Wurzel des dritten Molars die kürzeste war. Die Mittelwerte der Wurzellängen von Pongo und Gorilla lagen sehr nah beieinander, der Gorilla hatte jedoch tendenziell längere Wurzeln. Die kürzesten Zahnwurzeln wies der Schimpanse auf.
Bei den Pongiden besteht eine enge topographische Beziehung der Zahnwurzeln der Oberkiefermolaren zum Sinus maxillaris. Besonders bei Pan bilden sich tiefe Recessus der Kieferhöhle zwischen den Zahnwurzeln aus. Beim Schimpansen ragen 40,5% der Molarenwurzeln in den Sinus maxillaris, beim Gorilla hingegen nur 18,1% und bei Pongo 16,6%.
Als Zufallsbefund stellten sich drei überzählige Zähne dar. Dabei handelte es sich um eine Doppelanlage des lateralen Milchschneidezahns eines juvenilen Orang-Utans, sowie um vierte Molaren bei einem Orang-Utan Weibchen und einem Gorilla Männchen.
Die hier vorgestellten Untersuchungsergebnisse erweitern die Kenntnisse über die Beziehungen der seitlichen Oberkieferzähne und dem Sinus maxillaris bei den Großen Menschenaffen. Damit bilden sie eine Grundlage für Studien an unterschiedlichen menschlichen Populationen sowie weiteren nicht-menschlichen Primaten.
