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Medizinische Fakultät - Jahrgang 2007

 

Titel Distalisation oberer erster Molaren mittels Headgear in Abhängigkeit des Durchbruchsstadiums der zweiten Molaren
Experimentelle und numerische Untersuchungen
Autor Martin Baxmann
Publikationsform Dissertation
Zusammenfassung In dieser Arbeit wurde die Wirkungsweise des Headgears auf erste obere Molaren in Abhängigkeit des Durchbruchsstadiums der distalen Nachbarzähne an Schweineprämolaren experimentell untersucht und im Finite-Elemente-Modell simuliert. Untersuchte Durchbruchsstadien waren der vollständige Durchbruch, halber Druchbruch und das Keimstadium, wobei Bewegungen sowohl erster als auch zweiter Molaren ermittelt wurden.
Dazu wurden die initiale Zahnbeweglichkeit dreiwurzeliger Schweineprämolaren in einem optomechanischen Messaufbau dreidimensional erfasst. Die Belastung erfolgte bis zu einem Maximalwert von 15 N. Eine Gruppe der Präparate wurde anschließend vollständig in Kunststoff eingebettet und in 1,0 mm dicke Schnitte zerlegt, digital fotografiert und als Bitmap-Dateien gespeichert. Die zweite Gruppe wurde mit einem Cone-Beam-CT-Prototypen geröntgt und ebenfalls als Bitmap-Datei gespeichert. Auf Basis der Schnittbilder konnten mit Hilfe verschiedener Software-Programme dreidimensionale Finite-Elemente-Modelle generiert werden, die dann rechnerisch mit demselben Kraftsystem wie in der experimentellen Untersuchung belastet wurden. In einer ersten Rechnung wurde für die Materialparameter ein in vorherigen Studien bestimmter bilinearer Parametersatz für mehrwurzelige Schweinezähne verwandt. Die experimentell und numerisch ermittelten Kraft/Auslenkungskurven wurden dann durch Anpassung der Materialparameter aneinander angenähert. Es ergaben sich daraus folgende Durchschnittsparameter des Parodonts: E1=0,05 MPa, E2= 0,32 MPa und ε12=4,9 %.
Es konnte gezeigt werden, dass die initiale Zahnbeweglichkeit des ersten oberen Molaren bei Verwendung des Heagears von dem Durchbruchsstadium seiner distalen Nachbarzähne abhängt. Dabei konnten die klinischen Erfahrungswerte durch die experimentelle Untersuchung bestätigt werden. Die größte Translation des ersten Molaren ergab sich beim Keimstadium oder maximal halbdurchgebrochenen distalen Nachbarzahn. Die maximale Auslenkung dabei betrug 0,25 mm. Die Auslenkung mit vollständig durchgebrochenem distalen Nachbarzahn war um durchschnittlich 10% verringert. Wurde die Kraft des Headgears über den Kontaktpunkt vom erstenauf den zweiten Molaren übertragen, konnte gezeigt werden, dass ca. 30% der HG-Kraft noch auf den zweiten Molaren wirkten. Damit konnten klinische Erfahrungswerte nicht nur bestätigt sondern, hinsichtlich der prozentualen Kräfteverteilung zwischen dem ersten und dem zweiten Molaren, auch quantifiziert werden.
Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass der verwendete Cone-Beam-CT-Prototyp, der eine Schichtdicke der Präparate von 0,146mm ermöglichte, gegenüber der Erstellung histologischer Schnitte vorzuziehen ist.
Abstract Distalization of maxillary first molars by headgear with respect to the eruption stage of second molars experimental and numerical investigations
This study investigated the biomechanical behaviour of maxillary first molars in dependence to the eruption stage of their distal neighbours when headgear traction was applied. This was performed experimentally in pig jaw segments and then numerically simulated. Investigated stages of eruption of the second molars were complete eruption, half eruption and germ stage. The movement of first and also second molars was registered. By an optomechanical measuring system the initial tooth movement of three-rooted porcine premolars was three dimensionally registered. One group of teeth was then embedded in resin and cut into transverse section of 1,0 mm thickness and digitized. For the second group a cone-beam-ct-prototype was used. On the basis of these sections and with the help of various software programmes 3d finite-element-models could be constructed which then were numerically loaded with the same force system as applied in the experiment.
In the first calculation bilinear material parameters for multi-rooted-porcine teeth from previous studies were used. The parameters of experimental and numerical force/deflection curves were then approximated to achieve a satisfactory congruence. The material behaviour of the periodontal ligament determined for these specimen delivered mean values of E1=0,05 MPa, E2= 0,32 MPa und ε12=4,9%.
Forces up to a maximum value of 15 N were gradually applied. It could be shown that the initial movement of maxillary first molars when headgear traction is applied is dependend on the eruption stage of the distal neighbours which does support clinical experience. When the second molar is present as a germ or only half erupted greatest translation resulted. The maximum displacement was 0,25mm. If the second molar was already fully erupted the displacement of the first molar was decreased by 10% while 30% of the applied force was passed on to the second molar. Furthermore the use of a cone-beam-ct-prototype with a solution of 0,146mm is recommended as it seemed to be preferable compared to histological sections for constructing 3d- finite-element-models.
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© Universitäts- und Landesbibliothek Bonn | Veröffentlicht: 2007