Numerische Simulation und biomechanische Analyse einer kieferorthopädischen Behandlung im parodontal geschädigten Gebiss

Abstract

Einleitung: Häufig wird nach Ausheilung einer Parodontitis eine kieferorthopädische Behandlung durchgeführt, um das noch bestehende Knochenangebot beispielsweise durch eine Intrusion von Zähnen zu nutzen. In dieser Studie wurde das biomechanische Verhalten eines reduzierten Parodonts durch die numerische Simulation einer Intrusion der Oberkieferinzisiven mit verschiedenen kieferorthopädischen Intrusionsmechaniken untersucht.<br /> Material und Methode: Die Bewegungssimulationen wurden mit einem patientenindividualisierten, parodontal reduzierten, 3D-Finite-Elemente-Modell durchgeführt. Die Morphologie dieses Oberkiefermodells wurde auf Basis der DVT-Datensätze von vier Patienten generiert. Die Materialparameter von Zahn (E = 20 GPa), Parodontalligament (bilinear elastisch, E₁ = 0,05 MPa, E₂ = 0,20 MPa, ε₁₂ = 7 %) und Knochen (homogen, isotrop, E = 2 GPa) wurden aus früheren Untersuchungen übernommen. Es wurden eine segmentierte Intrusion der vier verblockten Inzisivi in Anlehnung an die Segmentbogentechnik nach Burstone und eine isolierte Intrusion einzelner Inzisivi mit Cantilevern simuliert. Durch Variation der Materialparameter konnten verschiedene biologische und biomechanische Zustände des Parodontalligaments simuliert werden. Um den Einfluss des Knochenverlustes beurteilen zu können, wurden die Simulationen zum Vergleich auch mit einem idealisierten, parodontal gesunden FE-Modell gerechnet.<br /> Ergebnisse: Die Intrusion mit der Cantilever-Mechanik zur Einzelzahnintrusion gestaltete sich rotationsärmer als das segmentierte Vorgehen. Bei beiden Intrusionsmechaniken war im parodontal reduzierten FE-Modell eine deutliche Erhöhung der Zahnauslenkungen und Dehnungen im Parodontalligament erkennbar.<br /> Schlussfolgerung: Der erhöhten parodontalen Belastung im parodontal reduzierten Gebiss sollte mit einer Reduktion der kieferorthopädischen Kräfte und der Auswahl einer gewebeschonenden Mechanik entgegengewirkt werden. Hierbei kann der Einsatz numerischer Methoden zukünftig einen wichtigen Beitrag für die computergestützte, patientenindividualisierte Behandlungsplanung leisten.