Biomechanische Untersuchung der Materialparameter des Parodontalligaments im Schweinemodell

Abstract

Diese Arbeit befasste sich mit den zeitabhängigen elastischen Materialparametern des Parodontalligaments zweiwurzeliger Schweinezähne. Die initiale Zahnbewegung von fünf Schweineprämolaren wurde in einem biomechanischen Messsystem mit Belastungszeiten von 0,2 s, 0,5 s, 1 s, 2 s, 5 s und 10 s und einer bukko-lingualen Auslenkung von 0,2 mm gemessen und als Kraft-Auslenkungs-Kurven dargestellt. Die Präparate wurden anschließend in einem μCT-Scanner eingescannt und aus den Röntgenbildern wurden dreidimensionale Finite-Elemente-Modelle hergestellt. An diesen Modellen erfolgte die Bewegungssimulation und die numerische Bestimmung der Materialparameter des PDLs. Durch Vergleich der numerischen Ergebnisse mit den gemessenen Werten wurden die Materialparameter solange variiert, bis eine möglichst exakte Übereinstimmung erzielt wurde.<br /> Ein bilinearer Materialparametersatz mit einer Grenzdehnung, die den Übergang zwischen erstem und zweitem E-Modul darstellt, wurde verwendet. Die Ergebnisse zeigen eine gute Simulation der experimentell gemessenen Kraft-Auslenkungs-Kurven. Die Mittelwerte der E-Moduln zeigten sowohl für den ersten als auch für den zweiten E-Modul eine zeitabhängige Abnahme. Für die schnellste Belastung von 0,2 s lagen die Mittelwerte des ersten E-Moduls bei 1,1 MPa und des zweiten E-Moduls bei 3,1 MPa. Bei der langsamsten Belastungszeit von 10 s lag der Mittelwert des ersten E-Moduls bei 0,3 MPa und des zweiten E-Moduls bei 1,3 MPa. Die Mittelwerte der Grenzdehnung nehmen von 0,2 s bis 1 s von 7 % auf 5 % ab und blieb dann konstant auf 5 %.<br /> Es konnte gezeigt werden, dass insbesondere in den ersten 10 Sekunden der initialen Zahnauslenkung eine deutliche zeitliche Abhängigkeit der Materialparameter des Parodontalligaments vorliegt. Die Ergebnisse dieser Arbeit bilden zusammen mit den von Papadopoulou (2012) eine abschließende Betrachtung des Kraft-Auslenkungs-Verhaltens und der biomechanischen Eigenschaften des PDLs von 0,2 s bis 600 s. Diese Daten werden in eine geschlossene Theorie von Favino et al. (2012) einfließen.