Numerische Analyse der biomechanischen Eigenschaften prothetischer Verankerungselemente

Abstract

Ziel dieser Arbeit war es, mithilfe der Finite-Elemente-Methode eine prothetische Versorgung eines teilbezahnten Unterkiefers zu simulieren. Diese prothetische Versorgung wurde durch die drei Verankerungsformen Teleskopkrone, Modellgussklammer und Präzisionsgeschiebe an der Restbezahnung, konkret an den Zähnen 33 und 44, befestigt. Um das Verhalten der unterschiedlich verankerten Prothesen zu untersuchen, wurde mittels Belastungsstempeln Kraft eingeleitet. Diese Belastungsstempel wurden jeweils an den Pfeilerzähnen, an dem direkt distal angrenzenden Prothesenzahn und zusätzlich am Kauzentrum an Position der ersten Molaren angebracht. Die Stempel wurden einzeln, darauf quadrantenweise, und schließlich alle sechs Stempel mit 500 N belastet Zur Auswertung wurden einmal sogenannte Heatmaps bei Maximalbelastung angefertigt, die die Verteilung des betrachteten Parameters, z.B. der Spannung, auf dem ausgewählten Gewebe zeigen. Zur näheren Betrachtung wurden Rigid Body Elements, an Pfeilerzähnen und Prothesenzähnen angebracht, um ihre genaue Bewegung unter der Belastung aufzeichnen und vergleichen zu können. <br /> Im Vergleich der Verankerungsarten traten nur geringe Unterschiede auf, jedoch kam es bei distaler Belastung des kombinierten Zahnersatzes, also der Teleskop- und Geschiebeprothese, im Vergleich zur Modellgussprothese zu höherer Belastung des Pfeilerzahnes und seines umgebenden Knochens. So lag die Auslenkung der Wurzel von 44 bei Belastung von 45 der Geschiebeprothese bei -0,0266 mm, der Teleskopprothese bei -0,0268 mm, der Modellgussprothese jedoch nur bei -0,0261 mm. Die Kraftweiterleitung der Modellgussprothese erfolgte dagegen bei distaler Belastung vermehrt auf die darunterliegende Mukosa und den Knochen. So lag die maximal ermittelte Spannung im Knochen bei Belastung an 36 mit 1,60 MPa bei der Modelgussprothese deutlich über der der anderen Verankerungsarten mit 1,06 MPa. Ein erwarteter Unterschied in der Pfeilerzahnqualität zwischen Prämolar und Eckzahn war nicht auszumachen. Alle ermittelten Werte der Spannung und der Verzerrung lagen mit maximal 7,8 MPa, soweit referenzierbare Literaturwerte vorlagen, im physiologischen Bereich. Die gemessenen Werte des weitergeleiteten Drucks in den Knochen befanden sich in dem Bereich, in dem Anpassung des Knochens durch Remodelling ohne pathologische Mikrotraumata stattfindet. <br /> Die hier erstellte Simulation ist eine Vereinfachung der klinischen Realität. Nichtsdestotrotz hat man in dieser Arbeit die klaren Vorteile der FEM-Simulation sehen können, die schnell zu aussagekräftigen Ergebnissen führt, ohne langwierige klinische Studien betreiben zu müssen.