Das customized Alignersystem

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1 Inwieweit durh Einstz modernster Computertehnologie die Aktivierung von Korrekturshienen noh präziser relisiert werden knn, demonstriert Dr. Wjeeh Khn nhnd des von ihm entwikelten orthops -Alignersystems*. Ds ustomized Alignersystem Trnsltion Tipping/Rottion A. 1:Ausmß der Wurzelewegung durh Kippung/ Rottion. Herusnehmre Aligner us thermoplstishen Kunststoffen sind orthodontishe Geräte, die seit mehreren Jhrzehnten in der Kieferorthopädie verwendet werden. Durh die Trnsprenz dieser Kunststoffe sind die Aligner fst unsihtr und deswegen uh meistens die evorzugte Whl in der kieferorthopädishen Behndlung vieler erwhsener Ptienten. Wie ei festsitzenden Behndlungen, wo un - tershiedlihe Befunde den Einstz von vershiedenen Behndlungsmitteln (z. B. orthodontishe Drähte, TPA, Auxiliries usw.) e - nötigen, sollten uh ei Aligner-Behndlungen individuelle Behndlungsmerkmle und Besonderheiten erüksihtigt werden. Dies edeutet neen der individuellen Plnung die Benutzung von ehndlungsspezifishen thermoplstishen Kunststoffen. Nur so können Aligner uh effektiv wie ndere ülihe Behndlungsmittel die Krft üer die Zähne uf den Knohen üertrgen, durh mehnishe Trnsduktion Knohenumumehnismen (Remodeling) hervorrufen und dmit orthodontishe Bewegungen ermöglihen. Herstellungsprozess mittels CAD/CAM Anfng der 1980er-Jhre wndte der frnzö - sishe Zhnrzt Frnçois Duret erstmls den CAD/CAM-Prozess in der Zhnmedizin n. Auh ei der Herstellung von Alignern ieten die CAD/CAM-Methoden entsheidende Vorteile im Vergleih zu herkömmlihen Prozessen. Ds orthops -System nutzt deswegen diese innovtiven Tehniken, um präzise Zhnewegungen durhzuführen. Shwieri - ge Zhnewegungen sind ddurh leihter durhzuführen und komplexere Set-ups einfher zu relisieren. Spnnung F/A Simultion der Zhnewegung Die Erfssung der Dten für den CAD/CAM- Prozess erfolgt durh ds Einsnnen der Adrüke oder Zhnmodelle oder direkt eim Ptienten mithilfe eines Introrl-Snners. So ist es llerdings nur möglih, die Zhnkronen in der Softwre drzustellen. Die Wurzeln der Zähne werden hingegen durh solhe Sn-Verfhren niht erfsst. Für die Nh - ildung der Wurzeln sind entweder DVT- oder CT-Dten notwendig oder virtuelle Wurzeln müssen mittels CAD-Softwre hergestellt werden. Beim orthops -Prozess werden die Wurzeln mithilfe einer CAD-Softwre hergestellt. Die Berüksihtigung der Wurzellänge ei der Behndlungssimultion ist notwendig, um ds Ausmß der lineren Vershieung im Wurzelereih zu klkulieren. Dieser Wert ist für lle Bewegungssitutionen (Rottion, A. 2: Spnnungs-Dehnungs-Digrmm. E-Modul Dehnung 12 I KOMPENDIUM 2012

2 A. 3: Finite-Elemente-Anlyse: shrittweise Simultion des Thermoform-Vorgngs. A. 4: Finite-Elemente-Anlyse: geshlossener Thermoform-Vorgng. Kippung, Torque usw.), ußer der einer reinen Trnsltionsewegung, relevnt (A. 1). Mit der CAD-Softwre des orthops -Systems werden die virtuellen Wurzeln entsprehend den eingesnnten Kronen dptiert, um dmit einen kompletten Zhn zu ilden. Nur so ist es möglih, mit der ttsählihen Bewegung im Wurzelereih innerhl des vorde - finierten Limits zu leien und dieses niht zu üershreiten. Mterileigenshften Niht nur die CAD/CAM-Methode, sondern uh die Mterileigenshften der thermoplstishen Kunststoffe spielen ei den Behndlungen eine sehr große Rolle. Es ist sehr wihtig, dss wir ls Kieferorthopäden es verstehen, die Prozesse der Zelliologie uf mikros - kopisher Eene und die Regeln der iomehnishen Krftuswirkung ei Aligner-Therpien niht von Behndlungen mithilfe n derer Geräte zu untersheiden. Dies edeutet, dss die wissenshftlihen Kenntnisse, welhe wir in üer 100 Jhren moderner Kiefer orthopädie gewonnen hen, hinsihtlih der Vorteile der Verwendung leihter Kräfte uh für die Behndlung mit Alignern gültig sind. Wir wissen, dss orthodontishe Zhnewegungen durh leihte orthodontishe Kräfte ohne negtive Neeneffekte erreiht werden können. Leihte Kräfte verurshen weniger Shmerzen, Wurzelresorptionen oder unterminierende Resorptionen. Deswegen ist es unser Ziel, diese orthodontishen Kräfte soweit wie möglih niedrig zu dosieren und somit die Neeneffekte gering zu hlten. Die Verwendung elstisher thermoplstisher Kunststoffe in der Herstellung der orthops -Aligner ist neen dem Einstz moderner Herstellungsverfhren ein sehr wihtiges Element. Niht nur, um orthodontishe Kräfte zu reduzieren, sondern uh um während der Behndlung die plstishe Deformtion der Aligner zu vermeiden und dmit eine kontrollierte Zhnewegung zu ermöglihen. Nur dnn können shwierig zu ehndelnde Zhnfehlstellungen effektiv therpiert werden. Elstizität Die Elstizität eines Mterils ist jene Eigenshft, unter Krfteinwirkung seine Form zu verändern und ei Wegfll der einwirkenden Krft in die Ursprungsform zurükzukehren. Ds Elstizitätsmodul (E-Modul) eshreit ds Verhlten zwishen Spnnung und Dehnung eines Mterils. Es ist unhängig von der Quershnittsflähe und Formstruktur des Mterils und stellt dmit eine Mterilkonstnte dr. Je niedriger ds E-Modul ist, desto elstisher ist ds Mteril. A. 5: Drstellung der Krftvektoren mithilfe der Finite-Elemente-Methode. Ds shemtishe Spnnungs-Dehnungs-Di - grmm (A. 2) zeigt eine Kurve, die den Zusmmenhng zwishen Spnnung und Dehnung drstellt. Ds E-Modul wird uf dem nfngs lineren Bereih der Kurve gemessen: Elstizitätsmodul = Spnnung: Dehnung. Der Üergng zwishen linerem und flhen Teil der Kurve wird ls die Fließgrenze (Elsti Limit) ezeihnet. Bis zu dieser Grenze leit ein Mteril elstish. Dnh fängt es n, sih permnent zu verformen (plstishe Deformtion). Dei ist F: A die mehnishe Spnnung und l:l die Dehnung. Die Dehnung ist ds Verhältnis von Längenänderung zur ursprünglihen Länge. Elstizitätsmodul = Spnnung: Dehnung: E = (F:A):( l:l), woei F = Krft; A = Quershnitt; l = Längenänderung und L = ursprünglihe Länge ist. Auh die resultierende Krft ist proportionl zum E-Modul. Je elstisher ds Mteril, desto niedriger ist die Krft: F = AE ( l:l). 14 I KOMPENDIUM 2012

3 Steifigkeit Die Steifigkeit ist der Widerstnd eines Körpers gegen Verformung durh eine Krft oder ein Drehmoment. Im Gegenteil zur Elstizität ist diese Eigenshft neen dem Mteril uh von der Geometrie des Körpers hängig. Mthemtish gesehen ist die Steifigkeit k: k = F: l oder k = AE:L Aus der ersten Gleihung wird deutlih, dss neen dem E-Modul die Steifigkeit proportionl zum Quershnitt und umgekehrt proportionl zur ursprünglihen Länge des Mterils ist. FALLBEISPIEL 1 (A. 6 15) A. 6 : Anfngsefund: extrorle Ansihten. Elstizität Steifigkeit Es ist sehr wihtig, den Untershied zwishen Elstizität und Steifigkeit zu verstehen. Wenn eine plstishe Verformung des Mte - rils vermieden werden soll, muss ein elstishes Mteril für die Herstellung der Aligner gewählt werden. Ein dünneres, jedoh weniger elstishes Mteril mg zwr niht so steif sein, wird sih er genuso shnell verformen wie ein dikeres Mteril (siehe oen). Finite-Elemente-Methode Durh die Verwendung der Finite-Elemente- Methode-Softwre ist es möglih, untershiedlihe thermoplstishe Mterilien virtuell miteinnder zu vergleihen und ddurh resultierende Kräfte grfish drzustellen. Die Ortho Cps GmH enutzt die FEM-Softwre niht nur, um untershiedlihe thermopls - tishe Mterilien in untershiedlihen Behndlungssitutionen miteinnder zu vergleihen, sondern uh für die Drstellung der iomehnishen Kräfte und für die Optimierung der Atthmentformen in vershiedenen Behndlungsszenrien (A. 4, 5). Ein speziell für orthops progrmmiertes Plug-in (A. 5) erleihtert ds Hndling der sehr komplexen und ufwendigen Softwre. Durh den Einstz der Finite-Elemente-Softwre sind zhlreihe Veresserungen in der Mteriluswhl sowie neue Kenntnisse hinsihtlih ligner-relevnter Biomehnik gewonnen worden, die den Herstellungsprozess weiterentwikelt hen. A. 7 e: Anfngsefund: introrle Aufnhmen. A. 8: Anfngsefund: OPG. d e Flleispiel (A. 6 is 15) Eine 30-jährige Ptientin mit einer Klsse I- Verzhnung, usgeprägtem Engstnd sowie Tiefiss wurde mit der orthops -Apprtur ehndelt. A. 9, : Virtuelles Set-up mittels CAD-Softwre. KOMPENDIUM 2012 I 15

4 A. 10 : Anfngsefund. A. 11 : Erster Zwishenefund. Dignose und Behndlungsplnung Nh Einsnnen der Modelle mittels orthops -Softwre erfolgten die Plnung und Festlegung der Behndlungsojektive (Aildung 9, ). D es sih um eine reine orthodontishe Behndlung hndelte, wurde uf eine FRS-Anlyse verzihtet. Oerkiefer Der Oerkieferzhnogen zeigte eine trnsversle Einengung zusmmen mit pltinler Kippung der linken Prämolren. Eine mesile Aufwnderung von 2 is 3mm des linken Seitenzhnsegmentes sowie ein Bukklstnd der Zähne 22 und 23 wurden eenflls festgestellt. Unterkiefer Die Anlyse des Unterkieferzhnogens erg einen usgeprägten Engstnd der Front, eine lingule Kippung der linken Prämolren und diverse Einzelzhnrottionen ls Befund. Bisslge Die Ptientin htte eine eidseitige Klsse I- Okklusion im Molrenereih mit einer leihten Klsse II-Ekzhnreltion uf der linken Seite. Ein dentolveolärer Tiefiss wr eenflls festzustellen. Behndlungsziele Im Behndlungspln wurden folgende Ziele festgelegt: ) trnsversle Nhentwiklung im Oer - kiefer und pproximle Shmelzreduktion (ASR) zur Pltzeshffung ) Distlisieren des linken Zhnsegmentes (siehe A. 9) ) Intrudieren, Derotieren und Torquen der oeren Inzisivi d) Proklinieren und Intrudieren der unteren Inzisivi e) Auflösen der Engstände f) Bissheung und Einstellung einer regelrehten Verzhnung. Behndlungspprtur Für die orthops -Apprturen (CAPS) wurden folgende Mterilien usgewählt: 1. Behndlungsphse (Behndlungsshritte 1 is 3): softocaps: Ethylenvinylett (EVA), Stär - ke 3 mm hrdcaps: Polypropylen (PP), Stärke 1 mm. 1. Behndlungsphse (Behndlungsshritte 4 is 8): A. 12 : Zweiter Zwishenefund. A. 13 : Ashlussefund. 16 I KOMPENDIUM 2012

5 A. 14 : Behndlungsende: extrorle Aufnhmen. d Diskussion Die Erfhrungen mit der orthops -Behndlungsmethode zeigen, dss durh den Einstz moderner Computertehnologie zur präzisen Aktivierung der Behndlungsshienen (CAPS) zusmmen mit einer fllezogenen Auswhl des thermoplstishen Kunststoffs zur Herstellung der CAPS, uh Zhnfehlstellungen, die mit herkömmlihen Shienensystemen nur shwierig zu relisieren sind, effektiv ehndelt werden können. Es zeigt sih eenflls, dss die ereits eshrieenen Grundprinzipien der Kieferorthopädie wie sorgfältige Plnung, eine Anwendung leihter Kräfte sowie kontrollierte Zhnewegungen unhängig dvon, welhe Behndlungspprturen oder -tehniken Anwendung finden ihre Gültigkeit ehlten. *Ortho Cps GmH, Hmm, Kurzvit A. 15 e: Behndlungsende: introrle Aufnhmen. e softocaps: Polyurethn in Komin tion mit Polyront (PC), Gesmtstärke 1,8 mm hrdcaps: Polyethylenterephthlt (PET- G), Stärke 0,5mm. 2. Behndlungsphse (Behndlungsshritte 9 is 16): softocaps: Polyurethn in Komintion mit Polyethylenterephthlt (PET-G), Gesmtstärke 2mm hrdcaps: Polyethylenterephthlt (PET- G), Stärke 0,8mm. Behndlungssequenz Die softocaps wurden immer nhts getrgen. Nh einer Trgezeit von einer Wohe wurden für die nähsten zwei Wohen zusätzlih die hrdcaps tgsüer getrgen. Die Behndlungssequenz für lle nderen Behndlungsshritte lie gleih. Die Aktivierung pro Behndlungsshritt lg zwishen 0,4 und 0,5 mm. Die Behndlungsduer etrug 14 Monte. Ergenisse Die in den Aildungen 10 is 13 drgestellten Aufnhmen von Oer- und Unterkiefer zeigen den Behndlungsverluf. Die Ashlussunterlgen (A. 14) zeigten, dss die Behndlungsojektive erreiht wurden. Die Ptientin trug weiterhin die letzte hrdcap im Oerkiefer ls Retentionsshiene. Im Unterkiefer wurde zur Lngzeitstilisierung ein Ortho-Flex- Lingulretiner (F. Reline Orthodontis) ein - gesetzt und die Ptientin entsprehend üer die Notwendigkeit der Retentionsphse ufgeklärt. Adresse Dr. Wjeeh Khn FZA für Kieferorthopädie Oststrße Hmm Tel.: Fx: [email protected] Dr. Wjeeh Khn ö Studium der Zhnmedizin, Universität von Punj-Lhore ö wissenshftliher Angestellter, Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Gesihtshirurgie der Westfälishen Wilhelms-Universität Münster ö 1989 Doktor der Zhnheilkunde ö klinish-universitäre Fhrztweiterildung in Kieferorthopädie, Poliklinik für KFO, Westfälishe Wilhelms-Universität Münster ö seit 11/1996 niedergelssen in eigener Prxis in Hmm ö seit 1/2006 Geshäftsführer der Ortho Cps GmH KOMPENDIUM 2012 I 17