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Kieferorthopädie | Multibandtechnik zur Übersicht

Multibandtechnik 08.02.2011

Modifizierung von Bracketbasen für höhere Passgenauigkeit

In diesem Jahr werden die selbstligierenden Brackets (SLB) Themenschwerpunkt in der KN sein.

Dabei soll sich nicht nur bekannten Fakten, sondern vielmehr auch einer kritischen Beleuchtung einzelner Systeme gewidmet werden. Denn nicht selten klafft zwischen den zahlreichen Vorteilen, welche SLB in der Regel nachgesagt werden, und den klinischen sowie wissenschaftlichen Fakten eine große Lücke. Im ersten Schwerpunktbeitrag stellen Dr. Björn Ludwig, Prof. Dr. Jörg A. Lisson, Dr. Bettina Glasl und Dipl.-Ing. (FH) Carsten Wagner M.Sc. die Ergebnisse einer Studie vor, auf deren Grundlage die Passgenauigkeit von Bracketbasen erhöht werden konnte.


Einleitung

Auch wenn die Anfänge selbst­ligierender Brackets viele Jahrzehnte zurückliegen, erfreuen sich diese Behandlungsapparaturen erst in jüngerer Vergangenheit zunehmender Beliebtheit. Insbesondere in den letzten zehn Jahren ließen eine ständig wachsende Anzahl immer neuer Systeme und Designkonzepte eine wahre Euphorie entstehen, die SL-Brackets noch bis vor Kurzem ganz selbstverständlich mit Vorteilen wie weniger Friktion, kürzeren Stuhlzeiten oder einem besseren Anwenderkomfort in Verbindung brachten. Egal, welche Designmerkmale einzelne Systeme aufwiesen, der Begriff „selbstligierend“ schien hier Legitimierung genug zu sein.

Längst ist diese, zum großen Teil auch durch die herstellende Industrie geschürte Euphorie wissenschaftlichen Fakten gewichen. Denn diese belegen in zahlreichen Untersuchungen sowie rund um den Globus publizierten Artikeln, dass selbstligierende Brackets sicherlich ihre Vorteile aufweisen, jedoch keinesfalls „die Allzweckwaffe schlechthin“ darstellen. Gleich konventionellen Brackets weisen auch sie durchaus ihre Schwachstellen auf, wie beispielsweise eine mitunter ungenügende Passfähigkeit der Basis, die nicht ausreichende Prä­zision der Slots oder nicht einwandfrei funktionierende Verschlussmechaniken, was sich wie­derum in unerwünschten Zahnbewegungen, limitierten Kor­rekturen oder einer nur bedingt möglichen Verkürzung der Gesamtbehandlungszeit zeigt. Zu­dem ist anzumerken, dass viele Vorteile, die SL-Brackets zugedacht werden, wie beispielsweise dass durch deren Einsatz Expansionen in Non-Extraktionsfällen erleichtert würden, aufgrund bis­lang fehlender Langzeitstudien nicht wissenschaftlich belegt wer­den können.

Es lohnt also einmal mehr der detaillierte Blick hinter die Designdetails selbstligierender Brackets. Wie können diese technisch verfeinert werden, um auf der Hand liegenden Problemen zu begegnen, sodass jene Apparaturen zunehmend halten, was sie versprechen? Der vorliegende Artikel stellt die Ergebnisse einer Studie* vor, in deren Rahmen rund 4.000 Zähne aus aller Welt im 3-D-Laserscan-Verfahren erfasst und auf ihre natür­liche Wölbung hin untersucht worden sind, um die Passge­nauigkeit der Bracketbasis der 3. Gene­ration des Quick®-Systems (BioQuick®)** zu verbessern.

Eine Frage der Basis

Ein generelles Problem aller Brackets – egal ob konventionell oder selbstligierend – stellt deren mitunter schwierige Platzierung (Kippeln) aufgrund der im Vergleich zur Zahnoberfläche geringeren Wölbung der Basis dar. So kann das Bracket beim Andrücken an die Ober­flä­che des Zahnes kippen (Abb. 1). Diese Inkongruenz der Bracket­basis zur Zahnoberfläche bedarf des Ausgleichs durch eine ungleichmäßige Adhäsivschicht. Zusätzliche Kippeffekte sowie das Abgleiten aus der Idealposition bis zur Polymerisation können Klebefehler verursachen, was in Kom­bination mit dem Materialüberschuss zur fehlerhaften Ausrichtung des Slots und somit zu ungewollten Zahnbewegungen führt.

Nur ein entsprechend den anatomischen Gegebenheiten geformtes Klebepad, welches die Zahnoberfläche optimal umschließt, würde das Kippeln eliminieren und letztlich die Bracketpositionierung erleichtern. Daher bieten Hersteller in der Regel Brackets mit einer mehr oder weniger stark ausgeprägten Basiswölbung an. Jedoch wird da­bei auf unterschiedliche Verfahren zurückgegriffen, die große Unterschiede hinsichtlich der sta­tistischen Gewichtung und Zuverlässigkeit ermittelter Datensätze aufweisen. So wurden und werden die Krüm­mungsbahnen noch heute an extrahierten Zähnen oder Gipsmodellen anhand vertikaler sowie horizontaler Schliffpräparate ermittelt. Ein Verfahren, was lediglich ei­ne klei­ne Probenmenge pro Ein­zel­zahn erfasst und zudem langwierig und materialintensiv ist.

Längst können aufgrund mo­dernster Technologien Zahnmodelle durch dreidimensionale Rekonstruktion und Datenverarbeitung vermessen werden, was ein materialschonendes und vor allem effizientes Verfahren darstellt, da eine hohe Fallzahl mit statistischer Gewichtung erreicht werden kann. Voraussetzung für die Konstruktion optimierter Passformen von Basen auf Grundlage solcher Datensätze ist jedoch die Tatsache, dass die Brackets im sogenannten MIM- oder CIM-Verfahren (Metal Injection Molding bzw. Ceramic Injection Molding) gefertigt werden, da nur diese die Umsetzung solcher Kurvaturen ermöglichen.

Anatomische Passform

Um eine optimale Passform zu erreichen, ist es erforderlich, sowohl die mesio-distale als auch okkluso-gingivale Oberflächenkrümmung in die Kurvatur der Bracketbasis zu übertragen. Da die Zahnoberfläche in horizonta­ler wie vertikaler Richtung kei­ne einheitliche Wölbung aufweist, sondern positionsabhängig von unterschiedlichen Radien überzogen wird, galt es, das Design des Pads auf die entsprechende Position auf dem Zahn anzupassen und dessen Radius zu überprüfen und gegebenenfalls neu zu definieren (Abb. 2, 5).

Um den optimalen Radius zu be­stimmen, wurden weltweit 230 Gipsmodelle von Gebissen verschiedenster Populationsgruppen gesammelt und dreidimensional eingescannt. Dieses 3-D-Scanverfahren (basierend auf dem Prinzip der Weißlicht-Streifenprojektion) ermöglicht die morphologische Erfassung großer Gruppen einzelner Zähne sowie die Vermessung ihres spezifischen Volumens und ihrer Oberflächenkrümmungen. Aus den Ergebnissen werden Durchschnittswerte errechnet, die eine ausreichende morphologische Kongruenz für die Einzelfallanwendung gewährleisten können (Abb. 3, 4).

Der 3-D-Scan eines OK-Prä­mo­la­ren verdeutlicht, dass sich die Bukkalfläche anstelle einer kons­­tanten Wölbung aus mehreren Krümmungsbahnen zusam­men­setzt. Die Oberflächenkrüm­mung verändert sich dabei in horizontaler und vertikaler Richtung. Für den Prämolaren bedeutet das, dass der Radius von mesial nach distal abnimmt, wohingegen er sich in okkluso-gin­givaler Richtung kontinuierlich vergrößert (Abb. 4a, b). Der 3-D-Scan der Basis des für diesen Zahn vorgesehenen Brackets (Abb. 5) zeigt eine stark gekrümmte Unterseite (vertikaler Schnitt). Diese Inkongruenz führt beim Bonding zu einer mangelnden Passgenauigkeit auf der Zahnoberfläche, was durch eine ungleichmäßige Kompositschicht unter der Basis ausgeglichen werden müss­te.

Nach Übertragung der Mess­ergeb­nisse für den OK-Prämolaren in die Gauss’sche Normalver­teilung (Abb. 6), zeig­te sich bei 53% aller gemessenen Zäh­ne ei­ne optimale Passung. 30% wiesen hingegen einen kleinen Hohlraum zwischen Zahnoberfläche und Bracketbasis auf. Hier lag die Basis lediglich auf den Mesial- und Distalkanten auf. Bei 17% al­ler gemessenen Zähne konnte noch immer eine leichte Tendenz zum Kippeln beobachtet werden.

Auf Grundlage der Ergebnisse dieser Studie wurde für das BioQuick®-Bracket (3. Generation des Quick®-Systems) eine neue, biologisch angepasste Basis entwickelt (Abb. 7), welche sich durch ihre anatomische Konturierung optimal der Zahnkronen­form anpasst und eine sichere Positionie­rung der Brackets ermöglicht.

Klinische Anwendung

Wie die Erfahrung zeigt, waren aus klinischer Sicht – sofern es beim Andrückvorgang tatsächlich zum Kippeln der Brackets kam – in der Regel die Unterkieferfrontzähne von leichten Abweichungen hinsichtlich der gewünschten optimalen Zahnstellung betroffen. Diesem Effekt konnte aufgrund der anatomisch angepass­ten Basis nun entgegengewirkt werden. Das Behandlungsbeispiel (Abb. 8 bis 11) zeigt einen 16-jährigen Patienten mit Klasse III-Tendenz, Engstand in der unteren Front, offenem Biss sowie hypoplastischen oberen 2ern.

Diskussion

Der klinische Einsatz selbst­li­gie­render Brackets ist kei­nesfalls frei von Problemen, sondern weist vielmehr ebenso Schwachstellen auf, wie diese auch bei Anwendung konventioneller Systeme auftreten. Klinische Erfahrungen sowie wissenschaftliche Untersuchungen zeigen, dass die in der Regel mit der Anwendung von SLB suggerierten Vorteile tendenziell nicht mit der Realität des Praxisalltags übereinstimmen. Mithilfe beschriebener Studie wur­de versucht, die anatomisch perfekte Passung für Bracketbasen zu definieren, sodass etwaiges Kippeln von Brackets beim Andrückvorgang und daraus resultierende Ungenauigkeiten und klinische Folgeerscheinungen von vornherein vermieden werden können.

* durchgeführt in Zusammenarbeit der Klinik für Kieferorthopädie der Universität des Saarlandes, der Praxis Dr. Björn Ludwig & Dr. Bettina Glasl in Traben-Trarbach sowie der Firma FORESTADENT, Pforzheim.
** Fa. FORESTADENT, www.forestadent.com

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