Computergestützte Analyse der Biomechanik von Zahnbewegungen

Die Grundprinzipien der Biomechanik wurden in den 60er Jahren des 20sten Jahrhunderts mit den Arbeiten von Burstone und später Nikolai in die Kieferorthopädie eingeführt. Exerimentelle und theoretische Untersuchungen mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) konzentrierten sich auf die Bestimmung der Position des Widerstandszentrums ein- oder mehrwurzeliger Zähne. Auf Grund der komplexen Morphologie und Struktur des Systems Zahn - Parodontalligament - Alveolarknochen und wegen der eingeschränkten Leistungsfähigkeit der Computer waren die ersten Modelle sehr vereinfacht. Verbesserte FE-Software, sehr leistungsfähige Programmsysteme zur Geometrierekonstruktion und nicht zuletzt die enorme Leistungssteigerung der Personal Computer in den letzten beiden Jahrzehnten mündeten in stetig verbesserte Rechenmodelle und komplexere Modellannahmen. In diesem Beitrag wird der Einsatz der FEM im Rahmen der kieferorthopädischen Biomechanik anhand verschiedener Beispiele vorgestellt. Dabei werden mit der Bestimmung der Materialparameter und der Widerstandszentren einzelner Zähne ebenso die Grundlagen beschrieben wie auch die Möglichkeiten einer zukünftigen rechnergestützten Behandlungsplanung mittels Bone-Remodelling-Theorien aufgezeigt. Die Beispiele verdeutlichen, dass die FEM heutzutage ein sehr nützliches und relativ einfach zu handhabendes Werkzeug ist, mit dem eine Vielzahl von Problemen der Struktur- und Biomechanik gelöst werden können. Trotz des enormen technologischen Fortschritts sind auch auf dem Gebiet der kieferorthopädischen Biomechanik weiterhin eine Vielzahl von Problemen zu lösen. Schlagwörter: Kieferorthopädie, Biomechanik, Finite- Elemente-Methode, Widerstandszentrum, Bone Remodelling-Theorien, Laser Scanning, Geometrierekonstruktion, Surface-Matching