Thieme: Zahn-Mund-Kiefer-Heilkunde – Kieferothopädie
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Zahn-Mund-Kiefer-Heilkunde Lehrbuchreihe zur Aus- und Weiterbildung Bisher erschienen sind folgende Bände Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York Kieferorthopädie Herausgegeben von Franz Günter Sander Norbert Schwenzer Michael Ehrenfeld Mit Beiträgen von M. Oliver Ahlers Hans-Peter Bantleon Adriano Crismani Jos Dibbets Robert Fuhrmann Holger A. Jakstat Constantin Landes Bernd Müller Ingrid Rudzki-Janson Robert Sader 2., neu erstellte und erweiterte Auflage 1324 Abbildungen 46 Tabellen Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York Christian Sander Franz Martin Sander Claudia Schleussner-Samuel Stefanie Steinhäuser-Andresen IV Bibliographische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliographie; detaillierte bibliographische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. Die 1. Auflage hieß „Band 5 Zahn-Mund-Kiefer-Heilkunde: Kieferorthopädie, Parodontologie“ und wurde von Norbert Schwenzer herausgegeben. © 1987, 2011 Georg Thieme Verlag KG Rüdigerstraße 14 70469 Stuttgart Deutschland Telefon: +49/(0)711/8931-0 Unsere Homepage: www.thieme.de Printed in Germany Zeichnungen: Roland Geyer, Weilerswist; Adrian Cornford, Reinheim-Zeilhardt und Martin Hoffmann, Neu-Ulm Umschlaggestaltung: Thieme Verlagsgruppe Umschlaggrafik: Martina Berge, Erbach Satz: primustype Robert Hurler GmbH, Notzingen, gesetzt in UltraXML Druck: Offizin Andersen Nexö Leipzig GmbH, Zwenkau ISBN 978-3-13-593802-8 1 2 3 4 5 6 Wichtiger Hinweis: Wie jede Wissenschaft ist die Medizin ständigen Entwicklungen unterworfen. Forschung und klinische Erfahrung erweitern unsere Erkenntnisse, insbesondere was Behandlung und medikamentöse Therapie anbelangt. Soweit in diesem Werk eine Dosierung oder eine Applikation erwähnt wird, darf der Leser zwar darauf vertrauen, dass Autoren, Herausgeber und Verlag große Sorgfalt darauf verwandt haben, dass diese Angabe dem Wissensstand bei Fertigstellung des Werkes entspricht. Für Angaben über Dosierungsanweisungen und Applikationsformen kann vom Verlag jedoch keine Gewähr übernommen werden. Jeder Benutzer ist angehalten, durch sorgfältige Prüfung der Beipackzettel der verwendeten Präparate und gegebenenfalls nach Konsultation eines Spezialisten festzustellen, ob die dort gegebene Empfehlung für Dosierungen oder die Beachtung von Kontraindikationen gegenüber der Angabe in diesem Buch abweicht. Eine solche Prüfung ist besonders wichtig bei selten verwendeten Präparaten oder solchen, die neu auf den Markt gebracht worden sind. Jede Dosierung oder Applikation erfolgt auf eigene Gefahr des Benutzers. Autoren und Verlag appellieren an jeden Benutzer, ihm etwa auffallende Ungenauigkeiten dem Verlag mitzuteilen. Geschützte Warennamen (Warenzeichen) werden nicht besonders kenntlich gemacht. Aus dem Fehlen eines solchen Hinweises kann also nicht geschlossen werden, dass es sich um einen freien Warennamen handelt. Das Werk, einschließlich aller seiner Teile, ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. V Vorwort Während des Studiums lernt der Student die Kieferorthopädie als eines von 4 Hauptfächern der Zahnheilkunde kennen. Inhalt dieses Fachs ist das Verhüten, Erkennen und Behandeln von Kiefer-Gesichts-Anomalien. Oft sind es die Habits bzw. die schädlichen Gewohnheiten, die jetzt oder später zu Abweichungen im dentoalveolären oder im skelettalen Bereich führen. Nicht selten resultieren aus einer behinderten Nasenatmung bei den Patienten größere Probleme, die dann gemeinsam mit dem Hals-Nasen-Ohren-Arzt gelöst werden müssen. Bei der Behandlung der Patienten wird von dem Fachzahnarzt oder dem Zahnarzt ein weites Spektrum erwartet. Vor der eigentlichen Behandlung steht selbstverständlich eine fundierte Diagnose. Für diese Aufgabe gibt es unterschiedliche Hilfsmittel, die je nach Problematik des Patienten eingesetzt werden müssen. Eine gründliche Diagnose bereitet die einzuschlagende Therapie vor. Eine einmal erhobene Diagnostik muss nicht für die gesamte Therapie Gültigkeit haben. Sie muss im Sinne der fortlaufenden Diagnose immer wieder hinterfragt werden und die Therapie beeinflussen. Das Behandlungsspektrum reicht vom jungen Kind bis zum Erwachsenen. Dies macht es notwendig, dass der Behandler über eine große Vielfalt an Behandlungstechniken verfügen muss. Eine kontinuierliche Fortbildung ist sicher ein Garant für den Patienten, eine richtige Behandlung erwarten zu können. Für den Arzt ist es oft schwierig herauszufinden, welche Neuentwicklungen wirklich nützlich und anwendbar sind. Das alltägliche Leben muss mit und nach der Kieferorthopädie möglich sein. Dies gilt besonders bei der Behandlung von Kindern, die möglichst wenig beeinträchtigt werden sollen und trotz der Behandlung eine gute Mundhygiene praktizieren müssen. Die Kenntnis über den Wirkbereich und die Beeinträchtigung entscheidet über die Compliance und den Erfolg. In der Multibandtechnik gilt es zu überprüfen, ob die neuen und teuren Behandlungsbehelfe wirklich einen Vorteil bieten oder nur die Kassen der Hersteller füllen. Andererseits hat die Entwicklung neuer Materialien wie die NiTi-Drähte eine Verbesserung in der Behandlung gebracht. Die richtige Auswahl und die Kenntnis über die Materialien ist die Voraussetzung für eine gute Behandlung. Implantate, obwohl noch längst nicht ausgereift, können die Behandlungsmaßnahmen ergänzen. Es ist sicherlich schwierig, in einem Buch alle Behandlungsmöglichkeiten zu diskutieren. In diesem Lehrbuch entstand daher eine Mischung aus erprobten Behandlungen, die nachvollziehbar sind und das Interesse des Lesers wecken. Die Darstellung der Behandlungsergebnisse ist drastisch reduziert. Das Literaturverzeichnis ist so weit gekürzt, dass der Leser – ob Student, Zahnarzt oder Fachzahnarzt – nicht überlastet wird. Dem Herausgeber als Physiker und Fachzahnarzt möge der Leser verzeihen, dass die Ergebnisse vieler wissenschaftlicher Untersuchungen und Nachtschlafuntersuchungen und das Interesse an Kräften, Momenten, FEMBerechnungen sowie an der Biologie der Zahnbewegungen einen breiten Raum in allen Betrachtungen einnehmen. Dies dient dem Ziel, in dem Wort Zahnarzt den Teil „Zahn“ klein und den Teil „Arzt“ groß zu schreiben. Ich hoffe, auch im Sinne der anderen Autoren, in dem aufregenden Fach Kieferorthopädie nicht nur Wissen, sondern auch Neugierde geweckt zu haben. Ulm, im November 2010 Franz Günter Sander VI Anschriften Herausgeber Prof. Dr. Franz Günter Sander Krummbögle 7 89081 Ulm Prof. Dr. Dr. Dr. Dr. h.c. Norbert Schwenzer Burgholzweg 85 /1 72070 Tübingen Prof. Dr. Dr. Michael Ehrenfeld Klinikum Universität München-Innenstadt Klinik und Poliklinik für MKG-Chirurgie Lindwurmstr. 2 a 80337 München Mitarbeiter Priv.-Doz. Dr. M. Oliver Ahlers CMD-Centrum Hamburg-Eppendorf Centrum für Innovative Medizin Falkenried 88, Haus C 20251 Hamburg Dr. Bernd Müller Poliklinik für Kieferorthopädie Georg-Voigt-Straße 3 35039 Marburg O. Univ.-Prof. Dr. Hans-Peter Bantleon Sensengasse 2a 1090 Wien ÖSTERREICH Prof. Dr. Ingrid Rudzki-Janson Klinik für ZMK-Krankheiten Poliklinik für Kieferorthopädie Goethestr. 70 80336 München Univ.-Prof. Dr. Adriano Crismani Medizinische Universität Innsbruck Universitätsklinik für Kieferorthopädie Anichstraße 35 6020 Innsbruck ÖSTERREICH Prof. Dr. Dr. Dr. Robert Sader Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Klinik für Mund-, Kiefer- und Plastische Gesichtschirurgie Theodor-Stern-Kai 7 60596 Frankfurt/Main Prof. Dr. Jos Dibbets Martinikerhof 42 9712 JH Groningen NIEDERLANDE Priv.-Doz. Dr. Christian Sander Zahnarzt für Kieferorthopädie Margit-Schramm-Str. 4 80639 München Prof. Dr. Dr. Robert Fuhrmann Universitätsklinikum Halle (Saale) Universitätspoliklinik für Kieferorthopädie Große Steinstr. 19 06108 Halle Priv.-Doz. Dr. Franz Martin Sander Zahnarzt für Kieferorthopädie Vilbeler Landstr. 5 60386 Frankfurt Prof. Dr. Holger A. Jakstat Universitätsklinikum Leipzig AöR Friedr.-Louis-Hesse-Zentrum für ZMK Heilkunde u. Orale Medizin Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik und Werkstoffkunde Nürnberger Str. 57 04103 Leipzig Priv.-Doz. Dr. Dr. Dr. Constantin Landes Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Klinik für Mund-, Kiefer- und Plastische Gesichtschirurgie Theodor-Stern-Kai 7 60596 Frankfurt/Main Dr. Claudia Schleussner-Samuel Klinikum der LMU München Poliklinik für Kieferorthopädie Goethestr. 70 80336 München Dr. Stefanie Steinhäuser-Andresen Universitätsklinikum Erlangen Zahnklinik 3 - Kieferorthopädie Glückstr. 11 91054 Erlangen Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Postnatales Wachstum des Gesichtsschädels Jos Dibbets und Bernd Müller Definitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Wachstumsregionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 5 6 6 7 Periost und Endost . . . . . . . . . . . . . Suturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Knorpelgewebe der Schädelbasis . . . . Sekundärer Knorpel der Kiefergelenke Desmodont . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Spheno-okzipitale Synchondrosis . . . . . . . . . . . . Spheno-ethmoidale Sutur . . . . . . . . . . . . . . . . . Vertikale Entwicklung des Mittelgesichts . . . . . . . Vertikales und sagittales Maxillawachstum . . . . 7 7 8 8 Vertikales Maxillawachstum . . . . . . . . . . . . . . . Sagittales Maxillawachstum. . . . . . . . . . . . . . . . 8 8 10 Mandibulawachstum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Abdrucknahme und Modellherstellung . . . . . . . Abdrucknahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 18 Modellanalyse . . . . . . . . . Transversale Abweichungen Sagittale Abweichungen . . . Vertikale Abweichungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 22 23 25 Röntgendiagnostik . . Wachstumskurve . . . Handwurzelaufnahme Fernröntgen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 27 27 27 Gesichtsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gesichtsfotos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 37 Befundbogen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Kieferorthopädische Diagnostik Franz Günter Sander Anamnese und ätiologische Beurteilung. . . . . . . 15 Klinische Untersuchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 15 15 16 16 17 Altersgerechte Entwicklung . . . Morphologie . . . . . . . . . . . . . Untersuchung der Mundhöhle . Untersuchung des Kiefergelenks Untersuchung der Muskulatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Funktionsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Untersuchung des interokklusalen Raumes . . . . . . Untersuchung des Kiefergelenks und der Unterkieferbewegungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . Untersuchung auf orofaziale Dyskinesien mit Beurteilung von Schluckakt, Sprechen und Atmung . 3 Einfluss der Schädelbasis auf die Entwicklung des Viszerokraniums . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 17 17 17 . . . . . . . . . . . . . . . . Prophylaxe und Zahnpflege in der Kieferorthopädie Franz Martin Sander Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Reinigung herausnehmbarer Apparaturen . . . . . 51 Manuelle Zahnbürsten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Prophylaxe vor der festsitzenden Behandlung . . Elektrische Zahnbürsten. . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 Prophylaxetermine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Allgemeinzahnärztliche Vorbereitung . . . . . . . . . 52 52 53 Zahnpasten . . . . . Reinigungseffizienz. Abrasion . . . . . . . . Inhaltsstoffe . . . . . . . . . 48 49 49 50 Prophylaxe am Bebänderungstermin und während der festsitzenden Behandlung . . . . . . 53 Die Entbänderung/Debonding . . . . . . . . . . . . . 56 Ernährung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 51 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Süßmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII VIII Inhaltsverzeichnis 4 Interzeptive Behandlung Franz Martin Sander Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Habits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 59 60 61 61 Der progene Formenkreis. . . . . . . . . . . . . . . . . Dentoalveoläre progene Verzahnung . . . . . . . . . . Der skelettal progene Formenkreis. . . . . . . . . . . . Seitlicher Kreuzbiss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Daumen- und Fingerlutschen Schnullerhabits . . . . . . . . . Lippeneinrollen . . . . . . . . . Autoaggressive Habits . . . . . 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Herausnehmbare Plattenapparaturen . . . . . . . . . Transpalatinalbögen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gaumennahterweiterung . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 68 69 Extreme Formen der Klasse II . . . . . . . . . . . . . 70 Der frontal offene Biss . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 62 65 Zungendysfunktion . . . . . . . . . . . . . . Nasenatmungsprobleme (Mundatmung) Frontal offener Biss durch Trauma . . . . Überzählige Zähne. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 71 71 72 73 67 Platzmangel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 . . . . . . 77 77 83 Respondschienen . . Herstellung . . . . . . Einsatzbereiche . . . Fallbeispiele . . . . . . . . . . . . 90 92 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Plattenapparaturen Franz Günter Sander und Christian Sander Aktive Platten und Sonderschrauben . . . . . . . . . Herausnehmbare Behandlungsbehelfe . . . . . . Indikationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kieferorthopädische Behandlungsmaßnahmen in Multibandtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 97 102 109 Konstruktionsbiss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Herstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kontrolle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 160 162 Funktionskieferorthopädie Franz Günter Sander und Christian Sander Aktivator, Bionator und Derivate. . . Aktivator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bionator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Modifikationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 112 127 132 Der Federaktivator (S-I-Apparatur nach Sander) . 141 Rückschubdoppelplatte (S-III-Apparatur nach Sander) . . . . . . . . . . . . . . Einsatzbereiche . . . . . . . . . . Wirkungsweise . . . . . . . . . . Anwendungsbereiche . . . . . . Bestandteile . . . . . . . . . . . . Herstellung der S-I-Apparatur. Einführung. . . . . . . . . . . . . . Indikationsstellung . . . . . . . . Wirkungsweise . . . . . . . . . . . Elemente der S-III-Apparatur . . Herstellung der S-III-Apparatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 141 144 144 145 Vorschubdoppelplatte (S-II-Apparatur nach Sander) . . . . . . . . . . . . . . . 149 Entwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Einsatzbereiche der S-II-Apparatur . . . . . . . . . Wirkungsweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bestandteile der S-II-Apparatur . . . . . . . . . . . . Inklination der schiefen Ebene im Unterkiefer . . Kombination der S-II-Apparatur mit extraoralen Geräten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 . . . . . . . . . . 149 150 151 151 155 . . . . . . . . . . . . . . . 162 162 163 165 165 167 Fallbeispiele und Übersichten. . . . . . . . . . . . Aktivator/Bionator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Federaktivator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vorschubdoppelplatte . . . . . . . . . . . . . . . . . Dentale und skelettale Effekte von FKO-Geräten Dentoskelettale Effekte von S-II-Apparatur und Aktivator im Vergleich . . . . . . . . . . . . . . S-III-Apparatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 171 173 176 183 . . . . 185 192 Anatomie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Maxilla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sutura palatina mediana . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 198 198 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Gaumennahterweiterung Christian Sander Historische Entwicklung. . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 Einsatzgebiete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 Inhaltsverzeichnis Schrauben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 Klinisches Vorgehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 203 203 203 204 205 Laborschritte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 Komplikationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 Geschichte des Headgears . . . . . . . . . . . . . . . . 211 Bestandteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 Einsatzbereiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 Hauptindikationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 Kontraindikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 Auswahl der Züge . . . Low-pull-Headgear . . . Straight-pull-Headgear . High-Pull-Headgear . . . . . . . 219 220 220 221 Headgear-Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . Skelettale Wirkung des Headgears . . . . . . . . . . . Headgear-Modifikationen . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 223 225 Herstellung eines asymmetrischen Headgears . . 231 Fallbeispiele. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 Veränderungen durch die Gaumennahterweiterung . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 Auswirkungen auf die Zähne . . . . . . . . . . . . . . . 200 Auswirkungen auf die Mandibula . . . . . . . . . . . . 201 Auswirkungen auf die Atmung . . . . . . . . . . . . . . 201 Apparaturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 Standardapparatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 Modifikation im Milchgebiss und im frühen Wechselgebiss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Extraorale Verankerung: der Headgear Franz Günter Sander und Christian Sander Biomechanik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 Kräfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bewegung von Zähnen . . . . . . . . . . . . . . . Bewegung eines Zahnes in Abhängigkeit vom Widerstandszentrum . . . . . . . . . . . . . . . . Rotation der Molaren unter veränderter Kraftrichtung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Das Rollen der Molaren . . . . . . . . . . . . . . . 9 Vorbereitende Maßnahmen. Befestigung an den Zähnen . Aktivierung . . . . . . . . . . . Chirurgisches Vorgehen . . . Retention. . . . . . . . . . . . . . . . . 211 . . . . 211 . . . . 212 . . . . 214 . . . . 214 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Multibandapparatur Franz Günter Sander, Franz Martin Sander und Christian Sander Einführung in die Multibandtechnik . . . . . . . . . . 240 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Biomechanische und biologische Grundlagen der Zahnbewegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . Edgewise-Technik (Idealbogen) . . . . . . . . . . Anwendungsbereich Eckzahneinordnung . . . Teilbogentechnik mit elastischen Materialien . Utility-Arch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 241 250 255 257 Straight-wire-Technik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 Wesentliche Merkmale der Straight-wire-Technik . . . . . . . . . . . . . . Behandlungsablauf . . . . . . . . . . . . . . . . Roth-Technik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Behandlung der Klasse II/1 (Extraktion von 4 Prämolaren) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nivellierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 . . . . . . 263 . . . . . . 265 . . . . . . 266 . . . . . . 266 Gummizüge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 Klasse II Gummizüge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 Klasse III Elastics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 Up-and-down-Gummizüge . . . . . . . . . . . . . . . . Criss-Cross-Gummizüge . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 268 Quadhelix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 Nanceappliance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 NiTi- und NiTi-Stahl-Materialien in der Multibandtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 Begriffsbestimmung und Abgrenzung zu Stahlmaterialien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Spezialapparaturen aus superelastischen Materialien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . NiTi-SE-Stahl-Kombinationen . . . . . . . . . . . . . . Der Positioner und Gnathologie . . . . . . . . . . . . 269 271 275 . . . . 298 298 298 298 298 Anhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 Einleitung . . . . . . . . . . . . Positionerarten . . . . . . . . . Einsatzbereiche. . . . . . . . . Gnathologische Grundlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IX X Inhaltsverzeichnis 10 Biomechanik Christian Sander Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 Die Newton-Axiome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 Begriffserklärung . . . . . . . . . . . . Kraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Masse und Gewicht . . . . . . . . . . . Moment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rechtssystem . . . . . . . . . . . . . . . Mechanik starrer Körper . . . . . . . . Die sechs Geometrien nach Burstone Multiple Zähne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 315 315 316 316 316 318 319 Materialkunde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320 320 320 321 321 Materialien . . . . . . . . . . . . Stahl . . . . . . . . . . . . . . . . . Kobaltchromlegierungen. . . . TMA (Titan-Molybdän-Alloy) . Nickeltitan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322 322 323 323 323 Präimplantologische Kieferorthopädie . . . . . . . Interzeptive Rehabilitation bei multiplen Aplasien . Orthodontische Rehabilitation bei atrophiertem Alveolarkamm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Orthodontische Rehabilitation nach Knochentransplantation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335 335 Präprothetische Kieferorthopädie. . . . . . . . . . . . . . . 343 343 344 344 344 Schlussfolgerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345 Weichgewebige Implantateinheilung. . . Dentale Implantate . . . . . . . . . . . . . . Gaumenimplantate . . . . . . . . . . . . . . Resonanzfrequenzanalyse . . . . . . . . . . Direkte und indirekte Verankerung. . . . Verbindung zwischen Gaumenimplantat und Ankerzähnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352 353 353 355 355 . . . . . . . 355 Werkstoffkennwerte Gesetz von Hooke . . Friktion . . . . . . . . . Metallverarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Ästhetische, interdisziplinäre kieferorthopädische Behandlung Erwachsener Robert Fuhrmann Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328 Behandlungsmotivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . Psychische Ausgangssituation . . . . . . . . . . . . . . Anatomisch-biologische Ausgangssituation . . . . . Ästhetische Diagnostik und Behandlungsplanung . Erstattungsfähigkeit der Behandlungskosten . . . . . . . . . 328 328 328 329 329 Interdisziplinäre Behandlungssystematik . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330 Präorthodontische Therapie . . . . . . . . . . . . . . . . 330 Orthodontische Therapie . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330 Postorthodontische Therapie . . . . . . . . . . . . . . . 331 Kieferorthopädische Therapiekonzepte bei Erwachsenen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 Pfeilerverteilung und Aufrichtung . . . . . . . . Komplexe Gebissdestruktion . . . . . . . . . . . Forcierte Extrusion eines frakturierten Zahns Ästhetisch-funktionelle Frontzahnaufstellung . . . . . . . . . . . . 339 340 Orthodontisch-parodontale Rehabilitation . . . . . . . 332 12 Implantate in der Kieferorthopädie Adriano Crismani und Hans-Peter Bantleon Die Verankerung in der Kieferorthopädie . . . . . . 348 Definitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348 Klassifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348 Verankerungssituation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348 Desmodontales Potenzial . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349 Mechanische Verankerungsmittel . . . . . . . . . . . . 349 Temporäre skelettale Verankerungselemente . . . 350 Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350 Klinische Indikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351 Anforderungen an temporäre skelettale Verankerungselemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351 Osseointegration von dentalen und Gaumenimplantaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351 Definition der Osseointegration. . . . . . . Physiologie der Osseointegration . . . . . Einflussfaktoren auf die Osseointegration Implantatbelastung und -stabilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351 351 351 352 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vom Gaumenimplantat zu Miniplatten und Minischrauben. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . InPlant (Nobel Biocare, Schweden) . . . . . . . . . . . OnPlant (Nobel Biocare, Schweden) . . . . . . . . . . Skelettale Verankerung mit Miniplatten und Minischrauben. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357 357 357 Bollard Miniplatte (Tita-Link, Belgien) . . . . . . . . . Minischrauben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 359 360 Schlussfolgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362 Inhaltsverzeichnis 13 Kieferorthopädische Aspekte der orthognathen Chirurgie Ingrid Rudzki-Janson, Stefanie Steinhäuser-Andresen und Claudia Schleussner-Samuel Historischer und aktueller Stand . . . . . . . . . . . . 366 Interdisziplinäres Koordinationskonzept . . Erster interdisziplinärer Kontakt . . . . . . . . Zweiter interdisziplinärer Kontakt . . . . . . . Dritter interdisziplinärer Kontakt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367 367 368 368 Pathologie von Dysgnathien . . . . . . . . . . . . . . . 368 Interdisziplinäre Versorgung von Dysgnathien . . 369 Zielsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369 Zeitpunkt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370 Indikationsstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371 Diagnostik von Dysgnathien . . . . . . . . . . . . . . . 377 Morphologische Diagnostik . . . . . . . . . . . . . . . . 377 Funktionelle Diagnostik . . Ätiologie und Pathogenese Behandlungsindikation . . . Prognose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380 380 382 382 Dysgnathie-Sprechstunde . . . . . . . Kephalometrische Operationsplanung Modelloperation . . . . . . . . . . . . . . Operative Profilplanung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382 382 382 383 Durchführung der interdisziplinären Dysgnathiebehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . Einleitende interdisziplinäre Behandlung . . . . . . . Präoperative kieferorthopädische Maßnahmen . . . Postchirurgische kieferorthopädische Maßnahmen 386 386 386 393 14 Dysgnathie-Chirurgie Constantin Landes und Robert Sader Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 Präoperativ vorbereitende Kieferorthopädie . . . Geschichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 Allgemeines Vorgehen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 Indikationsstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401 Präoperative Zahnbogenausformung . . . . . . . . . . Operationsplanung im Artikulator . . . . . . . . . . . Einteilung der Dysgnathien . . . . . . . . . . . . . . . 401 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Osteotomien am Unterkiefer . . . . . . . . . Andere Osteotomietechniken. . . . . . . . . Osteotomien am Oberkiefer. . . . . . . . . . Distraktionsosteogenese des Unterkiefers. Distraktionsosteogenese des Oberkiefers . Mittelgesichtsosteotomien . . . . . . . . . . Kortikotomien . . . . . . . . . . . . . . . . . . Profilkorrekturen. . . . . . . . . . . . . . . . . Beschreibung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403 Einfluss der Skelettentwicklung . . . . . . . . . . . . . 404 Information und Vorbereitung des Patienten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411 Erstberatung . . . . . . . . . . . Zahn- und Zahnfleischstatus. Patienten-Compliance . . . . . Problempatienten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411 411 411 411 Zeitliche Planung und Behandlungsabfolge . . . . . 412 Operationsvorbereitung, Simulation und Planung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412 Fotostatus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kephalometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Allgemeine Operationsplanung . . . . . . . . . . . Allgemeinmedizinische Patientenvorbereitung . . . . . . . . . . . . . 412 413 414 414 Grundsätze der chirurgisch-kieferorthopädischen Behandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416 Operationsmethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nachsorge und Risiken . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417 417 418 418 418 419 423 423 427 428 430 432 433 . . . . . . . . . . 435 435 436 436 436 436 437 437 437 437 437 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437 Rezidive . . . . . . . . . . . . . . Nervenschädigung . . . . . . . Infektionen . . . . . . . . . . . . Schädigung von Zähnen . . . . Kiefergelenkserkrankungen . . Eingriffe am Gelenk . . . . . . . Mundöffnungsbehinderungen Ischämie . . . . . . . . . . . . . . Atypische Frakturen . . . . . . . Velopharyngeale Insuffizienz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XI XII Inhaltsverzeichnis 15 Klinische und instrumentelle Funktionsdiagnostik vor und während kieferorthopädischer Behandlungen M. Oliver Ahlers und Holger A. Jakstat Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441 Kraniomandibuläre Dysfunktionen . . . . . . . . Entwicklung der Diagnosebegriffe . . . . . . . . . . Abgrenzung von CMD und orofazialem Schmerz Relevanz für die Kieferorthopädie . . . . . . . . . . Befund- und Diagnoseschemata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441 441 442 443 443 CMD-Screening . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445 Notwendigkeit eines CMD-Screenings . . . . . . . . . 445 Wissenschaftliche Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . 445 Durchführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446 Klinische Funktionsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . 449 Spezielle Anamnese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Klinischer Funktionsbefund . . . . . . . . . . . . . . Ergänzung durch Erfassung der Stressbelastung . Ergänzung durch Ortho-Screening . . . . . . . . . . Ergänzung durch manuelle Strukturanalyse . . . . Sachverzeichnis . . . . . . . . . . . 449 452 459 459 461 Auswertung der klinischen Funktionsanalyse und der manuellen Strukturanalyse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Konsequenzen aus der klinischen Funktionsanalyse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Instrumentelle Funktionsanalyse . . . . . . . . . . . Ziele der instrumentellen Analyseverfahren . . . . . Simulation der Kaufunktion. . . . . . . . . . . . . . . . Registrierung der Oberkieferposition . . . . . . . . . . Registrierung der Unterkieferposition in Ruhe. . . . Registrierung der Unterkieferposition in Bewegung Konsequenzen aus der instrumentellen Funktionsanalyse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464 464 465 465 465 466 466 468 470 Einbindung in die kieferorthopädische Behandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474 1 Postnatales Wachstum des Gesichtsschädels Jos Dibbets und Bernd Müller Definitionen 2 Einfluss der Schädelbasis auf die Entwicklung des Viszerokraniums 7 Wachstumsregionen 2 Spheno-okzipitale Synchondrosis 7 Periost und Endost 3 Spheno-ethmoidale Sutur 8 Suturen 5 Vertikale Entwicklung des Mittelgesichts 8 Knorpelgewebe der Schädelbasis 6 Sekundärer Knorpel der Kiefergelenke 6 Desmodont 7 Vertikales und sagittales Maxillawachstum Vertikales Maxillawachstum 8 Sagittales Maxillawachstum 10 Mandibulawachstum 12 8 2 1 Postnatales Wachstum des Gesichtsschädels Für Diagnose und Therapie der verschiedenen kieferorthopädischen Probleme ist die Unterscheidung der Fehlentwicklungen in reine Fehlstellungen der Zähne bei normaler Stellung von Ober- und Unterkiefer zueinander und anormale Lagebeziehungen der skelettalen Basis von Maxilla und Mandibula zueinander von großer Bedeutung. Für diese Unterscheidung ist die Kenntnis der normalen Relationen der Kiefer zueinander und der normalen Entwicklung des Gesichtsschädels und des Neurokraniums notwendig. Die Entwicklung der einzelnen Knochen des Viszerokraniums, deren koordiniertes Wachstum das Erscheinungsbild des menschlichen Gesichts prägt, wird nachfolgend gemäß der von Enlow (1982, 1996) geprägten Terminologie beschrieben. Dazu werden in Abschnitt 1.1. zunächst die von Enlow für die Beschreibung der Entwicklung des Gesichtsschädels gewählten englischen Begriffe eingeführt und erklärt. Auf eine Übersetzung der Begriffe wird bewusst verzichtet, da dies zu Fehlinterpretationen führt. Definitionen Remodeling Remodeling ist der Umbau eines Knochens durch Anbau (Deposition) und Abbau (Resorption) von Knochensubstanz. • Bei der Deposition wird neuer Knochen gebildet und in der Regel an einer Knochenoberfläche angebaut. • Bei der Resorption wird bestehende Knochensubstanz abgebaut. Die beiden Prozesse werden auf zellulärer Ebene durch Osteoblasten (Deposition) bzw. Osteoklasten (Resorption) ermöglicht. Diese Prozesse finden an den äußeren und inneren Oberflächen der Knochen statt, d. h. in der Grenzregion zwischen Knochenoberfläche und Periost bzw. Endost. Das Remodeling bestimmt zu einem wesentlichen Teil das Größenwachstum, trägt aber auch zur Änderung der äußeren Knochenform während der Entwicklung bei. Dadurch ermöglicht es die Adaption des Knochens an von außerhalb des Knochens gestellte Anforderungen, d. h. die funktionelle Anpassung der Knochen. In der Regel tritt Remodeling nicht in allen Regionen des Knochens gleichzeitig auf, sondern ist meistens an bestimmten Stellen lokalisiert. Als Folge des lokalen Remodelings kann ein Knochenteilstück seine Lage gegenüber dem restlichen Teil des Knochens verändern. Dieser Vorgang wird von Enlow als Relocation bezeichnet. Relocation Die Veränderung der Lage einer Knochenkomponente in Relation zum Rest des Knochens durch Remodeling. Ein Beispiel für eine Relocation ist die Lageveränderung des Ramus in Relation zur gesamten Mandibula während der Wachstumsphase. Der Ramus wird durch Remodeling nach posterior verlagert, wobei die Distanz zwischen dem posterioren Ende des Unterkiefers und seinem Kinnbereich zunimmt. Die einzelnen Knochen des postnatalen Gesichtsschädels sind bis auf den Unterkiefer, der über das Kiefergelenk mit der Schädelbasis Kontakt hat, über Suturen miteinander verbunden. Das Wachstum der einzelnen Knochen erfolgt normalerweise koordiniert, da bei fehlender Koordinierung die lebenswichtigen Funktionen wie Atmung und Ernährung gefährdet wären. Leichtere Störungen des koordinierten Wachstums von Ober- und Unterkiefer äußern sich in kieferorthopädischen Problemen, während stärkere Störungen sogar lebensbedrohend sein können. Displacement Der direkte Kontakt der Knochen untereinander bewirkt, dass durch die Vergrößerung eines Knochens die benachbarten Knochen ihre räumliche Lage verändern müssen. Enlow bezeichnet diesen Vorgang als Displacement, wobei er zwischen primärem und sekundärem Displacement unterscheidet. Primäres Displacement. Die mit der eigenen Größenänderung verbundene Änderung der Lage eines Knochens in Relation zu seinen benachbarten Knochen. Während der Wachstumsphase verlängert sich der Unterkiefer in sagittaler Richtung deutlich, wobei die Größenänderung zum größten Teil auf dem Remodeling bzw. der Relocation des Ramus beruht. Der Kinnbereich des Unterkiefers wird dabei nach anterior bewegt. Sekundäres Displacement. Eine Veränderung der Lage eines Knochens durch die Größenänderung bzw. das Wachstum eines benachbarten Knochens. Die Veränderung der Lage kann durch die Größenänderung eines im direkten Kontakt stehenden Knochens erfolgen oder durch einen nicht direkt benachbarten Knochen. Somit kann sich die Größenänderung eines Knochens über mehrere Knochen auf die Lage eines anderen Knochens auswirken. Ein Beispiel ist die Maxilla, die über Suturen mit der vorderen Schädelbasis verbunden ist. In den ersten Lebensjahren verlängert sich die mittlere Schädelbasis in sagittaler Richtung, wodurch die vordere Schädelbasis und die Maxilla nach anterior bewegt werden. Wachstumsregionen Das Wachstum des Gesichtsschädels wird durch das Zusammenspiel der Formveränderungen der einzelnen Knochen festgelegt, wobei das Wachstum dieser Knochen auf die Entwicklung der benachbarten Knochen abgestimmt sein muss, um die verschiedenen Funktionen des Gesichtsschädels nicht zu beeinträchtigen. Dabei bestimmt der Aufbau des Gesichtsschädels die grundlegenden Funktionen wie Ernährung (Kaufunktion), Sprache, Sehen (Orbita) und Atmung (Nase und Pharynx). Die einzelnen Wachstumsregionen Abb. 1.1 Bildung von Kollagenfasern (nach Bonadio und Goldstein 1992). Erläuterungen siehe Text. Schädelknochen sind meist über Suturen mit den benachbarten Knochen verbunden. Nach Abschluss des Knochenwachstums bleiben die meisten Suturen offen. Die einfachste aber falsche Vorstellung vom Knochenwachstum ist die Annahme von interstitiellem oder expansivem Wachstum, wobei sich der Knochen proportional vergrößern würde. Die Proportionen des Unterkiefers ändern sich zum Beispiel vom Kleinkind bis zum Erwachsenen deutlich, d. h. die Mandibula kann sich nicht expansiv vergrößern. Die kalzifizierte Knochenmatrix verhindert ein expansives Wachstum, da Knochen und damit auch der Unterkiefer nicht interstitiell wachsen kann. Die sich während des Wachstums neu gebildete Knochensubstanz verteilt sich ungleichmäßig über den Knochen. Das Knochenwachstum findet somit in bestimmten Regionen bzw. Knochenstrukturen statt, d. h. die Entwicklung der einzelnen Knochen des Gesichtsschädels wird durch eine oder mehrere der folgenden Wachstumsregionen bestimmt: • Periost und Endost • Suturen • Knorpelgewebe der Schädelbasis (enchondrales Wachstum) • sekundärer Knorpel der Kiefergelenke (enchondrales Wachstum) • Desmodont (parodontales Knochenwachstum) Periost und Endost Die Größen- und Formveränderungen der Knochen werden zu einem beträchtlichen Teil durch die Fähigkeit zur Deposition bzw. Resorption von Knochensubstanz an den äußeren oder inneren Oberflächen des Knochens realisiert (Remodeling). Diese Vorgänge finden in der Bindegewebsschicht statt, die den Oberflächen der Hartsubstanz direkt aufliegt. In der Periostschicht der äußeren Oberflächen und der Endostschicht der inneren Oberflächen laufen Depositions- bzw. Resorptionsprozesse ab, bei denen durch Osteoblasten Knochensubstanz aufgebaut und durch Osteoklasten abgebaut wird. Kollagenfasergerüst. Bei der Bildung von Knochensubstanz entsteht zunächst der organische Anteil, d. h. Kollagenfasern (Abb. 1.1). Die Kollagenfasern werden von den Osteoblasten gebildet, in deren Innerem zunächst relativ kurze Proteinketten gebildet werden (Abb. 1.1, Teil A). Diese Proteinketten werden mit einer Membranhülle umgeben, sodass die entstehende „Blase“ aus der Zelle ausgeschleust werden kann. Anschließend werden die einzelnen Proteinketten außerhalb der Zelle zu Fibrillen zusammengesetzt, wobei mehrere Fibrillen jeweils eine Kollagenfaser bilden (Abb. 1.1, Teil B). Die ausgeschiedene Proteinkette wird jeweils an das Ende einer Kollagenfaser 3 4 1 Postnatales Wachstum des Gesichtsschädels Abb. 1.2 Schematische Darstellung eines Bündels kollagener Fibrillen mit eingelagerten Hydroxylapatitkristallen (nach Nanci 2008). Abb. 1.3 Histologischer Schnitt des Jochbogens einer Ratte mit Darstellung des periostalen Wachstums. Die Zahlen geben das Alter in Wochen an (nach Baer et al. 1983). Abb. 1.4 Mikroskopische Aufnahme eines angefärbten Knochenpräparates eines amerikanischen Eichhörnchens (nach Simmons 1992). angebaut. Mit dieser Methode zur Faserbildung kann eine Zelle Kollagenfasern bilden, die vielfach länger und dicker sind als sie selbst. Die Kollagenfasern bilden zunächst die nicht mineralisierte Knochengrundsubstanz (Osteoid). Die Festigkeit der späteren Knochensubstanz wird durch die Einlage- rung von länglichen Hydroxylapatit-Kristallen in die Fibrillen erreicht (Abb. 1.2). Diese werden in die Zwischenräume der Fibrillen und in Leerstellen eingelagert. In dem so neu gebildeten Knochen (Geflechtknochen) sind die Kollagenfasern noch nicht entlang einer Vorzugsrichtung orientiert. Die Festigkeit des Knochenmaterials wird durch dessen Umbau in der folgenden Zeit erhöht, indem die Kollagenfasern zunehmend entlang der Hauptbelastungslinien verlaufen. Das Auftreten von sekundären und tertiären Osteonen und die Bildung einer Lamellenstruktur sind Folgen dieses Umbauprozesses (Lamellenknochen). Remodeling von Knochensubstanz. Abb. 1.3 zeigt das durch Remodeling stattfindende periostale Wachstum am Jochbogen einer Ratte. Zur Vitalfärbung wurde der Ratte in den ersten 19 Lebenswochen abwechselnd ein roter bzw. ein blauer Farbstoff injiziert. Die Farbstoffe wurden in die neu gebildete Knochensubstanz eingebaut und haben diese gefärbt. Die verschiedenen Schichten an der Außenseite des Jochbogens sind deutlich zu erkennen. Die von der 4. bis zur 19. Lebenswoche stattfindende Verlagerung (Relocation) des Arcus zygomaticus nach lateral (im Bild nach rechts) ist eine Folge der Deposition von Knochen an der Außenseite und Resorption an der Innenseite. Auch in dem angefärbten Schnitt eines Knochenpräparates in Abb. 1.4 ist die Deposition von Knochensubstanz in Form einzelner Lagen gut zu erkennen. Gezeigt ist ein Schnitt durch die Außenfläche eines Knochens mit aufliegender Periostschicht. Die Lagen sind immer gleich stark, d. h. die Ablagerung der Knochensubstanz erfolgte mit konstanter Rate. Aus der Oberflächenstruktur eines entsprechend präparierten Knochens lässt sich schließen, ob an der Oberfläche Deposition oder Resorption stattgefunden haben (Abb. 1.5 und Abb. 1.6). Die Untersuchung der Oberflächenstruktur der Knochen zu verschiedenen Lebensaltern ermöglicht die Bestim- Wachstumsregionen Abb. 1.5 Im Rasterelektronenmikroskop sichtbare Strukturen einer entsprechend präparierten Knochenoberfläche bei Deposition (aus Berkovitz et al. 1992). Abb. 1.6 Im Rasterelektronenmikroskop sichtbare Strukturen einer entsprechend präparierten Knochenoberfläche bei Resorption (aus Berkovitz et al. 1992). Abb. 1.7 Abb. 1.8 Aufbau einer Sutur nach dem 5-Schichtenmodell von Pritchard et al. (1956). Rattenschädel (15 Tage), vital gefärbt (Baer et al. 1983). mung des Ablaufs von Deposition und Resorption während des Wachstums. Von den Ergebnissen derartiger Untersuchungen und anderer Studienergebnisse hat Enlow (1968, 1982) seine Beschreibung der Entwicklung des Gesichtsschädels abgeleitet. Suturen Abb. 1.7 zeigt das Ergebnis eines Experimentes, bei dem einer heranwachsenden Ratte zwei verschiedene Farbstoffe (1 Tag: blau, 8. Tag: rot) verabreicht wurden. Im Alter von 15 Tagen wurde die Ratte getötet und der Schädel freipräpariert. Die gefärbte Oberfläche der Schädelplatten zeigt, dass der Farbstoff beim periostalen Wachstum in die Knochensubstanz eingebaut wurde. Nach dem 8. Tag wurde kein Farbstoff mehr zugeführt, d. h. die nach dem Abbau des Farbstoffes gebildete Knochensubstanz wurde nicht mehr gefärbt. Die hellen Bereiche auf dem Schädel zeigen den Verlauf der Suturen am Rattenschädel. Abb. 1.8 zeigt den schematischen Aufbau einer Sutur entsprechend dem 5-Schichten-Modell nach Pritchard et al. (1956). Im Bereich der Kontaktstelle der beiden Knochenstücke gibt es auf beiden Seiten eine äußere, faserreiche Schicht, die dem Stratum fibrosum des Periost entspricht. Von dieser äußeren Schicht zweigt sich auf jeder Seite der Sutur eine ebenfalls faserige Bindegewebsschicht ab (Kapselschicht), die um die Enden der beiden Knochenteile läuft. Jedes Knochenstück auf den beiden Seiten der Sutur besitzt also seine eigene Kapsel. Diese zwei inneren Bindegewebsschichten, die von den äußeren Periostschichten abzweigen, sind über starke Kollagenfasern miteinander verbunden. In dem Bereich zwischen den beiden kapselförmigen Schichten in der Sutur befindet sich neben den Kollagenfasern noch lockeres, gefäßreiches Zellgewebe. So sind die beiden Knochenstücke zwar fest miteinander verbunden, trotzdem können die Knochenteile aber begrenzt gegeneinander bewegt werden. Zwischen den äußeren Bindegewebsschichten (orange) und dem Knochen (oliv) befindet sich die nerven- und gefäßreiche Kambiumschicht. Die äußere Schicht des Periosts wird über zahlreiche Kollagenfasern an die feste Knochensubstanz gebunden. Das Knochenwachstum an einer Sutur kann nach diesem Modell als eine Art spezielles „periostales Wachstum“ aufgefasst werden. Nach dem 5-Schichten-Modell ist auf jeder Seite der Sutur in der Kambiumschicht eine Neubildung von Knochensubstanz möglich, solange sich die Sutur nicht komplett schließt. Das Ausmaß des Knochenwachstums kann dabei auf beiden Seiten der Sutur durchaus unterschiedlich sein. MERKE Die unterschiedlichen Wachstumsraten im Bereich der Suturen ermöglichen die Änderung von Form und Proportionen des sich entwickelnden Schädels. 5 6 1 Postnatales Wachstum des Gesichtsschädels Abb. 1.9 Schematische Darstellung der chondralen Ossifikation auf Zellebene für die verschiedenen Bereiche der Metaphyse (nach Ten Cate 1994). Knorpelgewebe der Schädelbasis Im Bereich des Gesichtsschädels finden sich postnatal nur wenige Stellen, an denen Knorpel einen Beitrag zum Knochenwachstum liefert. Enchondrale Ossifikation findet unter anderem im Bereich des Nasenknorpels und in der spheno-okzipitalen Synchondrosis in der mittleren Schädelbasis (Clivus) statt. Letztere spielt eine wichtige Rolle bei der vertikalen und horizontalen Entwicklung des Gesichtsschädels beim Menschen. Das Wachstum im Bereich des Knorpelgewebes der Schädelbasis unterscheidet sich prinzipiell nicht vom Wachstum des Knorpels in den Wachstumsfugen der Röhrenknochen. Dort lassen sich die zellulären Vorgänge bei der Bildung der Knochensubstanz besonders deutlich erkennen. In der Wachstumsfuge sind bei histologischen Untersuchungen unterschiedliche Zonen erkennbar, die sich in ihrem Anteil an Knorpelzellen und Knochensubstanz unterscheiden. In Abb. 1.9 ist schematisch die chondrale Ossifikation dargestellt: • In der Proliferationszone (oben in Abb.1.9) teilen sich die Knorpelzellen mit hoher Rate und ordnen sich säulenartig an. Im Vergleich zur nicht dargestellten Reservezone mit ihrem typischen Hyalinknorpel hat die Interzellularsubstanz abgenommen. • In der Resorptionszone vergrößern sich die Chondroblasten und die Menge an umgebender Knorpelmatrix nimmt zu. • In der Verknöcherungszone sterben die gereiften Knorpelzellen, Blutgefäße wachsen ein und Chondroklasten wandern in das Knorpelgewebe ein, wobei die Chondroklasten einen Teil der Knorpelmatrix abbauen. BM = Knochenmatrix, BV = vaskuläre Invasion, MCC = mineralisierter Knorpel, OB = Osteoblast, OC = Osteozyt, OCL = Osteoklast, ZHM = Resorptionszone, ZM = Verknöcherungszone, ZP = Proliferationszone. Die Bildung der Blutgefäße wird vom Auftreten von Osteoblasten begleitet, die mit der Bildung von Knochenmatrix beginnen. Es wird die primäre Spongiosa (Knochenbälkchen) gebildet, die zunächst durch sekundären Geflechtknochen und schließlich durch Lamellenknochen ersetzt wird. In der kalzifizierten Knochenmatrix wandeln sich eingeschlossene Osteoblasten zu Osteozyten um. Sekundärer Knorpel der Kiefergelenke Das Kieferköpfchen des Unterkiefers spielt eine wichtige Rolle beim Größenwachstum der Mandibula. Der Beitrag des Kieferköpfchens zur volumenmäßigen Knochenzunahme beim Wachstum des Unterkiefers ist zwar eher gering, doch ist sein Einfluss auf die Wachstumsrichtung groß. MERKE Die anteriore Verlagerung eines Unterkiefers durch ein kieferorthopädisches Gerät stimuliert das sagittale Wachstum des Unterkiefers. Der Knorpel im Kiefergelenkbereich unterscheidet sich in seiner Entstehung vom Knorpel in der Schädelbasis, indem die Knorpelzellen aus Mesenchymzellen der Faserschicht entstehen, welche die Knorpeloberfläche bedeckt. Somit entstehen die Chondrozyten des Gelenkknorpels nicht durch Teilung von Knorpelzellen, wie in den Knorpelregionen der Schädelbasis, sondern durch Differenzierung (Verwandlung und Spezialisierung) vom Mesenchym- in Knorpelzellen. Daher spricht man auch vom sekundären Kiefergelenkknorpel zur Unterscheidung von Einfluss der Schädelbasis auf die Entwicklung des Viszerokraniums direkt (primär) durch Zellteilung von Knorpelzellen gebildetem Knorpel. Desmodont Der Alveolarkamm von Mandibula und Maxilla entsteht parallel zur Zahnbildung. Die vertikale Höhe des Alveolarkamms vergrößert sich noch durch die vertikale Drift der Zähne, die mit dem Aufbau von Knochensubstanz verbunden ist. Im Gegensatz zum Knochen gibt es bei Zähnen kein Remodeling, obwohl sie ähnlich aufgebaut sind wie Knochensubstanz. Sie bestehen ebenso wie Knochen aus Kollagenfasern und Hydroxylapatit. Die Mesialdrift der Zähne ist daher nur möglich, weil die die Zahnwurzel umgebenden Knochenwände durch Resorption und Deposition ihre Lage in den Kiefern ändern können. Während der Zahn selbst sich somit nicht verändert, findet eine durch Remodeling ermöglichte Relocation der den Zahn aufnehmenden Knochenhöhle statt. Abb. 1.10 Schematischer Querschnitt der Schädelbasis mit Knorpelfuge und spheno-okzipitaler Synchondrosis (nach Virchow 1857). Einfluss der Schädelbasis auf die Entwicklung des Viszerokraniums Im Bereich der Schädelbasis liegt eine derbe Knorpelfuge, die spheno-okzipitale Synchondrosis (Abb. 1.10), die mithilfe einer speziellen Schichtaufnahmetechnik (Laminagramm bzw. englisch „tomogram“) auch im Röntgenbild dargestellt werden kann (Abb. 1.11). Abb. 1.11 Schematische Darstellung der Schädelbasis; SOS = spheno-okzipitale Synchondrosis. Spheno-okzipitale Synchondrosis Einen wichtigen Hinweis auf die Bedeutung der sphenookzipitalen Synchondrosis für das Schädelwachstum liefert das Krankheitsbild der Achondroplasie. Diese häufigste Form des Kleinwuchses ist durch disproportionierte Extremitäten im Vergleich zur Rumpflänge gekennzeichnet. Die Ursache der Achondroplasie ist eine erblich bedingte Störung der Zellteilung im Knorpelgewebe. Dies hat eine verminderte Knorpelbildung zur Folge, woraus ein geringeres Längenwachstum der Röhrenknochen resultiert. Von dieser Störung der Knorpelzellteilung ist auch die spheno-okzipitale Synchondrosis betroffen (Abb. 1.12). Obwohl jedoch die Form des Neurokraniums vom normalen Bild abweicht (ballonartig), sind Gehirnvolumen und -funktion völlig normal. Somit ist die spheno-okzipitale Synchondrosis für die Formentwicklung des Neurokraniums von großer Bedeutung. MERKE Die Suturen des Neurokraniums ermöglichen die Anpassung der neurokranialen Knochen an das wachsende Gehirn. Abb. 1.12 1976). Knöcherner Schädel bei Achondroplasie (nach Crawford 7
