Zur optoelektronischen Erfassung okklusal geführter und ungeführter Bewegungen der Mandibula
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Philipps-Universität Marburg
Abstract
Unter Verwendung des Temporo-Mandibular-Positions-Manipulators (TMPM) wurde in in vitro Experimenten die Messgenauigkeit des JMA-Optic Registriersystems (Fa. Zebris®) in den drei Raumachsen untersucht. Des Weiteren wurde der Einfluss der transversalen Scharnierachsenlage auf die korrekte Wiedergabe der Unterkieferbewegung mit Hilfe eines SAM 2PX Artikulators überprüft. Die aus den in vitro Untersuchungen gewonnenen Erkenntnisse wurden anschließend auf die Interpretation von anonymisierten optoelektronischen Bewegungsspuren von 74 funktionsgesunden und funktionsadaptierten Teilnehmenden eines Lehrprojektes im durchschnittlichen Alter von 23,6 Jahren mit stabiler Okklusion hinsichtlich der Gelenkparameter (Gelenkbahnneigung, Gelenkbahnkrümmung, Bennett-Winkel, Verlauf der Bennett-Bewegung, retrusive Bewegungsmöglichkeit der Kondylen, maximale Kieferöffnung, Protrusion und Laterotrusion, Lage der Kondylenpunkte) retrospektiv angewandt. Zudem wurde die Nullhypothese „Im okklusionsnahen Bereich decken sich die zahn- und nicht zahngeführten Bewegungsspuren der Scharnierachsenpunkte. Die Okklusion dominiert somit nicht die Translationsbewegungen der Kondylen. Es besteht okkluso-artikuläre Harmonie.“ geprüft.
Ergebnisse und Diskussion
Hinsichtlich der Reliabilität des JMA-Systems ergaben 432 in vitro Einzelmessungen von definierten Strecken mit dem JMA Optic montiert auf dem Temporo-Mandibular-Positions-Manipulator als feinjustierbarem Artikulator in der systemeigenen Software (WINJAW+ 2.0.2.) eine mittlere Abweichung der Messstrecken in den drei Raumachsen von -0,01mm ± 0,05 mm. Messungen mit dem auf einem SAM-Artikulator montierten JMA Optic verdeutlichten eine Abhängigkeit des Bennett-Winkels, der Bennett-Bewegung und der Lage der Öffnungsspur im Vergleich zur Protrusionsspur von der Qualität der Scharnierachsenlokalisation. Eine nach posterior fehllokalisierte Achse führte zu kleineren Bennett-Winkeln und einer nach kranial verlagerten Öffnungsspur im Vergleich zur Protrusionsspur. Eine asymmetrisch nach posterior fehllokalisierte Scharnierachse produzierte kleinere und einseitig negative Bennett-Winkel. Eine nach anterior fehllokalisierte Achse führte zu größeren Bennett-Winkeln und kaudaler Lage der Öffnungsspur im Vergleich zur Protrusionsspur.
Die bei einem funktionsgesunden und vollbezahnten Probandenkollektiv ermittelten Registrierdaten zeigten eine mittlere inzisale Öffnung von 47 mm. Die mittlere Länge der sagittalen Kondylenbahn bei Öffnung betrug rechts 21,2 mm und links 21,5 mm. Die Laterotrusion gemessen am Inzisalpunkt betrug rechtsseitig durchschnittlich 8,6 mm ± 2,4 mm. Linksseitig zeigte sich ein Mittelwert von 8,8 mm ± 1,9 mm. Es ergaben sich für den Bennett-Winkel der zahngeführten Laterotrusion Mittelwerte von rechts 4,6° ± 6,5° und auf der linken Seite 3,9° ± 8°. Unter medialer Translation waren die Winkel geringfügig größer (rechts 7,5°, links 6,2°). Bei insgesamt 40,5 % der Individuen war mindestens einer der gemessenen Bennett-Winkel negativ. Die inzisal gemessene Protrusion betrug durchschnittlich 8,6 mm. Die sagittale Kondylenbahn zeigte im Mittel eine Neigung zur Frankfurter Horizontalen von rechts 52,2° und links 50° und eine Krümmung von rechts 15,4 mm und links 15,1 mm. Die aktive Retrusion der kondylennahen Punkte zeigte rechts 0,53 mm und links 0,48 mm. Unter manueller Manipulation nach dorsal vergrößerte sich dieser Mittelwert auf rechts 0,72 mm und links 0,68 mm. Bei der Kondylenpositionsanalyse zeigte sich der MIKP-Punkt im Vergleich zur HIKP zu 60 % nach retral-kranial hin verlagert. Der Punkt der ZKP erschien zum HIKP-Punkt überwiegend nach retral verlagert. 40 % aller registrierten zahngeführten und nicht zahngeführten Spurenpaare der Protrusion und Laterotrusion waren seitenindividuell betrachtet nicht deckungsgleich, sondern wichen auf den initialen 4 mm der Exkursionsbewegung in der sagittalen und/oder frontalen Ebene um mehr als 0,2 mm voneinander ab. Die Nullhypothese ist daher abzulehnen. Als mögliche Ursache für Diskrepanzen sind die Okklusion, unterschiedliche muskuläre Spannungsverhältnisse und muskuläre Führung oder beginnende Diskopathien zu nennen. Im Einzelnen können Mediotrusionsvorkontakte, anteriore Diskusverlagerungen oder parallaktische Artefakte durch das Aufrotieren bei nicht zahngeführten Bewegungen ursächlich sein. Ohne ergänzende Befunde kann in den meisten Fällen nicht auf die Ursache der Spurdiskrepanz geschlossen werden. Im Falle einer Suche nach auslösenden oder unterhaltenden okklusalen Faktoren im Rahmen einer Funktionsstörung können instrumentelle Befunde jedoch richtungsweisend für weitere Diagnostik sein. Auch nicht zahngeführte Spuren zeigen asymmetrische Muster, wenn sie durch die Zahnführung vorgegeben werden. Dieses Muster verblasst bei mehrfacher Wiederholung der Bewegung ohne Zahnführung.
Kenntnisse über den möglichen Einfluss einer fehllokalisierten Scharnierachse sind erforderlich, um die Bewegungsspuren im Rahmen der Diagnostik korrekt interpretieren zu können.
This study evaluated the JMA Optic® device (by Zebris®) in vitro for its reliability and for the effects of a displaced hinge axis on condyle parameters. Therefore, the device was mounted on articulators (Temporo-Mandibular-Positions-Manipulator and SAM 2PX) simulating jaw movement. Additionally, anonymised optoelectronic motion recordings of the temporomandibular joint and the incisal point from 74 healthy subjects, with an average age of 23.6 years, were retrospectively analysed. Tooth-guided, non-tooth-guided, and externally manipulated jaw movement paths were analysed based on recordings taken during a teaching project at the dental clinic of Philipps-University Marburg. Subjects included in this study showed no symptoms of decompensated craniomandibular disorder and a stable occlusion. The descriptive analysis focused on several parameters, including condyle path inclination (CPI), condyle path curvature (CPC), Bennett angle (BA), Bennett movement course (BM), retrusive movement of the condyles (RM), incisal jaw opening, laterotrusion, protrusion, and condyle position analysis (CPA). Tooth-guided and non-tooth-guided paths were compared with the hypothesis that those condylar paths were congruent within the first 4 mm of excursive movement and that occlusion would not exert a dominant influence on condylar paths.
In vitro, 432 measurements of distances set by a modified articulator with micrometre units were compared to the numeric values obtained from Zebris software (WINJAW+ 2.0.2.). The average deviation from applied distance settings was found to be – 0.01 mm ± 0,05 mm across the three spatial axes. When the device was mounted on a SAM-articulator, a dependency of the parameters BA, BM and the position of the opening track on the position of the hinge axis was observed. If the axis was located posterior to the articulator´s rotation axis, BAs were minimised and the opening condyle path was located cranially compared to the protrusion track. If the dislocation was posterior and asymmetrical, associated BAs became smaller and negative BAs were detected unilaterally. An anteriorly placed hinge axis was associated with larger BAs and a caudally positioned condyle opening track compared to reference tracks.
In vivo, the average incisal opening was 47 mm. The sagittal condyle path length during opening averaged 21.2 mm on the right and 21.5 mm on the left. The average distance of laterotrusion was 8.6 mm to the right and 8.8 mm to the left. BA of tooth guided laterotrusion was measured at 4.6° ± 6.5° for the right and 3.9° ± 8° for the left condyle. Manual medial translation of the jaw led to slightly larger angles (7.5° on the right, 6.2° on the left). Notably, 40.5% of the subjects exhibited at least one negative BA across the three different types of laterotrusion performed (tooth-guided, non-tooth-guided, medial-translation). The average distance of incisal protrusion was 8.6 mm. The sagittal CPI averaged 52.2° on the right and 50° on the left with a CPC of 15.4 mm on the right and 15.1 mm on the left. Active retrusion demonstrated condyle movements of 0.53 mm on the right and 0.48 mm on the left, increased distances were observed when retrusion was supported manually (0.72 mm on the right, 0.68 mm on the left). The maximum intercuspidal position was found to be more retral and cranial compared to habitual intercuspidal position in CPA, while centric occlusion led to slightly retrally positioned condyles. Specifically, 40 % of all recorded condylar paths did not show congruence between tooth-guided and non-tooth-guided paths within individual subjects. Incongruences exceeding 0.2 mm were detected within the first 4 mm of excursive movement in the lateral and/or the horizontal plane. Based on these results, the main hypothesis could not be verified. Potential reasons for these incongruences include occlusion, variations in muscle activity and muscular guidance, or discopathies. Notably, pre-contacts in mediotrusion, anterior disc displacements, or parallax artefacts due to condylar translational movement during non-tooth-guided movements may contribute to these observations. Further clinical investigation is often required to identify the underlying causes of track discrepancies. However, when occlusion is suspected to be a triggering or maintaining factor in functional disorders, instrumental findings can be helpful to indicate further diagnostic. Non-tooth-guided tracks also show asymmetrical patterns determined by tooth-guidance, although these patterns diminish after several repetitions without tooth guidance.
To obtain an accurate interpretation of condyle parameters, a profound knowledge of artefacts resulting from a misplaced hinge axis is needed.
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