Über die mechanischen Eigenschaften einer neuartigen Verankerungsplatte für kieferorthopädische Zahnbewegungen

Abstract

Als Alternative zu konventionellen kieferorthopädischen Apparaturen bzw. zur Erweiterung des Anwendungsspektrums hat sich eine Vielzahl an temporären skelettalen Verankerungselementen (TADs) etabliert und klinisch bewährt. Über die mechanische Belastbarkeit gegenüber Zugkräften lagen bislang jedoch keine Untersuchungen vor In dieser experimentellen Studie wurden mechanische Eigenschaften bzw. die Verankerungsstabilität eines neuartigen Temporary Anchorage Devices, der sog. H-Platte, untersucht. Durch den hier konzipierten Versuchsaufbau konnten über Abzugstests erstmals Kräfte auf die Miniplatten aufgebracht werden, die klinischen Abzugskräften in ihrer Kraftrichtung nahekommen. Insgesamt wurden 40 H-Platten und 10 C-Platten in sagittaler oder in-/extrusiver Richtung über eine Materialprüfmachine abgezogen. Dabei wurden Kräfte in Newton gemessen, die erforderlich waren, um eine initiale Lageveränderung der Miniplatte bzw. deren Ausriss aus dem Knochenreplikat hervorzurufen. Die Qualität des synthetischen Knochenreplikats (weich vs. hart) und die Länge der fixierenden Schrauben (4 vs. 6 mm) stellten die Variablen innerhalb der beiden Versuchsreihen dar. Zur vergleichenden Beurteilung der Messergebnisse wurde die bereits klinisch etablierte C-Platte herangezogen. Die mittleren Kräfte bei Abzügen der H-Platte unter sagittaler Belastung aus weichen Knochenblöcken, die zur initialen Lageveränderung führten, lagen bei 2,09 N, während es bei 41,72 N zum Ausriss kam. Durch Verwendung von längeren Schrauben oder durch Verwendung eines härteren Knochenblocks konnte die jeweilige Stabilität signifikant gesteigert werden. Die mittleren Kräfte bei Abzügen der H-Platten unter rotatorischer Belastung aus weichen Knochenblöcken, die zur initialen Lageveränderung führten, lagen bei 8,57 N, während bei 56,08 N die Maximalbelastbarkeit erreicht war. Durch Verwendung von harten Knochenblöcken konnte die Stabilität bis zur initialen Lageveränderung signifikant gesteigert werden, während dies nur einen unerheblichen Einfluss auf die maximale Belastbarkeit hatte. 75 Die mittleren Kräfte, sowohl in sagittaler als auch in in/extrusiver Abzugsichtung, die zur initialen Lageveränderung führten, waren für die H-Platten signifikant höher als für die C-Platten. Dagegen konnten die C-Platten im Vergleich zu den H-Platten einer höheren Maximalbelastung bis zum Ausriss ausgesetzt werden, da diese eine geringere Verwindungssteifigkeit besaß. Die vorliegende Studie bestätigte aus mechanischer Sicht die klinische Eignung der neuartigen H-Platte. Als eheste Schwachstelle des Knochen-Schrauben- Miniplattenkomplexes konnten die fixierenden Schrauben angesehen werden, während die H-Platte mit ihrem spezifischen Design an sich eine hohe Widerstandsfähigkeit aufwies. Es konnte ferner gezeigt werden, dass selbst eine Konstellation aus kurzen Schrauben zur Verankerung und weichem Knochen eine mehr als ausreichende Stabilität gegenüber abziehenden Kräften gewährleistete. Weitere Studien sollten durchgeführt werden, um die mechanischen Eigenschaften der H-Platte beispielsweise unter Langzeitbelastung, entsprechend der klinischen Anwendung, zu beleuchten.