In-vitro- und In-vivo-Messungen der statischen und dynamischen Okklusion in der Totalprothetik

In vitro and in vivo measurements of static and dynamic occlusion of complete dentures

by Jasper David Meyer
Doctoral thesis
Date of Examination:2023-03-16
Date of issue:2023-02-23
Advisor:Prof. Dr. Ralf Bürgers
Referee:Prof. Dr. Annette Wiegand
Referee:Prof. Dr. Thomas Meyer
Persistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-9743

 

 

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Abstract

English

Introduction: In reconstructive dentistry there exists the difficulty that articulators can only approximately imitate the patient's jaw relation due to the complex biomechanics. In addition, certain dimensional changes occur during the fabrication of dentures due to the material properties of the auxiliaries used (plastics, silicones, plasters, etc.). Therefore, corrections of the occlusion by the dentist are almost unavoidable during the insertion of dentures. As a rule, articulation papers, occlusion foils and bite-through registrations are used for occlusion analysis, whereby the evaluation of the marked surfaces and points is carried out subjectively by the user. Digital occlusion analysis provides more objective results of the occlusal conditions. Using the example of conventional complete dentures, the current study will examine whether quantifiable differences in occlusal analysis (digital and analogue) can be measured in vivo on the patient and in vitro in the dental laboratory. Material and methods: 20 completely edentulous subjects (10 females and 10 males) were included in the study. Their oral well-being was determined using two OHRQoL questionnaires (GOHAI and OHIP-14), bite force was measured using the FlexiForce ELF system (Tekscan Inc., Boston, USA). Furthermore, a digital occlusion analysis with the T-Scan III system (Tekscan Inc., Boston, USA) and an analogue analysis with articulation papers, occlusal foils and silicone registrations were performed. In vitro, the complete dentures including articulator were clamped in an electromechanical universal testing machine (ZwickRoell GmbH, Ulm, Germany), the measured bite force of the subjects was applied and a digital and analogue occlusion analysis was also performed. Data on the relative distribution of bite force (%), the absolute number of contact points and the contact area (mm2) were collected. The data were tested for normal distribution using the Shapiro-Wilk test and for significant differences using the Mann-Whitney U test. The Spearman rank correlation coefficient was used to examine a possible correlation between maximum bite force and oral quality of life. Results: The age of the subjects was 71.05 +/- 7.84 (median: 71.5) years, the complete dentures had 13.3 +/- 0.98 (median: 14) artificial teeth per jaw. The GOHAI-ADD averaged 52.65 +/- 7.04 (median: 54) points, the OHIP-14-ADD averaged 5.3 +/- 7.01 (median: 3) points. The maximum bite force was 49.92 +/- 31.52 (median: 39.67) N. In both digital and analogue occlusion analysis, less contact was found between the complete denture pairs in vitro than in vivo. The Shapiro Wilk test did not show a normal distribution of the data (p < 0.05). Using the Mann-Whitney U test, isolated significant differences (p < 0.05) were found for both digital and analogue occlusion control. According to the Spearman correlation coefficient, there was a low correlation (|rs| < 0.2) between bite force and the applied questionnaires. Conclusion: The present study was able to show that quantifiable and in part significant differences exist between the clinical situation in vivo and the laboratory side in vitro in the case study of the conventional complete denture - both in the digital and analogue occlusion analysis. The results obtained are comparable with the findings of the current scientific literature.
Keywords: occlusion; complete denture; T-Scan; FlexiForce ELF; articulating paper; oral health related quality of life; digital occlusion analysis; bite force

German

Einleitung: In der rekonstruktiven Zahnmedizin besteht die Problematik, dass Artikulatoren die Kieferrelation der Patient*innen aufgrund der komplexen Biomechanik nur annähernd imitieren können. Zusätzlich kommt es bei der Herstellung von Zahnersatz aufgrund von Materialeigenschaften der verwendeten Hilfsmittel (Kunststoffe, Silikone, Gipse etc.) zu gewissen Dimensionsveränderungen. Somit sind bei der Eingliederung von Zahnersatz Korrekturen der Okklusion durch den/die Zahnarzt/-ärztin nahezu unumgänglich. Zur Okklusionsanalyse werden in der Regel Artikulationspapiere, Okklusionsfolien und Durchbissregistrate verwendet, wobei die Auswertung der markierten Flächen und Punkte von dem/der Anwender/in subjektiv erfolgt. Die digitale Okklusionsanalyse verspricht objektivere Ergebnisse der okklusalen Verhältnisse. Am Beispiel von konventionellen Totalprothesen soll in der vorliegenden Studie untersucht werden, ob sich quantifizierbare Unterschiede in der Okklusionsanalyse (digital und analog) in vivo am/an den Patient*innen und in vitro im zahntechnischen Labor messen lassen. Material und Methode: 20 komplett zahnlose Proband*innen (10 weiblichen und 10 männlichen Geschlechts) wurden in die Studie inkludiert. Ihr orales Wohlbefinden wurde anhand zweier OHRQoL-Fragenbögen (GOHAI und OHIP-14) bestimmt, die Kaukraft mittels FlexiForce-ELF-System (Tekscan Inc., Boston, USA) gemessen sowie eine digitale Okklusionsanalyse mit dem T-Scan-III-System (Tekscan Inc., Boston, USA) und analoge Analyse mit Artikulationspapieren, Okklusionsfolien und Silikonregistraten durchgeführt. In vitro wurden die Totalprothesen samt Artikulator in eine elektromechanische Universalprüfmaschine (ZwickRoell GmbH, Ulm) eingespannt, die gemessene Kaukraft der jeweiligen Proband*innen appliziert und ebenfalls eine digitale sowie analoge Okklusionsanalyse durchgeführt. Es konnten Daten bezüglich der relativen Kaukraftverteilung (%), der absoluten Kontaktpunktanzahl und der Kontaktfläche (mm2) erhoben werden. Mittels des Shapiro-Wilk-Tests wurden die Daten hinsichtlich einer Normalverteilung und mittels des Mann-Whitney-U-Tests auf signifikante Unterschiede hin geprüft. Anhand des Rangkorrelationskoeffizienten nach Spearman wurde ein möglicher Zusammenhang zwischen maximaler Kaukraft und oraler Lebensqualität untersucht. Ergebnisse: Das Alter der Proband*innen betrug 71,05 +/- 7,84 (Median: 71,5) Jahre, die Totalprothesen wiesen 13,3 +/- 0,98 (Median: 14) Prothesenzähne je Kiefer auf. Der GOHAI-ADD betrug durchschnittlich 52,65 +/- 7,04 (Median: 54) Punkte, das OHIP-14-ADD ergab im Mittel 5,3 +/- 7,01 (Median: 3) Punkte. Die maximale Kaukraft lag bei 49,92 +/- 31,52 (Median: 39,67) N. Sowohl bei der digitalen als auch analogen Okklusionsanalyse wurde in vitro weniger Kontakt zwischen den Totalprothesenpaaren festgestellt als in vivo. Der Test nach Shapiro Wilk ergab keine Normalverteilung der Daten (p < 0,05). Mittels des Mann-Whitney-U-Tests konnten vereinzelte signifikante Unterschiede (p < 0,05) sowohl bei der digitalen als auch der analogen Okklusionskontrolle festgestellt werden. Gemäß dem Korrelationskoeffizienten nach Spearman bestand eine geringe Korrelation (|rs| < 0,2) zwischen der Kaukraft und den angewandten Fragebögen. Schlussfolgerung: Die vorliegende Studie konnte zeigen, dass quantifizierbare und zum Teil signifikante Unterschiede zwischen der klinischen Situation in vivo und der Laborseitigen in vitro am Fallbeispiel der konventionellen Totalprothese vorliegen – sowohl bei der digitalen als auch analogen Okklusionsanalyse. Die erhobenen Ergebnisse sind mit den Erkenntnissen der aktuellen, wissenschaftlichen Literatur vergleichbar.
 
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