Kaukraft- und Kaudruckmessung am Patienten: Beurteilung der praktischen Anwendbarkeit einer modifizierten Prescale Folie

Abstract

Die vorliegende Promotionsarbeit befasste sich mit der Thematik der Kaukraft- und Kaudruckmessung am Patienten mittels des von MÜLLER et al. [53] patentierten Verfahrens, auf welches in Deutschland ein Schutzrecht (DE 10317245) erteilt wur-de. Die hauptsächliche Aufgabe war es hierbei, alters- und geschlechtsspezifische Kauflächen-, Kaukraft- sowie die resultierenden Kaulastwerte zu ermitteln. Zusätzlich galt es herauszufinden, inwieweit hierbei die von FINK [9] beschriebene Methode zur Kaukraftmessung mittels modifizierter Fuji™ Prescale® Folien Typ MS am Probanden praktisch anwendbar ist. Hierzu wurde zuerst mit der Unterstützung der MTL [46] ein mobiles Referenzgerät konstruiert, mit dessen Hilfe es problemlos gelang, die Prescale® Testfolien notwendigerweise nach deren Gebrauch am Patienten zu kalibrieren. Mithilfe einer zuvor eigens dazu erstellten Eichwertdatenbank wurden durch einen Referenzabgleich mögliche lagerungsbedingte Veränderungen der Folien und somit resultierende Messfehler kalkulierbar. Der hierzu von FUKUDA [13], OTTL et al. [58] sowie FINK [9] beschriebene lineare bis schwach sigmoidale Zusammenhang zwischen applizierter Kraft und berechnetem Farbgewicht wurde auch hier bestätigt. Hierfür war eine Vielzahl von labortechnischen Vorversuchen notwendig und es konnte nachgewiesen werden, dass der resultierende Fehler der gesamten Messkette bei etwa bei +20°C mit ≤ 10% signifikant kleiner war als vergleichsweise mit ≤ 12,5% bei -18°C, +8 °C und +37°C, weshalb die Lagerung bzw. Verwendung des modifizierten FUJI™ Prescale® Systems bei annähernd +20°C empfohlen wird. In Vorversuchen konnte außerdem gezeigt werden, dass das Referenzgerät bei ca. +20°C valide, reproduzierbare Einzelreferenzpunkte mit den kleinsten Standardabweichungen erzeugt. Diese wurden mit einem kontinuierlichen Referenzendruck von 86,9 SD ± 2,2 MPa, einer berechneten konstanten Kraft von 54,0 SD ± 3,0 N sowie einer beständigen Referenzfläche von 0,63 SD ± 0,01 mm² auf den Prescale® Folien generiert. Zusätzlich wurde herausgefunden, dass die Druckeichung der Folien auch schon bis zu 10 Tage vor deren eigentlicher Benutzung am Probanden durchgeführt werden kann, wodurch der Einsatz von ggf. vorkalibrierten Testfolien denkbar ist. Ferner wurde in Zusammenarbeit mit KLEIBER [34], für die Auswertung der gesammelten Messdaten, das Programm Zahni © entwickelt, dessen Basisquellcode von FEIKS bereits in der Arbeit von FINK [9] zum Einsatz kam. Durch die Komplettüberarbeitung der Ursprungsversion klappte es, eine schnelle, anwenderfreundliche und vor allem anwendungsgerechte Software zu realisieren. Darüber hinaus gelang es, durch weitere Programmoptimierung und Modifikation der Bildauswertungsroutine die Darstellungsreichweite der Prescale® Folie Typ MS auf einen Druckmessbereich von 2 – 120 MPa zu erweitern. Die Bilderfassung wurde hierzu entsprechend den Empfehlungen von FINK [9] jeweils nach 24 Stunden und mit Hilfe eines Scanners bei einer Auflösung von 800 dpi ausgeführt. Die Speicherung der Bildinformationen erfolgte im PNG- Format. Nach der Gesamtauswertung sämtlicher Daten der 178 Probanden im Alter von 3 bis 94 Jahren konnten erstens eine mittlere maximale Gesamtkaufläche von 21,8 SD ± 14,9 mm², zweitens eine maximale Gesamtkaukraft von im Mittel 920,6 SD ± 553,4 N sowie drittens ein mittlerer maximaler Gesamtkaudruck von 47,9 SD ± 11,7 MPa bestimmt werden. Die weitherhin erfolgte statistische Berechnung der Maximalkaudrücke aller Probanden lieferte letztlich einen Druckmittelwert von 66,3 SD ± 15,4 MPa. Schließlich erwiesen sich die von FINK [9] angeführten Vorzüge der neuen Prescale® Messmethode als richtig. Nach Abschluss der Hauptstudie bestätigten sich so die Vorteile der einfachen, kostengünstigen Ver-suchsdurchführung sowie die Möglichkeit der Ermittlung und reproduzierbaren Be-stimmung von Kaukräften und- drücken an Probanden. Die zudem geringe Sensordicke der Prescale® Folien von maximal 110 μm ermöglichte es zudem, ohne eine größere Bisssperrung, hochauflösend, valide und ortsgenau Kontaktpunkte bzw. -flächen zu ermitteln. Inwieweit dies gegebenenfalls inzwischen auch mit Hilfe des neuen T-Scan® III Verfahrens [84] der Firma Tekscan™ und der vierten Generation von Drucksensoren bewerkstelligt werden kann, muss die Zukunft klären. Ungeachtet dessen, kann zusammengefasst werden: Das Verfahren mittels der modifizierten Fuji™ Prescale® Folien Typ MS am Patienten ist eine gute und praktische Möglichkeit zur Erfassung und Bestimmung von individuell erzeugten Kaulastparametern und liefert(e) valide sowie reproduzierbare Daten, wenn z.T. auch ggf. teilobjektiv durch die zzt. noch manuelle Vorauswertung der Kaudruckfolien mit der Zahni© Software.

Zusammenfassung (summary): The current doctorate was primarily concerned with the topic bite force and bite pressure measurement on the patient by using the patented method of analysis (DE 10317245) by MUELLER et al [53]. The main task was to estimate the distribution of the masticatory force, chewing pressure and occlusal contact area depending on the age and sex. Furthermore it was necessary to evaluate the practicability of the modified precsale® procedure by FINK [9]. For this purpose a mobile handheld calibration device was constructed with the support of the MTL [46] that problem-free allows the necessary calibration adjustment of the foils after use. By the help of a specially created calibration value database it was possible to calculate potential storage and measurement errors. As to that the by FUKUDA [13], OTTL et al [58] and FINK [9] accurately described linear trough mild sigmoidal correlation between appliqued force and calculated color density was confirmed. Additional in vitro advance tests were necessary and demonstrated a relative error of the measurement chain â € 10% at room temperature (+ 20°C). Furthermore it was shown that the mobile handheld calibration device generated reproducible, valid reference points on the prescale® folies with a constant reference pressure of 86,9 ± 2,2 MPa with a calculated total static load force of 54,0 SD ± 3,0 N as much as a steady reference area about 0,63 ± 0,01 mm². In cooperation with KLEIBER [34] for the data evaluation the software zahni © was developed that based on the source code by FEIKS and FINK [9]. Additionally the pressure selectivity of the prescale® mono sheet type MS could enlarged to a range from 2 to 120 MPa because of the new calibration and analysis procedure. Altogether the main study with a number of 178 patients (gender ratio 1:1) and aged between 3 to 94 showed firstly a mean chewing surface of 21,8 ± 14,9 mm², secondly a mean total occlusal force of 920,6 ± 553,4 N and in the third place a mean total bite pressure of 47,9 ± 11,7 MPa. Moreover the statistical computation has been demonstrated a total maximal chewing pressure of 66,3 ± 15,4 MPa. In the end the big variation of the patient-customized data is a good reason for application of the foil concerning the decision of choice of material and kind of construction of a dental device. Beyond the investigation made clear that the modified fuji prescale ® foil type MS is a good and workable method to assess individual bite parameters and the chosen concept gets reliable values.