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Heine, Anne-Kathrin (2005): Individuelle dreidimensionale Simulation von Weichteilveränderungen im Gesichtsbereich: Eine Finite-Elemente-Studie. Dissertation, LMU München: Faculty of Medicine
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Abstract

In dieser Studie wurde eine individuelle faziale Weichteilprognose mit der Finiten-Elemente-Methode getestet und deren Validität und Prognosegenauigkeit geprüft. Zum Vergleich wurden die Messwerte mit einem zweidimensionalen Verfahren, dem Dentofacial Planner Plus Version 2.01, verglichen. Für die Erstellung der Weichteilprognose stellten sich 12 erwachsene Probanden zur Verfügung, bei denen eine kombiniert kieferorthopädisch-kieferchirurgische Behandlung durchgeführt wurde. Zur präoperativen Prognose der Weichteilveränderungen wurde ein Profilfoto mit einer digitalen Kamera der Firma Canon, EOS 10D, und ein Fernröntgenseitenbild für die Weichteilprognose des zweidimensionalen Verfahrens hergestellt. Nach Eingabe der kephalometrischen Messpunkte in das interaktive Softwaretool des Dentofacial Planners konnte die Operation simuliert werden. Dazu wurden die Werte der Modelloperation hinzugezogen. Nach Verschiebung der Maxilla und Mandibula in sagittaler und vertikaler Richtung errechnete die Software die Weichteilprognose, die als Profillinie zweidimensional visualisiert wurde. Für die digitale Gesichtserfassung der Probanden wurden mittels 3-D Laserscanner die fazialen Weichteile für das dreidimensionale Verfahren erfasst. Die akquirierten Punktwolken konnten vereinigt und über spezielle Algorithmen in ein CAD-Modell verarbeitet werden. Über diese CAD-Schnittstelle war es möglich ein Finite-Elemente-Modell zu generieren. Die Simulation zur fazialen Weichteilprognose erfolgte mit der Software Design Space (Ansys Inc.). Im Unterschied zum zweidimensionalen Verfahren besteht beim Finite-Elemente-Verfahren die Möglichkeit einer falschfarbenkodierten Visualisierung der regionalen Weichteilveränderungen im dreidimensionalen Raum. Es kann neben der Prognose der Profillinie auch eine ästhetisch wichtige Beurteilung der Wangen, der Nasenflügel und Nasiolabialfalten getroffen werden. Bei vergleichenden Messungen zwischen den beiden Prognoseverfahren zeigen sich bezüglich der Validität und der Prognosegenauigkeit eindeutige Unterschiede. Der durchschnittliche Gesamtfehler des Dentofacial Planners ist fast doppelt so hoch, im Vergleich zum Fehler des Finite-Elemente-Verfahrens. Es konnten regionale Unterschiede festgestellt werden. Im Mittelgesicht ist die Prognose der beiden Verfahren als gut einzustufen, währenddessen die Prognose des unteren Gesichtsdrittels mit dem Dentofacial Planner hohe Abweichungen zum postoperativen Gesichtsprofil aufweist. Diese Ergebnisse wurden von Fischer (2002) in einer Dissertation bestätigt. Die Prognosegenauigkeit des Finite-Elemente-Verfahrens ist im unteren Gesichtsdrittel höher. Jedoch wurde am Messpunkt Weichteilmenton Abweichungen in vertikaler Richtung mit Messwerten von über 1,5 mm aufgezeigt. Eine mögliche Erklärung dafür ist die geringe Simulation der Autorotation des Unterkiefers bei der Bearbeitung des Finite-Elemente-Modells. Es muss jedoch berücksichtigt werden, dass trotz der besseren Beurteilung der individuellen, fazialen Weichteilverhältnisse in allen drei Dimensionen des Raumes im Vergleich zum zweidimensionalen Verfahren keine absolut perfekte Weichteilprognose getroffen werden kann. Um dieses Verfahren der Finiten-Elemente-Methode zu verfeinern sollten bei der Herstellung des Finite-Elemente-Modells die Weichgewebsschichten und die Autorotation des Unterkiefers berücksichtigt werden.