Klinik und Polikliniken für Zahn-, Mund- und Kieferkrankheiten
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Durchhärtungstiefe von Kompositen nach Belichtung mit unterschiedlichen Lichtpolymerisationsgeräten
(2009)
Die Polymerisation lichthärtender Komposite wurde bisher vor allem mit Halogenlichtgeräten durchgeführt. Eine neue Geräteentwicklung beruht auf der LED (Light Emitting Diodes)-Technologie: Hierbei werden die benötigten Lichtwellen mithilfe der Halbleitertechnik generiert und von Dioden ausgestrahlt. Das emittierte Spektrum ist genau auf den Fotoinitiator Kampferchinon abgestimmt. Im Gegensatz zu Halogengeräten ist daher die Filterung des blauen Lichtes überflüssig. Mit dem höheren Wirkungsgrad und der längeren Lebensdauer vereinen LED-Geräte wesentliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Lichthärtegeräten. Jedoch muss jede neu entwickelte Technik in ihrer Anwendung untersucht werden, um die Qualität im klinischen Ergebnis gewährleisten zu können. Ziel dieser Studie war es daher, LED-Technik und Halogenpolymerisation zu vergleichen. Zielgröße dieses Vergleiches war die Durchhärtungstiefe (DHT) der belichteten Komposite, die für die Füllungsqualität von großer Bedeutung ist. Sechs kommerziell erhältliche Materialien (Filtek Supreme, Filtek Z250, Point 4, TPH Spectrum, Definite, Tetric Ceram) wurden mit jeweils einem sehr lichtintensiven (Optilux 501 bzw. Freelight 2) und einem standardmäßig ausgestatteten Halogen- und LED-Polymerisationsgerät (Elipar Trilight, Ultralume LED 2) ausgehärtet. Die Polymerisation fand in Probenherstellungsformen aus transluzentem PTFE-Material und in Stahlformen statt. Außerdem wurden zur Überprüfung der Eignung des Versuchsaufbaus Proben in einem Echtzahnmodell hergestellt, wobei Kunststoff- und Stahlmatrizen zur Anwendung kamen. Die Belichtungszeit betrug bei den leistungsstarken Geräten jeweils 10, bei den standardmäßig ausgestatteten jeweils 20 Sekunden, um zu untersuchen, ob die von den Herstellern propagierte Zeitersparnis bei erstgenannten ohne Qualitätsverlust einhergeht. Geprüft wurden Komposite der Farbe A2, von zwei Materialien (Filtek Z250, Filtek Supreme) wurden zusätzlich dunklere Proben (A4) hergestellt. Die Lagerung der belichteten Proben betrug 7 Tage bei Trockenheit und 37 ºC. Die DHT wurde indirekt über die Knoop-Härte bestimmt und war definiert als diejenige Schicht, in der noch 80 % der maximal erzielten Knoop-Härte erreicht wurde. Voraussetzung für den Vergleich der Lichtgeräte war, dass die Maximalhärte unbeeinflusst vom Belichtungsmodus blieb, was für fast alle Materialien erfüllt wurde. Die Erkenntnisse dieser Studie lassen sich wie folgt zusammenfassen: Die DHT wurde von den Variablen Belichtungsmodus, Material, Farbe und Probenherstellungsform signifikant beeinflusst. In der Farbe A2 erzielten Filtek Z250 und TPH Spectrum die höchsten Werte. Bei den Lichtgeräten erbrachte die Halogen-Polymerisation mit Elipar Trilight für alle Materialien die höchste DHT, wobei beide LED-Lichtgeräte zum Teil äquivalente Ergebnisse erzielten. Dunkle Farben verringerten die erreichte DHT signifikant, jedoch war der Einfluss auf die Materialien unterschiedlich stark. Auch die Lichtgeräte wurden durch die dunkle Farbe beeinflusst, wobei sie die Polymerisation mit Freelight 2 am stärksten beeinträchtigte. Eine lichtundurchlässige Umgebung der Proben (Stahlform bzw. -matrize) verringerte die DHT um ca. ein Drittel gegenüber einer transparenten Begrenzung. Auch hier waren die Lichtgeräte unterschiedlich betroffen, wobei in diesem Fall Elipar Trilight stärker negativ beeinflusst wurde als Freelight 2. Die Kombinationen aus Materialien und Lichtgeräten konnten in allen Fällen eine DHT von 2 mm erzielen. In einem Fall (Definite) erwies sich die gewählte Definition des Parameters DHT jedoch als ungeeignet, Vergleiche zwischen den Lichtgeräten zu ziehen. Die Beurteilung erfolgte daher über die Knoop-Härte, wobei sich herausstellte, dass die LED-Belichtung eine signifikant geringere Härte zur Folge hatte als die Polymerisation mit Elipar Trilight. Die Ursache liegt darin begründet, dass Definite neben Kampferchinon über die beiden Initiatorsysteme Luzirin und Irgacure 651 verfügt. Diese weisen in ihrem Absorptionsmaximum eine wesentlich höhere Kongruenz mit den Emissionsspektren der Halogengeräte auf. Die LED-Technologie stellt sich jedoch insgesamt, vor allem seit der Entwicklung der zweiten Gerätegeneration, als geeignet heraus, Halogengeräte in ihrer Funktion abzulösen. Da sie ihnen qualitativ nicht nachzustehen scheinen und darüber hinaus einige zusätzliche Vorteile in sich vereinen, liegt die Vermutung nahe, dass sie die Polymerisationstechnik der Zukunft darstellen.
In unserer Gesellschaft werden Bedürfnisse und Ansprüche durch Medien und Internet beeinflusst. Dabei wachsen unsere Wünsche nach attraktivem Aussehen und ansprechender Ästhetik. Im orofazialen Bereich finden diese Wünsche Ausdruck durch die vermehrte Anwendung von Botox zur Faltenminimierung, durch Liftingoperationen, aber auch durch ästhetisch und funktionell hochwertigen Zahnersatz wie implantatgetragenen Suprakonstruktionen. Um die Erfolge dieser Disziplin verifizieren zu können wurden in einer longitudinal angelegten Studie von Juli 1988 bis Februar 1999 an der Klinik für Mund- Kiefer- und Plastische Gesichtschirurgie der Universität Würzburg 339 Patienten mit 1144 Bone-Lock®-Implantaten versorgt und nachuntersucht. Die Auswertung der, bei den Recalluntersuchungen gewonnenen Daten mittels Tabellen und Kaplan-Meier-Überlebenskurven ergab eine 10-Jahres-Gesamterfolgsrate von 78,7 %. Bezüglich der Indikationsstellung sind die besten Werte beim zahnlosen Patienten mit einer Erfolgsquote von 81,3 % nach 10 Jahren festzustellen. Es folgt die Schaltlücke mit 77,8 % Erfolg, das Freiende mit einer Quote von 62,5 % und die Einzelzahnversorgung mit einer Zehnjahreserfolgsquote von 40,2 %. Mit zunehmender Implantatlänge und ansteigendem Implantatdurchmesser fallen die Verlustraten im Beobachtungszeitraum geringer aus. Die Beurteilung aller periimplantären Parameter zeigt eine gute Weichgewebssituation mit zufrieden stellenden Indexwerten. Im Einzelnen waren dies eine Hygieneerhebung nach Mombelli, der Sulkusblutungsindex nach Mühlemann und Son, der Gingivaindex nach Silness und Löe und die Ermittlung der Taschensondierungstiefen sowie des Mobilitätsgrades manuell und mit dem Periotestgerät. Die hohen Erfolgsquoten dieses Implantatsystems, die teilweise über den ermittelten Haltbarkeitswerten für konventionellen prothetischen Zahnersatz liegen und der Komfort sowie die Stabilität der darauf getragenen prothetischen Versorgungen rechtfertigen die invasive Vorgehensweise zur Rehabilitation teilweise unbezahnter und völlig zahnloser Patienten mittels Implantation.
Herstellung von Polymethacrylat/Calciumphosphat-Implantatwerkstoffen durch den 3D-Pulverdruck
(2009)
Die Erstellung von komplex geformtem Knochenersatz wurde durch den 3D-Pulverdruck unter Verwendung von Calciumphosphatmaterialien beschrieben. Gegenstand der vorliegenden Arbeit war deren Modifikation durch die Verwendung von Methacrylatkunststoffen. Ziel war es, durch die Infiltration von nicht resorbierbaren Kunststoffen, wie sie in kommerziell erhältlichen Knochenzementen verwendet werden, die mechanischen Eigenschaften der nicht gesinterten Keramikstrukturen zu verbessern. Getestet wurden verschiedene Methoden der Infiltration sowie der nachfolgenden Polymerisationsinitiierung durch chemische, thermische oder photochemische Aktivatoren. Daneben erfolgte der Druck von Tricalciumphosphat-Pulvern, die mit Polymethylmethacrylat Partikeln versetzt wurden und durch eine hydraulische Verfestigungsreaktion mit Phosphorsäure aushärten. Die erstellten Materialien wurden auf ihre Porosität, ihre mechanischen Eigenschaften sowie auf die Phasenzusammensetzung ihrer anorganischen Matrix und den Konversionsgrat ihrer organischen Komponente hin untersucht. Es gelang, die freie Porosität der Calciumphosphat-Matrix durch Verwendung von flüssigen, monomeren Kunststoffen zu füllen und diese durch eine thermische Initiierung der radikalischen Polymerisation vollständig zur Aushärtung zu bringen. Bei der Reaktion kommt es neben einer Polymerisationskontraktion im organischen Bestandteil der Kunststoffe zu einer Phasenumwandlung der Bruschitanteile der Calciumphosphat-Matrix. Proben, die mit einem flüssigen Bisphenol-A-Derivat versetzt wurden, zeigten eine Verdreifachung ihrer Festigkeit und erreichten maximale Druckfestigkeiten von 99 MPa, Biegefestigkeiten von 35 MPa und einen E-Modul von 18 GPa. Verglichen mit den biomechanischen Eigenschaften des physiologischen Hartgewebes liegen die Werte damit deutlich über denen von spongiösem und unter denen von kortikalem Knochen. Eine künftige Optimierung erscheint durch die Schaffung einer chemischen Verbundphase zwischen dem anorganischen Calciumphosphat-Gefüge und den Polymerbestandteilen als aussichtsreich.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei modifizierte Knochenzemente auf ihre Klebefestigkeit und Antibiotikafreisetzung untersucht und mit dem herkömmlichen Biomet Bone Cement verglichen. Beiden Modifikationen wurde Hydroxyethylmethacrylat-Phosphat (HEMA-P) untergemischt. Die eine Modifikation war zusätzlich mit Natriumcarbonat und Calciumchlorid beladen. Der mit HEMA-P, Natriumcarbonat und Calciumchlorid modifizierte Knochenzement erreichte initial lediglich 85 Prozent der Zug- und 81 Prozent der Zugscherkräfte des Biomet Bone Cements. Nach einem künstlichem Alterungsprozess lagen die Zug- und Zugscherkräfte auch deutlich unter denen des Vergleichszementes. Allerdings konnte bei diesem Zement eine große Abgabemenge von Antibiotikum festgestellt werden. Diese lag nach Ablauf von 3 Wochen bei Gentamicin etwa zweifach und bei Vancomycin um den Faktor 25 über der Menge, die der Biomet Bone Cement freisetzte. Die Klebefestigkeit und Antibiotikaabgabewerte des mit HEMA-P modifizierten Zementes ähnelten den Werten des Biomet Bone Cementes
Ziel der Arbeit war die Herstellung und materialwissenschaftliche Untersuchung verschiedener Calciumphosphat-Zemente. Zwei unterschiedliche Zementtypen wurden dargestellt: eine Matrix bestand aus thermomechanisch aktiviertem Hydroxylapatit, die bei basischen pH-Werten zu nanokristallinem HA abbindet; eine zweite Matrix aus magnesiumsubstituierten ß-Tricalciumphosphaten und saurem Calcium-bis-dihydrogenphosphat reagiert zu sekundärem Calcium- bzw. Magnesiumhydrogenphosphat als Endprodukt. Die Werkstoffe wurden hinsichtlich ihrer Druckfestigkeit als abgebundener Zement, der Abbindezeit, des pH-Wert-Verlaufs während des Abbindens, mittels XRD-Analyse auf ihre Zusammensetzung, die durchschnittliche Partikelgröße der jeweiligen Mahlungen und auf ihre Dichte hin untersucht. Die bisher ermittelten Kennwerte der Zementmatrices sind auf jeden Fall ein guter Ausgangspunkt für eine spätere klinische Anwendung; die Zemente könnten bisher gebräuchliche Werkstoffe in ihrer Funktion als Knochenersatzpräparate sinnvoll ergänzen.
Ziel der vorliegenden Untersuchungen war der Vergleich von autogenen spongiösen und korti-kospongiösen Knochentransplantaten mit verschiedenen Knochenersatzmaterialien (KEM) in-vitro - an osteoblastären Zellen - und in-vivo - beim Sinuslift am Schafmodell. In den Zellkulturversuchen zeigten sich deutliche Unterschiede bezüglich der Proliferation und Differenzierung osteoblastärer Zellen für die verwendeten Niedrig-Temperatur-Hydroxylapatite (Bio-Oss, Algipore). Die besten Ergebnisse zeigten sich in Gegenwart des bioaktiven Glases Biogran, der demineralisierten allogenen Knochenmatrix (Grafton) und des β -Trikalzium-Phosphates (Cerasorb). Im Vergleich mit den übrigen KEM blieben die Resultate für das α- Trikalziumphosphat (Biobase) hinter der demineralisierten Knochenmatrix Grafton und den bioaktiven Gläsern und Osteograf/N zurück. Ein Vorteil der zellbindenden Eigenschaften der synthetisch hergestellten Peptidkette des PepGen P-15 (Hoch-Temperatur-Hydroxylapatit) hinsichtlich Zellproliferation und – differenzierung der osteoblastären Zellen war nicht eindeutig erkennbar. Alle von uns untersuchten autogenen Transplantate und KEM zeigten am Schafmodell eine kli-nisch gute Inkorporation. Es kam zu keinerlei Infektionen oder Abstoßungen des eingebrachten Materials. Die eingebrachten KEM heilten komplikationslos ein und waren alle in der Lage supportiv auf die Knochenneubildung einzuwirken. Die Verwendung autogenen Knochens als Goldstandard im mund-, kiefer- und gesichtschirurgi-schen Fachgebiet konnten wir in unserer Untersuchung bestätigen. Der transplantierte spongiöse und kortikospongiöse Knochen zeigte die besten Ergebnisse und konnte nach 12 Wochen nicht mehr eindeutig vom ortsständigen Knochen unterschieden werden. Allerdings war eine Atrophie, vor allem der Spongiosatransplantate nach 16 Wochen zu beobachten. Die eingebrachten auto-genen Transplantate erzielten quantitativ und qualitativ die beste Knochenneubildung. Die höhe-ren Knochenneubildungswerte bei gleichzeitig geringerer Atrophie sprechen für eine bessere biomechanische Adaptation des autogenen, kortikospongiösen Transplantates. Eine Diskrepanz der Ergebnisse zwischen dem in-vitro- und in-vivo- Versuchsteil konnte für das KEM PepGen P-15 (Hoch-Temperatur-Hydroxylapatit) beobachtet werden, begründet durch die Heterogenität des Zellgemisches. Im Vergleich zu den anderen verwendeten KEM lagen die für dieses Hoch-Temperatur-Hydroxylapatit tierexperimentell ermittelten Werte auf vergleichbarem Niveau. Im Tierversuch konnte Cerasorb (β -Trikalzium-Phosphate) eine deutliche Kno-chenneubildung bei gleichzeitiger Resorbierbarkeit attestiert werden. Tierexperimentell lagen die für das β -Trikalzium-Phosphat (Cerasorb) ermittelten Werte über denen des bioaktiven Glases (Biogran), aber hinter denen für Niedrig-Temperatur-Hydroxylapatite (Bio-Oss), welches die besten Ergebnisse auswies. Unter den verwendeten Knochenersatzmaterialien zeigen sich das Niedrig- Temperatur-Hydroxylapatit Bio-Oss im Tierversuch als das erfolgreichste. Bio-Oss zeigte keine Tendenz zur Biodegradierbarkeit. Die deutliche Diskrepanz zwischen dem in-vitro und in-vivo Teil der Versuche wurde explizit für dieses KEM beschrieben und ist durch das im Tierversuch breitere Zellspektrum zu erklären. Die Ergebnisse unserer Untersuchung bekräftigen den klinisch verbreiteten und weitestgehend komplikationslosen Einsatz von Bio-Oss.
Die vorliegende Arbeit hatte die Herstellung phasenreiner ß-Tricalciumphosphat (ß-TCP) - Implantate durch 3D-Pulverdruck zum Ziel. Variiert wurden hierbei die zum Druck verwendeten Pulver-Binder-Systeme. Als Verfestigungsmechanismen wurden hydraulisch abbindende Pulver-Binder-Systeme aus Tricalciumphosphat / Phosphorsäure bzw. Tetracalciumphosphat / Citronensäure untersucht, sowie der Zusatz quellfähiger Polymere zum Pulver, etwa Polyacrylsäure oder Hydroxypropylmethyl-Cellulose. Die gedruckten Strukturen wurden anschließend in Hinblick auf die zu erreichende Auflösung, die mechanischen Eigenschaften und die Zusammensetzung des Endproduktes verglichen.
Die Basis der vorliegenden retrospektiven Auswertung bilden die Krankenunterlagen von 90 Patienten, die im Zeitraum von 1995 bis 2004 in der Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie der Universität Würzburg wegen einer follikulären Zyste im Ober- oder Unterkiefer ambulant und stationär behandelt wurden. In dieser statistischen Auswertung wird deutlich, dass follikuläre Zysten vermehrt bei dem männlichen Patientengut aufgetreten sind. Das Haupterkrankungsalter lag zwischen dem 31. und 50. Lebensjahr. Die retrospektive Analyse der Krankenakten zeigt, dass die follikulären Zysten vermehrt im Unterkiefer lokalisiert waren. Die unteren Weisheitszähne waren am häufigsten betroffen. Bezüglich des Therapiekonzeptes war die Zystektomie mit Zahnentfernung das am häufigsten durchgeführte. Für die Zystenhohlraumauffüllung werden diverse Möglichkeiten angesprochen. Intraoperative Komplikationen kamen nur selten vor. Bei den postoperativen Komplikationen wurden die entzündlichen postoperativen Komplikationen eigens betrachtet. Als relevante entzündliche Komplikation wurde die Infektion dokumentiert. Zusätzlich werden die Ergebnisse mit zahlreichen Publikationen verglichen.
In der vorliegenden Studie wurde die Remineralisationswirkung von Fruchtgummiprodukten, die mit einer neuartigen calciumhaltigen Salzhydratschmelze angereichert waren, vergleichend in-vitro und in-situ getestet. Als Vergleich diente ein handelsübliches Fruchtgummiprodukt ohne Zusatz der zu testenden Salzhydratschmelze. Die remineralisierende Wirkung der calciumreichen Salzhydratschmelze beruhte auf dem Prinzip der forcierten dynamischen Remineralisation. Um die Mineralisationseffekte messbar zu machen, wurden künstliche, standardisiert hergestellte Schmelzplättchen den unterschiedlichen Fruchtgummiprodukten ausgesetzt und die Mineralisationseffekte in regelmäßigen Abständen gravimetrisch und radiographisch gemessen, sowie abschließend einer Härtemessung unterzogen. Dabei ergaben sich zusammengefasst folgende Resultate, die die Quantität an eingebautem Mineral betreffen: 1.Der Effekt aller salzhydratschmelzehaltigen Fruchtgummis ist signifikant größer als der der Plazebopräparate 2.Die schmelzehaltigen Fruchtgummis bewirken einen signifikant größeren Mineraleinbau als herkömmliche Fluoridpräparate in Zahnpasten, wie aus früheren gleichgearteten Untersuchungen abgeleitet werden kann. Aufgrund der vorliegenden Ergebnisse kann davon ausgegangen werden, dass trotz des Verzehrs zuckerhaltiger Fruchtgummiprodukte das Gleichgewicht zwischen Demineralisation und Remineralisation an der Zahnoberfläche nicht nur statiönär gehalten wird, sondern sogar zugunsten der Remineralisation verschoben wird, sofern die Fruchtgummiprodukte mit einer calciumhaltigen Salzhydratschmelze angereichert sind.
Die Herstellung und Charakterisierung photopolymerisierbarer Opaquer mit verbesserter Adhäsion zur Metalloberfläche als Ziel dieser Arbeit wurde durch Integration von Methacryloxypropyltrimethoxysilan als Haftvermittlers in den Opaquer angestrebt. Der synthetisierte Opaquer mit einem Bis-GMA/TEGDMA-Verhältnis von 90:10 zeigte auf Grund seiner Zusammensetzung die besten Verarbeitungseigenschaften und weist nach Kochen der Klebungen für 24h die besten Haftwerte mit einer verbleibenden Haftfestigkeit von 94,7% auf. Nach Oberflächenbehandlung mit tribochemischer TiO2-Beschichtung zeigen die Probenkörper in allen Versuchen eine bessere Haftfestigkeit gegenüber der Vorbehandlung mit Korund. Im Rocatec-Verfahren, welches für Vergleichszwecke untersucht wurde, erreichte der Opaquer mit einem Bis-GMA/TEGDMA-Verhältnis von 90:10 mit direkt aufgetragenem Haftvermittler Initialwerte von 20,1 MPa, fiel aber nach Temperaturwechselbelastung von 15.000 Zyklen unter die definierte Grenze von 8 MPa ab. Die Integration von 5% Silan als Haftvermittler in den ausgewählten Opaquer mit einem Bis-GMA/TEGDMA-Verhältnis von 90:10 zeigt die höchsten Haftwerte (19,7 MPa) auf Degunorm nach Vorbehandlung mit tribochemischer TiO2-Beschichtung. Eine Erhöhung des Silan-Anteils im Opaquer liefert keine besseren Haftfestigkeitswerte. Das direkte Auftragen von Silan als Haftvermittler verbessert die Haftwerte um durchschnittlich 60,8% nach Oberflächenbehandlung mit tribochemischer TiO2-Beschichtung. Entgegen bisherigen Veröffentlichungen liegen in dieser Studie die Haftwerte der Prüfkörper auf Degunorm durchschnittlich um 24,3% höher als die auf NEM Biosil. Bei der Charakterisierung des Opaquers mit einem Bis-GMA/TEGDMA-Verhältnis von 90:10 zeigt die Vickershärte 216 HV, der Zusatz von Haftvermittler Silan ergibt keine Verbesserung der Vickershärte. Beim Polymerisationsgrad hingegen bewirkt der Zusatz von 20% Silan als Haftvermittler eine Steigerung von 60,6% (Opaquer 90:10) auf 83,5%. Der Zusatz von Haftvermittler liefert in den Biegeversuchen keine Verbesserung gegenüber dem initialen Wert von 118,7 MPa. Abschließend lässt sich sagen, dass eine langfristige Gewährleistung für die Haltbarkeit des Klebeverbundes mit den selbst synthetisierten Opaquern mit den Ergebnissen aus dieser Studie nicht gegeben werden kann.