Poliklinik für Kieferorthopädie
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In der vorliegenden Arbeit wurde die Melodiestrukturentwicklung im zweiten Lebenshalbjahr, exemplarisch an zehn gesunden Säuglingen mit deutscher Umgebungssprache, untersucht. Zusammen mit den zuvor erhobenen und vorliegenden Ergebnissen der ersten sechs Lebensmonate (Kottmann, 2023) war erstmalig eine systematische Längsschnittanalyse über das gesamte erste Lebensjahr möglich. Mithilfe des Lautanalyseprogramms CDAP wurden für die vorliegende Arbeit 4686 frühkindliche Lautaufahmen bezüglich ihres Melodiekonturverlaufs sowie ihrer auditiv und visuell wahrnehmbaren Feinstrukturmerkmale detailliert analysiert und ausgewertet. Der Datensatz spiegelt repräsentativ das typische Lautrepertoire von Säuglingen im zweiten Lebenshalbjahr mit den hier untersuchten Komfort-Vokalisationstypen wider: Übergangslaute, marginale und kanonische Babbellaute. In Übereinstimmung mit dem von Wermke und Mende postulierten MD-Modell, das eine vokalisationstyp-übergreifende Komplexitätszunahme frühkindlicher Lautäußerungen beschreibt, konnten erstmals die regelhaften Entwicklungsverläufe im zweiten Lebenshalbjahr gezeigt und ausführlich benannt werden. Dabei scheint die Zunahme der Komplexität vor allem im Zusammenhang mit artikulatorischen Reifeprozessen zu stehen. In der Melodie selbst fiel diesbezüglich vor allem der Einbau von Segmentierungen auf. Diese innermelodischen Unterbrechungen können wiederum als Vorläufer linguistischer Strukturen, wie beispielsweise Silben, angesehen werden. Der Übergang von einfachen zu fortgeschritteneren Vokalisationen, bis hin zu den ersten Wörtern, ist fließend. Zukünftig wäre für weitere empirische Untersuchungen interessant, inwiefern sich der Grundfrequenzverlauf zunehmend zur suprasegmentalen Intonationskurve entwickelt, was sich bereits in den durchgeführten Analysen angedeutet hat. Die kontinuierlich wachsende Kontrolle des Säuglings über den Vokaltrakt mit zunehmend gezielter Reproduktion erlernter Lautstrukturen wird durch die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit belegt. Sie liefert einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Sprachentwicklung von Säuglingen und ermöglicht durch die Erkenntnisse der physiologisch ablaufenden Prozesse eine vorsprachliche Diagnostik, eine frühzeitige Intervention und Förderung der Sprache. Vor allem der Beginn des Babbelns scheint hierbei eine wichtige Evaluationsgröße zu sein.
Background
Juvenile idiopathic arthritis (JIA) is often accompanied by pathomorphological changes to the temporomandibular joint (TMJ). By analyzing orthodontical orthopantomograms of JIA patients the aims of the study were a) classification of condyle changes, b) quantification of bony asymmetries of condylar destruction and c) detection of relationships between disease duration and TMJ-involvement.
Patients/Methods
46 caucasian JIA-patients (28 female; 18 male; < 16.0 years) were enrolled, each joint (n = 92) was morphologically assessed by means of orthopantomogram, quantitatively analysed and compared with duration of general disease. Condyle morphology was assessed using the Billiau scale for severity of destruction [1]. The quantitative analysis was based on ratios of condyle, ramus and mandible height.
Results
Patients were divided into groups (Group I – slightly affected, n = 36; Billiau severity 0–2; condyle findings: X-ray normal, condyle erosions, condylar flattening; Group II – severely affected, N = 10; Billiau severity 3–4; condyle findings: condylar flattenings and erosions, unilateral/bilateral complete loss of condyles), based on morphological analysis of condylar destruction. Duration of disease was significantly longer in Group II (8.9 ± 5.2 years) than in Group I (4.6 ± 4.7 years). Asymmetries of condyle, ramus and mandible height, quantitatively analysed by contralateral comparison, were significantly more marked in patients of Group II than of Group I.
Conclusions
Orthopantomogram imaging can be used in orthodontics clinical routine to detect TMJ-pathologies and is an important reference for monitoring progression of JIA. Classification into severe and slightly affected TMJ is possible by analysis of condylar pathomorphology. An association between degree of destruction, extent of lower jaw asymmetry and disease duration is suggested by the results.
Ziel der vorliegenden Studie war es, verschiedene kommerzielle Anbieter für KI-gestützte FRS-Analysen hinsichtlich ihrer Genauigkeit mit einem menschlichen Goldstandard zu vergleichen.
Auf 50 FRS wurden durch zwölf erfahrene Untersucher 15 Landmarken identifiziert, auf deren Basis neun relevante Parameter vermessen wurden. Der Medianwert dieser zwölf Auswertungen wurde für jeden Parameter auf jedem FRS als Goldstandard definiert und als Referenz für die Vergleiche mit vier verschiedenen kommerziellen KI-Anbietern (DentaliQ.ortho, WebCeph, AudaxCeph, CephX) festgelegt. Die statistische Auswertung erfolgte mittels ANOVA mit Messwiederholung, paarweiser Vergleiche mittels Post-hoc-Test und Bland-Altman-Plots.
DentaliQ.ortho zeigte für alle neun untersuchten Parameter keinen statistisch signifikanten Unterschied zum menschlichen Goldstandard und es konnte insgesamt von einer hohen Genauigkeit der Auswertungen ausgegangen werden. Auch für WebCeph war kein statistisch signifikanter Unterschied zum menschlichen Goldstandard zu verzeichnen. Allerdings war die Präzision im Vergleich zu den anderen Anbietern für alle Parameter am geringsten und der proportionale Fehler bei nahezu allen Parametern am höchsten. AudaxCeph wies für sieben Parameter statistisch signifikante Unterschiede zum menschlichen Goldstandard auf. Für CephX wurden für fünf Parameter statistisch signifikante Unterschiede zum menschlichen Goldstandard ermittelt. Insbesondere für die dentale Analyse war für alle untersuchten kommerziellen KI-Anbieter eine vergleichsweise niedrigere Genauigkeit zu verzeichnen.
Die Ergebnisse zeigen, dass noch deutliche Qualitätsunterschiede zwischen den kommerziellen KI-Anbietern für die vollständig automatisierte FRS-Analyse bestehen. Vor dem Hintergrund der Zeitersparnis und Qualitätssicherung sind KI zwar vielversprechend, sollten aber zum aktuellen Zeitpunkt nur unter Aufsicht durch menschliche Experten zum Einsatz kommen.
Temporale Vokalisationseigenschaften von Neugeborenen mit intrauteriner Wachstumsretardierung
(2024)
Die Zielstellung der vorliegenden Arbeit bestand in der Reflektion möglicher Einflüsse intrauteriner Wachstumsretardierungen auf die temporalen Vokalisationseigenschaften von Neugeborenen in den ersten fünf Lebenstagen. Unter der Annahme, dass das Gehirn des Neugeborenen das Schreiverhalten steuert, können die spezifischen Merkmale des Schreiens Aufschluss über die zugrunde liegende neuronale Integrität des Säuglings und eine eventuelle Prädisposition für Sprachanomalien geben. Zusätzlich wurden mögliche Einflüsse des Geburtsmodus, des Geschlechts und des Probanden- und Gestationsalters auf die temporalen Vokalisationseigenschaften untersucht. Dazu wurden spontane Lautäußerungen von 55 reifgeborenen, gesunden, neurologisch unbeeinträchtigten Neugeborenen mit einem Gestationsalter von 36-41 Wochen untersucht. Der Atemzyklus wurde gesamt und spezifisch für jedes Intervall betrachtet. 1605 Lautaufnahmen wurden vermessen und analysiert. Anhand standardisierter Wachstumskurven des Geburtsgewichtes erfolgte die somatische Klassifikation in SGA und AGA. Die Analysen ergaben signifikant verlängerte Zeitwerte der SGA-Neugeborenen für die Inspirationslänge, die Exspirationslänge und das Messintervall. Die hier berichteten Ergebnisse zeigen, dass signifikante Unterschiede bezüglich der Dauer einzelner zeitlicher Intervalle spontaner Vokalisationen zwischen SGA- und AGA-Neugeborenen bestehen. Das Verhältnis zwischen Inspirationslänge und Exspirationslänge hingegen erweist sich als robuste Größe, die sich nicht signifikant unterschied. Ein signifikanter Einfluss des Geburtsmodus auf die zeitliche Organisation von spontanen Lauten konnte in den Analysen nicht festgestellt werden. Jedoch waren die Zeitwerte der Messgrößen bei per Sectionem entbundenen Neugeborenen im Vergleich zu Spontangeburten tendenziell erhöht. Auch ein Einfluss des Geschlechts, des Probanden- oder Gestationsalters wurde für die temporalen Charakteristika nicht beobachtet.
Artificial intelligence (AI) has already arrived in many areas of our lives and, because of the increasing availability of computing power, can now be used for complex tasks in medicine and dentistry. This is reflected by an exponential increase in scientific publications aiming to integrate AI into everyday clinical routines. Applications of AI in orthodontics are already manifold and range from the identification of anatomical/pathological structures or reference points in imaging to the support of complex decision-making in orthodontic treatment planning. The aim of this article is to give the reader an overview of the current state of the art regarding applications of AI in orthodontics and to provide a perspective for the use of such AI solutions in clinical routine. For this purpose, we present various use cases for AI in orthodontics, for which research is already available. Considering the current scientific progress, it is not unreasonable to assume that AI will become an integral part of orthodontic diagnostics and treatment planning in the near future. Although AI will equally likely not be able to replace the knowledge and experience of human experts in the not-too-distant future, it probably will be able to support practitioners, thus serving as a quality-assuring component in orthodontic patient care.
In der vorliegenden Arbeit wurden erstmalig laryngeale Konstriktionen quantitativ und qualitativ in den frühesten Lautäußerungen von Säuglingen mit angeborenen Lippen-Kiefer-Gaumen-Segelspalten (LKGS) in den ersten 3 Lebensmonaten im Längsschnitt untersucht. Als theoretische Grundlage diente Eslings Modell des Laryngealen Artikulators, wonach artikulatorische Entwicklungsvorgänge bereits in den ersten Lebensmonaten der Säuglinge mit der Erzeugung einer Vielzahl laryngealer Lautphänomene beginnen. Potenzielle Einflüsse auf diese präartikulatorischen Vorgänge durch den Ausprägungsgrad der Spaltbildung, das Lebensalter und die kieferorthopädische Frühbehandlung mit Gaumenplatte wurden mittels deskriptiver und interferenzstatistischer Verfahren analysiert.
Von einer sorgfältig ausgewählten Stichprobe, bestehend aus 27 Säuglingen, wurden mehr als 10.000, im Rahmen der interdisziplinären Spaltsprechstunde routinemäßig aufgezeichneten Einzelsignale, retrospektiv untersucht.
Das regelhafte Auftreten von laryngealen Konstriktionen konnte im Untersuchungszeitraum nachgewiesen werden und bestätigt, dass präartikulatorische Übungen primitiver Artikulationsmuster bei Säuglingen mit LKGS in gleicher Weise erfolgen wie bei Säuglingen ohne LKGS.
Die Bedeutung der propriozeptiven Rückkopplung für die Erzeugung von laryngealen Konstriktionen wurde herausgearbeitet und potenzielle marginale Einflüsse der Vokaltraktmalformation diskutiert. Es wird ein früher artikulatorischer Substitutionsmechanismus für die präartikulatorische Entwicklung der Säuglinge mit ausgeprägten Spaltbildungen postuliert.
Hinsichtlich der temporalen Eigenschaften laryngealer Konstriktionen bestätigte ein Vergleich mit Silbenlängen aus der Fachliteratur die Annahme, dass laryngeale Konstriktionen möglicherweise ein konstantes Element zur Rhythmisierung von Lauten im Sinne der artikulatorischen Silbenentwicklung sein könnten.
Während der Behandlung mit festsitzenden kieferorthopädischen Multibracket-Apparaturen sind gingivale Entzündungen, Plaque und Karies häufig beobachtete Beeinträchtigungen der oralen Gesundheit. Diese sind häufig auf Biofilme zurückführbar, welche sich durch Eingliederung von Multibracket-Apparaturen auf zusätzlichen Oberflächen und Nischen etablieren können.
Ziel dieser klinischen Studie war es, zu evaluieren, ob der 14-tägige Verzehr eines nitratreichen Gemüsesafts bei Kindern und Jugendlichen mit Multibracket-Apparaturen zu einer Beeinflussung des oralen Entzündungsstatus und der Stickstoffmonoxid-Produktion führen kann.
Es zeigte sich eine tendenzielle Verbesserung des Plaque Control Record bei Patienten/innen, welche der Saftgruppe zugeteilt waren, jedoch erreichte diese Änderung nicht das Signifikanzniveau.
Der Gingiva Index reduzierte sich nach der Safteinnahme signifikant, wohingegen er in der Kontrollgruppe im Studienverlauf anstieg.
Die Messung des Stickstoffmonoxid-Gehalts zeigte in keiner der Studiengruppen signifikante Erkenntnisse. Nach der Safteinnahme konnte die Anzahl an kariogener Laktobazillen signifikant verringert werden.
Die Messung der tiefen Taschen und der Blutung auf Sondierung (BoP) kam zu dem Ergebnis, dass in der Saftgruppe von Termin 1 zu 2 (Zeitpunkt der Safteinnahme) im Bereich der Frontzähne, Eckzähne und Prämolaren beide Parameter signifikant reduziert werden konnten. Im Bereich der Molaren kam es zu einer nicht signifikanten Reduktion. In der Kontrollgruppe hingegen stieg der BoP-Wert im Studienverlauf an und die tiefen Taschen zeigten keine signifikanten Änderungen.
Die Daten dieser klinischen Studie legen nahe, dass der Konsum eines Gemüsesafts mit erhöhtem Gehalt an Nitrat bei Kindern mit festsitzenden kieferorthopädischen Multibracket-Apparaturen zu einer Reduktion von Gingivitis, Plaque, erhöhten Taschentiefen und Blutung auf Sondierung führen kann. Die erhobenen Daten stellen daher eine Grundlage für zukünftige Studien zur Optimierung der klinischen Behandlung von Patienten/innen mit Multibracket-Apparatur-induzierten Entzündungen dar.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, intervallartige Strukturen in Melodien von Neugeborenenlauten der ersten Lebenswoche in unterschiedlichen Umgebungssprachen zu identifizieren und quantitativ zu untersuchen. Es wurden Neugeborene von Müttern mit einer Tonakzentsprache (Japanisch) und einer tonalen Sprache (Lamnso) untersucht und die Befunde miteinander verglichen. Die Frage nach einem sprachlichen Einfluss auf die Auftrittshäufigkeit und die Eigenschaften von Melodieintervallen im Weinen standen im Fokus der Arbeit. Dabei sollte auch die Komplexität der Melodieintervalle bezüglich eines sprachlichen Einflusses untersucht werden. Neben diesen Häufigkeitsanalysen wurden auch temporale Eigenschaften der gefundenen Intervalle sowie die Intervallgrößen ermittelt. Nach einer strengen Vorselektion des Gesamtdatenkorpus von 1664 Einzellauten von 40 Probanden (20 Neugeborene der Nso, 20 japanische Neugeborene) wurden 1213 geeignete Melodien auf Intervalle untersucht und die Ergebnisse verglichen. Langfristig sollen so potenzielle Risikomarker zur nicht-invasiven vorsprachlichen Diagnostik von Sprech- und Sprachentwicklungsstörungen gefunden werden. In der Auftrittshäufigkeit von Melodieintervallen zeigten sich keine signifikanten Sprachgruppenunterschiede zwischen japanischen Neugeborenen und den Neugeborenen der Nso. Dies wurde mit einer physiologischen Eigenschaft als Ausdruck der Reife des laryngealen Regelsystems in diesem frühen Alter interpretiert. Der Einfluss der tonalen Sprache zeigte sich aber in der Auftrittshäufigkeit komplexer Intervalle in der Sprachgruppe Lamnso, die in Anwendung eines verallgemeinerten linearen gemischten Modells signifikant größer war als bei den japanischen Neugeborenen. Die Komplexität der Intervalle, die durch den Intervallkomplexitätsindex (ICI) ausgedrückt wurde, zeigte auf Neugeborenenlevel einen signifikanten Unterschied, in der Sprachgruppe Lamnso wurden mehr komplexe Melodieintervalle gefunden. Die temporalen Eigenschaften zeigten teilweise signifikante Unterschiede. Diese betrafen die Längenverhältnisse der Plateaulängen und die Frequenzverhältnisse der Plateaus. Die Frequenzverhältnisse (Intervallgröße) ergaben sehr ähnliche Befunde. Das vorherrschende Melodieintervall im spontanen Weinen der Neugeborenen beider Sprachgruppen war das Einzelintervall der Größe eines Halbtons. Zusammenfassend kann man sagen, dass Melodieintervalle bei gesunden Neugeborenen bereits in der ersten Lebenswoche regelhaft auftreten. Sprachliche Besonderheiten der vokalen Regelleistung scheinen sich in der Komplexität der Melodieintervalle zu zeigen.
Säuglinge speichern und erwerben schon in den ersten Lebensmonaten bzw. teilweise sogar vor der Geburt prosodische Informationen über ihre Muttersprache. Somit gilt es als unbestritten, dass die spracherwerbsrelevante Entwicklung bereits auf dem Weg zum ersten Wort im ersten Lebensjahr beginnt (Grimm & Weinert, 2002; Sachse, 2007). Die vorsprachliche produktive Entwicklung verläuft in einer geordneten und zeitlich relativ klar definierten Abfolge von als universal postulierten Entwicklungsstufen (Koopmans-van Beinum & van der Stelt, 1986; Oller, 1980, 2000; Roug et al., 1989; Stark, 1980). Allerdings liegen bisher wenige Erkenntnisse zu den akustischen und phonetischen Eigenschaften der für die einzelnen Entwicklungsstufen charakteristischen Vokalisationstypen vor.
Hier setzt die vorliegende Arbeit an. Während die Phase der Schreivokalisationen sowie die Phase zielsprachlich geprägter Silbenbabbler (Kanonisches Babbeln) bereits ausführlich untersucht wurden (Pachtner, 2016; Wermke, 2007), legt die vorliegende Arbeit nun erstmalig Referenzwerte für akustische und artikulatorische Eigenschaften von Komfortvokalisationen bei deutsch erwerbenden Kindern im Alter zwischen 3 und 7 Monaten vor und schließt damit die Lücke zwischen Schreivokalisationen und Kanonischem Babbeln.
Längsschnittlich wurden 11 monolingual deutsch-sprachig aufwachsende Kinder im Alter zwischen drei und sieben Lebensmonaten untersucht. Die Anfertigung der digitalen Lautaufnahmen erfolgte im wöchentlichen Rhythmus. Insgesamt standen 7375 Komfortvokalisationen für die Signalanalyse der melodischen und artikulatorischen Eigenschaften zur Verfügung.
Die Spektralanalysen konnten u.a. zeigen, dass es im Untersuchungszeitraum zu einer Zunahme komplexer Strukturen auf laryngealer Ebene kommt. Es wurde belegt, dass die Komplexität der Melodiestruktur der Komfort-Vokalisationen kontinuierlich zunimmt.
Die Komplexitätssteigerung innerhalb der prosodisch relevanten Kategorien (Melodie) wurde auch in artikulatorisch relevanten Kategorien gefunden: Es wurden quantitative Daten vorgelegt, die zeigen, dass die Häufigkeit der Produktion artikulatorischer Elemente in Komfort-Vokalisationen im Untersuchungszeitraum ansteigt und gleichzeitig eine Verschiebung von der hinteren zur vorderen und mittleren Artikulationszone erfolgt.
Des Weiteren fanden sich Belege dafür, dass die Melodie in Komfort-Vokalisationen als „Baugerüst“ für erste artikulatorische Bewegungen fungiert und eine Zunahme der Komplexität auf supralaryngealer Ebene von einer Zunahme der Komplexität auf laryngealer Ebene abhängig ist. Anhand einer Häufigkeitsanalyse der artikulierten Melodiestrukturen konnte gezeigt werden, dass die Produktion von artikulatorischen Elementen in Vokalisationen mit einfacher Melodiestruktur mit zunehmendem Alter kontinuierlich abnimmt. Hingegen nimmt die Produktion von artikulatorischen Elementen in Vokalisationen mit komplexen Melodiestrukturen im Untersuchungszeitraum kontinuierlich zu.
Neben der melodischen und artikulatorischen Komplexität kristallisierte sich in vorliegender Arbeit v.a. die mittlere Vokalisationslänge als vielversprechender Untersuchungsparameter für weitere Forschungsprojekte. Es zeigten sich Hinweise auf einen potenziellen Zusammenhang zur Melodiekomplexität in den untersuchten Komfortvokalisationen: Kinder, welche eine größere Melodiekomplexität zeigten, zeigten auch größere mittlere Vokalisationslängen. Um diesen Zusammenhang zu belegen, müsste die Untersuchung allerdings an einer größeren Stichprobe wiederholt werden. Sollte sich gleichzeitig in weiterführenden Untersuchungen die Melodiekomplexität als geeigneter Risikomarker zur Identifikation von Risikokindern für spätere Sprachprobleme erweisen, wäre die mittlere Lautlänge ein schnell und verlässlich erfassbarer Parameter zur Prädiktion von Risikokindern.
Die vorliegende Arbeit liefert einen Beitrag zum Thema laryngeale Konstriktionen, welche in der Fachliteratur als Vorläufer des silbischen Sprechvermögens interpretiert und gehäuft bei hörbeeinträchtigten Säuglingen vorkommend angenommen werden. In der Fachliteratur sind bisher keine systematischen Untersuchungen oder Vergleiche der Auftrittshäufigkeiten und Ausprägungsformen laryngealer Konstriktionsphänomene zwischen normalhörenden und hörbeeinträchtigten Säuglingen publiziert. Dabei könnten Unterschiede in den Ausprägungsformen und Auftrittshäufigkeiten laryngealer Konstriktionen zwischen normalhörenden und hörbeeinträchtigten Säuglingen frühzeitig zusätzliche Hinweise für eine mögliche Hörstörung liefern. Daneben könnte auch die Analyse temporaler Eigenschaften laryngealer Konstriktionsphänomene zum besseren Verständnis laryngealer Konstriktionen im Rahmen des Phonationsregelnetzwerkes beitragen.
Die Arbeit erfolgte im Rahmen einer Kohortenstudie, die den Vergleich des Lautrepertoires bzw. artikulatorischer Eigenschaften von Komfortvokalisationen (Nicht Schreilaute) zwischen normalhörenden und hörbeeinträchtigten Säuglingen zum Ziel hatte. Im Detail lag der Fokus der vorliegenden Arbeit darin, dem kaum untersuchten Phänomen der laryngealen Konstriktionen erstmalig systematisch nachzugehen und den möglichen Einfluss einer hochgradig sensorineuralen Hörschädigung auf die Auftrittshäufigkeiten und Ausprägungsformen laryngealer Konstriktionen explorativ zu untersuchen. Zu diesem Zweck wurden in der vorliegenden Arbeit quantitative und qualitative Eigenschaften laryngealer Konstriktionsphänomene in Komfortvokalisationen von normalhörenden (Gruppe NH) und hochgradig hörbeeinträchtigten Säuglingen (Gruppe HI) durch auditive und spektrographische Analysen untersucht. Exemplarisch sollten an einer Teilmenge auch die temporalen Eigenschaften laryngealer Konstriktionsphänomene erstmalig untersucht werden.
Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigten, dass die reine Auftrittshäufigkeit laryngealer Konstriktionen zu keiner Differenzierung zwischen den hier untersuchten Probandengruppen beitrug. Auch die qualitativen Eigenschaften laryngealer Konstriktionen wurden von beiden Probandengruppen gleichermaßen spielerisch und damit sehr variabel genutzt und folgten keinem erkennbaren intentionalen Verhalten. Das eindrucksvollste Ergebnis der vorliegenden Arbeit zeigte sich in der Analyse der temporalen Eigenschaften laryngealer Konstriktionen, die durch die Hörbeeinträchtigung maßgeblich beeinflusst werden. Für die zeitliche Organisation der Lautproduktion ist hier offensichtlich nicht allein die kinästhetische Rückkopplung entscheidend, sondern alle an der Regelung beteiligten Rückkoppelungsmechanismen, inklusive der auditiven Rückkopplung.