Mechanische Charakterisierung des Parodontalligaments in vivo über die initiale Zahnbewegung durch einen Vergleich von Experiment und Simulation

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Das Parodontalligament (PDL) besitzt in der Kieferorthopädie eine besondere Bedeutung, da es als Verbindungselement zwischen Zahnwurzel und Alveolarknochen die Auslenkung eines Zahnes als direkte Reaktion auf die, an der Zahnkrone angreifenden, Kräfte und Momente bestimmt. Als hochdifferenziertes weiches biologisches Gewebe zeigt es komplexe viskoelastische Materialeigenschaften, deren Kenntnis für die Planung und die Durchführung einer kieferorthopädischen Therapie von grundlegender Bedeutung ist. Ziel des Projekts ist die Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften des PDL in vivo durch einen direkten Vergleich von Experiment und Simulation. Die sogenannte initiale Zahnbewegung, die sich als unmittelbare Reaktion auf die kieferorthopädischen Behandlungselemente ergibt, wird bei Probanden, von denen im Rahmen einer klinischen Behandlung CT-Daten verfügbar sind, in vivo gemessen. Auf der Basis dieser Daten werden Geometriemodelle aller beteiligten Gewebe einschließlich PDL (FH Osnabrück) erstellt, die mit hybriden Volumengittern aus Hexaedern und Tetraedern vernetzt werden (Gastaufenthalt an der Universität Exeter). Für die anschließende Finite-Elemente-Simulation (Kernkompetenz Universität Ulm) werden geeignete, in der kommerziellen Simulationssoftware verfügbare Materialmodelle für das PDL angepasst. Im Rahmen eines iterativen Vorgehens werden die in Frage kommenden Ansätze im Vergleich mit den experimentellen Ergebnissen untersucht und die zugehörigen Materialparameter adaptiert.