Individuelle dreidimensionale Simulation von Weichteilveränderungen im Gesichtsbereich

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.