Virtuelle Planung des vollständigen Kiefergelenkersatzes

Ziel und Zielsetzungen

Das Ziel der vorliegenden Studie war es, die Möglichkeit zu bewerten, eine patientenspezifische Behandlungsplanung unter Verwendung einer standardisierten Kiefergelenk-Totalprothese bei Patienten durchzuführen, die zuvor mit einem Kiefergelenkersatz und einer okklusalen Anpassung aufgrund einer schweren Malokklusion behandelt wurden. Die Zielsetzungen waren die chirurgische Machbarkeit der virtuellen Planung anhand einer standardisierten Kiefergelenkprothese, die Messung der virtuell möglichen maximalen Kontaktfläche (mm²) zwischen Prothese und Knochen, die mögliche maximale Anzahl von Fixationsschrauben und die Möglichkeit, den Unterkieferteil im Gelenkzentrum zu positionieren. Die Ergebnisparameter waren die chirurgischen Bewegungen zur Korrektur einer schweren Malokklusion unter Verwendung einer standardisierten Kiefergelenkprothese.

Überblick über das Fachgebiet

Ein Totalersatz des Kiefergelenks (TMJ) wird seit mehr als drei Jahrzehnten erfolgreich bei Patienten mit schweren Gelenkerkrankungen angeboten. In den Anfangsjahren wurde die Operationstechnik als komplex eingeschätzt, und ähnlich wie bei anderen Gelenkprothesen war die Kiefergelenkprothese mit einem gewissen Komplikationsrisiko behaftet. Mit aufkommenden Technologien in den Bereichen Informatik, biomedizinisches Design und biokompatible Materialien konnte die Behandlungsoption in einem breiteren Spektrum eingesetzt werden. Somit konnte ein größerer Patientenstamm mit einer Kiefergelenkprothese rehabilitiert werden. Heute werden nicht nur gelenkbedingte pathologische Zustände mit einem Gelenkersatz behandelt, sondern auch angeborene Fehlbildungen wie Hemifaziale Mikrosomie und dentofaziale Deformitäten. Darüber hinaus hat die Verbesserung der Behandlungsqualität es Patienten mit schwerer Gelenkpathologie, wie juveniler idiopathischer Arthrose mit anschließender schwerer Malokklusion und Gesichtsdeformität, ermöglicht, eine vollständige Rehabilitation mit Normalisierung der Gelenkfunktion sowie verbessertem Gesichtsaussehen und Kauffunktion zu erhalten.

In vielen dieser schweren Fälle stellt jedoch die Korrektur der Gesichtsstrukturen gleichzeitig mit einem Gelenkersatz für den Chirurgen eine komplexe Behandlungsplanungsphase dar. Häufig müssen die Bewegungen virtuell geplant und simuliert werden, um sowohl die beste Positionierung der Segmente und Gelenkkomponenten zu bewerten als auch chirurgische Schablonen und Schneidevorlagen herzustellen. Die Entwicklung patientenspezifischer Lösungen (PSI) hat Hardware-Designs auf Basis von 3D-Röntgenbildgebung und Weichteilvorhersagen ermöglicht. Patientenspezifische Kiefergelenk-Totalprothesen bieten dem Chirurgen virtuelle Planung, Schneideführungen, okklusale Schienen und gut passende alloplastische Kiefergelenkkomponenten. Dies ging jedoch mit zusätzlichen Kosten einher, und der Vorteil maßgefertigter Prothesen gegenüber standardisierten wurde diskutiert. Es wurden Versuche unternommen, maßgefertigte mit Standardprothesen retrospektiv zu vergleichen, aber bisher wurden keine prospektiven oder randomisierten kontrollierten Studien (RCT) veröffentlicht. Derzeit bleibt die Bewertung aufgrund dieses Mangels an prospektiven Vergleichen auf retrospektive und beobachtende Vergleiche beschränkt. Dies führt zu einem Verzerrungsrisiko aufgrund von Unterschieden in der Behandlungsindikation zwischen den verglichenen Behandlungsmodalitäten. Somit wird das Ergebnis eines retrospektiven Vergleichs durch einen Selektionsbias mit der Behandlungsindikation als Störfaktor beeinflusst.

Während die meisten Patienten mit TMD möglicherweise von weniger invasiven Methoden als einer Kiefergelenkprothese profitieren können, haben die anderen genannten Patientenkategorien keine alternativen Methoden oder einen geringeren Behandlungsbedarf im Zeitverlauf. Eine frühzeitige Behandlung solcher Patienten würde eine Rehabilitation ermöglichen, die alle Behandlungsziele gleichzeitig adressiert, mehr Lebensjahre mit einem normalisierten Zustand und einer besseren Lebensqualität hinzufügt. Dies mit der verfügbarsten und kosteneffektivsten Methode, d.h. durch Analyse von Kosten-Nutzen-Maßen unter Verwendung von QALY. Heute könnte eine kosteneffizientere Behandlungsmethode durch die Verwendung standardisierter Kiefergelenk-Totalersatzprothesen möglich sein, die im Vergleich zu maßgefertigten Prothesen geringere Kosten verursachen, in einem maßgeschneiderten Planungssystem wie der VSP-Orthognathieplanung für okklusale Anpassung. Es gibt jedoch eine mögliche Einschränkung für die Verwendung einer standardisierten Kiefergelenkprothese bei Patienten, bei denen die Anatomie des Kiefergelenks und der angrenzenden Strukturen aufgrund von Pathologie und/oder angeborenen Deformitäten stark von der normalen Anatomie abweicht. Bislang gibt es keine klaren Richtlinien, wann eine standardisierte Kiefergelenkprothese verwendet werden kann oder wann Einschränkungen ihres Designs die Wahl einer maßgefertigten Prothese erforderlich machen.

Traditionelle Vorteile von Standardprothesen umfassen geringere Kosten und sofortige Verfügbarkeit. Darüber hinaus funktionieren Standardprothesen in den meisten Fällen mit normaler Anatomie gut.30 Es wurde auch festgestellt, dass maßgefertigte Gelenke aufgrund der Möglichkeit einer virtuellen chirurgischen Planung (VSP) mit einer höheren Präzision implantiert werden. Mit der Möglichkeit, VSP auch für standardisierte Kiefergelenkprothesen zu verwenden, spricht dieser Vorteil jedoch nicht mehr für die Wahl einer zeitaufwändigeren und teureren Methode.

Die wissenschaftliche Hypothese der vorliegenden Studie war, dass die meisten durch TMD verursachten schweren Malokklusionen, die mit einem Kiefergelenk-Totalersatz behandelt werden und traditionell mit einer PSI-Kiefergelenkprothese behandelt würden, mit virtueller chirurgischer Planung unter Verwendung einer standardisierten Kiefergelenkprothese durchgeführt werden könnten.

Beschreibung des Projekts

Probanden

Es wird eine retrospektive Beobachtungsstudie an Patienten durchgeführt, die mit Standardprothesen in Kombination mit dreidimensionaler virtueller Planung behandelt wurden. Die eingeschlossenen Patienten wurden in der Abteilung für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie des Skåne-Universitätskrankenhauses in Lund, Schweden, zwischen 2010 und 2024 behandelt.

Methode

Präoperative Röntgenaufnahmen werden zur Neubewertung der Möglichkeiten für eine virtuelle chirurgische Planung bei standardisiertem Kiefergelenk-Totalersatz verwendet. Die Röntgenaufnahmen werden im Jahr 2025 für eine sekundäre Behandlungsplanung mit virtuellen Modellen standardisierter Kiefergelenkprothesen genutzt. Prä- und posttherapeutische Röntgenaufnahmen werden analysiert, virtuell behandlungsgeplant und mit Standardprothesen in einem virtuellen Planungsprogramm simuliert. Diese sekundäre und retrospektive Behandlungsplanung wird mit denselben Kieferbewegungen durchgeführt, die zuvor erreicht wurden. Dreidimensionale kephalometrische Messungen von Abständen und Winkeln zwischen standardisierten Referenzpunkten werden in den prä- und postoperativen CT-Bildern durchgeführt. Änderungen der Referenzpunktpositionen in den beiden Untersuchungen werden als Maß für chirurgische Unterschiede erfasst.

Zeitplan (vorläufig) Projektstart: 2026-01-01 Projektabschluss: 2027-12-31

Bedeutung

Der Unterschied zwischen der zuvor durchgeführten Behandlung und einer neuen virtuellen Planung in dieser Studie besteht darin, dass nur Standardprothesen für den Kiefergelenkersatz und die Bisskorrektur verwendet werden. Die Methode, die in diesem Projekt getestet werden soll, kombiniert die Vorteile der virtuellen Planung mit den wirtschaftlichen Vorteilen des Standarddesigns von Kiefergelenkprothesen.

Vorläufige Ergebnisse

Bisher wurden keine Studien zur Kombination von standardisiertem Prothesendesign und virtueller Planung von Kieferchirurgie veröffentlicht. Die Methode der virtuellen chirurgischen Planung wird vom Antragsteller für diese ethische Überprüfung seit mehr als 20 Jahren angewendet und wurde in mehreren veröffentlichten klinischen Studien untersucht. Die Methode, die in diesem Projekt getestet werden soll, kombiniert die Vorteile der virtuellen Planung mit den wirtschaftlichen Vorteilen des Standarddesigns von Kiefergelenkprothesen.