KRÄFTE und Schmerzen in der Kieferorthopädie - eine physikalische Betrachtung
„Um Zähne zu bewegen, muss man Druck ausüben“.
Klar, wir können ja schließlich nicht hexen. Aber: muss das zwangsläufig schmerzhaft ablaufen? So sind doch Unterschiede möglich in der Stärke der Krafteinwirkung, und in ihrer Dauer. Exakter physikalisch: im Verlauf des Drucks entlang der Zeit (Druck ist Kraft pro Fläche, hier die Fläche des Zahnhaltegewebes quer zur Kraftrichtung). In diesem Zeitverlauf bewegen sich die betroffenen Zähne von der wirkenden Kraft weg.
Zunächst einmal werden zunehmend große Drücke zur Zahnbewegung in 5 Kategorien aufgeteilt. Deren Abgrenzungen sind individuell etwas unterschiedlich, z.B. bedingt durch den Blutdruck, der im Zahnhaltegewebe herrscht.

1. Druck, der selbst bei Dauereinwirkung keine Zahnbewegung bewirkt. Hierzu zählt auch der Druck, den die Zunge von innen und die Wangen von außen auf die Zähne ausüben. Er bewegt die Zähne normalerweise nicht - bei krankhafter Aktivität dieser Muskeln mit größeren Kräften hingegen schon.
Und nur durch diesen Schwellenwert für zahnbewegende Krafteinwirkungen ist es überhaupt möglich, dass die bei jeder kieferorthopädischen Kraftausübung unvermeidliche Gegenkraft „unschädlich vernichtet“ werden kann – wenn sie großflächig genug verteilt wird.
2. Druck, der auch bei dauernder Einwirkung keine Schädigung des Zahnhaltegewebes hervorruft.
3. Druck, der bei ununterbrochener Einwirkung das Zahnhaltegewebe schädigt, jedoch nicht, wenn Unterbrechungen eine Erholung dieses Gewebes ermöglichen.
4. Druck, die selbst bei kurzer Einwirkung das Zahnhaltegewebe durch Abdrücken der Blutzufuhr schädigt und zum Absterben bringt.
5. Einen Sonderfall stellen sehr kurzzeitige, hohe Druckspitzen dar, die beim Kauen auftreten. Sie sind durch ihre Kurzzeitigkeit folgenlos.

Die folgenden Kurven stellen die Krafteinwirkung auf die Zähne ober- und unterhalb der Schmerzschwelle (rot bzw. gelb) im Verlauf der Zeit dar. Wobei sich für verschiedene Zahnklammer-Typen ganz verschiedene Muster ergeben.

Die Schmerzschwelle hat in jedem Fall zwei Komponenten. Zum einen die der Latenz-Zeit, die es braucht, bevor eine Krafteinwirkung als schmerzhaft empfunden wird. Dieses Zeitintervall wird mit steigender Kraft kürzer, daher ist diese Schwelle an der Kraft-Achse leicht aus der Senkrechten geneigt. Zum anderen die Schwelle der Mindest-Kraft, die bei Dauereinwirkung eine Schmerzreaktion hervorruft. Statt konstant ist diese entlang der Zeit-Achse leicht von der Waagerechten abfallend, weil durch Belastung erschöpftes / sensibilisiertes Gewebe empfindlicher reagiert als Gewebe im optimalen Zustand.

1. Festsitzend (Kurve auf Grün): hierfür typisch sind lange Auslenkungen der Kraftquellen (dünne Drähte, Gummibänder), deren Druckentfaltung im Bereich der Kategorie 2 liegen muss. D. h. die Zähne, die hier obendrein in größerer Anzahl betroffen sind als bei den folgenden Gerätetypen, müssen sich sehr weite Strecken in Kraftrichtung bewegen, bevor die Kraft nachläßt. Dabei sind die Zahnhaltegewebe einer wochenlangen Dauerbelastung ohne Erholungspausen ausgesetzt. Zudem ist diesem Druckbereich kein einfach entsprechender Kraftbereich zugeordnet. Sondern für Zähne,die einen kleinen Wurzelquerschnitt quer zur anliegenden Kraftrichtung haben, gibt dieselbe Kraft einen größeren Druck als für Zähne mit großem Wurzelquerschnitt quer zur Kraftrichtung. Zudem gibt es (selten) auch noch Patienten, die abweichende Zahnwurzeln haben.
Die Geschwindigkeit, mit der ein Zahn der Krafteinwirkung nachgibt, hängt zudem noch vom Widerstand ab, den der Knochen lokal der Zahnbewegung entgegensetzt. Und dieser Widerstand ist im Knochen weder an jedem Ort, noch in jeder Richtung einheitlich, und überdies noch individuell unterschiedlich.
Angesichts so komplizierter Verhältnisse besteht auch bei sachgerechter Anwendung fester Spangen ein Restrisiko für Wurzelschäden. Wobei der Schmerz zwar als körpereigenes Warnsystem fungiert, das man nicht leichtfertig mit Schmerzmitteln betäuben sollte, aber seine offenkundige Ursache abzustellen ist dem Patienten nicht so einfach möglich.

2. Federn an Herausnehmbaren (Kurve auf Türkis): meist aus Draht mit 0.7mm Durchmesser, vergleichsweise höhere Kraft (bis Kategorie 3) mit kürzerer Auslenkung. D.h. die Zähne können sich innerhalb von Tagen von der Krafteinwirkung weg bewegen. In Zeitintervallen ohne Gerät erholt sich das Zahnhaltegewebe, aber die Zähne bewegen sich anfangs langsam wieder zurück. Daher setzt die Kraft-Kurve nach Unterbrechung etwas höher wieder ein.

3. Schrauben an Herausnehmbaren (Kurve auf Blau): haben meist 0.4mm Gewindehöhe, so dass die übliche Vierteldrehung eine nur 0.1mm weit reichende, starke Kraft bewirkt (beidseitig, oder für einen Sektor oder einzelnen Zahn). Diese Distanz ist zu kurz, um das Zahnhaltegewebe gefährlich zu quetschen. Die Zähne geben dieser Krafteinwirkung in wenigen Tagen nach. Darum werden Schrauben entsprechend öfter nachgestellt als Federn (meist wöchentlich vom Patienten selbst).

4. Durch Kaubewegungen ausgelöste Kräfte an „dynamischen“ Zahnspangen (Bimler, Kinetor, Dentosophie-Unterkapitel, konventionelle + Silikon-Anteile; teil-dynamisch auch Maxillator, U-Bügel-Aktivator, manche VDP; Kurve auf Violett): bei diesen Geräten mit „Kaugummi-Effekt“ steuert der Patient Höhe und Dauer der Krafteinwirkung selbst. Was auf stundenlange Sequenzen vieler kurzer, starker Kraftspitzen hinausläuft. Beim Kauen treten solche unbemerkt noch kürzer und stärker auf, Kategorie 5.
Man kann sich vorstellen, dass durch diesen Massage-Effekt die Durchblutung der Zahnhaltegewebe angeregt wird, was den Stofftransport für den gewünschten Gewebeumbau fördert. Wohingegen die anhaltende Kompression dieser Gewebe mit den vorgenannten Methoden die Durchblutung eher mindert. Ein geläufiger Vergleich: es ist viel anstrengender, lange in einer starren Haltung verharren müssen, als diese Haltung in einem rythmischen Bewegungsablauf immer wieder zu durchlaufen. Z.B. Stehen im Vergleich zum Gehen - jeder weiß, dass lange Ausstellungs- und Messebesuche, die man überwiegend stehend verbringt, die Beine mehr ermüden als lange Spaziergänge.
Beim Nachstellen eventueller Federn und Schrauben an dynamischen Zahnspangen werden diese lediglich den durch Umsetzung der Muskeltätigkeit bereits erfolgten Zahnbewegungen und Wachtumsvorgängen nach-angepasst.

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letztes Update dieses Kapitels: 20.03.2004