Friedhelm Bollmann

Clinical anatomy and palpability of the inferior lateral pterygoid muscle

STATEMENT OF PROBLEM The intraoral palpation technique of the inferior belly of the inferior lateral pterygoid (ILP) muscle is a standard diagnostic examination method for temporomandibular joint dysfunction syndrome, although different studies have revealed inconsistent results. PURPOSE This study assessed the feasibility of the ILP muscle palpation by a simulated clinical setting. MATERIAL AND METHODS Three dentists performed a bilateral palpation of the ILP muscle in 53 fresh and unfixed human cadavers and decided whether the muscle was palpable or unpalpable. In a second step, it was observed through the dissected infratemporal fossa, whether the examiners finger did or did not touch the ILP muscle by simulating the performed palpation. Palpatory findings were supplemented by 1-dimensional measurements for determination of topographic relations of the ILP muscle within the infratemporal fossa. For statistical analysis, sensitivity, specificity, and negative and positive predictive values of the palpation technique were calculated. Interexaminer agreement was estimated with the kappa value. RESULTS In 86 of 106 dissected specimens, a superficial fascicle of the medial pterygoid muscle was found in direct proximity to the ILP muscle. In these cases, a residual distance of 7.8 +/- 3.2 mm remained between the ILP muscle and buccinator fascia indented by the tip of the examiners finger. In 10 of 20 specimens with an absent superficial fascicle, the finger was able to reach the ILP muscle. CONCLUSION It is recommended that the ILP muscle palpation technique should no longer be considered as a standard clinical procedure because it is nearly impossible to palpate the ILP muscle anatomically and because the risk of false-positive findings (by palpation of the medial pterygoid muscle) is high.

Can dental prostheses influence vocal parameters

STATEMENT OF THE PROBLEM Alterations to the oral cavity caused by dental prostheses can affect speech articulation, whereas the influence of dental prostheses on the voice is unknown. For 1 patient, the fundamental frequency rose by up to 5 semitones during speech and his voice range was enlarged by up to 4 semitones when a thin denture was used instead of his normal denture. In this patient, intraoral needlepoint registration revealed a more rostral position of the mandible with the thin denture when compared with the normal denture. PURPOSE This study evaluated the effects of such changes on phonation by varying the dentures of 20 subjects in line with those of the first patient. MATERIAL AND METHODS The volumes of the test dentures were reduced and the vertical and horizontal dimensions of occlusion were varied. The influences of these changed dentures on speaking fundamental frequency, voice range (in semitones), and lowest and highest frequencies of the voice range were examined with a Homoth phonomat. RESULTS A statistically significant influence of the different dentures on the investigated voice parameters was not proven; however, audible changes to the voice parameters for persons were documented. CONCLUSIONS Variations of thickness and or volume of dentures and of the vertical and horizontal dimension of occlusion may result in unpredictable audible changes to the voice. Patients should be informed about possible effects of modified or new dentures on their voice.

Three-dimensional acquisition and visualization of dental arch features from optically digitized models.

A method for the acquisition and evaluation of 3D coordinates from anatomically oriented plaster casts is presented, which is based on optical phase shifting profilometry (a fringe projection technique). With the computer-controlled setup, measurements from different views can be combined to obtain a complete three dimensional reconstruction of the model surface. To allow faster evaluation, the result is converted into a range image. From this digital data set the characteristic features like cusp tips can be identified and located semiautomatically. Based on these marks, quantitative values for differences between situation models like local displacements, e. g. during orthodontic treatment, can be determined. The results are visualized as interactively controllable 3D computer graphics, which helps to make spatial relations clearer.ZusammenfassungEs wird eine Methode vorgestellt, bei der schädelgerecht ausgerichtete Gipsmodelle mit der Phasenschiebeprofilometrie (Streifenprojektionstechnik) auf optischem Wege dreidimensional vermessen und digitalisiert werden. Die Rechnersteuerung erfaßt dabei mehrere Perspektiven des Modells und integriert diese zu einem digitalen 3D-Abbild, das zur Beschleunigung der weiteren Auswertung in ein Höhenbild umgesetzt wird. Anhand der digitalen Modelldaten können charakteristische Merkmale wie Höckerspitzen halbautomatisch aufgefunden und Veränderungen am Zahnbogen vor und beispielsweise nach einer kieferorthopädischen Behandlung quantitativ erfaßt werden. Die Visualisierung der Ergebnisse als interaktiv steuerbare 3D-Grafiken veranschaulicht räumliche Zusammenhänge in hohem Maße.

Computer-aided axiography of asymptomatic individuals with Class II/2

The condylar axiographic tracings of 23 asymptomatic adult volunteers (Helkimo-index Di0) with Class II/2 axiography relationships were compared to tracings of an analogous group (Di0; n=30) with normal occlusion. The obtained measurements were evaluated statistically and discussed with respect to possible recording errors.—Results: The open-close movement proceeded uncharacteristically, differences existed only in protrusion, mediotrusion and their combined rotation component. In Class II/2 cases an approximately 7° higher angle of the condylar path inclination (CPI) was measured. The Class II/2 group rotated to a significantly higher angle in protrusive and mediotrusive movements and showed longer condylar path lengths than the control group. Another significant difference was found in the location of maximum CPI values and maximum rotation angles within the condylar path, because in no case was isolated rotation or translation of the hinge axis observed.—Conclusion: The temporomandibular joint of Class II/2 individuals shows a wider range of motion than joints of subjects with normal occlusion. The reduced capacity of motion which was assumed to exist in a so-called hack-bite could not be backed up for Class II/2 deep bite cases. The investigated differences cannot be seen as pathomechanisms, because all participants were clinically free of dysfunction. The neuromuscular engram to overcome the overbite controls a complex spatial motion pattern which cannot be described by a simplified mechanical abstraction of motion in the sagittal plane. The temporomandibular joint with its complex pattern of movement is able to create physiological mechanisms of compensation to react to different dental and skeletal features.ZusammenfassungBei einer Gruppe von 23 funktionsgesunden erwachsenen Probanden (Helkimo-Index Di0) mit dem Befund Deckbiß wurden die mit Hilfe der paraokklusalen Axiographie dargestellten Bewegungsbahnen mit denen einer funktionsgesunden Kontrollgruppe mit regelrechter Verzahnung (Di0; n=30) verglichen. Die gewonnenen Daten wurden statistisch ausgewertet und unter Beachtung möglicher Fehlerquellen diskutiert.—Ergebnisse: Die Öffnungsbewegung verlief bei beiden Gruppen uncharakteristisch, Unterschiede betrafen die Protrusion, die Mediotrusion und deren Rotationskomponenten. So ließ sich bei Deckbißprobanden eine um etwa 7° stärkere horizontale Kondylenbahnneigung (HKN) feststellen. Weiterhin rotierten Probanden mit Deckbiß bei Protrusions- und Mediotrusionsbewegungen signifikant weiter auf und zeigten in beiden Bewegungen signifikant längere Spurlängen als die Kontrollgruppe. Ein weiteres signifikantes Unterscheidungsmerkmal war die Lage der maximalen HKN-und Rotationswinkel innerhalb der Bewegungsbahnen, da in keinem Fall isolierte Rotationen oder Translationen der Scharnierachse beobachtet wurden.—Schlußfolgerung: Die Kiefergelenke beim Deckbiß zeigten gegenüber der Kontrollgruppe eine eindeutig größere Bewegungsleistung. Der für einen Hackbiß einge-schränkte kondyläre Funktionsraum konnte für die Deckbißgruppe nicht nachvollzogen werden. Die ermittelten Unterschiede können nicht als Pathomechanismus verstanden werden, da klinisch-funktionell keine Dysfunktionen vorlagen. Das Engramm zur Überwindung des Überbisses steuert unter Ausnutzung aller Raumrichtungen eine komplexe Bewegung, die sich nicht durch eine vereinfachte mechanische Vorstellung in der Sagittalebene beschreiben läßt. Nur das Kiefergelenk mit seinem komplexen Bewegungsmuster ist prinzipiell in der Lage, eufunktionelle Kompensationsmechanismen aufzubauen, um so auf unterschiedliche dentale und skelettale Gegebenheiten zu reagieren.

Computer-aided automated landmarking of cephalograms.

SummaryThe computer-aided method presented is able to interpret and measure radiological structures automatically and reproducibly on a large number of randomly selected lateral head films of different film quality. For example the hard and soft tissue expression of the profile is used to discuss method, application and disadvantages. The performance of the system depends on image quality. The algorithm cannot be influenced by opacifications due to metal structure. In 90% of all cases the contours are identified correctly. Even if the image quality is poor, the recognition rate is about 84%. The selected cephalometric landmarks are placed in the right way in 85% of all cases. The constraint mathematical conditions and the high reproducibility improve the quality process of the cephalometric analysis. Recognition rates of 84% to 90% justify even nowadays the routine use of semi-automatic systems in PC-based analysis. With advancing digital radiography and improved computer performance, image interpreting systems will certainly become established.ZusammenfassungEs wird ein computergestütztes Verfahren vorgestellt, mit dem erstmals an einer größeren Anzahl (n=103) zufällig ausgewählter Fernröntgenseitenaufnahmen mit unterschiedlicher Bildqualität automatisch röntgenologische Strukturen interpretiert und reproduzierbar vermessen werden können. Am Beispiel der Darstellung des Hart- und Weichgewebeprofils werden Methodik, Anwendung und Problematik besprochen. Die Leistungsfähigkeit des Verfahrens ist abhängig von der Bildqualität. Der Algorithmus zeigt sich stabil gegenüber metalldichten Störungen. In 90% aller Fälle werden die Konturen korrekt erkannt. Selbst bei schlechter Bildqualität liegt die Erkennungsrate bei 84%. Die ausgewählten kephalometrischen Meßpunkte werden zu 85% richtig identifiziert. Die Definition der Meßpunkte auf geometrisch-mathematischer Basis und die hohe Reproduzierbarkeit verbessern die Prozeßqualität kephalometrischer Auswertungen. Erkennungsraten von 84% bis 90% rechtfertigen schon heute den routinemäßigen Einsatz semiautomatischer Verfahren im Rahmen PC-basierter Auswertungsmethoden. Prognostisch ist anzunehmen, daß sich solche Systeme mit fortschreitender Entwicklung der digitalen Röntgentechnik etablieren werden.

Rechnergestützte Gestaltung von Epithesen nach optischer Abformung von Gesichtsdefekten / Computer-aided Design in the Modelling of Facial Prostheses from Optical Impressions of Facial Defects

Ein wesentlicher Nachteil der bislang bei der prothetischen Versorgung von Patienten mit Gesichtsdefekten angewandten Methoden zur Abdrucknahme liegt darin, daß durch das Abformmaterial Druck auf die abzuformenden Gewebe ausgeübt wird, wodurch sowohl die Genauigkeit der Abformung beeinträchtigt als auch der Patient belastet wird. Eine mögliche Alternative bieten hier optische 3-D-Koordinatenmeßtechniken wie die Streifenprojektionstechnik, die eine präzise und berührungsfreie Abformung der Gesichtsoberfläche ermöglichen. Am Beispiel eines Patienten, der im Verlauf einer Tumoroperation das linke Auge und Teile des Kiefers verloren hat, wird die Anwendung dieser Technik demonstriert. Es wurde hierfür ein 3-D-CAD-Programm entwickelt, mit dem auf der Basis der optisch gewonnenen Daten eine Epithesenrohf orm gestaltet werden kann. Dafür wird am Meßkamerabild mit einer Spline-Funktion interaktiv eine Randlinie festgelegt und die Epithesenoberseite durch Spiegelung von Teilen der gesunden Gesichtshälfte gestaltet. Auf der Basis des digitalen Modells wurde mit der Stereolithografietechnik ein Kunstharzmodell der Epithese erstellt sowie, nach Anprobe am Patienten, ein entsprechendes Wachsmodell.

Three-Dimensional Visualization and Quantification of the Mandibular Articular Surface by Optical Profilometry

The aim of this study was to introduce a nondestructive optical technique for the quantitative assessment of natural biological surfaces as demonstrated with the example of the articular surface of the human temporomandibular joint. The computer-assisted quantitative evaluation of the surface is realized by the aquisition of three-dimensional images via the optical technique of phase measuring profilometry. After mathematical processing of the data set the resulting image can be visualized as three-dimensional object surface reconstructions or as grid surfaces from which arbitrary sections may easily be extracted. From such single sections we can calculate a value that represents the degree of height deviations of the section profile and can be regarded as a parameter for the surface roughness. Further quantitative information about the surface topography is provided by the Fourier transform analysis of the profiles. The Fourier spectrum contains information about the spatial distribution of roughness-causing protuberances along the overall surface. As an example one healthy condyle and one remodeled condyle from macerated cadaver mandibles were investigated. For the two samples evaluated we calculated a mean surface roughness of the entire articular surface with a value of 0.03 ± 0.005 mm for the healthy condyle with its smooth surface and a value of 0.14 ± 0.009 mm for the remodeled condyle. We recommend optical profilometry as a sophisticated technique for a more objective and quantitative pathological classification of articular surfaces and similar objects.

Automatic Acquisition and Evaluation of Optically Achieved Range Data of Medical and Archaeological Samples

A computer controlled scanning device for 360 degree acquisition of 3D coordinates using the technique of phase measuring profilometry is presented. Automatization during acquisition and evaluation of the data is a major requirement. Solutions for a robust digital surface reconstruction as well as filtering techniques for noise reduction adopted to the case of depth images are discussed. Applications in the fields of medical diagnosis and archaeological documentation are presented.