Die Referenzebene

Bei jeder Modellmontage wird sie eingesetzt und doch wird sie kaum verstanden: die Referenzebene. Oft fallen Entscheidungen zur Referenzebene unbewusst, wenn man z. B. einen Gesichtsbogen anlegt, oder ein System verwendet, dessen Bezugsebene man nicht kennt. Oder sie bleibt dem Zufall überlassen, wenn sich Fehler einschleichen und die Modellübertragung nicht kontrolliert wird.

Die Entscheidung bezüglich der Referenzebene – und somit über die korrekte Asurichtung der Bewegungsrichtungen im Artikulator – fällt mit der Montage des ersten Modells!

Stellen wir uns den Artikulator als dreidimensionales Koordinatensystem vor, mit einer x-, y- und einer z-Achse. Dieses Koordinatensystem bestimmt, was im Artikulator vorn und hinten, was oben und unten und links und rechts ist. Sobald wir nun quasi das erste Modell in dieses Koordinatensystem hineinhalten bzw. in einer bestimmten Lage fixieren, haben wir die Referenzebene festgelegt und damit die genannten Richtungen. Aufgabe der Referenzebene ist es daher, das Koordinatensystem der Richtungen zwischen Patient und Artikulator gleichzuschalten und eine sinnvolle Referenzebene unterscheidet sich von einer unsinnigen darin, dass Fehler bestmöglich vermeidbar sind bzw. leicht kontrollier- und erkennbar sind.

Ein Beispiel: Jemand könnte auf die Idee kommen, die Referenzebene einfach mit einer Wasserwaage auszurichten. Vielleicht würde sich dies in einem geschickt vermarkteten System verbergen und den meisten Anwendern gar nicht bewusst werden, denn der Fokus der Werbung wird z. B. auf die Repruduzierbarkeit gelegt, die mit einer Wasserwaage zweifellos gegeben ist. Wäre diese Referenzebene sinnvoll?

Wir müssen uns unbedingt wieder angewöhnen, danach zu fragen, wozu Bewegungen, Abweichungen etc. bei verschiedenen Referenzen eigentlich gemessen und dargestellt werden. Was richtet die Luftblase in der Wasserwaage aus? Die Erdanziehung! Bei einer solchen Referenz würden wir also im Grunde versuchen, die Unterkieferbewegungen des Patienten mit Respekt zur Schwerkraft bzw. dem Lot darauf zu messen und im Artikulator wiederzugeben. Diese hat aber nichts mit den Bewegungen zu tun, denn der Mensch kann seinen Unterkiefer ebenso im Liegen bewegen, oder gar im All bei Schwerelosigkeit, wo eine Wasserwaage nicht mehr funktionieren kann. Die Konsequenz wäre die Wiedergabe von unterschiedlichen Bewegungen im Artikulator mit jeder Änderung der Patientenhaltung bei der Gesichtsbogenübertragung. Probleme würden offensichtlich nicht wie versprochen gelöst, sondern akzentuiert und gleichzeitig versteckt, denn der Techniker kann im Artikulator an den montierten Modellen nicht mehr nachvollziehen, bei welcher Einwirkung der Schwerkraft die Übertragung erfolgt ist.

Man denke sich einen Fußgänger, dessen Bewegungsrichtung man auf ein Wiedergabesystem übertragen möchte. Man kann das mit Respekt zur Erdoberfläche messen und ermitteln, dass er z. B. nach Norden geht. Vielleicht geht er auch tatsächlich nach Norden, tut dies aber in einem ICE, der mit 200 km/h nach Süden fährt. Tatsächlich würde sich der Fußgänger mit Respekt zur Erdoberfläche mit rassanter Geschwindigkeit nach Süden bewegen, obwohl er im Zug vorwärts nach Norden geht! Wollen wir diese Vorwärtsbewegung richtig darstellen, müssen wir uns eine bessere Referenz suchen, zu der wir diese Bewegung erfassen!

Je mehr Variable man zwischen die zu messende Bewegung und das schaltet, zu dem man die Bewegung eigentlich wiedergeben möchte, desto schlechter hat man seine Referenz gewählt. Im Artikulator möchten wir die Bewegung zwischen antagonistischen Zähnen möglichst genau nachvollziehen und es wäre widersinnig, hierfür Variable ins Spiel zu bringen, welche die zu übertragende Bewegung verfälschen, auch wenn Werbefachleute dies womöglich hinter einer geschickten Wortwahl zu verstecken wissen. Es gibt heute genug Technologie, die wir kaum noch verstehen können – die Modellübertragung gehört jedoch nicht dazu!

Wichtig bei einer Referenz ist, dass sie stabil ist und ein zuverlässiges, das heißt auch kontrollierbares, Koordinatensystem für die Bewegungsrichtungen definiert. Eine solche Referenz für die Vertikale im Schädel wäre z. B. die vertikale Symmetrieachse in der Frontalen. Bewegt man den Kopf, so bewegt sich Referenz und Ziel mit ihm: Die gleiche Bewegung trifft ins gleiche Ziel. Und dieses Ziel ist nicht Teil der Umwelt, auch nicht der Augen, die durchaus auch schief stehen oder blicken können, ohne, dass dies die Bewegung des Unterkiefers beeinflussen würde, sondern Teil des Oberkiefers bzw. Schädels. 


Achsen-Orbitalebene, Scharnierachsenbestimmung und der Gesichtsbogen

McCollum legte der Gnathologie ursprünglich drei Punkte als Referenz zugrunde, wobei zwei davon durch die terminale Scharnierachse definiert waren und der dritte durch das Foramen infraorbitale. Anthropologen wussten beim Vergleich der Schädelformen nichts von Scharnierachsen und richteten sich bei ihrer Referenzebene, „Frankfurter Horizontale“ genannt (FH), lieber nach den äußeren Gehörgängen. Trotz gewisser Unterschiede wurden beide Begriffe irgendwann austauschbar verwendet.

McCollums „Achsen-OrbitalAchsen-Orbital-Ebene-Referenz“ hatte mehrere Nachteile:

  • Die terminale Scharnierachse musste zuerst bestimmt werden, trat aber bei habituellen Bewegungen praktisch nicht auf. Also musste der Zahnarzt lernen, den Kiefer seiner Patienten als Teil der Routine so zu verschieben, dass eine Kreisbewegung erzeugt wurde, deren Mittelpunkt dann die terminale Scharnierachse definierte.
  • Die Kauebene steht, außer bei manchen Patienten mit einer Klasse 3 Verzahnung nach Angle, mehr oder weniger steil geneigt im Artikulator. Asymmetrien und Abweichungen sind somit im Artikulator nicht mehr erkennbar.
  • Vertikale Kieferbewegungen erfolgen mit einem weitgehend vorhersehbaren Winkel, aber nur zur Kauebene, nicht zu anderen Bezugsebenen (Ogawa et al.: The relationship between inclination of the occlusal plane and jaw closing path. J Prosthet Dent, 1996. 76(6): 576ff).
  • Keiner der Referenzpunkte ist am Modell enthalten, die Modellübertragung kann praktisch nicht auf Fehler überprüft werden.

Stuart ersann eine einfachere Form der Übertragung, wobei ein mittelwertiger Gesichtsbogen einfach auf die Glabella aufgelegt und an den Grübchen vor den Tragi orientiert wurde. So konnte man sich die individuelle Bestimmung der terminalen Scharnierachse ersparen und kam ihr doch einigermaßen nahe. 

Gesichtsbogen


Später versah man die Gesichtsbögen mit Kugeln oder Formteilen, die man in die externen Gehörgänge einlegte – ein Verfahren, das derart praktisch war, dass es sich über die ganze Welt verbreitete und man darüber weithin um den Sinn der Referenzebene vergaß, obwohl zu den bereits beschriebenen nun weitere Probleme hinzukamen:

  • Eine Kontrollmöglichkeit wäre nun noch wichtiger, denn „Mittelwert" besagt, dass es auch Abweichungen davon gibt, die man man jedoch einfach ignorierte.
  • Die externen Gehörgänge stehen in keinem unmittelbaren Bezug zur Kieferbewegung und eine asymmetrische Stellung der Ohren führt zu Übertragungsfehlern. Die Gleichschaltung der Koordinaten geht verloren und im Artikulator werden andere Bewegungsrichtungen abgebildet als im Patienten.
GabiArti

Das Bild aus W. Schöttl „Die cranio-mandibuläre Regulation“ wurde auf einen symbolisierten Artikulator gelegt: Bipupillarlinie und Kauebene verlaufen weitgehend parallel, aber Gesichtsbogen und Ohren stehen schief. Dieser schiefe Bezug würde nun horizontal in den Artikulator gestellt, die Kauebene schief. Dort würde somit ein anderer Bezug auch zur Vertikalen entstehen. Während die Mundöffnung in vivo entlang der Mittellinie verlief, würde sie im Artikulator zwar lotrecht zu den Ohren dargestellt, aber in einem Winkel zur tatsächlichen Bewegung.

 


Die Patientenhorizontale

Das mit dem Gesichtsbogen zur FH eingestellte Modell beansprucht viel Vertikaldimension im Unterteil des Artikulators. Der Winkel zur Tischebene ist am HIP-Mount erkennbar, der bei der Stützstifthöhe „0“ auf Modellkontakt eingestellt wurde.

Mit der Einführung von diversen Sockel- und Splitcastsystemen vergrößerte sich der Platzbedarf immer weiter, vor allem, wenn Sägemodelle im Artikulator eingestellt wurden. Besonders ausgeprägt war die Platznot, wenn die Gesichtsbogenübertragung in einem großen Winkel zwischen Kauebene und FH resultierte.

Zur Lösung des Problems gingen die Hersteller von Artikulatoren unterschiedliche Wege. Während man z. B. bei der Firma SAM am Bezug zur FH festhielt und das Unterteil des Artikulators in großen Höhen verfügbar machte, empfand man dies bei der Firma Girrbach als unhandlich und entschloss sich, lieber von der FH abzurücken. Aus unerfindlichen Gründen wollte man jedoch nicht zur Kauebene als Referenz zurückkehren, sondern beschloss einen Kompromiss einzugehen, indem man den vertikalen Abstand der Glabellastütze zur Referenzebene vergrößerte und so eine Bezugsebene schaffte, die zwischen FH und Okklusionsebene lag und „Patientenhorizontale“ genannt wurde. Hierdurch konnte man die vertikale Dimension von Artikulatoren in den Grenzen halten, wo sie von den meisten Technikern noch mit einer Hand gegriffen werden konnten.


Die Natural Head Position (NHP)

Jüngst wird die NHP kommerziell als Referenzebene beworben, als sei sie die Lösung aller Probleme bei der Modellübertragung. Ihr bediente man sich ursprünglich bei der Anfertigung von Fernröntgenaufnahmen. Hier möchte man eine einigermaßen gleichbleibende Kopfhaltung für einen Patienten erreichen, damit unterschiedliche Aufnahmen vergleichbar sind und das Einspannen des Kopfes in Vorrichtungen zwingt den Patienten womöglich zu einer unnatürlichen Kopfhaltung. Der Begriff „Natural Head Position“ dient daher vor allem auch dieser Unterscheidung und signalisiert eine freie Kopfhaltung. Indem der Patient jedes Mal horizontal blickt, stellt sich seine Kopfhaltung ähnlich ein, solange Variable in Augen-, Kopf- und Körperhaltung unverändert bleiben. Am einfachsten lässt sich dies dadurch erreichen, dass der Patient sich in einem vertikal ausgerichteten Spiegel selbst in die Augen schaut.

Die NHP ist also eine optische Bezugsebene, oder genauer gesagt, Teil des menschlichen Aufrichtereflexes, der letzten Endes die Körperhaltung so steuert, dass der Erdanziehung widerstanden und die Sinnesorgane für die bestmögliche Orientierung im Umfeld ausgerichtet werden. Im Endeffekt resultiert eine bestimmte Kopfhaltung und somit auch die NHP aus einer unbekannten Zahl an Variablen, deren Summe eine bestimmte Korrelation zwischen Augen-, Kopf- und Körperhaltung ergibt, oder, vereinfacht ausgedrückt, resultiert sie aus dem individuellen Umgang eines Patienten mit der Schwerkraft und seiner Augenstellung. Es ist kaum nachzuvollziehbar, warum jemand versuchen sollte, Unterkieferbewegungen in einem Artikulator zu dieser Referenz wiederzugeben!

Vermutlich entspring dieser Versuch einem Missverständnis des Begriffs „Horizontale“. Stellt man die Okklusalebene im Artikulator parallel zur Tischebene ein, also horizontal, so bedeutet das natürlich nicht, dass sie deswegen auch im Patienten in der Horizontalen, also lotrecht zur Erdanziehung angeordnet ist. Die Okklusalebene ist lediglich die Referenz, zu der man Kieferbewegungen aufzeichnet, um sie im Artikulator wiederzugeben und diese Referenz mit ihrem Koordinatensystem der Bewegungsrichtungen steht im Menschen meist nicht horizontal, außer vielleicht in einigen Patienten mit einem Mesialbiss der Klasse 3 nach Angle. 

Ob und inwieweit die NHP reproduzierbar ist, ist in diesem Zusammenhang irrelevant, denn die zuverlässige Wiederholung von Fehlern kann nicht das Ziel der Modellübertragung sein. Selbst die erhofften Vorteile für ästhetischen Zahnersatz sind bei nüchterner Betrachtung zweifelhaft, denn der Blick des Betrachters auf einen Patienten hängt von der jeweiligen Körpergröße ab und ist einmal mehr nach unten auf die Okklusalebene gerichtet, ein anderes Mal mehr nach oben. Im Zweifelsfall könnte man sich besser eine variable Stütze bauen, in der man den Artikulator so einstellen kann, dass sich eine gewünschte Blickrichtung ergibt, die z. B. mit der Ausrichtung der Kamera bei der Erstellung von Patientenfotos übereinstimmt. Die Referenzebene hat aber bei der Modellübertragung ganz andere Aufgaben, die man nicht in ähnlicher Weise kompromittieren sollte, wie dies bereits bei der Ausrichtung mittelwertiger Gesichtsbögen nach den Ohren der Fall war.


Die HIP-Ebene

Der amerikanische Zahnarzt Harry Cooperman begann 1955 damit, zusammen mit seinem Freund Samuel Willard über 10 000 Schädel im American Museum of Natural History in New York zu untersuchen, darunter ganz unterschiedliche Ethnien, wie die der Eskimos, Aborigines, Mexikaner, Indianer, Zulus und Europäer. Oftmals waren die Zähne abradiert, bis kaum noch eine Höcker-Fossa-Verzahnung oder ein vertikaler Überbiss der Schneidezähne übrig war und auch die Spee’sche Kurve war reduziert oder plan. Generell hatte sich dabei keine retrudierte Stellung des Unterkiefers eingeschliffen, sondern eine protrudierte. Die beiden fanden drei Punkte im Oberkiefer, die eine Ebene definierten, welche in der Regel parallel zu dieser „Attritionsebene“ stand, nämlich die beiden Gruben hinter den maxillären Tubern, die sie „Hamuli“ nannten und einen Punkt nahe der inzisalen Papille, aus denen sie die Abkürzung „HIP“ zusammensetzten. In der Tat wurde auch der HIP-Mount ursprünglich zu dem Zweck entwickelt, diese Referenzebene in handelsüblichen Artikulatoren umzusetzen.

Diese neue Bezugsebene, die sich laut Cooperman von allen zuvor beschriebenen unterscheidet, liegt parallel zu den beiden Gaumenbeinen und zu einer Ebene, die sich im Laufe der Zeit von Natur aus durch die Abnutzung der Zähne ergibt. Ein weiterer Vorzug ist, dass die Referenzpunkte auf dem Oberkiefermodell abgebildet sind, ob bezahnt, oder nicht. Laut Cooperman resultiert die physiologische Ausrichtung der Kauebene in einer verringerten Neigung zu paradontalen Reizungen, Zahnverschiebungen und Dysfunktionen im Kausystem und hilft so langfristig dabei, die natürlichen Zähne zu erhalten.

Mit HIP-Check und HeadLines können wir nun schon seit zwei Dekaden die HIP-Ebene zu externen kranialen Referenzpunkten vermessen. Dabei ist die Zuverlässigkeit der Orientierung um die Längsachse in der Coronalebene in Abhängigkeit von der Qualität der Abformung recht zuverlässig. Lediglich in der Sagittalen, also um die Querachsen, treten gelegentlich Abweichungen auf, wenn die Lage der Papilla inzisivi nach Zahnverlust aufgrund von Resorption des anterioren Kieferkammes kompromittiert oder durch Lymphstau aufgequollen ist, was bei einer retrudierten Schneidezahnstellung manchmal zu beobachten ist. Bei der Montage eines Modells mit dem HIP-Montageaufsatz des HIP-Mounts stellt man daher den anterioren Dorn auf den Oberrand, die Mitte, oder den Unterrand der Papilla inzisivi, je nachdem, wie die natürlich gewachsene Kauebene in der besten Parallelität zur HIP-Ebene steht.


Warum die Okklusalebene als Bezug?

Im Gegensatz zur Achsen-Orbital-Ebene, der Frankfurter Horizontalen, oder dem Lot auf die Erdanziehung (der Horizontalen) steht die Kauebene in einem unmittelbaren Bezug zu kraniomandibulären Bewegungen, aber nicht, wie oft behauptet, in einem fixen Winkel zur Umwelt, zur Kopf- und Körperhaltung, oder zu bestimmten Punkten, anhand derer Anthropologen in der Vergangenheit versuchten, ethnische Physiognomien zu unterscheiden. Typischerweise entwickelt sich im Laufe des Schädelwachstums ein Winkel zwischen FH und Kauebene, der umso größer ist, je mehr sich eine Distalverzahnung einstellt, während es bei der Klasse 3 nach Angle auch vorkommen kann, dass die Kauebene sich parallel zur FH einstellt. Jedoch unterscheiden sich die Funktionsbewegungen des Unterkiefers von allen anderen im Körper vor allem dadurch, dass es sich hier um eine Anschlag-Bewegung mit einem durch die Okklusion definierten Endpunkt handelt. Bewegungen zielen hier auf diesen Endpunkt und weichen gleichzeitig okklusalen Störungen so gut als möglich aus. Die Kauebene bestimmt, wie die einzelnen okklusalen Elemente der Zähne zur Kieferbewegung ausgerichtet sind. Sie entwickelt sich während dem Schädelwachstum in Abhängigkeit von einer ganzen Reihe von Faktoren in Harmonie zur Funktion und sollte keineswegs unbedacht verändert werden, nur um unbewiesenen Postulaten zu folgen.

Alle drei Punkte, welche diese Ebene definieren, sind in der Regel im unteren Modell enthalten und somit später leicht kontrollierbar. Ist dies nicht der Fall oder ist die Kauebene erkennbar durch Verformungen im Zahnbogen gestört, so kann man sie leicht mit einem Bisswall als Übertragungsreferenz korrigieren, jedoch nur in dem Umfang, der zur Übertragung der richtigen Bewegungsrichtungen erforderlich ist. Fehlt z. B. der Zahn 26 und der Zahn 27 hat beim Einkippen in die Lücke an Vertikaldimension verloren, so entstünde ein Fehler um die Modell-Längsachse, wenn man ihn und den nicht veränderten Zahn 17 parallel zur Tischebene in den Artikulator stellen würde. Die vertikale Bewegungsrichtung würde dann im Artikulator anders wiedergegeben, als sie im Patienten erfolgt. Daher gleicht man mit einem Bisswall nur die verlorene Vertikaldimension links posterior aus, ohne dabei die Modell-Lage um die Hoch- und Querachse zu verändern. Um diese Korrektur so unkompliziert wie möglich mit der erforderlichen Genauigkeit vornehmen zu können, wurde das HeadLines entwickelt, dessen Bissgabel die künftige Tischebene des Artikulators repräsentiert, die man einfach dem Zahnbogen des Patienten im Mund mit einem Montageregistrat zuweist. 

Der Bezug zur Kauebene macht die Arbeit im Artikulator leicht verständlich: Die Vorschubbewegung parallel zur Kauebene entspricht einer Longzentrik. Eine horizontale Kondylbahnneigung (HCN) >0° bewirkt eine dem eingestellten Winkel entsprechende Disklusion posterior ("Christensen Phänomen“). Mit der Einstellung der HCN lassen sich daher  Disklusionswinkel in vorhersehbarer Weise steuern.


Fazit zur Referenzebene

Der Bezug zur Kauebene ist nichts Neues. Er entsprach dem allgemein üblichen Vorgehen der Altmeister von Bonwill über Bennett bis zu Gysi. Erst McCollum ersetzte ihn durch den Bezug zur terminalen Scharnierachse. Dieses Vorgehen war an die Behauptung geknüpft, hierdurch die physiologische Kieferbewegung des Menschen in der Vertikalen abbilden zu können, von der wir heute wissen, dass sie unhaltbar ist. Wenn man sich von der terminalen Scharnierachse nun wieder abwendet, gibt es keinen Grund, weiterhin an unsicheren Bezugspunkten festzuhalten!

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