Observable stages and scheduling for alveolar remodeling following antemortem tooth loss [Elektronische Ressource] / Johanna Morgan

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• Publié le: 01 janvier 2012
• Nombre de lectures: 28
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Extrait

Observable Stages and Scheduling for Alveolar Remodeling
following Antemortem Tooth Loss
Dissertation Dissertation
Zur Erlangung des Grades for the Acquisition of the Degree
Doktor der Naturwissenschaften Doctor of Natural Sciences
Am Fachbereich Biologie Biology Faculty
der of the
Johannes Gutenberg-Universität Mainz Johannes Gutenberg-University Mainz
Johanna Morgan B.A., M.Sc.
geboren am/Born 11.12.1985 in Coos Bay, Oregon, USA
Mainz, 2011Dean: Univ.-Prof. Dr. Hans Zischler
First reviewer: Univ.-Prof. Dr. Kurt W. Alt
Second reviewer: Univ.-Prof. Dr. Dr. Heinrich Wehrbein
Date of defense: 19 August, 2011
JMorgan iFor my father
- who first introduced me to archaeology -
- and who has encouraged me to bore him about teeth for the past five years -
for being the first to inspire me
ad infinitati et ultra !
JMorgan iiABSTRACT
Antemortem tooth loss (AMTL) is the end stage of archaeologically visible dental di sease,
a side effect of progressed stages of scurvy and leprosy, intentional or unintentiona l due to
trauma and ablation, or the result of extreme continuous eruption. Bone eventually fills the
socket but the time required for this to occur, along with macroscopic appearance during
this process, is unclear. Because of the frequency of AMTL a schedule to assess time since
tooth loss (TSL) from macroscopic observation of dry bone would be of u se to
osteoarchaeology and forensic science and some merit to general dentistry and
implantology.
After tooth loss soft tissue occupies the socket; this is quickly converted to immat ure bone
which stabilizes the jaw and neighboring teeth and then remodeled to appear ident ical to
the surrounding alveolus. The appearance and fullness of the socket throughout this
process, as identified via radiograph in living individuals and applied to archaeol ogical
remains through gross observation, undergo distinguishable stages. Socket healing ca n be
divided into pre-osseous (within one week of tooth loss), bony remodeling (approxim ately
14 weeks since loss), and ossified/healed (at least 29 weeks since loss) stages. Several
variables however – such as interdental ridge resorption, internal socket appearance, and
sex, among others – have statistically significant accelerating or inhibiting effects on this
normal rate of remodeling, diverging up to 19 weeks from this base rate. Many other
variables were found to have insignificant relationships with TSL despite diverging from
the base rate. Some inter-variable relationships were also tested regardless of fullnes s, and
groups of independent variables were assessed with stage of fullness and T SL in
JMorgan iiimultivariable models. With these results simple TSL estimation in weeks is possible from
socket fullness with increased precision attained with some additional observable data.
Although various types of dental disease were taken into consideration, fut ure
investigation should focus more on this potential interference; the links between ca usation
and correlation of some variables (such as neighboring tooth presence or c linical
treatment) with acceleration or inhibition of socket healing rate would be of relev ance to
further investigation of bony oral tissue dynamics. Studies with an autopsy sampl e with
known TSL or a progressive rather than retrospective clinical sample would provide us eful
confirmation of these results.
ZUSAMMENFASSUNG
Zahnverlust zu Lebzeiten („antemortem tooth loss“, AMTL) kann als Folge von
Zahnerkrankungen, Traumata, Zahnextraktionen oder extremer kontinuierlicher Erupt ion
sowie als Begleiterscheinung fortgeschrittener Stadien von Skorbut oder Lepra auftre ten.
Nach dem Zahnverlusts etzt die Wundheilung als Sekundärheilung ein, während der sich
die Alveole mit Blut füllt und sich ein Koagulum bildet. Anschließend erfolgt de ssen
Umwandlung in Knochengewebe und schließlich verstreicht die Alveole derart, da ss sie
makroskopisch nicht mehr erkannt werden kann. Der Zeitrahmen der knöchern en
Konsolidierung des Kieferkammes ist im Detail wenig erforscht. Aufgrund des gehäuft en
Auftretens von AMTL in menschlichen Populationen, ist die Erarbeitung eines
Zeitfensters, mit dessen Hilfe durch makroskopische Beobachtung des Knochens die
Zeitspanne seit dem Zahnverlust („time since tooth loss“, TSL) ermittelt werden kann,
insbesondere im archäologischen Kontext äußerst wertvoll. Solch ein Zeitschema mit
JMorgan ivAngaben über die Variabilität der zeitlichen Abläufe bei den Heilungsvorgängen kann nicht
nur in der Osteologie, sondern auch in der Forensik, der allgemeinen Zahnheilkunde und
der Implantologie nutzbringend angewandt werden.
Nach dem Verlust eines Zahnes wird das Zahnfach in der Regel durch ein Koa gulum
aufgefüllt. Das sich bildende Gewebe wird rasch in noch unreifen Knochen umgewa ndelt,
welcher den Kieferknochen und auch die angrenzenden Zähne stabilisiert. Nach s einer
Ausreifung passt sich das Gewebe schließlich dem umgebenden Knochen an. Das
Erscheinungsbild des Zahnfaches während dieses Vorgangs durchläuft verschiede ne
Stadien, welche in der vorliegenden Studie anhand von klinischen Röntgenaufnah men
rezenter Patienten sowie durch Untersuchungen an archäologischen Skelettse rien
identifiziert wurden. Die Heilungsvorgänge im Zahnfach können in eine prä-ossale Pha se
(innerhalb einer Woche nach Zahnverlust), eine Verknöcherungsphase (etwa 14 Woc hen
nach Zahnverlust) und eine ossifizierte bzw. komplett verheilte Phase (mindestens 29
Wochen nach Zahnverlust) eingeteilt werden. Etliche Faktoren – wie etwa die Resorpt ion
des Interdentalseptums, der Zustand des Alveolarknochens oder das Individualgeschlecht –
können den normalen Heilungsprozess signifikant beschleunigen oder hemmen und so
Unterschiede von bis zu 19 Wochen verursachen. Weitere Variablen wirkten sich nicht
signifikant auf den zeitlichen Rahmen des Heilungsprozesse aus. Releva nte
Abhängigkeiten zwischen verschiedenen Variabeln wurden ungeachtet der
Alveolenauffüllung ebenfalls getestet. Gruppen von unabhängigen Variabeln wurden im
Hinblick auf Auffüllungsgrad und TSL in multivariablen Modellen untersucht. Mit Hilfe
dieser Ergebnisse ist eine grobe Einschätzung der Zeitspanne nach einem Zahnverl ust in
JMorgan vWochen möglich, wobei die Einbeziehung weiterer Parameter eine höhere Präz ision
ermöglicht.
Obwohl verschiedene dentale Pathologien in dieser Studie berücksichtigt wurden, sol lten
zukünftige Untersuchungen genauer auf deren potenzielle Einflussnahme auf den
alveolaren Heilungsprozess eingehen. Der kausale Zusammenhang einiger Variablen (wi e
z. B. Anwesenheit von Nachbarzähnen oder zahnmedizinische Behandlungen), welche die
Geschwindigkeit der Heilungsrate beeinflussen, wäre von Bedeutung für zukünfti ge
Untersuchungen des oralen Knochengewebes. Klinische Vergleichsstudien an forensische n
Serien mit bekannter TSL oder an einer sich am Anfang des Heilungsproz esses
befindlichen klinischen Serie könnten eine Bekräftigung dieser Ergebnisse liefern.
JMorgan viTABLE OF CONTENTS
Abstract/Zusammenfassung iii
1 Introduction 1
1.1 Why AMTL? source consolidation and bias 2
Tooth Loss as an Indicator reconstruction of disease; reconstruction of
1.2 6
behaviors; reconstruction of diet
1.3 Practical Interpretations of Research feasibility 13
2 Background 19
Causes of Tooth Loss periodontal disease; continuous eruption; trauma 2.1 21
(avulsion); intentional removal (ablation); other causes
2.2 Socket Healing Process histology and radiography; osteology 33
Inhibitors and Accelerators of Bone Activity vitamin and mineral;
2.3 38
physiological; pathological; pharmacological
Clinical Tooth Extraction reasons for extraction; process and techniques;
2.4 46
medications and treatments; common complications
3 Phase 1 Materials and Methods 51
3.1 Imaging 52
3.2 Sample Selection age and sex divisions; exclusion criteria 53
Statistical Analyses descriptive statistics; cluster analysis; ANOVAs and
3.3 56
linear models
3.4 Testing 58
4 Phase 1 Results 63
4.1 Data Distributions 64
4.2 Statistical Analyses clustering; influence of variables 67
4.3 TSL Estimation 74
5 Phase 1 Conclusions 77
5.1 Limitations schedules; error and reliability 77
5.2 Forces and Anatomy 81
Practical Application dentistry and implantology; osseous remains; 5.3 83
estimation of TSL; phase 2
6 Phase 2 Materials and Methods 91
Sample Selection age and sex divisions; exclusion criteria; Bösfeld;
6.1 92
Völklingen; Barbican
6.2 Observer Error 97
Statistical Analyses descriptive statistics; Student's t-tests; chi-square;
6.3 98
ANOVAs and linear models
JMorgan vii6.4 Testing dental health; data collected 100
7 Phase 2 Results 109
7.1 Data Distributions 109
Statistical Analyses inter-variable relationships; influence of variables on
7.2 113
TSL; observer error
8 Phase 2 Conclusions 127
8.1 Limitations 128
8.2 Inter-variable Relationships 128
8.3 Practical Application 129
9 Discussion 131
Appendix 135
A.1 Limited-TSL Schedules 135
A.2 Remodeling-centr