Kryodentalstimulation zur Objektivierung kältereizinduzierter, psychovegetativer Reaktionen

Lampmann, Martin; Petzold, Ernst Richard

doi:27439

Kryodentalstimulation zur Objektivierung kältereizinduzierter, psychovegetativer Reaktionen

Lampmann, Martin (Author)

2006

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Martin Lampmann

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2006

Umfang91 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2006

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Petzold, Ernst Richard (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2006-08-04

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-16259
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/61874/files/Lampmann_Martin.pdf

Einrichtungen

Medizinische Fakultät (510000-1)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Medizin (frei) ; Temperaturwahrnehmung (frei) ; Kältereiz (frei) ; Schmerzphysiologie (frei) ; Peltier-Element (frei) ; nicht-lineare Analytik (frei) ; Temperature perception (frei) ; cold pressure stimulus (frei) ; pain physiology (frei) ; Peltier element (frei) ; non-linear analysis (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Im Rahmen des neurophysiologisch-neuropsychologischen Unterrichts der Studierenden der Human- und Zahnmedizin an der RWTH Aachen wurde ein Praktikum zur Schmerzpsychophysiologie neu eingerichtet und mit zeitgenössischen Mitteln gestaltet. Dies erfolgte unter der Vorgabe, dass die Studierenden Schmerz und die damit verbundenen Adaptationsvorgänge im kontrollierten Selbstversuch erleben sollten, was in Anbetracht des häufigsten von Patienten präsentierten Symptoms dringend geboten erschien. Dies erforderte die Entwicklung eines nicht-invasiven Systems, mit dessen Hilfe ein umschriebener Schmerz induziert werden kann. Die Entwicklung und Erprobung eines solchen Systems war Gegenstand dieser Arbeit. Zahnschmerz als allgemein gut bekanntes Phänomen erschien dabei als geeignetes Schmerzparadigma, mit dem zum einen die psychische Komponente, andererseits aber auch die physische Reaktionen des Schmerzereignisses auszulösen sein sollte. Eigenen Überlegungen und früheren Studien zufolge sollte ein Schmerzreiz an den oberen mittleren Schneidzähnen durch eine schnelle Abkühlung des Zahnes erfolgen, was ähnlich auch in der Zahnmedizin als Sensibilitätstest appliziert wird. Dass die Kälte exakt kontrollierbar, messbar und auch lokalisierbar sein musste, um wissenschaftlich verwertbare Ergebnisse zu erhalten, grenzte die Zahl der möglichen Verfahren von vorneherein ein. Diese geforderten Kriterien erfüllten die in unterschiedlichsten technischen Anwendungsgebieten eingesetzten sog. Peltier-Elemente, Wärmepumpen. Diese mussten aufgrund ihrer technischen Beschaffenheit weiter an die speziellen Bedürfnisse bei der Anwendung beim Menschen adaptiert werden. Neben einer Halterung wurde so eine spezielle Kühlung aus einem Kupferblock konstruiert, der von kaltem Wasser durchströmt wurde. Die Halterung zur Befestigung des Peltier-Elementes am Zahn wurde aus einer einfachen, flexiblen und individuell anpassbaren Schiene gefertigt. Diese endete in einer von extraoral befestigten und auf den Zahn mithilfe eines kieferorthopädischen Headgears angedrückten Halterung. Dies ermöglichte eine individuelle Anpassung an die unterschiedlichen Kieferformen und -größen und konnte auch leichte Zahnfehlstellungen kompensieren. Die Steuerung der Leistung des Peltier-Elementes war verständlicherweise eng an die Kühlung gekoppelt. Beide wurden durch ein speziell für die erforderlichen Zwecke entwickeltes elektronisches Gerät aufeinander abgestimmt und angesteuert. In Modellversuchen wurde an isolierten Pferdezähnen die Kühlleistung des Stimulators zunächst in vitro getestet. Dies zeigte, dass ein Kältereiz von 60 Sekunden Dauer die Temperatur im Zahninneren um durchschnittlich -10°C verringerte. Dies belegte somit die Leistungsfähigkeit des Kryodentalstimulators objektiv. In ersten Versuchen an freiwilligen Versuchspersonen konnte dann gezeigt werden, dass diese Leistung ausreichte, um eine subjektive Schmerzreaktion auszulösen.

In order to complement the neurophysiological-neuropsychological curriculum of the medical and dental medicine training at the RWTH Aachen a practical course in pain psychophysiology was installed using contemporary means. In consideration of the most frequent symptom presented by patients, students’ self-experience when studying pain and the related psychophysical adaptation processes appeared direly needed. This required the development of a non-invasive system to induce a circumscribed pain. The development and scientific testing of such a system was the objective of this dissertation. Toothache as a phenomenon is widely known and seemed well suited as a pain paradigm using which the emotional as well as the physical reactions triggered by the pain event should become describable. According to own considerations and earlier studies a pain sensation should be possible by fast cooling of the upper middle incisior, comparable to what is also applied in dentistry as a sensibility test. The number of methods suited for these needs was limited by the fact that the cold applied had to be substantial as well as it had to be localized in order to be able to harvest precise usable results. These criteria were ideally met by so-called Peltier elements, heat pumps, which are widely used in a great many different technical areas. Due to their technical specifications, however, they needed adaptation to the particular demands of an application in humans. Hence, next to a mount a special cooling system was crafted from a copper block which was perfused by cold water. The mount for the fastening of the Peltier element at the tooth was built from a simple, flexible and individually adaptable track which ended extraorally pressed to the tooth with the help of an orthodontic headgear. This also allowed for an individual adaptation to different jaw forms and sizes and could also compensate for slight dental rotations. Control of the performance of the Peltier element was understandably tightly coupled to its cooling. Both were coordinated and controlled using an electronic equipment especially devised for the required purposes. The stimulator was experimentally tested in vitro using isolated horse teeth. This showed that the temperature inside the teeth declined on average by -10° C after cooling for 60 s. This therefore proved the efficiency of the stimulator objectively. In first experiments on voluntary test subjects, it was shown that this performance sufficed to trigger a subjective pain reaction.

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