Schaffung gut ausgewogener experimenteller Gruppen für vergleichende endodontische Laborstudien: ein neuer Vorschlag basierend auf Mikro-CT und in silico Methoden

Zusammenfassung

Ziel: Einführung einer neuen Methode zur Auswahl anatomisch passender Zähne unter Verwendung der Mikro-Computertomographie (Mikro-CT) Technologie.

Methodik: Einfachwurzelige mandibuläre Schneidezähne mit einem einzelnen Wurzelkanal (n = 60) wurden ausgewählt und in drei experimentelle Gruppen verteilt, basierend auf der Methode zur Zuordnung von 10 Zahnpaaren in jeder Gruppe. In Gruppe 1 wurden die Paare der mandibulären Schneidezähne zufällig aus einem Pool von Zähnen ausgewählt. In Gruppe 2 wurden die Zähne basierend auf der Messung der Kanaldurchmesser 5 mm vom Wurzelapex unter Verwendung von Röntgenaufnahmen aus buccolingualen und mesiodistalen Richtungen gepaart. In Gruppe 3 wurden die Zähne gescannt (Pixelgröße von 14,25 µm) und paarweise basierend auf den anatomischen Aspekten des Wurzelkanals, genannt Seitenverhältnis (AR), Volumen und dreidimensionale Kanalgeometrie, zugeordnet. Nach der Zuordnung der Proben zu den Gruppen 1 und 2 wurden die Zähne gescannt und die Kanalgeometrie wie in Gruppe 3 bewertet. Eine bivariate Pearson-Regressionsanalyse wurde durchgeführt, um die individuellen AR-Werte jedes Paares zu korrelieren, und der Korrelationskoeffizient wurde verwendet, um die Stärke des Paarzuordnungsprozesses zu schätzen. Einweg-ANOVA-Post-hoc-Tukey-Tests wurden für paarweise Vergleiche auf einem Signifikanzniveau von 5 % angewendet.

Ergebnisse: Die Mikro-CT zeigte, dass 100% der Proben starke (80%) oder sehr starke (20%) Korrelationen in Bezug auf die AR-Werte aufwiesen. Die Analyse der radiografischen Methode ergab eine starke Korrelation in zwei Paaren (20%), während die meisten Proben schwache (30%) oder vernachlässigbare (30%) Korrelationskoeffizienten hatten. Die Randomisierungsmethode führte zu drei Paaren (30%) mit sehr starken Korrelationen, während 50% schwache oder vernachlässigbare Raten aufwiesen. Ein signifikanter Unterschied in den Korrelationskoeffizienten wurde in der Mikro-CT-Methode im Vergleich zu den anderen Gruppen beobachtet (P < 0.05), während kein Unterschied zwischen den radiografischen und randomisierten Methoden festgestellt wurde (P > 0.05). Eta-Quadrat (g2) Berechnungen zeigten eine sehr hohe Effektgröße in der Mikro-CT-Gruppe für die Auswahl von Paaren (0.99) und niedrigere Effektgrößen in den radiografischen (0.67) und randomisierten (0.66) Gruppen.

Schlussfolgerungen: Die Mikro-CT-Methode war in der Lage, eine bessere Kontrolle über den Störeffekt zu bieten, den anatomische Variationen in der Zahnform auf die Ergebnisse in Experimenten mit gepaartem Design haben können.

Einführung

Experimentelle Banktests wurden oft verwendet, um die Qualität einer Vielzahl von Materialien und Techniken im Zusammenhang mit der Wurzelkanalformung, Spülung, Desinfektion und Füllverfahren zu überprüfen und zu bewerten (Buck et al. 1999, Eldeniz & Ørstavik 2009, Çapar et al. 2014, Passalidou et al. 2018). Die Ergebnisse und Schlussfolgerungen einiger dieser vergleichenden Studien sind jedoch möglicherweise nicht zuverlässig aufgrund eines allgemeinen Mangels an anatomischer Übereinstimmung der Zähne vor der Experimentierung (De-Deus 2012). Dieser Mangel an Standardisierung zeigt eine inkonsistente und schlechte interne Validität dieser Studien, was mit der Aussage von Babb et al. (2009) übereinstimmt: ‚Obwohl Testdesigns, die natürliche Kanäle verwenden, pragmatische Vorteile für Kliniker haben, haben sie erhebliche Einschränkungen aus der Perspektive der Materialwissenschaft‘. Tatsächlich ist die Schwierigkeit, eine zuverlässige Basislinie mit extrahierten natürlichen Zähnen zu schaffen, eine Folge der komplexen Anatomie des Wurzelkanalsystems, die ein entscheidender Störfaktor ist.

Insgesamt wurden experimentelle Gruppen in vergleichenden Studien durch die Auswahl randomisierter, entweder ein- oder mehrwurzeliger Zähne mit begrenzter Stichprobengröße erstellt (Topçuoğlu et al. 2016, Silva et al. 2017, Pedullà et al. 2019). In der Praxis bedeutet dies eine sehr schlechte Standardisierung und die Unfähigkeit, die experimentelle Vergleichbarkeit sicherzustellen, da dies experimentelle Gruppen mit großen Variationen in der Ausgangslage des Substrats hervorrufen kann (Smith & Steiman 1994, També et al. 2014). Folglich könnten diese Studien unter unterschiedlichen experimentellen Bedingungen durchgeführt worden sein, und die Ergebnisse könnten den Einfluss der Wurzelkanalanatomie offenbaren, anstatt die interessierende Variable, nämlich Materialien, Techniken und/oder Instrumente, die verglichen werden (De-Deus 2012). Um dieses Problem zu überwinden und das experimentelle Design zu optimieren, sollte die anatomische Übereinstimmung der Wurzelkanalmorphologie als erster grundlegender experimenteller Schritt jeder vergleichenden ex vivo-Studie in der Endodontie betrachtet werden. Dies würde eine konsistente Ausgangslage und eine Verbesserung der allgemeinen internen Validität der Studie bieten. Daher haben mehrere Studien versucht, den anatomischen Faktor zu überwinden, indem sie die visuelle Untersuchung von Röntgenaufnahmen in verschiedenen Winkeln (Yared & Bou Dagher 1994, Bürklein & Schäfer 2012) nutzten, um die Zähne in experimentelle Gruppen entsprechend der Wurzelkanalbreite zuzuordnen, die in einem bestimmten Abstand von der Wurzelspitze gemessen wurde (Ruckman et al. 2013). Die allgemeine Qualität dieses methodischen Ansatzes ist jedoch nicht evidenzbasiert. Man könnte spekulieren, dass dies in der Tat weit von ideal entfernt ist, angesichts der bekannten Variationen der Kanalform entlang der Wurzel (Versiani et al. 2012, 2016a). Ein anderer Ansatz schlägt die Verwendung von kontralateralen Zähnen vor (Johnsen et al. 2017), bei denen gezeigt wurde, dass sie eine ähnliche Anatomie aufweisen (Zehnder et al. 2006, Mitchell et al. 2011, Iriboz et al. 2015, Viapiana et al. 2016, Guimaraes et al. 2017). Durch die Verwendung von mikro-Computertomographie (Mikro-CT) Bildgebungstechnologie wurde nachgewiesen, dass kontralaterale Prämolaren tatsächlich ein hohes Maß an Übereinstimmungssymmetrie aufweisen, und es wurde eine gültige und zuverlässige Computersimulationsmethode (in silico) entwickelt, um kontralaterale Prämolaren in experimentellen endodontischen Vergleichsstudien abzugleichen (Johnsen et al. 2016, 2017, 2018). Diese Ergebnisse schlossen jedoch die Verwendung anderer Zahntypen nicht aus, sondern deuteten darauf hin, dass es denkbar wäre, Zähne von verschiedenen Individuen abzugleichen, wenn sie innerhalb eines bestimmten Bereichs morphologischer Ähnlichkeit liegen (Johnsen et al. 2016). Der Bereich oder der niedrigste akzeptable Ähnlichkeitskoeffizient würde sicherlich auf weiterer Validierung beruhen und muss noch bestimmt werden. Somit würde diese Art von Datenbankrepository nicht-kontralateraler Pulparäume extrem selektive sowie zeit- und kosteneffiziente Studien ermöglichen.

Das Ziel der vorliegenden Studie war es, eine neuartige Methodik zur Zuordnung von nicht-kontralateralen mandibulären Inzisiven in experimentelle Gruppen basierend auf ihrer internen Morphologie durch den Einsatz von Mikro-CT-Bildgebungstechnologie vorzustellen. Dieser Vorschlag zielt darauf ab, die interne Validität von Vergleichsstudien in der Endodontie zu verbessern, indem anatomisch gut ausgewogene experimentelle Gruppen im Vergleich zu herkömmlichen Methoden, die auf Randomisierung oder radiografischer Untersuchung basieren, geschaffen werden. Um die anatomische Ähnlichkeit der Zähne zu bestätigen, wurden die gewonnenen Daten mit besonderem Augenmerk auf das Seitenverhältnis (AR) des Kanals entlang der gesamten Wurzelänge überprüft. Dieses Parameter kann als Indikator für morphologische Ähnlichkeit zwischen verschiedenen Zähnen betrachtet werden. Darüber hinaus wurden die Vorteile und Einschränkungen dieses neuen Vorschlags ebenfalls sorgfältig behandelt. Die getestete Nullhypothese war, dass es keinen Unterschied in den Korrelationskoeffizienten zwischen den drei getesteten Methoden geben würde.

Materialien und Methoden

Berechnung der Stichprobengröße

Basierend auf den Ergebnissen von Versiani et al. (2013a) wurde eine Effektgröße von 0,7 für die Auswahlmethode geschätzt, um angemessen anatomisch gepaarte Proben mit Hilfe der Mikro-CT-Technologie zu erhalten. Dieser Wert wurde in eine t-Testfamilie, Korrelation bi-serial Methode in G*Power für Mac 3.1 (Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Düsseldorf, Deutschland) eingegeben, zusammen mit einem Alpha-Fehler von 0,5 und einer Beta-Power von 95%. Die Software gab eine Anzahl von 16 Proben (acht Paare) pro Gruppe an, um einen signifikanten Effekt der Auswahlkriterien mit Mikro-CT im Vergleich zu herkömmlichen Methoden basierend auf Randomisierung oder radiografischer Untersuchung zu beobachten.

Probenauswahl und Gruppen

Diese Studie wurde vom lokalen institutionellen Ethikkomitee genehmigt (Protokoll 87450517.5.0000.5243). Insgesamt standen 1708 einwurzelige mandibuläre Schneidezähne zur Verfügung, die in den letzten 4 Jahren in einer Zahnbank der Abteilung für Endodontie der Fluminense Federal University, Niterói, Rio de Janeiro, Brasilien, gelagert wurden. Die Einschlusskriterien umfassten nur Zähne, die keine Wurzelfraktur, Verkalkung, Karies, Resorption oder unvollständige Wurzelbildung aufwiesen. Aus diesem Zahnsatz wurden drei experimentelle Gruppen gemäß den folgenden Methoden gebildet.

Gruppe 1 – Randomisierte Methode (n = 20)

Aus einem Pool der ersten 76 mandibulären Schneidezähne, die zufällig aus der ursprünglichen Stichprobe (n = 1708) gesammelt wurden, war es möglich, 20 Zähne mit einer Länge von 20 ± 1 mm (vom Schneidekante bis zur anatomischen Spitze) zu sammeln und sie mithilfe eines Computeralgorithmus (http://www.random.org) zufällig in zwei Untergruppen (n = 10) zu verteilen.

Gruppe 2 – Radiografische Methode (n = 20)

Aus zusätzlich 100 mandibulären Schneidezähnen, die zufällig aus der ursprünglichen Stichprobe (n = 1708) gesammelt wurden, war es möglich, 10 Paare von Zähnen auszuwählen, die eine ähnliche Kanalbreite aufwiesen, gemessen 5 mm von der anatomischen Spitze (FIJI/ImageJ-Software v.1.51n; Fiji, Madison, WI, USA), indem digitale radiografische Projektionen (Schick CDR digitales radiografisches System; Dentsply Sirona, Charlotte, NC, USA) aus sowohl buccolingualen als auch mesiodistalen Richtungen jedes Exemplars aufgenommen wurden.

Gruppe 3 – Mikro-CT-Methode (n = 20)

Für die Erstellung von zwei anatomisch paarweise abgestimmten Gruppen (n = 10) basierend auf einem Mikro-CT-Ansatz waren zweihunderteinundfünfzig mandibuläre Schneidezähne (n = 251), die zufällig aus der ursprünglichen Stichprobe (n = 1708) gesammelt wurden, erforderlich. Somit wurden 251 Proben gescannt (SkyScan 1173; Bruker microCT, Kontich, Belgien; 70 kV, 114 mA, Pixelgröße von 14,25 µm, 360°-Rotation mit einem Rotationsschritt von 0,5°, Rahmenmittelwert von fünf, unter Verwendung eines 1,0 mm dicken Aluminiumfilters) und in axiale Querschnitte rekonstruiert (NRecon v.1.7.16-Software; Bruker microCT) mit individualisierten Parametern zur Ringartefaktkorrektur (3–4), Kontrastgrenzen (0–0,05) und Strahlenhärtungskorrektur (30–45%), was zu 700–900 Graustufenquerschnittsbildern pro Zahn vom Zement-Schmelz-Übergang bis zur Spitze führte. Anschließend wurden die Querschnittsbilder segmentiert, um die Wurzelkanalkonfiguration zu identifizieren (Abbildung 1a) unter Verwendung einer automatischen Routine in der FIJI/ImageJ-Software (Fiji v.1.51n; Fiji). Kurz gesagt, der nicht-lokale Mittelwertfilter (Buades et al. 2011) wurde verwendet, um Rauschen zu reduzieren und gleichzeitig die Objektkanten zu erhalten (Abbildung 1b), gefolgt von der Anwendung des Otsu-basierten Algorithmus (Otsu 1979) zur Binarisierung (Abbildung 1c). Um den Wurzelkanal zu segmentieren, wurden die drei Stufen von 2D „Löcher füllen“ zur automatischen Routine hinzugefügt, nachdem das Volumen entsprechend neu geschnitten wurde, um die drei orthogonalen Ebenen (xy, xz und yz) sichtbar zu machen. Danach wurden kleine Restpixel automatisch mit dem Werkzeug „Größte Region beibehalten“, das im MorphoLibJ-Plugin implementiert ist (Legland & Arganda-Carreras 2014), entfernt, das die Identifizierung der größten verbundenen Komponente ermöglicht und die nicht verbundenen entfernt (Abbildung 1d). Ab diesem Punkt wurden nur Proben mit einem einzelnen Wurzelkanal (Vertucci’s Typ I Kanal-Konfiguration) verwendet. Das Volumen von Interesse (VOI) wurde dann vom Zement-Schmelz-Übergang bis zur Spitze festgelegt, um die AR- und Volumenparameter des Wurzelkanals zu messen. Die AR wird als das Verhältnis des größeren zum kleineren Durchmesser definiert und wurde in jedem Querschnitt aus der Anordnung einer Ellipse berechnet, die am besten zum Wurzelkanal passt, unter Verwendung des Shape Descriptors-Plugins der FIJI/ImageJ-Software (Fiji v.1.51n; Fiji; Abbildung 1e). Die Ergebnisse der AR, die in allen Schnitten ermittelt wurden, wurden in ein Diagramm (Abbildung 1f) geplottet, um die Variationen der 2D-Geometrie des Kanals im gesamten Wurzelbereich zu beschreiben. Kanäle mit einer AR nahe 1 weisen eine runde Form auf, während AR-Werte über drei auf eine ovale oder verlängerte Kanalform hinweisen. Das Volumen (in mm3) wurde als das Volumen des binarisierten Kanals innerhalb des VOI unter Verwendung des Objekte-Zählwerkzeugs (FIJI/ImageJ-Software) berechnet. Dreidimensionale (3D) Modelle der Wurzel und des Wurzelkanals jedes Exemplars wurden ebenfalls unter Verwendung der CTAn v.1.18.8-Software (Bruker microCT) erstellt und qualitativ aus sowohl buccalen als auch proximalen Ansichten mit der CTVol v.3.3-Software (Bruker microCT; Abbildung 1g) bewertet. Danach wurde die Zuordnung der Proben in anatomische Paare durchgeführt. Zunächst wurden Untergruppen von Zähnen gemäß dem Volumen des Wurzelkanals mit einem maximalen Variationsbereich von 2 mm3 erstellt. Es wurde mit Hilfe eines geeigneten statistischen Tests (Cronbach’s Alpha-Test) festgestellt, der eine sehr hohe Homogenität der Daten (0,968) anzeigte, als die Proben innerhalb dieser maximalen Volumenvariation kategorisiert wurden. Darüber hinaus wurde die 2D-Geometrie des gesamten Wurzelkanals, dargestellt durch die AR-grafische Kurve (Abbildung 1f), verglichen. Zähne, die innerhalb desselben Kanalvolumenbereichs kategorisiert wurden und ähnliche grafische Kurven aufwiesen, wurden neu gruppiert. Schließlich wurde der 3D-morphologische Aspekt der Wurzelkanäle (Abbildung 1g) in diesen Gruppen untersucht und die Proben in zwei Gruppen anatomisch paarweise abgestimmter Zähne (n = 20) basierend auf ähnlichem Volumen, AR-Diagrammen und 3D-Darstellungen der Wurzelkanäle zugeordnet. Zwei erfahrene Operatoren überprüften unabhängig diese Parameter vor der Probenverteilung.

Nachdem alle Proben in die drei Versuchsgruppen eingeteilt wurden, wurden die Zähne in den Gruppen 1 und 2 ebenfalls mit dem SkyScan 1173 Mikro-CT-Gerät (Bruker microCT) gescannt und rekonstruiert, wobei die gleichen Parameter wie in Gruppe 3 verwendet wurden. Dann wurden die AR-Werte in jedem Querschnitt sowie das Volumen und die 3D-Konfiguration der Wurzelkanäle aus den Proben der Gruppen 1 und 2 ermittelt und zum Vergleich verwendet. Ein detailliertes Flussdiagramm der Methodik ist in Abbildung 2 dargestellt.

Statistische Analyse

Eine bivariate Pearson-Regressionsanalyse wurde durchgeführt, um die individuellen AR-Werte jedes Paares zu korrelieren. Der für jedes Paar erhaltene Korrelationskoeffizient wurde verwendet, um die Stärke der Paarübereinstimmung zusammen mit den Wurzellängen zu schätzen, wobei die allgemeine Regel zur Stärke der Korrelationen beachtet und in sehr stark (0,9–1,0), stark (0,7–0,9), moderat (0,5–0,7), schwach (0,3–0,5) oder vernachlässigbar (0–0,3; Cohen 1988) kategorisiert wurde. Anschließend wurden die Korrelationskoeffizienten zwischen den Gruppen verglichen, um die Ähnlichkeit ihrer Stärke in Bezug auf die verwendeten Methoden zur Bildung von paarweise abgestimmten Proben zu überprüfen. Da eine glockenförmige Verteilung der Korrelationskoeffizienten beobachtet wurde, wurde ein einseitiges ANOVA-Verfahren durchgeführt, gefolgt von einem Tukey-HSD-Test für paarweise Vergleiche. Darüber hinaus wurde die Effektgröße jeder Methode unter Verwendung von Eta-Quadrat (g2) berechnet. Alle statistischen Analysen wurden mit der Software Statistical Package for Social Sciences (SPSS v.24; SPSS Inc., Chicago, IL, USA) durchgeführt, wobei ein Signifikanzniveau von 5 % angenommen wurde.

Ergebnisse

Tabelle 1 zeigt die Korrelationskoeffizienten jedes paarweise abgestimmten Zahns unter Verwendung der drei Entnahmemethoden. Die Mikro-CT-Methode (Gruppe 3) zeigte, dass 100% der Proben als starke (80%) oder sehr starke (20%) Korrelationen bezüglich der AR-Werte eingestuft wurden. Die Analyse der radiografischen Methode (Gruppe 2) ergab eine starke Korrelation in zwei Paaren (20%), aber die meisten Proben hatten schwache (30%) oder vernachlässigbare (30%) Korrelationskoeffizienten. Bei Verwendung der Randomisierungsmethode (Gruppe 1) wurde nur ein Paar (10%) mit sehr starker Korrelation und zwei Paare (20%) mit starker Korrelation bewertet, während 50% schwache oder vernachlässigbare Raten erreichten. Die Einweg-ANOVA-Post-hoc Tukey’s HSD-Tests ergaben einen signifikanten Unterschied in den Korrelationskoeffizienten, die durch die Mikro-CT-Methode im Vergleich zu den anderen Gruppen erreicht wurden (P = 0.000), während kein Unterschied zwischen den Korrelationskoeffizienten der radiografischen und randomisierten Paare festgestellt wurde (P > 0.05). Eta-Quadrat (g2) Berechnungen zeigten eine sehr hohe Effektgröße in der Mikro-CT-Gruppe für die Auswahl von Paaren (0.99) und niedrigere Effektgrößen in den radiografischen (0.67) und randomisierten (0.66) Methoden. Abbildungen 3, 4 und 5 veranschaulichen die Ergebnisse, die aus repräsentativen paarweise abgestimmten Proben in jeder Gruppe gewonnen wurden.

Diskussion

Die größte Herausforderung bei der Schaffung gut ausgewogener experimenteller Gruppen für vergleichende endodontische Studien sind die Variationen in der komplexen Anatomie, die in einer randomisierten Gruppe von Zähnen existieren können. Daher muss ein wichtiges Ziel von ex vivo Laborversuchen darin bestehen, eine praktikable Methode zu entwickeln, die in der Lage ist, die inhärente interne Variation in natürlichen menschlichen Zähnen zu überwinden (Versiani et al. 2013a). Vor der Entwicklung des vorliegenden Vorschlags wurde eine Literaturrecherche durchgeführt, um die am häufigsten verwendeten Methoden zur Erstellung von paarweise abgestimmten Zahnstichproben in experimentellen Studien der Endodontologie zu identifizieren. Grundsätzlich zielten diese Methoden darauf ab, Proben entsprechend ihren anatomischen Merkmalen in experimentelle Gruppen zuzuordnen. Es wurde beobachtet, dass einige Studien einen Punkt der Wurzel, normalerweise 5 mm vom anatomischen Apex entfernt, annahmen und die Breite des Wurzelkanals sowohl in buccalen als auch in proximalen Richtungen maßen, gemäß der Methodik von Wu et al. (2000), um seine Form zu bestimmen (Tinoco et al. 2014, Teixeira et al. 2015, Lee et al. 2019). In anderen Studien werden Proben aus derselben Gruppe von Zähnen durch Randomisierung zugeordnet (Topçuoğlu et al. 2016, Silva et al. 2017, Pedullà et al. 2019), während einige von ihnen eine Kombination aus radiografischen und randomisierten Methoden zur Bildung von Paaren verwendeten (Ruckman et al. 2013, Bernardes et al. 2016). Kürzlich begannen einige Studien, spezifische anatomische Parameter zu verwenden, die durch ein Mikro-CT-Scanning identifiziert wurden, um paarweise abgestimmte Proben zu erstellen (Versiani et al. 2013b, Johnsen et al. 2016, Versiani et al. 2016b, Johnsen et al. 2017, 2018). Tatsächlich wurde der Aufruf zur Erforschung eines geeigneten wissenschaftlichen Screening- und Matching-Protokolls für den Einsatz in vergleichenden endodontischen Studien kürzlich von Xu et al. (2016) in ihrem zeitgerechten und angemessenen Vorschlag erhoben, kontralaterale Prämolaren zur Gewährleistung einer konsistenten Basislinie zu verwenden. Im Gegensatz zu Johnsen et al. (2017) fanden sie relativ wenige Paare von kontralateralen Prämolaren mit anatomischer Symmetrie. Dennoch fanden sie in Übereinstimmung mit Johnsen et al. (2017), dass kontralaterale Zähne eine bessere Symmetrie aufwiesen als nicht gepaarte Zähne. Zukünftige Forschungen sollten untersuchen, ob die Ähnlichkeit von gesichteten und abgestimmten nicht gepaarten Zähnen durch den vorliegenden Vorschlag zur Verwendung von Mikro-CT für das Pair-Matching mit kontralateralen Prämolaren vergleichbar ist. Allerdings könnte die Verfügbarkeit von kontralateralen Prämolaren mit reifen Apexen, die von jüngeren Patienten, die sich einer kieferorthopädischen Behandlung unterziehen, extrahiert wurden, begrenzt sein. Die vorliegende Studie basierte auf einem großen menschlichen ex vivo Material von 1708 mandibulären Schneidezähnen. Die Zähne durchliefen einen strengen Auswahlprozess, um zwei anatomisch paarweise abgestimmte Gruppen basierend auf Mikro-CT- und radiografischen Methoden und eine Gruppe, die durch Randomisierung zugeordnet wurde, zu erstellen, wobei jede Gruppe aus 10 Paaren mandibulärer Schneidezähne bestand. Die strenge Auswahlmethode aus einem großen Repository von Zähnen zusammen mit einer ordnungsgemäßen a priori Stichprobengrößenberechnung ermöglichte es, zu demonstrieren, welche Gruppe die besten gut ausgewogenen Baseline-experimentellen Paare hatte, indem statistisch bewertet wurde, wie stark die Ähnlichkeit zwischen der internen Wurzelkanalform zwischen den Paaren ist, basierend auf den Korrelationen der querschnittlichen AR-Werte.

Die niedrigen Korrelationskoeffizienten, die sowohl aus radiografischen als auch aus Randomisierungsmethoden in der vorliegenden Studie gewonnen wurden, zeigen, dass die Randomisierung und die radiografischen Matching-Methoden nicht in der Lage waren, die inhärente biologische Varianz in der Anatomie des Wurzelkanals zu überwinden. Daher wurde die Nullhypothese verworfen. Diese Ergebnisse zeigen deutlich, wie endodontische Vergleichsstudien, die unsophisticated Screening und Matching verwenden, eine größere Stichprobengröße erfordern, um echte und statistisch signifikante Unterschiede zu zeigen. Tatsächlich wird eine Erhöhung der Stichprobengröße wahrscheinlich zu mehr Präzision führen, da individuelle Unterschiede weniger ins Gewicht fallen, aber es kann einen Punkt erreichen, an dem der Effekt auf die Präzision bedeutungslos ist (Souza 2014). Es muss darauf hingewiesen werden, dass ethische und wirtschaftliche Überlegungen ebenfalls wichtige Anreize dafür sind, keine größeren Stichprobengrößen als notwendig zu haben. Daher können abgestimmte und gut ausgewogene Gruppen kleinere Stichprobengrößen mit ausreichender Power bereitstellen, um zuverlässige Ergebnisse zu liefern. Tatsächlich wurde der Effekt, den das Matching der Ausgangsstichprobe auf die Reduzierung der Stichprobengröße hat, bereits mit bemerkenswerten Ergebnissen in der Knochenforschung nachgewiesen (Banse et al. 1996, Barker et al. 2005).

Die vorliegende Methodik eröffnet die Möglichkeit für die zukünftige Nutzung von 3D-Abgleich- und Objektabrufmethoden (Hilaga et al. 2001, Osada et al. 2001, Tangelder & Veltkamp 2008) mit Deep Learning oder künstlichen neuronalen Netzwerkfähigkeiten (Hilaga et al. 2001, Ekert et al. 2019, Krois et al. 2019). Solche Fähigkeiten, die in eine benutzerfreundliche und halbautomatisierte Schnittstelle integriert sind, würden eine schnelle in silico Auswahl von Zähnen mit gewünschter Wurzelkanalanatomie, wie ovalen Kanälen, ermöglichen und dann die Proben physisch aus einer Biobank von Zähnen sammeln, die für eine Vielzahl von verschiedenen endodontischen Vergleichsexperimenten mit hoher interner Validität zur Verfügung stehen. Die hier vorgestellte neuartige Mikro-CT-Methode entfernt wirksam den störenden Effekt, den anatomische Variationen in der Wurzelkanalanatomie auf die Ergebnisse in paarweise abgestimmten experimentellen Designs haben können. Dies wird eindeutige Auswirkungen auf die Probenverteilung in experimentellen Gruppen haben, um das Design von Vergleichsstudien in der Endodontie zu verbessern.

Fazit

Der Einsatz von Mikro-CT konnte eine bessere Kontrolle des Störeffekts bieten, den anatomische Variationen in der Zahnform auf die Ergebnisse in Experimenten mit gepaartem Design haben können.

Autoren: G. De-Deus, M. Simões-Carvalho, F. G. Belladonna, M. A. Versiani, E. J. N. L. Silva, D. M. Cavalcante, E. M. Souza, G. F. Johnsen, H. J. Haugen & S. Paciornik

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