Vergleich von fünf rotierenden Systemen hinsichtlich Design, Metallurgie, mechanischer Leistung und Kanalaufbereitung – eine multimethodische Forschung

Zusammenfassung

Ziele: Vergleich des Designs, der Metallurgie, der mechanischen Leistung und der Kanalaufbereitung von 5 rotierenden Systemen.

Material und Methoden: Insgesamt wurden 735 25-mm NiTi-Instrumente (Größen 0.17[0.18]/.02v, 0.20/.04v, 0.20/.07v, 0.25/.08v, 0.30/.09v) aus den Systemen ProTaper Gold, ProTaper Universal, Premium Taper Gold, Go-Taper Flex und U-File hinsichtlich der Gesamtgeometrie und Oberflächenbearbeitung (Stereomikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie), Nickel- und Titanverhältnis (energiedispersive Spektroskopie), Phasenübergangstemperaturen (Differentialscanningkalorimetrie), mechanischer Leistung (Torsions- und Biegetests) und unvorbereitetem Kanaloberfläche (Mikro-CT) verglichen. Eine einseitige ANOVA und Mood’s Median-Tests wurden für statistische Vergleiche verwendet, wobei das Signifikanzniveau auf 5 % festgelegt wurde.

Ergebnisse: Die stereomikroskopische Analyse zeigte mehr Spiralen und hohe helikale Winkel im Premium Taper Gold-System. Alle Instrumentensets hatten symmetrische Spiralen, keine radialen Flächen, keine größeren Defekte und ein nahezu äquiatomisches Verhältnis zwischen Nickel- und Titanelementen, während Unterschiede in der Geometrie der Spitzen und der Oberflächenbearbeitung beobachtet wurden. Bei Raumtemperatur (20 °C) zeigte der DSC-Test martensitische Eigenschaften für ProTaper Gold und Go-Taper Flex sowie gemischte Austenit- und R-Phase für das Premium Taper Gold, während ProTaper Universal und U-Files vollständige austenitische Eigenschaften aufwiesen. Insgesamt hatten größere Instrumente eine höhere Drehmomentbeständigkeit und Biegelastwerte als kleinere, während eine mangelnde Konsistenz und gemischte Werte im Drehwinkel beobachtet wurden. Die Instrumente 0.25/.08v und 0.30/.09v von ProTaper Universal und U-File hatten die höchsten maximalen Drehmomente, die niedrigsten Drehwinkel und die höchsten Biegelasten im Vergleich zu anderen getesteten Systemen (P < .05). Es wurde kein signifikanter Unterschied hinsichtlich der unberührten Wurzelkanalwände nach der Vorbereitung mit den getesteten Systemen festgestellt (P > .05).

Fazit: Obwohl die beobachteten Unterschiede in der Gesamtgeometrie und den Phasenübergangstemperaturen die Ergebnisse der mechanischen Tests beeinflusst haben, waren die unvorbereiteten Kanaloberflächenbereiche zwischen den Systemen gleichwertig.

Klinische Relevanz: Wurzelkanalvorbereitungssysteme mit ähnlichen Geometrien könnten unterschiedliche mechanische Verhaltensweisen aufweisen, jedoch eine gleichwertige Formungsfähigkeit.

Einleitung

Das Aufkommen von Nickel-Titan (NiTi) rotierenden Systemen zur Wurzelkanalaufbereitung hat den Klinikern Instrumente mit Superelastizität und einer größeren Fähigkeit zur Erhaltung des ursprünglichen Kanalverlaufs im Vergleich zu herkömmlichen Handfeilen bereitgestellt. Allerdings kann ein intensiver Drehstress, der 8 % Dehnung überschreitet und über einen kurzen Zeitraum auf die NiTi-Legierung angewendet wird, zu plastischer Deformation und unerwartetem Bruch des Instruments führen. Der Mechanismus, der am häufigsten mit diesem Auftreten in Verbindung gebracht wird, ist der Torsionsbruch, der wiederum hauptsächlich durch Taper Lock, Ansammlung von Ablagerungen in den Rillen und das Einklemmen der Instrumentenspitze in einem engen Kanal verursacht wird, während der Schaft weiterhin rotiert. Im Laufe der Jahre haben die Hersteller versucht, die mechanische Leistung von rotierenden NiTi-Instrumenten zu verbessern, indem sie einige ihrer Eigenschaften geändert haben, einschließlich Modifikationen in der Querschnittsgeometrie, dem helikalen Winkel, der Anzahl der Klingen, der Oberflächenbearbeitung und der kristallographischen Anordnung der Legierung. Ein weiterer Ansatz zur Reduzierung des Stresses über das Instrument und folglich zur Verringerung der Bruchrate ist die Verwendung mehrerer Instrumente in einer bestimmten Reihenfolge. Die meisten derzeit verfügbaren rotierenden NiTi-Systeme bestehen aus 3 oder mehr Instrumenten, von denen jedes unterschiedliche Eigenschaften und spezifische Werte für Drehmoment und Geschwindigkeit aufweist, die von den Herstellern festgelegt wurden, um ihre Sicherheit bei der Anwendung zu verbessern. In einem klinischen Umfeld ist es die Kombination all dieser Faktoren, die die Leistung der rotierenden Instrumente während der mechanischen Aufbereitung von Wurzelkanälen beeinflussen wird.

ProTaper Universal (PTU; Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz) ist ein Beispiel für ein langlebiges Mehrfach-Datei-Rotationssystem aus konventioneller NiTi-Legierung, das heute noch erhältlich ist. Kürzlich brachte der Hersteller die ProTaper Gold (PTG; Dentsply Maillefer) auf den Markt, eine neue Version dieses Systems, bei der die Instrumente ein ähnliches Design aufweisen, die Legierung jedoch thermomechanisch behandelt wurde, was zu einer verbesserten Ermüdungsbeständigkeit führt. Im Laufe der Jahre entwickelten andere Unternehmen Systeme, die das physische Erscheinungsbild der PTU-Instrumente nachahmen, wie im Fall von Premium Taper Gold (Waldent, Shenzhen, China), Go-Taper Flex (Access, Shenzhen, China) und U-File (Dentmark, Ludhiana, Indien), und kürzlich lieferten einige Studien wichtige Informationen über deren Sicherheit, aber Kliniker sind sich immer noch der Risiken bewusst, die mit der Verwendung von Produkten ohne wissenschaftliche Grundlage verbunden sind.

Ungeachtet der oben genannten Fortschritte versagt die aktuelle Technologie zur mechanischen Aufbereitung weiterhin darin, alle Wände des Wurzelkanals zu reinigen, und lässt unberührte Finnen oder Vertiefungen zurück, die verbleibende bakterielle Biofilme beherbergen können und als potenzielle Ursache für persistierende Infektionen und schlechte Behandlungsergebnisse dienen können. Daher sollte eine eingehende Analyse, die die NiTi-Instrumente umfasst, die jedes Rotationssystem bilden, die multiple Analyse all dieser Variablen gemäß einem zuvor empfohlenen multimethodischen Forschungskonzept beinhalten. Die vorliegende Studie zielt darauf ab, eine Lücke in der Literatur zu schließen, indem sie das vollständige System der Instrumente zur Wurzelkanalaufbereitung von PTU (Dentsply Maillefer), PTG (Dentsply Maillefer), Premium Taper Gold (Waldent), Go-Taper Flex (Access) und U-File (Dentmark) Systemen bewertet, wobei die multimethodische Forschung verwendet wird, um das Design, die Metallurgie, die mechanische Leistung und die Kanalaufbereitung zu bewerten. Die zu testenden Nullhypothesen waren, dass es keine Unterschiede zwischen den Instrumenten hinsichtlich ihrer (i) mechanischen Leistung und (ii) Formungsfähigkeit gibt.

Material und Methoden

Insgesamt wurden 735 25-mm NiTi-Instrumente (Größen 0.17[0.18]/0.02v, 0.20/0.04v, 0.20/0.07v, 0.25/0.08v und 0.30/0.09v) aus 5 verschiedenen rotierenden Systemen (zwei aus herkömmlicher NiTi-Legierung [PTU (Lot 1032529) und U-File (Lot AB2240404B)] und drei wärmebehandelt [PTG (Lot 1523909), Premium Taper Gold (Lot 201808) und Go-Taper Flex (Lot 17110103)]) ausgewählt und Vergleiche hinsichtlich Design, Metallurgie, mechanischer Leistung und Kanalaufbereitung angestellt.

Design der Instrumente

Sechs zufällig ausgewählte Instrumente aus jedem Typ wurden unter Stereomikroskopie (× 3.4 und × 13.6 Vergrößerungen; Opmi Pico, Carl Zeiss Surgical, Deutschland) inspiziert und hinsichtlich (a) der Anzahl aktiver Klingen (in Einheiten); (b) des spiralförmigen Winkels durch die Mittelwerte der 6 koronalsten Winkel der aktiven Klinge, dreifach bewertet; und (c) der Entfernung (in mm) von den 3 Messlinien, die am nicht schneidenden Teil der Instrumente markiert sind, zur Spitze unter Verwendung eines digitalen Messschiebers (0.01-mm Auflösung; Mitutoyo, Aurora, IL, USA) gemessen. Die Messungen wurden dreifach durchgeführt, gemittelt und als abweichend betrachtet, wenn die Werte mehr als 0.1 mm von der Referenzlinienposition abwichen; und (d) das Vorhandensein von Defekten oder Deformationen wie fehlenden, verdrehten oder verzerrten Klingen. Dieselben Instrumente wurden dann unter konventioneller Rasterelektronenmikroskopie (SEM) (× 100 und × 500 Vergrößerungen; S-2400, Hitachi, Tokio, Japan) inspiziert, um (a) die Symmetrie der Spiralen in ihren aktiven Klingen (symmetrisch oder asymmetrisch; mit oder ohne radiale Flächen); (b) die Geometrie der Spitze (aktiv oder nicht aktiv); (c) die Querschnittsform; (d) die durch den Bearbeitungsprozess erzeugten Markierungen auf der Oberfläche; und (e) geringfügige Deformationen oder Defekte zu bewerten.

Metallurgische Charakterisierung

Eine semi-quantitative Elementaranalyse wurde durch energiedispersive Röntgenspektroskopie und Rasterelektronenmikroskopie (EDS/SEM) in einem Abstand von 25 mm auf der Oberfläche (400 µm2) von 3 Instrumenten jedes Typs mit einem SEM-Gerät (20 kV und 3,1A; S-2400, Hitachi) durchgeführt, das mit einem EDS-Detektor (Bruker Quantax, Bruker Corporation, Billerica, MA, USA) verbunden war, mit einer speziellen Software mit ZAF-Korrektur (Systat Software Inc., San Jose, CA, USA). Die Differentialscanningkalorimetrie (DSC-Analyse; DSC 204 F1 Phoenix; Netzsch-Gerätebau GmbH, Selb, Deutschland) wurde verwendet, um die metallurgischen Eigenschaften der Instrumente zu bewerten. Dieser Test wurde an einem 3- bis 5-mm-Fragment (7 bis 10 mg) durchgeführt, das aus dem koronalen aktiven Teil von 2 verschiedenen 0,20/0,07v-Instrumenten jedes Systems entnommen wurde, gemäß den Richtlinien der American Society for Testing and Materials. Zunächst wurden die Proben einem chemischen Ätzbad (45% Salpetersäure, 30% destilliertes Wasser und 25% Flusssäure) für 2 Minuten ausgesetzt und dann in einer Aluminiumwanne montiert, wobei eine leere Wanne als Kontrolle diente. Thermische Zyklen wurden unter einer gasförmigen Stickstoff (N2)-Atmosphäre mit Temperaturen von 150 bis − 150 °C (Kühl-/Erhitzungsrate: 10 K/min) durchgeführt. DSC-Diagramme wurden erstellt (Netzsch Proteus Thermal Analysis Software; Netzsch-Gerätebau GmbH) zur visuellen Bewertung der Umwandlungstemperaturen. In jeder Gruppe wurde der DSC-Test zweimal durchgeführt, um die Ergebnisse zu bestätigen.

Mechanische Tests

Die mechanische Leistung aller Instrumente in jedem System wurde durch torsionale und Biegefestigkeitstests gemäß den internationalen Spezifikationen ANSI/ADA Nº28-2002 und ISO3630-3631:2008 bewertet. Das Instrument 0.20/0.07v wurde als Referenz für die Berechnung der Stichprobengröße verwendet, basierend auf dem höchsten Unterschied, der nach den 6 anfänglichen Messungen jedes Tests zwischen den Systemen beobachtet wurde. Die Berechnung der Effektgröße für das maximale Drehmoment (0.26 ± 0.18; U-File vs Go-Taper Flex), den Drehwinkel (410.5 ± 226.6; Premium Taper Gold vs Go-Taper Flex) und den Biegefestigkeitstest (356.5 ± 188.3; U-File vs Premium Taper Gold), mit 80% Power und einem Alpha-Fehler von 0.05, ergab 9, 6 und 6 Instrumente, um Unterschiede zwischen den Systemen zu beobachten. Um auszugleichen, dass die Berechnung der Stichprobengröße nicht für die anderen Instrumentengrößen durchgeführt wurde, wurden insgesamt 10 Instrumente für jeden Test festgelegt.

Vor jedem Test wurden die ausgewählten Instrumente visuell unter Stereomikroskopie (× 13.6 Vergrößerung) inspiziert und es wurden keine Deformationen oder Defekte festgestellt. Im torsionalen Test wurde jedes Instrument in den apikalen 3 mm eingespannt und mit konstanter Geschwindigkeit (2 Umdrehungen/Min) im Uhrzeigersinn gedreht, bis es brach (TT100 Odeme Dental Research, Luzerna, Santa Catarina, Brasilien). Dann wurden das maximale Drehmoment (in N.cm) und der Drehwinkel (in Grad) vor dem Bruch berechnet. Für den Biegefestigkeitstest wurden die Instrumente zunächst im Motor-Dateihalter montiert, der in einem Winkel von 45° zum Boden positioniert war. Dann wurde ihr apikaler 3 mm an einen Draht angeschlossen, der mit einer universellen Prüfmaschine (Instron EMIC DL-200 MF, São José dos Pinhais, Brasilien) verbunden war, die auf eine konstante Geschwindigkeit von 15 mm/min und eine Last von 20 N eingestellt war, bis eine Verschiebung von 45° auftrat. Die maximale Last für die Verschiebung wurde in Gramm/Kraft (gf) aufgezeichnet.

Wurzelkanalvorbereitung

Nach der Genehmigung dieses Forschungsprotokolls (#CE202003) durch das lokale Ethikkomitee wurden einhundert, zweirootige, mandibuläre Molaren mit vollständig ausgebildeten Wurzeln zufällig aus einem Pool extrahierter Zähne ausgewählt und mit dem SkyScan 1174v.2 Mikro-CT-System (Bruker-microCT, Kontich, Belgien) bei 50 kV, 800 mA, einer Rotation von 180° in Schritten von 0,6° und einem 1 mm dicken Aluminiumfilter bei 19 µm (Pixelgröße) bildlich erfasst. Die erfassten Projektionen wurden unter Verwendung standardisierter Parameter für Glättung (3), Dämpfungskoeffizient (0,01–0,15), Strahlenhärtung (15%) und Ringartefaktkorrekturen (3) rekonstruiert (NRecon v.1.6.9; Bruker-microCT). Die CTAn v.1.14.4 Software (Bruker-microCT) wurde verwendet, um dreidimensionale (3D) Modelle der inneren Anatomie jedes Zahns zu erstellen, die hinsichtlich der Kanal-Konfiguration bewertet wurden (CTVol v.2.2.1 Software; Bruker-microCT). Anschließend wurden morphometrische Parameter der Wurzelkanäle, einschließlich Länge, Volumen, Oberfläche und Strukturmodellindex, vom Zement-Schmelz-Grenzbereich bis zur Wurzelspitze berechnet (CTAn v.1.14.4 Software; Bruker-microCT). Basierend auf diesen Messungen wurden Proben zu 5 Gruppen mit jeweils 4 Zähnen zusammengeführt, insgesamt 55 Wurzelkanäle. Nach Überprüfung der Normalverteilung (Shapiro–Wilk-Test) und Homoskedastizität (Levene-Test) der Parameter (P > 0,05; Einweg-ANOVA-Test) wurde die Homogenität der Gruppen bestätigt. Dann wurde jedes Set von Zähnen mit anatomisch passenden Kanälen (n = 11) zufällig einer der 5 Versuchsgruppen gemäß dem Vorbereitungsprotokoll mit PTG, Premium Taper Gold, Go-Taper Flex, PTU und U-File-Systemen zugewiesen.

Konventionelle Zugangskavitäten wurden präpariert und die apikale Durchgängigkeit mit einer Größe 10 K-Datei (Ready Steel; Dentsply Maillefer) bestätigt. Der Gleitraum wurde mit einer Größe 15 K-Datei (Ready Steel; Dentsply Maillefer) auf der Arbeitslänge (WL) durchgeführt, die 0,5 mm vom Foramen entfernt festgelegt wurde. Der Formungsprozess wurde bis zur WL mit den Instrumenten durchgeführt, die an einen 6:1 Winkelhandstück (Sirona Dental Systems GmbH) angepasst waren, das sich kontinuierlich im Uhrzeigersinn drehte (VDW Silver; VDW GmbH) mit sanften Ein- und Auswärtsbewegungen, gemäß den Anweisungen der Hersteller. Nach 3 Bewegungen wurde das Instrument entfernt und gereinigt, und der Vorgang wurde wiederholt, bis die WL erreicht wurde. Mesiale Kanäle wurden nacheinander mit 0.17[0.18]/0.02v, 0.20/0.04v, 0.20/0.07v und 0.25/0.08v Instrumenten präpariert, während distale Kanäle mit einem 0.30/0.09v Instrument weiter erweitert wurden. Ein Instrument wurde für 2 Kanäle verwendet und dann entsorgt. Nach jedem Schritt wurde eine Spülung mit insgesamt 15 mL 2,5% NaOCl pro Kanal unter Verwendung einer Einwegspritze mit einer 30-G NaviTip-Nadel (Ultradent, South Jordan, UT) durchgeführt, die 1 mm von der WL positioniert war. Eine abschließende Spülung wurde mit 5 mL 17% EDTA und 5 mL destilliertem Wasser durchgeführt. Chemomechanische Präparationen wurden von einem einzelnen Operator mit großer Erfahrung in der Anwendung von rotierenden Systemen in Kliniken durchgeführt. Anschließend wurden die Wurzelkanäle leicht getrocknet (ProTaper Gold Papierpunkte; Dentsply Maillefer) und ein abschließender Mikro-CT-Scan und eine Rekonstruktion wurden wie zuvor erwähnt durchgeführt.

Farbcodierte Modelle von ko-registerierten prä- und postoperativen Modellen der Wurzeln und Wurzelkanäle (3D Slicer 4.3.1 Software; http://www.slicer.org) wurden gerendert (CTAn v.1.14.4; Bruker-microCT) für den qualitativen Vergleich der Gruppen (CTVol v.2.2.1; Bruker-microCT), während die quantitative Bewertung durch die Berechnung der postoperativen morphometrischen (Volumen, Oberfläche und Strukturmodellindex) unter Verwendung der CTAn v.1.14.4 Software (Bruker-microCT) durchgeführt wurde. Dann wurde der Prozentsatz der unberührten Kanalwände mit der Formel (A_u/A_b) × 100 bestimmt, wobei A_u die unpräparierte Kanalfläche und A_b die Kanalfläche vor der Präparation ist. Alle Analysen wurden von einem Prüfer durchgeführt, der über die Formungsprotokolle im Unklaren war.

Statistische Analyse

Der Shapiro–Wilk-Test wurde verwendet, um die Normalität der Daten zu bewerten. Daten mit nicht-Gaussianer Verteilung wurden mit dem nichtparametrischen Mood-Median-Test bewertet, während normal verteilte Ergebnisse mit einer einseitigen ANOVA und post hoc Tukey-Tests verglichen wurden. Die Ergebnisse wurden entweder mit Mittelwert und Standardabweichung oder Median und Interquartilsbereich zusammengefasst, abhängig von der Verteilung der Stichprobe, mit einem Signifikanzniveau von 5 % (SPSS v22.0 für Windows; SPSS Inc., Chicago, IL, USA).

Ergebnisse

Design der Instrumente

Die stereomikroskopische Inspektion der Instrumente zeigte, dass das Premium Taper Gold-System in der Regel 1 bis 3 zusätzliche Spiralen und überlegene helikale Winkel (⁓8°) im Vergleich zu den anderen getesteten Systemen aufwies, die in diesen Aspekten ziemlich ähnlich waren (Tabelle 1). Die Positionen der Messlinien waren bei den PTG- und PTU-Instrumenten konsistent, während in den verbleibenden Systemen Abweichungen beobachtet werden konnten, wobei alle U-File-Instrumente Abweichungen von mehr als 0,1 mm aufwiesen (Tabelle 1).

Die SEM-Analyse ergab, dass alle Instrumentensets symmetrische Spiralen ohne radiale Landungen, jedoch mit völlig unterschiedlicher Spitzengeometrie aufwiesen. Alle Instrumente aller Systeme hatten eine konvexe dreieckige Querschnittsform, mit Ausnahme von Premium Taper Gold, das eine dreieckige Geometrie in den 0.20/0.07v, 0.25/0.08v und 0.30/0.09v Dateien aufwies. Darüber hinaus hatten die PTG- und PTU 0.30/0.09v Instrumente einen konkaven dreieckigen Querschnitt, während die anderen Instrumente ein dreieckiges Design hatten (Abb. 1). Visuelle und mikroskopische Analysen aller Instrumente zeigen keine größeren Deformationen oder Defekte. Im Gegensatz dazu zeigt die SEM-Analyse der Oberflächen der Instrumente, dass die PTG-, PTU- und Go-Taper Flex-Instrumente horizontale parallele Spuren aufwiesen, die aus dem Herstellungsprozess resultierten, während auf der Oberfläche der Premium Taper Gold- und U-File-Instrumente weniger Unregelmäßigkeiten beobachtet wurden (Abb. 2).

Metallurgische Charakterisierung

EDS/SEM-Analysen bestätigten, dass alle Systeme aus NiTi-Legierung hergestellt wurden. In allen Instrumenten hatten Nickel- und Titan-Elemente ein nahezu äquiatomisches Verhältnis ohne Spuren anderer metallischer Komponenten. Bei Raumtemperatur (20 °C) zeigte der DSC-Test martensitische Eigenschaften für PTG (Rs ~ 49,0 °C; Rf ~ 31,1 °C) und Go-Taper Flex (Rs ~ 43,4 °C; Rf ~ 24,9 °C) sowie gemischte Austenit- und R-Phase für den Premium Taper Gold (Rs ~ 26,8 °C; Rf ~ 16,1 °C), während PTU und U-Files vollständige austenitische Eigenschaften aufwiesen (Rs-Temperaturen unter 20 °C) (Abb. 3).

Mechanische Tests

Insgesamt waren die Ergebnisse des Drehmomentwiderstands und der Biegebelastung der Instrumente 0.20/0.07v, 0.25/0.08v und 0.30/0.09v höher als die der Dateien 0.17[0.18]/0.02v und 0.20/0.04v, während eine mangelnde Konsistenz und gemischte Werte im Drehwinkel beobachtet wurden. Obwohl auch in den anderen mechanischen Tests einige inkonsistente Ergebnisse festgestellt werden konnten, wiesen die Instrumente 0.25/0.08v und 0.30/0.09v der PTU- und U-File-Systeme die höchsten maximalen Drehmomente und Biegebelastungen (weniger Flexibilität) sowie die niedrigsten Drehwinkel (P < 0.05) im Vergleich zu den anderen 3 Systemen auf. Ein allgemeiner Überblick über die Größen der Instrumente zeigt, dass die höchsten Median-Drehmomentwerte bei den kleineren PTG (0.18/0.02v mit 0.60 N.cm; 0.20/0.04v mit 1.06 N.cm) und größeren U-File (0.20/0.07v mit 1.32 N.cm; 0.25/0.08v mit 1.91 N.cm; 0.30/0.09v mit 2.95 N.cm) Dateien gefunden wurden, während die größeren Instrumente des Premium Taper Gold-Systems das niedrigste Drehmoment aufwiesen (P < 0.05). Premium Taper Gold zeigte auch die niedrigste Biegebelastung (mehr Flexibilität) bei 4 von 5 Instrumenten und den höchsten Drehwinkel bei 3 von ihnen (Abb. 4; Tabelle 2).

Wurzelkanalaufbereitung

Es wurde kein statistischer Unterschied zwischen den rotierenden Systemen hinsichtlich der 3D-morphometrischen Parameter festgestellt, die vor oder nach den Formungsverfahren gemessen wurden (P > 0,05), und im Prozentsatz der unvorbereiteten Kanaloberfläche (P > 0,05) (Tabelle 3). Kein System war in der Lage, die gesamte Oberfläche der mesialen und distalen Wurzelkanäle der mandibulären Molaren vorzubereiten (Abb. 5).

Diskussion

Das Konzept der multimethodischen Forschung wird als ein Mixed-Method-Ansatz beschrieben, der gleichzeitig mehrere qualitative und quantitative Methoden im Studiendesign verwendet. Der Hauptvorteil der multimethodischen Mischforschung liegt in der Fähigkeit, die Schwächen der in den Analysen enthaltenen Tests auszugleichen. Zum Beispiel können Unterschiede zwischen Gruppen zwar mithilfe quantitativer Methoden identifiziert werden, diese Unterschiede könnten jedoch schwer zu rechtfertigen oder zu erklären sein, wenn sie nicht in einen Kontext gesetzt und mit nicht quantifizierbaren Informationen integriert werden. Daher bietet ein gemischter multimethodischer Ansatz mehr Informationen, ein besseres Verständnis und eine überlegene interne und externe Validierung als eine Einzel- oder Doppelmethodenbewertung. In der vorliegenden Studie wurden die in quantitativen Tests (maximales Drehmoment, Drehwinkel, maximale Biegebelastung, unvorbereitete Oberflächenkanalfläche) der grundlegenden vollständigen Instrumentensätze (5 verschiedene Größen) aus 5 auf dem Markt verfügbaren Rotationssystemen erhaltenen Ergebnisse anhand ihrer qualitativen Bewertung (Gesamtgestaltung, Oberflächenveredelung und kristallographische Anordnung der Metalllegierung) erklärt und gemäß internationalen Richtlinien oder gut etablierten und validierten Methoden durchgeführt. Insgesamt zeigten die Ergebnisse Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften der Systeme, und die erste Nullhypothese wurde verworfen. Andererseits waren die Prozentsätze der unvorbereiteten Kanaloberflächen zwischen den Systemen ähnlich, was zur Annahme der zweiten Nullhypothese führte. In Bezug auf den in dieser Studie verwendeten multimethodischen Ansatz ist es wichtig zu betonen, dass der zyklische Ermüdungstest nicht als quantitative Analysemethode einbezogen wurde, da es an standardisierten Richtlinien zur Prüfung von NiTi-Instrumenten mangelt und mehrere methodologische Nachteile, die kürzlich in der Literatur berichtet wurden.

Es ist allgemein anerkannt, dass das Design und die metallurgischen Eigenschaften von rotierenden NiTi-Instrumenten einen erheblichen Einfluss auf ihre mechanische Leistung haben. Insgesamt zeigten die groß dimensionierten und konischen Instrumente 0.20/0.07v, 0.25/0.08v und 0.30/0.09v, angesichts ihrer großen Dimensionen bei D3 (Position, in der das Instrument während des Torsionstests blockiert ist), höhere Drehmomentwiderstandswerte als die kleineren Instrumente. Der mechanische Parameter mit den gemischtesten Ergebnissen war der Drehwinkel. Es ist schwierig, ein typisches Verhalten bei den kleineren 0.17[0.18]/0.02v-Instrumenten zu unterscheiden; jedoch wurden niedrigere Drehwinkel bei den Systemen Go-Taper Flex, ProTaper Universal und U-Files beobachtet, was irgendwie mit den hohen Werten übereinstimmt, die bei ihrem maximalen Drehmoment beobachtet wurden, einem Indikator für höhere Steifigkeit.

Es kann angenommen werden, dass die Legierungszusammensetzung keinen Einfluss auf die mechanische Leistung der Instrumente hatte, da alle Systeme aus ähnlichen Mengen von Nickel- und Titaniumelementen hergestellt wurden, ohne Spuren anderer Metalle. Andererseits kann die Kombination der gesamten Geometrie, die durch Stereomikroskopie und SEM bewertet wurde, und die kristallographische Anordnung der Legierung, die durch die DSC-Phasenübergangstemperaturanalyse bestimmt wurde, fast alle mechanischen Ergebnisse teilweise erklären. Zum Beispiel sind die hohe Anzahl an Spiralen im Premium Taper Gold-System zusammen mit dem kleinen Kernvolumen seiner Instrumente (dreieckiger Querschnitt) (Abb. 1) geometrische Merkmale, die die Flexibilität erhöhen. Die Verbindung dieser Merkmale mit der besseren Oberflächenbearbeitung (Abb. 2) und der gemischten Austenit- plus R-Phasenlegierung (Abb. 3), Eigenschaften, die sowohl die Flexibilität als auch die Bruchfestigkeit verbessern, hilft, das insgesamt niedrigere maximale Drehmoment, den höheren Drehwinkel und die niedrigeren Biegebelastungswerte der Premium Taper Gold-Instrumente im Vergleich zu den anderen Systemen (Tabelle 2; Abb. 4) zu erklären. Im Gegensatz dazu erklärt die vollständige austenitische Anordnung des PTU (Rs ⁓10.6 °C) und U-File (Rs ⁓18.1 °C) (Abb. 3) ihren niedrigeren Drehwinkel und die höhere Biegebelastung (weniger Flexibilität) im Vergleich zu den anderen 3 martensitischen Systemen (PTG, Premium Taper Gold und Go-Taper Flex) (Abb. 4). Spezifische Unterschiede, die beim Vergleich einiger PTU- und U-File-Instrumente sowie der martensitischen Systeme (PTG und Go-Taper Flex) (Abb. 4) beobachtet wurden, könnten durch die Qualität ihrer Oberflächenbearbeitung (Abb. 2) und andere Merkmale, die in der vorliegenden Untersuchung nicht untersucht wurden, wie die tatsächlichen Abmessungen der Instrumente, erklärt werden, da die meisten von ihnen in Bezug auf die anderen getesteten Parameter ähnlich waren.

Obwohl viele Studien mechanische Parameter verwenden, um die Leistung von rotierenden NiTi-Systemen zu bewerten, sollte ein umfassenderes Verständnis auch die Bewertung ihrer Effektivität bei der Aufbereitung des Wurzelkanalsystems umfassen. Es ist bekannt, dass bestimmte Mikroorganismen in die dentinalen Tubuli in unterschiedlichen Tiefen eindringen und sich zu Biofilmen organisieren können, was letztendlich zu einer apikalen Parodontitis führen kann. Unter Berücksichtigung dessen gewinnt die Fähigkeit eines bestimmten mechanischen Instruments, die dentinalen Wände zu schaben, besonderes Interesse aufgrund seiner potenziellen Fähigkeit, infiziertes Dentin zu entfernen und/oder bakterielle Biofilme zu stören. Daher verwendete die vorliegende Multi-Methoden-Forschung eine hochpräzise, nicht-invasive und gut etablierte Bildgebungsmethodik, um die Formungsfähigkeit der getesteten Systeme hinsichtlich des Prozentsatzes der von den Instrumenten berührten dentinalen Wände nach dem mechanischen Aufbereitungsprotokoll der Hersteller zu bewerten. Während die metallurgischen Unterschiede der getesteten Instrumente sich klar in den Ergebnissen der mechanischen Tests widerspiegelten, zeigte die Mikro-CT-Bewertung des Anteils unvorbereiteter Bereiche der mesialen Wurzelkanäle von mandibularen Molaren keinen Unterschied zwischen den Systemen (Tabelle 3; Abb. 5). Wie bereits berichtet, wird dieser Parameter nicht beeinflusst, wenn ähnliche Aufbereitungsprotokolle mit ähnlichen Instrumenten verglichen werden, sofern darauf geachtet wird, die Gruppen hinsichtlich morphometrischer Parameter wie Kanal-Konfiguration, Länge, Volumen, Oberfläche und 3D-Geometrie auszugleichen. Tatsächlich bestätigt dieses Ergebnis eine frühere Veröffentlichung, in der die ursprüngliche Geometrie des Wurzelkanals einen größeren Einfluss auf das Ergebnis von Formungsverfahren hatte als die Aufbereitungsprotokolle. Dennoch waren punktuelle Unterschiede bei spezifischen Instrumenten nicht in der Lage, signifikante Unterschiede in der Wurzelkanalformung zu fördern. Es ist wichtig zu beachten, dass bei zwei 0.25/0.08v-Instrumenten schwere plastische Verformungen auftraten und es zu einem Bruch eines 0.18/0.02v-Instruments des Premium Taper Gold-Systems kam, möglicherweise in Zusammenhang mit dessen Design und metallurgischen Eigenschaften, wie bereits kommentiert.

Für die Mikro-CT-Analyse wurde keine Pilotstudie durchgeführt, da die Mikro-CT-Technologie bereits zur Bewertung unvorbereiteter Oberflächenbereiche des Wurzelkanalraums nach der Instrumentierung validiert wurde. Daher wurde die Schätzung der Stichprobengröße zunächst im kleineren Maßstab durchgeführt, um die Machbarkeit, Dauer, Kosten und unerwünschte Ereignisse zu bewerten und das Studiendesign vor der Durchführung eines umfassenden Forschungsprojekts zu verbessern. Die Berechnungen basierten auf den Ergebnissen der größten Unterschiede zwischen 2 Systemen (Premium Taper Gold und Go-Taper Flex) in Bezug auf die unvorbereiteten Bereiche, die nach den Formungsverfahren der ersten 3 gepaarten Kanäle gemessen wurden, unter Berücksichtigung einer Effektgröße von 1,14, einer Standardabweichung von 5,60, einer Power von 80 % und einem Alpha-Fehler von 0,05. Unter diesen Bedingungen sind insgesamt 378 gepaarte Wurzelkanäle pro Gruppe erforderlich, um statistische Inferenz zu ermöglichen (d. h. die minimale Stichprobengröße, die es ermöglichen würde, Unterschiede zwischen den Gruppen zu beobachten). In dieser Studie wurden jedoch Instrumente mit ähnlichen Abmessungen verwendet, um streng ausgewählte und angepasste Kanalanatomien vorzubereiten. Außerdem diente jeder Zahn als eigene Kontrolle, da ein nicht destruktives Analysewerkzeug verwendet wurde, um dasselbe Präparat vor und nach den experimentellen Protokollen zu analysieren. Das bedeutet, dass ein ähnliches Ergebnis zu erwarten wäre, wie es der Fall war, was ähnliche Ergebnisse bestätigt, die in früheren Veröffentlichungen berichtet wurden. Andererseits würde ein unterschiedliches Ergebnis auf eine mögliche Verzerrung bei der Stichprobenauswahl und -verteilung hinweisen, was jedoch nicht der Fall in der vorliegenden Studie ist. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass, wenn jemand erwartet, Unterschiede unter solchen standardisierten Bedingungen zu beobachten, eine enorme, unpraktikable und unrealistische Stichprobengröße erforderlich wäre, da die Effektgröße erheblich klein ist. Daher wurde auf der Grundlage dieser Argumente und unter Berücksichtigung der geringen klinischen Auswirkungen, die dieses Ergebnis bei einer so großen Stichprobengröße (378 gepaarte Kanäle pro Gruppe) haben könnte, eine Gesamtzahl von 11 Kanälen pro Gruppe festgelegt, gemäß früheren Veröffentlichungen.

Insgesamt bestätigen die durch Tests mit PTU- und PTG-Instrumenten gewonnenen Ergebnisse frühere Berichte hinsichtlich der Nickel- und Titananteile, der Phasenübergangstemperaturen, der Torsions- und Biegefestigkeitstests sowie der unpräparierten Kanäleoberfläche. Leider war es aufgrund fehlender Informationen nicht möglich, die Ergebnisse der Premium Taper Gold-, Go-Taper Flex- und U-File-Instrumente mit früheren Studien zu vergleichen. Die Hauptstärke der vorliegenden Studie war die Verwendung eines multimethodischen Forschungsprotokolls, das internationalen Richtlinien sowie gut etablierten und zuvor validierten Methoden folgt. Eine der Hauptsorgen hinsichtlich der Bewertung der unpräparierten Kanäleoberfläche ist die anatomische Verzerrung, die als Störfaktor wirken kann. Um die Vergleichbarkeit zu gewährleisten, wurde ein erster Versuch unternommen, die Kanäle anhand mehrerer morphometrischer Parameter zu identifizieren, auszuwählen und abzugleichen. Angesichts der ex vivo-Natur dieser Mikro-CT-Bewertung tendiert die externe Validität der Ergebnisse dazu, höher zu sein als bei einer rein laboratorischen mechanischen Bewertung der rotierenden Systeme, was ebenfalls als eine weitere Stärke dieser Studie angesehen werden kann. Als Einschränkungen wurden die realen Abmessungen der Instrumente nicht bewertet, eine Information, die eine angemessene Begründung für einige Ergebnisse hätte liefern können, und dass andere Tests, wie Mikrohärte und Schneideeffizienz, ebenfalls in diesem multimethodischen Protokoll hätten verwendet werden können. Diese Einschränkungen könnten Optionen für weitere Studien sein.

Schlussfolgerungen

Die vorliegende multimethodische Forschung ermöglichte es, wichtige Informationen über die Hauptinstrumentensätze von 5 rotierenden Systemen aus verschiedenen Perspektiven zu erhalten, um ihre mechanische Leistung und Formeffizienz in Bezug auf die vorbereiteten Kanaloberflächen zu bewerten. Es wurde beobachtet, dass die Geometrie der Instrumente und die Phasenübergangstemperaturen die Ergebnisse der mechanischen Tests beeinflussten, jedoch nicht den Formungsprozess. Die PTU- und U-File-Systeme waren bei der Testtemperatur vollständig austenitisch, während die anderen martensitische Eigenschaften aufwiesen. Insgesamt zeigten die Premium Taper Gold-Instrumente hohe Drehwinkel und Flexibilität, während die PTU- und U-File-Instrumente niedrige Drehwinkel und hohe Biegefestigkeit aufwiesen. Obwohl kein Unterschied im Prozentsatz der unvorbereiteten Kanaloberflächen zwischen den Systemen beobachtet wurde, erlitten die Premium Taper Gold während der Kanalvorbereitung dauerhafte Verformungen bei einigen Instrumenten.

Autoren: Jorge N. R. Martins, Emmanuel João Nogueira Leal Silva, Duarte Marques, Felipe Gonçalves Belladonna, Marco Simões‐Carvalho, Rui Pereira da Costa, António Ginjeira, Francisco Manuel Braz Fernandes, Marco Aurélio Versiani

Literaturverzeichnis:

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