Mikro-CT-Bewertung der Wurzel- und Kanalmorphologie von mandibularen ersten Prämolaren mit radikulären Rillen

Das Ziel dieser Studie war es, die morphologischen Merkmale von 70 einwurzeligen mandibularen ersten Prämolaren mit radikulären Rillen (RG) mithilfe der Mikro-CT-Technologie zu bewerten. Die Zähne wurden gescannt und hinsichtlich der Morphologie der Wurzeln und Wurzelkanäle sowie der Länge, Tiefe und prozentualen Häufigkeit der Lage der RG bewertet. Volumen, Oberfläche und Strukturmodellindex (SMI) der Kanäle wurden über die gesamte Wurzelänge gemessen. Zweidimensionale Parameter und die Häufigkeit der Kanalöffnungen wurden in Abständen von 1, 2 und 3 mm vom apikalen Foramen bewertet. Die Anzahl der zusätzlichen Kanäle, die dentinale Dicke und das Querschnittsbild des Kanals auf verschiedenen Wurzelebene wurden ebenfalls aufgezeichnet. Der Ausdruck tiefer Rillen wurde in 21,42 % der Probe beobachtet. Die durchschnittlichen Längen von Wurzel und RG betrugen 13,43 mm bzw. 8,5 mm, während die Tiefe der RG von 0,75 bis 1,13 mm variierte. Das durchschnittliche Kanalvolumen, die Oberfläche und der SMI betrugen 10,78 mm3, 58,51 mm2 und 2,84. Eine apikale Delta war in 4,35 % der Probe vorhanden, und zusätzliche Kanäle wurden hauptsächlich im mittleren und apikalen Drittel beobachtet. Zweidimensionale Parameter zeigten ein ovales Querschnittsbild des Wurzelkanals mit einer hohen prozentualen Häufigkeit von Kanalteilungen (87,15 %). Der Kanal-Konfigurationstyp V (58,57 %) war der häufigste. Eine C-förmige Konfiguration wurde bei 13 Prämolaren (18,57 %) beobachtet, während die dentinale Dicke von 1,0 bis 1,31 mm variierte. Radikuläre Rillen in mandibularen ersten Prämolaren waren mit dem Auftreten mehrerer anatomischer Komplexitäten verbunden, einschließlich C-förmiger Kanäle und Teilungen des Hauptwurzelkanals.

Einführung

Ein erfolgloses Wurzelkanalbehandlung wird hauptsächlich durch das Versäumnis verursacht, Variationen in der Morphologie von Wurzeln und Kanälen zu erkennen. Daher ist ein gründliches Wissen über die Morphologie der Zähne und eine Erwartung ihrer wahrscheinlichen Variationen von größter Bedeutung, um endodontische Misserfolge, die durch unvollständige Debridement und Obturation verursacht werden, zu minimieren. Frühere Studien haben unterschiedliche Trends in der Form und Anzahl von Wurzeln und Kanälen unter verschiedenen Populationen gezeigt, die anscheinend genetisch bedingt sind und wichtig für die Rückverfolgung der rassischen Ursprünge von Populationen sind.

Das Vorhandensein von Entwicklungsdepressionen in den proximalen Aspekten der Wurzeloberfläche, auch als radikuläre Rillen (RG) bezeichnet, wurde in verschiedenen epidemiologischen Studien nachgewiesen. Insgesamt ist RG in Afrikanern und einheimischen Australiern weit verbreitet und relativ selten bei westlichen Eurasiaten. Die RG ist in der Klinik relevant, da ihre Tiefe als Reservoir für Zahnbelag und Zahnstein wirken kann, was die Behandlung von Parodontalerkrankungen erschwert. Bei mandibulären Prämolaren wurde ihr Vorhandensein mit anatomischen Komplexitäten des Wurzelkanalsystems in Verbindung gebracht, wie z.B. Kanalbifurkation und C-förmige Kanal-Konfiguration. Diese Komplexitäten werden häufig vernachlässigt, und die Unfähigkeit, das gesamte Wurzelkanalsystem zu erkennen und angemessen zu behandeln, hilft, die höchste Misserfolgsquote bei nicht-chirurgischen Kanaltherapien dieser Zahngruppe (11,45%) zu erklären, wie zuvor berichtet.

Trotz der unterschiedlichen Wurzel- und Kanalmorphologien der mandibularen ersten Prämolaren, die in verschiedenen ethnischen Gruppen beschrieben wurden, fehlen in der Literatur detaillierte Daten über die Beziehung zwischen RG und der Wurzelkanalmorphologie in dieser Gruppe von Zähnen, insbesondere in afrikanischen, australischen, südostasiatischen und südamerikanischen Populationen. Daher war das Ziel dieser Studie, die externen und internen Morphologien von einfachwurzeligen mandibularen ersten Prämolaren mit radikulären Rillen aus einer brasilianischen Subpopulation mithilfe der Mikro-CT-Technologie zu bewerten.

Material und Methoden

Nach der Genehmigung durch das lokale Forschungsethikkomitee (Protokoll 0072.0.138.000-09) wurden 500 einfachwurzelige mandibulare erste Prämolaren aus einer brasilianischen Subpopulation entnommen und in 0,1% Thymol bei 6°C gelagert. Das Geschlecht und das Alter der Patienten waren unbekannt, und alle Zähne wurden aus Gründen extrahiert, die nicht mit dieser Studie in Zusammenhang standen.

Jeder Zahn wurde leicht getrocknet und hinsichtlich der Anzahl und prozentualen Häufigkeit der sich entwickelnden Rillen auf der äußeren Wurzeloberfläche untersucht. Die Bewertung der Prävalenz und Schwere der radikulären Rillen (RG) basierte auf dem Arizona State University Dental Anthropology Scoring System (ASUDAS) unter Verwendung einer standardisierten Referenztafel. Zähne, die als Grade 0 und 1 kategorisiert wurden, was einfachwurzelige Prämolaren ohne Entwicklungsrille oder, falls vorhanden, mit abgerundeten oder flachen V-förmigen Eindellungen anzeigt, sowie Grade 5 (doppeltwurzelige Prämolaren), wurden ausgeschlossen. Infolgedessen wurden siebzig mandibulare erste Prämolaren (n=70) mit vollständig ausgebildeten Wurzelspitzen ausgewählt und wie folgt kategorisiert: Grad 2 - Entwicklungsrille mit einem mäßig tiefen V-förmigen Querschnitt; Grad 3 - einfache Wurzel mit einer tiefen V-förmigen Entwicklungsrille, die sich mindestens 1/3 der gesamten Wurzelänge erstreckt; und Grad 4 - einfache Wurzel mit einer tief eingezogenen Entwicklungsrille auf sowohl der mesialen als auch der distalen Wurzeloberfläche. In jeder Probe wurde die Wurzelänge als vertikale Entfernung zwischen dem niedrigsten Punkt der Zement-Schmelz-Grenze (CEJ) und der anatomischen Spitze (Abb. 1A) mit einem digitalen Messschieber mit einer Auflösung von 0,01 mm (Mitutoyo MTI Corporation, Tokio, Japan) gemessen.

Jedes Präparat wurde dann separat vom anatomischen Apex bis zur Krone mit einer isotropen Auflösung von 22,9 μm (SkyScan 1174v2; Bruker-microCT, Kontich, Belgien) bildlich erfasst. Die Parameter des Mikro-CT-Scanners wurden auf 50 kV, 800 μA, 180° Rotation um die vertikale Achse und einen Rotationsschritt von 1° eingestellt, unter Verwendung eines 0,5 mm dicken Aluminiumfilters. Nachdem die erfassten Projektionsbilder in Querschnittsschnitte senkrecht zur Längsachse der Wurzel rekonstruiert wurden (NRecon v.1.6.9 Software; Bruker-microCT), wurden polygonale Oberflächenrepräsentationen der Wurzelkanäle gerendert (CTAn v.1.16 Software; Bruker-microCT) und Oberflächenmodellierung (CTVol v.2.3 Software; Bruker-microCT). Jeder Zahn wurde dann senkrecht auf der CEJ-Ebene, am anatomischen Apex, am apikalen Foramen, an den oberen, mittleren und unteren Ebenen des RG sowie in 1- und 2-mm-Abständen koronial und/oder apikalis zur CEJ, zum apikalen Foramen und zur mittleren Ebene des RG neu geschnitten, unter Verwendung der Software ImageJ v.1.6.0_24 (verfügbar unter www.imagej.nih.gov/ij/) (Abb. 1A). Danach wurden die Abstände zwischen der CEJ-Ebene, dem anatomischen Apex und den oberen, mittleren und unteren Ebenen des RG aufgezeichnet (Data Viewer v.1.5 Software; Bruker-microCT) (Abb. 1B).

Drei-dimensionale Parameter (Volumen, Oberfläche und Strukturmodellindex) wurden für die gesamte Kanallänge gemessen, während Fläche, Rundheit, Formfaktor, Haupt- und Nebendurchmesser sowie der prozentuale Anteil der Kanalöffnungen auf 1, 2 und 3 mm von der apikalen Foramen in koronal Richtung bewertet wurden (CTAn v.1.14.4 Software; Bruker-microCT). Detaillierte Beschreibungen dieser Parameter wurden anderswo veröffentlicht. Die Anzahl und der Standort der zusätzlichen Kanäle (laterale Kanäle und apikales Delta) wurden ebenfalls aufgezeichnet. Basierend auf den rekonstruierten Querschnittsschnitten und polygonalen 3D-Modellen wurden die Konfigurationen der Wurzelkanäle gemäß Vertuccis System klassifiziert.

Die Tiefe der Entwicklungsspalte und die Dentindicke am tiefsten Punkt der RG wurden auf der mittleren Ebene der RG-Länge (RGM) und in Abständen von 1 und 2 mm koronal und apikal zu diesem Punkt gemessen (CTAn v.1.16 Software; Bruker-microCT) (Abb. 1C). Die Tiefe der RG wurde als der Abstand vom tiefsten Punkt der Rille zum Mittelpunkt zwischen den 2 Tangentialpunkten an der Konturlinie der Rille definiert (Abb. 1D). Für die Messung der inneren und äußeren Dentindicke wurde die Linie, die zur Messung der Rillentiefe gezeichnet wurde, vom tiefsten Punkt der Rille durch die äußere Oberfläche auf der anderen Seite der Wurzel verlängert. Dann wurden die Abstände vom tiefsten Punkt der Rille zur inneren Wurzelkanalwand und von der äußeren Wurzelkanalwand zur äußeren Seite der Wurzel als innere und äußere Dentindicke aufgezeichnet (Abb. 1E). Querschnittsformen der Kanäle der mandibulären ersten Prämolaren wurden gemäß einem modifizierten System (Abb. 1F) auf der Ebene des CEJ, des apikalen Foramen, der mittleren Ebene der RG-Länge sowie in Abständen von 1 und 2 mm in koronal und/oder apikal von diesen Landmarken kategorisiert (Abb. 1A). Dann wurde die Anzahl der Zähne mit C-förmigen Kanälen, die mindestens auf einer der bewerteten Ebenen vorhanden waren, aufgezeichnet.

Alle Bilder wurden unabhängig und blind von zwei erfahrenen Gutachtern für Zahn-Anatomie auf einem hochauflösenden Computerbildschirm untersucht. Uneinigkeit in der Interpretation der Bilder wurde besprochen, bis ein Konsens erreicht wurde.

Ergebnisse

Die Inzidenz von einwurzeligen mandibularen ersten Prämolaren mit Entwicklungsgraden 2 bis 4 betrug 14% (70 von 500 Prämolaren).

Externe Morphologie der Wurzel

Die durchschnittliche Wurzelänge betrug 13,43 ± 1,42 mm, während die durchschnittlichen Abstände zwischen dem CEJ und dem mittleren Niveau der RG sowie von diesem Punkt zur anatomischen Spitze 7,36 mm bzw. 6,07 mm betrugen (Abb. 2). Radikuläre Rillen waren hauptsächlich im mesialen Bereich der Wurzel vorhanden (Tabelle 1; Abb. 3A) und der Ausdruck tiefer Rillen (ASU 3 und 4) wurde in 21,42% der Probe (n=15) beobachtet (Tabelle 1).

Morphologie des Wurzelkanalsystems

Tabelle 2 fasst morphometrische Daten (2D- und 3D-Parameter) sowie den prozentualen Anteil der Kanalöffnungen und der zusätzlichen Kanäle in verschiedenen Ebenen der Wurzel zusammen. Das durchschnittliche Volumen und die Oberfläche betrugen 10,78 mm3 bzw. 58,51 mm2. Der Strukturmodellindex (SMI) beschreibt die dreidimensionale Konvexität der Struktur, d.h. die platten- oder zylindrische Geometrie eines Objekts. In dieser Studie zeigt ein durchschnittlicher SMI von 2,84, dass das Wurzelkanalsystem eine konische Frustum-ähnliche Geometrie hatte. Die Analyse der Fläche, Rundheit und des Formfaktors deutete auf ein ovales Querschnittsbild des Wurzelkanals im apikalen Drittel hin. Auf derselben Ebene zeigten die durchschnittlichen Haupt- und Nebendurchmesser eine anatomische Dimension des Wurzelkanals, die einem Instrument der Größe 35, Taper .06 entspricht.

Eine hohe prozentuale Häufigkeit von Kanaldifferenzierungen wurde beobachtet (87,15%; n=61) und bei diesen Zähnen war der linguale Kanal nach der Bifurkation im Durchmesser kleiner im Vergleich zum buccalen Kanal (Abb. 3B). Im apikalen Drittel wurde eine hohe prozentuale Häufigkeit von 2 Kanalöffnungen (>52%) beobachtet, während ein apikales Delta nur in 4,35% (n=3) der Probe vorhanden war (Abb. 3C). Insgesamt wurden ein oder zwei accessorische Kanäle im mittleren und apikalen Drittel beobachtet; jedoch wurde auch beobachtet, dass accessorische Kanäle vom Hauptkanal ausgingen und im radikulären Rillenbereich austreten, was in 15,9% der Probe (n=11) der Fall war (Abb. 3D). Die Kanal-Konfigurationen Typ V (1-2 Konfiguration; 58,57%), I (1-1 Konfiguration; 12,85%) und III (1-2-1 Konfiguration; 11,43%) waren die häufigsten, und zusätzliche Kanal-Konfigurationen (n=7; 10,0%) wurden ebenfalls beobachtet (Abb. 3E). Bei zwei Zähnen konnte das Kanalsystem aufgrund der Anwesenheit von unerwarteten Mehrfachbifurkationen und einem C-förmigen Kanal im mittleren Drittel der Wurzel nicht klassifiziert werden (Abb. 3F). Insgesamt wurde eine C-förmige Konfiguration (Typen C1 und C2) auf der Ebene der RG in 13 Prämolaren (18,57%) beobachtet. Auf der Ebene des CEJ hatten die Zähne normalerweise nur 1 rundes, ovales oder flaches Kanalorifice (Typen C4a, 4b und 4c), während im apikalen Drittel die meisten Kanalformen Typen C3 und C5 waren.

Dentin-Dicke

Die RG-Tiefe variierte von 0,75 bis 1,13 mm und war im Querschnitt, der dem Mittelpunkt seiner vollen Länge entspricht, tiefer. Die durchschnittliche Dentin-Dicke auf der mittleren Ebene der RG-Länge in den mesialen oder distalen Aspekten der Wurzel lag zwischen 1,0 und 1,31 mm (Tabelle 3).

Diskussion

Die erfolgreiche endodontische Behandlung von mandibulären Prämolaren gilt als schwierig, da es zahlreiche Variationen in der Morphologie der Wurzelkanäle gibt, die normalerweise mit der Anwesenheit von entwicklungsbedingten Wurzelkonkavitäten verbunden sind. In der vorliegenden Studie lag die Inzidenz von RG in den mandibulären ersten Prämolaren (14%) ähnlich wie bei Velmurugan und Sandhya, jedoch niedriger im Vergleich zur chinesischen Bevölkerung (24% bis 27,8%). Diese Diskrepanz wurde hauptsächlich auf rassische Faktoren zurückgeführt, aber auch auf Unterschiede in der Stichprobengröße, dem Studiendesign und der Bewertungsmethode. Während ein gemeinsamer Standard zur Identifizierung von RG verwendet wurde, wurden hier Prämolaren basierend auf dem ASUDAS ausgewählt, einem gängigen standardisierten Werkzeug, das in der Anthropologie verwendet wird und es ermöglicht, eine Schwelle zwischen einer leichten Wurzelvertiefung und einem typischen Graben präziser festzulegen, wodurch die Ungenauigkeit bei der Stichprobenauswahl überwunden wird, die einige frühere Studien beeinträchtigt haben könnte. Mit diesem Ansatz fand eine Studie in der chinesischen Bevölkerung einen höheren prozentualen Anteil an tiefen RG (18,5%; ASU 3 bis 4) als hier (14%). Obwohl Variationen hinsichtlich des Beginns und der Tiefe von RG in den mandibulären ersten Prämolaren beobachtet wurden, entsprechen die durchschnittliche Länge (8,5 mm; Abb. 2) und der Standort (95,7% an der mesialen Seite der Wurzel; Tabelle 1) der Literatur.

Die Analyse der morphologischen Merkmale des Wurzelkanalsystems ist entscheidend, um angemessene Behandlungsprotokolle festzulegen. Auf diese Weise ermöglichen Mikro-CT-Algorithmen weitere Messungen verschiedener geometrischer Parameter, von denen die meisten mit herkömmlichen Methoden nicht erreicht werden können. Leider können die Ergebnisse zu Volumen, Oberfläche und SMI (Tabelle 2) nicht mit der Literatur verglichen werden, da bis heute keine Informationen zu diesem Thema veröffentlicht wurden. Obwohl die klinische Relevanz dieser Parameter noch bestimmt werden muss, sind sie nützlich, um die Auswahl der Proben in weiteren ex vivo-Experimenten zu verbessern. In dieser Studie variierte die durchschnittliche Dicke des Dentin im mittleren Bereich des RG von 1,0 bis 1,31 mm (Tabelle 3); jedoch wurden auch Werte von nur 0,12 mm beobachtet, was mit Gu et al. übereinstimmt, die eine Dicke von 0,17 mm in den mesialen Wänden der sich entwickelnden Rillen berichteten. Daher wurde in dieser Gruppe von Zähnen eine konservative Formvorbereitung mit kleinen Instrumenten und angemessener Spülung empfohlen, um Gewebe aus diesem verengten Raum effektiv zu entfernen und eine Streifenperforation zu verhindern.

Die Bewertung der 2D-Parameter im apikalen Drittel zeigte, dass die Debridement auf dieser Ebene mit Instrumenten bis zur Größe 35, Taper .06 (Tabelle 2) verbessert werden könnte. Das querschnittliche Erscheinungsbild des Wurzelkanals (Rundheit und Formfaktor) weist auf eine ovale Form hin, die in Kombination mit mehreren Öffnungen, zusätzlichen Kanälen, apikalem Delta und einer hohen Inzidenz von C-förmigen Konfigurationen (Tabelle 2; Abb. 3) eine angemessene Reinigung und Formgebung gefährden könnte. Zusätzliche Kanäle wurden in fast der Hälfte der Probe (45,7%; n=32) beobachtet, wie auch von Gu et al. berichtet. Unter diesen Zähnen hatten 37,5% (n=12) transversale zusätzliche Kanäle, die an der tiefsten Invagination des Entwicklungsspaltes austreten (Abb. 3D). Dieser Befund ist in der Klinik relevant, da diese anatomische Struktur das Eindringen von Bakterien aus der parodontalen Tasche in die Pulpa und umgekehrt ermöglichen kann, was zu einer Pulpitis oder persistierenden Parodontitis führen kann. Wenn diese anatomischen Merkmale zu einem Behandlungsversagen führen und eine Operation notwendig wird, müssen diese zusätzlichen Strukturen berücksichtigt werden. Daher würde ein chirurgisches Operationsmikroskop den Klinikern helfen, die Spitze besser zu visualisieren, und dünne Ultraschallspitzen würden die anatomischen Unregelmäßigkeiten einbeziehen, um eine ordnungsgemäße Kanalversiegelung sicherzustellen.

Obwohl die meisten mandibulären Prämolaren einen Hauptkanal haben, können bei Vorhandensein von RG mehrere Kanäle mit komplexerer Konfiguration beobachtet werden. Leider haben nur wenige Autoren das Wurzelsystem der mandibulären Prämolaren mit RG beschrieben. In diesen Studien wurde eine hohe Inzidenz der Kanäle Typ V (26,4% bis 65,6%) und I (6,3% bis 15%) berichtet, was mit den aktuellen Ergebnissen übereinstimmt. Andererseits wurde die Konfiguration Typ III auch in einem relativ hohen Prozentsatz der ersten mandibulären Prämolaren (11,43%) identifiziert (Abb. 3E).

Das Hauptanatomische Merkmal von C-förmigen Kanälen ist das Vorhandensein von Finnen oder Netzen, die einzelne Kanäle verbinden, was die Querschnitts- und dreidimensionale Form des Kanals entlang der Wurzel verändern kann. Das aktuelle Wissen, das aus Mikro-CT-Studien abgeleitet wurde, zeigt, dass dieser Bandkanalraum in den ersten mandibulären Prämolaren häufig exzentrisch zur lingualen Seite des C-förmigen radikulären Dentin ist und dass der C-förmige Kanal in verschiedenen Ebenen erheblich in der Form variiert. In dieser Studie war die prozentuale Häufigkeit von C-förmigen Kanälen hoch (18,57%), aber innerhalb des Bereichs von 10,7% bis 29%, der in der Literatur berichtet wurde. Im Gegensatz dazu berichtete eine aktuelle Mikro-CT-Studie über die C-förmige Kanal-Konfiguration in 67% der ersten mandibulären Prämolaren mit radikulären Rillen aus einer brasilianischen Subpopulation. In dieser Studie wurden jedoch radikuläre Rillen nicht wie hier klassifiziert, und es ist möglich zu schließen, dass die ausgewählte Probe hauptsächlich aus Zähnen mit tieferen Rillen bestand, was hilft, diesen höheren Prozentsatz im Vergleich zu den aktuellen Ergebnissen zu erklären. Darüber hinaus wurde im Widerspruch zu einer früheren Studie, in der ein kontinuierlicher C-förmiger Kanal in mehr als 16% der Probe beobachtet wurde, in dieser Studie kein Exemplar gefunden, das einen vollständigen C über die Wurzelänge enthielt.

Viele komplizierende Faktoren machen C-förmige Kanäle in mandibularen Prämolaren schwer zu behandeln, da diese Konfiguration in der Radiographie selten zu sehen ist und ihre Lage die Erkennung aus einer koronalen Perspektive erschweren kann. Alle in dieser Studie bewerteten Zähne hatten nur 1 Kanaleingang auf koronaler Ebene (Typ C4), während die C-förmige Kanalstruktur (Typen C1 und C2) im mittleren Drittel beobachtet wurde, was mit früheren Berichten übereinstimmt. Daher ist zu berücksichtigen, dass diese anatomische Variation in mandibularen Prämolaren während der routinemäßigen endodontischen Behandlung oder durch konventionelle Radiographie nicht leicht zu identifizieren ist, und der Einfluss ihrer Formung und Reinigung auf die Erfolgsquote der endodontischen Behandlung muss noch bestimmt werden.

Trotz der Tatsache, dass die Auflösung der verfügbaren CBCT-Geräte keine detaillierte Abbildung feiner anatomischer Strukturen des Wurzelkanalsystems ermöglicht, wäre dieses diagnostische Werkzeug für Kliniker von großem Nutzen, um das Vorhandensein von RG zu identifizieren. Da mandibulare Prämolaren mit einer assoziierten Rille auf der äußeren Wurzeloberfläche eine hohe Inzidenz von C-förmigen Kanälen und Bifurkationen aufweisen, würde die frühzeitige Erkennung von RG auf das Vorhandensein der hier berichteten anatomischen Komplexitäten hindeuten.

Unter Berücksichtigung der Einschränkungen der aktuellen Studie kann geschlossen werden, dass die Inzidenz von einwurzeligen mandibularen ersten Prämolaren mit Entwicklungsgrooves in einer brasilianischen Subpopulation 14% betrug. Der Ausdruck tiefer Grooves (ASU 3 und 4) wurde in 21,42% der Probe beobachtet und war mit einer hohen Häufigkeit mehrerer anatomischer Komplexitäten, einschließlich C-förmiger Kanäle und Bifurkationen, verbunden.

Autoren: Emanuele Boschetti, Yara Terezinha Correa Silva-Sousa, Jardel Francisco Mazzi-Chaves, Graziela Bianchi Leoni, Marco Aurélio Versiani, Jesus Djalma Pécora, Paulo Cesar Saquy1, Manoel Damião de Sousa-Neto

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