Bewertung angesammelter Hartgewebsreste mittels Mikro-Computertomographie und kostenloser Software zur Bildverarbeitung und -analyse

Zusammenfassung

Einleitung: Die Ansammlung von Ablagerungen tritt nach der Wurzelkanalaufbereitung insbesondere in Fins, Isthmus, Unregelmäßigkeiten und Verzweigungen auf. Ziel dieser Studie war es, eine schrittweise Beschreibung einer neuen Methode zu präsentieren, die verwendet wird, um die Ansammlung von Hartgewebe-Ablagerungen im Wurzelkanal nach der biomechanischen Aufbereitung longitudinal zu identifizieren, zu messen und dreidimensional zu kartieren, unter Verwendung von kostenloser Software zur Bildverarbeitung und -analyse.

Methoden: Drei mandibuläre Molaren mit der mesialen Wurzel, die eine große Isthmusbreite und eine Kanal-Konfiguration vom Typ II nach Vertucci aufwiesen, wurden ausgewählt und gescannt. Die Proben wurden einer von 3 experimentellen Ansätzen zugewiesen: (1) 5,25% Natriumhypochlorit + 17% EDTA, (2) bidestilliertes Wasser und (3) keine Spülung. Nach der Wurzelkanalaufbereitung wurden hochauflösende Scans der Zähne durchgeführt, und kostenlose Softwarepakete wurden verwendet, um die Menge der angesammelten Hartgewebe-Ablagerungen entweder im Kanalraum oder in den Isthmusbereichen zu registrieren und zu quantifizieren.

Ergebnisse: Die Kanalpräparation ohne Spülung führte dazu, dass 34,6% seines Volumens mit Hartgewebetrümmern gefüllt waren, während die Verwendung von bidestilliertem Wasser oder NaOCl gefolgt von EDTA eine Reduktion des prozentualen Volumens von Trümmern auf 16% bzw. 11,3% zeigte. Je näher der Abstand zum Isthmusbereich war, desto größer war die Menge der angesammelten Trümmer, unabhängig vom verwendeten Spülprotokoll.

Schlussfolgerungen: Durch die vorliegende Methode war es möglich, das Volumen der Hartgewebetrümmer in den Isthmusbereichen und im Wurzelkanalraum zu berechnen. Kostenlose Softwarepakete, die für die Bildrekonstruktion, Registrierung und Analyse verwendet werden, haben sich als vielversprechend für die Anwendung durch Endbenutzer erwiesen. (J Endod 2014;40:271–276)

Seit der ersten Beschreibung einer Schmierschicht auf instrumentierter Wurzel-Dentin hat das Konzept einer Schmierschicht eine entscheidende Rolle in der endodontischen Forschung und Praxis gespielt. Die Schmierschicht wurde als eine Oberflächenfilm von Trümmern definiert, die nach der Instrumentierung mit rotierenden Instrumenten oder endodontischen Feilen auf Dentin und anderen Oberflächen zurückgehalten wird. Sie besteht aus Dentinpartikeln, Überresten von vitalem oder nekrotischem Pulpa-Gewebe, bakteriellen Komponenten und zurückgehaltenem Spülmittel. Leider waren die Ergebnisse früherer Studien teilweise widersprüchlich, und die meisten klinischen Empfehlungen basierten nur auf begrenzten beschreibenden oder halbquantitativen in vitro Rasterelektronenmikroskopie-Bewertungen. Andererseits haben Paqué et al. eine interessante Diskussion über die erhebliche Ansammlung von Trümmern eröffnet, die nach der biomechanischen Präparation speziell in Finnen, Isthmusbereichen, Unregelmäßigkeiten und Verzweigungen des komplexen Wurzelkanalnetzwerks auftritt. Die Ansammlung von Hartgewebetrümmern wurde als Nebenwirkung der Reinigungs- und Formungsverfahren betrachtet und könnte klinisch relevanter sein als die Schmierschicht, da ihre beträchtliche Menge leicht Bakterienbiofilme aus den Desinfektionsverfahren beherbergen könnte. Die Bewertung der Ansammlung von Hartgewebetrümmern wurde durch die Kombination von zerstörungsfreier Mikro-Computertomographie (CT)-Bildgebung und der Entwicklung robuster Bildanalyse- und Verarbeitungssoftware ermöglicht. Durch die Mikro-CT-Bildgebung können Zähne vor und nach Reinigungs- und Formungsverfahren gescannt werden, und mit Hilfe geeigneter Software können die Bildvolumina, die aus beiden Scanning-Verfahren resultieren, geometrisch ko-registeriert werden (d.h. verschiedene Datensätze können in ein Koordinatensystem transformiert und integriert werden).

Dies ermöglicht in gewissem Maße die Identifizierung der Dentinreste, die nach der Präparation in den ursprünglichen Wurzelkanalraum gepackt wurden. Die Grundlage dieses Ansatzes ist einfach und wurde zuerst von Paqué et al. beschrieben und kürzlich von Robinson et al. gut definiert als „Pixel, die von Luft besetzt waren und dann Dentin wurden, müssen Reste sein.“

Interessante Ergebnisse über die Auswirkungen aktueller Reinigungs- und Formverfahren auf die Ansammlung von Hartgewebsresten wurden in jüngsten Studien gezeigt.

1. EDTA und passive ultraschallgestützte Spülung reduzierten die Ansammlung von Hartgewebsresten, aber etwa 50 % der Reste blieben weiterhin im Wurzelkanalraum.
2. Die Verwendung eines hypochloritkompatiblen Chelators ermöglichte eine Reduzierung der Ansammlung von Hartgewebsresten.
3. Selbstjustierende Feilsysteme (ReDent-Nova, Ra’anana, Israel) führten zu weniger angesammelten Hartgewebsresten in Wurzelkanalsystemen mit Isthmus als rotierende Instrumentierung mit ProTaper (Dentsply/Maillefer, Ballaigues, Schweiz) und Nadel/Spritzen-Spülung.

Diese Ergebnisse müssen hervorgehoben werden, da sie durch methodisch fundierte Experimente unter Verwendung von Mikro-CT-Technologie und Bildanalyse bereitgestellt wurden. Ein Punkt, der es wert ist, diskutiert zu werden, ist der jüngste methodologische Wandel in der Untersuchung der Ansammlung von Hartgewebetrümmern. Daher müssen einige Bedenken hinsichtlich der Mikro-CT-Technologie angesprochen werden, da es sich um ein kostenintensives, arbeitsaufwändiges und zeitaufwändiges Verfahren handelt, das eine lange Lernkurve erfordert, um die erforderliche Expertise zur Extraktion quantitativer Daten zu erlangen. Einer der Gründe für die hohen Kosten experimenteller Verfahren mit dieser Technologie hängt mit den typischerweise teuren proprietären Softwarepaketen zusammen. Dies ist einer der Punkte, die die weltweite Verbreitung dieser nützlichen Methodik verhindern.

Daher war das Ziel dieser Studie, eine schrittweise Beschreibung einer neuen Methode zu präsentieren, die verwendet wird, um longitudinal die Ansammlung von Hartgewebetrümmern im Wurzelkanalraum nach biomechanischer Vorbereitung zu identifizieren, zu messen und dreidimensional zu kartieren, wobei kostenlose Software zur Bildverarbeitung und -analyse verwendet wird. Ihre Vorteile gegenüber proprietären Softwarepaketen zur Bildanalyse und ihre Einschränkungen werden ebenfalls sorgfältig behandelt.

Materialien und Methoden

Auswahlkriterien für Zähne

Diese Studie wurde vom Ethikkomitee, Nucleus der Studien zur kollektiven Gesundheit (Protokoll Nr. 2223-CEP/HUPE), überprüft und genehmigt. Einhundertzwanzig menschliche mandibuläre erste und zweite Molaren mit vollständig getrennten Wurzeln wurden aus einem Pool extrahierter Zähne entnommen. Die Zähne wurden aus Gründen extrahiert, die nicht mit dieser Studie in Zusammenhang standen, und zunächst anhand von digitalen Röntgenaufnahmen in buccolingualer Richtung ausgewählt, um mögliche Wurzelkanalobstruktionen zu erkennen und den Krümmungswinkel der mesialen Wurzel gemäß Schneider zu bestimmen. Der Krümmungswinkel wurde mit einem Open-Source-Bildanalyseprogramm (Fiji v.1.47n; Madison, WI) gemessen, und es wurden nur Zähne mit einer mesialen Wurzel mit moderater Krümmung (zwischen 10^◦–20^◦) ausgewählt. Darüber hinaus umfassten die Einschlusskriterien nur Molaren, bei denen die endgültige apikale Vermessung der mesialen Kanäle das Einführen einer Handfeile der Größe 10 (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz) bis zur Arbeitslänge ermöglichte. Zudem wurde die Länge der Proben auf zwischen 20 und 22 1 mm standardisiert, um die Einführung von Störvariablen zu verhindern, die zu Variationen in den Vorbereitungsverfahren beitragen könnten. Infolgedessen wurden 52 mandibuläre Molaren ausgewählt und in einer 0,1%igen Thymol-Lösung bei 5^◦C aufbewahrt.

Um einen umfassenden Überblick über die Anatomie des Wurzelkanals zu erhalten, wurden diese Zähne in einer relativ niedrigen isotropen Auflösung (70 mm) mit einem Mikro-Computertomographie-Scanner (SkyScan 1172; Bruker-microCT, Kontich, Belgien) bei 70 kV und 114 mA vorgescant. Basierend auf den 3-dimensionalen (3D) Modellen dieses Vorscan-Satzes von Bildern wurden 37 mandibuläre Molaren ausgewählt, die einen mesialen Wurzelkanal mit einem Typ II Vertucci-Kanal-Konfigurationssystem und einer großen Isthmusbreite zwischen den mesialen Kanälen aufwiesen. Nach der Resektion der distalen Wurzel auf Höhe der Gabelung wurden 3 Zähne zufällig für die vorliegende Studie ausgewählt und erneut mit einer isotropen Auflösung von 14,16 mm gescannt. Die anderen Zähne wurden für eine weitere Verwendung aufbewahrt.

Wurzelkanalaufbereitung und Spülung

Die Apex der 3 Zähne wurden mit Heißkleber versiegelt und in Polyvinylsiloxan eingebettet, um den Effekt der apikalem Gasansammlung in einem geschlossenen Kanalsystem während der Wurzelkanalaufbereitung zu simulieren. Um die Kernregistrierungsprozesse weiter zu optimieren, wurde jeder Zahn koronal-apikal in einen maßgefertigten Halter aus Epoxidharz (Ø = 18 mm) eingesetzt, um ihn reibungslos in den Probenhalter des Mikro-CT-Geräts einzupassen. Die Proben wurden zufällig einer der 3 experimentellen Ansätze zugewiesen, und ein Münzwurf wurde verwendet, um zu bestimmen, welche Zähne mit den folgenden Spülprotokollen behandelt werden sollten:

1. 5,25% Natriumhypochlorit (NaOCl) + 17% EDTA
2. Bidestilliertes Wasser
3. Keine Spülung (positive Kontrolle)

Zähne wurden mit einer Nickel-Titan-Rückführtechnik standardisiert vorbereitet. Die Zähne wurden zugänglich gemacht, und die Durchgängigkeit des Wurzelkanals wurde bestätigt, indem vor und nach Abschluss der Wurzelkanalaufbereitung eine K-file der Größe 10 (Dentsply Maillefer) durch das apikale Foramen eingeführt wurde. Die Arbeitslänge wurde ermittelt, indem 1 mm von der Kanallänge abgezogen wurde. Reciproc R25 (VDW GmbH, München, Deutschland) wurde in den Kanal eingeführt, bis Widerstand spürbar war, und dann in einer rückführenden Bewegung aktiviert, die von einem 6:1 Winkelstück (Sirona, Bensheim, Deutschland) angetrieben wurde, das von einem Elektromotor (VDW Silver; VDW GmbH, München, Deutschland) mit der voreingestellten Konfiguration „Reciproc ALL“ betrieben wurde. Das Instrument wurde in apikaler Richtung mit einer ein- und auswärts gerichteten Hackbewegung von etwa 3 mm Amplitude und leichtem apikalen Druck bewegt. Nach 3 Hackbewegungen wurde das Instrument aus dem Kanal entfernt und gereinigt. Ein einzelner Operator mit Erfahrung in der Durchführung von Wurzelkanalbehandlungen mit rückführenden Techniken führte alle Vorbereitungen durch.

Für die Spülprotokolle 1 (5,25% NaOCl + 17% EDTA) und 2 (bidestilliertes Wasser) wurden die Spüllösungen kontinuierlich mit einer VATEA-Pumpen (ReDent-Nova, Ra’anana, Israel) mit einer Rate von 2 ml/min geliefert, die mit einer 30-G Endo-Eze-Spitze (Ultradent Products Inc, South Jordan, UT) verbunden war, die in den Kanal eingeführt wurde, ohne bis zu 2 mm vom apikalen Foramen zu binden. Die Aspiration wurde mit einer SurgiTip (Ultradent Products Inc) durchgeführt, die an eine Hochgeschwindigkeits-Saugpumpe angeschlossen war. Zwischen jedem Vorbereitungsschritt wurden die Wurzelkanäle mit 2 ml Spüllösung für 1 Minute gespült. Infolgedessen wurde ein Gesamtvolumen von 20 ml 5,25% NaOCl (Protokoll 1) und bidestilliertem Wasser (Protokoll 2) pro Wurzelkanal während der biomechanischen Vorbereitung verwendet. Nach der Wurzelkanalpräparation wurde eine zusätzliche Spülung mit 20 ml der Spüllösung für 10 Minuten durchgeführt. Somit wurde in jedem Protokoll ein Gesamtvolumen von 40 ml Spüllösung pro Kanal für eine Gesamtzeit von 30 Minuten verwendet. Nach diesem Schritt wurde die Schmierschicht mit 3 ml 17% EDTA (pH = 7,7) entfernt, die mit einer Rate von 1 ml/min für 3 Minuten geliefert wurde. Anschließend wurden alle Kanäle mit absorbierenden Papierpunkten (Dentsply Maillefer) getrocknet. Für Protokoll 3 wurden mesiale Kanäle ohne Spüllösung vorbereitet.

Micro-CT-Scans

Hochauflösende Scans, vor und nach der Wurzelkanalbehandlung, wurden pro Zahn unter Verwendung der gleichen ausgewählten Parameter durchgeführt. Die Zähne wurden (SkyScan 1172) bei 70 kV, 114 mA und einer isotropen Pixelgröße von 14,16 mm gescannt. Das Scannen erfolgte durch eine 360^◦-Drehung um die vertikale Achse mit einer Kamera-Belichtungszeit von 7.000 Millisekunden, einem Rotationsschritt von 0,5^◦ und einer Rahmenmittelung von 5. Röntgenstrahlen wurden mit einem 1-mm-Aluminiumfilter gefiltert. Eine Flächenkorrektur wurde vor den Scanning-Verfahren durchgeführt, um Variationen in der Pixelsensitivität der Kamera zu korrigieren. Die Bilder wurden mit NRecon v.1.6.3 (Brucker-microCT) unter Verwendung einer Strahlenhärtungskorrektur von 40% und einer Ringartefaktkorrektur von 10 rekonstruiert, was zur Erfassung von 700–800 transversalen Querschnitten pro Zahn im Bitmap-Format führte. Das Interessensvolumen wurde ausgewählt und erstreckte sich vom Furkationsniveau bis zur Spitze der mesialen Wurzel.

Quantitative Bildanalyse

Für die quantitative Analyse wurden die ursprünglichen Graustufenquerschnittsbilder der Wurzeln vor und nach der Präparation mit einem interaktiven Segmentierungsschwellenwert verarbeitet, um Dentin und Ablagerungen vom Wurzelkanalraum zu trennen, unter Verwendung der Softwareoberfläche Seg3D v.2.1.4 (National Institutes of Health Center for Integrative Biomedical Computing, University of Utah Scientific Computing and Imaging Institute, Salt Lake City, UT). Dieser Prozess umfasst die Auswahl des Bereichs der Graustufen, der erforderlich ist, um Regionen eines bestimmten Bildes zu erkennen und es in seine spezifischen Komponenten zu unterteilen. Das Endergebnis ist ein binäres Bild, das nur aus schwarzen oder weißen Pixeln besteht, wobei die schwarzen Pixel die leeren Räume und die weißen Pixel das Objekt von Interesse darstellen. Anschließend wurde eine Labelmaske auf die segmentierten Regionen von Interesse angewendet und als farbige undurchsichtige Ebenen gespeichert. Mit derselben Software wurden die Labelmaskenbildstapel der Wurzel von den Zähnen vor und nach der Kanalpräparation ausgewählt und durch einen automatischen Überlagerungsprozess basierend auf dem äußeren Wurzelkontur mit 1.000 Interaktionen ko-registeriert. Um diesen Prozess zu validieren, wurden nicht präparierte Zähne zweimal dem Scanprozess unterzogen, indem sie aus dem Probenhalter des Mikro-CT-Geräts entfernt und wieder eingesetzt wurden. Danach zeigte der Unterschied zwischen den Vor- und Nach-Scan-Datensätzen, der durch eine morphologische Subtraktionsoperation erzielt wurde, einen rechnerischen Fehler von nur 1% (~2 Voxeln), was die Zuverlässigkeit des Registrierungsprozesses bestätigte.

Die Labelmasken der registrierten Datensätze jedes Zahns wurden in die Fiji-Software importiert und normalisiert. Im Normalisierungsverfahren wurden alle Pixelwerte in den Maskendateien eingestuft und in eine Anzahl von Quantilen unterteilt. Danach wurde jeder der Werte in einem bestimmten Quantil durch den Mittelwert in diesem Quantil ersetzt, was zu einer sehr ähnlichen Verteilung der Histogrammwerte über alle Bilder führte.

Anschließend wurde der Kanalspeicher als Ergebnis einer automatischen bitweisen Ausnahmeoperation zwischen der Wurzelbildsequenz mit segmentiertem Dentin segmentiert, und dieselbe Sequenz wurde dupliziert und invertiert. Die Bildsequenz, die aus dieser Operation resultierte, wurde weiter verwendet, um die angesammelten Hartgewebetrümmer mittels morphologischer Operationen zu identifizieren. Die Quantifizierung der Trümmer erfolgte durch den Unterschied zwischen dem nicht präparierten und dem präparierten Wurzelkanalraum unter Verwendung von Nachbearbeitungsverfahren in der Fiji-Software (Abb. 1A–H). Das Vorhandensein eines Materials mit einer Dichte, die der von Dentin in zuvor von Luft besetzten Regionen im nicht präparierten Wurzelkanalraum ähnlich war, wurde als Trümmer betrachtet und durch die Schnittmenge zwischen Bildern vor und nach der Kanalbearbeitung quantifiziert. Die Identifizierung von Hartgewebetrümmern war das Ergebnis der Schnittmenge (UND) des Bildes des präparierten Wurzelkanals ohne Trümmer und des gleichen Bildes, das jedoch mit Trümmern gefüllt war. Das Volumen des übereinstimmenden Kanalspeichers vor und nach der Präparation sowie das Gesamtvolumen der angesammelten Hartgewebetrümmer wurden in absoluten Werten berechnet.

In der Folge wurde der Stapel von Bildern, der nach der Quantifizierung von Ablagerungen erhalten wurde (Abb. 2A–E), dreidimensional mit einem Plug-in 3D-Viewer (Internationale Medieninformatik; HTW Berlin, Berlin, Deutschland) gerendert. Dreidimensionale Modelle des unpräparierten Kanals, des präparierten Kanals und der gesamten Ablagerungen wurden gerendert (Abb. 2F–H). Die Software CTVol v.2.2.1 (Bruker-microCT) wurde zur Visualisierung und qualitativen Bewertung der 3D-Modelle verwendet.

Ergebnisse

Es war möglich, die angesammelten Hartgewebsreste nach der Vorbereitung in den mesialen Wurzelkanälen für alle getesteten Protokolle zu identifizieren und zu messen (Abb. 2I–K). Tabelle 1 zeigt das prozentuale Volumen des angesammelten Hartgewebes nach der Vorbereitung der mesialen Kanäle von mandibularen Molaren unter Verwendung verschiedener Spülprotokolle. Die Wurzelkanalpräparation ohne Spülung (positive Kontrollgruppe) führte dazu, dass 34,6% seines Volumens mit Hartgewebsresten gefüllt waren, während die Verwendung von bidestilliertem Wasser oder 5,25% NaOCl gefolgt von 17% EDTA eine Reduktion des prozentualen Volumens der Reste auf 16% bzw. 11,3% zeigte; dies wurde deutlich in den 3D-Modellen in Abbildung 2 beobachtet. Diese Reduktion wurde auch beobachtet, als der Isthmusbereich separat analysiert wurde.

Nach der qualitativen Bewertung der 3D-Modelle und Querschnitte der Proben war es möglich zu beobachten, dass sich harte Gewebetrümmer nicht nur in den Isthmusbereichen, sondern auch in Unregelmäßigkeiten der dentinalen Wände (Abb. 2D und G) ansammelten, was unterstreicht, dass dies ein Muster entlang der gesamten Länge des Wurzelkanals war. Die Verteilung der angesammelten harten Gewebetrümmer entlang der Wurzelkanalebenen ist im Diagramm in Abbildung 3 dargestellt.

Diskussion

In der Endodontie wurde die nicht destruktive Mikro-CT-Technologie erfolgreich zur Messung von Ablagerungen in ex vivo-Experimenten eingesetzt. Durch die vorliegende Methode war es möglich, das Volumen der angesammelten Hartgewebsablagerungen in den Isthmusbereichen und im instrumentierten Wurzelkanalraum getrennt zu berechnen (Abb. 2A–E). Die Fähigkeit, die Ablagerungen entweder im nicht instrumentierten Isthmusbereich oder im instrumentierten Wurzelkanalraum unabhängig zu bewerten, ist insofern geeignet, als sie das Verständnis der Auswirkungen einer bestimmten Präparationstechnik oder eines Spülprotokolls in jedem dieser Bereiche oder im Wurzelkanalsystem als Ganzes ermöglicht. Nach dem besten Wissen der Autoren ist dies ein innovativer Aspekt im Vergleich zu früheren Studien, in denen die Messungen auf den Isthmusbereich beschränkt waren. Es kann angenommen werden, dass die Bildverarbeitung und -analyse, die in den vorherigen Studien verwendet wurden, nicht in der Lage waren, zwischen dem präparierten Wurzelkanalraum und den dicht gepackten angesammelten Ablagerungen zu unterscheiden. Dies könnte erklären, warum die angesammelten Ablagerungen auf der ursprünglichen Wurzelkanalanatomie und nicht auf der Anatomie nach der Präparation überlagert waren.

Nach einigen früheren Berichten war die Natriumhypochloritlösung in Kombination mit verschiedenen Spülprotokollen nicht in der Lage, Ablagerungen aus schwer zugänglichen Bereichen des Wurzelkanals, wie Isthmus, Finnen und Unregelmäßigkeiten, vollständig zu entfernen; die aktuellen Ergebnisse bestätigen diese Erkenntnisse, die leicht in den 3D-Modellen der präparierten Zähne (Abb. 2) zu beobachten sind. In diesem ersten Bericht wurden Messungen nur durchgeführt, um zu zeigen, dass die Methode in der Lage ist, die angesammelten Hartgewebsablagerungen sowohl in den Isthmusbereichen als auch im präparierten Wurzelkanal zuverlässig zu berechnen; das war der Grund, warum nur 3 Zähne verwendet wurden und somit keine statistischen Vergleiche angestellt wurden. Dennoch kann angenommen werden, dass Kanäle, die mit bidestilliertem Wasser gespült wurden, eine höhere Tendenz zur Ablagerung von Rückständen aufwiesen im Vergleich zum herkömmlichen Spülprotokoll, obwohl in beiden Fällen die gleiche Flussrate der Lösung und die gleiche Spülzeit angewendet wurden (Abb. 2I–K). Das übergeordnete Ziel dieser Studie war es zu testen, ob ein Ansatz mit freier Software effektiv zur Messung der Ansammlung von Ablagerungen wäre und auch Unterschiede in der Ergebnismessung aufzuzeigen. Aus diesem Grund wurden keine nennenswerten Versuchsgruppen gebildet, und es wurden nur 3 Zähne verwendet. Daher wurde neben den quantitativen Daten eine qualitative beschreibende Analyse durchgeführt, und es war ausreichend, um die Unterschiede zwischen den 3 Protokollen darzustellen, da die Größe des getesteten Effekts groß und stark ist.

Wie erwartet war das prozentuale Volumen der angesammelten Hartgewebetrümmer in den nicht gespülten Kanälen (34,6%) und in den mit bidestilliertem Wasser gespülten Kanälen (16%) höher im Vergleich zum konventionellen Spülprotokoll, das deutlich weniger verbleibende Trümmer zeigte (11,3%). Die Gewebelösungsfähigkeit von wässrigem Hypochlorit in Kombination mit EDTA könnte das niedrigste verbleibende Trümmerprozent im Wurzelkanal erklären. Ähnlich wurde im Isthmusbereich das niedrigste prozentuale Volumen an Trümmern beobachtet, als die Kanäle mit 5,25% NaOCl plus 17% EDTA gespült wurden. Wie erwartet zeigte der nicht gespülte Zahn deutlich mehr angesammelte Trümmer, sicherlich aufgrund des Fehlens des Flüssigkeitsflusses. Dies steht im Einklang mit einer klassischen Studie von Baker et al., die 70% mehr Trümmer fand, als die Kanalaufbereitung ohne jegliche Spülung durchgeführt wurde.

Es ist eine bemerkenswerte Erkenntnis, dass das prozentuale Volumen der Trümmer in der vorliegenden Studie niedriger war als in den zuvor berichteten. Dies ist in der Tat zu erwarten und kann erklärt werden, da in diesen Studien das Volumen des Wurzelkanals vor der Aufbereitung zum Vergleich verwendet wurde, während in der aktuellen Studie der Referenzparameter das Volumen des Kanals nach der Aufbereitung war. Die Annahme hinter diesem neuen Ansatz basiert auf der Überlegung, dass das endgültige Kanalvolumen das tatsächliche Volumen des Kanals nach mechanischer Erweiterung ist.

Typischerweise sind proprietäre Softwarepakete ziemlich teuer, und ihre Verfügbarkeit für die allgemeine Forschungsgemeinschaft ist begrenzt. Darüber hinaus erfüllen die meisten von ihnen nicht die speziellen Funktionen, die für die endodontische Forschung erforderlich sind. Für diesen Artikel basierte die Auswahl der Software zur Bildverarbeitung und -visualisierung auf einem Hauptkriterium: der kostenlosen Verfügbarkeit. Kurz gesagt, das NRecon-Paket (Brucker Mikro-CT) wurde verwendet, um Querschnittsbilder aus Tomografie-Projektionsbildern zu rekonstruieren. Anschließend wurde die Seg3D-Software (National Institutes of Health Center for Integrative Biomedical Computing) verwendet, um Datensätze vor und nach der Wurzelkanalbehandlung zu registrieren. Schließlich wurde die Menge an Schmutz mit der Fiji-Software berechnet. Dies ist ein wichtiger Aspekt und kann Forschungsgruppen aller Budgets zugutekommen. Folglich kann kostenlose Software dazu beitragen, die Verwendung von 3D-Rekonstruktion und Mikro-CT-Methoden im Allgemeinen zu verbreiten.

Auf der einen Seite verfügt die hier verwendete Software über viele automatische Werkzeuge zur Datenverarbeitung und -registrierung, die die Bildanalyse zu einem weniger arbeitsintensiven und zeitaufwändigen Verfahren machen. Auf der anderen Seite kann diese Palette automatischer Werkzeuge zu einigen Verfahrensfehlern führen, die sich auf die endgültigen Messungen auswirken. Daher wurde besonderes Augenmerk auf die Genauigkeit des Registrierungsprozesses gelegt, der mit der Seg3D-Software durchgeführt wurde, sowie auf die Genauigkeit der digitalen Bildanalyse und -verarbeitung mit der Fiji-Software durch die Verwendung von Aluminiumkugellagern. Dennoch war, im Gegensatz zu den Ergebnissen von Robinson et al., der Rechenfehler für die größten Kugeln bei allen Proben geringer, während die kleineren Kugeln gleiche Ergebnisse für das Volumen zeigten. Folglich wurden die von der Fiji-Software durchgeführten Messungen als zuverlässig für die Quantifizierung des Volumens, selbst bei kleinen Proben, angesehen.

Ein großer Aufwand wurde auch betrieben, um eine robuste Basislinie bezüglich der Länge und Krümmung des Wurzelkanals sowie der anatomischen Konfiguration zu schaffen. Dies ist ein kritischer Schritt, um den Einfluss der Anatomie auf die Endergebnisse zu minimieren. In der vorliegenden Studie wurden nur Kanäle mit der Klassifikation Typ II von Vertucci ausgewählt, um das Vorhandensein von Isthmusverbindungen und die Kommunikation zwischen den mesialen Kanälen sowie schwer zugänglichen Bereichen, in denen sich Gewebetrümmer ansammeln, sicherzustellen.

Ein geschlossener Kanaldesign wurde verwendet, um in vivo Bedingungen nachzuahmen, in denen das Foramen im alveolären Knochen und im parodontalen Ligament eingeschlossen ist; gemäß Tay et al. erzeugt das geschlossene Kanalsystem eine Gasansammlung, die oft verhindert, dass das Spülmittel die letzten apikalen Millimeter des Kanalraums erreicht. Dieser Ansatz wurde auch in anderen Studien verwendet, was die wissenschaftliche Besorgnis unterstreicht, den Effekt der Gasansammlung auf die Spülprotokolle zu verstehen.

Isthmusverbindungen, die mehrere Kanäle verbinden, sind die Art der anatomischen Konfiguration, die eine klinische Herausforderung darstellt, die direkt mit den Spülprotokollen verbunden ist, da alle Vorbereitungstechniken oft angesammelte harte und weiche Gebereste sowie Mikroorganismen in diesen schwer zugänglichen Bereichen zurücklassen. Um die Abgabe und den Fluss des Spülmittels zu verbessern, stehen verschiedene Geräte und Lösungen zur Verfügung. In dieser Studie wurde eine 5,25%ige NaOCl-Lösung gefolgt von 17% EDTA verwendet, da sie die weltweit am häufigsten verwendete Spüllösung ist und die Eigenschaften besitzt, ein effizienter Lösungsmittel für anorganisches und organisches Gewebe zu sein. Bidestilliertes Wasser wurde als Kontrollspülprotokoll verwendet, das als weniger effektiv angesehen wird, da Wasser eine inerte Lösung ist und somit nur der physikalische Effekt des Flusses des Spülmittels zu erwarten wäre. Darüber hinaus wurden die Zeit (30 Minuten) und das Gesamtvolumen (40 mL) der Spülmittel sorgfältig beobachtet, um vergleichbare physikalische Spülbedingungen zwischen diesen experimentellen Protokollen sicherzustellen und einen soliden klinischen Standard zu reproduzieren. Nach der Studie von Paqué et al. wurde hier kein Spülprotokoll verwendet; somit war es möglich, einen Standard für den Vergleich mit einer großen Ansammlung von Trümmern zu gewährleisten, die aus der direkten mechanischen Wirkung des Instruments auf die dentinalen Wände resultierte, ohne auch nur auf einen Flusseffekt der Spüllösung zu zählen.

Nachdem bekannt ist, dass Reinigung und Formgebung relevante Prozesse für das Ergebnis der endodontischen Therapie sind, sind weitere Experimente notwendig, um Antidebris-Strategien zu bewerten und die potenzielle Korrelation zwischen den angesammelten Hartgewebsresten und der Penetration der Spüllösung, dem mikrobiellen Überleben in komplexer Wurzelkanalanatomie und der Wurzelkanalfüllung zu testen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass trotz der langen Lernkurve, die erforderlich ist, um mit diesen neuen Bildgebungstechnologien umzugehen, die in der vorliegenden Studie verwendeten kostenlosen Softwarepakete zur Bildrekonstruktion, Registrierung und Analyse vielversprechend für die Anwendung durch Endbenutzer in der zeitgenössischen endodontischen Forschung sind.

Autoren: Gustavo De-Deus, Juliana Marins, Aline de Almeida Neves, Claudia Reis, Sandra Fidel, Marco A. Versiani, Haimon Alves, Ricardo Tadeu Lopes, Sidnei Paciornik

Literaturverzeichnis:

1. McComb D, Smith DC. Eine vorläufige Untersuchung mit dem Rasterelektronenmikroskop von Wurzelkanälen nach endodontischen Verfahren. J Endod 1975;1:238–42.
2. De-Deus G, Reis C, Paciornik S. Kritische Bewertung veröffentlichter Studien zur Entfernung der Schmierschicht: methodische Probleme. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Endod 2011;112: 531–43.
3. Glossar der endodontischen Begriffe, 8. Aufl. Chicago, IL: American Association of Endodontists; 2012.
4. Paqué F, Laib A, Gautschi H, et al. Analyse der Ansammlung von Hartgewebsresten durch hochauflösende Computertomographie-Scans. J Endod 2009;35:1044–7.
5. Robinson JP, Lumley PJ, Claridge E, et al. Eine analytische Mikro-CT-Methodik zur Quantifizierung anorganischer Dentinreste nach interner Zahnpräparation. J Dent 2012;40:999–1005.
6. Versiani MA, Leoni GB, Steier L, et al. Mikro-Computertomographie-Studie von ovalen Kanälen, die mit den Selbstjustierenden Feilen, Reciproc, WaveOne und Pro-Taper Universal Systemen präpariert wurden. J Endod 2013;39:1060–6.
7. Paqué F, Boessler C, Zehnder M. Ansammlung von Hartgewebsresten in mesialen Wurzeln von mandibulären Molaren nach sequenziellen Spülschritten. Int Endod J 2010; 44:148–53.
8. Paqué F, Rechenberg D-K, Zehnder M. Reduktion der Ansammlung von Hartgewebsresten während der rotierenden Wurzelkanalinstrumentierung durch Etidronsäure in einem Natriumhypochlorit-Spüllösung. J Endod 2012;38:692–5.
9. Paqué F, Al-Jadaa A, Kfir A. Ansammlung von Hartgewebsresten, die durch konventionelle rotierende versus selbstjustierende Feileninstrumentierung in mesialen Wurzelkanalsystemen von mandibulären Molaren erzeugt wurden. Int Endod J 2012;45:413–8.
10. Schneider SW. Ein Vergleich der Kanalpräparationen in geraden und gebogenen Wurzelkanälen. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Endod 1971;32:271–5.
11. Schindelin J, Arganda-Carreras I, Frise E, et al. Fiji: eine Open-Source-Plattform zur biologischen Bildanalyse. Nature methods 2012;9:676–82.
12. Vertucci FJ. Wurzelkanalanatomie und ihre Beziehung zu endodontischen Verfahren. Endod Topics 2005;10:3–29.
13. Susin L, Liu Y, Yoon JC, et al. Wirksamkeit der Kanal- und Isthmusdebridement von zwei Spülmittelagitationstechniken in einem geschlossenen System. Int Endod J 2010;43: 1077–90.
14. Tay FR, Gu LS, Schoeffel GJ, et al. Einfluss des Dampfsperres auf das Wurzelkanaldebridement unter Verwendung einer seitlich belüfteten Nadel zur positiven Druckspülung. J Endod 2009;36: 745–50.
15. Peters OA, Boessler C, Paqué F. Wurzelkanalpräparation mit einem neuartigen Nickel-Titan-Instrument, bewertet mit Mikro-Computertomographie: Kanaloberflächenpräparation über die Zeit. J Endod 2010;36:1068–72.
16. Peters OA. Aktuelle Herausforderungen und Konzepte in der Vorbereitung von Wurzelkanalsystemen: eine Übersicht. J Endod 2004;30:559–67.
17. Gao Y, Peters OA, Wu H, et al. Ein Anwendungsrahmen für die dreidimensionale Rekonstruktion und Messung für die endodontische Forschung. J Endod 2009;35:269–74.
18. Johnson M, Sidow SJ, Looney SW, et al. Wirksamkeit des Kanal- und Isthmusdebridements unter Verwendung einer Schallspültechnik in einem geschlossenen Kanalsystem. J Endod 2012;38: 1265–8.
19. Baker NA, Eleazer PD, Averbach RE, et al. Rasterelektronenmikroskopische Studie zur Wirksamkeit verschiedener Spüllösungen. J Endod 1975;1:127–35.
20. Peters OA, Peters CI, Schönenberger K, et al. ProTaper rotierende Wurzelkanalpräparation: Auswirkungen der Kanal-Anatomie auf die endgültige Form, analysiert mit Mikro-CT. Int Endod J 2003;36:86–92.
21. Versiani MA, P´ecora JD, Sousa-Neto MD. Mikro-Computertomographie-Analyse der Wurzelkanalanatomie von einwurzeligen mandibulären Eckzähnen. Int Endod J 2013;46: 800–7.
22. De Pablo OV, Estevez R, Péix Sánchez M, et al. Wurzelanatomie und Kanalstruktur des permanenten mandibulären ersten Molaren: eine systematische Übersicht. J Endod 2010;36: 1919–31.
23. Adcock JM, Sidow SJ, Looney SW, et al. Histologische Bewertung der Wirksamkeit des Kanal- und Isthmusdebridements von zwei verschiedenen Spülmittelliefertechniken in einem geschlossenen System. J Endod 2011;37:544–8.
24. Parente JM, Loushine RJ, Susin L, et al. Wurzelkanaldebridement unter Verwendung manueller dynamischer Agitation oder des EndoVac für die finale Spülung in einem geschlossenen System und einem offenen System. Int Endod J 2010;43:1001–12.
25. Gu Li-sha, Kim Jong Ryul, Ling Junqi, et al. Übersicht über zeitgenössische Spülmittelagitationstechniken und -geräte. J Endod 2009;35:791–804.
26. Saleh IM, Ruyter IE, Haapasalo M, et al. Bakterielle Penetration entlang verschiedener Wurzelkanalfüllmaterialien in Anwesenheit oder Abwesenheit der Schmierschicht. Int Endod J 2008;41:32–40.
27. Siqueira JJ, Alves FR, Versiani MA, et al. Korrelation zwischen bakteriologischer und mikro-Computertomographie-Analyse von mesialen Kanälen mandibulärer Molaren, die mit SAF, Reciproc und Twisted File-Systemen präpariert wurden. J Endod 2013;39: 1044–50.
28. De-Deus G, Reis C, Beznos D, et al. Eingeschränkte Fähigkeit von drei gängigen thermo-plastifizierten Guttapercha-Techniken zur Füllung ovaler Kanäle. J Endod 2008;34: 1401–5.