Mikro-Computertomographische Bewertung der Auswirkungen von ProTaper Next und Twisted File Adaptive Systemen auf dentale Risse

Zusammenfassung

Einleitung: Ziel der vorliegenden Studie war es, die Häufigkeit von dentinalen Mikrofrakturen zu bewerten, die nach der Wurzelkanalaufbereitung mit den Systemen ProTaper Next (PTN; Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz) und Twisted File Adaptive (TFA; SybronEndo, Orange, CA) durch mikro–computertomographische Analyse beobachtet wurden.

Methoden: Zwanzig mäßig gekrümmte mesiale Wurzeln von mandibulären Molaren mit einer Typ II Vertucci-Kanal-Konfiguration wurden zufällig zwei experimentellen Gruppen (n = 10) zugewiesen, je nach dem verwendeten System zur Wurzelkanalaufbereitung: PTN oder TFA-Systeme. Die Proben wurden vor und nach der Wurzelkanalaufbereitung durch hochauflösende mikro–computertomographische Bildgebung gescannt. Anschließend wurden prä- und postoperative Querschnittsbilder der mesialen Wurzeln (N = 25.820) gesichtet, um das Vorhandensein von dentinalen Defekten zu identifizieren.

Ergebnisse: Dentinale Mikrofrakturen wurden in 38,72% (n = 5150) und 30,27% (n = 3790) der Querschnittsbilder in den PTN- bzw. TFA-Gruppen beobachtet. Alle in den postoperativen Scans identifizierten dentinalen Defekte waren bereits in den entsprechenden präoperativen Bildern vorhanden.

Fazit: Die Wurzelkanalaufbereitung mit den PTN- und TFA-Systemen führte nicht zur Bildung neuer dentinaler Mikrorisse. (J Endod 2015;■:1–4)

Die Entwicklung neuer Wurzelkanalaufbereitungssysteme auf Nickel-Titan (NiTi)-Basis, wie die kürzlich eingeführten ProTaper Next (PTN; Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz) und Twisted File Adaptive (TFA; SybronEndo, Orange, CA) Systeme, basiert hauptsächlich auf Änderungen im Instrumentendesign, der Legierung und der Kinematik.

Das PTN-System besteht aus 3 Instrumenten, die aus einer einzigartigen NiTi-Legierung und M-Draht hergestellt sind, die durch einen thermischen Behandlungsprozess gefertigt werden, und umfasst ein variables Taper-Design sowie eine einzigartige versetzte Rotationsmasse, die die Stärke und Flexibilität entlang des aktiven Teils verbessert. Laut Hersteller führt das Design von PTN zu einer asymmetrischen Rotationsbewegung, die darauf abzielt, den Schraubeneffekt zu verringern, indem die Kontaktfläche zwischen der Datei und der dentinalen Wand minimiert wird, was die apikale Kontrolle über extrudierte Rückstände verbessert. Das TFA-System wurde mit 3 Designeigenschaften entwickelt, nämlich R-Phasen-Wärmebehandlung, Verdrehen des Metalls und spezielle Oberflächenbehandlung, die angeblich die Stärke, Flexibilität und Ermüdungsbeständigkeit verbessern und die Transportierung selbst in stark gekrümmten Wurzelkanälen minimieren. TFA-Instrumente werden von einem speziellen Motor (Elements Adaptive Motor, SybronEndo) angetrieben, der die Bewegung automatisch an eine kontinuierliche Rotations- oder oszillierende Bewegung anpasst, abhängig von der reibungstechnischen intrakanalischen Belastung über das Instrument während der Wurzelkanalaufbereitung.

Mehrere Studien haben die Entwicklung von dentinalen Defekten, wie Mikrorissen und Craze-Linien, nach der Wurzelkanalaufbereitung mit NiTi-basierten Instrumenten berichtet. Diese dentinalen Defekte können als Auslöser für vertikale Wurzelfrakturen fungieren und können das langfristige Überleben endodontisch behandelter Zähne beeinflussen. Kürzlich zeigten Capar et al. unter Verwendung der destruktiven Schnitttechnik, dass PTN weniger dentinale Risse verursachte im Vergleich zum ProTaper Universal-System (Dentsply Maillefer). Bisher wurden weder PTN noch TFA hinsichtlich der Bildung von Dentin-Mikrorissen durch nicht-destructive Bildgebungstechnologie bewertet. Daher hatte diese Studie zum Ziel, die prozentuale Häufigkeit von dentinalen Mikrorissen zu bewerten, die nach der Wurzelkanalaufbereitung mit den PTN- und TFA-Systemen unter Verwendung einer hochauflösenden Mikro-Computertomographie (Mikro-CT) Analyse beobachtet wurden. Die getestete Nullhypothese war, dass die Wurzelkanalaufbereitung mit den PTN- und TFA-Systemen nicht in der Lage ist, neue Dentin-Mikrorisse zu erzeugen.

Material und Methoden

Berechnung der Stichprobengröße

Die gesamte Stichprobengröße für diese Studie wurde nach der Schätzung der Effektgröße von dentinalen Defekten, die durch rotierende und reziproke Systeme gefördert wurden, berechnet, wie zuvor berichtet, wobei die prozentuale Summe der Proben mit vollständigen und unvollständigen dentinalen Rissen zwischen 18,3% und 51,6% lag. Acht Proben wurden durch den Chi-Quadrat-Test und den Varianzstatistik-Test (G*Power 3.1 für Macintosh; Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Düsseldorf, Deutschland) mit a = 0,05 und b = 0,95 als die minimale Größe angegeben, die erforderlich ist, um denselben Effekt der Instrumente auf Dentin zu beobachten.

Stichprobenauswahl

Nach der Genehmigung durch den Ethikkommission wurden 175 menschliche mandibuläre erste und zweite Molaren mit vollständig getrennten Wurzeln, die aus Gründen, die nicht mit dieser Studie zusammenhängen, extrahiert wurden, aus einem Pool von Zähnen entnommen. Alle Wurzeln wurden zunächst mit einem Stereomikroskop unter 12-facher Vergrößerung inspiziert, um Zähne mit sichtbaren vorbestehenden Risslinien oder Rissen zu erkennen und auszuschließen. Anschließend wurde ein digitales Röntgenbild in buccolingualer Richtung aufgenommen, um mögliche Wurzelkanalobstruktionen zu visualisieren und den Krümmungswinkel der mesialen Wurzel zu bestimmen. Nur Zähne mit moderater Krümmung der mesialen Wurzel (von 10^◦ bis 20^◦), bei denen die Wurzelkanäle bis zur Länge mit einer Größe 10 K-Datei (Dentsply Maillefer) durchgängig waren, wurden ausgewählt. Die Proben wurden dekroniert, und die distalen Wurzeln wurden mit einer Niedriggeschwindigkeitssäge (Isomet; Buhler Ltd, Lake Bluff, NY) mit Wasserkühlung entfernt, wobei mesiale Wurzeln mit einer Länge von etwa 12 ± 1 mm übrig blieben, um die Einführung von Störvariablen zu verhindern. Infolgedessen wurden 88 Proben ausgewählt und in einer 0,1%igen Thymol-Lösung bei 5^◦C gelagert.

Um einen umfassenden Überblick über die Kanalanatomie zu erhalten, wurden die mesialen Wurzeln in einer relativ niedrigen isotropen Auflösung (70 μm) mit einem Mikro-CT-Scanner (SkyScan 1173; Bruker microCT, Kontich, Belgien) bei 70 kV und 114 mA vorgescant. Basierend auf den 3-dimensionalen Modellen des Wurzelkanals, die aus diesem Vorscan-Set von Bildern gewonnen wurden, wurden 20 Proben mit einer Typ-II-Vertucci-Kanal-Konfiguration ausgewählt. Anschließend wurden diese Wurzeln erneut in einer erhöhten isotropen Auflösung von 14,25 μm gescannt, wobei eine 360^◦ Drehung um die vertikale Achse, ein Drehschritt von 0,5^◦, eine Kamera-Belichtungszeit von 7000 Millisekunden und eine Rahmenmittelung von 5 verwendet wurden. Röntgenstrahlen wurden mit einem 1 mm dicken Aluminiumfilter gefiltert.

Die Bilder wurden mit der NRecon v.1.6.9-Software (Bruker microCT) unter Verwendung einer 40%igen Strahlenhärtungskorrektur und einer Ringartefaktkorrektur von 10 rekonstruiert, was zur Erfassung von 700 bis 800 transversalen Querschnitten pro Zahn führte.

Wurzelkanalaufbereitung

Die Oberfläche der Wurzeln wurde mit einem dünnen Film aus Polyether-Abformmaterial beschichtet, um das parodontalen Ligament zu simulieren, und koronal apikal in einen maßgefertigten Epoxidharzhalter (Ø = 18 mm) platziert, um den Korrekturprozess weiter zu optimieren. Die apikale Durchgängigkeit wurde bestätigt, indem eine Größe 10 K-Datei in den Wurzelkanal eingeführt wurde, bis die Spitze am apikalen Foramen sichtbar war, und die Arbeitslänge (WL) wurde 1,0 mm kürzer als diese Messung festgelegt. Der Gleitpfad wurde mit einer Größe 15 K-Datei (Dentsply Maillefer) bis zur WL hergestellt, und die Proben wurden zufällig in 2 experimentelle Gruppen (n = 10) entsprechend dem System, das für die Wurzelkanalaufbereitung verwendet wurde, zugewiesen: PTN- und TFA-Gruppen.

In der PTN-Gruppe erweiterten die Instrumente X1 und X2 (25/0.06) den Wurzelkanal seriell mit einer leicht bürstenden Bewegung (300 U/min, 200 N · cm Drehmoment) von den Wurzelkonkavitäten weg, betrieben von dem VDW Silver Motor (VDW, München, Deutschland). In der TFA-Gruppe wurden die Instrumente SM1 und SM2 (25/0.06) sequenziell mit einer einzigen kontrollierten Bewegung (TFA-Programm) des Elements Adaptive Motors (SybronEndo) gemäß den Anweisungen des Herstellers verwendet. Da das TFA-System nicht die Verwendung einer exklusiven Datei für die koronale Erweiterung vorschreibt, wurde die SX-Datei des ProTaper-Systems hier nicht verwendet.

Alle Instrumente wurden auf der WL verwendet; danach wurde die Durchgängigkeit mit einer Größe 10 K-Datei erneut überprüft. Die Wurzelkanalpräparationen wurden von einem einzigen erfahrenen Bediener durchgeführt und als abgeschlossen angesehen, als das letzte Instrument jedes Systems die WL erreicht hatte. In beiden Gruppen wurde die Spülung mit insgesamt 40 ml 5,25% Natriumhypochlorit pro Kanal durchgeführt. Nach der Vorbereitung wurde ein postoperativer Mikro-CT-Scan jedes Präparats unter Verwendung der oben genannten Parameter durchgeführt.

Bewertung von dentinalen Mikrorissen

Ein automatischer Überlagerungsprozess basierend auf dem äußeren Wurzelkontur unter Verwendung von 1000 Interaktionen mit der Seg3D v.2.1.5 Software (SCI Institute’s National Institutes of Health/National Institute of General Medical Sciences CIBC Center, Bethesda, MD) hat die Bildstapel der Proben vor und nach der Kanalsanierung ko-registeriert. Anschließend haben 3 vorkalibrierte Prüfer die Querschnittsbilder der mesialen Wurzeln vom Furkationsniveau bis zur Spitze (N = 25.820) gesichtet, um das Vorhandensein von dentinalen Mikrorissen zu identifizieren. Zuerst wurden die postoperativen Bilder analysiert, und die Anzahl der Querschnitte, in denen dentinale Defekte beobachtet wurden, wurde aufgezeichnet. Danach wurden auch die entsprechenden präoperativen Querschnittsbilder untersucht, um die Vorhandenheit des dentinalen Defekts, der im postoperativen Pendant beobachtet wurde, zu überprüfen. Um den Screening-Prozess zu validieren, wurden die Bildanalysen zweimal in Abständen von 2 Wochen wiederholt; im Falle von Abweichungen wurde das Bild gemeinsam untersucht, bis eine Einigung erzielt wurde.

Ergebnisse

Von insgesamt 25.820 Schnitten wiesen 34,62 % (8.940 Schnitte) einen dentinalen Defekt auf. Mikrorisse wurden in 38,72 % (n = 5.150) und 30,27 % (n = 3.790) der Querschnittsbilder in den PTN- und TFA-Gruppen beobachtet. Alle dentinalen Defekte, die in den postoperativen Scans identifiziert wurden, waren bereits in den entsprechenden präoperativen Bildern vorhanden (Abb. 1). Somit wurde nach der Wurzelkanalinstrumentierung mit den getesteten Systemen kein neuer Mikroriss beobachtet.

Diskussion

In der aktuellen Studie wurde der Effekt von 2 kürzlich entwickelten NiTi-Systemen (PTN und TFA) hinsichtlich der Inzidenz von dentinalen Defekten, die während der Wurzelkanalaufbereitung entstehen, bewertet. In beiden Gruppen existierten alle beobachteten dentinalen Mikrorisse in den postoperativen Querschnittsbildern bereits im entsprechenden präoperativen Bild. Daher konnten mechanische Vergrößerungsverfahren nicht mit der Bildung neuer Risse in Verbindung gebracht werden. Dieses Ergebnis steht im deutlichen Gegensatz zu mehreren früheren Veröffentlichungen, die eine klare Korrelation zwischen der Wurzelkanalaufbereitung und der Initiierung und/oder Ausbreitung von dentinalen Mikrorissen gezeigt haben. Yoldas et al. testeten die vollständige Sequenz des ProTaper Universal-Systems (SX–F3) in mesialen Kanälen von mandibulären Molaren und beobachteten dentale Defekte in 30% der Probe (n = 6). In ähnlicher Weise fanden Bürklein et al., dass ProTaper Universal Vollsequenz

rotierende Instrumente Mikrorisse in einer Rate von 23,3% in mandibulären Schneidezähnen verursachten, während Capar et al. Risse in 28% der mit dem PTN-System instrumentierten Wurzeln beobachteten. In diesen Studien wurde die Entstehung dentinaler Defekte mit Unterschieden im Instrumentendesign und der Kinematik in Verbindung gebracht, was nicht mit den vorliegenden Ergebnissen und einer ähnlichen früheren Veröffentlichung unter Verwendung eines Mikro-CT-Ansatzes übereinstimmt.

Die widersprüchlichen Ergebnisse, die zwischen der vorliegenden Studie und den zuvor erwähnten Studien beobachtet wurden, können durch Unterschiede in der Methodik erklärt werden. Der angesammelte Beweis, der die biomechanische Vorbereitung des Wurzelkanals mit der Entwicklung von dentinalen Defekten korreliert, basiert größtenteils auf der Wurzelsectionierung der Proben. Die Sectionierungsmethode hat einen erheblichen Nachteil, der mit ihrer zerstörerischen Natur zusammenhängt, was wiederum wahrscheinlich die Hauptursache für die in der Literatur berichteten Ergebnisse ist. Es ist wichtig zu erwähnen, dass Kontrollgruppen, die unvorbereitete Zähne in diesen Studien verwendeten, zu funktionieren schienen, da keine dentinalen Defekte festgestellt wurden. In diesen Kontrollgruppen haben die Autoren jedoch nicht die potenziellen Schäden am Dentin berücksichtigt, die durch die Kombination von mechanischem Stress, der durch das Vorbereitungsverfahren erzeugt wird, dem chemischen Angriff, der durch die auf Natriumhypochlorit basierende Spülung verursacht wird, und der Sectionierungsmethode, die in den experimentellen Gruppen auftritt, induziert werden. Kürzlich wiesen De-Deus et al. auf diese methodologischen Mängel hin und zeigten das Fehlen einer kausalen Beziehung zwischen dentinalen Mikrofrakturen und der Wurzelkanalpräparation mit reziprokierenden Systemen unter Verwendung von Mikro-CT-Technologie als Bewertungsinstrument.

Es kann weiter argumentiert werden, dass, wenn sowohl die experimentelle als auch die Kontrollgruppe ähnlichen Bedingungen hinsichtlich der Exposition gegenüber der Spüllösung und der Schneidemethode ausgesetzt waren, die höhere Anzahl von Dentinfehlern, die normalerweise in der ersteren beobachtet wird, ein klares Indiz für den potenziellen Schädigungseffekt der Präparationssysteme auf das Dentin wäre. Dennoch konnte mit dem nicht destruktiven experimentellen Bildgebungsansatz nicht einmal ein neuer dentinaler Defekt beobachtet werden, was mit einer früheren Veröffentlichung übereinstimmt, die eine ähnliche Methodik verwendete. Es ist vernünftig anzunehmen, dass die unvorhersehbare Anzahl von präoperativen Rissen, die in den Proben beobachtet wurden, der Hauptfaktor ist, der für die unterschiedliche Anzahl von dentinalen Defekten verantwortlich ist, die beim Vergleich verschiedener Präparationssysteme beobachtet werden. In der vorliegenden Studie unterschied sich die Anzahl der vor der Wurzelkanalpräparation identifizierten Defekte signifikant zwischen den Gruppen (38,72 % und 30,27 % in den PTN- und TFA-Gruppen, respektive). Dies wurde auch in einer früheren Studie beobachtet, in der die präoperativen Querschnittsbilder von Zähnen, die mit den Systemen Reciproc (VDW), WaveOne (Dentsply Maillefer) und BioRaCe (FKG Dentaire, La-Chaux-de-Fonds, Schweiz) präpariert wurden, dentinale Defekte in 8,72 %, 11,01 % und 7,91 % der Probe aufwiesen. In Studien zur Wurzelsectionierung variierte der prozentuale Anteil der durch ProTaper Universal Instrumente erzeugten dentinalen Defekte zwischen 16 % und 56 % und könnte das Ergebnis von bereits bestehenden, unentdeckten dentinalen Defekten zusätzlich zu denen sein, die durch das Schneidverfahren selbst induziert wurden. Diese Evidenz betont die Bedeutung einer zuverlässigen und präzisen nicht destruktiven Analyse der prä- und postoperativen Bilder.

In der vorliegenden Studie wurde ein Mikro-CT-Experimentelles Modell verwendet, um das Vorhandensein von Dentinfehlern vor und nach der Wurzelkanalaufbereitung mit Mehrfach-NiTi-Rotationssystemen zu bewerten. Dieser Ansatz hat sich als äußerst genau erwiesen und schließt die Notwendigkeit aus, die Proben zu schneiden, was den wichtigsten methodologischen Unterschied zu früheren Studien darstellt. Diese Technologie ermöglicht nicht nur die Visualisierung von bereits vorhandenen dentinalen Defekten, sondern auch deren präzise Lokalisierung im gesamten Wurzelbereich sowie vor und nach der Kanalaufbereitung, was die interne Validität des Experiments verbessert, da jede Probe als eigene Kontrolle fungiert. Darüber hinaus bietet die Mikro-CT-Bildgebung die Möglichkeit, Hunderte von Schnitten pro Zahn zu bewerten, im Gegensatz zu herkömmlichen Wurzelsectionierungsmethoden, die nur die Analyse von wenigen Schnitten pro Zahn ermöglichen, was zu einem Verlust einer beträchtlichen Menge Dentin führt. Neben all den genannten Vorteilen erlaubt die nicht-destruktive Natur der Mikro-CT auch die Überlappung weiterer Experimente an denselben Proben, um die Entwicklung dentinaler Defekte nach der Obturation, der Wurzelkanalretreatment, der Vorbereitung des Postraums und der Entfernung von Posts zu verfolgen.

Fazit

Unter den Einschränkungen dieser Studie kann geschlossen werden, dass die Wurzelkanalaufbereitung mit PTN- und TFA-Systemen nicht die Bildung neuer dentinaler Mikrorisse induzierte.

Autoren: Gustavo De-Deus, Felipe Gonc ̧alves Belladonna, Erick Miranda Souza, Emmanuel João Nogueira Leal Silva, Aline de Almeida Neves, Haimon Alves, Ricardo Tadeu Lopes, Marco Aurelio Versiani

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