Zur Kausalität zwischen dentinalen Defekten und der Wurzelkanalaufbereitung: Eine Mikro-CT-Bewertung
Maschinenübersetzung
Der Originalartikel ist in EN Sprache (Link zum Lesen) geschrieben.
Diese Studie hatte zum Ziel, die Ursache-Wirkungs-Beziehung zwischen der Kanalaufbereitung mit dem ProTaper Universal (PTU) System und der Bildung von dentinalen Defekten mittels Mikro-Computertomographie (Mikro-CT) Analyse zu bewerten. Vierzig mesiale Kanäle von mandibulären Molaren mit einer Kanal-Konfiguration vom Typ II nach Vertucci wurden mit einer isotropen Auflösung von 14,16 µm gescannt. Die Probe wurde in eine experimentelle (n = 30) und eine Kontrollgruppe (n = 10) eingeteilt, und die mesialen Kanäle wurden mit dem PTU-System bis zum F2-Instrument aufbereitet. Die Proben aus der experimentellen Gruppe wurden gescannt und die Querschnittsbilder der mesialen Wurzeln wurden vor und nach der Aufbereitung untersucht, um das Vorhandensein von dentinalen Defekten zu identifizieren. In der Kontrollgruppe wurden die Proben senkrecht zur Längsachse der Wurzel in 1 mm dicke Scheiben (n = 80) geschnitten und unter einem Lichtmikroskop untersucht. Sobald ein dentinaler Defekt festgestellt wurde, wurde die Scheibe mittels Mikro-CT gescannt. In der experimentellen Gruppe wurden dentinale Mikrorisse in 4.828 Scheiben (24,04%) beobachtet. In allen Querschnittsbildern waren die dentinalen Defekte, die in den postoperativen Bildern identifiziert wurden, bereits im entsprechenden präoperativen Bild vorhanden. In der Kontrollgruppe wiesen 13 von 80 Scheiben (16,25%) mindestens einen dentinalen Defekt auf, der unter Stereomikroskopie sichtbar war und nach einem weiteren Mikro-CT-Scan identifiziert wurde. Mikro-CT zeigte eine Zuverlässigkeit, die der der optischen Mikroskopie beim Nachweis von dentinalen Defekten ähnlich war, und bot die Möglichkeit, das dentinale Gewebe vor und nach der Kanalaufbereitung zu verfolgen und eine klare Visualisierung von Mikrorissen bereitzustellen. Die Wurzelkanalaufbereitung mit dem PTU-System führte nicht zur Bildung neuer dentinaler Defekte.
Einführung
In den letzten zwei Jahrzehnten wurde die Wurzelkanalaufbereitung mit Nickel-Titan (NiTi) rotierenden Instrumenten zum gängigen Ansatz, um den Wurzelkanalraum mechanisch zu erweitern, wobei die meisten anfänglichen Probleme mittlerweile überwunden sind. Kürzlich wurde jedoch ein wichtiges Anliegen geäußert: die Entstehung von dentinalen Defekten nach motorisch betriebenen rotierenden NiTi-Instrumentierungen. Da solche Defekte auch als Auslöser für vertikale Wurzelfrakturen fungieren könnten, die anschließend die Zahlerhaltung beeinträchtigen, verdient dieses Thema zweifellos eine eingehende wissenschaftliche Untersuchung und Berücksichtigung. Veröffentliche Studien zu diesem Thema umfassen immer Schneidverfahren und postoperative Beobachtungen durch optische Mikroskopietechniken. Unter diesem methodologischen Ansatz wurde festgestellt, dass die NiTi-Rotationsaufbereitung an sich eine ätiologische Rolle bei der Entstehung von dentinalen Defekten spielen könnte. Obwohl diese Studien auf den ersten Blick experimentell fundiert erscheinen, da die meisten Kontrollgruppen mit nicht präparierten Zähnen in den meisten Fällen keine dentinalen Defekte zeigten, stellt der destruktive Ansatz der Methode ihren größten Nachteil dar, da der präoperative Zustand des Dentins unbekannt ist. Idealerweise sollten ätiologische Faktoren, die an dentinalen Defekten beteiligt sind, durch nicht-destruktive experimentelle Modelle bewertet werden, die eine prä- und postoperative Untersuchung des dentinalen Gewebes ermöglichen. Auf diese Weise wäre es möglich zu bestimmen, ob die nach der Instrumentierung in den Proben beobachteten dentinalen Defekte bereits vor dem experimentellen Verfahren vorhanden waren, was eine Nachverfolgung der Veränderungen im dentinalen Substrat ermöglichen würde. Daher ist es unwahrscheinlich, dass experimentelle Modelle, die auf einer einmaligen postoperativen mikroskopischen Beobachtung basieren, die erforderlichen Informationen liefern, um ein umfassendes Verständnis des komplexen und multifaktoriellen Phänomens der Mikrorissbildung und -ausbreitung sowie deren Kausalität durch endodontische Verfahren zu schaffen.
Die hochauflösende Mikro-Computertomographie (Mikro-CT) ermöglicht die 3-dimensionale (3D) Visualisierung und Messung der internen Mikrostruktur von opaken Objekten ohne jegliche Probenvorbereitung oder chemische Fixierung. Diese Technologie hat neue Möglichkeiten im Bereich der endodontischen Forschung eröffnet, da sie nicht-invasive volumetrische quantitative und qualitative Bewertungen ermöglicht.
In der Endodontie kann das Bildvolumen, das aus dem Scannen von Zähnen vor und nach Reinigungs- und Formungsverfahren resultiert, geometrisch in ein Koordinatensystem überlagert werden, was die Identifizierung und Messung mehrerer wichtiger Ergebnisparameter wie hartes Gewebe, das in die Komplexität des Wurzelkanals gepackt ist, Veränderungen im Kanalvolumen, den Prozentsatz der geformten Kanalwände, den Transportgrad und die Verbreitbarkeit von Spülmitteln ermöglicht. Darüber hinaus wurde die Mikro-CT bereits erfolgreich eingesetzt, um Risse innerhalb der Zahnstruktur zu untersuchen. Somit könnte die Mikro-CT-Technologie auch ein zuverlässiges Instrument sein, um die Entwicklung von dentinalen Defekten, die durch Wurzelkanalpräparationstechniken induziert werden, longitudinal zu bewerten.
In diesem Zusammenhang hatte die vorliegende Studie zum Ziel, die potenzielle Ursache-Wirkungs-Beziehung zwischen der Wurzelkanalaufbereitung, die mit einem konventionellen Multi-File NiTi-Rotationssystem (ProTaper Universal [PTU]; Denstsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz) durchgeführt wurde, und der Bildung von dentinalen Defekten mithilfe eines Mikro-CT-Bildgebungssystems zu bewerten.
Materialien und Methoden
Berechnung der Stichprobengröße
Die gesamte Stichprobengröße für diese Studie wurde nach einer Schätzung der Effektgröße von dentinalen Defekten, die durch das PTU-System gefördert wurden, berechnet, wie zuvor berichtet. Von 50 Proben berichteten die Autoren über das Vorhandensein von dentinalen Defekten in 8 Wurzeln. Nach der X2-Testfamilie und dem Varianzstatistiktest (G*Power 3.1 für Macintosh; Heinrich Heine, Universität Düsseldorf, Deutschland) wurde eine berechnete Effektgröße von 0,32 eingegeben. Der Alpha-Fehler wurde auf 0,05 und die Beta-Power auf 0,95 festgelegt. Basierend auf diesen Parametern wurden dreiundzwanzig Proben als die minimale ideale Größe angegeben, die erforderlich ist, um denselben Effekt der PTU-Instrumente auf die Wurzel-Dentin zu beobachten.
Stichprobenauswahl
Das Ethikkomitee der Grande Rio Universität genehmigte diese Studie (Protokoll Nr. 2223). Einhundertvierundfünfzig menschliche mandibuläre Molaren mit vollständig getrennten Wurzeln, die aus Gründen, die nicht mit dieser Studie zusammenhängen, extrahiert wurden, wurden aus einem Pool extrahierter Zähne entnommen. Alle Wurzeln wurden zunächst mit Stereomikroskopie (Carl Zeiss Vision; Hallbergmoos, Deutschland) unter 12-facher Vergrößerung inspiziert, um Zähne mit bestehenden Rissen an der äußeren Wurzeloberfläche zu erkennen und auszuschließen. Anschließend wurde ein digitales Röntgenbild in bucco-lingualer Richtung aufgenommen, um mögliche Wurzelkanalobstruktionen zu erkennen und den Krümmungswinkel der mesialen Wurzel zu bestimmen. Der Krümmungswinkel wurde mit einem Open-Source-Bildanalyseprogramm (ImageJ v.1.47n; FIJI, Madison, WI, USA) gemessen, und es wurden nur Zähne mit moderater Krümmung (von 10º bis 20º) der mesialen Wurzel ausgewählt. Darüber hinaus umfassten die Einschlusskriterien nur Molaren, bei denen die endgültige apikale Vermessung der mesialen Kanäle das Einführen einer Größe 10 K-Datei (Dentsply Maillefer) bis zur Arbeitslänge (WL) ermöglichte. Infolgedessen wurden 76 mandibuläre Molaren ausgewählt und in einer 0,1% Thymol-Lösung bei 5º C aufbewahrt. Die Proben wurden in einer niedrigen isotropen Auflösung (70 µm) mit einem Mikro-CT-Scanner (SkyScan 1173; Bruker microCT, Kontich, Belgien) vorab gescannt, um einen Gesamtüberblick über die Anatomie des Wurzelkanals zu erhalten. Basierend auf den 3D-Modellen des Wurzelkanals, die aus diesen Vorab-Scan-Bildern gewonnen wurden, wurden 40 mandibuläre Molaren mit einer mesialen Wurzel mit einer Typ-II-Konfiguration des Vertucci-Kanals ausgewählt. Anschließend wurden diese Proben bei einer erhöhten isotropen Auflösung (14,16 µm) bei 70 kV und 114 µA erneut gescannt. Das Scannen erfolgte durch eine 360º-Rotation um die vertikale Achse mit einem Rotationsschritt von 0,5º, einer Kameraexpositionszeit von 7000 ms und einer Rahmenmittelung von 5. Röntgenstrahlen wurden mit einem 1-mm-dicken Aluminiumfilter gefiltert. Die Bilder wurden mit der NRecon 1.6.3-Software (Bruker microCT) unter Verwendung einer 40%igen Strahlenhärtungskorrektur, einer Ringartefaktkorrektur von 10 sowie minimalen und maximalen Kontrastgrenzen rekonstruiert, was zur Erfassung von 700-800 transversalen Querschnitten pro Zahn führte.
Wurzelkanalvorbereitung
Eine dünne Schicht aus Polyether-Abformmaterial wurde verwendet, um die Oberfläche der Wurzeln zu beschichten und das parodontalen Ligament zu simulieren. Jede Probe wurde koronal-apikal in einen maßgefertigten Epoxidharzhalter platziert, um weitere Kooperationsprozesse zu optimieren. Die Bildstapel der Proben nach der Vorbereitung wurden gerendert und mit ihren jeweiligen präoperativen Datensätzen unter Verwendung des affinen Algorithmus der 3D Slicer 4.4.0 Software (verfügbar unter http://www.slicer.org). Die Zähne wurden zugänglich gemacht und die Durchgängigkeit des Kanals wurde bestätigt, indem eine K-Datei der Größe 10 durch das apikale Foramen vor und nach Abschluss der Wurzelkanalvorbereitung eingeführt wurde. Die WL wurde festgelegt, indem 1 mm von der Kanallänge abgezogen wurde, und ein einzelner erfahrener Bediener führte alle Vorbereitungen durch. Sowohl mesio-bukkale als auch mesio-linguale Kanäle wurden mit PTU-Instrumenten bearbeitet, die mit 300 U/min und einem Drehmoment von 2 Ncm (XSmart; Dentsply Maillefer) betrieben wurden, wobei ein sanfter apikaler Druck bis zum F2-Instrument angewendet wurde. Die Spülung wurde bei allen Proben auf genau die gleiche Weise mit 25 ml 2,5% NaOCl durchgeführt. Danach wurden die Zähne zufällig einer experimentellen (n = 30) und einer Kontrollgruppe (n = 10) zugewiesen.
Experimentelle Gruppe
Nach der Kanalpräparation wurden die Proben (n = 30) gescannt und unter Verwendung der oben genannten Parameter rekonstruiert. Drei vorkalibrierte Prüfer überprüften die Querschnittsbilder der mesialen Wurzeln vor und nach der Präparation, um das Vorhandensein von dentinalen Defekten vom Furkationsniveau bis zur Spitze zu identifizieren (n = 20.080). Zunächst wurden die postoperativen Bilder analysiert, und die Querschnittsnummer, in der ein dentinaler Defekt beobachtet wurde, wurde aufgezeichnet. Dann wurde das entsprechende präoperative Querschnittsbild ebenfalls untersucht, um die Vorhandenheit eines dentinalen Defekts zu überprüfen. Um den Screening-Prozess zu validieren, wurden die Bildanalysen zweimal in Abständen von 2 Wochen wiederholt; im Falle von Abweichungen zwischen den Prüfern wurde das Bild gemeinsam untersucht, bis eine Einigung erzielt wurde.
Kontrollgruppe
Zehn mesiale Wurzeln mit präparierten Wurzelkanälen wurden transversal in acht 1 mm dicke serielle Schnitte (n = 80) von der Spitze aus mit einer Diamantscheibe, die in einer Niedriggeschwindigkeitssäge (IsoMet; Buehler, Lake Bluff, IL, USA) montiert war, geschnitten. Die erhaltenen Querschnitte wurden unter Vergrößerung von den vorkalibrierten Prüfern untersucht. Sobald ein dentinaler Mikroriss erkannt wurde, wurde der Schnitt mit Mikro-CT unter Verwendung der oben genannten Parameter gescannt. Dieses Verfahren wurde durchgeführt, um die Zuverlässigkeit der Mikro-CT-Technologie beim Nachweis von Mikrorissen im Vergleich zur optischen Mikroskopie zu überprüfen.
Ergebnisse
Die zweidimensionale Analyse der rekonstruierten Querschnittsbilder in der Versuchsgruppe (n = 20.080) zeigte das Vorhandensein von dentinalen Mikrorissen in 4.828 Schnitten (24,04%). Alle in den postoperativen Bildern identifizierten dentinalen Defekte waren jedoch bereits im entsprechenden präoperativen Bild vorhanden, was darauf hindeutet, dass Reinigungs- und Formungsverfahren nicht mit der Bildung neuer dentinaler Mikrorisse in Verbindung standen (Abb. 1).
In der Kontrollgruppe wiesen 13 von 80 Schnitten (16,25 %) mindestens einen dentinalen Defekt auf, der unter Stereomikroskopie sichtbar gemacht wurde und der durch die Mikro-CT-Analyse vollständig identifiziert wurde (Abb. 2).
Diskussion
Dentinale Mikrorisse können zu einem vertikalen Wurzelbruch führen, der in den meisten Fällen zur Zahnentfernung führt. Diese Brüche haben eine multifaktorielle Ätiologie, und einige Autoren führen diesen Zustand auf übermäßige biomechanische Präparation, übermäßige Entfernung von Dentin während der koronalen Erweiterung des Kanals und der Postpräparation, die Menge der verbleibenden koronalen Struktur, parafunktionale Pathologie und übermäßige Kräfte während der Wurzelkanalfüllung zurück. In der aktuellen Studie wurde ein Mikro-CT-Experimentelles Modell verwendet, um das Vorhandensein von dentinalen Defekten vor und nach der Wurzelkanalpräparation mit dem PTU-System zu bewerten. Diese Methodologie entbindet von der Notwendigkeit, die Proben zu schneiden, und ermöglicht den Vergleich derselben Probe vor und nach der Instrumentierung. Dies sind die wichtigsten methodologischen Unterschiede zu früheren Studien. Die Zuverlässigkeit dieser Technologie zur Erkennung dentinaler Defekte wurde hier bestätigt, da der volle Umfang der dentinalen Mikrorisse, die unter konventioneller Stereomikroskopie sichtbar gemacht wurden, in den Mikro-CT-Querschnittsbildern identifiziert wurde. Darüber hinaus ermöglicht die nicht-destruktive Natur der Mikro-CT, weitere Experimente an denselben Proben zu überlagern, indem anschließend nach dentinalen Defekten nach endodontischer Nachbehandlung, Postpräparation und Postentfernungsverfahren gesucht wird.
In der aktuellen Studie wurden extrahierte Zähne, die in einem flüssigen Medium gelagert wurden, verwendet, wie in früheren Forschungen zu diesem Thema. Die allgemeinen Lagerungsbedingungen vor, während und nach den endodontischen Verfahren könnten die Häufigkeit von dentinalen Defekten beeinflussen. Die Mikro-CT-Technologie bietet jedoch die Möglichkeit, das dentinale Gewebe vor der Wurzelkanalpräparation zu untersuchen, was in der Tat eine sehr geeignete und wichtige Eigenschaft ist.
Das Fehlen neuer dentinaler Defekte, die nach der Kanalpräparation mit dem PTU-System in der aktuellen Studie festgestellt wurden, steht im deutlichen Gegensatz zu den Ergebnissen früherer Studien, die zeigten, dass die rotierende Kanalpräparation mit diesem System dentinale Mikrorisse initiieren und/oder propagieren könnte. Bier und Kollegen beobachteten Risse in 16 % der horizontalen Schnitte der mit dem PTU-System instrumentierten Wurzeln. Kim und Mitautoren berichteten, dass dasselbe System extreme Zug- und Druckspannungen im Wurzel-Dentin im Vergleich zum ProFile (Dentsply Maillefer) konstanten konischen Rotationssystem erzeugte. Die Autoren spekulierten auch, dass höhere Wurzelspannungs-Konzentrationen zu dünneren dentinalen Bereichen führen würden und folglich das Risiko, Defekte zu erzeugen, erhöhen würden. Milani et al. beobachteten dentinale Defekte in
Die große Bandbreite an Variationen, die in der Literatur bezüglich der Inzidenz von Mikrorissen berichtet wird, ist eine klare Folge der Vielfalt der experimentellen Methoden und der nicht präparierten Kontrollen. Der angesammelte Beweis, der die rotierende NiTi-Präparation mit der Entwicklung von dentinalen Defekten in Verbindung bringt, basiert größtenteils auf der Wurzelsectionierung von experimentellen Modellen. Wie bereits hier erwähnt, haben die Sectionierungsmethoden einen erheblichen Nachteil, der mit der destruktiven Natur des Experiments zusammenhängt, was wahrscheinlich der Hauptgrund für die etwas unüberzeugenden Ergebnisse ist, die in der Literatur berichtet werden. Es ist erwähnenswert, dass Kontrollgruppen, die in diesen Studien nicht präparierte Zähne verwendeten, einen soliden methodologischen Ansatz zu bieten schienen, da keine dentinalen Defekte festgestellt wurden. In diesen Kontrollgruppen, die nicht präparierte Zähne verwendeten, haben die Autoren jedoch die potenziellen Schäden, die durch das Zusammenspiel der folgenden Faktoren verursacht werden, nicht berücksichtigt: (i) der mechanische Stress, der durch die NiTi-Rotationspräparation selbst verursacht wird, (ii) der chemische Angriff auf das Wurzel-Dentin, der durch die NaOCl-basierte Spülung erzeugt wird, und (iii) der Stress, der durch die Wurzelsectionierungsverfahren hervorgerufen wird.
Es kann spekuliert werden, dass das Abschnitt von Wurzeln gelagerter Zähne, bei denen die Kanäle zuvor mit einem rotierenden System vorbereitet und mit NaOCl gespült wurden, das Auftreten verschiedener Arten von dentinalen Defekten auslöst, die normalerweise in den nicht vorbereiteten Kontrollabschnitten nicht auftreten. Laut einer früheren Studie beeinflusste die Wurzelkanalspülung von reifen, einwurzeligen Prämolaren mit 5,25% NaOCl deren dentinale Eigenschaften ausreichend, um ihre Dehnungseigenschaften zu verändern, was anscheinend dazu führt, dass Dentin spröder wird. Daher scheinen die oben genannten Faktoren, die unsere aktuellen Ergebnisse und die aus dem Wurzelabschnitt abgeleiteten Ergebnisse in Frage stellen, einen starken Einfluss auf die Gesundheit des Wurzel dentins zu haben, wenn sie zusammen betrachtet werden.
Da moderne Kanald desinfektionsverfahren von der derzeit verfügbaren Formungstechnologie abhängen, ist ein umfassendes Wissen über die Ursache-Wirkungs-Beziehung zwischen dentinalen Mikrorissen und motorgetriebener Kanalvorbereitung von größter Bedeutung, um die optimale Sicherheit endodontischer Verfahren vorherzusagen. Dieses wissenschaftliche Thema muss als ein kritischer Bereich für zukünftige Forschungen betrachtet werden, um potenzielle schädliche Nebenwirkungen wie die Entstehung dentinaler Defekte zu minimieren. Möglicherweise kann der nachdenklich stimmende Charakter der aktuellen Ergebnisse andere Forschungsgruppen dazu anregen, diese longitudinale Mikro-CT-Methodik weiterzuverfolgen und zu verbessern, um die Möglichkeit zu schaffen, die tatsächlichen Auswirkungen der motorgetriebenen Vorbereitung auf das Wurzel dentinalgewebe besser zu verstehen.
Die Mikro-CT-Bildgebungstechnologie ermöglicht das Verfolgen des dentinalen Gewebes vor und nach der Wurzelkanalaufbereitung, was eine klare Visualisierung von Mikrorissen bietet und darauf hindeutet, dass mehrere Faktoren zusammen für die Bildung dentinaler Defekte verantwortlich sein könnten, anstatt ausschließlich die mechanische Instrumentierungstechnik. Es war nicht möglich, eine kausale Beziehung zwischen der Bildung dentinaler Mikrorisse und der Wurzelkanalaufbereitung mit dem PTU-Rotationssystem abzuleiten.
Autoren: Gustavo De-Deus, Felipe Gonçalves Belladonna, Juliana Roter Marins, Emmanuel João Nogueira Leal Silva, Aline de Almeida Neves, Erick Miranda Souza, Alessandra de Castro Machado, Ricardo Tadeu Lopes, Marco Aurélio Versiani
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