Mikro-Computertomographische Analyse der Wurzelkanalmorphologie der distalen Wurzel des mandibularen ersten Molaren

Zusammenfassung

Einleitung: Ziel dieser Studie war es, die morphologischen Aspekte der Wurzelkanalanatomie der distalen Wurzel eines mandibularen ersten Molars mithilfe einer mikro–computertomografischen Analyse zu bewerten.

Methoden: Einhundert distale Wurzeln von mandibularen ersten Molaren wurden mit einem mikro–computertomografischen Gerät bei einer isotropen Auflösung von 19,6 mm gescannt. Die prozentuale Häufigkeitsverteilung der morphologischen Konfiguration des Wurzelkanals wurde gemäß dem Vertucci-Klassifikationssystem durchgeführt. Zweidimensionale Parameter (Fläche, Umfang, Rundheit, Seitenverhältnis sowie Haupt- und Neben-Durchmesser) und die Querschnittsform des Wurzelkanals wurden im apikalen Drittel in jedem 1-mm-Intervall vom Hauptapikalen Foramen in Wurzeln mit Vertucci-Typen I und II Konfigurationen (n = 79) analysiert. Die Daten wurden statistisch mit den Kruskal-Wallis- und Dunn-Tests verglichen, wobei das Signifikanzniveau auf 5% festgelegt wurde.

Ergebnisse: Sechsundsiebzig Prozent der distalen Wurzeln hatten einen einzelnen Wurzelkanal. Zwei, drei und vier Kanäle wurden in 13%, 8% und 3% der Probe gefunden. In 13 Proben passte die Konfiguration des Wurzelkanals nicht in die Klassifikation von Vertucci. Insgesamt erhöhten sich die Werte der zweidimensionalen Parameter signifikant auf der 3-mm-Ebene (P < .05). Die Häufigkeit ovaler Kanäle war auf der 1-mm-Ebene höher und nahm auf der 5-mm-Ebene ab, auf der lange ovale und abgeflachte Kanäle häufiger vorkamen.

Fazit: Die distalen Wurzeln der mandibularen ersten Molaren wiesen eine hohe Prävalenz von einzelnen Wurzelkanälen auf. Die Prävalenz von langen ovalen und abgeflachten Kanälen nahm in koronalem Richtung zu. In 13% der Proben wurden Kanal-Konfigurationen gefunden, die nicht im Konfigurationssystem von Vertucci enthalten sind. (J Endod 2015;■:1–6)

Das Wissen über die Anatomie des Wurzelkanalsystems und dessen Variationen spielt eine wichtige Rolle in allen Schritten der endodontischen Behandlung. Daher sollte der Kliniker in der Lage sein, die Konfiguration des Wurzelkanals vollständig zu verstehen, um das am besten geeignete Behandlungsprotokoll auszuwählen und damit die Erfolgsquote zu erhöhen.

Im Allgemeinen variiert die Morphologie des Wurzelkanals stark in Form und transversalen Querschnitten in verschiedenen Zahngruppen. Bei den hinteren Zähnen wird der mandibulare erste Molar als ein Zahn erkannt, der eine komplexe und ausgeprägte Reihe von Variationen in der Morphologie des Wurzelkanalsystems aufweist. Dieser Zahn hat normalerweise 2 Wurzeln, hat aber gelegentlich 3, mit 2 oder 3 Kanälen in der mesialen Wurzel und 1, 2 oder 3 Kanälen in der distalen Wurzel. Wenn nur 1 distaler Kanal vorhanden ist, hat er normalerweise eine ovalförmige Form buccolingual, und unbehandelte Oberflächenbereiche wurden bei Verwendung von rotierenden Instrumenten für den Formungsprozess mit bis zu 59%–79% gezeigt.

Micro–computertomographische (Micro-CT) Bildgebungssysteme werden derzeit für die ex vivo Untersuchung der zahnärztlichen Anatomie verwendet, da sie eine detaillierte quantitative und qualitative Beschreibung der äußeren und inneren Anatomie der Zähne bieten können und somit die Einschränkungen früherer Methoden überwinden. Trotz der Tatsache, dass eine beträchtliche Menge an Informationen über die Auswirkungen endodontischer Verfahren auf die distalen Kanäle der mandibulären Molaren verfügbar ist, fehlt es in der Literatur an einer detaillierten Beschreibung ihrer anatomischen Konfiguration unter Verwendung neuer Bildgebungstechnologien. Daher war das Ziel dieser Studie, die morphologischen Aspekte der Wurzelkanalanatomie der distalen Wurzeln der mandibulären ersten Molaren mithilfe der Micro-CT-Technologie zu bewerten.

Materialien und Methoden

Einhundert extrahierte 2-wurzelige mandibuläre erste Molaren mit vollständig ausgebildeten Wurzelspitzen, die aus einer brasilianischen Bevölkerung gesammelt wurden, wurden basierend auf dem Erscheinungsbild der Kronenmorphen ausgewählt. Anhaftendes Weichgewebe wurde durch Eintauchen in 2,5% Natriumhypochlorit für 30 Minuten entfernt. Die Zähne wurden dann 30 Minuten unter fließendem Wasser gewaschen und in einer 0,1% Thymol-Lösung aufbewahrt. Patient, Geschlecht und Alter waren unbekannt. Nach Genehmigung durch das Ethikkomitee (Protokoll #131-2010) wurden die Zähne auf einem maßgeschneiderten Halter montiert und in einem Micro-CT-Gerät (SkyScan 1174v2; Bruker-microCT, Kontich, Belgien) mit 50 kV, 800 mA, einem Rotationsschritt von 0,8, 360^◦ Rotation und einer isotropen Auflösung von 19,6 mm gescannt. Bilder jedes Exemplars wurden von der Wurzelspitze bis zur Ebene der Zement-Schmelz-Grenze mit spezieller Software (NRecon v.1.6.9, Bruker-microCT) rekonstruiert, die axiale Querschnitte der inneren Struktur der Probe bereitstellt.

Qualitative Analyse

Dreidimensionale (3D) Modelle des Dentins und der Wurzelkanäle wurden aus den Quellbildern rekonstruiert, indem ein automatischer Segmentierungsschwellenwert und eine Oberflächenmodellierung mit der CTAn v.1.13 Software (Bruker-microCT) verwendet wurden. Die Software CTVol v.2.2.1 und Data Viewer v.1.5 (Bruker-microCT) wurden zur Visualisierung und qualitativen Bewertung der Wurzelkanalkonfiguration verwendet.

Quantitative Analyse

Die zweidimensionale (2D) Bewertung (Fläche, Umfang, Rundheit, größter Durchmesser, kleinster Durchmesser und Seitenverhältnis) des Kanals im apikalen Drittel wurde in jedem 1-mm-Intervall vom apikalen Foramen bis zur 5-mm-Ebene mit der CTAn v.1.13 Software durchgeführt. Diese Parameter wurden nur in den distalen Wurzeln mit 1 Kanal im apikalen Drittel (n = 79) gemessen. Die Fläche und der Umfang wurden mit dem Pratt-Algorithmus berechnet. Das Querschnittsbild, rund oder mehr bandförmig, wurde als Rundheit ausgedrückt. Die Rundheit eines diskreten 2D-Objekts wird definiert als 4.A/(p.[dmax]²), wobei A die Fläche und dmax der größte Durchmesser ist. Der Wert der Rundheit reicht von 0 bis 1, wobei 1 den perfekten Kreis ausdrückt. Der größte Durchmesser wurde als der Abstand zwischen den 2 am weitesten entfernten Pixeln in diesem Objekt definiert. Der kleinste Durchmesser wurde als die längste Chord durch das Objekt definiert, die in orthogonaler Richtung zum größten Durchmesser gezogen werden kann. Das Seitenverhältnis ist ein Maß für die Form und wird erreicht, indem der Wert des größten Durchmessers durch den kleinsten Durchmesser geteilt wird. Ein ovaler Kanal hat ein Seitenverhältnis von mehr als 1 und weniger als 2, ein langer ovaler Kanal mehr als 2, aber weniger als 4, und ein abgeflachter Kanal mehr als 4. Wurzelkanäle mit Seitenverhältnissen von weniger als 1 wurden als nicht-oval klassifiziert. Die Häufigkeit von ovalen, langen ovalen und abgeflachten Wurzelkanälen wurde in Prozent ausgedrückt.

Statistische Analyse

Da die Normalitätsannahmen nicht verifiziert werden konnten (Shapiro-Wilk-Test, P < .05), wurden die Ergebnisse der 2D-Analyse, beschrieben als Medianwerte und Interquartilsabstände, statistisch mit den Kruskal-Wallis- und Dunn-Tests (Prisma 5.0-Software; GraphPad Software Inc, La Jolla, CA) verglichen, wobei das Signifikanzniveau auf 5% festgelegt wurde.

Ergebnisse

Qualitative Analyse

Tabelle 1 zeigt die prozentuale Häufigkeitsverteilung der morphologischen Konfigurationen des Wurzelkanals, die in den distalen Wurzeln der mandibularen ersten Molaren beobachtet wurden. Die Analyse der 3D-Modelle des Wurzelkanalsystems zeigte, dass die meisten Proben (76%) einen einzelnen Wurzelkanal hatten (Vertucci-Typ I). Insgesamt wurden in 13%, 8% und 3% der Probe 2, 3 und 4 Kanäle beobachtet. Ein einzelner Kanal, der die Kammer verlässt und sich an der Spitze in 2 Kanäle teilt (Vertucci-Typ V), sowie 2 separate Kanäle, die die Kammer verlassen, aber kurz vor der Spitze zusammenlaufen, um einen einzelnen Kanal zu bilden (Vertucci-Typ II), wurden in 7 bzw. 3 Proben beobachtet. Nur 1 Probe zeigte 2 distincte Kanäle von der Pulpa-Kammer bis zur Spitze (Vertucci-Typ IV). In 13 Proben wurden Kanal-Konfigurationen gefunden, die nicht im Vertucci-Konfigurationssystem enthalten waren. Abbildung 1A–N zeigt repräsentative 3D-Modelle des Konfigurationssystems der distalen Kanäle der mandibularen ersten Molaren.

Quantitative Analyse

Die morphometrischen Messungen wurden an 79 Proben durchgeführt, die einen einzelnen Kanal im apikalen Drittel aufwiesen und als Vertucci-Typen I (n = 76) und II (n = 3) klassifiziert wurden. Die Ergebnisse der 2D-Analysen des Wurzelkanals im apikalen Drittel sind in Tabelle 2 und Abbildung 2A–E detailliert dargestellt. Fläche, Umfang sowie die Werte für den größeren und kleineren Durchmesser nahmen signifikant in Richtung Apex ab (P < .05). Die Form des Wurzelkanals blieb von einer Ebene zur nächsten nicht konstant. Die Medianwerte der Rundheit und des Seitenverhältnisses zeigten eine Prävalenz ovaler Kanäle in den letzten 2 mm und langoval geformter Kanäle auf den 3-, 4- und 5-mm-Ebenen (Tabellen 2 und 3). Repräsentative Querschnitte der häufigeren Anatomien sind in Abbildung 3A und B dargestellt.

Diskussion

Im Jahr 1984 klassifizierte Vertucci die Wurzelkanalanatomie in 8 verschiedene Konfigurationen nach der Untersuchung von 2400 geklärten Zähnen. Mehrere Studien zu den distalen Wurzeln der mandibulären Molaren versuchten, die Morphologie des Wurzelkanalsystems mithilfe dieses Konfigurationssystems zu klassifizieren. Tabelle 1 fasst die wichtigsten Ergebnisse dieser Studien zusammen. Insgesamt zeigten die distalen Wurzeln der mandibulären ersten Molaren eine hohe Prävalenz eines einzelnen Kanals (Vertucci Typ I Konfiguration), wie in der vorliegenden Studie. Mit herkömmlichen Methoden wurde die Prävalenz eines einzelnen Kanals in der distalen Wurzel mit 50% bis 84% angegeben. Bis heute haben nur 2 Studien die Anatomie der distalen Wurzeln der mandibulären Molaren mithilfe der Mikro-CT-Technologie bewertet. Laut diesen Autoren wurden in 72% und 81% der distalen Wurzeln einzelne Kanäle gefunden, was den vorliegenden Ergebnissen (76%) ähnlich ist.

Die zweithäufigste anatomische Konfiguration der distalen Wurzel wurde als Vertucci-Typ V beschrieben, der als ein einzelner Kanal definiert ist, der die Kammer verlässt und sich an der Spitze in 2 Kanäle teilt. Die Vertucci-Typen II und IV wurden ebenfalls als die zweithäufigste anatomische Variation in anderen Studien berichtet; jedoch wurden diese Konfigurationen in der vorliegenden Studie nur in 3% bzw. 1% der Proben beobachtet. Darüber hinaus, obwohl das Vorhandensein verschiedener Wurzelkanalkonfigurationen in den distalen Kanälen der mandibulären Molaren selten berichtet wurde, müssen die Kliniker sich dieser anatomischen Variationen bewusst sein. In der vorliegenden Studie zeigten 13% der Probe Kanal-Konfigurationen, die nicht im Vertucci-Konfigurationssystem enthalten waren.

Es ist bemerkenswert, dass die breite Palette von Variationen, die in der Literatur hinsichtlich der Prävalenz verschiedener Konfigurationssysteme in derselben Gruppe von Zähnen berichtet werden, wahrscheinlich mit der verwendeten Methodik wie Klärung, Querschnitt oder Mikro-CT-System zusammenhängt; die unterschiedliche Anzahl der Probenauswahl; oder ethnische Unterschiede. Infolgedessen wurde die Mikro-CT-Methode als das genaueste Werkzeug zur Identifizierung feiner anatomischer Strukturen angesehen, was die beträchtliche Menge an anatomischen Variationen in dieser Studie erklären könnte.

Algorithmen, die in der Mikro-CT-Technologie verwendet werden, wurden auch für die Untersuchung und morphometrische Beschreibung des Wurzelkanalraums eingesetzt, was eine weitere Messung grundlegender 2D-geometrischer Parameter wie Fläche, Umfang, Rundheit sowie Haupt- und Nebendurchmesser ermöglicht. Beim Vergleich der 2D-Ergebnisse dieser Studie mit den verfügbaren Mikro-CT-Daten in anderen Zahngruppen kann beobachtet werden, dass die Fläche im letzten apikalen Millimeter des distalen Wurzelkanals (0,18 mm²) ähnlich war wie bei den mandibulären Eckzähnen (0,20 mm²), jedoch höher als bei den mandibulären Schneidezähnen (0,07 mm²). Auf apikaler Ebene wurden die Werte des Hauptdurchmessers (0,73 mm) als höher befunden als bei den mandibulären Eckzähnen (0,59 mm) und mandibulären Schneidezähnen (0,44 mm), während die Rundheit für die mandibulären Schneidezähne ähnlich war (0,54 auf der 1-mm-Ebene und 0,35 auf der 5-mm-Ebene). In dieser Studie sollte darauf hingewiesen werden, dass die Werte des Hauptapikaldurchmessers höher waren als die zuvor von Wu et al. und Harris et al. berichteten. Solche Unterschiede könnten durch die Vielfalt in der Stichprobengröße und den Bewertungsmethoden erklärt werden.

Eine effektive Reinigung des Wurzelkanals hängt von der genauen Bestimmung der Arbeitslänge und einer angemessenen apikalen Kanalerweiterung ab, die eine bessere Verteilung der Wurzelkanalspülungen in den apikalen und isthmusartigen Bereichen ermöglichen und den Prozess der Wurzelkanaldekontamination optimieren. Ein weiteres wichtiges Thema im Zusammenhang mit den Reinigungs- und Formungsverfahren ist das querschnittliche geometrische Erscheinungsbild des Wurzelkanals. Trotz der Anwesenheit eines einzelnen Kanals in 76 % der Proben (Vertucci-Typ I) war der Prozentsatz ovaler und langovaliger Kanäle im apikalen Drittel hoch (64 % bzw. 25 %), wie die Werte des Seitenverhältnisses zeigen.

Frühere Forscher berichteten, dass der Prozentsatz der nicht instrumentierten Oberflächenkanalbereiche in den distalen Wurzeln von mandibularen Molaren nach der Verwendung rotierender Instrumente zwischen 59 % und 79 % lag (11) und 23 %, als die Self-Adjusting File (ReDent-Nova, Ra’anana, Israel) verwendet wurde (20). Diese hohen Prozentsätze nicht instrumentierter Bereiche standen im Zusammenhang mit dem Querschnitt und der Kinematik rotierender Instrumente und/oder der Anwesenheit eines großen apikalen Durchmessers, insbesondere in der buccolingualen Richtung der distalen Kanäle. In dieser Situation könnten Vertiefungen in oval geformten Kanälen nicht in die abgerundete Präparation einbezogen werden, die durch die Rotation der Instrumente erzeugt wird, und bleiben somit unpräpariert. Diese Informationen deuten darauf hin, dass eine ideale Reinigungs- und Formtechnik auf die Erweiterung der distalen Wurzelkanäle von mandibularen Molaren fokussiert sein sollte, hauptsächlich in der buccolingualen Richtung, wobei die Menge an verbleibendem Dentin in der mesiodistalen Richtung erhalten bleibt.

Ein weiterer bemerkenswerter Punkt war die erhöhte Prävalenz von abgeflachten Kanälen, die in koronalem Verlauf vom Apex beobachtet wurde. Wie in Abbildung 2 gezeigt, wies eine signifikante Anzahl der distalen Kanäle eine Erhöhung des Verhältnis von Länge zu Durchmesser (>4) und eine Abnahme der Rundheitswerte auf, insbesondere auf den 4- und 5-mm-Ebenen vom Foramen. Dies deutet darauf hin, dass in einer beträchtlichen Anzahl von Fällen der einzelne Wurzelkanal unter Berücksichtigung der buccalen und lingualen Aspekte als zwei individuelle Kanäle vorbereitet werden muss.

Obwohl die distalen Wurzelkanäle der mandibularen ersten Molaren normalerweise keine abrupten Krümmungen oder niedrigeren apikalen Durchmesser im Vergleich zum mesialen Wurzelkanal aufweisen, zeigt die Komplexität des Querschnitts und die beträchtliche Anzahl an anatomischen Variationen, dass Anstrengungen zur Verbesserung der mechanischen Vorbereitung und Spülung von nicht instrumentierten Vertiefungen in Betracht gezogen werden müssen. Obwohl der Hauptkanal normalerweise während des Formungsprozesses einbezogen wird, bleiben Gewebereste, harte Gewebetrümmer und sogar Bakterien häufig vom Instrumentierungsprozess unberührt, aufgrund der intrinsischen physikalischen Einschränkungen der Instrumente. Um solche Einschränkungen zu vermeiden und die endodontische Behandlung vorhersehbarer zu gestalten, ist der Einsatz von Vergrößerung und Methoden, die eine ordnungsgemäße Verteilung der Wurzelkanalspülungen und die Beseitigung von angesammelten harten Gewebetrümmern ermöglichen, von größter Bedeutung während des Reinigungs- und Formungsprozesses. Zusammenfassend können die berichteten Daten den Klinikern helfen, die Variationen in der Wurzelkanalmorphologie der distalen Wurzeln der mandibularen ersten Molaren zu verstehen, um Probleme im Zusammenhang mit Desinfektionsverfahren zu überwinden.

Fazit

Die distalen Wurzeln der mandibularen ersten Molaren wiesen eine hohe Prävalenz von einzelnen Wurzelkanälen auf. Die Prävalenz von langen ovalen und abgeflachten Kanälen nahm in koronalem Richtung zu. In 13% der Proben wurden Kanal-Konfigurationen gefunden, die nicht im Vertucci-Konfigurationssystem enthalten waren.

Autoren: Carolina Filpo-Perez, Clovis Monteiro Bramante, Marcelo Haas Villas-Boas, Marco Antonio Húngaro Duarte, Marco Aurélio Versiani, Ronald Ordinola-Zapata

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