Formungsfähigkeit von Einzeldateisystemen mit unterschiedlichen Bewegungen: Eine mikro-Computertomographie-Studie

Zusammenfassung

Einleitung: Diese Studie hatte zum Ziel, eine rigorose Standardisierung der Proben durchzuführen und auch die Aufbereitung der mesiobuccalen (MB) Wurzelkanäle von oberen Molaren mit starken Krümmungen unter Verwendung von zwei einteiligen, motorbetriebenen Systemen (WaveOne mit reziproker Bewegung und OneShape mit rotierender Bewegung) mithilfe von Mikro-Computertomographie (Mikro-CT) zu bewerten.

Methoden und Materialien: Zehn MB-Wurzeln mit einzelnen Kanälen wurden einbezogen, gleichmäßig auf zwei Gruppen verteilt (n=5). Die Proben wurden mit WaveOne- oder OneShape-Dateien aufbereitet. Die Formungsfähigkeit und der Grad der Kanalverlagerung wurden durch einen Vergleich der Mikro-CT-Scans vor und nach der Instrumentierung bewertet. Die Kolmogorov-Smirnov- und t-Tests wurden für die statistische Analyse verwendet. Das Signifikanzniveau wurde auf 0,05 festgelegt.

Ergebnisse: Die Instrumentierung der Kanäle erhöhte deren Oberfläche und Volumen. Kanalverlagerungen traten in den koronalen, mittleren und apikalen Dritteln auf, und es wurde kein statistischer Unterschied zwischen den beiden Systemen beobachtet (P>0,05). Im apikalen Drittel wurden signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen in der Rundheit der Kanäle (auf 3 mm Ebene) und im Umfang (auf 3 und 4 mm Ebenen) gefunden (P<0,05).

Fazit: Die WaveOne- und One Shape-Einzeldateisysteme waren in der Lage, gekrümmte Wurzelkanäle zu formen, wobei nur geringfügige Veränderungen in der Krümmung des Kanals auftraten.

Einleitung

Die Instrumentierung der Wurzelkanäle kann zu Veränderungen in der Form des Kanals, zur Verlagerung und sogar zu Perforationen führen. Um das kontaminierte Dentin zu entfernen und gleichzeitig den Wurzelkanal zu formen, ist es wichtig, sich an die natürliche Anatomie zu halten, um Schäden an der Zahnstruktur zu minimieren.

Die Verwendung von Einzeldateien aus Nickel-Titan (NiTi), die motorbetrieben sind, hat in der Wurzelkanalaufbereitung zugenommen, und es wurden verschiedene Systeme entwickelt. WaveOne (Dentsply, Tulsa Dental, Tulsa, OK, USA) gehört zu diesen Einzeldateisystemen, die mit einem speziellen Motor verwendet werden, der reziproke Bewegungen ausführt, d.h. Bewegungen, die im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn alternieren. Die reziproke Bewegung fördert die erhöhte Widerstandsfähigkeit des NiTi-Instruments gegen zyklische Ermüdung. Die WaveOne-Datei hat ein unterschiedliches Querschnittsdesign entlang ihres gesamten aktiven Teils; die Spitze hat einen modifizierten dreieckigen Querschnitt, und die mittleren und Halsabschnitte des Arbeitsbereichs des Instruments ändern sich zu einem neutralen Rake-Winkel mit einem konvexen dreieckigen Querschnitt. Die Dateien haben eine umgekehrte Konizität, einen variablen helikalen Winkel und eine nicht aktive Kante. Sie wird mit einer 170°-Drehung gegen den Uhrzeigersinn (Schnittrichtung) und 50°-Drehungen im Uhrzeigersinn bei einer Geschwindigkeit von 300 U/min verwendet. WaveOne ist auch in verschiedenen Spitzen Größen und Konizitäten erhältlich: 21/0.06 (klein), 25/0.08 (primär) und 40/0.08 (groß). Diese Datei besteht aus wärmebehandeltem NiTi Memory Wire, was ebenfalls eine höhere Ermüdungsbeständigkeit verleiht.

Das OneShape-System (Micro Méga, Besançon, Frankreich) ist ein weiteres Ein-Datei-System, das für den Einsatz in kontinuierlicher Rotation entwickelt wurde und sich durch eine variable Steigung, eine nicht schneidende Sicherheitsspitze und drei Variationen von Querschnitten entlang seiner aktiven Länge auszeichnet: einen sich ändernden dreieckigen oder modifizierten dreieckigen Querschnitt mit 3 scharfen Schneidkanten im apikalen und mittleren Teil sowie ein S-förmiges Design mit 2 Schneidkanten in der Nähe des Schaftes. In stark gekrümmten Kanälen ist die Instrumentierung ein kritischer Schritt aufgrund der Schwierigkeit, die Instrumente an die Kanal-Anatomie anzupassen. Daher ist eine Bewertung der Instrumentierungsdateien in diesen Anatomien erforderlich.

Es wurden mehrere Methoden vorgeschlagen, um die Kanal-Anatomie zu identifizieren, wie Röntgenaufnahmen, Diaphonisierung, Computertomographie (CT) und neuerdings auch Mikro-CT. Die Mikro-CT-Technologie ermöglicht die Beobachtung der Wurzelkanäle in zweidimensionaler (2D) und dreidimensionaler (3D) Weise. Darüber hinaus ermöglichen die Bilder prä- und postoperative Bewertungen, ohne die Proben zerstören zu müssen.

Diese Studie hatte zum Ziel, die morphologischen Veränderungen zu bewerten und zu vergleichen, die durch die Instrumentierung von stark gekrümmten Wurzelkanälen mit diesen beiden Einzeldateisystemen entstehen. Die Nullhypothese war, dass es keinen Unterschied zwischen den beiden Systemen hinsichtlich der 2D- (Fläche, Umfang, Rundheit sowie kleinere und größere Durchmesser) und 3D- (Volumen, Oberfläche, Transport und Strukturmodellindex - SMI) Parameter des präparierten Wurzelkanalsystems geben würde.

Materialien und Methoden

Auswahl der ursprünglichen Probe

Die Studie wurde vom Forschungsethikkomitee der Universität Pernambuco (UPE); Pernambuco, Brasilien, überprüft und genehmigt und wurde gemäß der Deklaration von Helsinki (Weltärztebund) durchgeführt. Insgesamt wurden 307 obere Molaren mit einem Stereomikroskop unter 4× Vergrößerung bewertet, gemäß den folgenden Kriterien: intakte Wurzeln, vollständige Wurzelbildung und eine intakte Pulpenkammer. An diesem Punkt wurden 104 Molaren ausgewählt. Die Zähne wurden 24 Stunden lang in einer 0,1%igen Thymollösung desinfiziert und in Kochsalzlösung aufbewahrt. Die palatinalen Wurzeln wurden mit einer Karborundumscheibe geschnitten, um eine radiografische Überlagerung zu vermeiden.

Probenauswahl mit digitalen Röntgenaufnahmen

Die verbleibenden 104 Zähne wurden dann in buccolingualer und mesiodistaler Richtung mit einem digitalen Röntgensensor (Digora, Soredex, Orion Corporation Ltd., Helsinki, Finnland) geröntgt, um das Fehlen von Pulpenverkalkungen, interner Resorption, vorheriger endodontischer Behandlungen und perforierter Wurzeln zu bestätigen. Dreißig Zähne entsprachen diesen Eigenschaften und wurden von der Studie ausgeschlossen. Die Krümmungswinkel wurden in buccolingualen und mesiodistalen Ebenen gemessen und gemäß der Methode von Schneider als stark gekrümmt (30°- 50°) klassifiziert. Schließlich wurden Zähne mit MB-Kanälen mit einem Krümmungsradius von mehr als 10 mm ausgeschlossen. Zu diesem Zeitpunkt blieben insgesamt 38 Kanäle in der Probe.

Auswahl mit Computertomographie (CT)

Dieser Schritt wurde verwendet, um einzelne Wurzelkanäle auszuwählen, die von der Pulpenkammer bis zur Wurzelspitze reichten und gemäß der Klassifikation von Vertucci als Typ I klassifiziert wurden. Ein Cone-Beam-CT-Scanner (Soredex, Orion Corporation Ltd., Helsinki, Finnland) wurde mit den folgenden Erwerbsparametern verwendet: 90 kVp, 12,5 mA, Voxelgröße von 85 µm, FOV von 6×4 cm und unter Verwendung der hochauflösenden EndoMode-Funktion. Zu diesem Zeitpunkt enthielt die Probe 28 Kanäle.

Auswahl mit Mikro-CT

Eine maßgeschneiderte Vorrichtung für jeden Zahn wurde erstellt, um die gleiche Position für die präoperativen und postoperativen Scans zu wiederholen. Bilder wurden mit einem SkyScan 1174 v.2 (Bruker Mikro-CT, Kontich, Belgien) mit den folgenden Erwerbsparametern aufgenommen: 50 kV, 800 µA, 6-30 µm räumliche Auflösung, 0,5 mm Al-Filter, 1° Rotationsschritt, Rahmenmittelung von 3,5 und 180° Rotation. Für die Rekonstruktion wurden folgende Parameter verwendet: Ringartefaktkorrektur von 5, 15% Strahlenhärtungskorrektur und Kontrastgrenzen von 0,015 bis 0,095. Diese Methode wurde verwendet, um einen einzelnen Kanal (Typ I) zu bestätigen und das anfängliche Kanalvolumen zu standardisieren. Insgesamt wurden 10 Proben für die endgültige Stichprobe ausgewählt.

Eine Berechnung der Stichprobengröße wurde basierend auf einem vorherigen Artikel durchgeführt und es wurde ein Alpha von 5% und eine Power von 80% oder mehr berücksichtigt, was zu fünf Proben pro Gruppe führte (n=5).

Wurzelkanalaufbereitung

Die endodontische Zugangskavität wurde vorbereitet und ein Gleitpfad wurde mit #10 und #15 K-Dateien (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz) erstellt, bis die Spitze im apikalen Foramen sichtbar war. Die Verfahren wurden mit Dental Operating Microscopy (DF Vasconcellos S/A, São Paulo, SP, Brasilien) unter 8× Vergrößerung durchgeführt. Die Kronen der Zähne wurden mit einer Diamantsäge in einer ISOMET 1000 Präzisionsschnittsäge (Buehler, Lake Forest, IL, USA) abgeschnitten, bis die Wurzel eine Gesamtlänge von 17 mm erreichte. Die Arbeitslänge (WL) wurde auf 1 mm kürzer als das apikale Foramen festgelegt. Nach der Nummerierung der Proben wurden die Zähne zufällig in 2 Gruppen unterteilt: WaveOne und OneShape Gruppen. Die Verfahren wurden von einem einzelnen Bediener gemäß den Anweisungen des Herstellers durchgeführt und die Dateien wurden nach einmaliger Verwendung in beiden Gruppen entsorgt. In der WaveOne-Gruppe wurde eine primäre 25/0.08 Datei, gekoppelt an ein Getriebe-Reduktions-Handstück (Sirona Dental Systems GmbH, Bensheim, Deutschland), betrieben von einem drehmomentgesteuerten Motor (Silver; VDW GmbH, München, Deutschland), verwendet, um die Kanäle in einer reziproken und langsamen Ein- und Ausbewegung vorzubereiten.

In der OneShape-Gruppe wurde eine 25/0.06-Datei mit demselben Motor gekoppelt, jedoch im Modus der kontinuierlichen Rotation bei 350 U/min und einem Drehmoment von 2,5 N.cm mit weniger Druck bei Ein- und Ausbewegungen verwendet. Nach 3 Ein- und Ausbewegungen wurde die Datei aus dem Wurzelkanal entfernt, mit einem Schwamm gereinigt und der Kanal wurde irrigiert. Die Irrigation erfolgte mit 5 ml 2,5% Natriumhypochlorit und wurde mit einer Spritze und einer offenen 30 G Nadel (NaviTip; Ultradent Products Inc, UT, USA) durchgeführt, die 2 mm vor dem WL positioniert war. In beiden Gruppen wurden diese Schritte wiederholt, bis die Datei das WL erreichte. Die Reinigung nach der Instrumentierung bestand aus einer Irrigation mit 5 ml 17% EDTA (Formula e Ação, São Paulo, SP, Brasilien), gefolgt von 5 ml 2,5% Natriumhypochlorit (Formula e Ação) und 5 ml deionisiertem Wasser (Formula e Ação). Die Kanäle wurden mit Papierpunkten getrocknet.

Micro-CT-Messungen und Bewertung

Die Bilder wurden vom Apex bis zur Ebene der Zement-Schmelz-Grenze (NRecon v1.6.4; Bruker) rekonstruiert, was axiale Querschnitte der inneren Struktur der Proben lieferte. Für jeden Zahn wurde eine Bewertung über die gesamte Kanallänge in etwa 794 Schnitten pro Probe durchgeführt (Bereich von 636-918 Schnitten). Die CTAn v1.11-Software (CTAnalyser; Skyscan, Antwerpen, Belgien) wurde verwendet, um 2D-morphologische Daten (Fläche, Umfang, Rundheit, größter Durchmesser und kleinster Durchmesser) zu erhalten. Die runden oder eher bandförmigen Querschnitte wurden als runde Kanäle ausgedrückt. Dieser Index variiert von 0 (parallele Platten) bis 1 (perfekte Kugel). Die 2D-Bewertung wurde im apikalen Drittel des Zahns in 1-mm-Abständen durchgeführt, beginnend vom anatomischen Apex nach oben für 5 mm.

Die 3D-morphologischen Datenanalysen [Volumen, Oberfläche, Strukturmodellindex (SMI) und Transport] wurden im gesamten Wurzelkanal gewonnen. Außerdem wurde der Kanaltransport in den zervikalen, mittleren und apikalen Dritteln (15 mm, 10 mm und 5 mm vom anatomischen Apex, jeweils) analysiert. Der SMI umfasst die Messung der Konvexität einer festen Oberfläche. Ihre Werte variieren von 0 bis 4, wobei die Werte 0, 3 und 4 jeweils einer Ebene, einem Zylinder und einer regulären Kugel entsprechen. Die 3D-Modelle der Wurzelkanäle wurden mithilfe eines Algorithmus (Double Time Cubes im P3G-Format) erstellt und in der Software CTVol 2.1 (CTAnalyser; Skyscan, Antwerpen, Belgien) angezeigt. Detaillierte Beschreibungen der Kriterien, die für die Berechnung dieser Parameter verwendet wurden, sind von Versiani et al bereitgestellt. Der Kanaltransport wurde vom Schwerpunkt aus bewertet, der aus den Koordinaten der x-, y- und z-Achsen gemäß dem 3D-kartesischen Koordinatensystem abgeleitet wurde. Zwei Punkte wurden bestimmt: P₁=(x₁, y₁, z₁) und P₂=(x₂, y₂, z₂), die der zentralen Position desselben Kanals im selben Querschnitt vor und nach der Instrumentierung entsprachen. Der Abstand zwischen diesen beiden Punkten wurde mit der folgenden Formel berechnet: d=√(x2 − x1)² + (y2 − y1)² + (z2 − z1)², wobei d der Abstand zwischen den beiden Punkten ist. Die Bewertung der Kanalpräparation wurde mit Mikro-CT von einem anderen verblindeten Prüfer durchgeführt.

Statistische Analyse

Der Kolmogorov-Smirnov-Test wurde verwendet, um die Datenverteilung jedes Parameters zu bestimmen. Wenn die Verteilung normal war, wurde ein t-Test für unabhängige Stichproben verwendet. Das Signifikanzniveau wurde auf 0,05 festgelegt.

Ergebnisse

Das anfängliche Kanalvolumen war zwischen den Gruppen ähnlich, ohne statistisch signifikante Unterschiede (P=0,58) (Tabelle 1).

Bezüglich der 3D-Parameter erhöhten die beiden Dateisysteme die Oberfläche, das Volumen und den SMI nach der Instrumentierung der Wurzelkanäle, und es wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen festgestellt (Oberfläche, P=0.637; Volumen, P=0.584; und SMI, P=0.370). Es wurde kein signifikanter Unterschied zwischen den Dateisystemen in der Kanaltransportation über die gesamte Kanallänge beobachtet (P=0.498), zervikal (P=0.553), mittel (P=0.498) und apikal (P P=1.00) Drittel der Wurzelkanäle (Tabellen 1 bis 3).

Bezüglich der 2D-Parameter im apikal Drittel (Tabelle 3) zeigte die Kanalfläche keinen statistisch signifikanten Unterschied zwischen den WaveOne- und OneShape-Gruppen nach der Instrumentierung auf allen Ebenen: 1 mm (P=0.809); 2 mm (P=0.068); 3 mm (P=0.052); 4 mm (P=0.053) und 5 mm (P=0.140). Bezüglich des Umfangs wurde ein signifikanter Unterschied im apikal Drittel zwischen den beiden Gruppen in den Bereichen 3 mm (P=0.025) und 4 mm (P=0.039) festgestellt. In Bezug auf die Rundheit zeigte die OneShape-Gruppe einen signifikanten Unterschied zwischen dem ursprünglichen Kanal und dem Kanal nach der Instrumentierung in den apikal 3, 4 und 5 mm Abschnitten (Tabelle 2). Die Veränderung der Rundheit zwischen den Gruppen war statistisch signifikant für den 4-mm Abschnitt (P=0.009).

In Bezug auf den Durchmesser wurden die Unterschiede zwischen den ursprünglichen und den vorbereiteten Kanälen hauptsächlich im Durchmesser der kleinen Kanäle, jedoch nicht im Durchmesser der großen Kanäle beobachtet (Tabelle 2).

Diskussion

Diese Studie verwendete extrahierte menschliche Zähne, um die klinischen Bedingungen hinsichtlich der morphologischen Veränderungen, die durch die verwendeten Feilsysteme zur Instrumentierung verursacht werden, besser zu simulieren. Die MB-Kanäle der oberen Molaren wurden aufgrund ihrer hohen Inzidenz abrupten Krümmungen im apikalen Drittel ausgewählt, die sich nachteilig auf die Kanalvorbereitung auswirken können. Allerdings variieren die MB-Kanäle erheblich in ihrer Anatomie, was eine Herausforderung in Bezug auf die Standardisierung der Proben darstellt. Die Inzidenz eines zweiten Kanals im MB-Wurzel der oberen Molaren kann zwischen 18,6 und 100 % variieren, was die Auswahl einzelner MB-Wurzelkanäle der oberen Molaren zu einem kritischen Punkt in der Forschung macht. Daher wird die strenge Standardisierung der Proben in laborbasierten Studien entscheidend, um die experimentellen Bedingungen der Studie zu kontrollieren und nur die interessierenden Variablen, wie die getesteten Materialien, in der Analyse zu belassen. Aus diesem Grund wurde großer Wert darauf gelegt, die Proben auszubalancieren, um den Einfluss der Kanal-Anatomie zu minimieren.

Viele Forschungen verwendeten ausschließlich die visuelle Inspektion von Röntgenaufnahmen zur anatomischen Klassifikation und Analyse der Kanalpräparation, und dies war der zweite Schritt bei der Auswahl der Proben für diese Studie. Aufgrund der großen Anzahl an zu bewertenden Proben kann der Einsatz von Röntgenaufnahmen in dieser Methodik aufgrund der geringen Kosten und schnellen Ergebnisse gerechtfertigt werden. Die Standardisierung in dieser Studie wurde als effektiv angesehen, da sie zum Ausschluss von 63,4 % der ursprünglichen Proben führte. Allerdings ermöglicht die digitale Röntgentechnik nicht die Visualisierung der Kanalverkrümmung in all ihren verschiedenen Ebenen und Variationen sowie anatomischen Unregelmäßigkeiten oder Konvexitäten, die in Wurzelkanälen häufig vorkommen.

Ein Vorteil der Cone-Beam-Computertomographie (CBCT) ist, dass sie detailliertere Bilder der inneren Zahn anatomie liefert als herkömmliche periapikale Röntgenaufnahmen und zu einer höheren Genauigkeit bei der Probenstandardisierung führt. Die Auswahl einzelner Kanäle mit CBCT reduzierte die Probe um 26,3 %.

Die Mikro-CT wurde als der Goldstandard für Laborstudien in der Endodontie angesehen. Studien mit oberen Molaren zeigten jedoch keinen Unterschied zwischen den mit Mikro-CT und CBCT erhaltenen Bildern hinsichtlich der Kanaldetektion. Darüber hinaus haben sich CBCT-Bilder, die mit einer Voxelgröße von weniger als 300 µm aufgenommen wurden, als kompatibel mit Mikro-CT-Bildern für die morphologische Untersuchung von Hartgeweben erwiesen. Dennoch ermöglichte der Einsatz von Mikro-CT in dieser Studie die Visualisierung anatomischer Komplexitäten, die mit CBCT nicht sichtbar waren, was zum Ausschluss von 64,2 % der Proben und einer endgültigen Probe von 10 führte. Die morphometrische Bewertung von Wurzelkanälen zur Probenauswahl wurde in einer früheren Studie vorgeschlagen, und die Autoren schlossen auch Proben ein, die ausschließlich auf der Grundlage von Röntgenaufnahmen ausgewählt wurden, um die statistische Power zu stärken, was deutlich die Schwierigkeit zeigt, Mikro-CT als Methodik zur Probenauswahl zu verwenden. In der vorliegenden Studie wurde die endgültige Probenauswahl mit Mikro-CT festgelegt, und die statistische Power war höher als 80 %, berechnet auf der Grundlage der Literatur und empfohlen für Forschungen.

Die Form des Instruments kann morphologische Veränderungen während der Wurzelkanalaufbereitung fördern. Obwohl beide Systeme in dieser Studie Einzeldateien mit dem gleichen apikalen Durchmesser verwendeten, war der Konus der Dateien unterschiedlich. Laut den Herstellern hatte die One Shape-Datei einen 0,06 Konus entlang ihrer aktiven Länge, während die WaveOne-Datei einen 0,08 Konus in den ersten 3 mm hatte, der bis D16 abnimmt. Da die WaveOne einen größeren Konus aufweist, kann man schließen, dass dieses Merkmal mit dem signifikanten Anstieg des Kanalumfangs und der Rundheit in der apikalen Region, die in dieser Gruppe im Vergleich zur OneShape-Gruppe beobachtet wurde, in Zusammenhang stehen könnte. Es kann abgeleitet werden, dass beide Dateisysteme eine ähnliche Schneidfähigkeit aufwiesen, da beide Gruppen signifikante Zunahmen des Kanalvolumens und der Oberfläche zeigten, obwohl dieser Unterschied zwischen den Gruppen nicht signifikant war. Die in dieser Studie verwendeten Dateien bestanden aus NiTi, einem Metall, das dem Instrument große Flexibilität verleiht und somit die Erhaltung der Kanalbiegung während der Aufbereitung begünstigt, was eine äußerst wünschenswerte Eigenschaft in komplexen Anatomien wie stark gekrümmten Kanälen ist. Darüber hinaus ist die Legierung der WaveOne-Datei wärmebehandelt, was zu mehr Flexibilität und Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdung im Vergleich zu traditionellen NiTi-Dateien führt.

Im apikalen Drittel wurde weniger Instrumentierung der ursprünglichen Kanalwände durchgeführt. Selbst dann gab es keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen, und kein Präparat zeigte eine Wurzelperforation. Dieses Ergebnis stimmt mit anderen Studien überein, die Schwierigkeiten bei der Reinigung des apikalen Drittels des Kanals zeigten. Daher wurde die Nullhypothese für Rundheit und Umfang in 2D-Parametern verworfen und für alle anderen in dieser Forschung analysierten Parameter akzeptiert.

Fazit

Die beiden getesteten Feilsysteme (WaveOne und One Shape) hatten eine ähnliche Formungsfähigkeit für stark gekrümmte MB-Kanäle von oberen Molaren. Insgesamt waren beide Systeme in der Lage, die ursprüngliche Kanalanatomie aufrechtzuerhalten und produzierten nur geringfügige Veränderungen in der Kanalverkrümmung. Diese in vitro-Studie zeigte, dass Stereomikroskop, digitale Radiographien, Cone-Beam-CT und Mikro-CT geeignete Methoden sein können, um einheitliche Proben zu erhalten und potenzielle anatomische Verzerrungen zu minimieren.

Autoren: Joedy Santa-Rosa, Manoel Damião de Sousa-Neto, Marco Aurelio Versiani, Giselle Nevares, Felipe Xavier, Kaline Romeiro, Marcely Cassimiro, Graziela Bianchi Leoni, Rebeca Ferraz de Menezes

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