Wurzelkanalaufbereitung induziert keine dentinalen Mikrorisse in vivo

Zusammenfassung

Einleitung: Diese in vivo Studie hatte zum Ziel, die Entwicklung von dentinalen Mikrorissen nach der Wurzelkanalaufbereitung von kontralateralen Prämolaren mit rotierenden oder Handinstrumenten unter Verwendung der Mikro-Computertomographie-Technologie zu bewerten.

Methoden: Sechzig kontralaterale intakte maxilläre und mandibuläre Prämolaren, bei denen eine Extraktion aus kieferorthopädischen Gründen angezeigt war, wurden ausgewählt und in positive (n = 6, Zähne mit induzierten Wurzelmikrorissen) und negative (n = 6, intakte Zähne) Kontrollgruppen sowie 2 experimentelle Gruppen (n = 24) entsprechend dem Instrumentierungsprotokoll verteilt: ProTaper rotierende (PTR) oder ProTaper Hand (PTH) Systeme (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz). Nach der Wurzelkanalaufbereitung wurden die Zähne mit einer atraumatischen Technik extrahiert und mit einer Auflösung von 17,18 mm gescannt. Insgesamt wurden 43.361 Querschnittsbilder der Wurzeln auf das Vorhandensein von dentinalen Mikrorissen untersucht. Die Ergebnisse wurden als Prozentsatz und Anzahl der Wurzelquerschnittsbilder mit Mikrorissen für jede Gruppe ausgedrückt.

Ergebnisse: Alle Wurzeln in der positiven Kontrollgruppe zeigten Mikrofrakturen im apikalen Drittel, während in den Proben der negativen Kontrollgruppe keine Risse beobachtet wurden. In der PTR-Gruppe wurden 17.114 Querschnittsbilder analysiert, und es wurde keine Mikrofraktur beobachtet. In der PTH-Gruppe wurden dentinale Mikrofrakturen in 116 von 17.408 Querschnittsschnitten (0,66%) von nur 1 Probe beobachtet. Diese unvollständigen Mikrofrakturen erstreckten sich von der äußeren Wurzeloberfläche in das innere Wurzel-Dentin im Bereich der reduzierten Dentindicke.

Schlussfolgerungen: Die Wurzelkanalinstrumentierung mit PTR- und PTH-Instrumenten von kontralateralen maxillären und mandibulären Prämolaren führte nicht zur Bildung von dentinalen Mikrofrakturen in vivo. (J Endod 2019;45:1258–1264.)

Ein vertikaler Wurzelbruch (VRF) ist eine der Komplikationen nach der Wurzelkanalbehandlung, die zu einer schlechten Prognose der wurzelgefüllten Zähne führt. Obwohl mehrere iatrogene und nichtiatrogene Faktoren vorgeschlagen wurden, die zur Entstehung von VRF beitragen, gibt es ein wachsendes Interesse an der Wirkung des Wurzelkanalbehandlungsverfahrens als Risikofaktor, der die Prädisposition von endodontisch behandelten Zähnen für Brüche erhöhen kann. Iatrogene Schritte, die zur Entfernung von Dentin und/oder zu erhöhten Keilkräften führen, die die Bindungsstärke des Dentins überschreiten, können zu dentinalen Mikrofrakturen im Wurzelbereich führen. Daher kann die Wurzelkanalinstrumentierung ein Risikofaktor sein, der zur Bildung unvollständiger dentinaler Risse in der Wurzel führt, die unter dem Einfluss von Kaukräften fortschreiten und zu einem VRF führen können.

Die Wurzelkanalformung ist ein integraler Schritt in der Wurzelkanalbehandlung, der die mechanische Reinigung erleichtert und eine optimale Form für eine angemessene Wurzelkanalspülung, Medikamentenabgabe und Wurzelfüllung schafft. Viele Studien haben gezeigt, dass Riss- oder Defektbildung im Wurzel-Dentin durch die Instrumentierung und Füllung des Wurzelkanals selbst verursacht werden kann. Andere haben hervorgehoben, dass apicale dentinale Mikrorisse nach der Instrumentierung des Wurzelkanals am apikalen Foramen oder darüber hinaus entstehen können. Im Gegensatz dazu haben nicht-invasive Bewertungen durch mikro-Computertomographie (Mikro-CT) ergeben, dass die Wurzelkanalvorbereitung möglicherweise nicht zur Bildung neuer dentinaler Mikrorisse führt und dass die nach der Vorbereitung beobachteten Dentinfehler/Mikrorisse bereits bestehende Risse waren. Eine aktuelle Veröffentlichung, die mit kadaverischen Knochenblockmodellen arbeitete, kam zu dem Schluss, dass die in gelagerten extrahierten Zähnen beobachteten Mikrorisse das Ergebnis von Extraktionskräften oder Lagerbedingungen und nicht eines bereits bestehenden Zustands sein könnten.

Die meisten Forschungen zu dentinalen Mikrorissen, die durch die Wurzelkanalinstrumentierung verursacht werden, wurden unter in vitro-Bedingungen mit extrahierten Zähnen durchgeführt, ohne dass das Alter und die Bedingungen vor der Extraktion standardisiert wurden. In letzter Zeit wurden auch in situ-Studien durchgeführt, die ein menschliches Leichnam-Modell und ein Schweinekiefer-Modell verwendeten. Eine in vivo-Bewertung ist jedoch unerlässlich, um die Ergebnisse der orthograden Wurzelkanalinstrumentierung auf die Bildung dentinaler Mikrorisse in menschlichen Zähnen zu untersuchen, während die Zähne in der Mundumgebung verbleiben, die vom Parodontium unterstützt wird. Das Vorhandensein vitaler parodontaler Gewebe ist entscheidend, da es die Zähne mit dem umgebenden alveolären Knochen verbindet und hilft, die Kräfte auf den unterstützenden Knochen zu verteilen. Ziel dieser in vivo-Studie war es, die Entwicklung dentinaler Mikrorisse nach der Wurzelkanalaufbereitung von kontralateralen Prämolaren unter Verwendung von rotierenden und handgeführten ProTaper Universal-Instrumenten (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz) mittels Mikro-CT-Technologie zu bewerten. Die getestete Nullhypothese war, dass die Wurzelkanalinstrumentierung nicht zur Bildung von dentinalen Mikrorissen in der Wurzel in vivo führt. Diese Studie würde klinisch relevante Informationen über die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von durch Instrumentierung verursachten Mikrorissen im Wurzel-Dentin liefern.

Materialien und Methoden

Das Studienprotokoll wurde von der ethischen Überprüfungskommission der Universität genehmigt und im nationalen Register für klinische Studien (CTRI/ 2018/03/012519) registriert. Patienten, die eine Extraktion der kontralateralen maxillären und mandibulären ersten Prämolaren aus orthodontischen Behandlungsgründen benötigten, wurden bewertet. Eine schriftliche informierte Einwilligung wurde von jedem Patienten eingeholt, der bereit war, teilzunehmen (15–30 Jahre alt, gesund, nicht medikamentös behandelte menschliche Spender), nachdem die Methodik und der Zweck der Studie erklärt wurden. Die Einschlusskriterien waren wie folgt: Nur intakte vitale Prämolaren mit relativ geraden Wurzelkanälen (˂20˚Krümmung) und einer vollständig ausgebildeten Spitze ohne Karies, Restauration, vorherige Wurzelkanalbehandlung, traumatische Okklusion oder parodontal/periapikale Erkrankungen. Basierend auf diesen Kriterien wurden 60 kontralaterale Prämolarenpaare (N = 60, 76 Wurzeln) ausgewählt, darunter 16 doppeltwurzelige maxilläre Prämolaren, 16 einfachwurzelige maxilläre Prämolaren und 28 einfachwurzelige mandibuläre Prämolaren. Alle maxillären Prämolaren (32 Zähne) hatten 2 Wurzelkanäle (64 Kanäle), während mandibuläre Prämolaren (28 Zähne und 28 Kanäle) jeweils 1 Wurzelkanal hatten (Tabelle 1).

Berechnung der Stichprobengröße

Die ideale Stichprobengröße für diese in vivo Studie zur Mikrorissbildung wurde aus den Ergebnissen einer vorherigen Studie berechnet. Die Stichprobengröße wurde mit G Power v.3.1.9.2 für Windows (Universität Düsseldorf, Düsseldorf, Deutschland) unter Verwendung der Formel für den proportionalen Unterschied mit einem Alpha-Fehler von 0,05 und einer Beta-Power von 0,95 berechnet. Die geschätzte Stichprobengröße betrug 21 Zähne pro Gruppe.

Wurzelkanalvorbereitung und Gruppen Nach der lokalen Anästhesie und der Isolation mit einem Gummituch wurden Zugangskavitäten mit einem runden Bohrer (Mani Inc, Tokio, Japan) in einem Hochgeschwindigkeits-Handstück vorbereitet. Die Arbeitslänge (WL) wurde mit einem elektronischen Apex-Lokator (Dentaport ZX; J Morita, Tokio, Japan) bestimmt und radiographisch mit einer Edelstahl (SS) Größe 10 K-Datei (Mani Inc, Tokio, Japan) verifiziert. Ein Gleitpfad wurde mit einer SS Größe 15 K-Datei (Mani Inc) vorbereitet. Kontralaterale Prämolaren wurden zufällig 2 experimentellen (n = 24) und 2 Kontrollgruppen (n = 6) in einem Split-Mouth-Design mittels Münzwurf zugewiesen. Dies führte zu einer gleichmäßigen und zufälligen Verteilung der Zahnarten. Die Kanalvorbereitung wurde gemäß den Anweisungen des Herstellers wie folgt durchgeführt:

1. Die ProTaper-Rotationsgruppe (PTR, n = 24): In den oberen Prämolaren (n = 12) wurde die Rotationsvorbereitung in beiden Kanälen mit S1 und S2 durchgeführt, gefolgt von den Instrumenten F1, F2 und F3 bis zur WL. Ein ähnliches Protokoll wurde bei den mandibulären Prämolaren (n = 12) befolgt, und eine weitere apikale Erweiterung wurde mit den Instrumenten F4 und F5 durchgeführt. Ein X-Smart-Endodontiemotor (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz) wurde mit einem spezifischen Drehmoment und einer Geschwindigkeit für jedes Instrument gemäß den Anweisungen des Herstellers verwendet, und die Instrumentierung wurde mit Ein- und Auswärtsbewegungen in apikaler Richtung durchgeführt.
2. Die ProTaper-Handgruppe (PTH, n = 24): In den oberen Prämolaren (n = 12) wurde die Handvorbereitung in beiden Kanälen mit einer modifizierten Krone-abwärts-Balanciertechnik unter Verwendung von S1 und S2 durchgeführt, gefolgt von den manuellen Instrumenten F1, F2 und F3 bis zur WL ohne apikalen Druck. Ein ähnliches Protokoll wurde bei den mandibulären Prämolaren (n = 12) befolgt, und eine weitere apikale Erweiterung wurde mit den manuellen Instrumenten F4 und F5 durchgeführt.
3. Die positive Kontrollgruppe (n = 6): Nach der Extraktion und der Vorbereitung der Zugangskavität wurde die Instrumentierung absichtlich über die Spitze hinaus mit einer SS Größe 80 K-Datei (Mani Inc) durchgeführt, um Mikrorisse zu induzieren.
4. Die negative Kontrollgruppe (n = 6): intakte Zähne (keine Zugangsvorbereitung oder Instrumentierung)

Ein einzelner erfahrener Operator, der in den Instrumentierungsprotokollen geschult wurde, führte alle Wurzelkanalvorbereitungen durch.

Instrumente wurden nur für 2 Kanäle verwendet und anschließend entsorgt. Die apikale Durchgängigkeit wurde zwischen den Instrumenten in beiden Gruppen mit einer SS-Größe 10 K-Datei überprüft. Jeder Kanal wurde während der Vorbereitung mit 30 ml 3% Natriumhypochlorit unter Verwendung einer 30-G-Seitenventilnadel (Dentsply Maillefer) gespült. Die endgültige Spülung erfolgte mit 5 ml 17% EDTA, gefolgt von 5 ml bidestilliertem Wasser. Die Zähne wurden von einem erfahrenen Oralchirurgen mit einer atraumatischen Technik extrahiert, wie zuvor berichtet. Kurz gesagt, wurde ein intrasulcularer Schnitt verwendet, um das Mukoperiost vom Wurzel- und Knochengewebe zu trennen.

Periotome wurden verwendet, um das parodontalen Ligament von der Wurzeloberfläche zu durchtrennen. Die Extraktion wurde mit Luxatoren und Zangen abgeschlossen. Die extrahierten Zähne wurden in 0,1% Thymol bei 5 °C für eine weitere Bewertung aufbewahrt.

Micro-CT Bewertung

Alle Proben wurden mit einem Mikro-CT-System (SkyScan 1176; Bruker-microCT, Kontich, Belgien) bei 90 kV und 276 mA mit einer isotropen Auflösung von 17,18 mm und einer 180°-Drehung um die vertikale Achse, einem Rotationsschritt von 0,7°, einer Kamera-Belichtungszeit von 650 Millisekunden und einer Rahmenmittelung von 2 gescannt. Röntgenstrahlen wurden mit einem 0,1-mm Kupferfilter gefiltert. Die Bilder wurden mit NRecon v.1.6.10.4 (Bruker-microCT) unter Verwendung von 20% Strahlenhärtungskorrektur, Ringartefaktkorrektur von 5 und Glättung von 5 rekonstruiert, was zur Erfassung von ungefähr 1226 transversalen Querschnitten pro Probe führte. Insgesamt wurden 43.361 Querschnittsbilder von Wurzeln vom Zement-Schmelz-Übergang bis zur Spitze auf das Vorhandensein von dentinalen Mikrorissen mit der Dataviewer-Software Version 1.5.1.2 (Bruker-microCT) von 2 zuvor kalibrierten Prüfern, die blind für die experimentellen Gruppen waren, gesichtet. Die Bildanalyse wurde zweimal in Abständen von 2 Wochen wiederholt. Im Falle von Abweichungen wurden die Bilder gemeinsam untersucht und eine Einigung erzielt. Ein Riss wurde als Bruch oder Unterbrechung in der Zahnstruktur ohne Trennung der Teile identifiziert.

Statistische Analyse

Die Ergebnisse wurden als Prozentsatz und Anzahl der Bilder von rissigen Wurzelquerschnitten für jede Gruppe ausgedrückt. Der Fisher-exakte Test wurde verwendet, um Unterschiede zwischen den 2 Versuchsgruppen zu vergleichen. Alle Analysen wurden mit der SPSS 16.0 Software (IBM Corp, Chicago, IL) durchgeführt. Das Signifikanzniveau wurde auf P ˂ .05 festgelegt. Der Cohen-Kappa wurde verwendet, um die Interexaminer-Variabilität zu bewerten.

Ergebnisse

In den positiven und negativen Kontrollgruppen wurden jeweils 4210 und 4629 Querschnittsbilder der Wurzeln analysiert. Alle Wurzeln in der positiven Kontrollgruppe zeigten Mikrorisse im apikalen Drittel in 792 (18,8%) Schnitten, während in den Proben der negativen Kontrollgruppe keine Risse beobachtet wurden (Abb. 1A und B). In den gesichteten Querschnittsbildern aus den PTR (n = 17.114) und PTH (n = 17.408) Gruppen (Abb. 2A und B) wurden Mikrorisse nur in 116 (0,66%) Schnitten der PTH-Gruppe beobachtet, was einem Zahnprobe entspricht. Dentin-Mikrorisse wurden in 1 Zahn (1/24) in der PTH-Gruppe beobachtet und wurden in der PTR-Gruppe nicht beobachtet (0/24), was nicht signifikant war (P ˂ .05). Diese Risse erstreckten sich von der äußeren Wurzeloberfläche in das innere Wurzel-Dentin im Bereich der reduzierten Dentin-Dicke (Abb. 3A–E). Ein Cohen-Kappa-Wert von 0,9 wurde erreicht, was auf eine gute Interobserver-Zuverlässigkeit hinweist.

Diskussion

Die aktuelle Studie hatte zum Ziel, die Bildung von dentinalen Mikrorissen nach der in vivo Wurzelkanalaufbereitung von kontralateralen maxillären und mandibulären Prämolaren mit ProTaper Universal rotierenden und Handinstrumenten zu bewerten. Seit 2014 wurde ein experimentelles Protokoll vorgeschlagen, das eine wesentliche Rolle bei den Ergebnissen spielt, die bei der Berichterstattung über Mikrorisse nach der Instrumentierung des Wurzelkanals erzielt werden. Diese Forschung zielte darauf ab, den Einfluss von Störfaktoren wie Alter, Geschlecht und Zahntyp auf die Stichprobenauswahl zu reduzieren, indem kontralaterale Prämolaren desselben Patienten verwendet wurden, die eine ähnliche Kanal-/Wurzelmorphologie aufwiesen, gemäß einem zuvor validierten Split-Mouth-Studiendesign. Darüber hinaus hatten die Wurzelkanalinstrumentierungssysteme, die in den rotierenden (PTR) und Hand (PTH) Gruppen verwendet wurden, eine ähnliche Spitzengröße und Konizität. Die Aufbereitungsprotokolle, die das ProTaper-System verwendeten, wurden aufgrund widersprüchlicher Ergebnisse aus früheren Studien ausgewählt. Obwohl ex vivo Untersuchungen mit konventioneller Sektionierung und mikroskopischen Ansätzen eine variable Inzidenz von Mikrorissen (d.h. 56%, 50% und 16%) nach der Kanalinstrumentierung mit dem ProTaper-System berichteten, berichtete eine in situ Untersuchung mit einem Schweinekiefermodell von keiner Mikrorissbildung nach der Kanalinstrumentierung mit diesem System.

Zusätzlich kamen in vitro und in situ Experimente mit menschlichen Leichnamen, die nicht-invasive Mikro-CT-Technologie verwendeten, zu dem Schluss, dass die mechanische Instrumentierung von Wurzelkanälen keine dentinalen Defekte hervorrief, während die beobachteten Mikrorisse als bereits bestehende Risse kategorisiert wurden.

Die Verwendung eines menschlichen Leichnammodells ermöglichte die Bewertung bereits bestehender Mikrorisse in den experimentellen Zähnen. Der Ansatz erlaubt jedoch nicht die Bewertung der Zähne in ihrem natürlichen Zustand (d.h. unterstützt durch vitales Parodontium), was die klinischen Bedingungen am genauesten widerspiegeln würde. In der aktuellen Studie wurden klinische Schritte für die in vivo Instrumentierung befolgt, und die Zähne wurden anschließend mithilfe der nicht destruktiven Mikro-CT-Technologie nach atraumatischer und sorgfältiger Extraktion bewertet, um Schäden an den Wurzeln zu vermeiden. Präoperative Mikro-CT-Scans wurden aufgrund der klinischen Natur der Studie nicht durchgeführt. Daher waren keine Informationen über den Zustand der Wurzeln vor der Kanalpräparation verfügbar.

Die aktuellen Ergebnisse unterstützen jedoch die gegenwärtige Praxis, da in der negativen Gruppe kein dentinaler Mikroriss beobachtet wurde und nur eine Probe in den experimentellen Gruppen Mikrorisse aufwies. Diese Beobachtung steht im Einklang mit den vorherigen mikrotomographiebasierten Studien. In dieser Studie zeigten alle positiven Kontrollproben apikale Risse in buccolingualer Richtung, die den Kanal und die Wurzeloberfläche betrafen, was auf die aggressive/absichtliche Instrumentierung über die Wurzelspitze hinaus zurückzuführen ist. In der experimentellen Gruppe war die einzige Ausnahme ein doppeltwurzeliger maxillärer erster Prämolar der PTH-Gruppe, der einen buccolingual orientierten Riss im Furkationsbereich aufwies, ähnlich wie bei einem VRF. Der Riss war unvollständig und entstand von der Wurzeloberfläche und nicht von der Wurzelkanalwand (Abb. 3E). Daher konnte er nicht mit der Kanalpräparation in Verbindung gebracht werden. Obwohl die Möglichkeit eines bereits bestehenden Risses nicht vollständig ausgeschlossen werden kann, ist es in diesem Fall wahrscheinlich, dass das Vorhandensein einer tiefen Furche auf dieser Wurzeloberfläche, die mit der Reduktion der Dentin-Dicke nach der Instrumentierung (Abb. 3D) verbunden ist, die Bildung von Mikrorissen begünstigte, als diese Wurzel den Extraktionskräften ausgesetzt wurde.

Deshalb wurde die Nullhypothese akzeptiert, dass die Wurzelkanalinstrumentierung nicht zur Bildung von mikroskopischen Rissen im Wurzel-Dentin in vivo führt. Dieses Ergebnis wird durch eine aktuelle in situ Studie an Kadavern unterstützt, die nahelegt, dass die in extrahierten Zähnen beobachteten Mikrorisse, die Wurzelkanalverfahren unterzogen wurden, das Ergebnis des Extraktionsprozesses und/oder der Lagerungsbedingungen nach der Extraktion sind.

Die aktuelle in vivo Studie wurde an Patienten durchgeführt, die eine Extraktion der kontralateralen maxillären und mandibulären ersten Prämolaren im Rahmen ihrer kieferorthopädischen Behandlung benötigten. Es wurde berichtet, dass maxillare und mandibuläre Prämolaren anfällig für VRF sind. Doppeltwurzelige maxillare Prämolaren, einfachwurzelige maxillare Prämolaren und einfachwurzelige mandibuläre Prämolaren wurden zufällig und gleichmäßig in beiden Versuchsgruppen verteilt (Tabelle 1). Soweit uns bekannt ist, ist dies der erste Bericht, der die potenzielle Korrelation zwischen in vivo Wurzelkanalpräparation und der Bildung von dentinalen Mikrorissen unter Verwendung hochgenauer und nichtinvasiver Mikro-CT-Technologie bewertet. Es gab keinen signifikanten Unterschied zwischen den Versuchsgruppen, was darauf hindeutet, dass sowohl Hand- als auch rotierende Instrumentierung möglicherweise nicht zur Bildung von dentinalen Mikrorissen führen. Eine der Einschränkungen dieser Studie war jedoch, dass alle Patienten zwischen 15 und 30 Jahren alt waren. Wurzel-Dentin bei älteren Personen kann aufgrund von Veränderungen in der Mikrostruktur und chemischen Zusammensetzung einen signifikanten Rückgang der Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit aufweisen. Außerdem wurde berichtet, dass postendodontische VRF bei Patienten über 40 Jahren häufiger vorkommt. Daher könnte weitere Forschung notwendig sein, um die Ergebnisse der Wurzelkanalpräparation bei älteren Patienten zu bewerten. In dieser Studie wurde eine Mikro-CT-Systemauflösung von 17,18 mm verwendet, während zukünftige Untersuchungen mit höherauflösenden Bildern von Vorteil sein könnten.

Fazit

Innerhalb der Grenzen dieser in vivo-Studie wurde festgestellt, dass die Aufbereitung von Wurzelkanälen mit PTR- oder PTH-Instrumenten nicht zu Mikrorissen im Wurzel-Dentin führte. Diese Ergebnisse deuten auch darauf hin, dass frühere Daten aus ex vivo-Experimenten zu Mikrorissen im Wurzel-Dentin mit Vorsicht betrachtet werden sollten.

Autoren: Angambakkam Rajasekaran PradeepKumar, Hagay Shemesh, Durvasulu Archana, Marco A. Versiani, Manoel D. Sousa-Neto, Graziela B. Leoni, Yara T. C. Silva-Sousa, Anil Kishen

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