Morphologische Bewertung der oberen zweiten Molaren mit verwachsenen Wurzeln: Eine Mikro-CT-Studie

Zusammenfassung

Ziel: Die internen und externen Morphologien von verwachsenen Wurzeln der oberen zweiten Molaren mittels Mikro-Computertomographie (Mikro-CT) Analyse zu bewerten.

Methodik: Insgesamt 100 verwachsene Wurzeln der oberen zweiten Molaren aus einer brasilianischen Subpopulation wurden in sechs Gruppen entsprechend der Wurzelmorphologie unterteilt. Die Proben wurden mit einer Auflösung von 19,6 μm gescannt und hinsichtlich der externen Morphologie der Wurzeln, der Konfiguration des Wurzelkanals, der prozentualen Häufigkeit von C-förmigen Kanälen und Isthmus sowie der Morphologie des Wurzelkanalsystems in 1, 2 und 3 mm vom anatomischen Apex der verwachsenen Wurzeln bewertet.

Ergebnisse: Die häufigsten Wurzelkanalverbindungen waren Typ 1, mesiobukkale Wurzel mit distobukkaler Wurzel verbunden (32%), gefolgt von Typ 3, DB-Wurzel mit P-Wurzel verbunden (27%), und Typ 4, MB-Wurzel mit DB-Wurzel verbunden, und P-Wurzel mit MB- oder DB-Wurzeln verbunden (21%). Die Häufigkeit von C-förmigen Wurzelkanalsystemen betrug 22%. Je nach Art der Wurzelverbindung variierte die prozentuale Häufigkeit von Isthmus auf apikalem Niveau von 9,3% bis 42,8%, während die Präsenz von apikalen Deltas zwischen 18,5% und 57,1% der Zähne lag.

Fazit: Das Wurzelkanalsystem der maxillären zweiten Molaren mit verwachsenen Wurzeln kann eine hohe Inzidenz von zusammenlaufenden Kanälen, Isthmus, apikalen Deltas und C-förmigen Konfigurationen aufweisen.

Einleitung

Ein umfassendes Verständnis der inneren Anatomie der hinteren Zähne und eine Erwartung ihrer wahrscheinlichen Variationen sind von entscheidender Bedeutung, um das Risiko eines Misserfolgs der Wurzelkanalbehandlung zu minimieren, das durch das Verbleiben der infizierten nekrotischen Pulpa, Bakterien oder deren Produkte verursacht wird (Vertucci 1984, 2005). Der maxilläre zweite Molar hat normalerweise drei Wurzeln, zwei bukkale und eine palatinale (Vertucci 1984, Cleghorn et al. 2006). Statistisch gesehen ist die häufigste anatomische Variation, die bei diesem Zahn untersucht wurde, die Anwesenheit oder Abwesenheit des mesiopalatinalen oder MB2-Kanals (Alavi et al. 2002). Obwohl der maxilläre zweite Molar dem maxillären ersten Molar ähnelt, ist das charakteristische morphologische Merkmal dieses Zahns, dass seine Wurzeln näher beieinander liegen oder gelegentlich verwachsen sind (Vertucci 2005). Verwachsene Wurzeln können nicht nur aus der Perspektive der Reinigung und Formgebung eine Herausforderung darstellen, sondern auch aus chirurgischer Sicht. Eine verwachsene Wurzel kann die Variabilität des Wurzelkanalsystems mit der Anwesenheit von Isthmus oder zusätzlichen Kanälen kombinieren, die einige (oder alle) der Wurzeln verbinden (Fan et al. 2004, Zhang et al. 2014). Frühere Studien haben gezeigt, dass die Prävalenz von verwachsenen Wurzeln bei maxillären zweiten Molaren zwischen 9,0 % und 42,25 % liegt (Peikoff et al. 1996, Zhang et al. 2014). Darüber hinaus ist die Prävalenz von verwachsenen Wurzeln bei maxillären zweiten Molaren viermal höher im Vergleich zu maxillären ersten Molaren (Martins et al. 2016a).

Obwohl eine Vielzahl von anatomischen Variationen, die mit den oberen Molaren verbunden sind, berichtet wurde (Vertucci 2005, Versiani et al. 2012), ist das Verständnis der morphologischen Aspekte von zusammengewachsenen oberen zweiten Molaren begrenzt. Die Forschung zu dieser Gruppe von Zähnen basierte auf Studien mit kleinen Stichprobengrößen (Al Shalabi et al. 2000, Alavi et al. 2002). In anderen Studien verwendeten die Forscher methodische Ansätze, die eine Analyse feiner Details der inneren Anatomie wie Isthmus, apikale Verzweigungen und C-förmige Kanäle nicht zulassen (Kim et al. 2012, Martins et al. 2016a). Das Mikro-Computertomographie (Mikro-CT) Bildgebungssystem wird derzeit als der Goldstandard für die Untersuchung der Wurzelkanalanatomie angesehen, da es reproduzierbare und detaillierte Informationen über die zwei- und dreidimensionalen Aspekte der Zähne liefert (Ordinola-Zapata et al. 2013, 2015, Filpo-Perez et al. 2015). Mikro-CT-Methoden haben erhebliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Klärtechniken (Lee et al. 2014, Ordinola-Zapata et al. 2017). Bis heute hat nur eine Studie, die an einer asiatischen Population durchgeführt wurde, die morphologischen Variationen des Wurzelkanalsystems des oberen zweiten Molaren unter Verwendung dieser neuen Technologie behandelt. Diese beschrieb jedoch nicht bestimmte morphologische Aspekte wie die apikale Anatomie oder das Vorhandensein von C-förmigen Kanälen (Zhang et al. 2014). Daher war das Ziel dieser Studie, die internen und externen Morphologien von oberen zweiten Molaren mit zusammengewachsenen Wurzeln mittels Mikro-CT-Bildanalyse zu bewerten.

Materialien und Methoden

Nach Genehmigung durch das lokale Forschungsethikkomitee (Protokoll #131-2010) wurden 100 extrahierte, verwachsene obere zweite Molaren aus einer brasilianischen Subpopulation ausgewählt und in einem Mikro-CT-Gerät (SkyScan 1174v2; Bruker micro-CT, Kontich, Belgien) bei 50 kV, 800 mA, einem Rotationsschritt von 0,8, 360° Rotation, einer Voxelgröße von 19,6 μm und einer Auflösung von 1304 9 1024 Pixeln gescannt. Geschlecht und Alter waren unbekannt. Bilder jedes Exemplars wurden rekonstruiert (NRecon v. 1.6.3; Bruker micro-CT), und die Analyse der axialen Querschnitte ihrer inneren Struktur wurde mit der Software DataViewer v. 1.5.2.4 (Bruker micro-CT) durchgeführt. Darüber hinaus wurden 3D-Modelle durch die Binarisierung des Dentins und des Wurzelkanalsystems unter Verwendung der Software CTAn v. 1.16 (Bruker micro-CT) und CTVol v. 2.3 (Bruker micro-CT) erstellt. Die Konfiguration des Wurzelkanals, die prozentuale Häufigkeit von C-förmigen Kanälen und Isthmus sowie die Morphologie des Wurzelkanalsystems in 1, 2 und 3 mm vom anatomischen Apex der verwachsenen Wurzeln wurden von einem einzelnen, erfahrenen Operator, der auf die Analyse der Morphologie von Wurzeln und Wurzelkanälen mit Mikro-CT-Technologie spezialisiert ist, bewertet.

Wurzel- und Wurzelkanalmorphologien

Die äußere Morphologie der Wurzeln wurde in sechs Typen klassifiziert (Zhang et al. 2014): Typ 1—mesiobuccale (MB) Wurzel, die mit distobuccaler (DB) Wurzel verschmolzen ist; Typ 2—MB Wurzel, die mit palatinaler (P) Wurzel verschmolzen ist; Typ 3—DB Wurzel, die mit P Wurzel verschmolzen ist; Typ 4—MB Wurzel, die mit DB Wurzel verschmolzen ist, und P Wurzel, die mit MB oder DB Wurzeln verschmolzen ist; Typ 5—P Wurzel, die mit MB und DB Wurzeln verschmolzen ist; und Typ 6—MB, DB und P Wurzeln, die zu einer konischen Wurzel verschmolzen sind (Abb. 1). Die Wurzelkanalkonfigurationen wurden gemäß Vertucci (1984) beschrieben.

C-förmige Kanäle

Die axialen Querschnittsbilder wurden in der vollen Ausdehnung der verschmolzenen Wurzeln analysiert. Das Wurzelkanalsystem wurde als C-förmig klassifiziert, wenn es zwei Kriterien erfüllte, gemäß Martins et al. (2016b): (i) Wurzelverschmelzung und (ii) drei aufeinanderfolgende axiale Querschnitte mit einem kontinuierlichen großen C-förmigen Kanalsystem oder einem kontinuierlichen C-förmigen Kanal mit zwei Hauptkanallumen an den Extremitäten, die durch einen großen Isthmus verbunden sind.

Apikale Anatomie

Axiale Querschnitte, die in 1, 2 und 3 mm vom anatomischen Apex der verschmolzenen Wurzeln gewonnen wurden, wurden hinsichtlich der prozentualen Häufigkeit des apikalen Deltas bewertet, definiert als eine Verzweigung, die das Vorhandensein von mindestens zwei zusätzlichen Kanälen neben den Hauptwurzelkanälen in einem einzelnen apikalen Bereich der verschmolzenen Wurzel beinhaltete, sowie das Vorhandensein eines vollständigen oder unvollständigen Isthmus, klassifiziert gemäß Hsu & Kim (1997) in: Typ I—2 oder 3 Kanäle ohne Kommunikation; Typ II—2 Hauptkanäle mit einer Verbindung zwischen ihnen; Typ III—3 Kanäle mit einer Verbindung zwischen ihnen; Typ IV—Hauptkanäle, die in den Isthmusbereich projizieren; und Typ V—echte Verbindung oder Korridor zwischen den Kanälen entlang der Querschnitte.

Statistische Analyse

Der Z-Test für Proportionen in unabhängigen Gruppen mit einem Signifikanzniveau von 5 % wurde verwendet, um die Unterschiede zwischen den Proportionen von C-förmigen Morphologien und apikalem Delta unter verschiedenen Typen von verwachsenen Molaren zu analysieren.

Ergebnisse

Wurzel- und Wurzelkanalmorphologien

Tabelle 1 zeigt die prozentuale Häufigkeit der externen Morphologie in 100 maxillären zweiten Molaren mit verwachsenen Wurzeln (Typen 1–6). Tabelle 2 fasst die Konfigurationstypen der Wurzelkanäle von maxillären Molaren mit Wurzelverbindungen der Typen 1–3 zusammen. Aufgrund der Komplexität des Wurzelkanalsystems bei verwachsenen Molaren der Typen 4 und 5 wurden die meisten ihrer Kanal-Konfigurationen als „andere Typen“ klassifiziert. Die Fusion des Typs 6 umfasste nur 1 Probe und wurde in der Analyse nicht berücksichtigt. Repräsentative 3D-Bilder des Wurzelkanalsystems von verwachsenen Molaren der Typen 1–6 sind in den Abbildungen 2–4 dargestellt.

Komplexe Kanal-Konfigurationen wurden häufig im MB-Wurzel beobachtet (Tabelle 2). Das Vorhandensein eines dritten Kanals in der MB-Wurzel wurde bei vier Zähnen festgestellt, als diese Wurzel mit der palatinalen Wurzel fusioniert war (Konfigurationstyp 2), während ein doppeltes Kanalsystem in der DB-Wurzel bei vier Molaren beobachtet wurde, bei denen die DB-Wurzel mit der palatinalen Wurzel fusioniert war (Konfigurationstyp 3).

Bei Molaren mit fusioniertem Wurzeltyp 4 (n = 21) wurden mindestens vier Wurzelkanalkonfigurationen identifiziert: (i) buccale Kanäle, die im apikalen Drittel zusammenfließen (n = 5); (ii) nur ein buccaler Kanal mit oder ohne Verbindung zum palatinalen Kanal (n = 8); (iii) MB- und DB-Kanäle flossen nicht zusammen, hatten jedoch eine Verbindung zum palatinalen Kanal (n = 3); und (iv) unabhängige MB-, DB- und palatinale Wurzelkanäle (n = 5). Neue Kanal-Konfigurationen, die nicht im klassischen Vertucci-Konfigurationssystem (Vertucci 1984) oder seinen ergänzenden Konfigurationen (Sert & Bayirli 2004) enthalten sind, hier als „andere Typen“ bezeichnet, wurden ebenfalls beobachtet (Tabelle 2, Abb. 2–4).

Insgesamt wiesen 49% der bewerteten Zähne keine Unterschiede zur üblichen inneren Anatomie der oberen Molaren mit drei getrennten Wurzeln auf (Fehlen von Verbindungen oder Konfluenz zwischen den bukkalen Kanälen oder zwischen dem MB- oder DB-Kanal mit dem palatinalen System), 24 Proben in Typ 1, 7 Proben in Typ 2, 13 Proben in Typ 3 und 5 Proben in Typ 4.

C-förmige Kanäle

Die C-förmige Wurzelkanalkonfiguration wurde in 22 Exemplaren gefunden. Diese Anatomie wurde häufiger bei einwurzeligen Typen 4–5 (31%; 8 von 26) beobachtet im Vergleich zu doppelwurzeligen Typen 1–3 (19%; 14 von 74; Tabelle 3). Der Unterschied der Proportionen von C-förmigen Morphologien zwischen fusionierten Wurzeltpyen (Typen 1–5) wurde jedoch als nicht signifikant angesehen (P > 0.05).

In den meisten Zähnen wurde die C-förmige Konfiguration an der Zusammenführung der Kanäle im mittleren und apikalen Drittel der fusionierten Wurzeln beobachtet; jedoch war diese Konfiguration im zervikalen und mittleren Drittel der Wurzeln vom Typ 2 lokalisiert (Tabelle 3).

Apikale Anatomie

Die Analyse der apikalen Morphologie der maxillären zweiten Molaren mit fusionierten Wurzeln zeigte eine hohe Prävalenz von Isthmus 3 mm vom Apex, die sich zum Apex hin verringerte (Tabelle 4). Der höchste Anteil an Isthmus (43%) und apikalen Deltas (57%) wurde in Molaren mit Wurzelfusionstyp 4 im Vergleich zu anderen Typen von fusionierten Molaren gefunden. Die Prävalenz der apikalen Deltas im apikalen Bereich von 3 mm bei Wurzelfusionstyp 4 war signifikant (P < 0.05).

Diskussion

Mehrere Studien haben auf eine starke Korrelation zwischen der äußeren Morphologie der Wurzeln und der inneren Anatomie der Zähne hingewiesen. Es ist bekannt, dass Fusionen und radikuläre Rillen (Fan et al. 2004, 2008, Ordinola-Zapata et al. 2013, 2015) mit hochkomplexen Wurzelkanalsystemen in mandibularen zweiten Molaren und mandibularen Prämolaren assoziiert sind (Fan et al. 2004, Ordinola-Zapata et al. 2015). Wie in dieser Studie gezeigt, haben maxilläre zweite Molaren mit fusionierten Wurzeln eine relativ hohe Häufigkeit von C-förmigen und zusammenlaufenden Kanälen. Laut der Literatur variiert die Häufigkeit von maxillären zweiten Molaren mit fusionierten Wurzeln zwischen verschiedenen geografischen Standorten, von 6,7 % in Indien (Neelakantan et al. 2010) bis 42,25 % in China (Zhang et al. 2014). Die unterschiedlichen Informationen, die durch frühere Studien gewonnen wurden, können nicht mit den Ergebnissen dieser Forschung verglichen werden, hauptsächlich aufgrund der Anwesenheit unterschiedlicher Populationen, Beobachtungsmethoden, Klassifikationskriterien und Begriffe, die in früheren Studien verwendet wurden (Yang et al. 1988, Carlsen et al. 1992, Martins et al. 2016a).

Es ist wichtig zu betonen, dass der Begriff „fusionierte Wurzeln“, der zuvor von Zhang et al. (2014) und Martins et al. (2016a) definiert wurde, in dieser Studie verwendet wurde, um zwei oder mehr Wurzeln zu beschreiben, die zusammengewachsen sind. Fusionierte Wurzeln können entweder durch altersbedingte Ablagerungen entstehen, die die Wurzelstrukturen zusammenkleben können (Carlsen et al. 1992), oder als Ergebnis des Versagens der Epithelhülle von Hertwig, sich im Gabelungsbereich zu entwickeln oder zu fusionieren (Al-Fouzan 2002, Gao et al. 2006). Basierend auf Letzterem könnte die Hypothese aufgestellt werden, dass altersbedingte Zementablagerungen mit Zähnen mit unabhängigen Kanälen assoziiert sind. In dieser Studie zeigte die Bewertung der verschiedenen Kanal-Konfigurationen, dass 49 % der Probe sich nicht von der üblichen inneren Anatomie der oberen Molaren mit drei getrennten Wurzeln unterschieden; jedoch war es nicht möglich, den Einfluss des Alters zu bewerten, da das Alter der Patienten und der Zustand der Zähne nach der Wurzelentwicklung unbekannt waren. Der hohe prozentuale Anteil an C-förmigen Kanälen, zusammenlaufenden Kanälen und Verbindungen zwischen den Kanalsystemen, die in 51 % der Probe gefunden wurden, deutet jedoch darauf hin, dass fusionierte Wurzeln in diesen Zähnen möglicherweise aufgrund einer Entwicklungsanomalie während der Wurzelbildung aufgetreten sind.

Die Analyse der äußeren Morphologie der oberen zweiten Molaren identifizierte alle von Zhang et al. (2014; Abb. 1) vorgeschlagenen Arten der Wurzelverbindung. Jede Wurzelverbindung hatte ihre eigenen morphologischen Merkmale in Bezug auf die beteiligten Wurzeln (Abb. 2 und 3). Bei Molaren des Typs 1 (MB-DB-Verschmelzung) hatten acht Zähne (25% der Probe) eine Konfluenz oder Kommunikation zwischen den buccalen Kanälen innerhalb der verschmolzenen buccalen Wurzeln. Bei den Typen 2 (MB-P-Verschmelzung), 3 (DB-P-Verschmelzung) und 4 erhöhte sich die Konfluenz der Kanäle auf 53,3% (8 Molaren), 51,8% (14 Molaren) und 76,1% (16 Molaren) respektive. Folglich ist es vernünftig zu betrachten, dass obere zweite Molaren der Typen 1–4 dazu neigen, zusätzliche Kanäle und Konfluenzen in den verschmolzenen Wurzeln zu haben.

Das Vorhandensein von C-förmigen Kanälen in oberen Molaren ist selten (Vertucci 2005). Newton & McDonald (1984) berichteten erstmals von einer C-förmigen Konfiguration, die durch das Zusammenführen der distobuccalen und palatinalen Öffnungen in einem oberen ersten Molar gebildet wurde, ähnlich der C-förmigen Konfiguration, die in mandibulären Molaren berichtet wurde. Carlsen et al. (1992) hypothesierten, dass das Vorhandensein von verschmolzenen Wurzeln die Möglichkeit erhöhte, dass zwei oder mehr Wurzelkanäle zusammenfließen und eine C-förmige Konfiguration annehmen. Später wurde das Vorhandensein von C-förmigen Kanälen in verschmolzenen Wurzeln von oberen Molaren bestätigt (Yang et al. 1988, Martins et al. 2016b). In dieser Studie wurden C-förmige Kanäle in 22% der Probe mit verschmolzenen Wurzeln der Typen 1–5 beobachtet. Diese hohe Inzidenz ist ungewöhnlich und in der Literatur noch nicht berichtet; sie könnte jedoch durch die verwendete Beobachtungsmethode und die große Stichprobengröße erklärt werden. In dieser Studie wurden 100 obere zweite Molaren mit verschmolzenen Wurzeln unter Verwendung von nicht destruktiver und genauer Mikro-CT-Technologie bewertet, die eine präzisere und detailliertere Analyse der feinen Strukturen des Wurzelkanalsystems ermöglichte (Zhang et al. 2014, Ordinola-Zapata et al. 2017). Im Gegensatz zu mandibulären Molaren ist es interessant zu bemerken, dass die C-förmige Konfiguration in oberen zweiten Molaren mit verschmolzenen Wurzeln selten vom Pulpenraum bis zur Spitze reicht. Interessanterweise wurde in zwei Molaren mit Wurzelverbindung des Typs 4 ein C-förmiger Kanal nur im buccalen Aspekt der Wurzel beobachtet, ohne den palatinalen Kanal zu betreffen, eine Konfiguration, die von Martins et al. (2016b) als Typ B klassifiziert wurde.

In dieser Studie wurde auch die morphologische Analyse der Spitze der oberen Molaren mit fusionierten Wurzeln durchgeführt, um die prozentuale Häufigkeit von Isthmus und Verzweigungen zu bewerten. Frühere Studien zu resezierten Wurzeln von Zähnen mit fehlgeschlagener Wurzelkanaltherapie haben die Persistenz der apikalen Parodontitis mit einer Anatomie in Verbindung gebracht, die nicht angemessen präpariert oder gefüllt wurde (Wada et al. 1998, Song et al. 2011, Karabucak et al. 2016). Die vorliegenden Ergebnisse zeigten, dass die prozentuale Häufigkeit von Isthmus und apikalen Delta zwischen 9 % und 43 % bzw. zwischen 19 % und 57 % variierte, abhängig von der Art der Wurzelfusion. Unter ihnen hatten Molaren mit fusioniertem Wurzeltyp 4 die höchste Häufigkeit von Komplexitäten im apikalen Bereich.

Wenn Mikrochirurgie erforderlich ist, können die folgenden chirurgischen Herausforderungen bei diesen Zähnen erwartet werden: (i) Mit Ausnahme der Fusionstyp 1 beinhalten die meisten Variationen die Fusion der palatinalen Wurzel. Kliniker müssen sich der anatomischen Strukturen in der Nähe des palatinalen Kanals, insbesondere der Kieferhöhle, bewusst sein. (ii) Die Schwierigkeit, das palatinale apikale Drittel zu visualisieren, wenn eine buccale Osteotomie verwendet wird, ist bekannt. (iii) Die ultrasonische Präparation des Wurzelendes sollte die dünnen Isthmus umfassen, die in C-förmigen Kanälen und fusionierten Wurzeln vorhanden sein können. 4. Die Wurzelspitzenresektion der Typ 4 und 5 Variationen umfasst die gleichzeitige Resektion von drei Wurzeln, was schwierig sein kann. In ausgewählten Fällen sollte das weniger invasive absichtliche Replantationsverfahren in Betracht gezogen werden. Eine Einschränkung der vorliegenden Studie ist, dass die axiale Querschnittsanalyse nur im kritischen apikalen Bereich von 3 mm der fusionierten Wurzel durchgeführt wurde. Es wäre interessant, in zukünftigen Forschungen eine Dentin-Dickenanalyse der Wurzelstruktur, insbesondere in Konkavitäten und im apikalen Drittel, durchzuführen, um mehr Informationen zu gewinnen, die das klinische Management dieser anatomischen Variationen verbessern können.

Fazit

Das Wurzelsystem der oberen zweiten Molaren mit verwachsenen Wurzeln weist eine hohe Inzidenz von zusammenlaufenden Kanälen, Isthmus, apikalen Deltas und C-förmigen Konfigurationen auf.

Autoren: R. Ordinola-Zapata, J. N. R. Martins, C. M. Bramante, M. H. Villas-Boas, M. H. Duarte, M. A. Versiani

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