Die Anatomie von zweiwurzeligen mandibulären Eckzähnen, bestimmt durch Mikro-Computertomographie

Zusammenfassung

Ziel: Die interne und externe Anatomie von extrahierten menschlichen mandibulären Eckzähnen mit zwei Wurzeln und zwei unterschiedlichen Kanälen mittels Mikro-Computertomographie (lCT) zu untersuchen.

Methodik: Vierzehn menschliche mandibuläre Eckzähne mit zwei Wurzeln wurden mit einem hochauflösenden lCT-System (SkyScan 1174v2; SkyScan N.V., Kontich, Belgien) gescannt. Die Bilder wurden verarbeitet, um die Größe der Wurzeln, die Furkationsregionen, das Vorhandensein von zusätzlichen Kanälen, die mittleren Abstände zwischen mehreren anatomischen Landmarken, die Position der apikalen Foramina, die Richtung der Wurzelkrümmungen, die Querschnittsmerkmale (SMI-Index), das Volumen und die Oberflächenbereiche der Wurzelkanäle zu bewerten.

Ergebnisse: Die Wurzelbifurkation wurde sowohl im apikalen (44%, n = 6) als auch im mittleren (58%, n = 8) Drittel der Wurzel lokalisiert. Die Größe der bukkalen und lingualen Wurzeln war in 29% der Probe ähnlich. Aus bukkaler Sicht trat in beiden Wurzeln keine Krümmung in Richtung der lingualen oder bukkalen Richtung auf. Aus proximaler Sicht trat keine gerade linguale Wurzel auf. In beiden Ansichten wurden S-förmige Wurzeln in 21% der Proben gefunden. Die Lage des apikalen Foramen variierte erheblich und tendierte zur mesiobukkalen Seite beider Wurzeln. Laterale und Furkationskanäle wurden hauptsächlich im zervikalen Drittel in 29% bzw. 65% der Probe beobachtet. Der Strukturmodellindex (SMI) variierte von 1,87 bis 3,86, mit einem Mittelwert von 2,93 ± 0,46. Das durchschnittliche Volumen und die Fläche der Wurzelkanäle betrugen 11,52 ± 3,44 mm³ und 71,16 ± 11,83 mm², jeweils.

Fazit: Die Bewertung von zweiwurzeligen mandibulären Eckzähnen ergab, dass Bifurkationen im apikalen und mittleren Drittel auftraten. S-förmige Wurzeln wurden in 21 % der Proben gefunden. Das durchschnittliche Volumen, die Oberfläche und der SMI-Index der Wurzelkanäle betrugen 11,52 mm³, 71,16 mm² und 2,93.

Einleitung

Ein umfassendes Verständnis der Komplexität der inneren Anatomie der Zähne ist unerlässlich, um eine erfolgreiche Wurzelkanalbehandlung sicherzustellen (Vier-Pelisser et al. 2010, Setzer et al. 2011). Ex vivo Studien haben die Morphologie der Wurzelkanäle unter Verwendung von Klärtechniken analysiert (Pécora et al. 1993, Sharma et al. 1998, Omer et al. 2004), longitudinale und transversale Querschnittsanalysen (Garala et al. 2003, Yoshioka et al. 2005), radiographische Untersuchungen (Omer et al. 2004), operative Mikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie (Schwarze et al. 2002). In den letzten Jahren wurden bedeutende technologische Fortschritte zur Bildgebung von Zähnen eingeführt, darunter digitale Radiographie, Densitometrie, Magnetresonanztomographie, Ultraschall und Computertomographie (Versiani et al. 2008, Patel et al. 2009, Neelakantan et al. 2010, D’Addazio et al. 2011, Liang et al. 2011, Peters & Paqué 2011, Verma & Love 2011). Ihre nicht-invasive Natur ermöglicht die Verwendung von Zähnen für andere Zwecke oder als Kontrollen für weitere Behandlungsverfahren (Versiani et al. 2008, Vier-Pelisser et al. 2010, Peters & Paqué 2011). Die Entwicklung der Mikro-Computertomographie (lCT) hat in der Untersuchung von Hartgeweben in der Endodontie zunehmend an Bedeutung gewonnen (Jung et al. 2005, Paque´ et al. 2011, Peters & Paqué 2011), da sie eine reproduzierbare Technik bietet, die sowohl quantitativ als auch qualitativ für die dreidimensionale Bewertung des Wurzelkanalsystems angewendet werden kann (Peters et al. 2000, Ikram et al. 2009, Moore et al. 2009, Somma et al. 2009, Paqué et al. 2011, Peters & Paqué 2011, Verma & Love 2011).

Obwohl mandibuläre Eckzähne normalerweise einen Wurzelkanal haben, wurde das Vorkommen von zwei Wurzeln und zwei unterschiedlichen Kanälen häufig berichtet (Ouellet 1995, Sharma et al. 1998, D’Arcangelo et al. 2001, Victorino et al. 2009). Die meisten Berichte beziehen sich auf mandibuläre Eckzähne mit zwei Wurzeln in Fallberichten (D’Arcangelo et al. 2001, Victorino et al. 2009), während Daten aus ex vivo Studien berichten, dass diese anatomische Variation in 1,7% (Pécora et al. 1993) bis 5% (Ouellet 1995) der Fälle auftritt. Ziel dieser ex vivo Studie war es, die interne und externe Anatomie von extrahierten menschlichen mandibulären Eckzähnen mit zwei Wurzeln und zwei unterschiedlichen Kanälen mittels Mikro-Computertomographie zu untersuchen.

Materialien und Methoden

Vierzehn unrestaurierte menschliche mandibuläre Eckzähne mit vollständig ausgebildeten Wurzelspitzen, zwei Wurzeln und zwei unterschiedlichen Kanälen wurden aus einem Pool von 793 extrahierten Eckzähnen ausgewählt und in beschrifteten einzelnen Kunststoffbehältern mit 0,1% Thymol-Lösung bis zur Verwendung aufbewahrt. Nach einer 24-stündigen Reinigung in fließendem Wasser wurde jeder Zahn getrocknet, auf einer maßgeschneiderten Halterung montiert und in einem Desktop-Röntgen-Mikrofokus-CT-Scanner (SkyScan 1174v2; SkyScan N.V., Kontich, Belgien) mit einer isotropen Auflösung von 16,7 μm gescannt. Das System bestand aus einer versiegelten, luftgekühlten Röntgenröhre, 20–50 kV/40W/800 μA, mit einem präzisen Objektmanipulator mit zwei Translationen und einer Rotationsrichtung. Das System umfasste auch eine 14-Bit-CCD-Kamera, die auf einem 1,3 Megapixel (1304 · 1024 Pixel) CCD-Sensor basierte.

Die Bilder jedes Exemplars wurden mit spezieller Software (NRecon v1.6.1.5; SkyScan) vom Apex bis zur koronalen Ebene rekonstruiert, die axiale Querschnitte der inneren Struktur der Proben in etwa 450 Schnitten bereitstellte. Anschließend wurde die Software DataViewer v.1.4.3 (SkyScan) verwendet, um die Größe der Wurzeln, den Furkationsbereich, das Vorhandensein von zusätzlichen Kanälen und die durchschnittlichen Abstände zwischen mehreren anatomischen Landmarken zu bewerten. Die Software CTVox v.0.9.0r366 (Skyscan) wurde für die dreidimensionale Visualisierung und qualitative Bewertung der Position der apikalen Foramina und der Richtung der Wurzelkrümmung aus proximalen und bukkalen Ansichten verwendet. Volumen (mm³), Oberfläche (mm²) und Querschnittserscheinung, ausgedrückt als Strukturmodellindex (SMI), wurden mit der Software CTAn v1.10.1.0 (Skyscan) gemessen.

Ergebnisse

Die durchschnittlichen Abstände (± SD) zwischen den Referenzmarken an den bukkalen und lingualen Wurzeln der Zähne sind in Abb. 1 dargestellt.

Die Furkation befand sich sowohl im apikalen (44 %, n = 6) als auch im mittleren (58 %, n = 8) Drittel der Wurzel (Abb. 2). Die Größe der bukkalen und lingualen Wurzeln jedes Zahns war in 28 % der Probe gleich (n = 4). Linguale Wurzeln waren in 36 % der Probe größer als bukkale (n = 5), und umgekehrt waren in 36 % der Proben größere bukkale Wurzeln zu finden (Abb. 3).

Tabelle 1 zeigt die prozentuale Verteilung der Krümmungsrichtung der Wurzeln. Aus bukkaler Sicht wurde bei keiner der Wurzeln eine Krümmung in Richtung der lingualen oder bukkalen Richtung festgestellt. Gerade linguale und bukkale Wurzeln wurden in 28% (n = 4) bzw. 44% (n = 6) der Proben beobachtet. Die meisten der lingualen Wurzeln krümmten sich mesial (n = 6; 44%). Aus proximaler Sicht krümmten sich die lingualen Wurzeln in 79% der Proben bukkal (n = 11; 79%). Gerade bukkale Wurzeln wurden in 58% (n = 8) der Proben beobachtet. In beiden Ansichten wurden S-förmige Wurzeln in 21% (n = 3) der Exemplare gefunden. Bei allen Exemplaren wurde nur ein einzelnes apikales Foramen ohne apikales Delta beobachtet. Tabelle 2 zeigt, dass die Lage der apikalen Foramina erheblich variierte und dazu neigte, sich zum mesio-bukkalen Aspekt beider Wurzeln zu bewegen.

Die dreidimensionale Rekonstruktion der inneren Anatomie zeigte, dass alle Zähne zwei Hauptwurzelkanäle hatten. Laterale und Furkationskanäle wurden hauptsächlich im zervikalen Drittel in 28% (n = 4) bzw. 65% (n = 9) der Probe beobachtet (Tabelle 3, Abb. 4). Der SMI-Index lag zwischen 1,87 und 3,86, mit einem Mittelwert von 2,93 ± 0,46. Das durchschnittliche Volumen und die Fläche der Wurzelkanäle betrugen 11,52 ± 3,44 mm³ und 71,16 ± 11,83 mm², jeweils.

Diskussion

Obwohl die Existenz von mandibulären Eckzähnen mit zwei Wurzeln vor mehr als einem Jahrhundert beschrieben wurde (Koskins 1886) und eine detaillierte Analyse ihrer inneren Anatomie veröffentlicht wurde (Sharma et al. 1998), wurde keine Studie durchgeführt, um ihre Anatomie mittels hochauflösender Computertomographie zu bewerten.

Die umfangreichste Studie zu diesem Thema wurde durchgeführt, um fünfundsechzig zweiwurzelige mandibuläre Eckzähne mit einer Klär- und Färbetechnik zu untersuchen (Sharma et al. 1998). Diese Technik wurde als wertvoll für das Studium der inneren Anatomie von Zähnen angesehen, da sie kostengünstig ist, keine komplexe Laborausrüstung erfordert und eine gründliche Untersuchung des Wurzelkanalsystems ermöglicht (Pécora et al. 1993, Omer et al. 2004, Neelakantan et al. 2010). Im Gegensatz dazu ist ihr größter Nachteil, dass der Zahn aufgrund seiner Auflösung und der Injektion von Farbstoff irreversibel verändert wird (Robertson et al. 1980, Neelakantan et al. 2010). Daher wurden in der vorliegenden Studie vierzehn extrahierte zweiwurzelige mandibuläre Eckzähne mit einem Gerät untersucht, das dreidimensionale und detaillierte Ansichten des Zahns bietet, ohne dass eine Sektionierung, Vorbereitung oder Zerstörung der Proben erforderlich ist (Bjørndal et al. 1999, Peters et al. 2000, Neelakantan et al. 2010, Vier-Pelisser et al. 2010, Paqué et al. 2011, Peters & Paqué 2011, Verma & Love 2011).

Die meisten Proben hatten Wurzeln mit ungefähr gleichen Längen und waren im Durchschnitt kürzer als einwurzelige Canini (Pécora et al. 1993, Sharma et al. 1998). Obwohl Sharma et al. (1998) eine Wurzelbifurkation im zervikalen Drittel in 3,1% ihrer Proben beobachtet haben, wurde in der vorliegenden Untersuchung dies nur im mittleren und apikalen Drittel beobachtet. In diesem Zusammenhang ist das Risiko einer versehentlichen Bifurkationsperforation minimal, da der Abstand vom Boden der Pulpenkammer zur Decke zwischen 5,98 und 10,6 mm und zur Furkation zwischen 3,42 und 9,05 mm variierte. Andererseits wäre es schwieriger, die Kanalöffnungen zu finden, da die Kanäle in diesen Fällen unveränderlich weiter apikal lokalisiert wären (Vier-Pelisser et al. 2010).

Obwohl es theoretisch wünschenswert ist, den Kanal bis zur apikalen Verengung vorzubereiten (Ricucci & Langeland 1998), kann eine Verlagerung der apikalen Foramina labial oder lingual zu einer Überinstrumentierung führen. In der vorliegenden Studie wurde eine exzentrische Platzierung der apikalen Foramina in allen Proben festgestellt und, wie bei anderen Zähnen beobachtet, variierte deren Lage erheblich (Vier-Pelisser et al. 2010, Verma & Love 2011). In Bezug auf die Richtung der Krümmung war das Hauptmerkmal die hohe Inzidenz von Krümmungen in Richtung einer buccalen Richtung in den lingualen Wurzeln (79%). Wenn die apikalen Foramina im lingual/buccalen Bereich abweichen, ist es schwierig, ihre Position nur mit Röntgenaufnahmen zu lokalisieren, selbst mit multiplanen Winkeln (Nekoofar et al. 2006). Daher sollte während der Bestimmung der Arbeitslänge und der Wurzelkanalvorbereitung dieser Wurzelkanäle besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden. Im Gegensatz zu accessorischen Kanälen, die am häufigsten im apikalen Drittel der Zähne gefunden werden (Vier-Pelisser et al. 2010, Verma & Love 2011), traten sie in der vorliegenden Studie überwiegend im zervikalen Drittel, nahe der Furkation, auf, was eine effektivere Reinigung, Formgebung und Füllung des Wurzelkanalsystems begünstigte.

Es ist interessant zu bemerken, dass die Ergebnisse dieser Studie sich nicht von denen unterscheiden, die mit einer konventionellen Methode zur Untersuchung der Wurzelkanalanatomie erzielt wurden (Sharma et al. 1998). Dennoch ermöglichen die in der lCT-Bewertung verwendeten Algorithmen weitere Messungen grundlegender geometrischer Parameter wie Volumen und Oberfläche sowie zusätzliche Beschreibungen der Kanalform wie SMI (Bjørndal et al. 1999, Peters et al. 2000, 2001, Paqué et al. 2011, Peters & Paqué 2011, Verma & Love 2011). Diese dreidimensionalen Daten sind mit Klärtechniken nicht zu erreichen (Neelakantan et al. 2010).

Der SMI beschreibt die platt- oder zylindrische Geometrie eines Objekts (Peters et al. 2000). Diese Variable wurde verwendet, um Veränderungen in der trabekulären Mikrostruktur bei Osteoporose oder anderen Knochenerkrankungen zu detaillieren (Hildebrand & Rüegsegger 1997), kann aber auch zur Bewertung der Wurzelkanalgeometrie verwendet werden. Der SMI wird durch eine infinitesimale Vergrößerung der Oberfläche bestimmt, während die Volumenänderung mit Änderungen der Oberfläche verbunden ist, d.h. mit der Konvexität der Struktur. Wenn eine perfekte Platte vergrößert wird, ändert sich die Oberfläche nicht, was einen SMI von null ergibt. Wenn jedoch ein Stab erweitert wird, nimmt die Oberfläche mit dem Volumen zu und der SMI wird normiert, sodass perfekten Stäben ein SMI-Wert von 3 zugewiesen wird (Peters et al. 2000). In der vorliegenden Studie zeigt das durchschnittliche SMI-Ergebnis, dass das Wurzelkanalsystem eine zylindrische Geometrie aufweist.

Schlussfolgerungen

Die Wurzelbifurkation in mandibularen Eckzähnen mit zwei Wurzeln wurde nur im apikalen und mittleren Drittel der Wurzel beobachtet. Die Größe der buccalen und lingualen Wurzeln war in etwa einem Drittel der Probe gleich. Im proximalen Blick wurde keine gerade linguale Wurzel beobachtet. Der Standort der apikalen Foramina variierte erheblich und tendierte zur mesio-buccalen Seite sowohl der buccalen als auch der lingualen Wurzeln. Laterale und Furkationskanäle wurden hauptsächlich im zervikalen Drittel beobachtet. Das durchschnittliche Volumen, die Oberfläche und der SMI-Index betrugen 11,52 mm³, 71,16 mm² und 2,93.

Autoren: M. A. Versiani, J. D. Pécora, M. D. Sousa-Neto

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