3D-Kartierung der bewässerten Bereiche des Wurzelkanalraums mittels Mikro-Computertomographie

Zusammenfassung

Ziele: Das Ziel dieser Studie war es, eine Methodik zur Kartierung der Verbreitung von Spülmitteln im Wurzelkanalraum mithilfe von Mikro-Computertomographie (Mikro-CT) vorzustellen.

Materialien und Methoden: Mandibuläre Molaren mit den Kanal-Konfigurationen vom Typ I und II nach Vertucci wurden ausgewählt, und es wurden vier Scans mit einer isotropen Auflösung von 19,5 μm pro Zahn durchgeführt: vor der Behandlung (S1), nach dem Gleitröhrchen (S2) und nach der Wurzelkanalaufbereitung (S3 und S4). Eine Kontrastlösung (CS) wurde verwendet, um die Kanäle in den Phasen S2 und S4 zu spülen. Die berührten und unberührten Oberflächenbereiche der Kanäle, das Volumen der spülmittelfreien Bereiche und der prozentuale Anteil des Volumens, der von der CS eingenommen wurde, wurden berechnet. Dichte, Oberflächenspannung und das Verbreitungsmuster der CS und 2,5 % NaOCl wurden ebenfalls bewertet.

Ergebnisse: Im mesialen Wurzelkanal vom Typ I gab es einen Anstieg des prozentualen Volumens der frei gespülten Bereiche von S2 zu S4, während in den distalen Wurzeln und im mesialen Wurzelkanal vom Typ II ein Rückgang der spülmittelfreien Bereiche beobachtet wurde. Der Einsatz von CS ermöglichte die Quantifizierung der berührten Oberfläche und des Volumens des Wurzelkanals, das von der Spüllösung eingenommen wurde. Die Dichte (g/mL) und die Oberflächenspannung (mN/m) der CS und 2,5 % NaOCl betrugen 1,39 und 47,5 sowie 1,03 und 56,2. Darüber hinaus wurde ein ähnliches Verbreitungsmuster der CS und 2,5 % NaOCl in einer simulierten Wurzelkanalumgebung beobachtet.

Schlussfolgerungen: Diese Studie führte eine neue Methodik zur Kartierung der Spüllösung in den verschiedenen Phasen der Wurzelkanalaufbereitung ein und erwies sich als nützlich für die in situ volumetrische Quantifizierung und qualitative Bewertung der Spülverteilung und spüllösungsfreien Bereiche.

Klinische Relevanz: Die Mikro-Computertomographie-Technologie kann umfassende Kenntnisse über die Spüleffektivität verschiedener Spüllösungen und Abgabesysteme liefern, um die optimalen Reinigungs- und Desinfektionsbedingungen des Wurzelkanalraums vorherzusagen.

Einleitung

Seit der Einführung des Konzepts der Reinigung und Formgebung durch Schilder ist die Verwendung von Instrumenten und Chemikalien das zentrale Paradigma der Wurzelkanaltherapie geblieben. Besonders in Wurzelkanalsystemen mit interkanalischen Verbindungen, Isthmus und Finnen ist die angemessene Reinigung und Formgebung des Wurzelkanalraums eine weithin bekannte schwierige Aufgabe. Fortschrittliche Entwicklungen mit der Analyse der Mikro-Computertomographie (Mikro-CT) haben neue Perspektiven auf die gesamte mechanische Vorbereitungsqualität des Wurzelkanalraums eröffnet und die Unfähigkeit von Formwerkzeugen bestätigt, innerhalb der anatomischen Komplexität des Wurzelkanals zu agieren; insgesamt liegt die Menge der mechanisch vorbereiteten Wurzelkanaloberfläche häufig unter 60 %.

Diese mechanischen suboptimalen Ergebnisse gefährden sicherlich die intrakanaläre Desinfektion, da das Pulpagewebe oder Biofilme in nicht-instrumentierten Dentinbereichen unberührt bleiben können, was die Möglichkeit bietet, dass Mikroorganismen das Kanalsystem erneut besiedeln und zu einem Behandlungsversagen führen. Daher spielt die Verwendung eines effizienten Spülprotokolls eine entscheidende Rolle, um die endgültige Qualität der intrakanalären Desinfektion zu optimieren. In dieser Hinsicht wurden erhebliche wissenschaftliche Anstrengungen unternommen, um die Gesamteffizienz von Spüllösungen sowie deren Abgabemethoden zu verbessern, mit dem Ziel, Chemikalien in die schwer erreichbaren Bereiche des Wurzelkanals zu bringen.

Während der chemomechanischen Vorbereitung kann das Verteilen und Spülen des Spülmittels im Kanalraum durch mehrere Faktoren beeinträchtigt werden, wie z.B. die unvorhersehbare anatomische Konfiguration des Wurzelkanals, begrenzter Austausch und Volumen des Spülmittels, physiko-chemische Eigenschaften der Lösung, intrakanaläre Gasbildung und insbesondere durch die Abgabetechnik der Lösung. Bei der Spritzenbewässerung hängt das Eindringen der Lösung von der Entfernung der Nadelspitze zur Arbeitslänge, der Flussrate und dem Nadeldesign ab. Eine Erneuerung des Spülmittels erfolgt nur 1 mm über der Spitze einer seitlich belüfteten Nadel, wenn eine hohe Flussrate verwendet wird; im Gegensatz dazu kann bei Verwendung einer niedrigen Flussrate der Austausch des Spülmittels im apikalen Drittel unzureichend sein.

Um den intrakanalären Effekt von Spüllösungen durch verschiedene Spülprotokolle zu verstehen, wurden mehrere experimentelle Modelle verwendet, darunter histologische Querschnitte, computergestützte Strömungsdynamik (CFD), künstlich erzeugte Rillen und die klinische Anwendung von röntgenkontrastierenden Lösungen. Diese experimentellen Modelle sind jedoch entweder darauf beschränkt, quantitative Daten bereitzustellen – wie CFD – oder eine in situ Bewertung zu ermöglichen – wie histologische Modelle. Keines von ihnen erlaubt eine 3D-in-situ-Bewertung der Verbreitungswirksamkeit eines bestimmten Spülmittels oder der Methoden zur Spülmitteldeliverierung im Wurzelkanalraum. Daher sollte das nahezu ideale experimentelle Modell diese Einschränkungen überwinden und eine zuverlässige in situ volumetrische quantitative Bewertung der Spülwirksamkeit ermöglichen. Es wäre auch in der Lage, dreidimensional zu verfolgen, ob Spüllösungen schwer erreichbare Bereiche des Wurzelkanalraums erreicht haben, hauptsächlich die, die von den Instrumenten unberührt blieben, und ein tieferes und umfassenderes Verständnis der Fähigkeiten und Einschränkungen verschiedener Spülprotokolle zu bieten. Letztendlich würde es die Forschung in Richtung der Suche nach der Notwendigkeit einer vollständigen Mikrozirkulation von Spüllösungen in die anatomischen Komplexitäten des Wurzelkanalsystems vorantreiben.

Das Ziel dieser methodologischen Studie war es, ein 3D-Modell einzuführen, um die Verbreitung des Spülmittels im Wurzelkanal mithilfe eines Mikro-CT-Ansatzes zu verfolgen. Die gesamte Kanaloberfläche und das Volumen des Wurzelkanals wurden quantifiziert und mit der Kanalfläche verglichen, die von den Instrumenten berührt wurde, sowie mit dem Volumen, das vom Spülmittel eingenommen wurde, nach verschiedenen sequenziellen transoperativen Schritten. Die Vorteile dieser Methode gegenüber den herkömmlichen Ansätzen sowie ihre Einschränkungen wurden ebenfalls sorgfältig behandelt.

Material und Methoden

Kriterium der Zahlauswahl

Zwanzig extrahierte menschliche mandibuläre erste Molaren mit vollständig ausgebildeten Wurzelspitzen und geraden Wurzeln wurden aus einem Pool extrahierter Zähne ausgewählt, die leicht oberhalb der Schmelz-Zement-Grenze dekroniert und in beschrifteten einzelnen Plastikgefäßen mit 0,1 % Thymol-Lösung aufbewahrt wurden. Die Zähne wurden aus Gründen extrahiert, die nicht mit dieser Studie in Zusammenhang standen, und zunächst basierend auf Röntgenaufnahmen ausgewählt, die sowohl in bucco-lingualer als auch in mesio-distaler Richtung aufgenommen wurden, um mögliche Wurzelkanalobstruktionen zu erkennen. Um einen umfassenden Überblick über die Anatomie des Wurzelkanals zu erhalten, wurden diese Zähne in einer niedrigen Auflösung (60 μm) mit einem Mikro-CT-Scanner (SkyScan 1174v2; Bruker microCT, Kontich, Belgien) vorab gescannt. Basierend auf den 3D-Modellen dieser Vorab-Scan-Bilder wurden zwei Zähne mit ähnlichen Längen ausgewählt, die jeweils ein Typ I und II Vertucci-Kanal-Konfigurationssystem im mesialen Kanal aufwiesen und nur einen distalen Kanal hatten, und erneut mit einer isotropen Auflösung von 19,7 μm gescannt. Die anderen Zähne wurden für eine weitere Verwendung aufbewahrt.

Wurzelkanalvorbereitung und Spülung

Die Kanäle wurden mit einer Größe 10 K-Datei (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz) auf Länge verhandelt, und die koronalen Drittel wurden mit einem Größe 2 LA Axxess-Fräser (SybronEndo, Orange, CA, USA) in einem Niedriggeschwindigkeits-Winkelhandstück unter Verwendung einer zirkumferenziellen Bewegung aufgeweitet. Das Aufweiten wurde gefolgt von einer Spülung mit 5 ml 2,5 % NaOCl, die mit einer Spritze mit einer 30-Gauge-Nadel (NaviTip; Ultradent Products Inc., South Jordan, UT, USA) bis zur tiefsten Penetration der Nadel abgegeben wurde. Die Durchgängigkeit wurde bestätigt, indem eine Größe 10 K-Datei durch das apikale Foramen vor und nach Abschluss der Wurzelkanalvorbereitung eingeführt wurde. Die Arbeitslänge (WL) wurde 1 mm von der Kanallänge festgelegt. Dann wurde die Spitze jeder Wurzel mit heißem, flexiblem Kleber bedeckt, der aushärten durfte, um ein geschlossenes Wurzelkanalsystem zu schaffen. Dieses Setup ermöglicht die Rekapitulation der Kanaldurchgängigkeit, verhindert jedoch das Austreten von Flüssigkeit aus dem apikalen Foramen während der Kanalvorbereitung.

Ein Gleitpfad wurde durch rotierende NiTi-Vorbereitung bis zu einem Größe 20, Taper 0.04 Instrument (Mtwo; VDW, München, Deutschland) etabliert, und die Kanäle wurden mit 2 ml 2,5 % NaOCl gespült. Danach wurde die Spüllösung mit einer Kapillartip .014 (Ultradent Products Inc.), die an einer Hochgeschwindigkeits-Saugpumpe befestigt war, für 1 Minute mit sanften Auf- und Abbewegungen abgesaugt, gefolgt von einer Trocknung mit saugfähigen Papierpunkten Größe 20 für jeweils 5 Sekunden. Dann wurde das Präparat auf einem maßgeschneiderten Attachment innerhalb eines Mikro-CT-Scanners (SkyScan 1174v2) fixiert, und die Wurzelkanäle wurden sofort mit einem intravaskulären Kontrastmittel (Ioditrast® 76, Justesa, Mexiko) gefüllt, wobei eine positive Druckspülung mit einer 30-Gauge-NaviTip-Nadel (Ultradent) bis zur tiefstmöglichen intrakanalen Penetration der Nadel durchgeführt wurde. Die extrudierte Lösung wurde neben der koronalen Öffnung abgesaugt, um zu vermeiden, dass eine Lösung von der äußeren Wurzeloberfläche abgezogen wird. Dann wurden die mit der Kontrastlösung (CS) gefüllten Zähne erneut gescannt.

Nach vollständiger Aspiration des CS, bestätigt durch radiografische Untersuchung, wurden die mesialen und distalen Wurzelkanäle mit WaveOne Small und Large (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz) Instrumenten vorbereitet, die jeweils von einem drehmomentbegrenzten Elektromotor (VDW Silver; VDW, München, Deutschland) betrieben wurden, gemäß den Empfehlungen der Hersteller. Die Spülung wurde bei allen Proben auf genau die gleiche Weise mit 25 ml 2,5 % Natriumhypochlorit durchgeführt, das mit einer Spritze mit einer NaviTip 30-Gauge-Nadel (Ultradent Products Inc.) geliefert wurde, die 1 mm von WL eingesetzt wurde. Nach einem neuen Scan wurden die Wurzelkanäle vakuumgetrocknet und erneut mit dem CS gefüllt, und ein abschließender Scan wurde durchgeführt.

Micro-CT-Analyse

Vier hochauflösende Scans wurden pro Zahn durchgeführt: vor der Behandlung (S1), nach dem Gleitschritt (S2; mit CS), nach der Wurzelkanalpräparation (S3; ohne CS) und nach der Wurzelkanalpräparation (S4; mit CS). Die Längen der Zähne wurden bei 50 kV, 80 μA, mit einer isotropen Pixelgröße von 19,7 μm gescannt, durchgeführt durch eine 180°-Drehung um die vertikale Achse, Belichtungszeit der Kamera von 7.000 ms, Drehschritt von 0,6° und Rahmenmittelung von 2. Röntgenstrahlen wurden mit einem 500-μm-Aluminiumfilter gefiltert, und eine Flächenkorrektur wurde am Tag vor dem Scannen vorgenommen, um Variationen in der Pixelsensitivität der Kamera zu korrigieren. Die Bilder wurden mit NRecon v.1.6.3 (Bruker microCT) rekonstruiert, mit einer Strahlhärtungskorrektur von 15 %, Glättung von 2 und einem Dämpfungskoeffizientenbereich von −0,013–0,11, was 700–900 axiale Querschnitte der inneren Struktur jeder Probe liefert.

Die Überlagerung der Vor- und Nachbearbeitungsdatensätze wurde mit PMOD-Software (PMOD Technologies Ltd., Zürich, Schweiz) sichergestellt. Für die Berechnung der Parameter und Oberflächenrepräsentationen des Wurzelkanalraums und des CS wurden die ursprünglichen Graustufenbilder mit einer leichten Gaussian-Tiefpassfilterung zur Rauschreduzierung verarbeitet, und ein automatischer Segmentierungsschwellenwert wurde verwendet, um polygonale Oberflächenrepräsentationen des Dentins, des Wurzelkanals und des CS zu erstellen, unter Verwendung der CTAn v.1.12-Software (Bruker microCT). Die unterschiedlichen Kontrastniveaus des CS, der irrigantfreien Bereiche und des Dentins führten zu einer ausgezeichneten Segmentierung der Proben. Farblich kodierte Modelle (grün, schwarz und blau zeigen die ursprüngliche Wurzelkanalanatomie, das CS und die irrigantfreien Bereiche an) ermöglichten einen qualitativen Vergleich des Verbreitungsmusters des CS und der Lage der irrigantfreien Bereiche während der verschiedenen Phasen der Wurzelkanalbearbeitung unter Verwendung der CTVol v.2.2.1-Software (Bruker microCT).

Für jede Scheibe wurden separat Interessensgebiete ausgewählt, um die Berechnung von (a) den Oberflächenkanalbereichen, die von den Instrumenten unberührt blieben; (b) dem Gesamtvolumen und der Oberfläche des Wurzelkanals; (c) dem Gesamtvolumen des CS; (d) dem Volumen des Wurzelkanalraums, das nicht mit dem CS gefüllt ist (bereich ohne Irrigationsmittel) und (e) den Oberflächenkanalbereichen, die vom CS berührt und unberührt sind, mithilfe der CTAn v.1.12 Software (Bruker microCT) zu ermöglichen. Anschließend wurde die Software DataViewer v.1.4.4 (Bruker microCT) für die zweidimensionale qualitative Bewertung der eingeschlossenen Gasblasenbereiche auf verschiedenen Ebenen des Wurzelkanals verwendet.

Methodologische Wiederholbarkeit

Nach dem endgültigen Scan (S4) wurden die Wurzelkanäle vakuumgetrocknet, und die Entfernung des CS wurde durch radiografische Untersuchung bestätigt. Anschließend wurden die Wurzelkanäle erneut mit dem CS gemäß dem oben genannten Protokoll gefüllt, und ein neuer Scan unter Verwendung der zuvor beschriebenen Parameter wurde durchgeführt. Dieses Verfahren wurde fünfmal wiederholt (ein Scan pro Tag an fünf aufeinanderfolgenden Tagen) für jedes Präparat, und das Volumen der bereich ohne Irrigationsmittel pro Wurzelkanal wurde mithilfe der CTAn v.1.12 Software (Bruker microCT) berechnet. Die Wiederholbarkeit der Messungen wurde durch die Messung des Interclass-Korrelationskoeffizienten (ICC) mit MedCalc für Windows Version 13.1.2.0 (MedCalc Software bvba, Ostende, Belgien) überprüft.

Validierung des CS

Ein transparentes Harzmodell eines oberen Frontzahns (TrueTooth™ #9-001; DELendo, Santa Barbara, CA, USA) wurde als in vitro intrakanales Standardmodell verwendet, um qualitativ die Verbreitung der Spüllösungen zu bewerten. Nach der Dekoronierung des Modells wurde die Präparation des Kanals gemäß dem oben genannten Protokoll für die distalen Wurzeln der mandibulären Molaren durchgeführt. Danach wurde der apikale Ausgang des Modells mit Haftwachs verschlossen. Anschließend wurde der Kanal mit 1 mL des CS, gemischt mit 0,1 mL Indien-Tinte, unter Verwendung eines Gauge 27 NaviTip (Ultradent Products Inc.) bis zu 3 mm nahe der Spitze irrigiert. Das gefüllte Wurzelkanalmodell wurde über eine weiße Lichtquelle gesetzt und mit einer hochauflösenden Digitalkamera (Sony Nex-7; Sony, Shinagawa, Japan) fotografiert. Danach wurde der Kanal mit 20 mL Leitungswasser gespült und das Modell ultrasonisch vibriert, bis keine einzige Spur des CS, gemischt mit Indien-Tinte, im Wurzelkanal sichtbar war. Nach der Aspiration wurde der Kanal mit 1 mL 2,5 % NaOCl, gemischt mit 0,1 mL Indien-Tinte, irrigiert und sofort unter denselben Bedingungen fotografiert. Diese kleine Menge Indien-Tinte, gemischt mit den Spüllösungen, ermöglichte die visuelle Bewertung der Verbreitbarkeit der Lösungen auf einem hochauflösenden Computerbildschirm.

Die Oberflächenspannung, Dichte und das intra-kanalische Verbreitungsmuster wurden analysiert, um die physiko-chemische Ähnlichkeit zwischen den Kontrast- und Natriumhypochloritlösungen, gemischt oder nicht mit Indien-Tinte, zu bestätigen.

Die Oberflächenspannung wurde mit einem automatischen optischen Tensiometer (Dataphysics OCA20 Messsystem; Dataphysics, Filderstadt, Deutschland) durch die sogenannte Tropfenformanalyse gemessen. Bei dieser Methode wird die äußere Form eines Tropfens, der von einer Spritzenspitze hängt und mit einer CCD-Kamera fotografiert wurde, aus dem Gleichgewicht von zwei Kräften bestimmt. Eine ist der Effekt der Gewichtskraft, die den Tropfen in vertikaler Richtung verlängert, und die andere wirkt auf die obere Oberflächenspannung, die den Tropfen in einer sphärischen Form hält, um die Oberfläche zu minimieren. Charakteristisch für das Gleichgewicht ist die Veränderung der Biegung entlang des Konturs des Tropfens. Dieses Kraftgleichgewicht wird mathematisch durch den Young-Laplace-Vergleich beschrieben. In der vorliegenden Studie wurde eine detaillierte Analyse des Tropfenkonturs und der Oberflächenspannungsgrenze automatisch mit der SCA 22 Surface and Interfacial-Software (Dataphysics) bestimmt. Die Dichte wurde berechnet, indem die Masse pro Volumeneinheit jeder der Spüllösungen dividiert wurde.

Ergebnisse

Micro-CT-Analyse

Tabellen 1 und 2 zeigen das Prozentvolumen des Wurzelkanals, das mit dem CS gefüllt ist, und die irrigantfreien Bereiche sowie die prozentualen Oberflächenbereiche des Wurzelkanals, die vom CS berührt und unberührt blieben, nach der Gleitrouten- und vollständigen Wurzelkanalaufbereitung. Die Bewertung des vorbereiteten Wurzelkanals ohne Kontrast (S3) zeigte, dass die prozentualen Oberflächenkanalbereiche, die von den Instrumenten in den mesialen und distalen Wurzeln unberührt blieben, 57,4 und 11,8 % im Molar des Typs I und 35,3 und 9,5 % im Molar des Typs II betrugen. In der Wurzelkanal-Konfiguration des Typs I betrug die Oberflächenfläche des mesialen Kanals, die vom CS berührt wurde, nach der Wurzelkanalaufbereitung 89,9 auf 83,4 %. Gleichzeitig stieg das Prozentvolumen der irrigantfreien Bereiche von 13,1 auf 23,2 %. Andererseits nahm in den distalen Wurzeln und in der Wurzelkanal-Konfiguration des Typs II die Oberflächenfläche des Wurzelkanals, die vom CS berührt wurde, fortschreitend zu, gefolgt von der Volumenreduktion der irrigantfreien Bereiche. Dreidimensionale Modelle der Wurzelkanäle, CS und irrigantfreien Bereiche sowie Querschnitte der Wurzeln auf verschiedenen Ebenen zeigen, dass Wurzelkanäle in beiden Proben fortschreitend mit dem CS von der Gleitrouten- bis zur vollständigen Wurzelkanalaufbereitung gefüllt wurden, zusammen mit der Reduktion der irrigantfreien Bereiche (Abb. 1 und 2).

Methodische Wiederholbarkeit

Die Ergebnisse der ICC-statistischen Analyse zeigten, dass der Grad der Konsistenz zwischen den Messungen des Volumens der irrigationsfreien Bereiche sehr hoch war (ICC=0.995, CI=0.981–0.999), was auf die Wiederholbarkeit der Methode hinweist.

Validierung des CS

Die Bilder der intrakanal gespülten Repliken zeigten eine ähnliche Verteilung der mit Indien-Tinte (Kontrastmittel und Natriumhypochlorit) gemischten Lösungen in einer simulierten Wurzelkanalumgebung (Abb. 3). CS zeigte während der gesamten experimentellen Prozedur eine Oberflächenspannung von 47,46 bis 47,53 mN/m, während die 2,5 % NaOCl-Lösung einen schnellen Rückgang der Oberflächenspannung zeigte, der sich nach 250 s bei 56,2 mN/m stabilisierte. Die Dichten von CS und 2,5 % NaOCl betrugen 1,39 bzw. 1,03 g/mL. Die Menge an Indien-Tinte, die mit den Irrigationslösungen gemischt wurde, hatte keinen Einfluss auf die Ergebnisse der Oberflächenspannung und Dichte.

Diskussion

Unvollständige Debridement des Wurzelkanalraums ist in der Tat entscheidend für eine suboptimale Desinfektion. Idealerweise sind effiziente Spüllösungen und Protokolle erforderlich, um eine Flüssigkeitsdurchdringung in einem solchen Maße zu gewährleisten, dass ein Mikrozirkulationsfluss durch die komplexe Wurzelkanalanatomie erreicht wird; dies ist die rationale Grundlage, um die suboptimale Qualität des Debridements auszugleichen, die durch die derzeit verfügbare Technologie zur mechanischen Erweiterung des Wurzelkanalraums erzielt wird. Trotz der zahlreichen in den letzten Jahrzehnten vorgeschlagenen Spülprotokolle ist das vollständige und umfassende in situ dreidimensionale Wissen über die Verbreitung der Lösung im Wurzelkanalraum unter Verwendung verschiedener Spülregime nach wie vor begrenzt. Die Durchdringung und Verbreitung des Spülmittels im Mikroumfeld des Wurzelkanalraums kann hauptsächlich als Ergebnis des Fluiddynamikprozesses angesehen werden, der durch ein bestimmtes Spülprotokoll gefördert wird. Im Allgemeinen umfasst die Fluiddynamik die Eigenschaften und Merkmale der Spüllösung sowie die Art und Weise der Anwendung, wie Geschwindigkeit, Druck, Dichte und Temperatur, als Funktionen von Raum, Zeit und Umgebung. Innerhalb des nicht standardisierten, unvorhersehbaren und komplexen Wurzelkanalraums wird die Durchdringung des Spülmittels erheblich von der Fluiddynamik beeinflusst. Darüber hinaus wird der Wurzelkanalraum durch Formungsverfahren dynamisch verändert, die Ablagerungen erzeugen, die die Durchdringung des Spülmittels in Isthmusbereichen blockieren können. Daher ist ein in situ volumetrisches Experimentiermodell zweifellos nützlich, um ein besseres Verständnis der Durchdringung des Spülmittels im Wurzelkanalraum zu vermitteln und wie die Fluiddynamik von der Wurzelkanalanatomie und der mechanischen Instrumentierung beeinflusst wird.

Leider gibt es keinen gut aufgebauten Hintergrund zur Durchdringbarkeit von Spüllösungen, da es an experimentellen Modellen mangelt, die sowohl in situ als auch quantitative Daten liefern können. Insgesamt ermöglichen die derzeit verfügbaren in situ experimentellen Modelle, wie histologische Methoden, entweder eine qualitative oder eine quantitative Beobachtung der Ersatzparameter zur Reinigungswirksamkeit, wie die Entfernung von Pulpa-Gewebe, dentinalen Ablagerungen oder der Schmierschicht. Diese methodologischen Ansätze können sicherlich wertvolle Informationen über die Qualität der Reinigungs- und Formgebungsverfahren liefern, die anderweitig nicht erhalten werden können, aber sie sind nicht in der Lage, einige kritische Faktoren zu zeigen, wie das Volumen der Lösung oder die Bereiche des Wurzelkanals, die effektiv von der Spüllösung berührt werden. Darüber hinaus stellt der destruktive Ansatz dieser Methoden ihren größten Nachteil dar, da der präoperative Zustand des Wurzelkanals unbekannt ist.

Experimentelle Modelle, die künstliche Unregelmäßigkeiten, Rillen oder Erweiterungen in den Wänden des Wurzelkanals verwenden, ermöglichen ebenfalls einen in situ Vergleich der Anwesenheit von Ablagerungen vor und nach der Spülung. Dennoch ist die Anwesenheit von Ablagerungen ein weiterer Ersatzparameter, der indirekt die Effizienz der Spüllösung anzeigt. Darüber hinaus führt die Unfähigkeit, quantitative Daten bereitzustellen, und die große Kluft zwischen der natürlichen Anatomie des Wurzelkanals und den künstlich geschaffenen Erweiterungen des Wurzelkanals zu seinen intrinsischen Einschränkungen. Computational Fluid Dynamics (CFD) Modelle hingegen bieten eine standardisierte, computergestützte kontrollierte Umgebung, in der mehrere Parameter im Zusammenhang mit der Fluiddynamik gemessen und berechnet werden können. Dennoch hat es die entscheidende Einschränkung, kein in situ Modell zu sein, was es unmöglich macht, andere kritische klinische Faktoren, die die Fluiddynamik während der Spülung beeinflussen könnten, dynamisch zu simulieren, wie Pulpa-Gewebe, Dentinkörner, das Phänomen der Dampfsperre und vor allem die komplexe Anatomie des Wurzelkanals.

In letzter Zeit wurde die Verwendung von CS zur Visualisierung der Spüllösung in den Wurzelkanälen mittels radiographischer Methode eingeführt. Obwohl es möglich ist, eine in vivo Bewertung an menschlichen Zähnen vorzunehmen, verhindert die Verwendung einer zweidimensionalen radiographischen Visualisierung das Verfolgen des tatsächlichen Verhaltens des Spülmittels und liefert auch keine quantitativen Volumendaten. Einfach gesagt bedeutet dies, dass die aktuelle Forschung nicht schlüssig ist, um zu bestimmen, ob Spüllösungen die Bereiche des Wurzelkanals erreichen können, in denen Forminstrumente nicht wirken können.

Das hier eingeführte Mikro-CT-Experimentmodell überwindet mehrere Einschränkungen, die von den zuvor genannten Methoden gezeigt werden, da es eine direkte quantitative volumetrische und in situ Kartierung des Spülmittels im Wurzelkanalraum bietet. Das Volumen der Spülung kann beispielsweise mit dem gesamten Volumen des Wurzelkanals und pro Kanalregion korreliert werden, was nützliche 2D- und 3D-Informationen zur Effizienz der Spülung liefert. Es ermöglicht auch eine detaillierte dreidimensionale Visualisierung der schwer zugänglichen Bereiche, da es möglich ist, diese Beobachtung mit dem Vorhandensein einiger anatomischer Unregelmäßigkeiten oder dem Vorhandensein von dentinalen Ablagerungen zu korrelieren, die zufällig die Ausbreitung des Spülmittels blockieren könnten.

Bis heute gibt es eine klare und wichtige Wissenslücke, ob der Bereich, der von der mechanischen Vorbereitung unberührt bleibt, vom Spülmittel berührt wird. Diese Informationen können mit der vorgeschlagenen Methode gewonnen werden, indem die Oberfläche, die vom Spülmittel berührt wird, mit der Oberfläche, die vom Instrument in den verschiedenen Schritten der Wurzelkanalvorbereitung berührt und unberührt bleibt, korreliert wird. Auf diese Weise kann ein Spülprotokoll, das in der Lage ist, größere Wurzelkanalbereiche abzudecken und somit die suboptimale mechanische Debridement besser auszugleichen, durch die aktuelle Methode deutlich identifiziert werden. Eine umfassende Quantifizierung der spülmittelfreien Bereiche kann ebenfalls berechnet und korreliert werden, zum Beispiel mit der Methode der Spülmittelabgabe, dem Fluidaktivierungssystem, der Penetration und dem Design der Spülkanüle, der Konfiguration des Wurzelkanals, der Menge an Hartgewebetrümmern oder den Formungsprotokollen.

Im letzten Jahrzehnt hat die Mikro-CT in der Endodontie zunehmend an Bedeutung gewonnen, da sie eine reproduzierbare Technik bietet, die sowohl quantitativ als auch qualitativ für die dreidimensionale Bewertung des Wurzelkanalsystems angewendet werden kann. In der Untersuchung verschiedener Spülprotokolle kann dieser quantitative Ansatz verwendet werden, um die statistische Power und Reproduzierbarkeit von vergleichenden ex vivo-Studien zu erhöhen; d.h. Daten können weiteren inferenziellen statistischen Modellen unterzogen werden, um die Relevanz verschiedener Spülprotokolle gemäß den festgelegten Parametern zu bewerten. Dieser interessante Aspekt eröffnet definitiv eine neue methodologische Bewertung zur Untersuchung der Spüleffizienz und bringt die Möglichkeit eines besseren Verständnisses des In-situ-Verhaltens des Spülmittels mit sich.

Trotz dieses neuen methodischen Ansatzes, der eine visuelle Bewertung und Quantifizierung der Spülflüssigkeit und spülmittelfreier Bereiche unter Verwendung desselben Exemplars in jedem Schritt der Wurzelkanalbehandlung ermöglicht, besteht eine wichtige Einschränkung darin, dass nur ein statischer Zustand des Spülmittels untersucht wird, anstatt den Prozess der Fluiddynamik während der Spülung. Diese Einschränkung ist jedoch auch in den meisten der vorherigen Studien vorhanden. Eine weitere Einschränkung der aktuellen Methode besteht darin, dass ein CS erforderlich ist, um die Lösung von den harten Zahnhartgeweben, wie Dentin, zu identifizieren und zu trennen. Trotz der physikalisch-chemischen Analyse des CS und 2,5 % NaOCl, die ähnliche Werte aufwiesen, waren sie nicht identisch. Die Oberflächenspannung des CS wies niedrigere Werte im Vergleich zur 2,5 % NaOCl-Lösung auf, während die Dichte in letzterer höher war. Daher könnte die Verbreitung von CS im Wurzelkanalraum einem anderen Muster folgen als NaOCl. Dennoch zeigte das Kontrollexperiment an transparenten Zahnreplikaten ein sehr ähnliches Verbreitungsmuster für beide Lösungen (Abb. 3), was bedeutet, dass dieser geringe Unterschied möglicherweise unbedeutend ist; d.h. das Verhalten von CS wird voraussichtlich sehr nah an der NaOCl-Lösung sein. Eine zusätzliche Sorge bei diesem methodischen Ansatz könnte sich darauf beziehen, ob die berechneten Werte und die beobachtete Verteilung des Kontrastmittels innerhalb des Wurzelkanals reproduzierbar sind, wenn derselbe Zahn mehrmals verwendet wird. Ein Aufbau zur Sicherstellung dieser Wiederholbarkeit zeigte die Wahrhaftigkeit des aktuellen Mikro-CT-Modells hinsichtlich der Verteilung von spülmittelfreien Bereichen innerhalb desselben Wurzelkanals bei aufeinanderfolgenden Messungen.

Dieses Kontrollmodell hat nicht die Absicht, klinische Verbreitungsresultate zu steuern, sondern vielmehr eine standardisierte intra-kanaläre Umgebung bereitzustellen, um die Verbreitung der Lösungen visuell zu vergleichen. Daher sollte jeder Effekt des aus Kunststoff gefertigten Wurzelkanals auf die Benetzbarkeit und die Verbreitungsfähigkeit der Lösung beide Lösungen ähnlich beeinflussen, was für den Zweck des Modells irrelevant ist. Kurz gesagt, dieses vorgeschlagene Mikro-CT-Modell ist in der Lage, in situ 3D-Kartierungen zur Durchdringung der Spülung in den Wurzelkanalraum bereitzustellen; daher besteht die Möglichkeit, ein ähnliches CS zur konventionellen NaOCl-Lösung zu finden, als das hier eingeführte.

Ein umfassendes Wissen über die Spüleffektivität verschiedener Spülmittel und Abgabesysteme ist von größter Bedeutung, um die optimalen Reinigungs- und Desinfektionsbedingungen des Wurzelkanalraums vorherzusagen. Da die Qualität der Gewebeentfernung, die durch die derzeit verfügbaren Reinigungs- und Formungstechnologien gefördert wird, weitgehend von der chemischen Wirkung der Spülmittel abhängt, wird die Notwendigkeit betont, effizientere Spülmittel und Protokolle zu verfolgen, um maximale Effektivität bei der Spülung zu erreichen. Dies kann nur durch die Einführung robuster, quantitativer und reproduzierbarer experimenteller Modelle erreicht werden, die umfassende und zuverlässige dreidimensionale Kartierungen des Spülverbreitungsmusters innerhalb der Komplexität des Wurzelkanalsystems bereitstellen, was die Bedeutung des aktuellen in situ-experimentellen Modells erhöht.

Das vorgestellte Modell ermöglicht eine zwei- und dreidimensionale in situ Quantifizierung mehrerer Ergebnisparameter, die mit der Spülung im komplexen Wurzelkanalraum zusammenhängen, wie das Volumen der Lösung und die Oberfläche des Wurzelkanals, die vom Spülmittel berührt und unberührt bleibt. Darüber hinaus ermöglicht es als nicht destruktives experimentelles Modell die Korrelation dieser Ergebnisparameter mit mehreren Aspekten, die die Durchdringbarkeit der Spülung beeinflussen könnten, wie die Anatomie des Wurzelkanals und instrumentierungsbezogene Faktoren, wie angesammelter Hartgewebeschmutz oder verbleibendes Pulpagewebe, was zur Erreichung evidenzbasierter Richtlinien für optimale und sichere Spülverfahren beitragen kann.

Autoren: Marco Aurélio Versiani, Gustavo De-Deus, Jorge Vera, Erick Souza, Liviu Steier, Jesus D. Pécora, Manoel D. Sousa-Neto

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