Effizienz vier verschiedener Reinigungsprotokolle zur Entfernung artifiziell platzierter Dentinspäne in lateralen Wurzelkanalextensionen

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1 Effizienz vier verschiedener Reinigungsprotokolle zur Entfernung artifiziell platzierter Dentinspäne in lateralen Wurzelkanalextensionen Zahnklinik 1 Zahnerhaltung und Parodontologie Der Medizinischen Fakultät der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg zur Erlangung des Doktorgrades Dr. med. dent. vorgelegt von Frank Oefler aus Rodewisch

2 Als Dissertation genehmigt von der Medizinischen Fakultät der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Tag der mündlichen Prüfung: Vorsitzender des Promotionsorgans: Prof. Dr. Dr. h.c. J. Schüttler Gutachter/in: Prof. Dr. Anselm Petschelt PD. Dr. Michael Taschner

3 Meiner Familie

4 Inhaltsverzeichnis 1 Zusammenfassung Summary Einleitung und Literaturübersicht Pulpaerkrankungen Wurzelkanalaufbereitung Spüllösungen Spültechniken Aktivierungsformen von Spüllösungen Physikalische Wechselbeziehungen aktivierter Spülungen Aktivierte Spüllösungen ein Ausblick Material und Methode Aufbereitung der Wurzelkanäle Gefrierbruch Rillen und Mulden Füllung, Reponierung und Spülung der Wurzelhälften Auswertung der Lichtmikroskopbilder Ergebnisse Diskussion Schlussfolgerungen Literaturverzeichnis Anhang Danksagung Lebenslauf... 85

5 Zusammenfassung - Summary 1 1 Zusammenfassung 1.1 Hintergrund und Ziele Bedingt durch morphologische Besonderheiten einer Zahnwurzel können bei einer Wurzelkanalbehandlung seitliche Ausbuchtungen verbleiben, die nicht durch eine Spülung alleine zu reinigen sind. Dieses Problem lässt sich möglicherweise durch Schall- bzw. Ultraschallaktivierung verbessern. Das Ziel dieser in-vitro-studie war es deshalb, anhand teilbarer Zahnmodelle die Effizienz von schall- bzw. ultraschallaktivierter Spülung bezüglich der Entfernbarkeit artifiziell platzierter Dentinspäne zu untersuchen. 1.2 Material und Methode Je 22 extrahierte menschliche Zähne mit geraden und 22 mit gekrümmten Wurzelkanälen wurden dekapitiert, bis ISO 80 maschinell aufbereitet und danach mittels Gefrierbruchtechnik entlang der Wurzellängsachse in zwei Hälften geteilt. Anschließend wurden in der Kanalwand einer Wurzelhälfte jedes Zahnes eine standardisierte Rille (Länge 4 mm, Breite 0,2 mm, Tiefe 0,5 mm, 2-6 mm vom Apex entfernt) und in der zweiten Hälfte drei Mulden (Durchmesser 0,3 mm, Tiefe 0,5 mm, 2, 4 und 6 mm vom Apex entfernt) angelegt, wie bei Lee et al. (2004) beschrieben. Diese Vertiefungen wurden anschließend komplett mit Dentinspänen gefüllt. Beide Wurzelhälften wurden reponiert, zur besseren Fixierung in Silikonmasse eingebettet und die Zähne in vier im Folgenden aufgeführte Gruppen aufgeteilt: Gruppe 1: Schallaktivierung, 11 Zähne, gerader Wurzelkanalverlauf Gruppe 2: Schallaktivierung, 11 Zähne, gekrümmter Wurzelkanalverlauf Gruppe 3: Ultraschallaktivierung, 11 Zähne, gerader Wurzelkanalverlauf Gruppe 4: Ultraschallaktivierung, 11 Zähne, gekrümmter Wurzelkanalverlauf

6 Zusammenfassung - Summary 2 Als Spüllösungen wurden Zitronensäure (40%) und Natriumhypochlorit (3%) verwendet. Spülvolumina (jeweils 2 ml), Einwirkzeit der Spüllösung und Aktivierungsdauer (jeweils 2x 15 Sekunden) waren bei allen Gruppen gleich. Die Aktivierungen wurden jeweils mit einem glatten Nickel-Titan-Spreader- Rohling (VDW) durchgeführt. Die Beurteilung der Sauberkeit der lateralen Extensionen erfolgte durch drei Untersucher anhand der Bewertungsskala von Lee et al. (2004) mit Hilfe von Lichtmikroskopaufnahmen. 1.3 Ergebnisse Mulden konnten im Vergleich zu den Rillen signifikant besser gereinigt werden (p=0,002). Ausbuchtungen konnten in geraden Kanälen tendenziell besser gereinigt werden als in krummen, bei apikalen Mulden signifikant (p=0,046). Nach schallaktivierter Spülung resultierten meist bessere Reinigungsergebnisse. Diese Unterschiede waren bei allen drei Mulden signifikant (p<0,05). 1.4 Schlussfolgerungen Insgesamt gesehen traten im Rahmen dieser Studie zwischen den untersuchten Gruppen kaum signifikante Unterschiede auf. Die schallaktivierte Spülung hatte leichte Vorteile gegenüber der ultraschallaktivierten. Seitliche Ausbuchtungen gerader Kanäle waren zudem etwas besser zu reinigen.

7 Zusammenfassung - Summary 3 2 Summary 2.1 Objectives Caused by the specific morphological features of a root, lateral extensions can remain which cannot be cleaned by irrigation alone. This problem can possibly be improved by sonic or ultrasonic activation. The aim of this in-vitro study was to assess the efficiency of sonically or ultrasonically activated irrigation for the removal of artificially placed dentine chips within seperable tooth models. 2.2 Materials and Methods The crowns of 44 human teeth (straight n = 22, curved n = 22) were removed, the root canals instrumented to a final size of ISO 80 and fractured longitudinally after immersion in liquid nitrogen. Then in one half of every tooth, a standardised groove (length 4 mm, wide 0,2 mm, depth 0,5 mm, 2-6 mm from the apex) was prepared, in the other half of every tooth, three depressions (diameter 0,3 mm, depth 0,5 mm, 2, 4 and 6 mm from the apex) were prepared, as described by Lee et al. (2004). All lateral extensions were filled completely with dentin chips. The corresponding halves of every tooth were reassembled, embedded in silicone for adequate positioning and assigned to four groups: group 1: sonic activation, 11 teeth, straight roots group 2: sonic activation, 11 teeth, curved roots group 3: ultrasonic activation, 11 teeth, straight roots group 4: ultrasonic activation, 11 teeth, curved roots Citric acid (40%) and sodium hypochlorite (3%) were used for irrigation. Amount of irrigation (two times 2 ml), time of irrigation and duration of the activation (two times 15 seconds) were equal for all groups. Activation was carried out with a straight nickel-titanium spreader (VDW) for all groups. The

8 Zusammenfassung - Summary 4 scores according cleanliness of the lateral extensions were assessed by means of light microscopic images evaluated by three investigators based on an assessment pattern of Lee et al. (2004). 2.3 Results Depressions were significantly cleaner than grooves (p=0,002). Lateral extensions could be tendentcially better cleaned in straight than in curved canals, with significant different for the apical depressions (p=0,046). Sonically activated irrigation mostly revealed better cleaning results. These differences were significant for all three depressions (p<0,05). 2.4 Conclusions On the whole, this study revealed not much significant differences between groups. Sonically activated irrigation worked slightly better than ultrasonically activated irrigation. Extentions of straight canals were a little easier to clean.

9 Einleitung und Literaturübersicht 5 3 Einleitung und Literaturübersicht Die Zahnmedizin befasst sich mit der Prävention, Identifikation und Therapie von Erkrankungen im Zahn-, Mund- und Kieferbereich. Dabei hat sich in den vergangenen Jahren ein umfassender Wandel in diesem Teilbereich der Medizin vollzogen. Ging es vor Jahrzehnten noch darum, einen adäquaten Ersatz verloren gegangener Zähne zu erreichen, so steht heute immer mehr der möglichst lebenslange Erhalt der eigenen Zahnsubstanz im Blickpunkt der Behandlung. Die minimalinvasive Füllungstherapie und die regelmäßige Teilnahme an Prophylaxeprogrammen erreichten in den zurückliegenden Jahren eine immer größer werdende Bedeutung für Patienten und Praxismitarbeiter. Ebenso stieg auch das wissenschaftliche Interesse an der Endodontie, einem Teilgebiet der konservierenden Zahnheilkunde, das sich mit der Anatomie, der Funktion und der Therapie von Erkrankungen der Pulpa und der periradikulären Gewebe beschäftigt. Die gestiegene Zahl an Veröffentlichungen, die Gründung von Fachgesellschaften und die Möglichkeit des Erwerbes eines Tätigkeitsschwerpunktes betonen die Aktualität dieses Bereiches in der Zahnmedizin. Vor einer endodontischen Behandlung hat der Patient meist unschöne Stunden, teilweise Tage hinter sich gebracht. Aus diesem Grund steht die Beendigung dieser quälenden Schmerzen im Vordergrund der ersten Behandlung. Früher geschah dies häufig durch Entfernen des betroffenen Zahnes oder mittels einer medikamentösen Schmerztherapie. Bereits 4000 Jahre v. Chr. finden sich in chinesischen Schriften Aufzeichnungen über Behandlungsmethoden von Pulpaerkrankungen [130]. Dabei wurde versucht, den Schmerzen mit Arsen entgegenzuwirken. Erste Anstrengungen, die über die Behandlung des koronalen Pulpakavums hinausgingen, unternahm Falcucci ( ). Er tauchte Wolle in narkotisierende Substanzen, wickelte sie um dünne Nadeln und führte diese danach tief in die Wurzelkanäle ein.

10 Einleitung und Literaturübersicht 6 Ein nächster Schritt, bei dem die Entfernung von infiziertem Gewebe und die gleichzeitige Verbreiterung des Wurzelkanals im Vordergrund standen, fand 1786 durch Bedmore Erwähnung. Professor Otto Walkhoff beschrieb dann 1928 in seinem Lehrbuch Mein System der medikamentösen Behandlung schwerer Erkrankungen der Zahnpulpa und des Periodontiums [121] die drei bis zum heutigen Tage gültigen Arbeitsschritte zur Behandlung eines infizierten Wurzelkanals: 1. gründliche mechanische Aufbereitung 2. sorgfältige und geduldige chemische Desinfektion 3. dichte Obturation Für die Praxis bedeutet dies, dass der langfristige Erhalt des betroffenen Zahnes nur über ein optimales antiseptisches Behandlungskonzept sichergestellt werden kann. Dieser Therapieerfolg ist unter anderem durch ein effektives Debridement, das heißt, eine maximale Reduktion von Verunreinigungen im Wurzelkanal, zu erreichen. Der nächste Schritt zum bakteriendichten Verschluss ist eine orthograde Wurzelkanalfüllung und die abschließende Wiederherstellung der Okklusalfläche des Zahnes. Bereits 1936 wies Walker zusätzlich auf die Notwendigkeit von desinfizierenden Spülungen während einer Wurzelkanalaufbereitung hin [119]. Die Erfolgsaussichten bei Einhaltung dieser Arbeitsschritte konnten bei einer Langzeitstudie mit % angegeben werden [99]. Besonders diesen Spülungen wird aufgrund der teilweise komplexen und individuellen Beschaffenheit des Wurzelkanalsystems eine Schlüsselrolle zugeschrieben. Mittlerweile geht es in Studien nicht mehr nur um den Einsatz einer oder mehrerer Spüllösungen, sondern auch um deren Effektivität. Diese kann durch den Einsatz von zum Beispiel Schall, Ultraschall oder Bürstchen sowie durch Veränderungen bei Temperatur, Konzentration und Volumen einer Spüllösung in gewissen Umfang gesteigert werden. Ziel der vorliegenden Studie ist es nun, die Effizienz einer schall- oder ultraschallaktivierten Wechselspülung in geraden und gekrümmten Wurzelkanälen für die Entfernung artifiziell platzierter Dentinspäne zu ermitteln.

11 Einleitung und Literaturübersicht Pulpaerkrankungen Ursachen von Pulpaerkrankungen Pulpaerkrankungen sind in den meisten Fällen auf eine primäre oder sekundäre Besiedelung des Wurzelkanalsystems mit Mikroorganismen zurückzuführen [82, 109]. Haupteintrittspunkt von Bakterien in den Zahn ist zu 95 % eine kariöse Läsion [102]. Je nach Defektgröße ist dabei erst der Schmelz und danach das Dentin betroffen. Anschließend kommt es zur weiteren Ausbreitung bis in die aus Bindegewebe, Blut- und Lymphgefäßen sowie Nervenfasern bestehende Zahnpulpa. Deren Entzündung wird als Pulpitis bezeichnet. Die anfangs noch reversible Erkrankung kann bei fortwährender Reizeinwirkung in eine irreversible übergehen. Der kontinuierliche Zellzerfall setzt toxische Produkte frei, die zu einer erneuten Destruktion von pulpalem Gewebe führen können. Eine Nekrose ist die Folge dieser lang anhaltenden Pulpenschädigung. Weitere Ursachen einer Pulpitis können traumatisch (z.b. durch Unfall), thermisch (z.b. durch Präparationswärme), chemisch (z.b. durch dentale Materialien) oder physikalisch (z.b. durch Dentinaustrocknung) bedingt sein. Ebenso kommen iatrogene Faktoren oder Parodontalläsionen als Auslöser für Pulpitiden in Betracht Auswirkungen von Pulpaerkrankungen Bei bakteriell infizierten Pulpitiden stellt das vorhandene Hohlraumsystem des Zahnes das Hauptproblem dar, denn es offeriert den eingedrungenen Bakterien einen natürlichen ökologischen Schlupfwinkel. Gleichzeitig sind sie in dieser Lage vor der körpereigenen Immunabwehr weitestgehend geschützt. Im Rahmen einer Wurzelkanalaufbereitung muss deshalb davon ausgegangen werden, dass neben Bakterien und ihrer Toxine noch infiziertes Pulpagewebe sowie nekrotisches Gewebe in den un- oder nur teilweise behandelten Arealen verbleiben. Deren vollständige Reinigung steigert aber die Erfolgsaussichten einer endodontischen Therapie und wirkt

12 Einleitung und Literaturübersicht 8 sich somit positiv auf die gesamte Behandlung aus [98]. Dies ist insofern notwendig, da jede Assoziation mit dem infizierten Wurzelkanal eine neue potenzielle Infektionsquelle darstellt. Auf diesem Wege wäre eine Vermehrung pathogener Mikroorganismen auch außerhalb des betroffenen Wurzelkanals, insbesondere in Seitenkanälen des apikalen Drittels, möglich. Zusätzlich können sich Bakterien noch in den Dentintubuli befinden. Zudem konnten beim Vorliegen einer Pulpanekrose Bakterien in einer Tiefe von 1,2 mm bis hin zur Dentin-Zement-Grenze nachgewiesen werden [82]. Hier würden sie ein persistierendes Risiko für eine Exazerbation der Entzündung darstellen, da sie sich fernab der mechanischen und chemischen Reinigung ungestört vermehren können [82]. Ein weiteres Problem ist die Ausbreitungsfähigkeit dieser Bakterien ins periapikale Gewebe über das Foramen apicale. Mikroorganismen und ihre Endotoxine können dort eine entzündliche Veränderung, die sogenannte Parodontitis apicalis, hervorrufen [72]. Sie kann einen akuten oder chronischen Verlauf nehmen. Eine wichtige Rolle spielen in diesem Zusammenhang auch die vom Körper lokal ausgeschütteten Prostaglandine. Da sie über die Aktivierung von Osteoklasten zur beschleunigten Destruktion des Knochens führen [8, 66], ist eine frühzeitige Behandlung angezeigt. Pulpaerkrankungen bleiben demzufolge nicht immer nur lokal auf den betroffenen Zahn beschränkt, sondern können sich auch unbehandelt kontinuierlich in umgebende Regionen ausbreiten. Zur Vermeidung der oben genannten Folgen ist deshalb eine möglichst vollständige und zeitnahe Keimeliminierung unabdingbar.

13 Einleitung und Literaturübersicht Wurzelkanalaufbereitung Indikationen und Ziele der Wurzelkanalaufbereitung Die Hauptindikationen für eine Wurzelkanalaufbereitung sind Pulpitiden. Auslöser dieser Entzündungen des Markorgans können Bakterien, physikalische oder chemische Noxen sein. Primäre Behandlungsziele sind die Schmerzbefreiung bei akuten Pulpitiden und akuten apikalen Prozessen, die Verhinderung der Bakterienausbreitung in das gesunde periapikale Gewebe sowie der langfristige Erhalt des betroffenen Zahnes als funktionsfähige Kaueinheit. Dabei hängt der Erfolg einer endodontischen Behandlung entscheidend von der gründlichen Reinigung des Wurzelkanalsystems ab [98]. Die Qualitätsrichtlinien der Aufbereitung des Wurzelkanalsystems werden im Konsenspapier der European Society of Endodontology wie folgt zusammengefasst [35]: 1. Ziele der Wurzelkanalaufbereitung: Entfernen des verbliebenen Pulpagewebes Eliminieren der Mikroorganismen Entfernen von Debris Formgebung des Wurzelkanals, die eine adäquate Wurzelkanalfüllung ermöglicht 2. Anforderungen an eine Wurzelkanalaufbereitung: Umschließen des präparierten durch den ursprünglichen Wurzelkanal Erhalt der apikalen Konstriktion Verengung des Wurzelkanals nach apikal konischer Verlauf des Wurzelkanals von koronal nach apikal

14 Einleitung und Literaturübersicht 10 Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, erfolgt eine chemomechanische Aufbereitung des Wurzelkanals. Allerdings findet man bei Zähnen sehr komplexe und individuelle Wurzelkanalsysteme vor [70]. Sie sind gekennzeichnet von großen Unterschieden in Anzahl, Form und Ausdehnung. Das Vorhandensein von Krümmungen, Seitenkanälen, Ausbuchtungen und Anastomosen wurde schon mit Beginn des 20. Jahrhunderts präzise beschrieben [70]. Zu dieser Zeit bestand die Therapie einer Wurzelkanalerkrankung lediglich aus der Entfernung des infizierten Pulpagewebes [88]. In mehreren Studien konnte jedoch gezeigt werden, dass Mikroorganismen und Endotoxine bis in eine Tiefe von 1,2 mm das pulpanahe Dentin infizieren können [6, 47, 77, 81]. Die Abtragung von infiziertem Dentin erfolgt meist auf mechanischem Wege. Dabei können manuelle sowie maschinelle Instrumente zum Einsatz kommen. Die Reinigung ist zudem durch die komplexe Wurzelmorphologie der Zähne erschwert. Selbst nach manueller oder auch maschineller Aufbereitung finden sich in Ausbuchtungen immer noch Pulparestgewebe, Bakterien und Dentinspäne [71, 74, 124]. Ihre Entfernung ist Aufgabe eingesetzter Spülflüssigkeiten, die damit die chemische Komponente bei der Aufbereitung darstellen und in den letzten Jahren eine immer größere Bedeutung erlangen konnten Wurzelkanalaufbereitung ein Überblick Zur Wurzelkanalaufbereitung kommen aktuell hauptsächlich folgende unterschiedliche Methoden zur Anwendung: 1. klassische manuelle Aufbereitung mit Stahlinstrumenten, Feilen und Reamern aus Chrom-Nickel-Stahl 2. manuelle Aufbereitung mit Nickel-Titan-Instrumenten 3. maschinelle Aufbereitung mit Nickel-Titan-Instrumenten 4. Aufbereitung mit Schall-, Ultraschall- und Lasersystemen

15 Einleitung und Literaturübersicht 11 Das Ziel einer endodontischen Behandlung Entfernung von nekrotischem und vitalem Gewebe unter Beibehaltung des ursprünglichen Kanalverlaufs ist bei allen Methoden gleich. Die zur klassischen manuellen Aufbereitung verwendeten Handinstrumente aus Chrom-Nickel-Stahl kommen schon seit Jahrzehnten zum Einsatz. Bei manuellen Aufbereitungstechniken kommen routinemäßig Feilen vom Typ K (Kerr) und vom Typ H (Hedström) sowie Bohrer vom Typ K-Reamer zum Einsatz. Von den Herstellern wird der wechselweise Gebrauch von Reamern und Hedström-Feilen derselben Größe unter geringem Druck empfohlen. Die Arbeitsweise der Reamer kann als eine stoßende und drehende, die der Feilen als ziehende Bewegung beschrieben werden. Aus dem Zusammenspiel beider resultiert ein effizienter Dentinabtrag bei gleichzeitiger Glättung der Kanalwand. Allerdings ist beim Vergleich zweier Handaufbereitungstechniken festgestellt worden, dass die Instrumente nicht mit mehr als 40 Prozent der Kanalwände in Kontakt kamen, und somit eine vollständige Bearbeitung nicht gewährleistet war [131]. Die kontinuierliche Weiterentwicklung auf dem Gebiet der Instrumentierung in der Endodontie brachte schon 1962 erste Erfolge. William J. Buehler stellte in diesem Jahr die Nickel-Titan-Legierung Nitinol vor, die von ihm in den Naval Ordnance Laboratorien in White Oak, im US-Bundesstaat Maryland, entwickelt wurde. Diese besitzt ein um ein Fünftel geringeres Elastizitätsmodul [118] und ein deutlich geringeres Biegemoment [93, 102]. Daraus ergeben sich stark verbesserte physikalische Eigenschaften gegenüber Chrom-Nickel-Stahl-Instrumenten. Sowohl Coleman et al. (1996) als auch Zmener et al. (1995) konnten in ihren Studien zeigen, dass die Nickel-Titan- Feilen den Chrom-Nickel-Stahl-Instrumenten deswegen auch in Bezug auf Erhalt des ursprünglichen Kanalverlaufs überlegen sind [25, 135]. Nachteilig wirkt sich die teilweise sehr spontane Instrumentenfraktur aus. Während Stahlinstrumente ihre baldige Fraktur durch Entdrillung ankündigen, frakturieren NiTi-Instrumente aufgrund von Ermüdungserscheinungen ohne Vorwarnung. Außerdem tragen sie bei einem Arbeitsgang weniger Dentin ab

16 Einleitung und Literaturübersicht 12 [102]. Sie werden deshalb vorwiegend in gekrümmten Kanälen und zur maschinellen Wurzelkanalaufbereitung mit vollrotierend angetriebenen Aufbereitungshilfen eingesetzt wird erstmals durch Oltmare die Verwendung maschinell betriebener Hilfsmittel zur Wurzelkanalbehandlung erwähnt [32]. Bereits sieben Jahre später stellte William Rolins das erste Endodontie-Winkelstück öffentlich vor. Die Einführung des Racer-Feilkopfes 1958 durch Binder und die sechs Jahre später folgende Vorstellung des Giromatic-Winkelstückes waren weitere entscheidende Etappen bei dieser Entwicklung. Die Arbeitsweise der bis dahin benutzten Endodontie-Winkelstücke bestand in starren Dreh- und/oder Hubbewegungen [51] führte Richman erste Untersuchungen zur Aufbereitung von Wurzelkanälen mittels Ultraschallsystemen durch. Marktreife konnten sie allerdings erst einige Jahre später erreichen (1983). Cavi-Endo, Enac OE 3 JD und Piezon Master können hier als Vertreter exemplarisch genannt werden. Schallbetriebene Systeme, wie Sonic Air 3000 und Endostar 5 folgten fast zeitgleich. Ab 1984 folgten Entwicklungen mit modifizierten Bewegungsabläufen, zum Beispiel Canal Finder System nach Levy sowie weiteren Systemen. Eine vollständige Bearbeitung der Kanalwände konnte ebenso wie bei den Handinstrumenten auch hier nicht erzielt werden. Untersuchungen von Peters et al. (2001) ergaben, dass bis zu Prozent der Wandanteile unberührt blieben [84]. Zusätzlich zu den Forschungen an Schall- und Ultraschallsystemen finden seit den 60er-Jahren Experimente mit unterschiedlichen Lasersystemen statt. Dabei werden u.a. Excimer-, Nd:YAG-, Ar+-, HeNe-, Er:YAG- und CO₂-Laser hinsichtlich ihrer Eignung zur Wurzelkanalaufbereitung untersucht. Zusammenfassend muss festgehalten werden, dass unabhängig von der Wahl der Instrumente und des Systems ein erheblicher Teil der Kanalwand unbearbeitet und damit in seinem ursprünglichen Zustand verbleibt [84]. Eine vollständige Debriseliminierung durch alleinige mechanische Aufbereitung wäre aufgrund des dann erfolgten Substanzverlustes und der daraus resultierenden Zahninstabilität in den meisten Fällen nicht möglich [48].

17 Einleitung und Literaturübersicht 13 Zur effizienten Dekontamination des Wurzelkanals ist deshalb eine Kombination aus mechanisch-abtragendem Vorgehen und chemischdesinfizierendem Verfahren notwendig [19] Chemische Wurzelkanalaufbereitung Der Erfolg einer Wurzelkanalbehandlung ist entscheidend von der erreichten Keimfreiheit im Kanal abhängig [98]. In Studien konnte gezeigt werden, dass von Bakterien befreite Zähne eine signifikant bessere Prognose besitzen als Zähne, die vor der definitiven Wurzelkanalfüllung noch Bakterien im Endodont aufwiesen [98, 99]. So kann als erste Säule der Desinfektion des Kanalsystems die mechanische und als zweite die chemische Aufbereitung gesehen werden. Man spricht deshalb auch von einer chemo-mechanischen Aufbereitung des Wurzelkanals. Wie eingangs beschrieben, wird ein erheblicher Anteil an infiziertem Dentin und Pulparestgewebe durch die mechanische Aufbereitung bereits entfernt. Jedoch kann nicht das gesamte Hohlraumsystem instrumentell erfasst werden [28]. In diesen Bereichen der Wurzel und in den Dentintubuli verbleiben stets noch pathogene Mikroorganismen [6, 28, 95], deren Entfernung ist unter anderem das Ziel verschiedener Spüllösungen. Die DGZMK und die DGZ beschrieben 2006 in einer gemeinsamen Stellungnahme Ziele und Anforderungen an eine Wurzelkanalspülung [30] wie folgt: Ziele der Wurzelkanalspülung: 1. Reduktion der Keime und bakteriellen Toxine im Wurzelkanalsystem 2. Auflösung und Entfernung von Resten des Pulpagewebes 3. Unterstützung der mechanischen Aufbereitung und Abtransport von Dentinspänen

18 Einleitung und Literaturübersicht 14 Anforderungen an die Spüllösungen: 1. Desinfektionswirkung 2. biologische Verträglichkeit 3. gewebeauflösende Wirkung 4. einfache Applizierbarkeit Zum Spülvorgang sollten Spritzen mit entsprechend dünner Kanüle (Durchmesser 0,3 0,4 mm) verwendet werden [30]. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Applikation mit mäßigem Druck vorgenommen wird und während dieses Vorgangs ein ungehinderter Abfluss der Spülflüssigkeit nach koronal gewährleistet ist und somit ein apikales Überpressen vermieden werden kann. Zur chemischen Aufbereitung der Wurzelkanäle stehen eine Vielzahl unterschiedlicher Spül- und Desinfektionslösungen zur Verfügung. Deren Wirkungsweise soll das nachfolgende Kapitel näher erläutern. 3.3 Spüllösungen Spüllösungen zur Desinfektion des Wurzelkanals Natriumhypochlorit Als Spüllösung der ersten Wahl gilt das seit bereits sechs Jahrzehnten in der Endodontie verwandte Natriumhypochlorit [75, 119, 120]. Dies ist auf seine sehr gute antimikrobielle Wirkung [97] auf eine Vielzahl von endodontisch relevanten Keimen und seine guten gewebeauflösenden Effekte [1, 26] bei gleichzeitig geringer toxischer Eigenwirkung [30] zurückzuführen. Das Natriumsalz der hypochlorigen Säure wird hergestellt durch das Einleiten von Chlor in verdünnte Natronlauge oder mittels Elektrolyse einer Kochsalzlösung. Aktuell stellen 0,5 bis 5-prozentige Spüllösungen das Mittel der Wahl

19 Einleitung und Literaturübersicht 15 dar [30, 42]. Die Werte beziehen sich dabei auf die enthaltene Menge des wirksamen Chlors. Bei der Anwendung im Wurzelkanal spielt die Anwesenheit von freien Chlorionen eine entscheidende Rolle, da nekrotisches sowie vitales Gewebe nur solange einem Auflösungsprozess unterzogen wird, wie freies Chlor in Lösung vorliegt [40]. Die Wirkung von NaOCl steigt in Abhängigkeit der Konzentration und der Temperatur der verwendeten Lösung [26, 45]. Es sollte ein ständiger Wechsel der Spüllösung erfolgen, da das im Kanal wirksame Chlor in der ersten Phase der Gewebeauflösung innerhalb von 2 Minuten verbraucht sein kann [75]. Die denaturierende Wirkung auf Bakterienwandbestandteile, Lipopolysaccharide und Endotoxine zeichnet NaOCl ebenso aus [12] wie die herausragende Fähigkeit, nekrotische Gewebereste [76] und organische Bestandteile der Schmierschicht aufzulösen [44]. NaOCl verfügt außerdem über die Eigenschaft, in Dentintubuli vorgedrungene Bakterien zu eliminieren [18]. Zur Desinfektionswirkung von NaOCl lässt sich feststellen, dass sie im Wurzelkanal von koronal nach apikal und von zentral nach peripher abnimmt [18]. Aufgrund seiner positiven Eigenschaften gilt Natriumhypochlorit als die am häufigsten verwendete Spüllösung bei der endodontischen Behandlung [117] Chlorhexidindigluconat Chlorhexidindigluconat (CHX) gehört ebenfalls zu den etablierten Spüllösungen, da es ähnlich wie Natriumhypochlorit ein breites antimikrobielles Wirkungsspektrum besitzt [61]. Es wurde bereits Ende der 40er Jahre in den Laboratorien von Imperial Chemical Industries Ltd. (Macclesfield, England) entwickelt [133]. In der Literatur wird heute zweiprozentige Chlorhexidindiglukonatlösung zur Wurzelkanalspülung empfohlen [132]. Gründe sind seine hohe Substantivität am Dentin [57] sowie die besonders gute Wirkung gegen grampositive Keime [34]. Nachteilig wirken sich Reste von NaOCl im Wurzelkanal aus. Bei der anschließenden Spülung mit CHX kann es durch Reaktion beider Lösungen zum Ausfallen eines Präzipitats, des giftigen

20 Einleitung und Literaturübersicht 16 Parachloranilins, und damit zu einer bräunlichen Verfärbung des Dentins in diesem Bereich kommen [9] Wasserstoffperoxid Wasserstoffperoxid (H 2 O 2 ) hat in Konzentrationen von 3-5 Prozent nur eine geringe antimikrobielle Wirkung [101]. Auch die Anwendung als Wechselspülung mit Natriumhypochlorit ist laut DGZMK aufgrund der dann stark reduzierten antimikrobiellen und gewebeauflösenden Wirkung des NaOCl nicht zu empfehlen [30]. Dies ist auf gegenseitige Neutralisation (H 2 O 2 + NaOCl -> H 2 O + NaCl + O 2 ) zurückzuführen [30]. Bei dieser Interaktion entstehende Gasblasen im Wurzelkanal verhindern zudem das Vordringen frischer Spüllösung in Richtung der Apikalregion Phenol- und formaldehydhaltige Substanzen und Jod-Jod-Kali-Lösung Phenol- und formaldehydhaltige Substanzen werden als unspezifisch toxisch bezeichnet [100] und finden deshalb keine Verwendung mehr als Spüllösung bei Wurzelkanalaufbereitungen [30]. Jod-Jod-Kali-Lösungen können als Zusatzspülungen in Revisionsfällen empfohlen werden, da sie über gute antimikrobielle Eigenschaften verfügen [98] Spüllösungen zur Entfernung der Schmierschicht Schmierschicht (Smear layer) Die Schmierschicht entsteht bei der Präparation des Wurzelkanals [64, 67]. Laut Mader et al. (1984) besteht sie aus einer oberflächlichen etwa 1 bis 2 µm dicken und einer tieferen bis zu 40 µm in die Dentintubuli ragenden Schicht [64], die sowohl anorganische als auch organische Bestandteile enthält [38, 67]. Dabei können Mikroorganismen und deren Produkte genauso vorhanden sein wie Anteile von Dentin, Prädentin, Odonto-

21 Einleitung und Literaturübersicht 17 blastenfortsätzen, nekrotischem Gewebe und Reste eingesetzter Spüllösungen [79, 104]. In der Literatur wird die Frage Entfernen oder Belassen der Schmierschicht, wie nachfolgend beschrieben, kontrovers diskutiert. Einige Autoren vertreten die Auffassung, dass sie eine physikalische Barriere für Bakterien und deren Produkte darstellt und somit eine positive Wirkung auf die endodontische Behandlung hat [83, 96]. Demgegenüber steht die Tatsache, dass die in akzessorischen Kanälen und Dentinkanälchen befindlichen Bakterien durch die vorhandene Schmierschicht vor desinfizierenden Spüllösungen geschützt sind [82] und somit deren vollständige Eliminierung verhindert wird. Für eine komplette Entfernung der Schmierschicht plädieren Autoren, deren Meinung nach diese Schicht hauptverantwortlich für die Widerstandsfähigkeit des Dentins gegen eingesetzte Spüllösungen ist [80]. Außerdem wird das Eindringen von Medikamenten, Spüllösungen und Sealermaterial bei einer Wurzelkanalbehandlung in die Dentintubuli gehemmt [86, 125]. White et al. beschrieben 1984 die Schmierschicht als eine poröse und schwach haftende Schicht zwischen Füllungsmaterial und Dentinwand [127]. Vertreter dieser Lehrmeinung sehen in ihr eine durchlässige Barriere, die höchstens zur Verlangsamung der Bakterienpenetration beiträgt [33, 129]. Offene Dentinkanälchen wiederum, wie sie nach Entfernen der Schmierschicht vorliegen, würden eine optimale Verbindungsmöglichkeit zwischen Wurzelfüllmaterial oder Sealer und der Kanalwand entstehen lassen. Gleichzeitig könnten auch eingebrachte Medikamente ihre antimikrobioelle Wirkung effektiver entfalten [96]. Das wäre bei mit Gewebs- oder Schmierschichtresten verbolzten Dentinkanälchen nur stark vermindert oder nicht möglich und hätte unter Umständen eine unnötige Verlängerung der Behandlung zur Folge. Reinfektionen sind auch nach abgeschlossener Wurzelkanalbehandlung und Verschluss des Zahnes nicht ausgeschlossen. Insuffiziente apikale und koronale Obturationen sowie eine unvollständige Desinfektion während der

22 Einleitung und Literaturübersicht 18 Wurzelkanalbehandlung können dafür verantwortlich sein und eine erneute Infektion des Wurzelkanalsystems auslösen [103]. In bestimmten Fällen ist sogar eine Sekundärbesiedlung des periapikalen Gewebes möglich. Entsprechend schreiben mehrere Autoren von einer offensichtlich höheren Dichtigkeit der späteren Wurzelkanalfüllung, wenn die Schmierschicht vorher beseitigt wurde [31, 78, 87, 126]. Dies ist unter anderem auf eine bessere Penetration des Sealers in die Tubuli zurückzuführen [78]. Aktuell wird die Entfernung der Schmierschicht bei einer endodontischen Behandlung mehrheitlich empfohlen [49] Ethylendiamintetraacetat (EDTA) EDTA wird in der Regel in Konzentrationen bis 15 Prozent zur Entfernung der Schmierschicht eingesetzt, wobei ihre antimikrobielle Wirkung als gering einzuschätzen ist [30]. Laut Hülsmann et al. (2003) ist ein Nachspülen nach erfolgter EDTA-Applikation mit NaOCl empfehlenswert [49]. Eine verbesserte Reinigungswirkung kann erzielt werden, wenn 17- prozentiges EDTA mittels Ultraschall aktiviert wird [41, 62] Zitronensäure Haznedaroglu et al. (2003) untersuchten den Effekt, durch unterschiedlich konzentrierte Zitronensäure bei verschiedenen ph-werten die oberflächliche Schmierschicht im Wurzelkanal zu lösen [46]. Dabei erzielte man mit niedrig konzentrierter Säure bei ursprünglichem ph-wert die besten Ergebnisse. Allgemein war eine höhere Schmierschichtentfernung sowohl mit ursprünglichem als auch mit gepuffertem ph-wert bei höher konzentrierter Zitronensäure (25- und 50-prozentig) zu beobachten. Im Ergebnis zeigte die Zitronensäure mit dem ursprünglichen ph-wert eine wesentlich stärkere destruierende Wirkung auf das peritubuläre Dentin. Somit bewirkte die 50- prozentige Zitronensäure (ursprünglicher ph-wert 1,1) nicht nur die Entfernung der Schmierschicht, sondern auch eine enorme Demineralisierung, weitete die Eingänge der Dentintubuli und entfernte nahezu das komplette peritubuläre Dentin.

23 Einleitung und Literaturübersicht 19 Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine effektive Schmierschichtentfernung mit nicht gepufferter und niedrig konzentrierter Zitronensäure besser zu erreichen ist als mit höher konzentrierter [46]. Die Kombination mit einer anderen Spüllösung, zum Beispiel NaOCl, steigert die Reinigungswirkung und ist empfehlenswert [11] Spüllösung zur Trocknung des Wurzelkanals Alkohol Alkohol ist ein mildes, fettlösendes Reinigungsmittel, das in 70 bis 95- prozentiger Konzentration verwendet wird. Es verfügt nur über ungenügende antimikrobielle Eigenschaften und wird deshalb als letzte Spülung vor der Wurzelkanalfüllung zur Trocknung eingesetzt [30]. Hierbei konnte bei Verwendung von 95-prozentigem Alkohol eine verbesserte Adhäsion des Wurzelkanalfüllmaterials an der Kanalwand nachgewiesen werden [36]. 3.4 Spültechniken Die effektive Wirkung jeder verwendeten chemischen oder mikrobiologischen Spüllösung hängt von der kompletten Anfeuchtung des zu behandelnden Objektes ab [23]. Deshalb sollte sie in der Lage sein, in einen möglichst großen Teil des Wurzelkanalsystems vorzudringen und dieses zu benetzen. Bei der konventionellen Kanülenspülung wird die Lösung mit einer Einwegspritze über eine dünne Injektionskanüle (Durchmesser 0,3 0,4mm) in den Wurzelkanal eingebracht. Diese sollte ohne Friktion bis ungefähr 4-5 mm vor dem apikalen Aufbereitungsendpunkt eingebracht werden können [30]. Hierbei wird zwischen einer aktiven und einer passiven Applikationsform unterschieden. Während bei der passiven die Kanüle in einer Position verbleibt, ist der Behandler bei der aktiven Applikation angewiesen, eine ständige Vertikalbewegung durchzuführen. Auf diese Weise soll eine großflächigere Befeuchtung der Wurzelkanalwand gewährleistet sein.

24 Einleitung und Literaturübersicht 20 Experimentelle Untersuchungen zeigten, dass Kanülen mit seitlichen Öffnungen zu einer Verschlechterung des Strömungsfeldes innerhalb des Wurzelkanals führen und deshalb nicht empfohlen werden können [16]. Verschiedene Modifikationen der Kanüle, an der Spitze abgerundet oder mit seitlicher Austrittsöffnung, sind verfügbar. Untersuchungen von Goldman et al. (1976) zeigten, dass eine Spülung mit perforierter Kanüle und verschlossener Spitze eine bessere Reinigungsleistung erzielt als die Verwendung einer konventionellen Kanüle [39]. Boutsioukis et al. (2010) untersuchten in einer Studie die Auswirkungen von drei Kanülenmodifikationen auf die Flüssigkeitsverteilung in aufbereiteten Wurzelkanälen. Dabei schnitten nach oben offene Kanülen am besten ab [15]. Ebenso von Bedeutung ist der Durchmesser der Kanüle [24]. Je kleiner dieser gewählt wird, desto weiter nach apikal kann in den Kanal vorgedrungen werden. Gleichzeitig sinkt das Risiko des Verklemmens bei allerdings steigender Frakturgefahr. In nicht weit aufbereiteten Kanälen und bei Anwendung der passiven Methode wird außerdem ein effektiveres Umspülen der eingebrachten Kanüle möglich. In der Praxis wird die Verwendung einer konventionellen Injektionsnadel mit einem Durchmesser von 0,4 mm empfohlen [48]. Ein Vorbiegen, um zum Beispiel in gekrümmten Wurzeln eine tiefere Applikation zu erreichen, ist aufgrund des dann erhöhten Drucks der Spüllösung im Kanal und auf das apikale Gewebe kontraindiziert [13]. Auch die Eindringtiefe der Spülnadel in den Wurzelkanal ist von entscheidender Bedeutung, da eine effektive Spülung laut Chow et al. (1983) nur einige Millimeter über die Kanülenspitze hinaus zu erreichen ist [24]. Eine gute Wirkung wird zudem beschrieben, wenn die Lösung über die Kanüle so nahe wie möglich am zu entfernenden Material platziert wird [2]. Untersuchungen von Sedgley et al. (2005) belegen, dass die mechanische Effektivität der Spüllösung bei einer Eindringtiefe der Nadel von 1 mm vor Arbeitslänge besser ist als bei einer Tiefe von 5 mm vor Arbeitslänge [94].

25 Einleitung und Literaturübersicht 21 Augenmerk ist weiterhin auf die mittels mechanischer Aufbereitung herzustellende Wurzelkanalgröße zu richten. Dabei beruht die Aussage, so klein wie möglich aber so groß wie nötig, nicht auf wissenschaftlichen Erkenntnissen, sondern gibt eher die allgemeine klinische Philosophie der Behandler wieder [10]. Die Aufbereitungsgröße sollte mindestens ISO 25 betragen [2], da eine wirksame Desinfektion der Apikalregion erst bei dieser Erweiterung zu erwarten ist. Die Kanalaufbereitungsgröße hat sogar mehr Einfluss auf die Entfernung von Debris als die Wahl der verwendeten Spüllösung [89]. In einer Studie von Boutsioukis et al. (2010) konnte der beste Strömungsfluss bei Aufbereitungsgrößen von 35, 45 und 55 (Taper.06) dokumentiert werden [14]. Da bei Vorhandensein eines Biofilms und bei sehr komplexen anatomischen Verhältnissen des Wurzelkanalsystems nur geringe Kontaktflächen zwischen Kanalwand und Spüllösung zu erwarten sind, spielen auch die Applikationsdauer [133] und das Volumen [7] sowie die Kombination verschiedener Lösungen und deren Möglichkeiten zur Aktivierung eine Rolle. Es wird empfohlen, jeden Kanal mit einem Flüssigkeitsvolumen von 2 bis 5 ml zu spülen [85]. Dadurch sollte eine im Verhältnis zur verwendeten Spülmenge gesehene möglichst großflächige Befeuchtung der Kanalwände gewährleistet sein. 3.5 Aktivierungsformen von Spüllösungen Ziel aller Aktivierungsformen ist es, die Effektivität der eingesetzten Spüllösungen zu steigern und somit zur besseren Reinigung des Wurzelkanals beizutragen. Die Erwärmung einer Spüllösung vor der Applikation in den Wurzelkanal stellt eine der Aktivierungsvarianten dar [5]. Dies ist zum Beispiel durch Verwendung eines Wasserbades oder spezieller Spritzenwärmer möglich. So löst eine 60 C warme NaOCl-Lösung im Vergleich zu einer entsprechenden NaOCl-Lösung bei Zimmertemperatur vitales Gewebe viermal und nekrotisches Gewebe zehnmal schneller [1].

26 Einleitung und Literaturübersicht 22 Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von Schall- und Ultraschallvibrationssystemen. In einigen mikrobiologischen Studien zeigte die ultraschallaktivierte Spülung gegenüber der konventionellen manuellen Spültechnik signifikant bessere Ergebnisse [58]. Die hohe Effizienz lässt sich u.a. laut Ahmad et al. (1987) und van der Sluis et al. (2007) durch die entstehenden Strömungsphänomene erklären [3, 109], die im Kapitel (Seite 23) gesondert beschrieben sind. In der Literatur wird zwischen der aktiven und der passiven Spülung unterschieden [109]. Während bei der aktiven Spülung das Instrument die ganze Zeit Kanalinnenwandkontakt haben soll, ist dies bei der passiven Form nicht erwünscht [3, 91, 109]. Im Gegenteil, die Feile sollte möglichst frei im Kanal zum Schwingen kommen, weshalb diese Aktivierungsform immer im Anschluss an die Kanalaufbereitung durchgeführt werden sollte [91, 107]. Von einer aktiven Spülung mit Feilen wird heutzutage abgeraten, da es hierbei insbesondere bei gekrümmten Kanälen zu Kanalbegradigungen und Stufenbildungen kommen kann. Ein Einsatz von glatten Instrumenten ist jedoch möglich und erzielt gute Ergebnisse [114]. Aktuell gibt es noch wenig detaillierte Informationen, welchen Einfluss die Verweildauer und das Volumen der Spüllösung sowie die Penetrationstiefe, die Gestalt und die Materialeigenschaften des Instrumentes bei einer Ultraschallaktivierung haben [107, 109]. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die passive schall- und ultraschallgestützte Spülung und die Verwendung von erwärmten Spüllösungen die Reinigungs- und Desinfektionswirkung verbessern und unterstützend zur vollständigeren Säuberung nicht instrumentierbarer Wurzelkanalareale beitragen. Auf die in diesem Versuch angewandte Schall- und Ultraschallaktivierung wird im nächsten Kapitel näher eingegangen.

27 Einleitung und Literaturübersicht Schall- und ultraschallaktivierte Spülung Bei diesen Aktivierungsformen kommt ein spezielles Handstück zum Einsatz, an das eine K-Feile, ein Draht oder ein glattes Instrument angebracht ist. Nach Einbringen der Spüllösung in den Wurzelkanal wird das Instrument ebenfalls in den Kanal eingeführt und aktiviert. Die Schallaktivierung findet bei Frequenzen zwischen 1000 und 6000 Hz und die Ultraschallaktivierung bei Frequenzen zwischen 20 und 40 khz statt Schallaktivierung einer Spüllösung Erste Versuche, bei denen eine Spüllösung durch Schall aktiviert wurde, führten Tronstad et al. (1985) durch. Das verwendete Instrument hatte eine Frequenz von 6500 Hz und wurde mit Luftdruck betrieben [106]. Schallsysteme arbeiten immer mit einer hohen Amplitude und einer hin- und herschwingenden Instrumentenspitze. Die frei oszillierende Spitze ist für das Debridement von größter Wichtigkeit [3], da jeglicher Kontakt mit der Kanalwand zu Beeinträchtigungen im Schwingungsmuster [123] und reduzierter Reinigungsleistung führt. Ähnliches wird in schmalen oder gekrümmten Kanälen beobachtet [122], in denen eine gerade Feile nicht auf maximale Tiefe eingebracht werden kann. In diesem Fall sorgt ein Vorbiegen der Feile für signifikant bessere Ergebnisse [63]. Vergleicht man ausschließlich die Sauberkeit eines Kanals nach manueller Kanülenspülung und schallaktivierter Spülung, so lassen sich signifikante Unterschiede zu Gunsten der schallaktivierten Spülung finden [91] Ultraschallaktivierung einer Spüllösung Im Jahr 1957 wurde durch Richmann die Reinigung und Aufbereitung von Wurzelkanälen mittels Ultraschall in der Endodontie eingeführt. Vorher kam der Ultraschall bereits in einem weiteren Teilgebiet der Zahnmedizin, der Parodontologie, zum Einsatz.

28 Einleitung und Literaturübersicht 24 Die passive ultraschallaktivierte Wurzelkanalspülung gilt als die effektivste Variante [3]. Sie wird auch als "passive ultrasonic irrigation" (PUI) bezeichnet [109]. Dabei sollte die Feile ohne Wandkontakt frei zur Oszillation kommen können. Anwendung von Ultraschallsystemen hatten positive Auswirkungen auf die Effizienz von Wurzelkanalspüllösungen [66, 111]. Die alleinige Anwendung von Ultraschall führt schon zu einer Reduktion der Bakterienzahl. Bei gleichzeitigem Einsatz einer chemisch wirksamen Spülflüssigkeit kommt es zu einer nochmaligen Verbesserung [65]. In der Literatur wird dies übereinstimmend als eine synergistische Beziehung zwischen dem Ultraschall und einer NaOCl-Spülung sowie einem dadurch gesteigerten antibakteriellen Effekt beschrieben [4, 20, 22, 50]. Bei der Ultraschallanwendung kommt es zum Auftreten von Strömungsphänomenen wie der akustischen Mikroströmung und der Kavitation [3, 65]. Hierbei werden chemische Reaktionen in den Spülflüssigkeiten beschleunigt. In Addition mit den Kavitationseffekten wird in der Summe eine höhere Reinigungsleistung erzielt [90]. Dieser Effekt kann durch den Einsatz gepulster Ultraschallaktivierung der Spülflüssigkeit und damit verbundener Erhöhung der akustischen Mikroströmung und Kavitation noch gesteigert werden [55]. Ein hoher Flüssigkeitsumsatz und der somit effektivere Transport der Spülflüssigkeit bis in die apikalen Wurzelkanalregionen durch Steigerung der Ultraschallintensität wirken sich zudem positiv aus [53]. Vergleichende Untersuchungen zwischen der konventionellen und der ultraschallaktivierten Spülung mit NaOCl in Bezug auf die Entfernung von Debris aus der Kanalwand von Molaren zeigten die signifikante Überlegenheit der ultraschallaktivierten Wurzelkanalspülung [91, 111]. Den Einfluss von Durchmesser und Konus auf die Effektivität der Wurzelkanalspülung haben Lee et al. (2004) und van der Sluis et al. (2005) untersucht [59, 110]. Lee et al. (2004) verwendeten standardisierte

29 Einleitung und Literaturübersicht 25 Kunststoffwurzeln für ihre Versuche, während van der Sluis et al. (2005) die Studie an extrahierten menschlichen Zähnen durchführten. Es wurden standardisierte Rillen und Mulden angelegt. Diese sollten laterale Ausbuchtungen sowie nicht aufbereitete Kanalbereiche simulieren. Sie wurden mit Dentinspänen verfüllt und die entfernte Menge nach erfolgter Ultraschallspülung beurteilt. Beide Studien zeigten vergleichbare Ergebnisse. Eine größere Aufbereitung erhöht den Effekt der Ultraschallspülung im Vergleich zu schmaleren Wurzelkanaldurchmessern [59, 110]. Über den Einfluss der Spüldauer auf die Effizienz einer ultraschallaktivierten Spülung gibt es noch keine eindeutige Aussage. In einer Studie von Cameron et al. (1983) wird gezeigt, dass die effektive Entfernung eines Smear layers nach fünf Minuten höher ist als nach drei Minuten [21], jedoch war kein signifikanter Unterschied in einer anderen Studie zwischen einer 30 und 60 Sekunden langen ultraschallaktivierten Spülung bei der Entfernung von Debris erkennbar [91]. Die Verwendung von Wasser als weitere Spüllösung wurde ebenfalls untersucht. Dabei gab es signifikant schlechtere Ergebnisse gegenüber NaOCl [20]. Ahmad et al. (1987) stellten in einer Studie zudem fest, dass die Reinigungswirkung einer Ultraschallspülung nach komplett erfolgter Kanalaufbereitung am effizientesten ist [3]. Ebenso ist die passive ultraschallaktivierte Spülung der konventionellen Spülung in Bezug auf die Entfernung von Sealer und Kalziumhydroxidrückständen aus Wurzelkanälen deutlich überlegen [112, 115].

30 Einleitung und Literaturübersicht Physikalische Wechselbeziehungen aktivierter Spülungen Schall- und Ultraschallgeräte bestehen aus einem Handstück mit einer metallischen Arbeitsspitze, die durch verschiedene Verfahren in Schwingungen in einem Frequenzbereich zwischen und Hz versetzt wird. Schwingungsform und Amplitude variieren je nach verwendetem System, nach Form der Arbeitsspitze und Leistungsintensität des Gerätes. Schwingungen werden dabei elektromechanisch (piezoelektrisch) oder durch Druckluft (pneumatisch) generiert. Das piezoelektrische Ultraschallgerät wird durch Längen- und Breitenänderung eines Quarzkristalls beim Anlegen einer Wechselspannung betrieben. Der Kristall führt dann Deformationsschwingungen in der Frequenz der Wechselspannung aus und gibt diese an die Umgebung ab. Schallgeräte werden meist über eine Turbinenkupplung betrieben. Deren Schwingungsfrequenz beträgt maximal 7000 Hz. Sie erzeugen eine schnelle Bewegung von Flüssigkeit in einer kreisförmigen oder wirbelartigen Zirkulation um ein vibrierendes Objekt [122]. Bei beiden Betriebsarten entstehenden Strömungsfelder. Diese erzeugen große hydrodynamische Scherspannungen am oszillierenden Instrument. Dadurch können Bakterien und im Kanal verbliebene Zellen gelöst [128] und folglich leichter nach koronal abtransportiert werden. Ist kein freies Schwingen des Instrumentes im Kanal möglich, so verringert sich die durch Schallenergie verursachte Mikroströmung, erlischt dabei jedoch nicht vollständig [90]. Die Strömungsgeschwindigkeit wird mittels v = ωε² / a beschrieben, wobei v für die Strömungsgeschwindigkeit der Spülflüssigkeit, ω für die mit 2π multiplizierte Umdrehungsfrequenz (f) des Instrumentes, ε² für die Auslenkung der Amplitude und a für den Radius des Instrumentes stehen.

31 Einleitung und Literaturübersicht 27 Demzufolge sind für die Effizienz einer ultraschallaktivierten Spüllösung folgende Faktoren verantwortlich: 1. die Schwingungsfrequenz des Instrumentes (f) 2. die Amplitude der Auslenkung (ε) und 3. der Radius der Feile (a). Die Schwingungsfrequenz des Instrumentes und die Amplitude der Auslenkung haben Einfluss auf die Temperatur der umgebenen Spüllösung. Die eingebrachte mechanische Energie führt zur Temperaturzunahme und im Fall von Natriumhypochlorit zum Beispiel zu einer verbesserten Reinigungswirkung [27]. Die Frequenz bestimmt darüber hinaus noch die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstromes. Höhere Frequenzen ergeben einen Geschwindigkeitszuwachs, einen gleichbleibenden Instrumentenradius vorausgesetzt. Der Radius der Feile sollte allerdings schmal gewählt sein, um eine ausreichende Bewegung auch in engen und gekrümmten Kanälen garantieren zu können. Neben der Entstehung von akustischen Strömungen zeichnet sich bei der ultraschallaktivierten Spülung noch ein zweites Phänomen für die Effizienz verantwortlich, die Kavitation [56]. Dabei handelt es sich um die impulsive Bildung von kleinen Vakuumbläschen in Flüssigkeiten, ausgelöst durch Ultraschallwellen. Diese sind in der Lage, kleinere Verschmutzungspartikel an der Wurzelkanalwand regelrecht abzusprengen, wobei die festen und härteren Bestandteile davon unberührt bleiben. Zusammenfassend stellt eine Kombination aus schmaler Feile, großer Amplitude und hoher Frequenz die beste physikalische Grundlage für eine effiziente Aktivierung von Spüllösungen während der Wurzelkanalreinigung dar.

32 Einleitung und Literaturübersicht Aktivierte Spüllösungen ein Ausblick Da alle bisher verwendeten Materialien und Methoden keine absolute Sauberkeit der Wurzelkanaloberfläche erreichen konnten, wird weiter an deren Verbesserung geforscht. Nachfolgend soll exemplarisch auf eine neuartige Spüllösung, einen neuen Ultraschallansatz und eine neue Aktivierungsmethode eingegangen werden MTAD Bei MTAD handelt es sich um eine von Mahmoud Torabinejad entwickelte und 2003 vorgestellte Spüllösung. Dabei stehen die Buchstaben für folgende Abkürzungen: M ischung (mixture) T etracyclin A cid (Zitronensäure) D etergenz Tetracyclin als Breitbandantibiotikum soll bakteriostatisch auf den Bakterienfilm im Wurzelkanal wirken, Zitronensäure anorganische Schmierschichtbestandteile auflösen und das Detergenz die Oberflächenspannung reduzieren. Resultate von Studien belegen für MTAD eine gute Biokompatibilität [134] bei guter antibakterieller Wirksamkeit [88] und effektiver Auflösung der Schmierschicht [105]. Da bisher nur diese wenigen, wenn auch vielversprechenden Ergebnisse vorliegen, findet noch keine routinemäßige Anwendung in der Praxis statt IrriSafe IrriSafe ist ein neuartiger Ultraschallansatz, welcher durch eine Dentalfirma in Kooperation mit dem niederländischen Akademischen Zentrum für Zahnheilkunde der Universität Amsterdam (ACTA) speziell für die universelle Wurzelkanalreinigung entwickelt wurde.