Eine In-vitro-Studie zum Vergleich der Wurzelkanalaufbereitung mittels reziprokierender und manueller Instrumentation

Transkript

1 Aus dem Zentrum für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde der Universität zu Köln Poliklinik für Zahnerhaltung und Parodontologie Direktor: Universitätsprofessor Dr. med. dent. M. J. Noack Eine In-vitro-Studie zum Vergleich der Wurzelkanalaufbereitung mittels reziprokierender und manueller Instrumentation Inaugural-Dissertation zur Erlangung der zahnärztlichen Doktorwürde der Hohen Medizinischen Fakultät der Universität zu Köln vorgelegt von Christina Mikolajczyk aus Duisburg promoviert am 24. September 2014

2 Gedruckt mit Genehmigung der Medizinischen Fakultät der Universität zu Köln, 2014

3 Dekan: Universitätsprofessor Dr. med. Dr. h. c. Th. Krieg 1. Berichterstatter: Universitätsprofessor Dr. med. dent. M. A. Baumann 2. Berichterstatter: Universitätsprofessor Dr. med. B. Braumann Erklärung: Ich erkläre hiermit, dass ich die vorliegende Dissertationsschrift ohne unzulässige Hilfe Dritter und ohne Benutzung anderer als der angegebenen Hilfsmittel angefertigt habe; die aus fremden Quellen direkt oder indirekt übernommenen Gedanken sind als solche kenntlich gemacht. Bei der Auswahl und Auswertung des Materials sowie bei der Herstellung des Manuskriptes habe ich Unterstützungsleistungen von folgenden Personen erhalten: Universitätsprofessor Dr. med. dent. M. A. Baumann Dr. F.-J. Faber (Vorklinische Zahnheilkunde der Universität zu Köln) Weitere Personen waren an der geistigen Herstellung der vorliegenden Arbeit nicht beteiligt. Insbesondere habe ich nicht die Hilfe einer Promotionsberaterin/eines Promotionsberaters in Anspruch genommen. Dritte haben von mir weder unmittelbar noch mittelbar geldwerte Leistungen für Arbeiten erhalten, die in Zusammenhang mit dem Inhalt der vorgelegten Dissertationsschrift stehen. Die Dissertation wurde von mir bisher weder im Inland noch im Ausland in gleicher oder ähnlicher Form einer anderen Prüfungsbehörde vorgelegt. Köln, den

4 Die dieser Arbeit zugrunde liegenden Messergebnisse wurden nach entsprechender Anleitung durch Herrn Universitätsprofessor Dr. med. dent. M. A. Baumann und Herrn Dr. F.-J. Faber von mir selbst ermittelt.

5 Danksagung Ich danke allen, die mich bei der Fertigstellung meiner Dissertation unterstützt haben. Vor allem gilt mein Dank Herrn Prof. Michael A. Baumann für das interessante Dissertationsthema. Er hatte stets Zeit für Fragen oder Ratschläge, wirkte bei der Organisation der praktischen Versuche mit und betreute mich in jeder Hinsicht umfassend. Durch ihn habe ich ein großes Interesse am Bereich der Endodontie entwickelt und durfte schon früh den Umgang mit einem Single-Feilen-System erlernen. Außerdem danke ich allen freiwilligen Teilnehmern für ihre Bereitschaft und ihr Interesse, die Versuche gewissenhaft durchzuführen. Dies betrifft die Studentinnen und Studenten des Klinischen Simulationskurses des Wintersemesters 2010/2011 aus dem Zentrum für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde der Universität zu Köln. Ihr Engagement führte dazu, dass sie sich auch in ihrer Freizeit zur Versuchsdurchführung eingefunden haben und an der Organisation der Teilnehmer untereinander mitwirkten. Darüber hinaus danke ich Herrn Dr. Franz-Josef Faber für die hilfreiche Unterstützung bei der Auswertung der statistischen Ergebnisse und beim Aufbau der Dokumentationseinheit. Herrn Gutbier aus der Fotoabteilung der Zahnklinik Köln danke ich für die Bereitstellung seiner Materialien für die fotografische Dokumentation sowie für seine Sachkenntnis im Bereich der Fotografie. Herrn Mantas Navickas danke ich für seine Nachhilfe in der Anwendung des Adobe Photoshops und für konstruktive Gespräche und Ratschläge in der Ausgestaltung der Dissertation. Ganz besonders danke ich meiner Schwester für ihre tatkräftige Unterstützung bei der Versuchsorganisation, -ausführung und anschließender Dokumentation. Seit Anfang meines Studiums war sie stets an meiner Seite und ebenso auch eine unerlässliche Hilfe beim Zustandekommen dieser Arbeit. Eine besondere Erwähnung verdienen jedoch meine Eltern, ohne die mein Studium und diese Arbeit nie möglich gewesen wären. Von Beginn an waren sie meine wichtigste Stütze und ich konnte mich zu jeder Zeit auf ihren positiven Zuspruch verlassen. Ihr Weitblick und ihre Geduld ermutigten mich und ermöglichten es mir, diese Dissertation zu verfassen. Dafür danke ich ihnen sehr.

6 Für meine Eltern

7 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Literaturübersicht Ziele der Wurzelkanalaufbereitung Aufbereitungsfehler Wurzelkanalinstrumente aus Edelstahl Manuelle Wurzelkanalinstrumente Grundtypen konventioneller Wurzelkanalinstrumente Reamer K-Feilen Hedströmfeilen Manuelle Aufbereitungstechniken Standardisierte Technik Step-back Technik Balanced-force Technik Crown-down-pressureless Technik Step-down Technik Double-flared Technik Weiterentwicklung manueller Edelstahlinstrumente Maschinelle Aufbereitung Entwicklung maschineller Aufbereitungshilfen Wurzelkanalinstrumente aus Nickel-Titan Werkstoffeigenschaften NiTi in der Zahnheilkunde Die Entwicklung maschineller Nickel-Titan-Systeme Eigenschaften rotierender NiTi-Systeme Korrosionsverhalten Schneidleistung und Formgebung Oberflächenbeschaffenheit Arbeitssicherheit und Frakturverhalten Aufbereitungsdauer Entwicklung reziprok arbeitender NiTi-Systeme Das WaveOne-System Wurzelkanalaufbereitung in der studentischen Ausbildung

8 Inhaltsverzeichnis 3 Fragestellung Material und Methode Materialien Kanalmodelle Kamera Aufbereitungssysteme Antriebsmotor Versuchsvorbereitung Digitalisierung der Kanalmodelle Studienteilnehmer Versuchsdurchführung Aufbereitung der Endo-Training-Blöcke mit WaveOne Aufbereitung der Endo-Training-Blöcke mit Handinstrumenten (K-File Colorinox) Auswertung Bildbearbeitung Auswertung der Feilen Auswertung der Aufbereitungszeit Statistische Auswertung Ergebnisse Aufbereitungszeit Einzelne Betrachtung Gesamtbetrachtung Arbeitslänge Äußere Kurvatur Innere Kurvatur Abweichung von der Initialachse Aufbereitungsfehler Instrumentfrakturen Aufbereitungsbeispiele WaveOne K-Feile Diskussion Versuchsaufbau Verwendung von Kunststoffprobekörpern Berechnung des Krümmungswinkels

9 Inhaltsverzeichnis Versuchsteilnehmer Feilenauswahl und Aufbereitungstechniken Einteilung der Messebenen Besprechung der Ergebnisse Aufbereitungszeit Arbeitslänge Ausformung des Wurzelkanals Abtrag an den Kurvaturen Abweichung von der Initialachse Aufbereitungsfehler Frakturverhalten Erlernbarkeit Schlussfolgerung Zusammenfassung Literaturverzeichnis Lebenslauf

10 Einleitung 1 Einleitung Die Wurzelkanalaufbereitung stellt heute die wichtigste Therapiemaßnahme zum Erhalt eines devitalen Zahnes nach vorausgegangener endodontischer Erkrankung dar. Durch eine Vielzahl von äußeren Einflüssen wie kariöse Läsionen, Traumata oder parodontale Schädigungen kann es zur Schädigung des Nervs oder des Pulpagewebes kommen. Die Folgen sind dann meist die Nekrose des intrakanalären Gewebes und der Vitalitätsverlust des Zahnes. Daher muss eine gründliche Reinigung des Wurzelkanals mit anschließender Füllung erfolgen, um den Zahn in seiner Funktion als Teil des mastikatorischen Apparates, als Platzhalter für Antagonisten und Nachbarzähne und vor allem zum Erhalt des Alveolarknochens bewahren zu können. Zur Reinigung des Wurzelkanals dient neben chemischen Spüllösungen vor allem der mechanische Abtrag des organischen Debris, welcher maßgeblich zur Reduktion von entzündungsfördernden Mikroorganismen beiträgt. Der Therapieerfolg hängt daher insbesondere von der Säuberung der gesamten Kanalwand ab, um das Risiko einer Reinfektion mit verbleibendem apikalen Entzündungsgeschehen zu minimieren. Erfolgte die mechanische Aufbereitung zunächst hauptsächlich durch manuell angewendete Edelstahlfeilen, gibt es seit der Einführung des Werkstoffs Nickel-Titan vor 25 Jahren eine Fokussierung auf maschinell betriebene Aufbereitungsinstrumente mit ständiger Weiterentwicklung, um die Präparationsmöglichkeiten zu verbessern. Neben der ungleichmäßigen Ausformung des Wurzelkanals stellen vor allem Aufbereitungsfehler ein Risiko bei der Präparation dar, deren Folgen ein nicht adäquat gefüllter Kanal mit Rezidivgefahr oder der Verlust des Zahnes sein können. Das Bestreben in der endodontologischen Forschung richtet sich daher gezielt auf die Effektivität, Arbeitssicherheit und vereinfachte Anwendung maschinell betriebener Präparationssysteme, die nicht zuletzt auch einen wirtschaftlichen Nutzen im Sinne der Zeitersparnis ermöglichen sollen. Vor allem beruflichen Anfängern würde dies eine Sicherheit für den Therapieerfolg erlauben, wenn die Erfahrung mit den neu entwickelten Systemen im Gegensatz zu den üblichen manuellen Aufbereitungstechniken eine immer geringere Rolle spielen würde. In diesem Sinne soll die durchgeführte Studie einen In-vitro-Vergleich zwischen dem neuen reziprokierenden NiTi-System WaveOne und konventionellen Edelstahlfeilen darstellen, bei welchem insbesondere auf die Anwendungssicherheit und den Präparationserfolg bei unerfahrenen Behandlern eingegangen wird. 9

11 Literaturübersicht 2 Literaturübersicht 2.1 Ziele der Wurzelkanalaufbereitung Die zwei grundlegenden Ziele der Wurzelkanalaufbereitung bestehen in der Formgebung und Reinigung des dreidimensionalen Kanalsystems, mit der Anforderung, dieses für die nachfolgende Füllung optimal vorzubereiten und eine möglichst vollständige Keimelimination zu erreichen [46, 61, 100]. Demnach sollte der Wurzelkanal sowohl von nekrotischem und vitalem Pulpagewebe als auch von infiziertem Kanaldentin befreit werden und eine adäquate Formgebung erhalten, die einen dichten Verschluss gewährleistet [100]. Diese gewünschte Präparationsform verbreitert sich gleichmäßig von apikal nach koronal, respektiert weitgehend die initiale Kanalkrümmung und vermeidet eine Begradigung im apikalen Drittel des Wurzelkanals. Der Materialabtrag sollte zirkulär gleichmäßig erfolgen und der Querschnitt sollte unter Berücksichtigung der Wurzelanatomie nach der Aufbereitung eine möglichst runde Form besitzen. Exzentrische Abweichungen des präparierten Wurzelkanallumens zu einer Seite der Wurzel sind zu vermeiden. Zudem wird eine gleichmäßige Glättung der Kanalwand ohne deutliche Riefen, Bearbeitungsspuren oder unbearbeitete Wandareale angestrebt [46]. Die Qualitätsrichtlinien der Europäischen Gesellschaft für Endodontologie fordern weiterhin, dass die Aufbereitung des Wurzelkanals unter Erhalt der apikalen Konstriktion so nah wie möglich an die Zement-Dentin-Grenze heranreicht. Diese befindet sich normalerweise in einer Entfernung von 0,5-2 mm vom röntgenologischen Apex [31]. Außerdem sollte der optimal aufbereitete Wurzelkanal über einen eindeutigen apikalen Stop in Form einer definierten Stufe verfügen, der ein Überpressen von Debris und das Eindringen von Spülflüssigkeit in die periapikale Umgebung verhindert. Bei der späteren Kondensation des Wurzelfüllmaterials dient er als Widerlager und ermöglicht eine dichte, auf das Kanallumen begrenzte Füllung [47, 100]. 10

12 Literaturübersicht 2.2 Aufbereitungsfehler Bei der Aufbereitung gekrümmter Wurzelkanäle kann es vor allem im Bereich des apikalen Kanaldrittels zu charakteristischen Aufbereitungsfehlern kommen. Diese können, je nach Ausmaß, den Erfolg einer endodontischen Therapie gefährden und dementsprechend eine chirurgische Behandlung oder sogar die Extraktion des betroffenen Zahnes indizieren [47]. Studien ergaben, dass bei 84% aller Wurzelkanäle Krümmungen vorhanden sind [87]; demnach handelt es sich um ein häufig auftretendes Problem und viele Faktoren können zu einer fehlerhaften Ausformung des aufzubereitenden Kanals führen. Einen großen Einfluss besitzt das Rückstellbestreben wenig flexibler Wurzelkanalinstrumente wie bei konventionellen Edelstahlfeilen. Da die Kanalachse und die Kraftvektorenachse des Instruments nicht deckungsgleich sind, erfährt das Instrument durch die Kanalkrümmung eine Biegekraft. Beim Herausziehen der Feile kommt es dann durch die Rückstellkraft zu einem verstärkten und unkontrollierten Materialabtrag apikal an der Außenkurvatur und im Bereich des mittleren Drittels an der Innenkurvatur des Wurzelkanals (Abb. 1). Dies führt zwangsläufig zu einer Begradigung des Kanals [44, 110]. Abb. 1: Winkler 1996 [110] Weitere Aufbereitungsfehler der Apikalregion lassen sich wie folgt beschreiben [2, 7]: Zip: ein übermäßiger Materialabtrag in Apexnähe an der Außenkurvatur, auch Trichterform Elbow: Sanduhrform, oft auch zusammen mit einem apikalen Zip. Dabei wird dann vom Elbow-Zip-Effekt gesprochen Ledge: Bildung einer Stufe, Sims im apikalen Drittel Via falsa: Der aufbereitete Kanal weicht von der originären Verlaufsform ab Perforation: Durchstoßen des Hartsubstanzmantels des Zahns mit der Folge einer künstlichen Öffnung Danger Zone: übermäßiger Materialabtrag an der Innenkurvatur 11

13 Literaturübersicht Ledge Zip Via falsa mit Perforation Elbow Abb. 2: Beispiele für Veränderungen der Kanalgeometrie bei der Wurzelkanalaufbereitung (Aufbereitungsfehler) nach Beer und Baumann 1997 [7] Die oben beschriebene Stufenbildung oder die Überstopfung von Dentinspänen kann zudem zur apikalen Verblockung und damit zu einem Verlust an Arbeitslänge führen; die Überinstrumentierung des Kanals transportiert infiziertes Material in das periapikale Gewebe und verursacht eine mechanische (Instrumente) und chemische (Spülflüssigkeit) Reizung des apikalen Parodonts [47]. Versuche, die Aufbereitung von gekrümmten Wurzelkanälen durch vorgebogene Feilen zu verbessern, zeigten nur unzureichende Resultate, da die Wurzelkanäle in ihrem Verlauf stark variieren und der Behandler den Kanalverlauf trotz röntgenologischer Aufnahme nie genau erfassen kann [44, 47]. 12

14 Literaturübersicht 2.3 Wurzelkanalinstrumente aus Edelstahl Manuelle Wurzelkanalinstrumente In der heutigen Zeit existiert eine große Anzahl unterschiedlicher Aufbereitungsinstrumente, die sich anhand ihrer Formgestaltung, Schneidleistung, Legierung und ihres Einsatzgebietes mehr oder weniger stark voneinander unterscheiden. Ihre Gemeinsamkeiten bestehen jedoch in einer weltweit anerkannten Normierung bezüglich Durchmesser, Fertigungstoleranzen und Beschriftung sowie einer Farbkodierung. Diese Standardisierung der International Organisation for Standardization (ISO) ist seit 1972 gültig und wird von den meisten Herstellern international anerkannt [85]. Die geläufigsten Wurzelkanalinstrumente sind in den Größen #06-#140 erhältlich und besitzen einen schneidenden Arbeitsbereich von 16 mm. Die Größe gibt den Durchmesser an der Spitze an, welcher dann pro mm Arbeitsbereich um 0,02 mm zunimmt. Dies entspricht einer Konizität von 2% und trifft auf alle konventionellen Instrumente zu; der Toleranzbereich bei der Herstellung liegt bei ± 0,02 mm. Zur schnellen Erkennung sind die ISO-Größenziffern mit dem entsprechenden Symbol des Feilentyps auf den Instrumenten der meisten Hersteller aufgedruckt. Zusätzlich erleichtert das Farbkodierungssystem der Feilen die visuelle Zuordnung [8]. Tab. 1: Übersicht der ISO-Größen mit Farbzuteilung Farbcode ISO-Größe grau #06 rosa #08 violett #10 weiß #15, #45, #90 gelb #20, #50, #100 rot #25, #55, #110 blau #30, #60, #120 grün #35, #70, #130 schwarz #40, #80, #140 13

15 Literaturübersicht Von Größe #15-#60 steigen die Feilen in Fünferschritten, dann in Zehnerschritten. Zudem ist festgelegt, dass die manuellen Wurzelkanalinstrumente aus rostfreiem Stahl oder aus Kohlenstoffstahl gefertigt sein müssen. Bis etwa 1960 wurden endodontische Instrumente ohnehin hauptsächlich aus Kohlenstoff-Legierungen hergestellt. Diese bestanden zu etwa 98m% aus Eisen, 1,2m% Kohlenstoff, 0,4m% Silizium und 0,2m% Magnesium [85]. Die heutzutage verwendeten Chrom-Nickel-Edelstahl-Legierungen setzen sich zumeist aus 72m% Eisen, 18m% Chrom, 8m% Nickel, 0,07-0,15m% Kohlenstoff, sowie Spuren von Mangan, Silizium, Phosphor und Schwefel zusammen [85]. Ein Nachteil der Wurzelkanalinstrumente aus Kohlenstoffstahl-Legierungen war die deutliche Reduktion ihrer Schneidleistung und Torsionsfestigkeit als Reaktion auf den Sterilisationsvorgang [116]. Im Gegensatz dazu zeigten sich Instrumente aus Chrom- Nickel-Edelstahl weit weniger anfällig gegenüber häufigem Sterilisieren [7]. Alle bisher auf dem Markt existierenden Instrumente lassen sich trotz ihrer Weiterentwicklung auf drei Grundtypen zurückverfolgen Grundtypen konventioneller Wurzelkanalinstrumente Reamer Reamer (oder auch K-Bohrer) gehören zu den K-Typen und werden aus verdrilltem Dreikant- oder Vierkantedelstahl hergestellt. Hierbei gilt, dass aus Gründen der Stabilität und Bruchsicherheit die kleinen Größen (#06 bis zumeist #40) einen quadratischen Querschnitt besitzen; der Spannraum ist jedoch geringer als der des flexibleren und bruchanfälligeren Dreikantstahls und erlaubt demnach einen geringeren Materialabtrag als die hohen Instrumentengrößen (ab #45) [8]. Reamer besitzen eine halbe bis ganze Verwindung pro mm des Arbeitsteils [7]. Da Instrumente mit kleinem Durchmesser mehr Windungen haben als solche mit größerem Durchmesser, weist der 16 mm lange Arbeitsteil eines Reamers je nach Instrumentengröße 8-16 Schneiden auf [43]. Der Neigungswinkel zur Instrumentenachse beträgt ungefähr 20 und ist damit von allen konventionellen Wurzelkanalinstrumenten am kleinsten [7]. Ein effizienter Abtrag wird daher am besten durch eine rotierendschabende Bewegung gewonnen [100]. Insgesamt werden Reamer als relativ bruchsicher angesehen und eignen sich gut zum initialen Erschließen eines 14

16 Literaturübersicht Wurzelkanals [47]. Das Symbol des Reamers ist - wenn auch ein wenig irreführend durch den quadratischen Querschnitt der kleinen Instrumentengrößen - immer ein Dreieck [7]. Abb. 3: Reamer, REM-Bild 25fache Vergrößerung [7] Abb. 4: Darstellung von Tangentenwinkel, Querschnitt und Spannraum eines Reamers [7] K-Feilen K-Feilen gehören ebenfalls zu den K-Typen der konventionellen Wurzelkanalinstrumente und werden wie die Reamer aus verwundenen Stahlrohlingen hergestellt, die bei den kleinen Instrumentengrößen (bis #40) einen viereckigen und bei großen Instrumentengrößen einen dreieckigen Querschnitt besitzen. Der Grund ist auch hier die erhöhte Bruchsicherheit des Vierkantstahls, da bei Belastung aller vier Schneiden die Krafteinwirkung auf den Stahl gegenüber nur drei Schneiden beim Dreikantstahl wesentlich geringer und ein Aufdrehen der Feile bis hin zum Bruch unwahrscheinlicher ist. Der Dreikantstahl ist jedoch aufgrund seiner höheren Flexibilität wiederum bei den großen Instrumentengrößen nötig, damit diese trotz ihrer Stärke den gekrümmten Kanälen folgen können [8]. K-Feilen besitzen 1,5 bis 2,5 Windungen pro mm des Arbeitsteils und sind damit im Vergleich zu den Reamern deutlich stärker verwunden [7]. Je nach Instrumentengröße besitzen K-Feilen demnach Schneiden [43] und einen Tangentenwinkel der 15

17 Literaturübersicht Schneidekanten von Da bei Neigungswinkeln unter 45 eine drehend-schabende Technik angezeigt ist, sollten K-Feilen auch dementsprechend verwendet werden, um einen effizienten Materialabtrag zu erhalten [7, 100]. Das Symbol der K-Feile ist unabhängig vom Feilenquerschnitt stets ein Viereck [7]. Abb. 5: K-Feile, REM-Bild 25fache Vergrößerung [7] Abb. 6: Darstellung von Tangentenwinkel, Querschnitt und Spannraum einer K-Feile [7] Hedströmfeilen Hedströmfeilen (oder auch H-Feilen genannt) werden aus einem Edelstahlrundprofil herausgefräst. Die Schneide ist spiralförmig umlaufend und besitzt einen Neigungswinkel von [7]. Dieser Tangentenwinkel indiziert einen rein feilenden Einsatz des Instruments und durch die scharfen Schneiden lässt sich vor allem bei der Aufwärtsbewegung ein hoher Materialabtrag erzielen. Damit sind sie bezüglich der Schneidleistung den K-Feilen weit überlegen [8, 100]. Der verbleibende Kerndurchmesser des Instruments ist jedoch aufgrund der Herstellung sehr zierlich und macht die H-Feile damit deutlich frakturanfälliger als Reamer oder K- Feilen [8]. Sehr enge und stark gekrümmte Kanäle sollten daher nicht initial mit diesem Instrument aufbereitet werden, sondern eher für den lateralen Materialabtrag eines bereits erschlossenen Wurzelkanals verwendet werden [85, 47]. Das Symbol der Hedström-Feile stellt immer ein Kreis dar [7]. 16

18 Literaturübersicht Abb. 7: Hedströmfeile, REM-Bild 25fache Vergrößerung [7] Abb. 8: Darstellung von Tangentenwinkel, Querschnitt und Spannraum einer Hedströmfeile [7] Manuelle Aufbereitungstechniken In der Literatur finden sich zahlreiche unterschiedliche Techniken zur manuellen Wurzelkanalaufbereitung. Im Folgenden soll daher nur eine kurze Darstellung der am häufigsten zitierten Aufbereitungstechniken gegeben werden Standardisierte Technik 1961 entwickelte Ingle eine Standardisierte Technik mit genormten Feilen bezüglich Größe, Taper und Durchmesser [50]. Dabei werden alle Aufbereitungsinstrumente während der Präparation auf die zuvor bestimmte Arbeitslänge eingebracht und in aufsteigender Instrumentengröße ersetzt. Die abschließende Konizität des aufbereiteten Kanals entspricht somit annähernd der Konizität des zuletzt verwendeten Instruments. Die Gefahr der apikalen Begradigung ist bei dieser Technik jedoch sehr groß, daher ist ihre Anwendung bei gekrümmten Wurzelkanälen schwierig [79]. 17

19 Literaturübersicht Step-back Technik Bei der Step-back Technik nach Clem [26] wird der Wurzelkanal zunächst auf die bestimmte Arbeitslänge aufbereitet. Dabei beginnt man mit der kleinsten Feile, die im Bereich des physiologischen Foramen apicale klemmt. Diese wird als initiale Apikalfeile festgelegt. Danach wird der Kanal unter Berücksichtigung seiner jeweiligen Anatomie um 4 Instrumentengrößen gemäß der ISO-Definition auf Arbeitslänge aufbereitet. Die letzte bis dahin verwendete Feile ist die apikale Masterfeile, welche somit einen eindeutigen apikalen Stop definiert [9]. Anschließend erfolgt die konische Ausformung des aufzubereitenden Kanals unter der schrittweisen Verkürzung der Arbeitslänge um 1 mm pro Instrumentengröße. Zu beachten ist, dass die Instrumente nicht mit Kraft in den Kanal eingebracht werden dürfen und vor dem nächst größeren Feilenwechsel eine lose Passung im Kanal besitzen müssen. Nur so kann eine mögliche Verblockung des nachfolgenden Instruments und daraus resultierende Aufbereitungsfehler verhindert werden [8]. Die Step-back Technik ermöglicht im Vergleich zur Standardisierten Technik einen wesentlich geringeren Dentinverlust im unteren Kanaldrittel und führt somit nicht zu einer Schwächung schmaler Wurzelspitzen. Durch die Verkürzung der Arbeitslänge bei den großen Instrumentengrößen erhält man theoretisch einen konisch aufbereiteten Kanal, allerdings kann es bei stark gekrümmten Kanälen durch die geringe Flexibilität dieser Größen auch zu Deformationen und einem unkontrollierten Verlust an Arbeitslänge im apikalen Drittel kommen [44, 2] Balanced-force Technik Roane und Mitarbeiter stellten 1985 erstmals eine neue Methode zur Aufbereitung gekrümmter Wurzelkanäle vor, welche unter der Verwendung speziell konstruierter Wurzelkanalinstrumente, der Flex-R-Feilen, erfolgt. Da die scharfe Spitze eines herkömmlichen Wurzelkanalinstruments Roane zufolge eine Ursache der Aufbereitungsfehler war, rundete man sie nach dem Prinzip der Batt-Spitze ab [78, 7]. Die Idee war folglich, dass sich das Instrument durch die stumpfe Spitze im gekrümmten Kanal selbst zentriert und somit ein Abweichen vom originären Kanalverlauf verhindert wird [85]. Das Balanced-force-Konzept sieht vor, dass die Feile im Uhrzeigersinn bei leichtem Kraftaufwand mit einer Drehung von maximal 180 in den Kanal eingeführt wird 18

20 Literaturübersicht (Placement). Es folgt eine Gegenrotation ( counterclockwise ) mit 120 oder mehr (1-2 Umdrehungen), die jedoch nicht bei jeder Kanalkrümmung möglich sind (Cutting). Dabei muss die Feile, die eine Aufwärtsbewegung anstrebt, unter apikalwärts gerichtetem Gegendruck im Kanal fixiert werden, um einen Abtrag von Dentinspänen zu gewährleisten. Dieser Gegendruck muss der Stärke des Instruments angepasst werden und darf demnach bei dünnen Feilen nicht zu groß sein. Im Anschluss können durch ein bis zwei drucklose, nicht schneidende Drehungen des Instruments im Uhrzeigersinn die Dentinspäne aus dem Kanal transportiert werden [78, 7, 8]. Bei gekrümmten Kanälen zeigt sich die Balanced-force Technik gegenüber der Stepback Technik bezüglich der Abweichung vom initialen Kanalverlauf überlegen [4, 6] und nach Southard et al. lassen sich anhand dieser Methode gekrümmte Kanäle in 80% der Fälle bis zur Instrumentengröße #40 ohne eine deutliche Veränderung des ursprünglichen Kanalverlaufs aufbereiten [96] Crown-down-pressureless Technik Bei der 1980 von Marshall und Pappin entwickelten Crown-down-pressureless Technik verläuft die Präparation des gesamten Wurzelkanals ausschließlich in koronal-apikaler Richtung. Man beginnt üblicherweise mit einem Instrument der ISO Größe 35, welches möglichst tief und ohne apikalwärts gerichteten Druck in den Kanal geführt wird [67]. Diese Feile wird zweimal vollständig rotiert [67, 47]. Dann erfolgt in absteigender Feilengröße und schrittweiser Vergrößerung der Eindringtiefe die Aufbereitung des Kanals bis zur festgelegten Arbeitslänge. Diese Methode wiederholt sich erneut ausgehend von Instrumenten der nächst höheren ISO-Größen (#40, #45, #50, etc.), so dass in jedem Aufbereitungszyklus die Arbeitslänge mit einem größeren Instrument als zuvor erreicht wird [67]. Die Feilen sollten dabei grundsätzlich drucklos angewendet werden, um Aufbereitungsfehlern wie Stufenbildung oder einer apikalen Perforation vorzubeugen. Auch sollte der Einsatz des starren Gates-Bohrers vorsichtig erfolgen, da vor allem in der Nähe der Wurzelfurkation schnell eine laterale Perforation auftreten kann [67]. Insgesamt erfordert die Crown-down-pressureless Technik einige Routine und manuelles Feingefühl vom Behandler, da das Risiko eines Aufbereitungsfehlers sehr hoch ist. Daher konnte sich diese Methode nie als Standardtechnik durchsetzen [85]. 19

21 Literaturübersicht Step-down Technik Die Step-down Technik, die 1982 von Goering et al. zum ersten Mal vorgestellt wurde, beschreibt eine Präparationsmethode für gekrümmte Wurzelkanäle im Sinne einer modifizierten Step-back Technik [37]. Um einen weitlumigen Zugangsweg zu erhalten, erfolgt zunächst die Präparation des koronalen Kanalabschnitts bis zum Beginn des apikalen Drittels. Anschließend wird die apikale Ausformung auf Arbeitslänge mit Instrumenten ansteigender ISO-Größe durchgeführt, bis der angestrebte Durchmesser erreicht ist. Dann wird der Kanal gemäß der Step-back Technik unter der schrittweisen Verkürzung der Arbeitslänge noch weiter konisch aufbereitet [37] Double-flared Technik Bei der von Fava (1983) vorgeschlagenen Double-flared Technik erfolgt ebenfalls zu Beginn die Präparation eines Zugangsweges bis zum Anfang des apikalen Kanaldrittels. Dann wird mit Instrumenten absteigender ISO-Größe weiter von koronal nach apikal erweitert, bis die festgelegte Arbeitslänge erreicht ist. Anschließend wird der apikale Kanalabschnitt mit Feilen ansteigender ISO-Größe auf den gewünschten Kanaldurchmesser vergrößert und dann im Sinne der Step-back Technik unter der schrittweisen Verkürzung der Arbeitslänge weiter konisch ausgeformt [32, 47]. Die Technik gilt insgesamt als kompliziert und wenig praxisnah [85] Weiterentwicklung manueller Edelstahlinstrumente Da die bisher entwickelten Wurzelkanalinstrumente für die manuelle Aufbereitung teilweise erhebliche Nachteile im Bezug auf unerwünschte Formveränderungen des präparierten Kanals aufzeigten, wurden Hybridinstrumente entwickelt, die eine Verbindung zwischen den Vorzügen der K-Typen und der guten Schneidleistung der Hedströmfeile versuchten. Durch eine Veränderung des Querschnitts zu einem Rhombus wie bei der K-Flex-Feile (Kerr) verbesserte man beispielsweise die Flexibilität, während eine abgerundete Spitze gemäß dem Batt-Prinzip (Flex-R-Feile nach Roane; Flexofile und Flexoreamer mit Battspitze von Maillefer) vor allem die Gefahr der Stufenbildung während der Aufbereitung vermindern sollte. Für besonders stark 20

22 Literaturübersicht gekrümmte Kanäle wurden Instrumente mit einem stark verkürzten Arbeitsteil, an welches sich ein langer Schaft anschließt, entwickelt. So besitzt die Heliapical (Micro- Mega) einen 5 mm langen Arbeitsteil; die Flexogate (Maillefer) sogar nur einen 2 mm langen Arbeitsteil [7]. Die Meinungen der Autoren über den Erfolg einer Aufbereitung mit diesen Instrumenten sind jedoch geteilt [85]. Insgesamt zeigen flexible Edelstahlinstrumente gegenüber den herkömmlichen Instrumenten eine größere Schneidleistung bei einem geringeren Biegemoment. Die Aufbereitung des gekrümmten Kanalabschnitts weist günstigere Ergebnisse auf, wobei vor allem Instrumente mit der modifizierten, nichtschneidenden Spitze eine zentrische Führung im Wurzelkanal gewährleisten und Aufbereitungsfehler verringern [100, 78, 83]. Dennoch gelingt es trotz dieser Verbesserungen noch nicht, den Wurzelkanal optimal aufzubereiten, da vor allem auch die Routine und Sorgfalt des Behandlers einen entscheidenden Einfluss auf das Ergebnis der Aufbereitung ausüben [85, 47]. 2.4 Maschinelle Aufbereitung Entwicklung maschineller Aufbereitungshilfen Parallel zu den Entwicklungen beim Handinstrumentarium beschäftigten sich einige Zahnärzte bereits mit der Möglichkeit eines maschinellen Antriebs für Aufbereitungsinstrumente. So hofften sie in erster Linie eine Beschleunigung der Behandlung zu erzielen und die starken Schmerzen des Patienten bei der Exstirpation der Pulpa zu verringern [46]. Oltramare stellte 1892 eine von ihm entwickelte Methode als Hilfsmittel der Wurzelkanalaufbereitung vor: Vierkantige Stahlnadeln, die eine schraffierte Oberfläche besaßen, erhielten durch Einspannen in eine Bohrmaschine eine rotierende Bewegung. Um diese Nadel sollte sich nach Einführen in den Kanal, kurzer Rotation und sofortigem Herausziehen die Pulpa des Zahns wickeln. Rollins verwendete 1899 eine Nadel, die in ein eigens von ihm konstruiertes Winkelstück eingesetzt wurde und bei etwa 100 Umdrehungen pro Minute im Wurzelkanal rotierte [46, 48]. In dieser Zeit gab es auch die ersten Berichte über Bohrer, die zur Erweiterung und Reinigung von Wurzelkanälen dienten. Dazu gehörten die Beutelrock schen Nervkanalinstrumente und die Gates Nervkanal- und Gleitbohrer, die auch heute noch unter diesem Namen bekannt sind [55]. 21

23 Literaturübersicht Kritiker bemängelten jedoch die Provokation von seitlichen Perforationen, da die langen, starren Instrumente nie senkrecht in den Kanal eingeführt werden konnten [108] und den Verlust der Taktilität, wodurch eine Erweiterung des Foramen apicale begünstigt wurde [105]. Auch wies man auf die erhöhte Frakturanfälligkeit der bis dahin entwickelten Instrumente hin, welche als Konsequenz meist die Extraktion des Zahnes nach sich zog [18]. In der Folgezeit wurden daher weitere Systeme zur maschinellen Wurzelkanalaufbereitung entwickelt, um diese Fehler zu verringern, sodass mit der Einführung des Racer-Feilkopfes durch Binder im Jahre 1958 und der Fortführung durch das Giromatic-System (1964) die Ära der maschinellen Aufbereitung begann [46]. Bei den meisten nachfolgenden Systemen, die dann im Laufe der Jahre auf den Markt kamen, handelte es sich um Modifikationen des Giromatic-Systems: Tab. 2: Übersicht über die maschinellen Aufbereitungssysteme (Vgl. Hülsmann M. 2002, S [49]) Konventionelle Systeme Gerät Hersteller/Vertrieb Drehzahl, Frequenz Arbeitsweise Racer Cardex Hubbewegung Giromatic Micro-Mega 3000 min -1 Reziproke Rotation 90 Endolift Kerr min -1 reziproke Rotation Hubbewegung und 90 Endocursor Intra Endo 3 LD W&H KaVo Rotation 360 Reziproke Rotation 90 Alternator 1000 min -1 Reziproke Rotation 90 Dynatrak Dentsply Reziproke Rotation 90 22

24 Literaturübersicht Flexible Systeme Gerät Hersteller/Vertrieb Drehzahl, Frequenz Arbeitsweise Excalibur Endoplaner W&H Microna min Hz aleatorische (seitliche) Schwingungen Schabbewegung auf Zug und freie Rotation Canal Finder SET min -1 freie Rotation bei Friktion der Hubbewegung und Instrumente Intra Endo 3 LDSY KaVo Hubbewegung und freie Rotation bei axialer Belastung Trotz all dieser Entwicklungen kam es nach wie vor zu etlichen Aufbereitungsfehlern und Instrumentenfrakturen. Demnach konnte der alleinige Gebrauch der Systeme nicht empfohlen werden [33], sondern bestenfalls als Aufbereitungshilfe verwendet und mit der Handaufbereitungstechnik kombiniert werden, um die Qualität einer solchen zu erzielen [1, 45, 61]. 2.5 Wurzelkanalinstrumente aus Nickel-Titan Da die manuelle und maschinelle Aufbereitung mit Edelstahlinstrumenten auch weiterhin zu unerwünschten Kanalveränderungen führte, war vor allem ein Ziel in der Entwicklung von Nickel-Titan-Instrumenten eine alternative Legierung zu finden, die aufgrund ihrer metallurgischen Eigenschaften in der Lage sein würde, gekrümmte Wurzelkanäle unter der größtmöglichen Beibehaltung ihrer Originalform aufbereiten zu können [85] Werkstoffeigenschaften Nickel-Titan-Legierungen werden heute in unterschiedlicher Zusammensetzung von verschiedenen Herstellern produziert und vertrieben. 23

25 Literaturübersicht Am bekanntesten ist das NiTiNOL, dessen Bezeichnung ein Akronym aus den Abkürzungen der Wörter Nickel, Titan und Naval Ordnance Laboratory darstellt und 1963 von William F. Buehler im Laboratorium der US-Armee in Silver Spring, Maryland in den USA entwickelt wurde. Die Nitinol-Legierung liegt in zwei unterschiedlichen Formen vor: Zum einen das 60-Nitinol mit einer Zusammensetzung von 60m% Nickel und 40m% Titan und zum anderen die 55-Nitinol-Legierung, welche eine Zusammensetzung von 55m% Nickel und 45m% Titan besitzt. Des Weiteren existieren die in China entwickelte Legierung Nitalloy [88, 7] und das Japanese NiTi (Furukawa Electric Co., Ltd., Japan) [66]. Nickel-Titan-Legierungen zeichnen sich durch einen kleinen Elastizitätsmodul aus, der nur etwa 1/5 des entsprechenden Wertes von Chrom-Nickel-Edelstahl-Legierungen entspricht [104]. Damit bringen sie einer elastischen Deformation nur sehr geringen Widerstand entgegen und besitzen eine hohe Flexibilität. Ihr pseudoelastisches Verhalten verleiht ihnen zusätzlich die Eigenschaft, bei einer Dehnung bis zu 10% linear [97] eine vollständige Rückstellung durch Umwandlung ihres Kristallgitters zu erreichen. Ab einer Dehnung über 10% linear erfahren Nickel-Titan-Instrumente oder -Drähte eine plastische Deformation, die auf dem Wechsel der Hochtemperaturmodifikation (Austenit- Phase) in die Tieftemperaturmodifikation (Martensit-Phase) beruht und von einem Temperaturintervall von -200 C bis 110 C abhängig ist. Demzufolge ist diese Umwandlung auch in der Mundhöhle möglich. Weiterhin weisen Nickel-Titan-Legierungen einen Memory-Effekt auf: Dies bedeutet, dass plastische Verformungen, die bei einer niedrigen Temperatur durch die oben beschriebene Kristallgitterumwandlung vorgenommen werden, durch Erwärmen auf 125 C spontan eine Rückumwandlung erfahren und sich wieder die Hochtemperaturmodifikation einstellt. Ein gebogenes Instrument oder ein gebogener Draht aus Nickel- Titan wäre nach entsprechender Erwärmung demzufolge wieder gerade [88] NiTi in der Zahnheilkunde Seit den 70er Jahren war die Nickel-Titan-Legierung zunächst nur in der Kieferorthopädie als Material für Drahtbögen in der Standard-Edgewise-Technik im Gebrauch. Seine Eigenschaften wie Formgedächtnis, niedriger Elastizitätsmodul, pseudoelastisches Verhalten und ein hohes Deflektionsvermögen machten es zum idealen Material [91]. 24

26 Literaturübersicht Durch die Einführung von NiTi-Instrumenten in der Endodontie erhoffte man einen neuen Qualitätsstandard zu erreichen, der die Aufbereitung von stark gekrümmten Kanälen vereinfachen sollte stellten Walia und Mitarbeiter zum ersten Mal Wurzelkanalinstrumente aus einer Nickel-Titan-Legierung vor. Ihrer Meinung nach war die geringe Flexibilität des Edelstahls hauptverantwortlich für die häufig auftretenden Fehler bei der Präparation eines Wurzelkanals. Durch die Legierungseigenschaften der NiTi-Instrumente sollte dem entgegen gesteuert werden [104]. In der älteren Literatur finden sich widersprüchliche Bewertungen des neuen Werkstoffs: So zeigten Bishop und Dummer, dass das Auftreten von Zips, Ledges und Perforationen bei der Aufbereitung simulierter Wurzelkanäle mit NiTi-Instrumenten deutlich geringer waren als mit Edelstahlinstrumenten [13]. Zmener und Balbachan kamen ebenfalls zu dem Ergebnis, dass die mit NiTi- Handinstrumenten aufbereiteten Kanäle von gleichmäßigerem Verlauf ohne Ledge- Bildung waren, während die Stahlinstrumente Zip- und Elbow-Formationen produzierten. Auch ließ sich mit ihnen gegenüber den Edelstahlfeilen die apikale Konstruktion erhalten [117]. Dagegen führten andere Autoren an, dass Instrumente aus Nickel-Titan im Vergleich zu flexiblen Instrumenten aus Edelstahl keine besseren Ergebnisse bei der Aufbereitung gekrümmter Kanäle zeigten [85, 16]. 2.6 Die Entwicklung maschineller Nickel-Titan-Systeme Mit der Einführung der Nickel-Titan-Legierung in der Zahnheilkunde erweckte diese auch das Interesse der Hersteller rotierender maschineller Systeme, die in ihrer Weiterentwicklung die älteren Edelstahlversionen bald verdrängten und mit deren Einsatz auch die manuellen Nickel-Titan-Aufbereitungsinstrumente in den Hintergrund rückten [48]. Viele der entwickelten NiTi-Systeme weisen gemeinsame Konstruktionsmerkmale auf, die sie von den konventionellen Instrumenten unterscheiden [nach Hülsmann 2002]: Eine nicht schneidende Instrumentenspitze (Batt-Spitze), die eine Zentrierung der Feile im Wurzelkanal ermöglichen und Kanalbegradigungen sowie Aufbereitungsfehler reduzieren soll. Variierende Konizitäten von 2, 4 und 6% (je nach Feilensystem) oder sogar 12% (Quantec) sind möglich, gehen jedoch mit einer reduzierten Länge des Arbeitsteils einher. 25

27 Literaturübersicht Radial lands kommen zwar nicht bei jedem System vor, bezeichnen jedoch die breiten seitlichen Führungsflächen entlang des schneidenden Anteils, die eine bessere Zentrierung im Kanal gewährleisten sollen. Weitere Unterschiede bestehen zusätzlich im Querschnitt (u-förmig, konvex, konkav) und im Anstellwinkel der Schneiden. Die meisten Systeme dürfen nur passiv und nie mit Druck eingesetzt werden, da sie sich statt schneidend eher schabend selbst in den Kanal hineinziehen. Jedes System arbeitet nach einem eigenen Präparationskonzept (Feilensequenz) und besitzt eine spezifische Umdrehungszahl, die eingehalten werden sollte, um das Frakturrisiko zu senken. Eine steigende Konizität ist nur durch einen Taper-Wechsel möglich, zirkumferentes Feilen ist kontraindiziert. Die folgende Tabelle auf Seite 27 (Tab. 3) gibt Aufschluss über einige maschinelle Nickel-Titan-Systeme. Unterschiede zwischen den einzelnen Systemen bestehen im Wesentlichen im Querschnitt und in der Anordnung und Anzahl der Schneiden sowie in den verfügbaren Tapern und der damit verbundenen Feilensequenz. Bei der Entwicklung der maschinellen Systeme fällt auf, dass das Bestreben, die Effizienz der Feilensysteme zu erhöhen und vor allem ihre Anwendung immer einfacher zu gestalten, zu Veränderungen führte. Die Feilensequenz wurde verringert: Während beim LightSpeed-System ein Feilenset noch aus 22 Feilen bestand, kürzte man beim HERO 642-System die Sequenz auf 12 Feilen und beim FlexMaster-System auf 10 Feilen. Eine weitere Reduzierung der Feilenanzahl liegt beim ProTaper-System mit 6 Feilen und beim Mtwo-System mit 4 bzw. 6 Feilen je nach Sequenz vor [48]. Die neueste Entwicklung auf dem Gebiet der maschinellen Systeme besteht in zwei Single File -Systemen: WaveOne und Reciproc. Diese Technik sieht den Gebrauch einer einzigen Feile vor, mit welcher der gesamte Wurzelkanal aufbereitet werden kann. Im Gegensatz zu den üblichen vollrotierenden Feilensystemen wird ein reziprokierendes Bewegungsmuster genutzt.. 26

28 Literaturübersicht Tab. 3: Übersicht der maschinellen Nickel-Titan-Systeme (Vgl. Hülsmann M. 2002, S [49]) System RaCe HERO 642 System GT Hersteller/ Vertrieb FKG Dentaire Micro Mega AG Dentsply Maillefer Drehzahl Konizitäten Spitze Querschnitt min -1 Nach Einführung der Nickel-Titan-Legierung in der Endodontie wurde zunächst die Oberflächenbeschaffenheit der Instrumente bemängelt [104]: Da Nickel-Titan- Instrumente durch ihre Pseudoelastizität nur in einem begrenzten Bereich plastisch verformbar sind bis eine Fraktur auftritt, kommt ein Herstellungsprozess durch Verdrillung nicht in Frage. Vielmehr muss jedes Instrument aus einem Rohling gefräst # # # min -1 # # min -1 # # Quantec JaDent 300 min #25.12 schneidend, abgerundet nicht schneidend nicht schneidend nicht schneidend dreieckig drei Spiralkanten "radial land" mit U-shape drei Spiralkanten Anordnung der Schneiden variiert drei positive Spiralkanten drei nicht schneidende "radial lands" drei positive Spiralkanten FlexMaster VDW # min -1 #40.06 nicht schneidend konvexes Dreieck Schneidekanten Typ K-Feile LightSpeed ProFile Mtwo ProTaper Reciproc WaveOne Max-Dental Dentsply Maillefer VDW Dentsply Maillefer VDW Dentsply Maillefer #20-#100 nicht schneidend U-förmig "radial lands" min # min -1 # # min -1 # # min -1 #19.19 #25.08, ca.300 min -1 #40.06, #50.05 #21.06, min -1 #25.08, #40.08 nicht schneidend nicht schneidend abgerundete Führungsspitze nicht schneidend nicht schneidend "radial land" mit U-shape S-förmig dreiseitig konvexer Querschnitt S-förmig Modifiziertes konvexes Dreieck, konvexes Dreieck drei nicht schneidende "radial lands" zwei aktive Schneidekanten drei aktive Schneiden zwei aktive Schneidekanten drei asymmetrisch angeordnete Schneidekanten Eigenschaften rotierender NiTi-Systeme Korrosionsverhalten 27

29 Literaturübersicht werden, wobei es schnell zu Metallausbrüchen oder Unregelmäßigkeiten kommen kann, die die Schneidfähigkeit beeinflussen können [88]. Zusätzlich begünstigen diese Inhomogenitäten an der Instrumentenoberfläche Korrosionsprozesse, vor allem in Verbindung mit Sterilisationsverfahren und der gebräuchlichen Spülflüssigkeit Natriumhypochlorit [88]. Zur Verbesserung der Oberflächenqualität und -härte schlug man verschiedene Verfahren vor wie etwa die Beschichtung mit Stickstoff oder Bor [93, 58] oder die PVD-Technologie (Physical Vapour Deposition), bei welcher unter Vakuum eine Schutzschicht aus Titannitrit aufgebaut wird, die sowohl zu einer deutlichen Erhöhung der Härte und Schneidleistung führt als auch das Korrosionsverhalten maßgeblich verbessert [88, 14]. Zu diesem Ergebnis kommen auch Cavalleri et al., die keine verstärkte Korrosion und erhöhte Frakturgefahr durch Natriumhypochlorit-Lösung feststellten [23]. Stokes et al. wiesen in einem Vergleich keine signifikanten Unterschiede zwischen Nickel-Titan- und Edelstahlfeilen bezüglich ihres Korrosionsverhaltens nach [98] Schneidleistung und Formgebung Die Schneidleistung und Effizienz von Nickel-Titan-Instrumenten wird in der Literatur kontrovers diskutiert. In älteren Studien befinden einige Autoren, dass die Schneidleistung der NiTi-Feilen den Edelstahlfeilen deutlich unterlegen ist [100, 41, 84]; jedoch zeigen andere Autoren zur gleichen Zeit keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Feilentypen auf [27] oder weisen sogar eine deutlich höhere Effizienz und Aggressivität der Schneidleistung nach [52]. Nach heutigen Studien ist davon auszugehen, dass sich die aus den verschiedenen Legierungen gefertigten Instrumente bezüglich ihrer Schneideffizienz nicht wesentlich voneinander unterscheiden [60, 81]. Anders verhält es sich jedoch mit der Ausformung des Wurzelkanals durch NiTi- Instrumente. Hier zeigt sich in der Literatur eine Überlegenheit der Nickel-Titan-Feilen gegenüber den konventionellen Edelstahlfeilen im Bezug auf Formtreue und Aufbereitungsfehler. Durch die Spitzengeometrie in Kombination mit der permanenten Rotation der Systeme und den Legierungseigenschaften führt eine Aufbereitung mit Nickel-Titan-Feilen zu einer deutlich geringeren Verlagerung der Kanalachse und dem Erhalt der Kanalgeometrie. Zudem werden Aufbereitungsfehler signifikant reduziert und eine Begradigung des apikalen Drittels verringert [24, 89, 39, 90, 15]. 28

30 Literaturübersicht Oberflächenbeschaffenheit Durch das kontinuierliche Rotieren der maschinellen Nickel-Nitan-Systeme erhofft man sich eine Verbesserung der Kanalwandbeschaffenheit, die vor allem bei den herkömmlichen Edelstahlfeilen Riefen und Wellen aufweisen kann [17]. Schäfer und Zapke [86] stellten fest, dass bei der Verwendung des ProFile-Systems kaum Riefen in der aufbereiteten Kanalwand zu erkennen waren, während durch die manuelle Technik vor allem Längsriefen und eine wellenförmige Oberfläche entstanden. Auch Baumann & Roth [5] und Bryant et al. [19] wiesen in ihren Studien eine gute Kanalwandglättung durch die Anwendung von ProFile nach. Zu einem ähnlichen Ergebnis kamen Peters et al. [73] bei der Verwendung des LightSpeed-Systems und Thompson et al. [101] durch den Gebrauch von Quantec Arbeitssicherheit und Frakturverhalten Mit der Einführung eines neuen Instrumententyps stellt sich immer auch die Frage nach der Arbeitssicherheit. Die Fraktur des Wurzelkanalinstruments stellt sicherlich einen der unangenehmsten Zwischenfälle während der Behandlung dar und resultiert dann meist in dem Versuch, das verbliebene Fragment mit Spezialinstrumentarium und -techniken zu entfernen. Gelingt dies nicht, ist je nach Lage des Fragments ein apikal-chirurgischer Eingriff nötig oder führt schlimmstenfalls zur Extraktion des betroffenen Zahnes [46]. Nach Sattapan et al. unterliegen Nickel-Titaninstrumente überwiegend Torsions- und Ermüdungsbrüchen. Hierbei wird das Torsionsverhalten maßgeblich durch den Grad der Verdrehung bestimmt, bis ein an der Spitze eingeklemmtes Instrument, welches weitergedreht wird, abbricht [82]. Haïkel et al. untersuchten Nickel-Titan-Feilen, die aufgrund ihrer Legierungseigenschaften den Edelstahlfeilen im Bezug auf Torsionsfrakturen unterlegen waren [40]. Durch die Anwendung der drehmomentkontrollierten Antriebssysteme soll jedoch das maximale Drehmoment der Instrumente nicht erreicht werden und auf diese Weise Torsionsfrakturen in der alltäglichen Praxis reduziert werden. Hilfreich scheint auch das Vorsondieren mittels eines dünnen Handinstruments zu sein: Der so entstandene Gleitpfad wirkt dem Verklemmen der rotierenden Feile entgegen und senkt das Frakturrisiko [114]. Häufiger kommt es jedoch zu Ermüdungsbrüchen, die verschleißbedingt und oft ohne zuvor erkennbare plastische Deformation der Feilen auftreten können [82]. 29

31 Literaturübersicht Pruett et al. stellten fest, dass der Grad der Wurzelkrümmung einen entscheidenden Einfluss auf das Frakturverhalten von rotierenden NiTi-Instrumenten besitzt und meist an der Stelle der stärksten Biegebelastung, im Zentrum der Kanalkrümmung, auftritt [77]. Auch die Konstruktionsmerkmale eines Feilensystems wirken sich auf die Widerstandfähigkeit gegenüber Ermüdungsbrüchen aus: Feilen mit einem größeren Durchmesser und stärkerer Konizität frakturieren schneller als zierlichere Feilen [111, 77]. Sie unterliegen unter klinischen Bedingungen einem schnelleren Verschleiß. Des Weiteren spielen Herstellungsprozesse, Sterilisationszyklen, Aufbereitungstechniken, die angewandte Kraft bei der Aufbereitung und nicht zuletzt die Erfahrung des Behandlers eine entscheidende Rolle, da die falsche oder unsachgemäße Handhabung häufig zu einem Instrumentenbruch führt [62, 69, 48, 88]. Es ergibt sich folglich ein multifaktorielles Zusammenspiel, welches das Frakturverhalten rotierender Nickel-Titan-Systeme beeinflusst, sodass einige Autoren eine gewisse Übungs- und Einarbeitungszeit empfehlen [48, 62, 112] Aufbereitungsdauer Hersteller maschineller Systeme versprechen vor allem einen zeitlichen Vorteil bei der Verwendung ihrer Systeme gegenüber der Handaufbereitung. Allerdings ist anzumerken, dass die Anzahl der Feilenwechsel die Aufbereitungsdauer erheblich beeinflussen kann und somit den zeitlichen Vorsprung beschränken oder sogar umkehren könnte [56]. In zahlreichen Studien wird jedoch von einer signifikant reduzierten Aufbereitungszeit gegenüber Handinstrumenten berichtet und die Schnelligkeit der neuen Systeme betont [35, 101, 19, 64, 39, 15, 90]. Der zeitliche Vorteil und vor allem die dabei erzielten guten Resultate (vlg ) führen daher zu einer mittlerweile breiten Akzeptanz in der zahnärztlichen Praxis. 2.7 Entwicklung reziprok arbeitender NiTi-Systeme Die jüngste Entwicklung in der Aufbereitung durch maschinelle Nickel-Titan-Systeme sieht den Gebrauch einer einzigen Feile vor, mit welcher der gesamte Wurzelkanal präpariert werden soll. Ghassan Yared stellte 2008 zum ersten Mal ein neues Konzept der maschinellen Wurzelkanalaufbereitung vor, in dem er eine F2 ProTaper-Feile mit einem ATR Vision- 30

32 Literaturübersicht Motor (ATR, Pistoia, Italien) verwendete, der ein reziprokes Bewegungsmuster ermöglichte. Dies geschah in Anlehnung an das Balanced-force-Prinzip nach Roane, der einen Wechsel zwischen der Clockwise- und Counterclockwise-Bewegung des Instruments speziell für stark gekrümmte Kanäle vorschlug [113, 78]. Aufgrund ihrer Konstruktion ist die F2 in der Lage, in beiden Bewegungsrichtungen Dentin abzutragen und ist durch die variable Konizität des Arbeitsteils ausreichend flexibel [113]. Der Einsatz des reziproken Bewegungsmusters beinhaltet, dass die Drehwinkel der Feile stets kleiner bleiben als ihr spezifischer Frakturwinkel, während der ständige Richtungswechsel ein Verklemmen der Feile und damit eine mögliche Fraktur verhindern soll. Allerdings war für die Studie die Erstellung eines Gleitpfads mit einem dünnen Handinstrument nötig, um ein effizientes Vordringen der F2-Feile im Kanal zu gewährleisten [114]. Yared stellt durch den Gebrauch von nur einer Feile zur Wurzelkanalaufbereitung entschiedene Vorteile heraus: Zum einen können Kreuzkontaminationen zwischen den Patienten wirkungsvoll vermieden werden. Schneider et al. wiesen 2007 Prionen in menschlichem Pulpagewebe nach und trotz adäquater Reinigung und Sterilisation von Ni-Ti-Feilen verbleibt häufig organisches Gewebe in Oberflächenrissen [92, 114]. Daher wird der Einmalgebrauch der Instrumente empfohlen, was sich ebenfalls positiv auf die Materialermüdung auswirkt. Des Weiteren betont Yared, dass beim einmaligen Gebrauch nur einer Feile weniger Kosten entstehen als beim Austausch eines mehrteiligen Feilen-Sets [113] Das WaveOne-System Zurzeit befinden sich zwei Single-File-Systeme auf dem Markt: Das WaveOne- (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz) und das Reciproc-System (VDW, München, Deutschland), deren Feilen in jeweils drei unterschiedlichen Größen vorliegen und die je nach initialem Durchmesser des aufzubereitenden Wurzelkanals eingesetzt werden können. Beide bestehen aus einer M-wire Nickel-Titan-Legierung, die durch ein Wärmebehandlungsverfahren eine spezielle Martensit-Mikrostruktur besitzt und den Feilen eine höhere Flexibilität und Resistenz gegenüber zyklischer Ermüdung verleihen soll [72]. 31

33 Literaturübersicht Die Feilen des WaveOne-Systems liegen in den Größen #21.06 (Small, gelb), #25.08 (Primary, rot) und #40.08 (Large, schwarz) vor. Abb. 9: WaveOne-Feilen in den erhältlichen Größen Small, Primary und Large (Quelle: Sie besitzen einen variierenden Querschnitt: Während die Spitze Radial lands und die Form eines modifizierten konvexen Dreiecks besitzt, wechselt der Querschnitt zum Schaft hin in ein konvexes Dreieck [20]. Abb. 10: Querschnitt einer WaveOne-Feile Abb. 11: Querschnitt einer WaveOne-Feile im Bereich der Spitze im Mittelteil Richtung Schaft [106] [106] Abb. 12: REM-Aufnahme einer WaveOne-Feilenspitze (Quelle: Hersteller-Broschüre, 32

34 Literaturübersicht Das reziproke Bewegungsmuster dieses Systems arbeitet mit einer Drehung von 170 counterclockwise (CCW) und 50 clockwise (CW) [53]. Dabei gewährleistet der größere Drehwinkel in counterclockwise -Richtung den Vorstoß des Instruments in den Wurzelkanal, sodass das Dentin der Kanalwand erfasst und geschnitten werden kann. Der kleinere Winkel in die Gegenrichtung bewirkt das sofortige Loslösen der Feile und ermöglicht das sichere Fortschreiten entlang des Kanals [115]. Studien haben gezeigt, dass die Lebensspanne eines Aufbereitungsinstruments durch eine reziproke Arbeitsbewegung im Kanal deutlich verlängert werden kann, da sich der auf das Material wirkende Stress durch die wechselnde Drehrichtung verringert [28, 103]. Zu diesem Ergebnis kamen auch Kim et al., die bei den Single-File-Systemen eine signifikant höhere Resistenz gegenüber Ermüdungs- und Torsionsbrüchen im Vergleich zu ProTaper feststellten und die Überlegenheit der mechanischen Eigenschaften der neuen Legierung bestätigen [53]. Saber und Abu El Sadat zeigten zudem, dass eine Modifikation der reziprokierenden Bewegung einer WaveOne-Feile in 90 CCW und 45 CW den Widerstand gegenüber zyklischen Ermüdungsbrüchen erhöhen kann und eine zentrierte Kanalpräparation begünstigt [80]. In einer vergleichenden Studie konnten Bürklein et al. feststellen, dass die beiden neuen reziprokierenden Systeme eine schnellere Aufbereitung als die rotierenden Systeme Mtwo und ProTaper ermöglichen und dabei dem originalen Kanalverlauf gut folgen. Die Frakturrate lag in dieser Studie bei Null [20]. Berutti et al. beschäftigten sich spezifisch mit dem neuen WaveOne-System und ermittelten in einem Vergleich mit dem rotierenden ProTaper-System einen besseren Kanalverlauf mit weniger Verformungen auf Seiten des Single-File-Systems [11]. In einer zweiten Studie erwies sich die Präparation eines Gleitpfads als vorteilhaft für eine erfolgreiche Wurzelkanalaufbereitung, da die Feile schneller die volle Arbeitslänge erreichte und unerwünschte Kanalveränderungen signifikant reduziert wurden [12]. Insgesamt lässt sich aufgrund der bisher veröffentlichten Studien bezüglich des WaveOne-Systems eine positive Bilanz im Hinblick auf Effizienz, Behandlungserfolg und Arbeitssicherheit ziehen. Die vollständige Kanalpräparation mit nur einer Feile stellt für die moderne Endodontie sicherlich eine hochinteressante Entwicklung dar und ist aufgrund der sehr vielversprechenden Studienergebnisse für den Praxisalltag durchaus zu empfehlen. 33

35 Literaturübersicht 2.8 Wurzelkanalaufbereitung in der studentischen Ausbildung In der Vergangenheit zeigten mehrere Untersuchungen, dass Wurzelkanalbehandlungen in der zahnärztlichen Praxis in Europa einen eher niedrigen Qualitätsstandard erreichten [94, 107, 63], sodass die European Society of Endodontology eine Verbesserung der studentischen Ausbildung im Hinblick auf die technische Qualität und den klinischen Erfolg der Wurzelkanalaufbereitung forderte [94, 30]. Da die manuelle Aufbereitung jedoch stark von der Behandlerroutine abhängig ist und viel Übung erfordert [48], befasste man sich mit neuen Lehrmodellen [76, 3, 74], welche auch die Einführung der Nickel-Titan-Instrumente beinhalteten. Sonntag et al. konnten zeigen, dass unerfahrene Studenten eine bessere Wurzelkanalpräparation innerhalb kürzerer Zeit mit einem rotierenden NiTi-System erreichten als mit manuell eingesetzten Edelstahlfeilen. Allerdings lag die Frakturrate der NiTi-Instrumente deutlich höher [94]. In einer zweiten Studie, die sich mit der manuellen und maschinellen Aufbereitung von untrainierten Studenten durch Nickel-Titan-Feilen beschäftigte, war jedoch kein Unterschied in der Frakturrate zu erkennen. Auch hier traten weniger Kanalabweichungen und Aufbereitungsfehler beim rotierenden System auf, während die Präparationsdauer signifikant kürzer war [95]. Zu einem ähnlichen Ergebnis kamen Baumann und Roth, die einen Vergleich zwischen unerfahrenen Studenten, Zahnärzten und einem Endodontologen zogen. Nahezu alle Kanäle (98%) besaßen nach der Aufbereitung mit ProFile eine gute Formgebung, glatte Wände und einen definierten apikalen Stop [5]. Weitere Studien können ebenfalls belegen, dass bei der Verwendung maschineller Nickel-Titan-Systeme im Gegensatz zur Handaufbereitung der Faktor der Behandlerroutine deutlich weniger Einfluss besitzt und zu guten Ergebnissen führt [36, 68, 102]. Um die durch Unerfahrenheit gesteigerte Frakturgefahr der Instrumente zu minimieren, scheint es daher mehr als sinnvoll, bereits in der studentischen Ausbildung mit der Einarbeitung in maschinelle Nickel-Titan-Systeme zu beginnen, um die von mehreren Autoren geforderte Übungsphase zu absolvieren [48, 62, 112] und somit zu einer qualitativen Verbesserung im späteren Praxisalltag beitragen zu können. 34

36 Fragestellung 3 Fragestellung In der Studie wurde eine vergleichende In-vitro-Untersuchung zur Ergebnis- und Prozessqualität zwischen der maschinellen Wurzelkanalaufbereitung mit einem reziprokierenden Nickel-Titan-System (hier das WaveOne-System, Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz) und der manuellen Wurzelkanalaufbereitung durch konventionelle K-Feilen aus Edelstahl (hier die K-File Colorinox, Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz) angestrebt. Dafür wurden 30 Studenten des ersten klinischen Semesters ausgewählt, die nur eine sehr geringe Erfahrung mit der Präparation eines Wurzelkanals besaßen. Zur Standardisierung wurden 180 Endo-Training-Blocks aus klarem Kunststoff (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz) verwendet, die vor und nach dem Versuch digital fotografiert wurden. Die Auswertung der Ergebnisse befasst sich speziell mit den Kriterien der Beibehaltung der Kanalanatomie, der Aufbereitungsdauer, dem Frakturverhalten und einem möglichen Lernerfolg anhand drei nacheinander aufbereiteter Kanäle. Somit ergeben sich folgende Fragen, mit welcher sich die Studie beschäftigt und die anschließend erörtert werden sollen: Welche Aufbereitungsmethode liefert im Hinblick auf die Unerfahrenheit der Behandler ein qualitativ gutes Ergebnis? Ist der Gebrauch der maschinellen und manuellen Wurzelkanalinstrumente auch für den ungeübten Behandler erlernbar? Welche Aufbereitungszeiten werden beim jeweiligen System benötigt und ist auch dort ein Lerneffekt erkennbar? Wie hoch ist die Frakturrate beider Systeme und in welchem Zusammenhang steht sie mit der Erfahrenheit des Behandlers? Die zu überprüfende Arbeitshypothese ist zudem, ob die oben geschilderten Parameter der Formgebung, der Aufbereitungszeit sowie der Arbeitssicherheit allein durch das verwendete Aufbereitungssystem und seiner Anwenderfreundlichkeit im Hinblick auf die Materialeigenschaften beeinflusst werden können und ob die neue Entwicklung des Single-File-Systems WaveOne auch für den klinisch ungeübten Behandler empfohlen werden kann. 35

37 Material und Methode 4 Material und Methode 4.1 Materialien Kanalmodelle Für die Studie wurden 180 industriell gefertigte Endo-Training-Blocks aus klarem Kunststoff der Firma Dentsply Maillefer (Ballaigues, Schweiz) verwendet. Ihre Größe beträgt 1x3x1 cm und sie besitzen einen einfach gekrümmten L-förmigen Kanal der ISO- Größe 15 am Foramen apicale und #35 am Kanaleingang. Der Krümmungswinkel beträgt 60 und der Radius 4,5 mm. Die Konizität ist mit 2% angegeben. Alle verwendeten Blöcke wurden vor Versuchsbeginn mit einer K-Feile #10 auf ihre Durchgängigkeit überprüft und mit einem Permanent-Marker durchnummeriert Kamera Zur Dokumentation der Kanalmodelle wurde eine digitale Kamera der Marke Canon (Typ EOS 30D, Canon, Tokio, Japan) verwendet. Die Blöcke wurden jeweils vor und nach dem Versuch aufgenommen. Die Blende der Kamera wurde auf 10 eingestellt, die Lichtempfindlichkeit betrug ISO 200 und die Verschlusszeit 1/30 Sekunde. Die Darstellung der Fotos erfolgte per USB-Schnittstelle auf dem PC. Durch die Software Canon Utilities EOS Utility (Canon, Tokio, Japan) wurde das Foto per Mausklick am Computer fernausgelöst. Mögliche Verwacklungen durch das Betätigen des Auslösers an der Kamera ließen sich so vermeiden. Mithilfe des Programms Canon Utilities Zoom Browser (Canon, Tokio, Japan) wurde das Bild dann dargestellt und per Textbearbeitung die Block-Nummer zugefügt, um die Bilder beim späteren Bearbeiten eindeutig zuordnen zu können. Die Speicherung erfolgte im JPG-Format Aufbereitungssysteme Die Studie befasst sich mit einem Vergleich zwischen der maschinellen Aufbereitung durch Nickel-Titan-Feilen und der Methode der Handaufbereitung mittels Stahlfeilen. 36

38 Material und Methode Dabei wurden die WaveOne Primary #25.08 (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz) und die K-File Colorinox (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz) in den ISO Größen verwendet. Um den Kanaldurchmesser der aufbereiteten Blöcke im apikalen Drittel bei beiden Systemen ähnlich zu gestalten, wurde von den drei erhältlichen Single-File-Größen die WaveOne Primary #25.08 gewählt. Die unten stehende Tabelle veranschaulicht die Durchmesser beider Feilensysteme im Vergleich. Tab. 4: Gegenüberstellung der angewendeten Feilendurchmesser im apikalen Drittel beider Systeme WaveOne K-Feile D 0 0,25 mm 0,30 mm D 1 0,33 mm 0,35 mm D 2 0,41 mm 0,40 mm D 3 0,49 mm 0,45 mm D 4 0,55 mm 0,50 mm Antriebsmotor Die Firma VDW (München, Deutschland) stellte für den Versuch 10 VDW.SILVER- Motoren zur Verfügung. Bestückt wurden diese mit Sirona-Winkelstücken (6:1). Die Bedienung erfolgt über einen Fußschalter, der am Motor angeschlossen wird. Die speziell für Instrumentensysteme mit reziproker Drehbewegung entwickelten Motoren besitzen ein Menü mit vorinstallierten Programmen für reziproke Feilensysteme wie WaveOne oder Reciproc. Aber auch kontinuierlich drehende Aufbereitungssysteme wie FlexMaster, Mtwo oder ProTaper können mit diesem Motor verwendet werden, während 15 weitere frei programmierbare Speicherplätze gewünschte individuelle Einstellungen ermöglichen. Für jedes der oben genannten Feilensysteme sind Drehwinkel, Umdrehungszahl und maximales Drehmoment bereits in der Motor-Software gespeichert und lassen sich per Tastendruck am Gerät für die gewünschte Feile einstellen. Wie bei jedem maschinellen System muss vor Arbeitsbeginn das Winkelstück kalibriert werden, um frühzeitige Feilenfrakturen zu vermeiden und bei einer Verkantung der Feile im Wurzelkanal ein automatisches Stoppen des Motors zu gewährleisten. Die Kalibrierung erfolgt ohne das Einspannen einer Feile. 37

39 Material und Methode 4.2 Versuchsvorbereitung Digitalisierung der Kanalmodelle Da sich die Lichtbrechung im Block sehr ungünstig auf das Foto auswirkte und der Kanal demnach kaum abzugrenzen war, musste zunächst eine künstliche Kontrasterhöhung vorgenommen werden. Dafür wurde schwarze Tinte (Pelikan, Hannover, Deutschland) mittels einer 2 ml-kunststoffspritze (Becton Dickinson, Franklin Lakes, USA) und einer dünnen Kanüle (Becton Dickinson, Franklin Lakes, USA) in den Kanal injiziert. Nach einigen Probeaufnahmen mit verschiedenen Hintergründen wurde folgender Versuchsaufbau gewählt, um eine möglichst kontrastreiche Darstellung des Wurzelkanals zu erhalten: Über ein höhenverstellbares Stativ konnte die Kamera senkrecht zu einem gläsernen Fototisch fixiert und durch eine kleine Wasserwaage in der Horizontalen ausgerichtet werden (Abb. 13). Die Höheneinstellung der Kamera am Stativ betrug 51,6 cm; das Objektiv wurde bei manueller Fokussierung auf eine Brennweite von 0,31 m eingestellt. Der gefärbte Block wurde auf dem Fototisch platziert, wobei die Positionierung über das Suchfenster der Kamera erfolgte. Die Blockkanten wurden parallel zur Bildbegrenzung des Fensters ausgerichtet. Abweichungen der Blockposition zwischen den Vorher- und Nachher-Aufnahmen ließen sich später per Bildbearbeitungsprogramm einfach korrigieren. Unter der Glasplatte des Fototischs befand sich eine sandgestrahlte Kunststoffplatte. Diese wurde von unten von zwei sich gegenüber liegenden Lichtquellen, die zusammen einen Lichtkegel auf der Kunststoffplatte bildeten, zusätzlich angestrahlt (Abb. 14). Der Probekörper lag im Zentrum des Lichtkegels. Durch die Kamera betrachtet, stellte sich jetzt der einheitlich dunkel gefärbte Wurzelkanal kontrastreich vor einem hellen Hintergrund dar. Bei den oben beschriebenen Kameraeinstellungen erhielt man die schärfste Darstellung des fotografierten Endo-Training-Blocks. Allerdings musste die Schärfe von Block zu Block gelegentlich nachjustiert werden, da die Lage des simulierten Wurzelkanals in den Blöcken selbst variieren konnte. Um stets die gleiche Vergrößerung beizubehalten, wurde eine Nachjustierung allein durch eine Veränderung des Kameraabstandes, nicht jedoch durch eine Änderung der Brennweite am Objektiv vorgenommen. Die Höhenveränderung am Stativ betrug nicht mehr als 0,5 mm. Anschließend wurde für den Versuch die schwarze Tinte wieder aus den Blöcken entfernt und diese erneut auf ihre Durchgängigkeit überprüft. 38

40 Material und Methode Abb. 13: Versuchsaufbau Abb. 14: Der Endo-Training-Block wird von unten per Lichtleiter durch eine sandgestrahlte Platte beleuchtet. 39

41 Material und Methode Studienteilnehmer Da die Unerfahrenheit der Studenten bei der Versuchsreihe im Vordergrund stand, wurden für den Versuch 30 Studenten des ersten klinischen Semesters ausgewählt. Diese sammelten zwar während des Klinischen Simulationskurses ein wenig Erfahrung mit dem FlexMaster-System (VDW, München, Deutschland) und Handfeilen (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz), jedoch besaßen sie im Vergleich zu Studenten aus höheren klinischen Semestern oder praktizierenden Zahnärzten insgesamt die geringste Erfahrung im Bereich der Wurzelkanalaufbereitung, da sie bisher noch keinen Patientenkontakt hatten. Vor Versuchsbeginn erklärte der Versuchsleiter im Rahmen einer Live-Video- Demonstration am Endo-Mikroskop die erforderlichen Schritte beider Aufbereitungstechniken. Um sich darüber hinaus mit der Handhabung des WaveOne-Systems und der K-Feilen vertraut zu machen, erhielt jeder Student anschließend zwei unnummerierte und unfotografierte Übungsblöcke, die nicht in die Versuchswertung aufgenommen wurden. Für den Versuch wurden pro Aufbereitungssystem für jeden Studenten drei nummerierte Blöcke zufällig ausgewählt, sodass jeder Student insgesamt sechs Blöcke aufbereitete. Jeder Teilnehmer erhielt für die manuelle Aufbereitung K-Feilen in den ISO-Größen Für die maschinelle Aufbereitung war für jeden Studenten eine WaveOne Primary Feile #25.08 vorgesehen. Zum Rekapitulieren der aufbereiteten Wurzelkanäle erhielt jeder Student zusätzlich eine K-Feile der ISO-Größe 10. Zur Reinigung der Feilen während der Präparation war für jeden Studenten ein Cleanstand (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz) vorbereitet. 4.3 Versuchsdurchführung Aufbereitung der Endo-Training-Blöcke mit WaveOne Zunächst erwies es sich als notwendig, eine Arbeitslänge zu definieren, da die Länge der simulierten Wurzelkanäle in den Endo-Training-Blöcken nicht einheitlich war, die Studenten jedoch unter gleichen Bedingungen die Aufbereitung durchführen sollten. Demnach wurde mit einer K-Feile ISO 10 und einer Endo-Messlehre (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz) anhand 20 Blöcke ein gemittelter Wert für die Arbeitslänge bestimmt. Es sollte bis 1,0 mm vor den Apex aufbereitet werden. Der gemittelte Wert der 40

42 Material und Methode Arbeitslänge wurde mit 16,0 mm definiert. Außerdem wurde die Möglichkeit zur Einhaltung der gemittelten Arbeitslänge vom Versuchsleiter mit beiden Aufbereitungstechniken anhand von jeweils 10 Blöcken überprüft. Verwendet wurde die WaveOne Primary #25.08, sie entspricht der ISO-Größe 25 und besitzt eine Konizität von 8%. Laut Hersteller lassen sich mit dieser Feile die meisten Wurzelkanäle aufbereiten. Prinzipiell wurde nur eine Feile pro Student ausgeteilt, da mit dieser alle 3 Blöcke aufbereitet werden sollten. Die Studenten stellten ihre Feile per Endo-Messlehre auf die gewünschte Arbeitslänge ein. Die Endomotoren wurden auf WaveOne eingestellt und kalibriert. Nach Herstellerangaben erfolgte die Aufbereitung nun in 2-3 mm kurzen Einwärts- Aufwärts-Bewegungen nach apikal im simulierten Wurzelkanal. Dabei sollten die Studenten stets nach drei solcher Bewegungen die Aufbereitung stoppen, den Wurzelkanal mit 2 ml Wasser spülen und anschließend den Kanal mit einer K-Feile ISO 10 rekapitulieren. Die Aufbereitung war beendet, wenn die Feile die Arbeitslänge erreichte. Abschließend wurde der aufbereitete Kanal noch einmal großzügig mit Wasser gespült, um verbliebene Kunststoffspäne zu entfernen. Die Aufbereitungszeit wurde für jeden Studenten pro Block notiert; diese war definiert als die Zeit, während sich die rotierende Feile im Wurzelkanal befand. Demnach wurde die Zeit für den Spülvorgang und für das Rekapitulieren nicht aufgenommen. Frakturierte oder verklemmte Feilen wurden registriert und ersetzt, damit die Studenten alle zugeteilten Blöcke aufbereiten konnten Aufbereitung der Endo-Training-Blöcke mit Handinstrumenten (K-File Colorinox) Auch hier wurde die Arbeitslänge auf 16,0 mm definiert. Jeder Student erhielt K-Feilen in den ISO-Größen 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 und 50; außerdem die Größe 10 zum Rekapitulieren des Wurzelkanals während der Aufbereitung. Die Aufbereitung sollte mittels Balanced-force Technik erfolgen. Weiterhin wurde von den Probanden gefordert, den simulierten Wurzelkanal zunächst durch die Feilengrößen auf Arbeitslänge aufbereiten. Anschließend sollte ab Feile 35 die Arbeitslänge des Instruments gemäß des Step-back -Prinzips immer um einen Millimeter verkürzt werden, um den Kanaldurchmesser an die maschinelle Präparation anzupassen (s ). Die Studenten sollten vor Versuchsbeginn ihre Feilen auf die entsprechende Arbeitslänge einstellen (Tab. 5). 41

43 Material und Methode Tab. 5: Darstellung zur errechneten Arbeitslänge im Bezug zur ISO-Größe ISO Größe Arbeitslänge mm mm mm mm mm Auch bei diesem Versuch wurde die Zeit der Aufbereitung festgehalten, d.h. die Zeit, während welcher sich eine Feile im aufzubereitenden Kanal befand. Jede Feile sollte bis zur ihrer festgelegten Aufbereitungslänge in den Kanal eingebracht werden. Anschließend wurde vor jedem Feilenwechsel gespült. Die Spülung erfolgte auch bei diesem Versuch mit 2 ml Wasser, danach sollte mit der K-Feile ISO 10 rekapituliert werden. Die Aufbereitung war beendet, wenn die Feile der ISO-Größe 50 auf 12 mm einzubringen war. Abschließend wurden die aufbereiteten Blöcke wieder großzügig gespült, um Späne zu entfernen. Frakturierte oder aufgedrehte Feilen wurden registriert und ersetzt. 4.4 Auswertung Die aufbereiteten Endo-Training-Blöcke wurden vor der fotografischen Dokumentation kontrolliert und bei Bedarf noch einmal gründlich mit Wasser gespült, um Kunststoffspäne zu entfernen. Anschließend wurden die Blöcke fotografiert und digitalisiert wie unter Punkt beschrieben. Die aufbereiteten Wurzelkanäle wurden jedoch nicht mit Tinte eingefärbt, da beim Übereinanderlagern der Bilder ein hoher Kontrast zu den vorher aufgenommenen Bildern der initialen Wurzelkanäle erzielt werden sollte. Für die Bearbeitung und Vermessung der Bilder von den Kanalmodellen wurde die Software Adobe Photoshop CS 5.1 (Adobe, San Jose, USA) verwendet, mit welcher eine 42

44 Material und Methode Übereinanderlagerung der Fotos vor und nach dem Versuch sowie eine Ausmessung der Kanäle im Pixelbereich möglich war Bildbearbeitung Für den Vergleich zwischen den Aufnahmen der Kanäle vor und nach dem Versuch benötigte man zunächst die möglichst deckungsgleiche Überlagerung der Bilder. Dafür wurde der schwarz gefärbte Wurzelkanal des unaufbereiteten Blocks über ein entsprechendes Tool markiert. Anschließend ließ sich der gesamte Kanal aus dem Bild herauskopieren und in das Bild des aufbereiteten Kanals einfügen (Abb. 15). Abb. 15: Beide Kanäle sind übereinander gelagert. Aufgrund der schwarzen Färbung des unaufbereiteten Kanals hob sich dieser dann deutlich von der grauen Färbung des zweiten aufbereiteten Kanals ab. Durch die Tools Verschieben und Drehen des kopierten und eingefügten Kanals ließen sich die Kanäle exakt übereinander lagern. Als Orientierung dienten der unveränderte Trichter oberhalb des Kanaleingangs beider Bilder sowie die herstellungsbedingte Einsenkung auf der Blockrückseite am Apex des simulierten Wurzelkanals. 43

45 Material und Methode Die Ausmessung der Kanäle erfolgte an 10 definierten Messpunkten, die in gleichmäßigen Abständen von 1,0 mm entlang des Kanals verteilt wurden. Für die Definition eines Millimeters wurde ein Foto einer 1,0 mm weit geöffneten Schieblehre verwendet, welches unter den gleichen Bedingungen wie unter Punkt beschrieben, aufgenommen wurde. Der Abstand der Messschenkel wurde dann über Adobe Photoshop CS 5.1 als 166 Pixel erfasst und dementsprechend als 1,0 mm kalibriert. Ein Problem stellten die aufgrund der Herstellung nicht immer identisch verlaufenden Kanäle in den unaufbereiteten Blöcken dar. Daher wurde eine spezielle Maske in Form einer transparenten Ebene benötigt, die über beide Kanäle gelegt werden konnte und auf welcher die Messpunkte festgelegt waren. Diese Maske besaß 10 Kreise, die in einem Abstand von 1,0 mm zueinander positioniert waren. Die zwei innersten Kreise wiesen einen Abstand von 0,5 mm auf. Im Zentrum der Kreise befand sich ein roter Punkt, der durch beliebiges Verschieben der Kreisbahnen-Maske an den Apex der Kanäle gesetzt werden konnte und später die Nummer 1 als Messpunkt erhielt. Die so gestaltete Maske konnte nun variabel und unabhängig vom Kanalverlauf verwendet werden (Abb. 16). Dort wo die Kreisbahnen den ursprünglichen Kanalverlauf mittig schnitten, wurde ein grüner Punkt gesetzt und man erhielt die millimetergenaue Einteilung des Kanals in zehn Abschnitte. Jeder Schnittpunkt wurde von 2 bis 11 durchnummeriert. Abb. 16: Die Kreisbahn-Maske Abb. 17: Vergrößerte Darstellung 44

46 Material und Methode Anschließend wurde durch jeden Messpunkt im rechten Winkel zur Kanalachse eine Stecke von der äußeren zur inneren Begrenzung des aufbereiteten Kanals gezogen (Abb. 17). Entlang dieser Strecke konnte dann mit dem Mess-Tool nach oben beschriebener Kalibrierung die Aufbereitungsweite des Kanals sowohl an der Innen- als auch an der Außenkurvatur gegenüber der ursprünglichen Kanalweite an den Messpunkten 2-11 gemessen werden. Man erhielt demnach pro Messpunkt Aufschluss über die Breite des Abtrags an der Außen- und Innenkurvatur. Anhand dieser Werte ließ sich dann auch die Abweichung der Achse des aufbereiteten Kanals (gelb) gegenüber der Initialachse des ursprünglichen Kanals (grün) ermitteln und durch Verbinden der Kanalmittelpunkte des jeweiligen Kanals veranschaulichen (Abb. 18 und 19). Abb. 18: Initialachse und Achse des aufbereiteten Kanals Abb. 19: Vergrößerte Darstellung 45

47 Material und Methode Auswertung der Feilen Frakturierte, verklemmte oder deformierte Feilen wurden während des Versuchs registriert. Auch die Anzahl der bis dahin aufbereiteten Kanäle mit diesen Feilen wurde notiert. Nach der Versuchsdurchführung wurde jede Feile noch einmal auf Deformationen oder anderweitige Veränderungen überprüft Auswertung der Aufbereitungszeit Gemäß oben genannter Definition wurde ausschließlich die Zeit gemessen, in der sich eine Feile im Kanal befand. Die Zeit, in der die Studenten die Kanäle spülten oder rekapitulierten, wurde nicht in die Messung mit einbezogen. Die Präparationszeit wurde pro Block in Minuten bzw. Sekunden mit einer Nachkomma-Stelle protokolliert Statistische Auswertung Zur statistischen Auswertung der Daten wurde das Programm SPSS (Version 20, SPSS inc., Chicago, USA) für Windows verwendet. Dazu wurde eine einfaktorielle Varianzanalyse mit Messwiederholungen (ANOVA) angewendet. Das Signifikanzniveau wurde mit α=0,05 festgelegt. Um ein signifikantes Ergebnis zu erhalten, war eine empirisch ermittelte Irrtumswahrscheinlichkeit von p<0,05 erforderlich. Für die Auswertung der Faktoren Arbeitslänge und Aufbereitungszeit wurde zusätzlich zur ANOVA der Post-Hoc-Test nach Tukey verwendet. Die im Versuch aufgetretenen Präparationsfehler und Instrumentenfrakturen wurden mittels Chi-Test analysiert. 46

48 Ergebnisse 5 Ergebnisse Die Ergebnisse der Auswertung befassen sich mit 148 von insgesamt 180 aufbereiteten Blöcken. 32 Blöcke wurden nicht berücksichtigt, da es zu einer Via falsa, einem Feilenbruch oder einem Verklemmen der Feile im Kanal gekommen war. In der Statistik wurden daher 71 Kunststoffblöcke der Handaufbereitung und 77 Blöcke, die mit dem WaveOne-System aufbereitet wurden, erfasst. Die Darstellungen zur Auswertung liegen in Form von Boxplots vor und beinhalten die ermittelten Median-Werte, 25. und 75. Perzentile sowie Ausreißer- und Extremwerte. Ausreißer werden durch einen Kreis ( ) gekennzeichnet. Extremwerte weichen mehr als drei Boxenlängen vom oberen und unteren Quartilswert ab und werden durch einen Stern (*) im Diagramm dargestellt. Für das Signifikanzniveau gilt: p 0,05 nicht signifikant p 0,05 signifikant p 0,01 sehr signifikant p 0,001 hoch signifikant 47

49 Ergebnisse 5.1 Aufbereitungszeit Die Aufbereitungszeit wurde definiert als die Zeit, während welcher sich eine Feile im Kanal befand. Spülung und Feilenwechsel wurden nicht berücksichtigt. In Abbildung 20 werden die Aufbereitungszeiten der Hand- und der maschinellen Aufbereitung miteinander verglichen. Abb. 20: Aufbereitungsdauer (in Min.) der Aufbereitungstechniken Die Abbildung zeigt die verschiedenen Streubreiten zwischen beiden Aufbereitungstechniken: Im Schnitt benötigten die Probanden bei der Handaufbereitung 3:27,7 min, während die gemittelte Zeit der maschinellen Aufbereitung durch das WaveOne-System bei 23,8 s lag. Die schnellste Präparation bei der manuellen Technik lag bei 1:02,8 min, die langsamste bei 5:31,3 min. Die kürzeste Aufbereitungszeit mit dem WaveOne- System betrug 11,6 s; die längste Zeit bei diesem System lag, da gleichzeitig Extremwert, bei 1:09,3 min. Der Median-Wert liegt bei der manuellen Technik bei 3:18,6 min; bei WaveOne beträgt er 22,5 s. Bei der statistischen Betrachtung in der einfaktoriellen ANOVA zeigt sich eine hoch signifikante Unterscheidung (p<0,001). 48

50 Ergebnisse Einzelne Betrachtung Im Folgenden wird die Zeit der Aufbereitung aller präparierten Probekörper der Studenten in drei Versuchen dargestellt. Es ergibt sich eine Verteilung der Proben mit n=23 für die ersten beiden Versuche und n=25 für den letzten Versuch bei der Handaufbereitung. Abb. 21: Aufbereitungszeit (in Min.) der Probekörper in der zeitlichen Reihenfolge 1 bis 3 (K-Feile) Die mittlere Präparationszeit des ersten Blocks liegt bei 4:09,3 min, des zweiten Blocks bei 3:19,5 min und des dritten Blocks bei 2:57,1 min. Die Streuung zwischen den einzelnen Versuchen ist ähnlich breit. Man erkennt jedoch eine Verschiebung des Medianwertes vom ersten bis zum dritten Block. Demnach beträgt der Medianwert beim ersten Block 4:11,0 min, beim zweiten Block 3:18,0 min und beim dritten Block 2:54,1 min. Im Post-Hoc-Test nach Tukey zeigt sich eine sehr signifikante Unterscheidung von p=0,008 vom ersten zum zweiten Versuch und eine hohe Signifikanz von p<0,001 vom ersten zum dritten Versuch, während es zwischen dem zweiten und dritten Versuch keine signifikanten Unterschiede in der gemittelten Aufbereitungszeit gibt (p>0,05). 49

51 Ergebnisse Beim WaveOne-System liegt eine Verteilung von n=26 bei den ersten beiden Versuchen und n=25 beim dritten Versuch vor. Abb. 22: Aufbereitungszeit (in Min.) der Probekörper in der zeitlichen Reihenfolge 1 bis 3 (WaveOne) Der Median der Aufbereitungszeit beträgt hier 23,8 s beim ersten Versuch, 22,1 s beim zweiten und 21,3 s beim dritten Versuch. Die Streubreite ist am deutlichsten beim zweiten Block ausgeprägt, unterscheidet sich jedoch nicht stark von den anderen beiden Blöcken. Dementsprechend zeigt sich im Post-Hoc-Test nach Tukey kein signifikanter Unterschied zwischen den einzelnen Versuchen (p>0,05). 50

52 Ergebnisse Gesamtbetrachtung Beide Systeme wurden zusammen im Diagramm erfasst, um die Aufbereitungsdauer vom 1. bis zum 3. Block miteinander vergleichen zu können. Auch hier sind Ausreißer und Extremwerte mit dargestellt. Abb. 23: Aufbereitungszeit (in Min.) beider Techniken im Vergleich Die Mittel- und Medianwerte lassen sich aus den oben genannten Diagrammen übertragen, ebenso die Signifikanzen innerhalb der drei Versuche einer Aufbereitungstechnik. In der einfaktoriellen ANOVA zeigt sich mit p<0,001 ein hoch signifikanter Unterschied zwischen beiden Aufbereitungstechniken. 51

53 Ergebnisse 5.2 Arbeitslänge Die Arbeitslänge wurde vor Versuchsbeginn auf 16 mm festgelegt und sollte damit 1 mm vor dem Ende des simulierten Kanals im Training-Block enden. Da die Kunststoffblöcke jedoch aufgrund ihrer Herstellung in der Länge der initialen Wurzelkanäle variierten, wurde den Studenten ein Toleranzbereich von 0,5 mm über dem geforderten Ziel zugestanden. 0,0 beschreibt demzufolge 0,5 mm vor dem Kanalende; -0,5 liegt dann bei 1 mm vor dem apikalen Ende des Blocks. +0,5 beschreibt das Ende des Wurzelkanals - und damit des Blocks - und ist daher immer der zu erreichende Maximalwert beider Aufbereitungstechniken. Abb. 24: Arbeitslänge (in mm) beider Aufbereitungstechniken Abb. 24 zeigt als Boxplot-Diagramm die Bandbreiten der Arbeitslänge der aufbereiteten Endo-Training-Blöcke. Die Spanne der Arbeitslänge (AL) bei der Handaufbereitung ist breiter als bei der Single-File-Technik; der Medianwert der manuellen Technik liegt bei -0,3 mm. Dies entspricht einem klinischen Wert von 0,8 mm Abstand vor dem Kanalende. Es liegen zwei minimale Werte bei -1,68 mm und -1,86 mm als Ausreißer vor. 52

54 Ergebnisse Der Medianwert der Aufbereitung mit WaveOne liegt bei -0,4 mm, was einem realen Wert von 0,9 mm Abstand vom Ende des Kanals entspricht. Es gibt einen Ausreißer bei -1,66 mm. Die einfaktorielle ANOVA zeigt im Vergleich beider Techniken mit p=0,643 keine signifikante Unterscheidung. Vergleicht man die Arbeitslänge von Block 1 bis 3 ergibt sich für beide Aufbereitungstechniken das in Abb. 25 vorliegende Boxplot-Diagramm. Abb. 25: Arbeitslänge (in mm) der Probekörper in der zeitlichen Reihenfolge 1 bis 3 beider Aufbereitungstechniken Die Streuung bei den drei Versuchen der Handaufbereitung ist ähnlich breit, der Medianwert liegt beim ersten Versuch bei -0,41 mm, beim zweiten bei -0,24 mm und beim dritten bei -0,3 mm. Der Post-Hoc-Test nach Tukey zeigt keine signifikante Unterscheidung innerhalb der von den Studenten ausgeführten drei Versuche bei der Handaufbereitung. 53

55 Ergebnisse Betrachtet man die Streubreiten beim Single-File-System WaveOne, fällt auf, dass beim dritten Versuch eine stärkere Streuung entstanden ist. Die Medianwerte liegen bei -0,37 mm beim ersten Versuch und bei -0,43 mm beim zweiten und dritten Versuch. Auch hier zeigt sich beim Tukey-Test kein signifikanter Unterschied zwischen den einzelnen Versuchen der maschinellen Aufbereitungstechnik. Im Vergleich beider Techniken ergibt sich anhand der einfaktoriellen ANOVA mit p=0,643 kein signifikanter Unterschied bezüglich der erreichten Arbeitslänge. 5.3 Äußere Kurvatur Der Abtrag bei der Aufbereitung der Kunststoffblöcke entlang der Kanalaußenseite im Vergleich beider Aufbereitungstechniken an den Messpunkten 2 bis 11 zeigt große Unterschiede (Abb. 26). Abb. 26: Materialabtrag (in mm) an der äußeren Kurvatur der Probekörper an den Messpunkten

56 Abtrag in mm Ergebnisse Bei der Handaufbereitung erkennt man von Messpunkt (MP) 2 bis 5 einen starken Anstieg, dann einen Abfall bis MP 8 und dann einen erneuten Anstieg im Abtrag entlang der Außenkurvatur. Der maximale Abtrag liegt bei MP 5 mit 0,71 mm (Ausreißer), der Medianwert beträgt hier 0,28 mm. Es liegen einige Ausreißer bei MP 2, 3, 4, 5, 6, 10 und 11 vor sowie ein Extremwert (0,27 mm) an MP 9. Beim WaveOne-System findet man bis auf die Messpunkte 6, 7 und 11 einen stetigen Anstieg im Abtrag an der äußeren Kurvatur des Wurzelkanals. Der Maximalwert des Abtrags liegt bei MP 10 mit 0,47 mm (Extremwert). Der Medianwert beträgt an diesem Messpunkt 0,27 mm. Weiterhin gibt es Ausreißer an den MP 4, 5, 6, 9 und 11 und es liegen Extremwerte an den MP 4, 6 und 10 vor. Vergleicht man nun anhand der einfaktoriellen ANOVA beide Aufbereitungstechniken bezüglich des Abtrags entlang der Außenkurvatur miteinander, ergibt sich mit p<0,001 ein hoch signifikanter Unterschied bei den Messpunkten 3 bis 11. MP 2 ist mit p=0,028 signifikant unterschiedlich. Im Diagramm in Abb. 27 werden die Medianwerte des Abtrags entlang der Außenkurvatur beider Aufbereitungstechniken zum Vergleich nebeneinander gestellt. Abtrag Außenkurvatur (Medianwerte) 0,3 0,25 0,2 K-Feile WaveOne 0,15 0,1 0, Messpunkt Abb. 27: Medianwerte des Abtrags (in mm) entlang der Außenkurvatur an den Messpunkten 2 bis 11 55

57 Ergebnisse 5.4 Innere Kurvatur Das Diagramm der Abb. 28 befasst sich mit dem Vergleich des Materialabtrags an der Kanalinnenseite der präparierten Probekörper bei beiden Aufbereitungstechniken. Der Abtrag wird für alle 11 Messpunkte (MP) in Millimeter angegeben. Abb. 28: Materialabtrag (in mm) an der inneren Kurvatur der Probekörper an den Messpunkten 2-11 Bei der Handaufbereitung ergibt sich ab Messpunkt (MP) 5 ein zügig ansteigender Abtrag, welcher dann ab MP 8 wieder stark absinkt. Der maximale Abtragswert befindet sich mit 0,48 mm bei MP 7, der Medianwert beträgt hier 0,26 mm. Ausreißer beim Abtrag entlang der Innenkurvatur findet man bei MP 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10 und 11. Es liegt ein Extremwert (0,32 mm) bei MP 5 vor. Beim WaveOne-System steigt der Abtrag pro Messpunkt nicht ganz so stark an, der größte Sprung befindet sich zwischen MP 6 und 7; ab MP 8 fällt der Abtrag, jedoch auch hier weniger stark als bei der Handaufbereitung. Der maximale Abtragswert liegt bei MP 7 mit 0,36 mm (Ausreißer) vor, der größte Medianwert liegt mit 0,25 mm bei MP 8. 56

58 Abtrag in mm Ergebnisse Ausreißer liegen bei MP 5, 6, 7, 8, 10 und 11 vor, weiterhin gibt es zwei Extremwerte (0,01 mm und 0,24 mm) bei MP 5. Im Vergleich beider Aufbereitungstechniken zeigt die einfaktorielle ANOVA einen hoch signifikanten Unterschied mit p<0,001 bei den Messpunkten 3, 4, 9, 10 und 11 und bei den Messpunkten 2, 5 und 7 einen signifikanten Unterschied (p<0,05). Die Messpunkte 6 und 8 sind nicht signifikant unterschiedlich (p>0,05). Zum Vergleich bezüglich des Abtrags an der Innenkurvatur sind im Liniendiagramm in Abb. 29 die Medianwerte aller Messpunkte beider Aufbereitungstechniken dargestellt. 0,3 Abtrag Innenkurvatur (Medianwerte) 0,25 K-Feile WaveOne 0,2 0,15 0,1 0, Messpunkt Abb. 29: Medianwerte des Abtrags (in mm) entlang der Innenkurvatur an den Messpunkten 2 bis Abweichung von der Initialachse Das in Abb. 30 dargestellte Boxplot-Diagramm verdeutlicht die Abweichung des präparierten Wurzelkanals von seiner initialen Achse an den Messpunkten 2 bis 11. Der Punkt 0,0 bezeichnet die Initialachse des unpräparierten Wurzelkanals. Die Abweichungen werden in Millimeter angegeben, wobei hier zu berücksichtigen ist, dass 57

59 Ergebnisse eine negative oder positive Messangabe sich auf die Richtung bezieht, in welche die Achse des aufbereiteten Kanals abweicht. In diesem Fall bedeutet eine mit einem Minus (-) gekennzeichnete Angabe eine Abweichung zur Innenkurvatur des Wurzelkanals; bei einer positiven Angabe liegt eine Abweichung zur Außenkurvatur vor. Abb. 30: Abweichung (in mm) von der Initialachse an den Messpunkten 2-11 Bei beiden Aufbereitungstechniken liegen Ausreißer und Extremwerte vor, tendenziell jedoch mehr und größere bei der Handaufbereitung. Bei den Medianwerten der manuellen Aufbereitung wird sichtbar, dass sich die Achse des präparierten Wurzelkanals bis Messpunkt 5 immer weiter in Richtung Außenkurvatur verschiebt, bis sie bei MP 6, 7 und 8 in Richtung Innenkurvatur abweicht und sich dann wieder der Initialachse annähert, bis es erneut zu einer Verschiebung in Richtung Außenkurvatur kommt. Der maximale Wert der Abweichung in Richtung äußere Kurvatur beträgt 0,33 mm bei Messpunkt 5 (Ausreißer), der Medianwert beträgt dort 0,1 mm. Die stärkste Abweichung entlang der inneren Kurvatur befindet sich bei MP 7 mit -0,24 mm (Ausreißer), der Medianwert beträgt hier -0,9 mm. 58

60 Abtrag in mm Ergebnisse Betrachtet man das Ergebnis der maschinellen Aufbereitung, erkennt man anhand der Medianwerte eine geringe Abweichung von der Initialachse an den Messpunkten 2 bis 5 in Richtung Außenkurvatur. An MP 6 und 7 weicht die Achse des aufbereiteten Kanals dann tendenziell in Richtung Innenkurvatur ab und verschiebt sich ab MP 8 ansteigend wieder zur äußeren Kurvatur. An MP 11 nähert sich der Medianwert wieder Richtung Initialachse. Der Maximalwert der Verschiebung in Richtung Außenkurvatur liegt bei 0,14 mm bei MP 11 (Ausreißer), der größte Medianwert liegt mit 0,04 mm jedoch bei MP 10. Die größte Verschiebung zu inneren Kurvatur des Wurzelkanals findet sich bei MP 7 mit -0,11 mm, der Medianwert beträgt hier -0,04 mm. Die einfaktorielle ANOVA zeigt einen hoch signifikanten Unterschied mit p<0,001 für die Messpunkte 2, 3, 4, 5, 7, 8 und 9 und einen sehr signifikanten Unterschied bei MP 6 (p=0,008) und MP 11 (p=0,002). Bei MP 10 liegt mit p=0,496 keine Signifikanz vor, dort befindet sich der Eingang des Wurzelkanals im Block. Zum Vergleich sind im Liniendiagramm in Abb. 31 die Medianwerte der Abweichungen von der Initialachse an allen Messpunkten beider Aufbereitungstechniken aufgeführt. Abweichung von der Initialachse (Medianwerte) 0,15 0,1 K-Feile WaveOne 0, ,05-0,1 Messpunkt Abb. 31: Abtrag (in mm) entlang der Initialachse an den Messpunkten 2 bis 11 59

61 Ergebnisse 5.6 Aufbereitungsfehler In diesem Abschnitt wird die Untersuchung im Hinblick auf die qualitative Ausformung der artifiziellen Wurzelkanäle behandelt. Anhand der entstandenen Aufbereitungsfehler lässt sich dabei auch ein Rückschluss auf die Anwenderfreundlichkeit der beiden verwendeten Systeme ziehen. Da sämtlich entstandene Aufbereitungsfehler ausgewertet werden müssen, wurden in dem auf S. 61 aufgeführten Balkendiagramm alle verwendeten 180 Blöcke miteinbezogen. Jedes Systems wurde jeweils anhand von 90 Blöcken (100%) gestestet. Die Einteilung der aufgetretenen Präparationsfehler wurde vergleichend mit den in der Literatur zu findenden Darstellungen der Kanaldeformationen (siehe Punkt 2.2) festgelegt. Die Beispiele in Abb. 32 geben diese Einteilungskriterien wieder: Ledge Zip Via falsa Elbow Abb. 32: Beispiele aufgetretener Kanaldeformationen in der durchgeführten Studie 60

62 % der aufbereiteten Wurzelkanäle Ergebnisse Das Säulendiagramm in Abb. 33 gibt Aufschluss über die prozentuale Verteilung der Aufbereitungsfehler. 100 Aufbereitungsfehler 80 WaveOne K-Feile ,8 16,6 16,6 7,7 10 1,1 3,3 0 Via falsa Zip Elbow Ledge Abb. 33: Prozentuale Verteilung der untersuchten Aufbereitungsfehler beider Systeme Hierbei wird deutlich, dass die untersuchten Aufbereitungsfehler bei der manuellen Präparation deutlich öfter in Erscheinung treten, als beim maschinellen Nickel-Titan- System. Die häufigste Präparationsabweichung ist bei beiden Systemen die Via falsa, danach folgen Zip und Ledge bei der K-Feile, während beim WaveOne-System der Elbow als zweithäufigster Fehler auftritt. In keinem der 90 präparierten Blöcke kam es unter der Verwendung des Nickel-Titan-Systems zu einer Ledge-Bildung. Tabelle 6 gibt einen Überblick zu den gezählten Präparationsfehlern bei insgesamt 180 untersuchten Endo-Training-Blöcken, welche mit beiden Aufbereitungssystemen verursacht wurden. 61

63 Ergebnisse Tab. 6: Übersicht aller Aufbereitungsfehler beider Techniken Aufbereitungsfehler WaveOne K-Feile Via falsa 7 17 Zip 1 15 Elbow 3 9 Ledge 0 15 Beim WaveOne-System verursachten 4 Probanden von 30 Versuchsteilnehmern die auftretenden Viae falsae, da sie bei bis zu zwei Blöcken ihrer zugeteilten Probekörper diesen Aufbereitungsfehler verursachten. Es gibt jedoch keine Regelmäßigkeit in der Blockreihenfolge, bei welcher die Abweichung zustande kam. Bei den anderen Aufbereitungsfehlern ist keine Regelmäßigkeit erkennbar. Bei der manuellen Aufbereitung produzierten 19 Versuchsteilnehmer in bis zu drei Blöcken die oben in der Tabelle dargestellten Präparationsabweichungen. Dabei traten die Deformationen nicht auffallend häufig bei einem bestimmten Versuch auf. Mittels Chi-Test wurde für die oben genannten Aufbereitungsfehler ein hoch signifikanter Unterschied für Zip- und Ledge-Bildungen (p<0,001), ein sehr signifikanter Unterschied bei der Via falsa (p=0,007), sowie ein signifikanter Unterschied bei der Elbow- Deformation (p=0,035) festgestellt. 62

64 Anzahl der Frakturen bzw. Verklemmen Ergebnisse 5.7 Instrumentfrakturen Auch hier werden alle 180 Blöcke des Versuchs einbezogen. Das Säulendiagramm in Abb. 34 zeigt die Anzahl der Frakturen sowie der verklemmten Feilen aller Probanden im Vergleich. Instrumentenfrakturen Fraktur Verklemmen der Feile WaveOne 0 K-Feile Abb. 34: Anzahl aller frakturierten und verklemmten Feilen bei beiden Aufbereitungssystemen Es zeigt sich, dass bei beiden Systemen jeweils zwei Feilen von 30 Versuchsteilnehmern während der Aufbereitung brachen. Damit liegt eine Frakturrate von 6,6% bei beiden Aufbereitungstechniken vor. Bezieht man weiterhin die aufgetretenen Feilenbrüche auf alle präparierten Probekörper des Versuchs, ergibt sich eine Rate von 2,2% bei beiden Aufbereitungssystemen. Weiterhin blieben beim Single-File-System insgesamt vier Feilen im artifiziellen Wurzelkanal stecken. Dies macht bezüglich der bearbeiteten artifiziellen Wurzelkanäle eine Rate von 4,4% aus. Ein Lösen war während des Versuchs nicht möglich ohne eine Fraktur zu provozieren. Im Chi-Test unterscheiden sich die Ergebnisse dieses Aufbereitungsfehlers signifikant voneinander (p=0,04). 63

65 Ergebnisse Bei der Handaufbereitung wurden aufgedrehte und deformierte Feilen während des Versuchs ersetzt, um keine unnötigen Frakturen zu provozieren, die ein weiteres Bearbeiten des artifiziellen Wurzelkanals verhindert hätten. Bei der Handaufbereitung wurden 4 K-Feilen der ISO-Größe 20, 12 Feilen der Größe 25, 28 Feilen der Größe 30, 12 Feilen der Größe 35 und eine Feile der Größe 50 aufgrund einer Deformation ausgetauscht. Dabei verformten sich die Feilen nicht auffallend häufig bei einer bestimmten Anzahl von Probanden. Beim WaveOne-System kam es bei 5 Versuchsteilnehmern zu aufgedrehten und deformierten Feilen im Bereich des apikalen Drittels nach dem dritten präparierten Block, ohne dass eine Fraktur eintrat. 5.8 Aufbereitungsbeispiele Die folgenden Abbildungen 35 und 36 zeigen eine Auswahl an präparierten Blöcken und den erzielten Ergebnissen der Studenten im Vergleich. 64

66 Ergebnisse WaveOne Abb. 35: Beispiele aufbereiteter Wurzelkanäle mit dem WaveOne-System 65

67 Ergebnisse K-Feile Abb. 36: Beispiele aufbereiteter Wurzelkanäle durch K-Feilen 66