vorgelegt von Max Dietrich Adam aus Moshi (Tansania)

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1 Einfluss unterschiedlicher Spülvolumina und Aktivierungen auf die Entfernung von Dentinspänen aus simulierten Wurzelkanalextensionen Der Medizinischen Fakultät der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Zur Erlangung des Doktorgrades Dr. med. dent. vorgelegt von Max Dietrich Adam aus Moshi (Tansania)

2 Als Dissertation genehmigt von der Medizinischen Fakultät der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Vorsitzender des Promotionsorgans: Prof. Dr. Dr. h. c. J. Schüttler Gutachter: Prof. Dr. A. Petschelt Gutachter: PD Dr. M. Taschner Tag der mündlichen Prüfung: 26. April 2016

3 Gewidmet meiner Familie

4 I Inhaltsverzeichnis 1. Zusammenfassung Einleitung Literaturübersicht Anatomie des Wurzelkanals Ziele der Wurzelkanalaufbereitung Ziele der Wurzelkanalspülung Arten von Spüllösungen Schmierschicht ( smear layer ) Spültechniken Andere Reinigungstechniken Material und Methoden Aufbereitung der Wurzelkanäle Gefrierbruch Anlage der Rillen und Mulden Füllen der Rillen und Mulden Reponieren der Wurzelhälften Wurzelkanalspülung und Aktivierung Lichtmikroskopische Untersuchung Auswertung der Bilder Statistik Ergebnisse Bilder Reinigungsbeurteilung bezüglich der einzelnen Betrachter Durchschnittliche Reinigungsleistung Statistische Auswertung Diskussion Ziel Diskussion der Methodik Diskussion der Ergebnisse... 47

5 II 6.4 Empfehlungen Literaturverzeichnis Anhang Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Materialien und Geräte Ergebnisprotokolle Danksagung... 64

6 1. Zusammenfassung 1 Hintergrund und Ziele Spüllösungen unterstützen die mechanische Wurzelkanalaufbereitung und haben in der Endodontie großen Einfluss auf den Erfolg der Behandlung. Die Wirksamkeit der Spüllösung lässt sich über die Art, die Konzentration, das Volumen und die Temperatur der Spülflüssigkeit beeinflussen. Zusätzlich kann die Effektivität der im Wurzelkanal applizierten Spülung durch gezielte Aktivierung gesteigert werden. Anhand eines Zahnmodells mit artifiziell angelegten, mit Dentindebris gefüllten Ausbuchtungen wurde der Einfluss verschiedener Spülvolumina und verschiedener Aktivierungsarten auf die Reinigungsleistung von Spülflüssigkeiten untersucht. Material und Methode Bezugnehmend auf das Modell von Lee et al. wurden 40 humane, gerade Zähne mit einer Wurzel maschinell bis ISO 80 aufbereitet und über das Gefrierbruchverfahren der Länge nach in zwei Hälften geteilt. In die Kanalwände wurden drei standardisierte Mulden bzw. in der kontralateralen Zahnhälfte eine standardisierte Rille angelegt. Rillen und Mulden wurden mit Dentindebris befüllt und die Zahnhälften remontiert. Diese teilbaren Zahnmodelle wurden in vier Gruppen zu je zehn Zähnen aufgeteilt. Die Gruppen 1 und 2 wurden mit 2 ml Zitronensäure und 2 ml NaOCl gespült, wobei die Aktivierung mit Endobürstchen bei Gruppe 1 durch Oszillation, bei Gruppe 2 mit Schall erfolgte. In den Gruppen 3 und 4 wurde mit 10 ml Zitronensäure und 10 ml NaOCl gespült. Die Aktivierung in Gruppe 3 und 4 erfolgte ebenso mit Oszillation bzw. mit Schall. Nach Teilung der Zähne wurden die verbliebenen Verunreinigungen der Rillen und Mulden von drei unabhängigen Betrachtern bei 0,4-, 2- und 6-facher Vergrößerung beurteilt. Die Bewertung erfolgte nach dem Schema von Lee et al., wobei eine vollständig gereinigte Ausbuchtung den Wert 0 und eine vollständig gefüllte Ausbuchtung den Wert 3 erhielt.

7 2 Ergebnisse Die statistische Auswertung der Ergebnisse zeigte, dass die Veränderung des Spülvolumens von 2 ml auf 10 ml keine signifikante Auswirkung auf die Reinigung der Ausbuchtungen hatte. Des Weiteren ergaben sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Aktivierungsarten Schall und Oszillation. Die zur Aktivierung verwendeten Endobürstchen wiesen nach dem Gebrauch starke Verformungen auf. Es wurden aber keine Hinweise auf Borstenfrakturen beobachtet. Die apikalen Mulden waren signifikant schlechter gereinigt als die Rillen und tendenziell schlechter als mittleren und koronalen Mulden sowie die Rillen. Eine vollständige Reinigung wurde mit keiner der unterschiedlichen Methoden erreicht. Die Gruppe 3 (Sonicare / 2 ml Zitronensäure und NaOCl im Wechsel) erzielte dabei bei einem Ausreißer stets Bewertungen von 0 bis 1. Schlussfolgerung Im Gegensatz zu vergleichbaren Studien brachte die Steigerung des Spülvolumens in der vorliegenden Arbeit keine Vorteile. Im Konsens zu anderen Studien erwies sich der apikale Bereich des Wurzelkanals als am schwierigsten zu reinigen. Auch wenn keine signifikanten Unterschiede zwischen den verschiedenen Gruppen vorlagen, wäre aufgrund der günstigsten Ergebnisse die schallaktivierte Spülung bei 2 ml Spülvolumen klinisch zu bevorzugen.

8 3 Summary Objectives Canal irrigation supports the mechanical cleaning of root canals. They have a great influence on the success of the endodontic treatment. The effect of irrigating solutions is affected by type, concentration, volume and temperature of the irrigant. Furthermore, the effectiveness of irrigation solutions can be increased by specific activation techniques. The influence of different irrigation volumes and different types of activation on the cleaning performance of root canal irritants was to be examined by means of a tooth model with simulated canal irregularities that were filled with debris. Material and Methods The used model refers to the model by Lee et al. of the year human teeth with straight root canals were instrumented to ISO 80 and split longitudinally into two halves by using the freeze-fracture technique. The canal wall of one half was prepared with three standardised cavities. The other canal wall was prepared with a standardised groove. After filling the cavities and grooves with dentine debris, the split teeth were reassembled by using adhesive wax. These separable tooth models were divided into four groups of 10 teeth each. Group 1 and 2 were irrigated with 2 ml of citric acid and 2 ml of NaOCl. While group 1 was activated via oscillation, in group 2 sonic activation was used. Group 3 and 4 were irrigated with 10 ml citric acid and 10 ml of NaOCl with activation via oscillation in group 3 and sonic activation in group 4. In all four groups the activation was carried out using endodontic brushes. Results Statistical analysis of the results of the study showed that a change in irrigation volumes from 2 ml to 10 ml did not have any significant effect on the cleansing of the canal wall irregularities. In addition it did not have any impact whether the irrigation solution was activated by sonic or by oscillation. The endodontic brushes utilized for activation showed great deformation after us-

9 4 age. Yet there was no evidence of breaking bristles. The apical cavities tend to be cleaned less than the middle and coronal cavities as well as the grooves. None of the different methods applied effectuated a complete cleaning. Group 3 (Sonicare / 2 ml citric acid alternating with NaOCl) showed with one exception always scores 0 to Conclusions In contrast to comparable earlier studies our results showed no advantage by using greater volumes of irrigation solution. In accordance with other studies the apical portion of the root canal was the most difficult area to be cleaned. Even though no significant differences between the groups were found the results suggest that the most favourable cleaning effect will be obtained with sonic activated irrigation applying a volume of 2 ml.

10 5 2. Einleitung Die Endodontie (griechisch Endodontium: das sich im Zahn Befindende ) ist ein Teilgebiet der konservierenden Zahnheilkunde. Sie beschäftigt sich mit Äthiologie, Diagnostik, Therapie und Prophylaxe der pulpalen und periapikalen Erkrankungen. Sie umfasst ein weites Gebiet, das bei der optimalen Versorgung einer Dentinwunde beginnt und bis zu aufwändigen chirurgischen Eingriffen am Periapex reicht [36]. Die Ursprünge der Endodontie reichen bis in die Antike zurück [67]. Bis in das 17. Jahrhundert beschränkte sich allerdings die endodontische Behandlung maßgeblich auf das Trepanieren schmerzender Zähne. Pierre Fauchard ( ) beschrieb in seinem Werk Le chirurgien dentiste (1733) erstmals Instrumente zur Trepanation und Aufbereitung der Wurzelkanäle. Das nachweislich erste Endodontieinstrument wurde 1838 von Edward Maynard aus einer Uhrfeder gefertigt, die, mit kleinen Einkerbungen versehen, zu einer Exstirpationsnadel umfunktioniert wurde. Die maschinelle Kanalerweiterung entwickelte Oltramare (1892). Sie wurde von William H. Rollins (1899) durch drehzahlbegrenzte Endodontiewinkelstücke verfeinert, wodurch versucht wurde, einer möglichen Instrumentenfraktur vorzubeugen [37]. Heute sind die technischen Mittel ausgereifter, die anatomischen Gegebenheiten im Zahn weitestgehend erforscht und die Ursachen von endodontischen Problemen bekannt. Trotz der technischen Errungenschaften in den letzen 100 Jahren kann eine vollständige Reinigung des endodontischen Hohlraumsystems durch alleiniges Instrumentieren nicht erreicht werden. Zum einen können uninstrumentierte, infizierte Kanalareale zurückbleiben, zum anderen besteht die Gefahr, dass infiziertes, abgetragenes Gewebe ( Debris ) über den Apex hinausgeschoben wird ( extruded material ). Dies kann die periradikuläre Ausheilung verzögern oder eine erneute Entzündungsreaktion ( flare up ) auslösen [37]. Aus diesem Grund wird heute die mechanische Aufbereitung durch chemische Spülungen

11 6 ergänzt. Man spricht dabei von der chemo-mechanischen Aufbereitung. Die Spüllösungen sollen dabei eine desinfizierende und Gewebe auflösende Wirkung bei gleichzeitiger biologischer Verträglichkeit und einfacher Applizierbarkeit aufweisen [8]. Natriumhypochlorit (NaOCl) erfüllt diese Anforderungen nach heutigem Wissensstand am besten und ist so als wässrige Lösung mit einer Konzentration von 0,5% - 5% zum Mittel der Wahl geworden [100]. Aktuelle Arbeiten beschäftigen sich mit der Effektivitätssteigerung herkömmlicher Spüllösungen [70,92]. So kann es durch Erwärmen der Lösungen [3,77], Schall- und Ultraschallanwendung [87] oder Wechselspülungen mit anderen Spüllösungen zu einer Aktivierung der Spülflüssigkeit und damit zu einer Effizienzsteigerung kommen. Die vorliegende Studie befasst sich mit der Reinigungswirkung verschiedener Spülmethoden in geraden Wurzelkanälen. Dazu wurden unterschiedliche Volumina sowie unterschiedliche Aktivierungen der Flüssigkeiten (Oszillation durch das Endo-EZE Winkelstück, Schall durch Sonicare-Schallzahnbürste) jeweils in Kombination mit speziellen Endobürstchen angewendet. Untersucht wird die Effizienz der unterschiedlichen Spülmethoden hinsichtlich der Fähigkeit, Gewebe und Detritus aus Ausbuchtungen, Dentin- und Seitenkanälen zu entfernen. Um die Verästelungen und Ausbuchtungen eines natürlichen Wurzelkanals zu simulieren, wurden im apikalen Anteil der Kanalwand drei Mulden und gegenüberliegend eine Rille angelegt, die sich in Bezug auf Abmessungen, Lage und Herstellung an dem Zahnmodell von Lee et al. orientierten [45].

12 7 3. Literaturübersicht 3.1 Anatomie des Wurzelkanals Hess [35], Meyer und Scheele [55] prägten maßgeblich die Vorstellung des Wurzelkanalsystems. Sie erkannten, dass sich der Wurzelkanal in der Realität stark von der idealisierten Lehrbuchdarstellung unterscheidet, in denen die Wurzelkanäle als gerade, parallelwandige Rohre mit kreisrundem Querschnitt beschrieben wurden. Im Gegensatz dazu ist der Wurzelkanal nach Meyer und Hülsmann ein morphologisch sehr komplexes Hohlraumsystem, das in jedem menschlichen Zahn unterschiedlich ausgebildet ist [54]. Der Kanalquerschnitt ist in den meisten Kanalanteilen nicht kreisrund, sondern oval-elliptisch, selten dreieckig, c-förmig oder irregulär [9,21,40]. Diese Variablen führen zu einem unregelmäßigen und unvorhersehbaren anatomischen Aufbau des Wurzelkanals, der sich treffender mit dem Begriff Wurzelkanalsystem oder endodontisches Hohlraumsystem beschreiben lässt. Vor allem in der Apikalregion ist das Endodont ein außerordentlich komplexes dreidimensionales Netzwerk mit zahlreichen Seitenkanälen, Buchten und Nischen, blind endenden Divertikeln und Anastomosen der einzelnen Kanäle untereinander [7]. Hier finden sich neben dem Foramen physiologicum, dem Austrittspunkt des Gefäß- Nervenbündels an der Zahnwurzelspitze, in über 30% der Molaren akzessorische Foramina [13]. Allgemein können dort in über 98% der untersuchten Molaren deltaförmige Aufgabelungen des Hauptkanals [96] beschrieben werden, welche man als apikale Ramifikationen oder auch als apikales Delta bezeichnet. Sie stellen für den endodontischen Behandler eine Herausforderung dar, da sich durch zahlreiche Berührungspunkte zum umliegenden Gewebe Nischen bilden können, in denen sich Keime und infizierter Debris [6] ablagern. Diese sind einer Reinigung gar nicht oder nur sehr schwer zugänglich.

13 8 3.2 Ziele der Wurzelkanalaufbereitung Für den Erfolg der Wurzelkanalbehandlung ist die Aufbereitung des Wurzelkanals entscheidend. Sie dient, dazu vitales und nekrotisches Pulpagewebe sowie Mikroorganismen und die bei der Aufbereitung anfallenden Dentinspäne aus dem Kanal zu entfernen. Des Weiteren soll das Lumen des Wurzelkanals in einer definierten, konischen Form erweitert werden, die anschließend dreidimensional vollständig verschlossen werden kann [25,85]. Um diese Ziele zu erreichen, stellt die European Society of Endodontology in einer im Jahr 2006 herausgegebenen Richtlinie [25] folgende Anforderungen an den Behandler: Die bearbeiteten Wurzelkanäle sollen dem ursprünglichen Kanalverlauf entsprechen Die bearbeiteten Wurzelkanäle sollen eine konische Verlaufsform erhalten Die bearbeiteten Wurzelkanäle sollen in einer apikalen Verengung enden Die bearbeiteten Wurzelkanäle sollen ihre apikale Konstriktion beibehalten Die endgültige Aufbereitungslänge soll der zu Anfang bestimmten Arbeitslänge entsprechen Während der Aufbereitung soll der Wurzelkanal reichlich gespült werden 3.3 Ziele der Wurzelkanalspülung Das Vorhandensein von Bakterien im Wurzelkanal spielt eine entscheidende Rolle bei der Entstehung einer apikalen Parodontitis. Aus diesem Grund ist das Ziel einer Wurzelkanalbehandlung die bestmögliche Elimination der Bakterien [41,83]. Da eine alleinige mechanisch-instrumentelle Aufbereitung des

14 9 Wurzelkanals nur eine unzureichende Säuberung des Hohlraumsystems bewirkt, empfiehlt sich eine chemo-mechanische Aufbereitung [5,28,56-57]. Dabei wird der Wurzelkanal zusätzlich zur Instrumentierung mit einer Flüssigkeit gespült. Neben der Reduktion von Keimen und bakteriellen Toxinen ist ein weiteres Ziel die Auflösung und Entfernung von Resten des Pulpagewebes aus dem Wurzelkanal, um noch verbleibenden Bakterien die Nahrungsgrundlage zu entziehen. Vor allem bei nekrotischen Zähnen ist nicht nur das Kanallumen mit den darin befindlichen Geweberesten infiziert, sondern auch die Dentintubuli beherbergen teilweise bis hin zur Dentin-Zement-Grenze Bakterien [61,102], die es zu eliminieren gilt. Außerdem soll durch die Spüllösung die Gleitfähigkeit der Instrumente erhöht werden, was die mechanische Aufbereitung und den Abtransport von Dentinspänen unterstützt [8]. Alle Spüllösungen sollen neben der desinfizierenden Wirkung biologisch verträglich, Gewebe auflösend und einfach zu applizieren sein [8,100]. 3.4 Arten von Spüllösungen Theoretisch hat jegliche Spülflüssigkeit allein durch ihre mechanische Spülwirkung einen gewissen antimikrobiellen Effekt [16]. Delany et al. und Byström et al. zeigten, dass eine Spülung des Wurzelkanals unter alleiniger Verwendung von Kochsalzlösung eine Reduktion der Bakterienanzahl um etwa den Faktor 10 bewirkt [15,22]. Daraus ergibt sich, dass für die Reinigungsleistung einer Spülflüssigkeit die Größe des verwendeten Volumens ein wichtiger Parameter ist [74,78].

15 Natriumhypochlorit (NaOCl) Als Spüllösung in der Endodontie findet NaOCl seit den 20er Jahren des vorigen Jahrhunderts in Konzentrationen von 0,5% - 5,25% Anwendung [17]. Hierbei macht man sich die Gewebe auflösende [58] und die antibakterielle Wirkung der Flüssigkeit zunutze, welche von Grossmann & Meiman erstmals nachgewiesen wurde [31]. Zudem ist NaOCl in der Lage, bakterielle Endotoxine zu blockieren [14]. Chemisch betrachtet ist Natriumhypochlorit das Natriumsalz der hypochlorigen Säure. In wässriger Lösung, wie im Wurzelkanal verwendet, dissoziiert es wieder zu hypochloriger Säure (HOCl) und Hypochlorit-Ionen (OCl - ): NaOCl + H 2 O HOCl + NaOH HOCl H + + OCl - Sowohl OCl - als auch HOCl sind stark reaktive Oxidationsmittel und deshalb antibakteriell wirksam. Lange Zeit ging man davon aus, dass höher konzentrierte NaOCl-Spülungen einen stärkeren Reinigungseffekt auf den Wurzelkanal haben. Daraus resultierten zum Teil schwere Nerven- und Gewebeschäden, wenn NaOCl versehentlich über den Apex hinaus ins periapikale Gewebe gepresst wurde [39,60]. Bei Hypochloritlösungen ist das Potenzial, Gewebe aufzulösen (und damit auch zu schädigen), fast ausschließlich von der Konzentration an freiem Chlor in der Lösung abhängig und nicht, wie früher beschrieben, vom ph-wert oder der Osmolarität [101]. Klinisch bedeutet dies, dass eine Spülung mit einer niedrig konzentrierten Lösung und einem größeren Spülvolumen eine bessere Reinigungseffizienz aufweist, als ein kleines Volumen an Spüllösung mit einer höheren Konzentration. Gleichzeitig minimiert sich dabei auch das Risiko, große Mengen an freiem Chlor in das periapikale Gewebe zu spülen [102].

16 11 Um eine weitere Effektivitätssteigerung zu erreichen, kann NaOCl erwärmt werden. Die antimikrobielle und Gewebe auflösende Wirkung der Lösung wird im Bereich von 5 C bis 60 C durch eine Temperaturerhöhung von 5 C mehr als verdoppelt. So hat eine 1 % NaOCl- Lösung bei 45 C den gleichen Effekt wie eine 5,25 % Lösung bei 20 C [79]. Dadurch kann bei gleicher Effektivität die Gefahr von Gewebeschädigung beim Patienten reduziert werden [19] Chlorhexidin (CHX) Chlorhexidin (C 22 H 30 Cl 2 N 10 ) hat die Eigenschaft, sich in die Membran von Bakterien einzulagern und diese zu zerstören. Dies führt vor allem zur Reduktion von gram-positiven Kokken (z.b. Enterokokken) und Pilzen. Geringere Wirkung zeigt CHX dagegen bei gram-positiven und gram-negativen Stäbchen sowie bei behüllten Viren. Säurefeste Stäbchen, einige behüllte Viren und Sporen werden von CHX gar nicht erfasst [8]. In der Endodontie finden CHX- Spüllösungen mit einer Konzentration zwischen 0,2% und 2% Anwendung. Aufgrund seiner selektiven Wirkung gegen Prokaryontenmembranen ist CHX sehr gut verträglich (biokompatibel) [97]. Im Gegensatz zu NaOCl ist es jedoch nicht Gewebe auflösend und wirkt nicht hemmend auf bakterielle Endotoxine. Aus diesem Grund wird es von der Deutschen Gesellschaft für Zahn, Mundund Kieferheilkunde (DGZMK) als Zusatzspülung zu NaOCl empfohlen. Aufgrund seiner guten Wirkung gegen Enterokokkus faecalis wird CHX bevorzugt bei Wurzelkanalrevisonen verwendet, bei denen dieser Keim häufig auftritt [8]. Da beim Vermischen von NaOCl mit CHX schwerlösliches, toxisches 4- Chloranilin ausfällt, ist eine neutralisierende Zwischenspülung erforderlich Zitronensäure Zitronensäure (C 6 H 8 O 7 ) ist eine farblose, wasserlösliche Carbonsäure. Sie zählt zu den Fruchtsäuren und kann heutzutage sehr kostengünstig über Gärprozesse mit Hilfe des Schimmelpilzes Aspergillus niger erzeugt werden. In

17 12 der Endodontie wird Zitronensäure in einer Konzentration von bis zu 40 % als Spüllösung verwendet. Sie bildet einen Komplex mit Calcium, was dazu führt, dass die anorganischen Anteile des smear layers [49] sowie bei höherer Konzentration auch peritubuläres Dentin [8,65] gelöst und entfernt werden. Gleichzeitig kann ein konzentrationsabhängiger antimikrobieller Effekt auf bestimmte Bakterienarten nachgewiesen werden [80]. Zitronensäure wird heute vor allem als Wechselspülung oder als abschließende Spülung in Kombination mit NaOCl verwendet. So macht man sich die unterschiedlichen Wirkungen der verschiedenen Spülungen zu Nutze. Es ist allerdings zu beachten, dass Zitronensäure mit NaOCl reagieren kann und es so zu einem Verlust der antimikrobiellen Wirkung und der Gewebe auflösenden Eigenschaft von NaOCl kommen kann [103]. Die dabei ablaufende Reaktion führt unter Aufschäumen der beiden Agenzien zur Bildung von freiem Chlor, welches bakterizid wirkt: 4 C 6 H 8 O NaOCl 4 C 6 O 7 H 7 Na + 2 Cl 2 + O H 2 O Ob sich die Schaumbildung positiv auf die Reinigungseffizienz auswirkt oder nicht, wird kontrovers diskutiert [10]. Studien bescheinigen der Wechselspülung jedoch eine hohe Reinigungsleistung [1,9,49] Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) 1957 wurde EDTA (C 10 H 16 N 2 O 8 ) erstmals in der Endodontie als Spüllösung verwendet. Aus chemischer Sicht ist diese Flüssigkeit ein großmolekularer Komplexbildner (Chelator). EDTA ist in der Lage selektiv Kalziumionen des Dentins an sich zu binden [37]. Daraus resultiert, je nach Konzentration der Lösung, ein Dentin erweichender Effekt. Von dieser Eigenschaft erhoffte man sich bei der Markteinführung bessere Erfolge bei der Aufbereitung enger und kalzifizierter Wurzelkanäle [59].

18 13 Mittlerweile ist bekannt, dass EDTA sich besonders gut für die Entfernung des smear layers eignet und so die Dentintubuli nach der Instrumentierung für eine antimikrobiell wirkende Spülung zu öffnen. Viele Studien haben sich mit der Kombination von EDTA und NaOCl beschäftigt. Dabei hat eine Abschlussspülung bestehend aus 10 ml einer 17 % EDTA Lösung und 10 ml 5,25 % NaOCl die beste Reinigungsleistung gezeigt. Die empfohlene Konzentration für EDTA liegt zwischen 10 % und 17 % [59] Wasserstoffperoxid Wasserstoffperoxid (H 2 O 2 ) ist eine schwach saure, farblose, flüssige Lösung, die in der Endodontie in Konzentrationen von 3 % - 5 % als Spülung verwendet wird [37]. Studien zeigen, dass H 2 O 2 einen signifikant geringeren antimikrobiellen Effekt hat als NaOCl [34,77]. Trotzdem wird H 2 O 2 bei vielen Behandlern noch als bevorzugtes Spülmedium verwendet. Bei Kontakt mit Gewebe, Blut oder Eiter wird es durch die Enzyme Katalase und Glutathion-Peroxidase in molekularen Sauerstoff umgewandelt. Dabei kommt es zu einer starken Schaumwirkung [37]. Im Kanal verbleibendes oder über den Apex hinaus verpresstes H 2 O 2 reagiert mit der Peroxidase des Blutes. Der dabei frei werdende Sauerstoff kann zu emphysemartigen Schwellungen und Schmerzen führen, die auf eine Druckerhöhung im geschlossenen Wurzelkanal zurückzuführen sind [38]. Die Wechselspülung mit NaOCl wird von der DGZMK nicht empfohlen, da H 2 O 2 die gewebsauflösende und antibakterielle Wirkung von NaOCl stark vermindert [8]. H 2 O 2 + NaOCl H 2 O + NaCl + O 2

19 Schmierschicht ( smear layer ) Der englische Begriff smear layer bezeichnet die Schmierschicht, die sich bei der mechanischen Instrumentierung der Kanalwand bildet. Diese setzt sich aus organischem und anorganischem Material zusammen. Während der anorganische Anteil hauptsächlich aus Dentinspänen besteht, enthält der organische Anteil neben Pulpagewebe oft auch Bakterien und deren Stoffwechselprodukte [52-53]. Lange Zeit wurde kontrovers darüber diskutiert, ob die komplette Entfernung der Schmierschicht Auswirkungen auf den Erfolg einer endodontischen Behandlung hat oder nicht [20,98]. Heute überwiegt die Meinung, dass die Schmierschicht entfernt werden muss [99]. Zum einen können so antimikrobielle Spüllösungen oder medikamentöse Einlagen die Dentinkanälchen und akzessorischen Kanäle besser penetrieren und ihre Wirkung stärker entfalten. Zum anderen weisen einige Wurzelkanalfüllpasten (Sealer) eine deutlich erhöhte Verbundfestigkeit auf, wenn die Schmierschicht entfernt wird [24]. Dies hat ein besseres klinisches Ergebnis zur Folge - anders als früher vermutet hat der smear layer auf Dauer keine abdichtende Funktion. Um die Schmierschicht zu entfernen, wird die Anwendung von NaOCl in Kombination mit EDTA [10] oder Zitronensäure [49] empfohlen. Während NaOCl organische Bestanteile entfernt, lösen EDTA und Zitronensäure die anorganischen Anteile aus der Schmierschicht [72,81]. 3.6 Spültechniken Bis heute gibt es keine Spüllösung, die allein allen Anforderungen gerecht wird [32]. Um die bestmöglichen Ergebnisse zu erzielen, werden in der Praxis oft zwei Spüllösungen als Wechselspülung miteinander kombiniert, z.b.

20 15 NaOCl mit EDTA oder mit CHX [30,44,68]. Wichtig ist, dass während des Aufbereitens eine ausreichend große Menge an Spülflüssigkeit verwendet wird. Die Erhöhung des Spülvolumens geht mit einer erhöhten Keimfreiheit einher [16]. Deshalb wird empfohlen, mehrfach zu spülen, und nach jeder Instrumentengröße eine Zwischenspülung durchzuführen [33]. Für eine möglichst hohe Effektivität ist es von größter Bedeutung, dass die Lösungen alle Teile des Wurzelkanalsystems vor allem in den verzweigten apikalen Teil penetrieren. Walton und Torabinejad postulierten: The most important factor is the delivery system and not the irrigating solution per se [93]. Die Art und Weise, wie die Spüllösung eingebracht wird, trägt also entscheidend zum Erfolg bei. Die folgende Auflistung gibt eine Übersicht über die aktuellen Methoden der Wurzelkanalspülung. Sie werden in manuelle und maschinelle Systeme unterteilt [32] Kanülenspülung Bei der konventionellen Methode wird die Spüllösung über eine Einmalspritze mit einer Kanüle in den Kanal eingebracht. Dabei ist von entscheidender Bedeutung, dass die Kanüle so schmal ist, dass sie druckfrei platziert werden kann und nicht im Wurzelkanal feststeckt. So soll ein problemloser Abfluss nach koronal und ein besseres Herausschwemmen des Debris erreicht werden. Außerdem wird so ein Überpressen von Spüllösung oder infiziertem Debris über den Apex (apikale Extrusion) vermieden [39]. Ein weiterer Vorteil einer schmalen Kanüle ist die größere Eindringtiefe im Wurzelkanal, was wiederum eine höhere Spülleistung zur Folge hat. So konnten Chow et al. anhand einer Studie belegen, dass die Effektivität einer Wurzelkanalspülung nur einen Millimeter über die Kanülenspitze wirksam ist [16]. Auch in weiteren Studien wurde belegt, dass die Reinigung eines Wurzelkanalabschnittes in direktem Zusammenhang mit dessen Lage zum Kanülenende steht [2,75].

21 16 Neben den geringen Materialkosten ist die vergleichsweise leichte Kontrolle der Eindringtiefe und des verwendeten Spülvolumens ein Vorteil der Kanülenspülung [89]. Trotzdem ist die manuelle Kanülenspülung im Vergleich zu anderen Spülmethoden weniger effektiv [32]. In einer richtungweisenden Studie stellten Ram et al. heraus, dass sie erst ab einer Aufbereitungsgröße von ISO 40 wirksam ist [64]. Townsend et al vergleichen in einer In-vitro-Studie sieben verschiedene Spülsysteme und kommen zu dem Ergebnis, dass die einfache Kanülenspülung im Vergleich zur ultraschallaktivierten Spülung signifikant schlechtere Ergebnisse erzielt [87] Ultraschallaktivierte Spülungen Mit dem Ziel einer Effektivitätssteigerung bei der Kanalreinigung werden seit 1957 ultraschallaktivierte Spülungen in der Endodontie verwendet [66]. Als Ultraschall bezeichnet man Frequenzen von über 20 khz. In der Literatur werden zwei Arten der Ultraschallaktivierung beschrieben: Bei der aktiven Form (UI = Ultrasonic Instrumentation) wird die mechanische instrumentelle Kanalaufbereitung durch Ultraschall unterstützt. Studien haben gezeigt, dass sich hierbei der Dentinabtrag im Kanallumen schlecht kontrollieren lässt. Dies hat unerwünschte Begradigungen von gekrümmten Kanälen und Stufenbildung zur Folge. Deshalb ist diese Methode nur bedingt für den praktischen Einsatz geeignet [51,92]. Dem gegenüber steht die passive Form (PUI= Passive Ultrasonic Instrumentation). Sie wurde 1980 erstmals von Weller et al. beschrieben [95]. Dabei wird erst nach der vollständigen Wurzelkanalaufbereitung [100] ein oszillierender dünner Draht oder eine dünne Feile (ISO 10-20) [90] frei schwingend in den Kanal eingeführt. Durch den fehlenden Wandkontakt werden Begradigungen und Stufenbildung vermieden [40]. Der Kontakt von Instrument und Flüssigkeit leitet die Energie auf die umgebende Spülflüssigkeit weiter, wobei sich so genannte Schallknoten und Schallbäuche ausbilden. Man spricht dabei von

22 17 schwingungsinduzierter akustischer Strömung ( acoustic streaming ) [90]. Sie ist definiert als konstante, einseitige Zirkulation einer Flüssigkeit in der Umgebung eines kleinen vibrierenden Objektes. Acoustic streaming wird als Ursache für die Effizienz von Ultraschallspülungen verstanden [3-4]. Lumley et al. fanden heraus, dass sich die Reinigungsleistung im Wurzelkanal mit der Stärke der akustischen Strömung verbessert [50] Schallaktivierte Spülungen Tronstad et al. benutzten als erste Schall unterstütze Endodontieinstrumente [88]. Schallaktivierte Spülungen arbeiten in einem Frequenzbereich von 1 6 khz [4]. Im Unterschied zu Ultraschall schwingen sie mit einer höheren Amplitude und erzielen dabei größere Vor- und Rückbewegung. Bei eingeschränkter Bewegung (z.b. im engen Wurzelkanal) reduziert sich die seitwärts gerichtete Oszillation zu Gunsten einer rein longitudinalen Schwingung. Diese Art der Schwingung hat sich für die Wurzelkanalreinigung als besonders effizient erwiesen, weil die Schwingungsamplitude größtenteils unabhängig von der Art der benutzten Feilen ist [91]. Allerdings wurde der PUI in vielen Studien eine höhere Reinigungsleistung zugeschrieben [70,82,94] Bürstchen Erste Versuche mit Endobürstchen wurden 1979 von The et al. unternommen, in dem Endoinstrumente mit Baumwolle umwickelt wurden. Bei dieser Technik wird die Baumwolle so an das Kanallumen angepasst, dass sie beim Einführen der Instrumente leichten Druck auf die Wand ausübt und so den Kanal säubert [86]. Unzureichende Flexibilität und geringe Expansionsmöglichkeiten verhindern die Reinigung von Unregelmäßigkeiten im Wurzelkanal [42]. Bei der von der Firma C&S Microinstruments Limited (Markham, Ontario, Kanada) entwickelten Endobrush werden Nylonborsten über einen gezwirbelten

23 18 Metalldraht zur Bürstenform zusammengehalten. Keir et al. erzielten mit Endobrush auch bei Kanalausbuchtungen und Isthmen sehr gute Reinigungsergebnisse, solange diese innerhalb der Reichweite der Nylonborsten lagen. In dieser Studie wurde die Kanalwand immer am Ende der Aufbereitung mit einer Kombination aus 90 Grad Dreh- und 3 mm Hubbewegung instrumentiert. Die verwendeten ISO 30 und ISO 40 Instrumente konnten aufgrund Ihres Durchmessers aber nicht bis auf Arbeitslänge in den Kanal eingeführt werden. Das hatte, neben einer ungenügenden Reinigung der weiter apikal gelegenen Kanalabschnitte auch ein Verbolzen des Debris in diesem Bereich zur Folge. Die Autoren empfehlen kleinere Instrumente bzw. Instrumente, die dem konischen Verlauf des Wurzelkanals besser nachempfunden sind [42]. Im Unterschied dazu besteht die CanalBrush (Coltène Endo, Langenau, Deutschland) komplett aus Polypropylen und hat einen mit Taper.02 konischen Bürstchenkern. Weise et al. fanden heraus, dass die CanalBrush zwar weniger effizient reinigt als die PUI, aber besser als schallaktivierte oder nicht aktivierte Spülungen. Als nachteilig wurde die geringe Stabilität beschrieben, die zu einem sehr hohen Materialverbrauch führte [94]. Die apikale Reinigungsleistung kann mit der der Endobrush von Keir et al. verglichen werden [94]. Salman et al. kamen zu dem Ergebnis, dass eine abschließende Spülung des Wurzelkanals mit EDTA für 90 Sekunden und gleichzeitiger Aktivierung über 30 Sekunden mit Sonicare und CanalBrush zu signifikant besseren Ergebnissen führt als in den Kontrollgruppen ohne Aktivierung [71]. 3.7 Andere Reinigungstechniken Wie in vielen anderen Fachgebieten der Medizin werden auch in der Endodontie hohe Erwartungen an die Lasertherapie gestellt. Besonders viel versprechend ist hierbei die so genannte Laser Activated Irrigation (LAI). Dabei wird einem mit Wasser gefüllten Wurzelkanal über einen dentalen Laser (z.b. Nd:YAG Laser oder Er,Cr:YSGG Laser) kurzzeitig hohe Energie zugeführt

24 19 [11]. Dies führt zur Ausbildung von Dampfblasen mit großem kinetischem Potential im Kanallumen [21,48]. Nach !s fallen die Dampfblasen in sich zusammen. Dadurch kommt es zur Ausbildung von starken Druckwellen [21,47]. Ähnlich wie bei dem durch Ultraschallreinigung auftretenden Acoustic Streaming ist hier die entstehende Strömung der Druckwellen in der Lage, jegliche Art von Ablagerungen von der Kanalwand zu reißen. Im Gegensatz zur PUI ist die Laseraktivierung auch bei engen, gekrümmten Kanälen möglich [48]. Roeland et al. verglichen in einer In-vitro-Studie die Reinigungsleistung von konventioneller Kanülenspülung mit der PUI und der LAI. Sie stellten fest, dass die LAI eine signifikant bessere Reinigungsleistung als die PUI erbrachte. Die PUI wiederum reinigte signifikant effektiver als die konventionelle Kanülenspülung [21]. Eine weitere Möglichkeit der Kanaldesinfektion mittels Laser zeichnet sich mit der antimikrobiellen photodynamischen Therapie (apdt) ab. Bei diesem Verfahren wird der Wurzelkanal mit einer lichtempfindlichen Substanz (Photosensibilisator) gespült. Diese dringt selektiv in Bakterien ein. Nach einer kurzen Einwirkzeit wird der Photosensibilisator über ein energiearmes Laserlicht in einen chemisch instabilen Zustand überführt. Durch die in der Folge ablaufende Reaktion kommt es zu einer Reduktion von Sauerstoff. Dieser wirkt toxisch auf Mikroorganismen. Garcez et al. verglichen in mehreren Studien [26,29] die Wirksamkeit von konventioneller chemomechanischer Wurzelkanalaufbereitung mit der apdt und einer Kombination aus beidem. Dabei hinterließ die alleinige Therapie mit apdt einen keimärmeren Wurzelkanal als die konventionelle Spülung, jedoch ein stärker infiziertes Resultat als bei Kombination [28-29]. Dieses Ergebnis konnte in einer In-vivo-Studie bestätigt werden [27].

25 20 4. Material und Methoden 4.1 Aufbereitung der Wurzelkanäle Ziel dieser Studie ist es zu prüfen, ob es signifikante Unterschiede in der Effektivität von Wurzelkanalspülungen gibt, die mit Hilfe der CanalBrush durchgeführt werden, wenn man zum einen das Volumen, zum anderen die Aktivierungsart der Spülflüssigkeit variiert. Zu diesem Zweck wurden 40 extrahierte, unversehrte, humane Zähne aus dem Front- und Seitenzahnbereich mit geraden Wurzeln verwendet. Als Lagermedium wurde bis zur Trockenphase im Inkubator 0,5% Chloramin-T (Werkstoffwissenschaftliches Labor der Zahnklinik 1 der Friedrich-Alexander- Universität, Erlangen, Deutschland) verwendet. Die äußerlich gereinigten Zähne wurden mit Hilfe eines roten Winkelstückes (NSK Ti- Max Ti95L, NSK Nakanishi, Inc., Tochigi-ken, Japan) und eines blauen Diamantschleifers (882F, Meisinger, Neuss, Deutschland) unter Wasserkühlung dekapitiert. Diese Vorgehensweise erwies sich als sinnvoller als die klinische Trepanation, da so der Wurzelkanal leicht aufzufinden war und gleichzeitig eine eindeutige Referenz für die anschließende Längenmessung des Zahnes geschaffen wurde. Dabei wurden auch für den Versuch unbrauchbare Wurzeln aussortiert. Das erste Gängigmachen des Wurzelkanals erfolgte mittels K-Feilen der ISO- Größen 10 (VDW, München, Deutschland). Daraufhin wurde ein Silberstift der ISO-Größe 8 (VDW) auf Arbeitslänge in den Kanal eingebracht und ein Röntgenbild (Röntgengerät Heliodent DS, Sirona dental systems GmbH, Bensheim, Deutschland) angefertigt. Die Beurteilung der Röntgenbilder sowie die Längenmessung erfolgten mit dem Programm Digora (Digora für Windows 2.1, Soredex, Helsinki, Finnland). So ließ sich die exakte Kanallänge, der Kanalverlauf und damit die Eignung der Zähne für den Versuch darstellen (Abb. 1, Seite 21). Die Arbeitslänge wurde auf Zahnlänge -2 mm festgelegt.

26 21 Silberstift Abb. 1: Beispielbild für Röntgenaufnahme eines dekapitierten Zahnes mit Silberstift #08 zur Längen- und Krümmungsmessung Im Folgenden wurden die Wurzelkanäle maschinell bis ISO 80 aufbereitet. Die hierfür verwendeten Instrumente waren Nickel-Titan-Feilen des FlexMaster- Systems (VDW) und des MiTyRoto- Systems (JS Dental Manufacturing, Ridgefield, Connecticut, USA). Als Antrieb wurde der drehzahlbegrenzte Motor Endostepper (S.E.T., Olching, Deutschland) benutzt. Die Aufbereitung erfolgte mit Hilfe der Crown-down-Technik. Dabei wurde zunächst der koronale Kanalanteil mit Taper.06 absteigend von # 30 bis # 20 und mit Taper.04 absteigend von #30 bis #20. erweitert. Im Anschluss erfolgte die vollständige Aufbereitung der Wurzelkanäle auf Arbeitslänge mit Taper.02 aufsteigend von #20 bis #80 (Tab. 1). Da Flexmaster-Feilen nur bis zu einer Größe von ISO 70 erhältlich sind, wurde für die ISO Größe 80 auf Mity Roto Files zurückgegriffen..06/#30.06/#25.06/#20.04/#30.04/#25.04/#20.02/#20.02/#25.02/#30.02/#35.02/#40.02/#45.02/#50.02/#60.02/#70.02/#80 Tab 1: Anwendungszyklus der Flexmaster-Feilen (grau) und der MiTyRoto Feile (blau)

27 22 Zwischen jedem Instrumentenwechsel wurde jeder Wurzelkanal mit einer Wechselspülung bestehend aus 2 ml Natriumhypochloritlösung 3 % (Hedinger, Stuttgart, Deutschland) und von 2ml Zitronensäure 40 % (Apotheke des Universitätsklinikums Erlangen, Erlangen, Deutschland) gespült, um abgetragenes Zahnmaterial zu entfernen. Die Lösungen wurden mittels einer 2ml Einmalspritze (B. Braun, Melsungen, Deutschland), die mit einer stumpfen Kanüle (Transcojet, Neumünster, Deutschland) bestückt war, in den Kanal eingebracht. 4.2 Gefrierbruch Mit einer diamantierten Trennscheibe (Horico, Berlin, Deutschland) mit einem Durchmesser von 8 mm und einer Stärke von 0,2 mm wurden entlang des gesamten Zahnes zwei gegenüberliegende Sollbruchstellen angelegt. Dabei wurde im Besonderen auf die Unversehrtheit der Wurzelkanalwand geachtet. Die getrockneten Zähne wurden mit einer Pinzette (Hu-Friedy Mfg. Co., LLC., Tuttlingen, Deutschland) für 120 Sekunden in flüssigen Stickstoff getaucht. Die so versprödeten Proben konnten mit Hilfe eines LeCron Spatels (Hu- Friedy Mfg. Co.) in zwei Teile gespalten werden [62-63]. Zähne, die in drei oder mehr Teile zerbrochen waren, wurden verworfen. Alle so erhaltenen Zähne wurden von diesem Zeitpunkt an einzeln in durchnummerierten Gefäßen mit Chloramin-T Lösung aufbewahrt. 4.3 Anlage der Rillen und Mulden Um standardisierte Versuchsbedingungen zu erhalten und um die natürlicherweise auftretenden Verästelungen und Ausbuchtungen des WK zu simulieren,

28 23 wurden im apikalen Anteil der Kanalwand drei Mulden, sowie gegenüberliegend eine Rille angelegt. Für einen besseren Vergleich zu schon bestehenden Studien von Lee et al. [45] und Weise et al. [94], wurden die Vorgaben bezüglich Abmessungen, Lage und Herstellung der Mulden und Rillen aus diesen Studien übernommen. Rille Die Rille sollte sich zentral im Wurzelkanal, mit einer Gesamtlänge von 4 mm und einer maximalen Tiefe von 0,5 mm befinden, und dabei 2-6 mm vom Apex entfernt sein (Abb.2 und 3, Seite 24). Abb. 2 Schematische Darstellung einer Wurzelkanalhälfte (Schema nach Lee et al. 2004) [45]): a) Lokalisation der Rille in der Zahnhälfte b) Längsschnitt der Rille

29 24 Abb.3: Aufsicht auf eine Zahnhälfte mit angelegter Rille Neben einer entsprechenden Markierung des Zahnes unter dem OP- Mikroskop (Zeiss MicroImaging GmbH, München, Deutschland) wurde auch die zur Anfertigung verwendete Trennscheibe (Horico) bei 0,5 mm unter dem OP-Mikroskop (Zeiss MicroImaging GmbH) mit einer Filzstiftmarkierung versehen. Durch diese beiden Anhaltspunkte konnten bei Röntgen- Kontrollaufnahmen Eindringtiefen von 0,42 mm 0,56 mm erreicht werden, was als vernachlässigbar ungenau bezeichnet werden kann. Mulden Die Mulden sollten sich zentral im Wurzelkanal, mit einem Abstand von 2 mm, 4 mm und 6 mm vom Apex befinden. Die Tiefe der Bohrung sollte 0,5 mm und der Durchmesser 0,3 mm betragen (Abb. 4 und 5, Seite 25 ).

30 25 Abb. 4 Schematische Darstellung einer Wurzelkanalhälfte (Schema nach Lee et al. 2004) [45]): a) Lokalisation der Mulden in der Zahnhälfte b) Längsschnitt einer Mulde Abb.5: Aufsicht auf eine Zahnhälfte mit drei angelegten Mulden

31 26 Dazu wurde ein modifizierter Fissurenerweiterer (Meissinger, Neuss, Deutschland) mit einem Durchmesser von 0,3 mm an der Spitze verwendet. Um eine konstante Eindringtiefe von 0,5 mm bei jeder Anwendung zu erreichen, wurde die Spitze des Bohrers auf einen horizontal halbierten, 0,5 mm hohen Gummistopper (Dentsply, Ballaigues, Schweiz) gespießt und der freiliegende Rest mit lichthärtendem Kunststoff (Grandio Flow, VOCO, Cuxhaven, Deutschland) zirkulär dünn bedeckt. Mit Schleifpapier (M+W Dental GmbH Wien, Österreich) und bei niedriger Drehzahl wurde der Kunststoff anschließend in die endgültige Form gebracht (Abb. 6). Nach jeder Anwendung wurde der Bohrer auf die korrekte Länge kontrolliert. Eindringtiefe 0,5 mm Kompositstopper Abb. 6: modifizierter Fissurenerweiterer (Meissinger, Neuss, Deutschland): Die Eindringtiefe von 0,5 mm wird durch den angebrachten Kompositstopper limitiert

32 Füllen der Rillen und Mulden Die Rillen und Mulden wurden mit einer Microbrush (Omnident, Rodgau, Deutschland) und einer zahnärztlichen Sonde (Hu-Friedy Mfg. Co.) mit Dentinspänen befüllt. Diese wurden mittels einer Trennscheibe aus dem Wurzeldentin überzähliger Zähne gewonnen und kurz vor dem Einbringen mit Natriumhypochlorit zu einem klebrigen Brei vermengt. Unter dem OP-Mikroskop wurde überprüft, ob Mulden und Rillen vollständig gefüllt waren. Es wurde darauf geachtet, dass sich die Dentinspäne nur in den Mulden und Rillen, nicht jedoch im übrigen Kanal oder an der Kanalwand befanden (Abb. 7). mittlere Mulde a) b) Abb. 7: Aufsicht auf zwei dekapitierte Zahnhälften bei denen Mulden (a) und Rille (b) mit Debris befüllt wurden. Die farbigen Markierungen dienten dem korrekten Anlegen der Mulden (grün) und der Rille (rot).

33 Reponieren der Wurzelhälften Mit Klebewachs (Supradent, Oppermann-Schwedler, Bonn, Deutschland) wurden die zusammengehörenden Zahnhälften wieder reponiert (Abb. 8). Dabei wurde darauf geachtet, dass das Wachs den Bruchspalt zum Einen komplett versiegelte, zum Anderen jedoch nicht in den Wurzelkanal eindrang. a) b) Abb. 8: Zwei mit Klebewachs reponierte Zahnhälften eines dekapitierten Zahnes a) und b). Der Pfeil zeigt die Klebefuge aus rosa Klebewachs, die der ange - legten Sollbruchstelle entspricht. Anschließend wurden jeweils fünf Zähne in Silikon (Silikon Knetmasse Typ 1 Katalysator B, Omnident) eingebettet, so dass die gesamte Wurzel und Teile der Krone vom Silikon umschlossen waren (Abb. 9, Seite 29).

34 29 Abb. 9: Silikonblock mit eingebetteten dekapitierten Probenzähnen Die Zahnhälften wurden für 7 Tage bei einer Temperatur von 37 C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 100% gelagert. Dadurch konnte sich die Debris in den Mulden und Rillen festigen, ohne eine Schrumpfung oder Rissbildung zu verursachen. Eine Chloramin-T getränkte Gaze schütze die Proben vor Schimmelbefall. 4.6 Wurzelkanalspülung und Aktivierung Die Spülung erfolgte in vier Gruppen zu je zehn Zähnen (Tab. 2, Seite 30). Die Gruppen unterschieden sich im Volumen der Spülflüssigkeit und in der Art der Aktivierung.

35 30 Gruppe 1 Gruppe 2 Gruppe 3 Gruppe 4 1.Spülung 1 ml ZS 5 ml ZS 1 ml ZS 5 ml ZS Aktivierung Endo-EZE, 30 s Endo-EZE, 30 s Sonicare, 30 s Sonicare, 30 s 2. Spülung 1 ml NaOCl 5 ml NaOCl 1 ml NaOCl 5 ml NaOCl Aktivierung Endo-EZE, 30 s Endo-EZE, 30 s Sonicare, 30 s Sonicare, 30 s 3. Spülung 1 ml ZS 5 ml ZS 1 ml ZS 5 ml ZS Aktivierung Endo-EZE, 30 s Endo-EZE, 30 s Sonicare, 30 s Sonicare, 30 s 4. Spülung 1 ml NaOCl 5 ml NaOCl 1 ml NaOCl 5 ml NaOCl Aktivierung Endo-EZE, 30 s Endo-EZE, 30 s Sonicare, 30 s Sonicare, 30 s Abschlussspülung 2 ml Alkohol 2 ml Alkohol 2 ml Alkohol 2 ml Alkohol Tab. 2: Darstellung der verschiedenen Spülgruppen und deren Parameter (ZS = Zitronensäure, Endo-EZE = oszillierende Aktivierung, NaOCl = Natriumhypochlorid, Sonicare = Ultraschallaktivierung) In allen vier Versuchsgruppen wurde eine Wechselspülung aus Zitronensäure 40% (ZS) und Natriumhypoclorit 3% (NaOCl) durchgeführt. Dabei wurden die Proben der Gruppen 1 und 3 je zweimal im Wechsel mit 1 ml Spülflüssigkeit gespült, die Proben der Gruppen 2 und 4 je zweimal im Wechsel mit 5 ml Spülflüssigkeit. Alle Spüllösungen wurden mit einer Einmalspritze (B. Braun), die mit einer stumpfen Einmalkanüle (Transcojet) bestückt war, in den Kanal eingebracht. Die Kanüle wurde dabei mit Hilfe eines Gummistoppers auf Arbeitslänge -1 mm eingeführt. Die Einbringdauer bzw. Einwirkdauer der Spülung betrug 30 Sekunden. Währenddessen konnte die Spülflüssigkeit aktiviert werden. Die Aktivierung erfolgte bei allen Gruppen mit Hilfe des Endobürstchens CanalBrush (Coltène Endo, Langenau, Deutschland). Dieses besteht aus Polypropylen und hat eine Gesamtlänge von 41 mm. Der Schaft für den Motor ist 15,34 mm, das Arbeitsteil 16 mm lang. Die 30 Borsten haben eine Länge von weniger als 0,40 mm. Sie sind paarweise gegenüberliegend angeordnet und

36 31 stehen in einem Abstand von 0,5 mm zueinander. Der Bürstenkörper weist eine Konizität von 2 % auf, was einem Taper von.02 entspricht. Die Spitze des Bürstenkörpers hat einen Durchmesser von 0,25 mm. Die CanalBrush kann sowohl manuell als auch maschinell eingesetzt werden [71]. Bei den Gruppen 1 und 2 wurde die CanalBrush mit einem Endo-EZE- Winkelstück über den Motor der Klinikereinheit bei mittlerer Geschwindigkeit ( U/min entspricht bei 4:1 Übersetzung 5000 U/min) angetrieben. Die Endobürstchen in den Gruppen 3 und 4 wurden mit einer handelsüblichen Sonicare Elite-Schallzahnbürste (Philips, Amsterdam, Niederlande) angetrieben. Um das Bürstchen zu fixieren, wurde der Kopf der Zahnbürste in einer Spezialanfertigung von Coltène Endo modifiziert (Abb. 10). modifizierter Bürstenkopf CanalBrush Abb. 10: Schallzahnbürste Sonicare Elite (Philips) mit modifiziertem Bürstenkopf zur Aufnahme von CanalBrush

37 32 Da sich die Borsten nach einmaliger Anwendung stark deformierten (Abb.12) wurde für jeden Zahn eine neue CanalBrush verwendet (Abb.11). So wurde das Risiko minimiert, dass sich einzelne Borsten lösen. Abschließend wurden alle Zähne mit 2 ml Alkohol gespült (70 % A. Pflüger GmbH & Co KG Rheda-Wiedenbrück, Deutschland), mit Papierspitzen getrocknet (Coltène Endo) und bei Raumtemperatur gelagert. a) b) Abb. 11: CanalBrush vor dem Gebrauch: Die Borsten sind paarweise, symmetrisch angeordnet (a), der Schaft ist gerade (b) a) b) Abb. 12: CanalBrush nach dem Gebrauch: Die Borsten (a) und der Schaft (b) sind stark deformiert

38 Lichtmikroskopische Untersuchung Nach zwei Tagen Trocknungszeit wurden die Zähne wieder in zwei Hälften geteilt. Die Proben wurden mit Plattenwachs (gebdi Dental-Products GmbH, Engen, Deutschland) auf einem Objektträger fixiert. Unter dem Lichtmikroskop (Zeiss MicroImaging GmbH) mit integrierter Kamera wurde jeweils eine Übersichtsaufname (0,6-fache Vergrößerung), eine Aufnahme aller drei Mulden und der Rille (2,0-facher Vergrößerung) und eine Aufnahme jeder einzelnen Mulde sowie dem apikalen und koronalen Verlauf der Rille (4,0-fache Vergrößerung) gemacht (Abb. 13, 14, 15, Seite 34). c) c) a) b) Abb. 13: Übersichtsaufnahme bei 0,6-facher Vergrößerung. Die Pfeile zeigen die Rille (a), die Mulden (b), sowie den erweiterten Wurzelkanal (c)

39 34 b) a) Abb. 14: Aufnahme einer Rille bei 2,0-facher Vergrößerung Die Pfeile zeigen die Rille (a) sowie den erweiterten Wurzelkanal (b) Abb. 15: Aufnahme einer Mulde (Pfeil) bei 4,0-facher Vergrößerung

40 Auswertung der Bilder Die Fotos wurden randomisiert und von drei unabhängigen Untersuchern ausgewertet. In Anlehnung an die Studie von Lee et al. [45] wurden die Zähne in vier Sauberkeitsgrade eingeteilt (Abb. 16, Seiten 36 und 37). Grad 0 Grad 1 Grad 2 Grad 3 Mulde bzw. Rille komplett frei von Dentinspänen Mulde bzw. Rille weniger als die Hälfte mit Dentinspänen gefüllt Mulde bzw. Rille mehr als die Hälfte mit Dentinspänen gefüllt Mulde bzw. Rille komplett mit Dentinspänen gefüllt Tab. 3: Bewertungsschema nach Lee et al. [45] 4.9 Statistik Die statistische Auswertung der Daten erfolgte mit Hilfe des Computerprogramms SPSS 17.0 (SPSS Inc., Chicago, USA). Zur Ermittlung der statistischen Signifikanzen wurden folgende nichtparametrische Tests durchgeführt: Mann-Whitney-Test Friedman-Test Wilcoxon-Test Die Darstellung der Ergebnisse erfolgte in Tabellen sowie Diagrammen.

41 36 5. Ergebnisse 5.1 Bilder Nach dem Aufbereiten der Proben wurden diese getrennt und unter dem Lichtmikroskop fotografiert. Die so entstandenen digitalisierten Bilder wurden randomisiert und von drei unabhängigen Betrachtern nach der Skala von Lee et al. [45] ausgewertet (Abb , Seite 37). Abb. 16.1: Mulde Grad 0 Abb. 16.2: Rille Grad 0 Abb. 16.3: Mulde Grad 1 Abb. 16.4: Rille Grad 1

42 37 Abb. 16.5: Mulde Grad 2 Abb. 16.6: Rille Grad 2 Abb. 16.7: Mulde Grad 3 Abb. 16.8: Rille Grad 3 Abb. 16: Beispielbilder für die verschiedenen Reinigungsgrade nach Lee et al. 5.2 Reinigungsbeurteilung bezüglich der einzelnen Betrachter Vergleicht man, wie die einzelnen Betrachter die Reinigungswirkung beurteilt haben (Abb. 17, Seite 38), so fällt auf, dass insgesamt eine Übereinstimmung in der Bewertung vorliegt. Lediglich bei der ersten Gruppe (2 ml Endo-EZE) differiert die Beurteilung zwischen Betrachter 1 und Betrachter 2. Im Folgenden werden immer die Durchschnittswerte der Beurteilungen aller drei Betrachter dargestellt.

43 38 Abb. 17: Reinigungsbeurteilung bezüglich der einzelnen Betrachter, Beurteilung nach Lee et al. Grad Durchschnittliche Reinigungsleistung Vergleicht man die Reinigungsgrade der unterschiedlich lokalisierten Ausbuchtungen, so fällt auf, dass die apikale Mulde am wenigsten gut gereinigt wurde (Abb. 18 und 19, Seite 39). Bei Betrachtung der Reinigungsleistung der einzelnen Parameter lässt sich feststellen, dass die vierte Gruppe (10 ml Sonicare) immer die schlechtesten Bewertungen erhält (Abb. 17 und 19, Seite 39). Bei der Auswertung der Einzelwerte zeigte sich, dass die Gruppe 3 (Sonicare / 2 ml Zironensäure und NaOCl im Wechsel) konstant gute Ergebnisse für Rillen und Mulden erzielte. Bis auf einen Ausreißer wies sie stets Reinigungsgrade von 0 bis 1 auf (siehe Anhang 8.4, Seite 63). Ansonsten lassen sich keine nennenswerten Unterschiede feststellen.

44 39 Abb. 18: Durchschnittlicher Reinigungsgrad der Ausbuchtungen im Bezug zur Aktivierung und Spülvolumen, Beurteilung nach Lee et al. Grad 0-3 Abb. 19: Durchschnittliche Reinigungsleistung der Gruppen 1-4