Einfluss des endodontischen Aufbaus auf die Frakturfestigkeit avitaler Seitenzähne. Untere Molaren mit komplettem Verlust der klinischen Krone

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1 Aus der Universitätsklinik für Zahn-, Mund-, und Kieferheilkunde Abteilung für Zahnärztliche Prothetik (Ärztl. Direktor: Prof. Dr. J. R. Strub) der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg i.br. Einfluss des endodontischen Aufbaus auf die Frakturfestigkeit avitaler Seitenzähne Untere Molaren mit komplettem Verlust der klinischen Krone INAUGURAL-DISSERTATION zur Erlangung des Zahnmedizinischen Doktorgrades der Medizinischen Fakultät der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg i.br. Vorgelegt 2007 Von Flavia-Magdalena Zesewitz Geboren in Temeschburg, Rumänien

2 Dekan: Prof. Dr. Christoph Peters 1. Gutachter: Prof. Dr. Guido Heydecke 2. Gutachter: PD Dr. Petra Hahn Jahr der Promotion: 2007

3 Für meine Eltern

4 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis INHALTSVERZEICHNIS EINLEITUNG LITERATURÜBERSICHT Historischer Rückblick Problematik der Rekonstruktion avitaler Zähne Frakturanfälligkeit avitaler Zähne Anforderungen an Stumpfaufbausysteme Rekonstruktionsmethoden avitaler Zähne Wurzelstiftsysteme Halbkonfektionierte Aufbauten... 9 Direkte Methode... 9 Indirekte Methode Individuelle Aufbauten Direkte Methode Indirekte Methode Stiftmaterialien Metallstifte Epoxidharzfaser verstärkte Karbonstifte Keramikstifte Glas-/Quarzfaserstifte Befestigung der Stifte Aufbaumaterialien für direkte Stifte Amalgam Glasionomerzement Komposit Langzeitergebnisse Klinische Studien zu Stiften allgemein Klinische Studien zu Frontzähnen Klinische Studien zu einwurzeligen und mehrwurzeligen Zähnen gemischt Klinische Studien zu Prämolaren Klinische Studien zu Prämolaren und Molaren gemischt Klinische Studien zu Molaren ZIEL DER STUDIE Studiendesign MATERIAL UND METHODE Material Extrahierte menschliche Molaren Stifte DT Light Post (VDW Dental ) Titan ER-Stabilisierungsstift (Gebr. Brasseler, Lemgo, Deutschland) Heraplatstift (Gebr. Brasseler, Lemgo, Deutschland) Zementierung Panavia 21 EX (Kuraray, Düsseldorf, Deutschland) ED-Primer Oxyguard II

5 Inhaltsverzeichnis Etching Agent V Stumpfaufbau Rebilda DC (Voco, Cuxhaven, Deutschland) Solobond Plus (Voco, Cuxhaven, Deutschland) Solobond Plus Primer Solobond Plus Adhäsiv Pontor MPF (Metalor, Stuttgart, Deutschland) Kronenrestauration Zusätzliche Materialien Methode Auswahl der Zähne Herstellung der Proben Silikonschlüssel Endodontie Untere Molaren mit einem distalen und einem mesialen Kanal: Untere Molaren mit einem distalen- und zwei mesialen Kanälen: Untere Molaren mit zwei distalen Kanälen: Präparation der Kronen Stiftpräparation Aufbauten Gruppe I (Kompositaufbau, n=16) Gruppe II (Quarzfaserstift und Kompositaufbau, n=16) Gruppe III (Titanstift und Kompositaufbau, n=16) Gruppe IV (Goldstiftkernaufbau, n=16) Plastischer Aufbau und definitive Präparation Herstellung der Kronen und Zementierung Künstliches parodontales Ligament Einbettung Test Dynamische Belastung im Kausimulator Bruchtest Statistik ERGEBNISSE Dynamische Belastung Bruchtest Statistik Mehrgruppenvergleich Paarweise Vergleiche Bruchmuster Gruppe I (kein Stift/ Kompositaufbau) Gruppe II (Quarzfaserstift/ Kompositaufbau) Gruppe III (Titanstift/ Kompositaufbau) Gruppe IV (Goldstiftkernaufbau) Vergleich der Gruppen untereinander DISKUSSION Diskussion der Methode Wahl der Versuchsmethode Kausimulation Bruchtest Zahnmaterial und dessen Lagerung

6 Inhaltsverzeichnis Endodontische Behandlung Verwendete Stifte Defektsetzung und Präparation Überkronung Diskussion der Ergebnisse Dynamische Belastung Bruchtest Bruchmuster SCHLUSSFOLGERUNGEN ZUSAMMENFASSUNG SUMMARY LITERATURVERZEICHNIS ANHANG Bruchkraftwerte Bruchmuster Verwendete Materialien Auswahl der Zähne LEBENSLAUF DANKSAGUNG

7 1 Einleitung 1 Einleitung Es ist eine klinische Erfahrung, dass endodontisch behandelte Zähne einem erhöhten Frakturrisiko unterliegen [30, 41, 42, 62, 77]. Neben dem oftmals für die Erkrankung des Endodonts ursächlichen kariösen Prozess führen auch notwendige Präparationsmaßnahmen an der klinischen Krone und die endodontische Behandlung (Trepanation, Aufbereitung) zu einem erheblichen Zahnhartsubstanzverlust [14, 82]. Die Frakturanfälligkeit der Zähne steigt dabei mit zunehmender Kavitätengröße an. Sie ist am geringsten nach hergestellter endodontischer Zugangskavität [77, 83]. Während vitale Zähne durch einen neurophysiologischen Regelkreis vor zu hohen Belastungen geschützt werden, weisen endodontisch behandelte Zähne aufgrund der fehlenden pulpalen und der weniger sensiblen Mechanorezeptoren des Parodonts nur einen reduzierten reflektorischen Eigenschutz auf. Dies kann zu okklusalen Überbelastungen bei wurzelbehandelten Zähnen führen [80]. Der Rekonstruktion endodontisch behandelter Zähne mit großen Zahnhartsubstanzdefekten kommt aufgrund der erhöhten Belastung und dadurch auch erhöhten Frakturanfälligkeit daher eine besondere Bedeutung zu. Je nach klinischer Ausgangssituation und je nach zukünftiger Funktion des avitalen Zahnes stellt sich daher regelmäßig die Frage, ob man solche Zähne stabilisieren sollte und welche Maßnahmen dazu geeignet wären. Mit der Adhäsivtechnik stehen heute für zahlreiche klinische Situationen Aufbaumöglichkeiten zur Verfügung, durch die gänzlich auf den Einsatz von konventionellen Wurzelkanalstiften verzichtet werden kann. Bleibt für die adhäsive Retention des Aufbaus nur unzureichend koronale Restzahnsubstanz übrig, oder, wenn mit einer überdurchschnittlichen Scher- und Zugbeanspruchung des Pfeilerzahnes zu rechnen ist, bieten Wurzelkanalstifte weiterhin die Möglichkeit, Retention für den Aufbau zu schaffen. In diesem Zusammenhang werden einerseits verschiedene Aufbaumaterialien und andererseits unterschiedliche Stiftsysteme im Bezug auf Stiftmaterial, Stiftgeometrie und Stiftlänge zur Versorgung der Zahnwurzel kontrovers diskutiert. Zahlreiche wissenschaftliche Untersuchungen konnten jedoch zeigen, dass Stiftlänge und Stiftdesign eine untergeordnete Rolle bei der Erhöhung der Frakturfestigkeit avitaler Zähne spielen, wenn eine ausreichende Dentinumfassung ( ferrule effect ) gewährleistet ist [4, 50, 96]. Weiterführende Studien an wurzelgefüllten Zähnen mit und ohne Stiftverstärkung haben ergeben, dass durch die Überkronung der Zähne, unter Beibehaltung einer zirkulären Dentinumfassung, eine höhere Stabilisierung der Zähne als mit intrakoronaler Verankerung erreicht werden kann [11, 39, 48, 88]. Aufgrund dessen werden 4

8 1 Einleitung klassische Behandlungsprinzipien, welche die Anfertigung einer intrakanalären Verankerung zur Frakturfestigkeit wurzelbehandelter Zähne verlangen, zunehmend in Frage gestellt. Vorangegangene Arbeiten basieren auf Testanordnungen mit avitalen Frontzähnen und Prämolaren bei unterschiedlichen koronalen Destruktionsgraden. Weiterführende systematische Untersuchungen zur Ermittlung des Einflusses verschiedener endodontischer Aufbauten bei Molaren stehen demgegenüber aus. 5

9 2 Literaturübersicht 2 Literaturübersicht 2.1 Historischer Rückblick Die Rekonstruktion avitaler Zähne mit ausgeprägten Zahnhartsubstanzdefekten war schon im 18. Jahrhundert Bestandteil fortschrittlicher Zahnheilkunde. Mit seinem Werk Le chirurgien dentiste où traité des dents (1746) schuf Pierre Fauchard die wesentliche Grundlage für die rasche Entwicklung neuer Techniken und Materialien in der Zahnmedizin [29]. Als erster beschrieb er in seinem Werk die Herstellung von Stiftzähnen, wobei er sich hierbei von den damals gängigen Methoden abhob. Die damals üblichen Werkstoffe für Zahnersatz waren vor allem menschliche Zähne von Verstorbenen, sowie Tierknochen oder Elfenbein. Diese wurden anschließend mit Golddrahtligaturen im Mund der Patienten fixiert. Eine Neuerung stellte Fauchard mit der Herstellung von Stiftzähnen vor. Mit Retentionen versehene Metallstifte wurden dabei mit Hilfe einer Kittmasse an gekürzten menschlichen Zähnen befestigt, welche dann mit Naturstoffen wie Hanf oder Flachs im Wurzelkanal der Patienten verankert wurden. 2.2 Problematik der Rekonstruktion avitaler Zähne Frakturanfälligkeit avitaler Zähne Die frühere Annahme, dass wurzelbehandelte Zähne durch den Verlust der Kollagenquervernetzung sowie der Feuchtigkeit im Dentin brüchiger sind als vitale Zähne [44, 85], ist heute von zahlreichen neueren Studien widerlegt worden. Wissenschaftliche Untersuchungen zu den physikalischen und biomechanischen Eigenschaften von vitalem Dentin im Vergleich zu avitalem Dentin ergaben keine signifikanten Unterschiede diesbezüglich [49, 78, 93]. Weiterführende Untersuchungen kamen zu dem Ergebnis, dass der erhebliche Zahnhartsubstanzverlust, bedingt durch Präparationsmaßnahmen an der klinischen Krone und die endodontische Behandlung- meist infolge eines kariösen Prozesses- für die erhöhte Bruchgefahr von wurzelbehandelten Zähnen verantwortlich ist [82]. Des weiteren 6

10 2 Literaturübersicht steigt die Frakturanfälligkeit der Zähne dabei mit zunehmender Kavitätengröße an (63% bei MOD-Kavität) und ist am geringsten nach erfolgter endodontischer Zugangskavität (5%). [77, 83]. Randow und Glantz berichteten in diesem Zusammenhang, dass vitale Zähne bei okklusaler Krafteinwirkung durch einen neurophysiologischen Schutzmechanismus vor einer Überbelastung geschützt werden. Dieser reflektorische Eigenschutzmechanismus ist bei wurzelbehandelten Zähnen reduziert, da die pulpalen Druckrezeptoren fehlen, wodurch Frakturen durch okklusale Überbelastung zusätzlich begünstigt werden können [80] Anforderungen an Stumpfaufbausysteme Durch den koronalen Aufbau wurzelkanalbehandelter Zähne soll unter Erhalt eines Maximums an gesunder Zahnsubstanz eine zuverlässige Verankerung für die definitive Restauration über Jahre erzielt werden. Entscheidend für die Langzeitprognose rekonstruierter, wurzelkanalbehandelter Zähne sind neben der Qualität der endodontischen und die Art der definitiven Versorgung möglichst geringe Versagensraten von Zahnsubstanz, Stift und Aufbau in Form von Verlust an Retention sowie Auftreten von Wurzel- oder Stiftfrakturen. Während der Verlust der Retention meist eine Rezementierung des intraradikulären Stiftsystems erlaubt, führen Wurzel- oder Stiftfrakturen oft zu einer Extraktion des Zahnes [67, 95]. Um die Häufigkeit von Wurzelfrakturen und damit das Risiko von Zahnverlusten zu minimieren, müssen Stumpfaufbausysteme eine ausreichende Frakturfestigkeit des Zahnes gewährleisten, ohne diesen zu schwächen. 2.3 Rekonstruktionsmethoden avitaler Zähne Wurzelkanalstifte kommen bei koronal stark zerstörten, avitalen, endodontisch behandelten Zähnen zur Verankerung des Aufbaus zum Einsatz. Dabei werden heute überwiegend konfektionierte Wurzelstiftsysteme verwendet. Ein zahlreiches Angebot an Material- und 7

11 2 Literaturübersicht Aufbausystemen für die Restauration von endodontisch behandelten Zähnen stehen dem Behandler hierfür zur Verfügung. Die Streubreite reicht von den klassischen Stiftsystemen aus Metall bis zu neueren Wurzelstiften aus Keramik oder faserverstärktem Kunststoff. Metallische Wurzelstifte können unter vollkeramischen Restaurationen oder marginal durch Wurzel und Gingiva dunkel durchscheinen und die Ästhetik beeinträchtigen. Der verstärkte Wunsch nach zahnfarbenen, metallfreien Restaurationen mit vereinfachter, zeitsparender Anwendung hat zur Nutzung von Keramik, quarz- oder glasfaserverstärktem Komposit als Wurzelstiftmaterial geführt. Die Entwicklung dieser Stiftsysteme steht dabei in einem engen Zusammenhang mit dem Fortschritt im Bereich der Adhäsivtechnik. Anwendungserweiterungen dieser Technik haben zu einer vielfältigen Auswahlmöglichkeit speziell von adhäsiv verarbeitbaren Stiftsystemen und Aufbauwerkstoffen geführt. Die Verwendung adhäsiv einsetzbarer Wurzelkanalstifte scheint momentan eine viel versprechende Alternative zu den klassischen Metallstiftaufbauten darzustellen [31, 64]. Klassische Stiftkernaufbauten aus Metall werden häufig retentiv verankert und konventionell zementiert. Für eine ausreichende Retention von Aufbau und Krone ist ein möglichst langer Wurzelstift zur Verankerung nötig. Die Adhäsivtechnik ermöglicht, je nach Zerstörungsgrad und Qualität der Resthartsubstanz, eine direkte Restauration mit Komposit ohne Verwendung von Wurzelkanalstiften. Aufgrund dessen reduziert sich die Anwendung von Wurzelstiften zur Verankerung des Aufbaus auf einen kleineren Indikationsbereich Wurzelstiftsysteme Prinzipiell unterscheidet man zwischen halbkonfektionierten Aufbauten mit vorgefertigten Wurzelstiften und individuell angefertigten Stiftaufbauten, die jeweils indirekt im Labor oder direkt am Patienten hergestellt werden können. 8

12 2 Literaturübersicht Halbkonfektionierte Aufbauten Halbkonfektionierte Stiftsysteme bestehen aus genormten Wurzelkanalstiften, die heute von der Dentalindustrie aus verschiedenen Materialien angeboten werden. Bei den halbkonfektionierten Aufbauten kann man zwischen aktiven (mit Gewinde) und passiven Stiften mit unterschiedlicher Geometrie unterscheiden. Man findet folgende vorgefertigte Stiftformen: zylindrische, zweistufig zylindrische, zylindrisch-konische und konische. Aktive Schraubensysteme bieten dem Aufbau eine gute Retention, doch steht dieser die erhöhte Gefahr der Wurzelperforation und fraktur durch das Auftreten von Spannungen gegenüber. Auf deren Anwendung sollte aus diesem Grunde verzichtet werden [99]. Gewindelose, passive Stiftsysteme mit konischem oder zylindrisch-konischem Design lassen sich bei geringerer Wurzelschwächung gut anpassen, sind aber weniger retentiv [17]. Ihre Form entspricht jedoch dem anatomischen Verlauf der Zahnwurzel. Deswegen kann bei Verwendung von konischen Stiftsystemen im Gegensatz zu den zylindrischen Systemen eine apikal schonende Erweiterung des Wurzelkanals durchgeführt werden, ohne Schwächung der apikalen Region [104]. Trotz der schlechteren retentiven Eigenschaften konischer Stifte im Vergleich zu Schrauben, zylindrischen und zylindrisch-konischen Stiften, werden diese von vielen Autoren zum generellen Einsatz empfohlen. Ausschlaggebend sind hierfür der große Vorteil in dem anatomisch-morphologischen Design der Stifte, der leichten Anpassung bei größtmöglicher Passgenauigkeit und der klinischen Bewährung [52, 104] Direkte Methode Direkte halbkonfektionierte Aufbauten bieten dem Behandler eine schnelle Methode, koronal stark zerstörte avitale Zähne zu rekonstruieren. Nach der Insertion eines vorgefertigten Stiftes kann der Stumpfaufbau in derselben Sitzung mit einem plastischen Aufbaumaterial, heute in der Regel mit Komposit, erfolgen. Als Vorteile dieser Technik können der geringere Zeit- und Kostenaufwand für Patient und Behandler, sowie das zahnschonende Vorgehen angesehen werden. Dünne Schmelz- und Dentinwände können belassen und durch das Stumpfaufbaumaterial miteinander adhäsiv verbunden werden. 9

13 2 Literaturübersicht Indirekte Methode Diese Methode kann bei der Herstellung von gegossenen Stiftkernaufbauten aus Gold oder bei gepressten Keramikstiftkernaufbauten angewandt werden. Die Herstellung des Stumpfaufbaus erfolgt zweizeitig. Als erstes werden vorgefertigte Stifte, bei gegossenen Aufbauten angussfähige Stifte und bei Keramikstiftkernaufbauten Keramikstifte direkt im Wurzelkanal angepasst. Der Stumpfaufbau kann dann entweder am Patienten oder abgeformt und im Labor individuell modelliert werden. Die Herstellung der gegossenen Stiftkernaufbauten und der gepressten Keramikkernaufbauten erfolgt im Labor. Das definitive Einzementieren erfolgt in einer zweiten Sitzung. Durch die aufwendigere Herstellung ist diese Methode zeit- und kostenintensiver, zeichnet sich aber durch eine größere Genauigkeit und eine höhere mechanische Festigkeit des Stumpfaufbaumaterials aus. Ein Nachteil bei diesem Verfahren ist die notwendige provisorische Versorgung bis zur definitiven Eingliederung des Stiftaufbaus. Stiftprovisorien sollten aufgrund der bakteriellen Wiederbesiedlung der Wurzelkanäle nicht länger als 1-2 Tage belassen und Stiftaufbauten binnen 24h eingesetzt werden [26, 34] Individuelle Aufbauten Direkte Methode Bei diesem Verfahren wird der Stiftkernaufbau direkt im Mund des Patienten modelliert, um anschließend im zahntechnischen Labor gegossen zu werden. 10

14 2 Literaturübersicht Indirekte Methode Bei der indirekten Methode werden das Kanallumen und die Präparation des Zahnes abgeformt und der Stiftkernaufbau dann im Labor über ein Sägeschnittmodell und folgende Wachsmodellation durch einen Zahntechniker hergestellt. Beide Techniken führen zur Entstehung eines individuell gegossenen Stiftaufbaus mit genauer Passung, bei dem Stift und Aufbau aus demselben Material, zumeist einer hochgoldhaltigen Legierung, bestehen. Der Gussvorgang der individuellen Stiftaufbauten kann jedoch zu Lunkerbildung führen und dadurch zu einer erniedrigten Bruchresistenz sowie zu Einbußen in der Stabilität des Stiftes. Daher werden heute vor allem vorgefertigte Stiftsysteme eingesetzt [105] Stiftmaterialien Metallstifte Metallstifte zeichnen sich durch eine hohe Röntgenopazität und durch gute mechanische Eigenschaften aus. Jahrzehntelang waren sie aufgrund ihrer hohen Frakturfestigkeit das routinemäßige Verankerungsmaterial für Stumpfaufbauten. Untersuchungen zur Kaukraftübertragung an stiftstumpfaufbauversorgten Zähnen, zeigten unter der Verwendung von metallischen Stiften, die ein sehr viel höheres Elastizitäts-Modul als Dentin besitzen, Spannungsspitzen in einzelnen Wurzelarealen, die Ursache für Wurzelfrakturen sein können [57, 95]. Studien, die zeigen, dass die Frakturfestigkeit der Zähne beim Einsatz von Metallstiften höher liegt als beim Gebrauch anderer Stiftsysteme, rechtfertigen jedoch die Anwendung von Metallstiften [13, 47, 67, 95]. Generell kommen hierfür folgende Legierungen/ Werkstoffe heute zur Anwendung: Edelmetalllegierungen, Titan-/Reintitanlegierungen und Kobalt-Nickel-Chromlegierungen. Nicht korrosionsfeste Stiftmaterialien sind jedoch in Bezug auf Biokompatibilität und Ästhetik kritisch zu betrachten. 11

15 2 Literaturübersicht Epoxidharzfaser verstärkte Karbonstifte Karbonstifte stellen eine metallfreie Stiftalternative dar. Sie bestehen aus einer Epoxidharz Grundmasse, in die zur Strukturverstärkung Karbonfasern eingebettet sind. Karbonstifte haben ein zylindrisch-konisches Stiftdesign und werden, nicht wie Metallstifte üblicherweise zementiert, sondern adhäsiv im Wurzelkanal verankert. Die dentinähnlichen mechanischen Eigenschaften der Stifte gelten als sehr vorteilhaft [3]. Durch die schwarze Farbe eignen sie sich aufgrund ihrer ungünstigen optischen Eigenschaften wenig für die Anwendung im ästhetischen Bereich. Zudem zeichnen sie sich durch eine geringe Röntgenopazität aus. Die mechanischen und werkstoffkundlichen Eigenschaften sind vergleichbar mit denen von Glas-/Quarzfaserstiften. Keramikstifte Wurzelkanalstifte und Aufbaumaterialien aus Keramik wurden Ende der 80er Jahre des 20. Jahrhunderts mit zunehmender Gewichtung von Biokompatibilität und Ästhetik in der Zahnheilkunde entwickelt. Vollkeramikstifte werden heute in der Regel aus Zirkonoxid hergestellt. Durch ihre zahnähnliche Farbe, zeichnen sie sich durch eine hohe Ästhetik aus. Aufgrund des sehr harten, unelastischen Werkstoffs, der aus biomechanischer Sicht mit dem relativ elastischen Dentin der Zahnwurzel nicht harmoniert, besteht die erhöhte Gefahr des Auftretens von Spannungsspitzen [3]. Dadurch ist das Risiko für Wurzelfrakturen erhöht [57, 86]. Bei Komplikationen sind diese adhäsiv befestigten Stifte aufgrund ihrer hohen Härte ohne großen und zumeist irreparablen Schaden für die Zahnwurzel praktisch nicht mehr zu entfernen. Zudem weisen keramische Stifte niedrigere Bruchkräfte auf als metallische [57]. Akkayan und Gulmez fanden für Zähne, die mit Zirkonoxidstiften und Faserstiften restauriert worden waren ähnliche Bruchkraftwerte [1]. Butz et al. ermittelten für Keramikstiftaufbauten vergleichbare Bruchkraftwerte und Überlebensraten wie bei konventionellen metallischen Stiftkernaufbauten [13]. 12

16 2 Literaturübersicht Glas-/Quarzfaserstifte Glas-/Quarzfaserstifte bestehen aus Glas- beziehungsweise Quarzfasern, die in eine Acrylatoder Epoxidharzmatrix eingebettet sind. Zu den besonderen werkstoffkundlichen Vorteilen zählen neben den dentinähnlichen Elastizitätseigenschaften der Stifte auch die drucklose Applikation und der adhäsiv stabilisierende Verbund zu Dentinflächen [3]. Ein ähnliches Elastizitätsmodul von Stift und Zahn soll eine optimale Übertragung einwirkender Kräfte auf die Restzahnsubstanz ermöglichen und damit die Gefahr von Wurzellängsfrakturen zu reduzieren [3, 16, 65]. Weitere Vorteile sind deren Zahnfarbe, Transluzenz, mechanische Belastbarkeit, Revidierbarkeit sowie das verringerte Risiko einer Reinfektion durch die Zeit und Kosten sparende chairside Behandlung [7, 92]. Nachteilig ist die geringe Röntgenopazität der Stifte. Erste klinische Untersuchungen zeigen diesbezüglich viel versprechende Ergebnisse [31, 64] Befestigung der Stifte Zur Zementierung von Stiften haben sich zwei Materialgruppen bewährt: konventionelle Zemente auf Glasionomer- und Zinkphosphatbasis und adhäsive Befestigungssysteme auf Kompositbasis. Konventionelle Zemente sind einfach in der Anwendung, eignen sich jedoch nur für die Befestigung von Metallstiften. Während adhäsive Befestigungskomposite universell einzusetzen sind, ist deren Verarbeitung gegenüber konventionellen Zementen aufwendiger. Aufgrund der höheren Retention der Stifte, des geringeren Leakage und des transienten Verstärkungseffekts bei adhäsiver Zementierung, wird heute generell die Anwendung von Befestigungskompositen empfohlen. [55, 66, 69, 76, 84] 13

17 2 Literaturübersicht Aufbaumaterialien für direkte Stifte Grundsätzlich stehen plastische Materialien als Silber-Amalgame, Komposite oder auf Glasionomerzement Basis für den direkten Aufbau endodontisch behandelter Zähne zur Verfügung. Amalgam Amalgame besitzen generell günstige mechanische Eigenschaften. Sie sollten jedoch aufgrund der Korrosionsproblematik und der schlechten Biokompatibilität nicht mehr verwendet werden [59, 87]. Glasionomerzement Glasionomerzemente erweisen sich für direkte Aufbauten aufgrund ihrer geringen Druckfestigkeit als mechanisch wenig widerstandsfähig und werden deswegen nur zum Ausblocken von kleinen Dentindefekten verwendet [18, 59]. Komposit Adhäsiv verarbeitete Kompositsysteme sind aufgrund ihrer dentinähnlichen mechanischen und optischen Eigenschaften, sowie der elektrochemischen Unbedenklichkeit heute das Mittel der Wahl für Stumpfaufbauten [18, 19]. Nach Amalgam weist Komposit die niedrigste Ausfallquote und die höchste Druckfestigkeit und bei Testung vollständiger Aufbauten die höchste Bruchkraft auf [19, 38, 59]. Die Adhäsion an der Restzahnhartsubstanz bietet eine zusätzliche Retention des Aufbaus. Als Nachteil ist das hydrophobe Verhalten der Komposite zu sehen, sowie deren Polymerisationsschrumpfung, wodurch die marginale Randqualität der Füllung beeinflusst wird. 14

18 2 Literaturübersicht 2.4 Langzeitergebnisse Klinische Studien zu Stiften allgemein In einer Literaturanalyse über das klinische Langzeitverhalten von Stiftkernaufbauten ermittelte Creugers eine Überlebensrate von 86 % bei konfektionierten, geschraubten Stiften mit Kompositaufbauten und von 91 % bei gegossenen Stiftkernaufbauten nach sechs Jahren [21]. In einer retrospektiven Untersuchung von 1304 gesetzten Faserstiften über eine Periode von 1-6 Jahren wurden in 3,2% der Fälle Misserfolge registriert. Ursachen dafür waren Dezementierungen und apikale Aufhellungen [32]. In einer retrospektiven klinischen Untersuchung von direkten Stiftaufbauten mit Karbonfaserstiften über 7 Jahre, konnte nur in 65% ein Erfolg verzeichnet werden [94] Klinische Studien zu Frontzähnen Mentink et al. zeigte in einer weiteren retrospektiven 10-Jahres Studie an 516 Frontzähnen 82% Erfolg für gegossene Stiftkernaufbauten. Als Misserfolg wurden Rezementierung und eine erneute Restauration verbucht [68] Klinische Studien zu einwurzeligen und mehrwurzeligen Zähnen gemischt Bergman et al. berichtete in einem Zeitraum von 6 Jahren über eine Überlebensrate von 90,6% für 96 individuell gefertigte Stiftaufbauten mit anschließender Überkronung. Bezüglich der Erfolgsprognose gab es keine signifikanten Unterschiede zwischen Frontzähnen, Prämolaren oder Molaren [9]. Erste klinische Daten von Zähnen mit karbonfaserverstärkten Stiften, bei denen nach einer durchschnittlichen Funktionsperiode von 32 Monaten kein Misserfolg auftrat, sind 15

19 2 Literaturübersicht vielversprechend. Untersucht wurden 236 Zähne an 146 Patienten. Als Kontrollgruppe der untersuchten Stiftzähne diente der jeweils kontralaterale Zahn oder ein anatomischmorphologisch ähnlicher Zahn [35]. In einer 4- jährigen retrospektiven Studie konnten für Stiftaufbauten mit Karbonfaserstiften in 95% Erfolge verbucht werden, während gegossene Stiftkernaufbauten in 84% erfolgreich waren. Untersucht wurden Front- und Seitenzähne im Ober- und Unterkiefer [31]. Gute klinische Ergebnisse für Quarzfaserstiftaufbauten restaurierte Zähne konnten von Malferrari et al. in einer prospektiven klinischen Untersuchung an 132 Patienten und 180 wurzelbehandelten Zähnen erzielt werden. Die untersuchten Zähne waren vorwiegend einwurzelig, lediglich 31% hatten zwei oder drei Wurzelkanäle. In einem Zeitraum von 30 Monaten kam es in 1,7% der Fälle zu einem Misserfolg, wobei es sich bei den hier registrierten Misserfolgen um Verbundfehler handelte [64]. In einer retrospektiven 10-Jahres Studie konnte Balkenhol et al. für individuell angefertigte Goldstiftkernaufbauten eine Erfolgsrate von 88,8% in durchschnittlich 7,3 Jahren ermitteln. Untersucht wurden die Patientenakten von 565 Patienten mit 802 eingegliederten Stiftkernaufbauten an Frontzähnen, Prämolaren und Molaren [6]. De Backer et al. konnten in ihrer retrospektiven Studie über einen Zeitraum von 18 Jahren keinen signifikanten Unterschied zwischen mit Stiftaufbauten, überkronten Zähnen im Vergleich zu überkronten Kontrollzähnen ohne Stiftaubau ermitteln. Ebenso konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen Frontzähne, Prämolaren und Molaren festgestellt werden. Die Überlebensrate der Zähne über einen Zeitraum von 18 Jahren betrug insgesamt 78% [22]. Jung et al. untersuchten in einer klinischen Studie über einen Zeitraum von 5-10 Jahren 41 gegossene Stiftkernaufbauten und 31 direkte Stiftaufbauten mit Komposit. Die gegossenen Stiftkernaufbauten waren hauptsächlich im Frontzahnbereich platziert und die direkten Stiftaufbauten hauptsächlich im Seitenzahnbereich. Alle Zähne wurden festsitzend versorgt. Nach einer durchschnittlichen Beobachtungszeit von 8,56 Jahren konnte für die gegossenen Stiftkernaufbauten eine kumulative Überlebensrate von 90,2% ermittelt werden und für die direkten Stiftaufbauten eine Überlebensrate von 93,5%. Kein signifikanter Unterschied in Überlebensdauer und Komplikationsrate wurde festgestellt [54]. 16

20 2 Literaturübersicht Klinische Studien zu Prämolaren Fokkinga et al. untersuchten stark zerstörte, endodontisch vorbehandelte Unterkiefer Prämolaren, die mit und ohne Stift versorgt und anschließend mit einer Kunststoffkrone überkront wurden. Sie folgerten aus den Ergebnissen ihrer Studie, dass die Stiftinsertion nicht ausschlaggebend für die Frakturfestigkeit der Zähne ist. [33] Klinische Studien zu Prämolaren und Molaren gemischt Creugers et al. untersuchten in einer prospektiven klinischen Studie die Überlebensrate von direkten, überkronten Stiftaufbauten und überkronten, gegossenen Stiftkernaufbauten im Vergleich zu stiftfreien, überkronten Kunststoffaufbauten. Ebenso wurde die Überlebensrate der Restaurationen in Abhängigkeit von der Restdentinhöhe nach Präparation untersucht. 319 Aufbauten an 249 Patienten wurden über einen Zeitraum von 5 Jahren beobachtet. Die meisten Restaurationen befanden sich in der Prämolaren- und Molarenregion, davon befanden sich 66% im Oberkiefer und 34% im Unterkiefer. Die Überlebensrate insgesamt betrug 96%±2%, kein Unterschied konnte zwischen den einzelnen Restaurationsarten ermittelt werden. Allein die Restdentinhöhe nach Präparation beeinflusste die Überlebensdauer von Stiftaufbauten, nicht die Präsenz eines Stiftaufbaus [20] Klinische Studien zu Molaren Sorensen und Martinoff zeigten in ihrer klinischen, retrospektiven Studie über einen Zeitraum von bis zu 25 Jahren, dass die Stiftinsertion bei Molaren keinen Vorteil bezüglich der Überlebensrate von wurzelbehandelten Zähnen aufweist, sofern diese überkront oder festsitzend versorgt werden [97]. 17

21 3 Ziel der Studie 3 Ziel der Studie Ziel dieser Studie ist es, den Einfluss verschiedener Arten von Stiftaufbauten bei anschließender Überkronung auf die Frakturfestigkeit unterer avitaler Molaren mit komplettem Verlust der klinischen Krone nach computergeführter Kausimulation zu beleuchten. 3.1 Studiendesign 64 extrahierte, kariesfreie untere, menschliche Molaren werden als Proben verwendet. Sie wurden per Zufall in 4 Gruppen zu jeweils 16 Zähnen eingeteilt. Alle Zähne wurden endodontisch behandelt. Es wurden 4 Gruppen mit je 16 Zähnen gebildet. Die Gruppe I diente als Kontrolle. Die Gruppen II, III und IV wurden mit Stiften, wie folgt versehen: Die erste Gruppe wurde als Kontrollgruppe mit einem Kompositaufbau versorgt. In der zweiten Gruppe wurden die Zähne mit einem Quarzfaserstift und einem Aufbau aus Komposit versehen. Die dritte Gruppe wurde mit einem Titanstift und ebenfalls mit einem Stumpfaufbau aus Komposit versorgt. In der vierten Gruppe wurden die Proben mit einem Goldstiftkernaufbau versehen. Alle Zähne wurden mit einer Nicht-Edelmetall Krone überkront. Alle Proben wurden in einer Kausimulationsmaschine Kauzyklen unterzogen und anschließend in einer Bruchkraftmaschine bis zur Fraktur belastet. Der Aufbau der Studie ist in Abbildung 1 schematisch dargestellt. 18

22 3 Ziel der Studie 64 menschliche untere Molaren Wurzelkanalbehandlung Kompositaufbau n = 16 Quarzfaserstift + Kompositaufbau n = 16 Titanstift + Kompositaufbau n = 16 Goldstiftkernaufbau n = 16 Nichtedelmetallkrone Dynamische Belastung im Kausimulator 1,2 Millionen Zyklen / 5 55 C / 25 N Bruchkraft Abb. 1 Studienübersicht 19

23 4 Material und Methode 4 Material und Methode 4.1 Material Extrahierte menschliche Molaren 64 extrahierte, kariesfreie untere, menschliche Molaren in 0,1% Thymollösung bei Raumtemperatur gelagert, werden als Prüfkörper verwendet Stifte Folgende vorgefertigte konisch-zylindrische Stifttypen wurden verwendet: DT Light Post (VDW Dental ) Der DT Light Post (VDW, München, Deutschland) ist ein zahnfarbener, zylindrischkonischer Wurzelstift aus quarzfaserverstärktem Komposit. Die Quarzfasern sind in einer modifizierten Epoxidharzmatrix eingebettet und haben einen Durchmesser von 8 µm. Der Fasergewichtsanteil beträgt 75% bei einem Faservolumen von 60%. Die Herstellung der Wurzelstifte nach einem patentierten Verfahren mit vorgedehnten Fasern ermöglichen nach Herstellerangaben die hohen Biegefestigkeitswerte von 1600 MPa bei einem Elastizitätsmodul von 15 GPa. Die Stifte der Größe 1 sind 20 mm lang und haben im 6,4 mm langen zylindrischen Kopfteil einen Durchmesser von 1,5 mm. Die Konizität der Stifte beträgt im apikalen Bereich 2% und im koronalen Anteil 10%. Die Spitze ist 0,6 mm lang und hat einen Öffnungswinkel von 73,74. Die Mantelfläche bei einer Stiftlänge von 12 mm beträgt nach Herstellerangaben 44,8 mm². 20

24 4 Material und Methode Titan ER-Stabilisierungsstift (Gebr. Brasseler, Lemgo, Deutschland) Der Titan ER-Stabilisierungsstift ist ein vorgefertigter, zylindrisch-konischer Stift aus einer biokompatiblen Titaniumlegierung. Seine genaue Zusammensetzung ist in Tabelle 1 aufgeführt. Element Anteil in % Titan 98,8 O 0,3 Fe 0,3 C 0,1 N 0,1 H 0,1 Σ Sonstige 0.4 Tab. 1 Titanstabilisierungsstift (ER, Komet, D-Lemgo) Die Stifte sind insgesamt 25 mm lang, wobei der koronale zylindrische Anteil 13 mm beträgt und der konische Anteil bei einer Konizität von 2, 12mm lang ist. Sie werden in den ISO Größen 050, 090 und 110 angeboten. Physikalische Eigenschaften nach Angaben des Herstellers: - spez. Gewicht: 4,5 g/cm2 - Festigkeit: N/mm2 - Bruchdehnung ca. 12 % - Streckgrenze: min. 650N/mm2 - Elastizitätsmodul: kn/mm2 Angaben nach dem Werkstoffdatenblatt Reintitan (ER, Komet, D-Lemgo) Heraplatstift (Gebr. Brasseler, Lemgo, Deutschland) Der Heraplatstift entspricht in Länge und Konizität dem Titan ER Stift. 21

25 4 Material und Methode Er besteht aus einer Gold-Platin-Legierung, die laut Tabelle 2 wie folgt zusammengesetzt ist: Element Anteil in % Au 61 Pt 23,8 Pd 15 Rh 0.2 Tab. 2 Heraplatstift (Gebr. Brasseler, Lemgo, Deutschland) Physikalische Eigenschaften: Schmelzpunkt 1360 C-1460 C. Härte 250 HV Dichte 18g/cm³ Die Daten entsprechen den Herstellerangaben Zementierung Panavia 21 EX (Kuraray, Düsseldorf, Deutschland) Panavia ist ein radioopakes, niedrigvisköses chemisch härtendes Kompositzement bestehend aus einer Basispaste und einem Katalysator. Die Pasten beinhalten Monomer (10- Methacryloyloxidecyl-dihydrogen-phosphat, MDP) und zu 77Gew% silanisierte anorganische Füller. Panavia wird mit seinen zwei Pasten in einem Tubensystem angeboten, das die exakte Mischung der beiden Komponenten ermöglicht. Das Material härtet unter anaeroben Bedingungen aus. Erhältlich ist Panavia 21 EX in drei Farben: weiß (EX), opaque (OP) und zahnfarben (TC). 22

26 4 Material und Methode Die Arbeits- und Härtungszeit bei 25 C beträgt: - Mischen Sekunden - Verarbeitungszeit höchstens 4 Minuten - Härtungszeit ab dem Zeitpunkt der Einpassung 1 Minute - komplette Aushärtung 3 Minuten. Panavia 21 EX wird vom Hersteller zur Zementierung von Metall-, Keramik- und Kompositrestaurationen empfohlen. ED-Primer ED-Primer ist ein chemisch härtender Primer und Konditionier aus zwei Komponenten. Er beinhaltet folgende Substanzen: MDP (10-Methacryloyloxidecyl-dihydrogen-phosphat), HEMA (2-Hydroxyethyl- Methacrylat), 5-NMSA (N-methacrylol-5-aminosalicilicacid) und Polymerisationsinitiatoren. Oxyguard II Oxyguard II ist ein blaues Glyceringel, das Polyethylenglycol beinhaltet. Es wird nach der Zementierung des Stiftes auf den Zementspalt aufgetragen um eine Sauerstoffinhibition während der Polymerisation zu vermeiden. Etching Agent V Etching Agent V ist ein auf 35% Phosphorsäure basierendes hoch visköses rotes Ätzgel. Es wird für die Schmelzkonditionierung verwendet. 23

27 4 Material und Methode Stumpfaufbau Rebilda DC (Voco, Cuxhaven, Deutschland) Rebilda DC ist ein hochröntgenopakes chemisch- und lichthärtendes Komposit. Es gehört zur Rebilda Produktgruppe (Voco, Cuxhaven, Deutschland). Rebilda DC/SC sind die niedrig viskösen Varianten des Rebilda, die aus der Sicherheitskartusche oder der QuickMix Spritze (nur DC) direkt appliziert werden können. Es besteht aus aliphatischen und aromatischen Dimethacrylaten, Bariumborosilikat, Schwerspat, feindispersen Füllstoffen, Initiatoren, Beschleunigern und Farbstoffen. Durch den hohen Anteil feinster Füllstoffpartikel in Kombination mit einer ausgewogenen Harzmatrix besitzt Rebilda DC eine sehr hohe Endhärte, die vergleichbar mit der der Zahnsubstanz ist. Es zeichnet sich aus durch seine hohe Festigkeit, eine konstant gute Haftung am Dentin sowie eine äußerst geringe Polymerisationsschrumpfung Solobond Plus (Voco, Cuxhaven, Deutschland) Solobond Plus ist ein Dentinbondingsystem, welches sowohl unter Modifizierung der Schmierschicht als selbstkonditionierenden Primer eingesetzt werden kann, als auch in der Total-Etch-Technik mit der Konditionierung über konzentrierte Phosphorsäure verwendet werden kann. Es ist ein Zwei-Komponenten-System bestehend aus dem Solobond Plus Primer und dem Solobond Plus Adhäsiv. Solobond Plus Primer Die wesentlichen Bestandteile des selbstkonditionierenden Primer sind Maleinsäure, hydrophile Methacrylate (HEMA u.a.), polyfunktionelle Monomere, Natriumfluorid sowie Wasser/Aceton als Lösungsmittel. Durch die Maleinsäure wird der Smearlayer angelöst bzw. aufgelöst und 24

28 4 Material und Methode das darunterliegende Dentin teilentmineralisiert. Die hydrophile Harzmatrix aus Dimethacrylaten und polyfunktionellen Monomeren penetriert gleichzeitig in den Smearlayer, die Dentintubuli und das freigelegte Kollagengeflecht. Das Gemisch aus Wasser und Aceton wirkt dabei unterstützend. Bei der Verwendung der Total-Etch- Technik wird dieser Prozess der Teilentmineralisierung durch die vorherige Dentinätzung unterstützt. Solobond Plus Adhäsiv Das Solobond Plus Adhäsiv besteht aus einer ähnlichen leicht hydrophob modifizierten Harzkomponente wie der Solobond Plus Primer. Die wesentlichen Bestandteile sind hydrophile Methacrylate (HEMA u.a.), polyfunktionelle Monomere, Initiatoren, Inhibitoren und Aceton als Lösungsmittel. Solobond Plus Adhäsiv wird wie ein normales Schmelzbond auf den geätzten Schmelz und die geprimten bzw. geätzten Dentinflächen aufgetragen Pontor MPF (Metalor, Stuttgart, Deutschland) Pontor MPF ist eine hochgoldhaltige Legierung (76% Au + Pt). Sie wird in Packungen mit einzelnen Plättchen angeboten, wovon jedes 1g wiegt. Bestandteile sind in Tabelle 3 laut Herstellerangaben näher erläutert: Element Anteil in % Au 72,0 Ag 13,7 Cu 9,8 Ir <1 Zn <1 Tab. 3 Pontor MPF(Metalor, Stuttgart, Deutschland) 25

29 4 Material und Methode Physikalische Daten laut Hersteller: -Schmelzpunkt Gießtemperatur Vickershärte 220 Hv5 -Elastizitätsmodul : MPa -Dichte 15.6g/cm³ -Gießtemperatur 1160 C Kronenrestauration Remanium CD ist eine Nichtedelmetalllegierung. Die genauen Bestandteile sind in Tabelle 4 wie folgt beschrieben: Element Anteil in % Co 66 Cr 26 Mo 4,5 Si 1,5 Tab. 4 Werkstoffdatenblatt Remanium (Dentaurum, D-Pforzheim) Physikalische Eigenschaften laut Hersteller: -Bruchdehnung 11% -VH 10 bei 310 N/mm² -Elastizitätsmodul von MPa Zusätzliche Materialien Zusätzlich verwendete Materialien sind in Tabelle 12 im Anhang aufgeführt. 26

30 4 Material und Methode 4.2 Methode Auswahl der Zähne Aus einer Sammlung von 100 menschlichen Unterkiefermolaren wurden nach einem unten beschriebenen Auswahlverfahren 64 kariesfreie, zweiwurzelige Molaren mit abgeschlossenem Wurzelwachstum, die in Länge und Umfang einander ähnlich waren, ausgesucht. Sie wurden nach der Extraktion ausschließlich in 0.1% Thymol gelagert und während der gesamten Versuchsreihe nur für die notwendigen Arbeitsschritte entnommen. Die Zähne wurden mit Handinstrumenten und Ultraschall gereinigt. Die Feinreinigung erfolgte mittels Zahnreinigungs- und Polierbürstchen (Kerr Hawe, Frankfurt, Germany) bei 400 U/min mit einer fluoridfreien Zahnpasta, Pellex (Kerr Hawe, Frankfurt, Germany). Zähne mit Karies, Frakturen oder mit einer Wurzellänge kleiner 10 mm und größer 11.5mm wurden ausgeschlossen. Nach dieser Vorauswahl standen noch 86 Zähne zur Verfügung. Mit einem Tasterzirkel wurde daraufhin der Umfang der Zähne auf Höhe der Schmelz- Zement-Grenze (SZ-Grenze) in mesio-distaler (MD) Richtung, in bukko-lingualer (BL) Richtung sowie die Wurzellänge (WL) ermittelt. Die Tabelle 13 im Anhang veranschaulicht diesen Vorgang. Anschließend wurde das Produkt der BL-, MD-Breite und der WL errechnet (Spalte 5) und aufgerundet (Spalte 6), so dass für jeden Zahn ein Näherungswert für das Volumen ermittelt werden konnte. Die Werte wurden Größe genannt und zur Unterscheidung der großen von den kleinen Zähnen verwendet. Die Graphik in Abbildung 2 veranschaulicht dieses Verfahren. Dabei wurden die Werte der Zahngrößen in aufsteigender Reihenfolge (x-achse) gegen die Häufigkeit, mit der jeder Wert erreicht wurde (y-achse), graphisch dargestellt. Alle Zähne, die sich außerhalb der graphischen Verteilung befanden, wurden aussortiert. Das waren in diesem Fall 22 Zähne. 64 Zähne wurden für die Versuchsreihe ausgesucht, nummeriert und separat gelagert, so dass sie während der gesamten Studie von einander unterschieden werden konnten. 27

31 4 Material und Methode Häufigkeitsverteilung der verwendeten Zähne Häufigkeit < >1350 Volumen der Testzähne [mm³] Abb. 2 Verteilung der Zähne nach Zahngröße Herstellung der Proben Silikonschlüssel Ein Silikonschlüssel aus Formasil (Heraeus Kulzer, D-Wehrheim) wurde von einem Zahn angefertigt. Der Schlüssel wurde später zum Aufwachsen der Kronen verwendet Endodontie Jeder der 64 Zähne wurden nach der Step-down Methode endodontisch behandelt. Die Zähne wurden während der Durchführung in der Hand gehalten. 28

32 4 Material und Methode Die okklusale Zugangskavität wurde mit einem Diamanten (Nr. 836KR.012, Gebr. Brasseler, D-Lemgo) und einem mit drei Spraydüsen (50 ml/min) gekühlten roten Winkelstück bei U/min. präpariert. Nach der Trepanation der Zähne wurden die Kanaleingänge mit Gates Glidden-Bohrern der Größe 4, 3 und 2 (Gebr. Brasseler, D-Lemgo) im Sinne der Crown-down Technik dargestellt. Mit einem Reamer ISO Größe 10 (DeTrey, Dentsply, D-Konstanz) wurden anschließend die Kanäle bis zum Apex sondiert. Diese Länge wurde abgemessen und abzüglich 0,5 mm als Arbeitslänge übernommen. Untere Molaren mit einem distalen und einem mesialen Kanal: Bei unteren Molaren mit einem distalen und einem mesialen Kanal wurde jeder Kanal mit Headströmfeilen und Reamern (DeTrey, Dentsply, D-Konstanz) alternierend bearbeitet und mit 3% Natriumhypochlorid gespült. Die Aufbereitung erfolgte mit der Step-back Technik, wobei die mesialen Kanäle bis ISO- Größe 40 und die distalen Kanäle bis ISO-Größe 60 aufbereitet wurden. Die dreidimensionale Füllung der Wurzelkanäle wurde mit lateraler Kondensationstechnik unter Verwendung von Guttaperchastiften (Vereinigte Dentalwerke, D-München) und AH-26- Plus als Sealer (DeTrey Dentsply, D-Konstanz) durchgeführt. Es wurde zuerst ein Masterpoint gesetzt, in den distalen Kanälen ISO-Größe 60, in den mesialen Kanälen ISO-Größe 40. Zusätzlich wurden mit Guttapercha-Points der ISO-Größe 20 und 25 (Vereinigte Dentalwerke, München, Germany) und AH-26 Plus Sealer (De Trey Dentsply, Konstanz, Germany) unter Verwendung von Finger-Spreader der ISO-Größe 25 (Vereinigte Dentalwerke, München) die Kanäle vollständig gefüllt. Der durch die Trepanationsöffnung überstehende Anteil von Guttapercha wurde mittels eines erhitzten Pluggers bis zu 1 mm unterhalb des Kanaleingangs abgetrennt und vertikal nachkondensiert. 29

33 4 Material und Methode Untere Molaren mit einem distalen- und zwei mesialen Kanälen: Die Aufbereitung und Wurzelfüllung dieser Zähne erfolgte analog dem Vorgehen bei unteren Molaren mit einem distalen und einem mesialen Kanal. Untere Molaren mit zwei distalen Kanälen: Untere Molaren mit zwei Wurzelkanälen in der distalen Wurzel wurden nicht verwendet Präparation der Kronen Die Zähne wurden 2 mm okklusal vom koronalsten Punkt der Schmelz-Zement (SZ)-Grenze gekürzt. Für die zirkuläre Präparation wurden mesial, distal, bukkal und lingual Orientierungslinien mit einem wasserfesten Stift auf der SZ-Grenze angebracht, um den späteren Rand der Präparation zu markieren. Anschließend wurde mit dem Diamant Nr.837KR.012 und Nr.8837KR.012 (Gebr. Brasseler, D-Lemgo) eine zirkuläre Stufenpräparation von 1.2 mm Breite mit abgerundeten Innenkanten angelegt, wobei ein zirkulärer Dentinkragen von 1 mm erhalten blieb. Der Rand der Präparation verlief entlang der SZ -Grenze. Der Gesamtpräparationswinkel betrug 6 Grad. Die Präparation wurde mit einem Winkelstück bei U/min und ständiger maximaler Kühlung mit Wasserspray durchgeführt Stiftpräparation Die Präparation der Stiftkavität erfolgte 48 Stunden nach Abschluss der Wurzelkanalbehandlung jeweils im distalen Wurzelkanal der Proben der Gruppen 2, 3 und 4 siehe Tabelle 5. 30

34 4 Material und Methode Die Guttapercha wurde im koronalen Anteil der Kanäle mit erhitzten Handinstrumenten (Aesculap, D-Tuttlingen), sowie maschinell mit Gates-Glidden Bohrern entfernt. Anschließend wurden die Stiftbohrungen mit den jeweils zu den Stiften empfohlenen zylindrisch-konischen Bohrern bis auf 5 mm vor dem Apex ausgeschachtet. In Gruppe III und IV wurden die Wurzelfüllungen zur Stiftversorgung mit dem Pilotbohrer (Largo-Bohrer der Nr. 183 LB 090 (Brasseler, Lemgo, Germany) bei U/min bis 5 mm vor dem Apex entfernt und anschließend mit dem Erweiterer 196 L (Brasseler, D-Lemgo) das Stiftlumen bei U/min bis zur ISO-Größe 90 ausgeschachtet. Um die Zementretention zu erhöhen, wurde das Kanallumen nach der NaOCl- Spülung und dem Trocknen der Kavität mit Papierspitzen, nochmals mit einem diamantierten formkongruenten Aufrauinstrument 196 D (Brasseler, D-Lemgo) durch manuelle Rotation aufgeraut. Für die Gruppe II wurden kalibrierte Vorbohrer der Größe 1 (DT Finishing Drill, Größe1, VDW, D-München) verwendet Aufbauten Folgende Aufbauten wurden durchgeführt: Gruppe N= Stift Stiftmaterial Aufbau Aufbaumaterial I 16 Kein Stift Komposit Rebilda DC, VDW VOCO, D- Cuxhaven II 16 Quarzfaserstift D.T. Light Post, VDW, D-München III 16 Titanstift ER- Stabilisierungsstift, Brasseler, D- Lemgo IV 16 Angussfähiger Heraplatstift, Stift Brasseler, D- Lemgo Tab. 5 getestete Stiftaufbauten Komposit Rebilda DC, VDW VOCO, D- Cuxhaven Komposit Rebilda DC, VDW VOCO, D- Cuxhaven Goldkern Pontor MPF Métalor, D- Stuttgart 31

35 4 Material und Methode Gruppe I (Kompositaufbau, n=16) Kontrollgruppe Die Zähne der Gruppe I dienen als Kontrollgruppe, deshalb wurde auf das Setzen eines Wurzelstiftes verzichtet. Hier wurden die Wurzelfüllungen mit den Rosenbohrern ( , Brasseler, D-Lemgo) bis zu 1 mm unterhalb der Kanaleingänge entfernt und mit einem direkten Aufbau (Rebilda DC, Voco, D-Cuxhaven) versorgt. Gruppe II (Quarzfaserstift und Kompositaufbau, n=16) Die Zähne dieser Gruppe wurden mit Quarzfaserstiften der Größe ISO 90 (DT Light Post, Größe II, VDW, München) in der distalen Wurzel versehen. Hierbei wurden die DT Light Stifte vor der Zementierung okklusal unter Wasserspray mit einem grobkörnigen Diamanten (Diamant Nr , Gebr. Brasseler, D-Lemgo) gekürzt. Daraufhin wurden sie mit 70% Alkohol gereinigt und getrocknet. Nach der Spülung der Wurzelkanäle mit 3% NaOCl und Trocknung mittels Papierspitzen (Vereinigte Dentalwerke, München), wurden Stift und Wurzelkanal mit dem selbstkonditionierenden ED-Primer vorbehandelt. Für die adhäsive Zementierung wurden sowohl der Stift als auch der Wurzelkanal mit einer dünnen Schicht des chemisch härtenden Kompostzements Panavia 21 EX bestrichen und grobe Überschüsse mit einem Schaumstoffpellet entfernt. Zur vollständigen Sauerstoffinhibition wurde Oxyguard II (Kuraray, J-Osaka) appliziert. Anschließend wurde der Stift bis zur definitiven Aushärtung des Zements in den Wurzelkanal hineingepresst. Der plastische Stiftaufbau wurde dann mit einem Hybridkomposit (Rebilda DC, Voco, D- Cuxhaven) hergestellt. 32

36 4 Material und Methode Gruppe III (Titanstift und Kompositaufbau, n=16) In dieser Gruppe wurden die Zähne mit Titanstiften der Größe ISO 90 (ER- Stabilisierungsstift, Komet, D-Lemgo) in der distalen Wurzel versehen. Die Titanstifte wurden vor der Zementierung einprobiert und mit einer Trennscheibe mesial und distal 2 mm über dem Zahn abgetrennt. Die Stifte ragten dann nur noch 2 mm aus dem Kanal hinaus. Anschließend wurden die Stifte mit Aluminiumoxid 50 µm bei 2,5 bar für 15 Sekunden abgestrahlt und mit 70% Alkohol gereinigt. Die Stifte wurden dann mit dem chemisch härtenden Kompositzement Panavia 21 EX (Kuraray, J-Osaka) eingeklebt, nachdem die Wurzelkanäle gespült, getrocknet und mit dem selbstkonditionierenden ED-Primer (Kuraray, J-Osaka) vorbehandelt wurden. Zur vollständigen Sauerstoffinhibition wurde wie in Gruppe II Oxyguard II (Kuraray, J-Osaka) appliziert. Anschließend wurde ein plastischer Aufbau mit dem dualhärtenden Hybridkomposit Rebilda DC (Voco, D-Cuxhaven) durchgeführt. Gruppe IV (Goldstiftkernaufbau, n=16) Die Zähne in Gruppe IV wurden mit in den distalen Wurzeln befestigten gegossenen Stiftkernaufbauten versehen. Die vorgefertigten, hochgoldhaltigen Stifte (Heraplat, Gebr. Brasseler, D-Lemgo) der Größe II wurden nach der Kanalpräparation zur Passungskontrolle in die Kanäle einprobiert. Nach der Kontrolle wurden die Stifte mit einer Trennscheibe mesial und distal 3 mm über dem Zahn abgetrennt. Die Stifte ragten dann nur noch 3 mm aus dem Kanal. Anschließend wurden das Pulpakavuum und die Präparation mit Vaseline isoliert (Liechtenstein, D-Müllheim- Kärlich). Die Stifte wurden daraufhin in die Kanäle eingebracht, so dass der Aufbau mit GC Pattern Resin (GC, Leuven, Belgien) auf den aus dem Kanal herausragenden Stift freihändig modelliert werden konnte. Hierbei wurde die Pinseltechnik angewendet. Die Höhe der Aufbauten betrug 5 mm. Nach Aushärten des Kunststoffes wurde der Stiftaufbau vom Zahn entfernt und die Passung kontrolliert. Die Vaseline wurde entfernt. Mit dem Diamant Nr (Gebr. Brasseler, 33

37 4 Material und Methode D-Lemgo) wurde die endgültige Präparation der Zähne durchgeführt, innere scharfe Winkel wurden abgerundet. Nach Beendigung der Präparation wurden die Stiftkernaufbauten in GC Vest-G (GC, Leuven, Belgien) eingebettet und nach Abbinden der Einbettmasse bei einer Temperatur von 700 C für 45 Minuten vorgewärmt. Dabei wurde der Kunststoff vor dem Gießen mit einer hochgoldhaltigen Legierung ausgebrannt. Hierzu wurde die Gußschleuder TS3 (Degussa dental, D-Hanau) bei einer Temperatur von 1100 C verwendet. Als Legierung für den Aufbau wurde Pontor MPF (Metalor, D-Stuttgart) eingesetzt. Nach einer Abkühlphase konnten die Stiftaufbauten ausgebettet werden. Verletzungen der Stifte oder der Aufbauten beim Ausbetten wurden vermieden. Die Passung wurde mit Occlu Spray (Hager&Werken, D- Duisburg) kontrolliert. Vor dem endgültigen Einsetzen der Stiftkernaufbauten wurde der Stift für 15 sek. mit 50 µm AL2O3 bei 2.5 bar abgestrahlt und anschließend mit Alkohol gereinigt. Die Kanäle wurden ebenfalls gereinigt und getrocknet. Daraufhin wurde das Kanallumen mit ED Primer (Kuraray, D-Düsseldorf) für 20 Sekunden konditioniert. Das Zementieren der Stiftkernaufbauten erfolgte mit Panavia 21 EX (Kuraray, D- Düsseldorf). Nach Einbringen des Kompositzements und der Stiftkernaufbauten in den Kanal wurde Oxyguard II (Kuraray, D-Düsseldorf) auf den Zementspalt aufgetragen, um ein anaerobes Aushärten des Zements zu gewährleisten. Überschüssige Zementreste wurden entfernt. Der einzementierte Stiftkernaufbau wurde anschließend mit dem Diamant Nr.837KR.012 und Nr.8837KR.012 (Gebr. Brasseler, D-Lemgo) konform zu der bestehenden Präparation nachfiniert Plastischer Aufbau und definitive Präparation In Gruppe I, II und III wurden die Zähne bei zirkulär angelegter Tofflemire- Matrize (Kerr Hawe, D-Karlsruhe) mit Phosphorsäure 35% für etwa 30 Sekunden konditioniert. Daraufhin wurde die Kavität 1 Minute mit Wasserspray gespült und mit Luft getrocknet. Alle Flächen wurden danach zuerst mit Solobond Plus Primer (Voco, D-Cuxhaven) für 20 Sekunden und anschließend mit Solobond Plus Adhäsiv (Voco, D-Cuxhaven) vorbehandelt. Nach Lichthärtung des Adhäsivs für 40 Sekunden mit der UV-Polymerisationslampe (Espe, D-Seefeld), wurden die Zähne mit direkten Aufbauten aus dem dualhärtenden 34

38 4 Material und Methode Hybridkomposit Rebilda DC (Voco, D-Cuxhaven) versehen und erneut für 40 Sekunden lichtgehärtet. Nach Herstellung des plastischen Aufbaus wurden die Kronenstümpfe konform zu der bestehenden Präparation mit dem Diamant Nr.837KR.012 und Nr.8837KR.012 (Gebr. Brasseler, D-Lemgo) finiert und alle Kanten gebrochen. Die Kronenstümpfe wiesen eine Höhe von 6mm und eine Konizität von ca. 6 auf Herstellung der Kronen und Zementierung Nach der definitiven Präparation aller Zähne der Gruppen I-IV für die Aufnahme metallischer Vollkronen wurden die Kronenstümpfe mit Impregum (Espe, D-Seefeld) abgeformt und anschließend Einzelstumpfmodelle aus Superhartgips Typ IV(Fujirock, GC, J-Tokio) hergestellt. Auf diese wurde eine gleichmäßig dünne Schicht Distanzlack blau (Bredent, D- Senden) als Platzhalter bis 1 mm an die Präparationsgrenze aufgetragen. Die Kronen wurden aufgewachst, wobei ein zu Beginn angefertigter Silikonschlüssel aus Formasil (Heraeus-Kulzer, D-Wertheim) Verwendung fand. Davor wurden die Gipsstümpfe mit Isoliermittel gegen Wachs isoliert (Isolit, Degussa AG, D-Frankfurt) und anschließend die Kronen mit Yeti Modellierwachs (YETI Dentalprodukte, D-Engen) und dem Silikonschlüssel hergestellt. Entstandene Ungenauigkeiten am Kronenrand oder Luftlöcher wurden von Hand mit Wachs ausgebessert. Jeweils vier Wachskronen wurden in einer Muffel der Größe 3 (Degussa, D-Frankfurt) mit der Einbettmasse Heravest Speed (Heraeus Kulzer, D-Hanau) eingebettet und nach dem Abkühlen in den vorgeheizten Ofen Labotherm (Nobrodent, D-Hamburg) bei 700 C für 45 Minuten vorgeheizt. Darauf folgend wurde die Zentrifugalschleuder TS 3 (Degussa, D- Frankfurt) aufgezogen und in einem Tiegel Nichtedelmetallplättchen (Remanium, Dentaurum, D-Pforzheim) bis zum Liquiduspunkt erhitzt. Nach Einbringen der Muffel in die Zentrifugalschleuder wurden die Kronen bei einer Temperatur von 1370 C gegossen. Die erkalteten Kronen wurden mit einem Hammer ausgebettet, mit der Trennscheibe Nr (Brasseler, D-Lemgo) von den Gusskanälen getrennt, mit 50 µm Aluminiumoxid- Granulat bei einem Druck von 4 bar abgestrahlt und mit Hartmetallfräsen Nr. H , H , Brasseler, D-Lemgo) ausgearbeitet. 35

39 4 Material und Methode Die Kroneninnenseiten wurden dann mit 50 µm Aluminiumoxid-Granulat bei einem Druck von 2,5 bar für 15 Sekunden abgestrahlt und anschließend mit Alkohol gereinigt. Danach wurden die Kronen auf konventionelle Art mit Glasionomerzement (KetacCem, ESPE, D- Seefeld) zementiert. Alle 64 Kronen wurden auf diese Art hergestellt und zementiert Künstliches parodontales Ligament Um die physiologische Beweglichkeit und die biologische Breite im künstlichen Mund zu imitieren, wurde eine dünne Schicht elastischer Kunststoff (Anti- Rutsch Lack, Wenko- Wenslaar GmbH, D-Hilden) mit einem Einmalpinsel bis 2 mm apikal der Schmelz-Zement- Grenze gleichmäßig in einer Schichtstärke von 0,3 0,5 mm auf die gesamte Wurzeloberfläche aufgetragen Einbettung Die Zähne wurden mit Hilfe eines Silikonschlüssels (Formasil, Kulzer, D-Wehrheim) im Zentrum der Einbettform (Willytec, D-München) so positioniert, dass die Kaufläche parallel zum Boden der Form ausgerichtet war. Dies ergab im Kausimulationsversuch eine okklusale Belastung mit einem Winkel von 90 zur Okklusalfläche. Anschließend wurde ein Silikonkonter (Formasil, Kulzer, D-Wehrheim) hergestellt. Der restaurierte Zahn wurde in dem hergestellten Konter festgewachst. Die Silikonmasse wurde aus der Einbettform entfernt und anschließend am Konter festgewachst. Dann wurde der Hohlraum in der Einbettform durch die am Boden vorhandenen Öffnungen mittels einer mit Technovit 4000 (Kulzer, D- Wehrheim) gefüllten Spritze (Injekt 5ml, Braun, D-Melsungen) ausgefüllt. Nach der Aushärtung des Einbettkunststoffes wurde der Silikonkonter abgenommen und die Prüfkörper für die Einbringung in die Kaumaschine bereitgestellt. 36

40 4 Material und Methode 4.3 Test Dynamische Belastung im Kausimulator Alle Zähne wurden nacheinander in der Kaumaschine (Willytec, D-München) in Gruppen zu jeweils 8 Probenkörpern auf ihre Bruchkraft bei dynamischer Belastung geprüft. Die Proben wurden während der Kausimulation mit einer Kraft von 49 N belastet Als Antagonist diente eine am oberen Balken im Antagonistenhalter mit Clearfil festgeklebte Keramik-Kugel mit einem Durchmesser von 6mm (Steatit, Ceram Tec, D-Wundsiedel). Die Belastung erfolgte von okklusal im Winkel von 90 in die Zentralgrube des Zahnes. Die Hubhöhe betrug 6 mm und die Absenkgeschwindigkeit 30 mm/s. Zusätzlich wurden die Proben in der Horizontalen mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 30 mm/s auf einer Strecke von 3 mm bewegt. Jede Probe wurde mit 1,2 Mio Zyklen bekaut, was einer Alterung von 5 Jahren entspricht. Parallel wurden die Proben abwechselnd mit 5 C kaltem und 55 C warmen Wasser, wie in Abbildung 3 und 4 dargestellt, bedüst. Jede Probe wurde neben der mechanischen Belastung insgesamt etwa Temperaturlastwechseln unterzogen. In den folgenden Abbildungen 3 und 4 wird der Aufbau des Zweiachsen-Kausimulators näher dargestellt. Abb. 3 Foto eines Zweiachsen-Kausimulators mit Kaukammern (Willytec, D-München) 37

41 4 Material und Methode Abb. 4 Schematische Zeichnung einer Kaukammer Bruchtest Bei der in der vorliegenden Studie durchgeführten Festigkeitsprüfung handelt es sich um einen statischen Bruchtest (siehe Abbildung 6). Alle Proben wurden dabei unter gleichmäßigem Kraftanstieg in einer Universal-Prüfmaschine (Universal Testmaschine Zwick 1445, Zwick, D-Ulm) bis zum Bruch belastet. Die Belastungskurven wurden hierbei mit der Zwicktest Xpert Software aufgezeichnet und in einem Koordinatensystem protokolliert. Bei der Messung bewegte sich der normierte Druckstempel mit einer konstanten Vorschubgeschwindigkeit von 2 mm/min im 90 -Winkel zur Kaufläche vor. Die Artikulationsachse und fläche entsprachen der des Kausimulationsversuches (siehe Kapitel ). Um punktuelle Kraftspitzen zu vermeiden und einen möglichst linienförmigen Angriffspunkt zu erzielen, wurde der Druckstempel für jede Messung mit 38

42 4 Material und Methode einer Zinnfolie der Stärke 0,8 mm überklebt. Die Bruchkraft wurde über das Auftreten einer Fraktur im Zahn bis zu einem Maximalwert von 8900 N definiert. Im Anschluss an die Bruchbelastung wurden die Zähne aus dem Technovit 4000 ausgebettet und die unterschiedlichen Bruchmuster ausgewertet. Die Bruchmuster wurden einzeln protokolliert und in eine der vier Kategorien A-D eingeteilt (siehe Abbildung 5). Bruchmuster Frakturart Typ Horizontale Fraktur A Vertikale Fraktur B Kombinierte Fraktur C Keine Fraktur D Abb. 5 Schematische Darstellung der Bruchmuster 39