Rasterelektronenmikroskopische Bewertung von Oberflächendefekten von Entferner-Nachbehandlungsakte nach einmaliger und mehrfacher Verwendung

Zusammenfassung

In dieser Arbeit stellen wir ein Protokoll zur Bewertung der Oberflächeneigenschaften von endodontischen Nachbehandlungsfeilen nach wiederholter Verwendung in Nachbehandlungsverfahren vor, wobei die Rasterelektronenmikroskopie zur Identifizierung und Analyse potenzieller Oberflächendefekte verwendet wird.

Zusammenfassung

Ziel dieser Studie war es, Oberflächendefekte von Remover rotierenden Nickel-Titan (NiTi) Feilen nach einmaliger und mehrfacher Anwendung in konventionellen endodontischen Nachbehandlungsverfahren mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) zu bewerten. Es wurden achtzig Acrylblöcke verwendet, die Wurzelkanäle mit einem Innendurchmesser von 1,5 mm, einem Krümmungsradius von 5 mm und einer Krümmung von 55° simulieren. Nach chemomechanischer Präparation und Obturation wurden 24 neue Remover-Dateien (N30, 7%, L23) nach dem Zufallsprinzip drei Gruppen zugeteilt: Einmalgebrauch, Dreifachgebrauch und sechs Anwendungen. Die Feilen wurden bei 600 U/min mit einem Drehmoment von 2,5 Ncm betrieben, gereinigt und nach jedem Gebrauch sterilisiert.

Die REM-Analyse bei Vergrößerungen von 100x, 250x und 500x ergab Oberflächendefekte, einschließlich Spitzenverformung, Mikrorisse, Brüche, Abwickeln, Lochfraß an der Oberfläche und Blattbrüche. Eine Verformung wurde bei 75 % der Feilen nach einmaligem Gebrauch und bei 100 % der Feilen nach drei und sechs Anwendungen beobachtet. Mikrorisse waren nach einmaligem Gebrauch nicht vorhanden, traten aber bei 25 % bzw. 87,5 % der Dateien nach drei bzw. sechs Anwendungen auf, was einen statistisch signifikanten Anstieg zeigt (p < 0,001). Auch die Lochfraßbildung an der Oberfläche nahm in den Gruppen signifikant zu (p = 0,004).

In keiner Gruppe wurden Frakturen beobachtet. Die häufigsten Defekte waren die Verformung der Spitze (91,7 %) und die Lochfraßbildung an der Oberfläche (70,8 %). Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die wiederholte Verwendung von NiTi-Feilen die Oberflächendefekte signifikant erhöht und das Risiko von Ermüdungsbrüchen erhöht. Die Ergebnisse empfehlen daher, die Wiederverwendung von Remover-Dateien auf maximal 3x zu beschränken. Weitere Forschung ist erforderlich, um Defekttypen mit anatomischen Faktoren zu korrelieren und die Wirksamkeit der Feilen in Wiederholungsbehandlungsszenarien zu bewerten.

Einleitung

Die endodontische Nachbehandlung ist ein Verfahren, das durchgeführt wird, wenn ein zuvor behandelter Zahn nicht heilt oder neue Pathologien entwickelt, wie z. B. anhaltende Infektionen, Reinfektionen oder fehlende Anatomie. Das Verfahren umfasst die Entfernung des vorhandenen Wurzelkanalfüllungsmaterials, eine gründliche Reinigung und Desinfektion des Kanalsystems und eine anschließende Wiederbefüllung ^1,2.

Nickel-Titan (NiTi)-Instrumente sind aufgrund ihrer Flexibilität und hohen Schneidleistung von großer Bedeutung für die Verbesserung und Erleichterung endodontischer Eingriffe ^3,4. Die Superelastizität der NiTi-Instrumente ermöglicht es ihnen, sich besser an die Kanalkrümmung anzupassen, weniger Verschleiß aufzuweisen und eine höhere Bruchfestigkeit zu haben ^5,6. Eines der Hauptprobleme bei NiTi-Feilen ist jedoch, dass sie ohne sichtbare Verformung brechen können³.

Die häufigste Ursache für Frakturen bei rotierenden NiTi-Instrumenten ist zyklische Ermüdung⁷. Zyklische Ermüdung tritt aufgrund von abwechselnden Zug- und Druckspannungen auf gegenüberliegenden Oberflächen des Instruments auf, wenn es sich kontinuierlich in einem gekrümmten Wurzelkanal dreht, ohne zu binden ^8,9. Bruch durch zyklische Ermüdung resultiert aus Metallerschöpfung¹⁰. Mehrere Faktoren beeinflussen das Auftreten von Frakturen aufgrund zyklischer Ermüdung, einschließlich der physikalischen Eigenschaften des Instruments^11,12, der Wurzelkanalmorphologie¹³, der wiederholten klinischen Anwendung und des Sterilisationsprozesses^14,15. Um die Ermüdungsbeständigkeit von NiTi-Rotationsfeilen zu verbessern, wurden daher verschiedene Modifikationen des Herstellungsverfahrens und des Kerndurchmessers sowie Änderungen an den Schneidkanten- und Querschnittskonstruktionen versucht¹⁶. Die Remover-Feile ist eine Feile der neuen Generation, die durch thermische Behandlung und ein spezielles Elektropolierverfahren namens C-Draht hergestellt wird. Es wird behauptet, dass seine Konstruktionsmerkmale die Ermüdungsbeständigkeit erhöhen. Die Feile hat eine 30/100 mm spanlose (inaktive) Spitze und einen minimalinvasiven Kerndurchmesser. Es wird mit einem variablen Dreifachhelix-Querschnitt hergestellt, der für die ersten 3 mm symmetrisch ist und dann zur Welle hin asymmetrisch wird. Darüber hinaus ist es so konzipiert, dass es periradikuläres Dentin erhält, indem es in den ersten 10 mm eine Verjüngung von 7 % aufweist, gefolgt von einer Verjüngung von 0 % zum Schaft¹⁷ hin.

Zyklische Ermüdungsbrüche in NiTi-Rotationsfeilen treten typischerweise ohne sichtbare plastische Verformung^auf 18,19,20. Infolgedessen können diese Frakturen nicht klinisch beurteilt werden, und strukturelle Veränderungen müssen unter hoher Vergrößerung mit Instrumenten wie einem Stereomikroskop oder einem Rasterelektronenmikroskop (REM) untersucht ^werden21. Aufgrund der Unpraktikabilität, solche Untersuchungen routinemäßig durchzuführen, empfehlen die Hersteller, die Dateien nur einmal zu verwenden^22,23. Aufgrund der hohen Kosten für NiTi-Dateien entscheiden sich viele Ärzte jedoch für die Wiederverwendung²⁴. Daher ist es wichtig, die Auswirkungen der klinischen Wiederverwendung auf diese Dateien zu untersuchen. Eine klinische Studie zeigte, dass rotierende Instrumente bis zu 4x²⁵ sicher wiederverwendet werden können. Andere Studien haben jedoch viel höhere Wiederverwendungsraten ausgewertet, und es gibt keinen Konsens darüber, wie oft eine Datei sicher wiederverwendet werden kann^24,26.

In früheren Studien, die die Wiederverwendung von NiTi-Feilen evaluiert haben, lag das Hauptaugenmerk auf den Auswirkungen von Wurzelkanalerweiterungen und -formungen auf die Bruchfestigkeit der Feilen. Ein Blick in die Literatur zeigt daher, dass es nur eine Studie gibt, die speziell die wiederholte Verwendung von Nachbehandlungsdateisystemen evaluiert²⁷. Ziel dieser Studie ist es, den Einfluss der wiederholten Verwendung auf die Oberflächeneigenschaften der Remover-Datei mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) zu evaluieren. Es wird die Hypothese aufgestellt, dass eine erhöhte klinische Anwendung zu einer Zunahme von Oberflächendefekten führt, wodurch das Risiko von Ermüdungsfrakturen erhöht wird. Konkretes Ziel ist es, die Veränderungen der Oberflächendefekte der Remover-Feile nach einmaliger und mehrfacher Anwendung zu analysieren und die Auswirkungen dieser Veränderungen auf die klinische Praxis zu diskutieren.

Protokoll

1. Beschaffung von Mustern

1. Beschaffen Sie 80 Acrylblöcke mit einem Innendurchmesser von 1,5 mm, einem Krümmungsradius von 5 mm, einer Krümmung von 55° und einer Arbeitslänge von 16 mm.

2. Reinigungs- und Formgebungsverfahren

1. Stellen Sie den Endomotor auf ein Drehmoment von 2,0 Ncm und eine Drehzahl von 300 U/min ein.
   1. Befestigen Sie eine 10/.04 Kegelfeile am Motor und verwenden Sie sie in einer Hin- und Herbewegung, bis die Arbeitslänge (16 mm) erreicht ist, wobei Sie darauf achten, dass sie nicht klemmt.
   2. Bewässern Sie die Kanäle mit 5,25 % NaOCl.
   3. Befestigen Sie eine konische Feile 15/.04 am Motor und verwenden Sie sie in einer Hin- und Herbewegung, bis die Arbeitslänge (16 mm) erreicht ist, wobei Sie darauf achten, dass sie nicht klemmt.
   4. Wiederholen Sie die Schritte 2.1.2 und 2.1.3 mit 20/.04, 25/.04, 30/.04 und 35/.04 Taper-Feilen, die nacheinander bei der Arbeitslänge (16 mm) verwendet werden.
   5. Trocknen Sie die Kanäle mit Papierspitzen.

3. Obturation

1. Überprüfen Sie den Sitz eines Guttapercha-Kegels am Kanal.
2. Injizieren Sie den biokeramischen Kanalversiegeler in den Kanal und füllen Sie ihn mit biokeramischem Versiegelungsmittel.
3. Führen Sie den entsprechenden Guttapercha-Kegel in den mit Versiegelung gefüllten Kanal ein. Schneiden Sie die Guttapercha 2 mm unterhalb der Kanalöffnung mit einem Wärmewerkzeug ab.
4. Machen Sie eine periapikale Röntgenaufnahme, um die Kanalfüllungen zu überprüfen (siehe Abbildung 1).
5. Lagern Sie die Proben in einem Inkubator bei 37 °C und 100 % Luftfeuchtigkeit für 2 Wochen.

4. Ablauf der Wiederholungsbehandlung

HINWEIS: In der vorliegenden Studie wurden insgesamt 24 neue Remover-Dateien (23 mm) verwendet. Die Dateien wurden in drei Gruppen zu je acht Stichproben randomisiert. Bei der Bestimmung der Anzahl der in dieser Studie verwendeten Stichproben und Dateien wurde die Quotenstichprobenmethode unter Berücksichtigung des Budgets und der Stichprobengrößen anderer Berichte in der Literatur^{verwendet 27}.

1. Betreiben Sie die Feilen mit 600 U/min und 2,5 Ncm Drehmoment gemäß den Anweisungen des Herstellers. Verwenden Sie die Feilen mit einer Hin- und Herbewegung ohne apikalen Druck, bis sie 3 mm unter der Arbeitslänge sind.
2. Entfernen Sie die Feile aus dem Kanal, wenn ein Widerstand zu spüren ist, und spülen Sie sie mit 5,25%iger NaOCl-Lösung.
3. Wiederholen Sie die Schritte 4.1 und 4.2, bis die gewünschte Länge erreicht ist.
4. Reinigen und sterilisieren Sie die Instrumente 18 Minuten lang bei 134 °C im Autoklaven, bevor Sie die Probe formen.
   HINWEIS: Die Feilen der ersten Gruppe wurden für die Nachbehandlung in acht gekrümmten Kanälen verwendet. Die Feilen der zweiten Gruppe wurden jeweils 3x für die Nachbehandlung verwendet, die Feilen der dritten Gruppe jeweils 6x für die Nachbehandlung. Die Verfahren wurden in Gruppe 2 und Gruppe 3 entsprechend der Anzahl der Anwendungen wiederholt.

5. REM-Analyse

1. Probenvorbereitung und -verladung
   HINWEIS: Treffen Sie die notwendigen Vorsichtsmaßnahmen, um eine Kontamination beim Umgang mit der Probe zu vermeiden (z. B. Handschuhe tragen). Legen Sie die Probe nicht in ein Gold-Sputter-System, da die Oberfläche aus Nickel-Titan besteht.
   1. Montieren Sie die Probe mit leitfähigem, doppelseitigem Kohleband auf einen REM-Stich.
   2. Befestigen Sie den Stummel am Tisch und ziehen Sie die seitliche Schraube fest (siehe Abbildung 2).
2. REM-Betrieb
   1. Öffnen Sie die REM-Probenkammer und entfernen Sie den Tisch.
   2. Legen Sie den Probenstummel auf den Tisch und befestigen Sie ihn.
   3. Setzen Sie den Probentisch in die Probenkammer ein und schließen Sie die Kammer.
   4. Schalten Sie die Pumpen ein und warten Sie auf die Systembenachrichtigung über das Vakuum.
   5. Öffnen Sie die REM-Software und wählen Sie die gewünschte Betriebsspannung zwischen 1 kV und 30 kV.
3. Bildanalyse
   1. Lassen Sie einen geschulten Untersucher Bilder des 4 mm distalen Endes aufnehmen, das den aktiven Teil (Interessenbereich) darstellt, bei Standardvergrößerungen von 100x, 250x und 500x. Verwenden Sie eine unbenutzte Remover-Datei als Referenz, um die Oberflächeneigenschaften der Proben zu bewerten (siehe Abbildung 3).
   2. Um die Autofokus-Funktion zu starten, wählen Sie das Schlüsselsymbol in der SEM-Software. Das resultierende fokussierte Bild der Probe ist der gewünschte Endpunkt.
   3. Stellen Sie die Vergrößerung auf die minimale Zoomstufe von 50x ein.
   4. Aktivieren Sie den Schnellscanmodus für eine effiziente Bildaufnahme.
   5. Stellen Sie den Fokus mit dem Grobfokusmodus ein, bis eine vorläufige Fokussierung erreicht ist.
   6. Erhöhen Sie die Vergrößerung allmählich, um das gewünschte Merkmal zu beobachten. Verwenden Sie den Grobfokussierknopf, um eine grobe Fokussierung zu erzielen, gefolgt vom Feinfokussierknopf für eine präzise Fokussierung. Wiederholen Sie diesen Schritt für jede Vergrößerung.
   7. Erhöhen Sie die Vergrößerung, bis das gewünschte Merkmal sichtbar ist. Stellen Sie den Grobfokusknopf ein, um das Bild bei dieser Vergrößerung grob zu fokussieren. Verwenden Sie dann den Feinfokussierknopf, um den Fokus zu verbessern und ein scharfes Bild mit der gewünschten Vergrößerung zu erhalten. Wiederholen Sie diesen Schritt jedes Mal, wenn die Vergrößerungsstufe erhöht wird.
   8. Sobald die gewünschte Vergrößerung erreicht ist, verfeinern Sie den Fokus mit dem Feinfokusknopf für optimale Klarheit.
   9. Um die Bildschärfe zu verbessern, erhöhen Sie die Vergrößerung weiter auf ein nahezu maximales Niveau und stellen Sie den Fokus mit dem Feinfokusknopf ein. Wenn die Übersichtlichkeit immer noch nicht ausreicht, passen Sie die Lautstärke sowohl auf der x- als auch auf der y-Achse an. Fahren Sie mit der Feinabstimmung von Fokus und Stigmatisierung fort, bis das klarste Bild bei höherer Vergrößerung erhalten wird.
   10. Nachdem Sie ein qualitativ hochwertiges Bild der Probe erhalten haben, kehren Sie zur gewünschten Vergrößerungsstufe zurück. Nehmen Sie das Bild auf, indem Sie die Fototaste drücken. Wählen Sie entweder den langsamen Fotomodus für höhere Qualität und Auflösung oder den schnellen Fotomodus für eine schnellere Aufnahme.
   11. Wiederholen Sie diese Schritte für jede Probe.
   12. Laden Sie die Bilder auf den Computer herunter.
   13. Lassen Sie zwei kalibrierte Untersucher alle REM-Bilder analysieren, indem sie die Bilder auf einem Computerbildschirm überprüfen und das Vorhandensein und die Art der Verformungen aufzeichnen, die in den Dateien auftreten. Zu den Verformungen gehören Spitzenverformungen, Mikrorisse, Brüche, Abwickelungen, Lochfraß an der Oberfläche und Blattbrüche (Abbildung 4, Abbildung 5, Abbildung 6, Abbildung 7 und Abbildung 8).
   14. Lassen Sie dieselben Untersucher die gesammelten Daten zweimal im Abstand von 1 Woche analysieren.
       ANMERKUNG: Meinungsverschiedenheiten bei der Interpretation von REM-Bildern der Proben zwischen den Beobachtern sind so lange zu diskutieren, bis ein Konsens erreicht ist.

6. Statistische Analyse

1. Stellen Sie deskriptive Statistiken als Zählungen und Prozentsätze dar.
2. Führen Sie Analysen mit statistischer Analysesoftware durch. Bewerten Sie die Unterschiede zwischen den Gruppen mit dem Fisher-Freeman-Halton-Exact-Test. Legen Sie eine Fehlerrate vom Typ 1 von 0,05 (zweiseitig) fest, und betrachten Sie p < 0,005 als statistisch signifikant.

Ergebnisse

Eine Verformung wurde bei 75 % der Feilen nach einmaligem Gebrauch und bei 100 % der Feilen nach drei- und sechster Benutzung beobachtet, aber die Unterschiede zwischen den Gruppen waren statistisch nicht signifikant (Tabelle 1). Die Bewertung der Verformungsarten zwischen den Gruppen ist in Tabelle 2 dargestellt. Bei der getrennten Bewertung der Verformungsarten wurden nach einmaliger Verwendung keine Mikrorisse beobachtet, während Mikrorisse bei 25 % ...

Diskussion

In dieser Studie wurden das Vorhandensein und die Art von mikroskopischen Defekten auf den Außenflächen von Remover-Dateien nach einfacher, dreifacher und sechsmaliger Verwendung in Acrylblöcken untersucht, die gekrümmte Kanäle simulieren. Im Idealfall werden menschliche Zähne für den Einsatz in Studien zur Bewertung der Bruchfestigkeit von Feilen empfohlen, um den klinischen Einsatz besser simulieren^{zu können 28}. In ihrer Studie fanden Peters und Barbakow...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Acrylic block	ArdaDent Medical,Ankara,Turkey		for obturation
DiaRoot Biosealer	DiaDent, South Korea	BS23101161	for obturation
DualMove Endomotor	MicroMega, Coltene, France	52002023	for preparation
EndoArt  Smart Gold	EndoArt, Inci Dental, Turkey	SGK10114	for initial preparation
Gutta Percha	EndoArt, Inci Dental, Turkey	GD23080701	for obturation
Quattro ESEM	Thermo Fisher Scientific, USA		SEM analysis
Paper Points	Dentsply Maillefer, Ballaigues, Switzerland	1I0305	for dry to root canal
Remover File	MicroMega, Besançon, France	891144/873757/	for retreatment procedure
Sodium Hypochlorite	Saba Chemical&Medical, Turkey	3010225	for irrigation
SPSS v29	IBM SPSS Corp, Armonk, New York, USA		Statistical analysis