wissen kompakt

, Volume 7, Issue 2, pp 13–26

Single-File-Systeme zur maschinellen Wurzelkanalaufbereitung

Authors

    • Zentrale Interdisziplinäre Ambulanz (ZIA), Zentrum für Zahn-, Mund- und KieferheilkundeWestfälische Wilhelms-Universität Münster
  • E. Schäfer
    • Zentrale Interdisziplinäre Ambulanz (ZIA), Zentrum für Zahn-, Mund- und KieferheilkundeWestfälische Wilhelms-Universität Münster
Zahnärztliche Fortbildung

DOI: 10.1007/s11838-012-0166-3

Cite this article as:
Bürklein, S. & Schäfer, E. wissen kompakt (2013) 7: 13. doi:10.1007/s11838-012-0166-3
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Zusammenfassung

Die Vereinfachung von Abläufen in der Zahnmedizin – einhergehend mit einer verbesserten Erfolgsquote, kürzerer Behandlungszeit und geringeren Kosten – ist seit jeher die Motivation zur Entwicklung neuer Technologien. In der Endodontie war die Einführung von Nickel-Titan-Instrumenten der Meilenstein zur Erleichterung der Aufbereitung auch stark gekrümmter Wurzelkanäle mit reproduzierbar vorhersagbaren Ergebnissen. Unterschiedlichste Systeme sind auf dem Markt etabliert und bereits wissenschaftlich als auch klinisch solide untersucht. Das häufige Wechseln von Instrumenten während der Wurzelkanalaufbereitung und die ungelöste Problematik einer hygienischen Aufbereitung der Instrumente könnten mit der aktuellen Entwicklung der neuen Ein-Feilen-Systeme hinfällig werden. Der folgende Beitrag beschreibt das Design und die spezifischen Eigenschaften der Single-File-Systeme und beantwortet die Frage, ob dieses neue Konzept den konventionellen Mehr-Feilen-Systemen ebenbürtig ist.

Schlüsselwörter

Ein-Feilen-SystemeNickel-TitanReziprokRotierendWurzelkanal

Lernziele

Die einfache, zügige, preiswerte und insbesondere erfolgreiche sowie schmerzfreie Wurzelkanalbehandlung stellt eine erhebliche Herausforderung dar. Nach Lektüre dieses Beitrags
  • wissen Sie, dass mit der Einführung der Single-File-Systeme, welche mit den herkömmlichen Mehr-Feilen-Systemen konkurrieren, ist eine sichere und effiziente Wurzelkanalaufbereitung möglich ist,

  • können Sie die verschiedenen Aufbereitungstechniken und -philosophien sowie die einzelnen Instrumente im Hinblick auf die Konsequenzen für die klinische Anwendung bewerten.

Hintergrund

Die Ziele der chemomechanischen Wurzelkanalaufbereitung sind seit Jahrzehnten klar definiert und wurden und werden immer wieder durch Neuerungen, die sich in der Endodontie etabliert haben, beeinflusst. Durch die effiziente mechanische Aufbereitung – also das „cleaning“ und „shaping“ des Kanalsystems – wird die Prognose einer Wurzelkanalbehandlung maßgeblich beeinflusst. Die Aufbereitung beinhaltet die Entfernung des vitalen, respektive nekrotischen und infizierten Gewebes aus dem Wurzelkanalsystem und zielt insbesondere darauf ab, die chemische Reinigung des Kanalsystems zu ermöglichen und zu erleichtern [1, 2]. In Lauf der Zeit wurden zahlreiche Systeme und Techniken zur Aufbereitung der Wurzelkanäle entwickelt und teilweise erfolgreich implementiert. Seit Einführung der Nickel-Titan(NiTi)-Instrumente und insbesondere der maschinellen, drehmomentbegrenzten Endomotoren ist auch die Aufbereitung von stark gekrümmten Kanälen mit vorhersagbaren Ergebnissen sicher möglich.
Seit Einführung der Nickel-Titan-Instrumente und der Endomotoren ist auch die Aufbereitung von stark gekrümmten Kanälen sicher möglich

Derzeit gibt es rund 60 NiTi-Systeme auf dem Markt. Wichtige mechanische Eigenschaften umfassen die Konizität der Instrumente (konstant, steigend oder fallend) sowie Frei-, Keil-, Schnitt- und Spanwinkel (Abb. 1). Letzterer kann negativ, neutral oder positiv sein. Andere Parameter sind die Querschnittsgeometrie (dreieckig, Tripelhelix, asymmetrisch, S-Form, U-Design), die Spitzenkonfiguration (gerundet und nichtschneidende sowie schneidende Spitzen), die geometrische Form der Schneiden (radial lands), der Schneidekantenwinkel (Winkel zwischen der Schneidkante und der Instrumentenlängsachse) sowie der Abstand zwischen den Schneidkanten (Pitch, Abb. 2). Neuere Systeme weisen zudem Modifikationen der metallurgischen Eigenschaften („M-Wire“) auf und sollen so das Frakturrisiko der Instrumente minimieren. Es gibt folglich zahlreiche Einflussfaktoren, die das Verhalten eines Instruments während der Aufbereitung beeinflussen (Abb. 3).

Insgesamt geht der Trend zur Entwicklung von hoch effizienten Single-File-Systemen, die mit geringerem Materialaufwand und erheblicher Zeitersparnis assoziiert sind. Zusätzlich entfällt bei diesen „Ein-Patienten-Instrumenten“ die zeitaufwendige und problematische hygienische Aufbereitung.
Bei „Ein-Patienten-Instrumenten“ entfällt die zeitaufwendige und problematische hygienische Aufbereitung
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Abb. 1

Instrumentenparameter in Abhängigkeit von der Querschnittsgeometrie

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Abb. 2

Instrumentenparameter Schneidenabstand und Neigungswinkel

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Abb. 3

Einflussfaktoren der Aufbereitungsperformance eines Wurzelkanalinstruments

Rotation vs. reziproke Arbeitsweise

Die größte Anzahl von kommerziell verfügbaren Wurzelkanalinstrumenten wird aus Nickel-Titan hergestellt und rein rotierend angewendet. Die aktuell wieder propagierte reziproke Arbeitsbewegung leitet sich historisch von dem Giromatic-Winkelstück (Fa. Micro Méga, Besançon, Frankreich) ab. Bereits 1964 wurde dieses Winkelstück zur maschinellen Aufbereitung mit herkömmlichen Edelstahlinstrumenten oder mit speziell hergestellten Girofiles/Helifiles eingeführt. Zunächst setzte sich die durch das Winkelstück generierte Arbeitsbewegung aus gleich großen Winkeln von 90° im Uhrzeigersinn (cw, „clockwise“) und gegen den Uhrzeigersinn („ccw“, „counter-clockwise“) zusammen. Weitere Beispiele hierfür sind z. B. IntraEndo 3LD (Fa. KaVo, Biberach), Endo Gripper (Fa. Moyco Union Broach, Montgomeryville/PA, USA) und Dynatrak (Fa. Dentsply DeTrey, Konstanz). Im Lauf der Zeit wurden auch Bewegungsmuster mit unterschiedlichen Winkeln cw/ccw auf dem Markt etabliert, wie u. a. M4 (Fa. Sybron Endo, Orange/CA, USA), Endo-Eze AET (Fa. Ultradent Products, South Jordan/UT, USA) und Endo-Express (Fa. Essential Dental Systems, South Hackensack/NJ, USA). Diese Systeme sehen ausnahmslos den Einsatz von Edelstahlinstrumenten vor, werden indes wissenschaftlich überwiegend negativ bewertet. Der originäre Kanalverlauf wird nur unzureichend eingehalten, und außerdem weisen diese Systeme teilweise erhebliche Defizite in der Reinigungswirkung sowie Arbeitssicherheit auf [1, 2, 3, 4, 5].
Die meisten Wurzelkanalinstrumente werden aus Nickel-Titan hergestellt und rein rotierend angewendet
Folgende Aufbereitungsfehler wurden bei der Präparation gekrümmter Wurzelkanäle mit Edelstahlinstrumenten beschrieben (Abb. 4):
  • Zip-/Elbow-Effekt,

  • Strip-Perforation,

  • Zip-Perforation,

  • Arbeitslängenverlust.

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Abb. 4

Iatrogene Begradigung und apikale Perforation

Mit der Einführung von Nickel-Titan-Instrumenten durch Walia im Jahr 1988 und der nachfolgenden Verbreitung der vollrotierenden maschinellen Aufbereitung wurde die reziproke Arbeitsweise zunächst in den Hintergrund gedrängt. Allerdings war anfänglich eine erhöhte Bruchgefahr mit der permanent rotierenden Aufbereitung assoziiert [6, 7, 8]. Dieses Risiko konnte durch die Verwendung von speziellen Motoren mit Drehmomentbegrenzung und niedriger Drehzahl erheblich minimiert werden. Diese Motoren werden aktuell grundsätzlich zur rotierenden Aufbereitung von Wurzelkanälen empfohlen [9, 10].
Anfänglich war eine erhöhte Bruchgefahr mit der permanent rotierenden Aufbereitung assoziiert

Prinzipiell werden die Belastungen der NiTi-Feilen bei der rotierenden Aufbereitung vom Instrumentendesign, der Kanalgeometrie und dem nach apikal gerichteten Druck durch den Anwender beeinflusst. Zyklische Ermüdung der Instrumente sowie Torsionsfrakturen gehören zu den hauptsächlichen Versagensmechanismen. Ein „preflaring“ des Wurzelkanals oder das Etablieren eines Gleitpfads können die zuvor genannten Belastungen des Instruments weitgehend reduzieren [11]. Durch die kontinuierliche Rotation wird bei entsprechendem Feilendesign zusätzlich der Druck auf die Innenkurvatur des Wurzelkanals reduziert und der Transport von Debris nach koronal begünstigt [12].

Versagensmechanismen

  • Torsionsfrakturen: Wenn sich ein Instrument während der Aufbereitung apikal im Wurzelkanal verklemmt und sich der Schaft weiter dreht, werden zunächst die Schneiden aufgedreht, bis schließlich das Instrument bei Überschreiten des maximalen Torsionsmoments frakturiert. Da die meisten Instrumente durch Fräsung eines NiTi-Rohlings hergestellt werden, weisen sie an ihrer Oberfläche Mikrodefekte auf, die eine solche Fraktur begünstigen können.

  • Ermüdungsfrakturen: Durch Dauerwechselbiegebelastungen entstehen diese Frakturen. In stark gekrümmten Kanälen werden die Instrumente auf der Außenseite der Kurvatur gedehnt und auf der Innenseite gestaucht. Durch die Rotation (je nach Instrumententyp und Hersteller zwischen 250 und 500 Umin−1) findet ein permanenter Wechsel zwischen den Belastungen statt, wodurch das Instrument ermüdet. Als entscheidende Einflussfaktoren gelten insbesondere der Krümmungswinkel und -radius (abrupte Krümmungen) sowie die Durchmesser des Wurzelkanals und des verwendeten Instruments. Dünne Instrumente sind unter dem Aspekt der Ermüdungsfraktur erheblich weniger frakturgefährdet als dicke Instrumente.

Die reziproke Arbeitsbewegung reduziert die verschiedenen Risiken, die mit der kontinuierlich rotierenden Aufbereitung einhergehen (Torsionsfraktur, Kanalbegradigung), aber erst durch die Versuche von Yared [13] kam es zu einer Renaissance dieser Arbeitsweise. Die maschinelle reziproke Arbeitsweise leitet sich von der manuellen Balanced-Force-Technik ab [13, 14]. Aus diesen Überlegungen gingen letztlich die neuen Entwicklungen Reciproc (Fa. VDW, München) und WaveOne (Fa. Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz) hervor, die aus einer speziellen M-Wire-NiTi-Legierung gefertigt werden.

Metallurgie

Das Akronym Nitinol geht auf die im Jahre 1963 im Naval Ordnance Laboratory (Silver Spring, USA) entwickelte Legierung aus Nickel und Titan zurück. Es fanden zunächst zwei unterschiedliche Legierungszusammensetzungen Anwendung, wobei aktuell nur noch die Letztere zur Herstellung von Wurzelkanalinstrumenten verwendet wird:
  • 60-Nitinol-Legierung (60 m% Nickel und 40 m% Titan)

  • 55-Nitinol-Legierung (55 m% Nickel und 45 m% Titan)

Das Akronym Nitinol geht auf die 1963 entwickelte Legierung aus Nickel und Titan zurück

Pseudoelastisches Verhalten

Nitinol weist ein sog. pseudoelastisches Verhalten auf. Es handelt sich dabei um eine rückstellbare Verformung durch Kristallgitterumwandlungen. Eine Verformung von bis zu 10 % linear kann sich bei Entlastung vollständig zurückstellen.

Bei Belastung eines NiTi-Instruments erfolgt zunächst eine normale elastische Deformation. Mit weiter ansteigender Belastung kommt es nach der Überschreitung einer kritischen Spannung zu einer Kristallgitterumwandlung der Legierung, die aus unterschiedlichen Phasen besteht: einer Hochtemperaturmodifikation, der Austenitphase, und einer Tieftemperaturphase, der Martensitphase. Die Kristallgitterumwandlung erfolgt durch eine Umwandlung der Austenitphase in die Martensitphase. Bei Entlastung geschieht eine elastische Rückstellung, wobei die durch die Gitterumwandlung induzierten Deformationen in ihrem Ausmaß zunächst erhalten bleiben (Hysterese) und erst bei Unterschreiten einer zweiten kritischen Spannung die komplette Rückstellung erfolgt.
Nach Überschreitung einer kritischen Spannung kommt es zu einer Kristallgitterumwandlung der Legierung
Diese einzigartigen metallurgischen Eigenschaften des NiTi haben eine direkte Bedeutung für die maschinelle Wurzelkanalbehandlung und ermöglichen letztlich überhaupt die permanent rotierende Aufbereitung. Indes weisen NiTi-Instrumente im Vergleich zu Edelstahlinstrumenten auch klinisch relevante Nachteile auf:
  • geringere Oberflächenhärte,

  • geringere Schneidleistung,

  • keine oder nur geringfügige plastische Deformation.

M-Wire-NiTi

Durch eine Veränderung der Legierungszusammensetzung (auf 50,8 m% reduzierter Nickelanteil), eine Änderung der Feinstruktur der Kristallphasen sowie insbesondere durch eine spezielle thermische Nachbehandlung (Erhitzung auf Temperaturen von 350–500 °C) entsteht aus konventionellem Austenit-NiTi dann M-Wire-NiTi. Dieses setzt sich überwiegend aus der Austenitphase mit einigen Martensitanteilen und der R-Phase zusammen, sodass daraus eine höhere Elastizität, kombiniert mit einer geringeren Frakturanfälligkeit, resultiert. Die Transformation von der Austenit- in die Martensitphase (oder umgekehrt) erfolgt in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und/oder Dehnung über die R-Phase (Zwischenphase), die aufgrund der Struktur (kristallographische Kompatibilität) schneller in beide Phasen umgewandelt werden kann [15, 16, 17].
Insbesondere durch spezielle thermische Nachbehandlung entsteht aus konventionellem Austenit-NiTi M-Wire-NiTi

Die Instrumente der Ein-Feilen-Systeme WaveOne und Reciproc werden aus dieser M-Wire-Legierung herstellt.

Reziproke Arbeitsweise

Die wesentliche Besonderheit der reziproken Arbeitsweise liegt in der Tatsache begründet, dass die Instrumente (WaveOne und Reciproc) bei einer Bewegung im Gegenuhrzeigersinn aktiv schneiden. Dieser Ansatz ist grundlegend neu, da alle anderen Wurzelkanalinstrumente aktiv im Uhrzeigersinn Material abtragen. Während also bei reziproker Arbeitsweise aktiv im Gegenuhrzeigersinn gearbeitet wird, dient die Bewegung im Uhrzeigersinn der Entlastung der Schneiden, d. h. das Instrument löst sich wieder im Wurzelkanal. Eine vollständige Rotation dieser Instrumente setzt sich somit aus Bewegungen um 150° (Reciproc) bzw. 170° (WaveOne) im Gegenuhrzeigersinn und einer Bewegung um 30° bzw. 50° im Uhrzeigersinn zusammen. Reciproc vollzieht etwa 10 Zyklen pro Sekunde, was einer Rotationsgeschwindigkeit von 300 Umin−1 entspricht, während WaveOne mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 350 Umin−1 arbeitet [18, 19].
Bei der reziproken Arbeitsweise schneiden die Instrumente aktiv bei Bewegung im Gegenuhrzeigersinn
Die Bewegung im Uhrzeigersinn dient der Entlastung der Schneiden

Die reziproke Arbeitsweise soll durch die Gegenrotation im Uhrzeigersinn ein Verklemmen (Binding) des Instruments im Wurzelkanal verhindern, wodurch Torsionsfrakturen vermieden werden sollen. Eine erhöhte Lebensdauer im Vergleich zu permanent rotierenden Instrumenten wurde bereits nachgewiesen [20]. Die Bewegungskinematik („reciprocating“ in verschiedenen Winkeln) hat offensichtlich einen positiven Einfluss auf die Ermüdung der NiTi-Instrumente [21].

Trotzdem gehen die aktuellsten Entwicklungen nun zu Single-File-Systemen, welche wieder auf der Grundlage des herkömmlichen Bewegungsmuster arbeiten, also einer Vollrotation im Uhrzeigersinn. Die F360- (Fa. Komet/Brasseler, Lemgo) und OneShape-Instrumente (Fa. Micro Méga, Besançon, Frankreich) werden zudem wieder aus herkömmlichem NiTi gefertigt, erfahren aber zur Qualitätsverbesserung eine spezielle Behandlung der Oberflächen (Tab. 1, Abb. 5, Abb. 6, Abb. 7).
Single-File-Systeme arbeiten mit einer Vollrotation im Uhrzeigersinn
Tab. 1

Verfügbare Feilensysteme

Arbeitsweise

Spitze

Schneidekanten

Querschnitt

Material

Umin−1

Drehmoment (Ncm)

Konizität

Verfügbare Feilen

Gleitpfad

Besonderheiten

Reciproc

Reziprok; maximal 3 Pecks

Nicht schneidend

2

s-förmig

M-Wire-NiTi

~ 300 [18, 19]

K. A.

Regressiv

25.08; 40.06; 50.05

Mindestens bis ISO # 10

Spezieller Motor erforderlich

WaveOne

Reziprok; maximal 3 Pecks

Nicht schneidend

3

Dreieckig (modifiziert)

M-Wire-NiTi

~ 350 [18, 19]

K. A.

21.06 linear 25.08; 40.08 regressiv

21.06; 25.08; 40.08

Mindestens bis ISO # 10

Spezieller Motor erforderlich

F360

Rein rotierend 360°; maximal 3 Pecks

Nicht schneidend

2

s-förmig

Herkömmliches NiTi, Oberflächenmodifikation

250–350

1,8

0.04 linear

25.04; 35.04 45.04; 55.04

Mindestens bis ISO # 15

Kein neuer Motor erforderlich; Einstellungen entsprechend der Feilenparameter

OneShape

Rein rotierend 360°; maximal 3 Pecks

Nicht schneidend

Variabel: apikal und Mitte 3, koronal 2

Variabel: apikal und Mitte modifiziert dreieckig, koronal s-förmig

Herkömmliches NiTi, Oberflächenmodifikation

Bis 400

4

0.06 linear

25.06

Mindestens bis ISO # 15

Kein neuer Motor erforderlich; Einstellungen entsprechend der Feilenparameter

SAF

Vibration mit vertikaler Amplitude; etwa 4 min pro Kanal

Nicht schneidend

Diamantiertes Titangitter

Hohlfeile

Herkömmliches NiTi, diamantiert, Rauigkeit: 2,8 µm ± 10 %

80/min im Freilauf; keine Rotation während der Arbeitsbewegung; 3000–5000 translatorische Vibrationen; vertikale Amplitude: 0,4 mm

Rotation (80/min) stoppt bei Wandkontakt des Instruments

Apikaler Diameter etwa 0,2 mm; selbstadaptierende Feile; kompressibel

Ø 1,5 mm; Ø 2,0 mm

Mindestens bis ISO # 20

Separater Motor erforderlich; simultane Spülung

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Abb. 5

Single-File-Systeme Reciproc, WaveOne, OneShape, F360 (von oben nach unten)

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Abb. 6

Instrumentenspitzen: Reciproc, WaveOne, OneShape, F360 (von oben nach unten)

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Abb. 7

Querschnitte der Single-File-Systeme

Allen Single-File-Systemen ist gemein, dass die Instrumente steril geliefert werden, wobei die WaveOne- und Reciproc-Instrumente nach dem Gebrauch nicht mehr sterilisiert werden können. Die letzteren Instrumente sind also stringent als Ein-Patienten-Instrumente konzipiert.

SAF

Der Vollständigkeit halber soll hier auch auf die „self-adjusting file“ (SAF, Fa. Redent Nova, Ra’anana, Israel) eingegangen werden, welche im weitesten Sinne auch zu den Single-File-Systemen gerechnet werden kann. Bei der SAF handelt es sich um eine Hohlfeile aus einem diamantierten Titangitter (Rauigkeit: 2,8 µm ± 10 %). Sie kann sich, wie der Name impliziert, aufgrund der Komprimierbarkeit mit zirkumferent gleichmäßigem Druck an die Kanalwand adaptieren – vergleichbar mit z. B. einem Stent, der ein Gefäß aufdehnt. Durch etwa 5000 Vibrationen pro Minute mit einer vertikalen Amplitude von 0,4 mm wird die Kanalwand praktisch abgeschliffen, während simultan eine kontinuierliche Spülung des Kanalsystems mit einer variabel einstellbaren Menge von 1–10 ml/min erfolgt. Dafür wird ein Behälter in der Antriebseinheit mit dem Irrigationsmittel der Wahl gefüllt, welches durch ein Schlauchsystem am Handstück entlang in die Zuleitung an der Feile und durch diese hindurch schließlich in den Wurzelkanal gepumpt wird. Die Aktivierung der Spüllösung wird folglich in die eigentliche Aufbereitung integriert. Nach Herstellerangaben wird somit ein gleichmäßiger und homogener Abtrag des potenziell infizierten Dentins von etwa 250 µm bei einer 4-minütigen Aufbereitung erzielt. Insbesondere bei c-förmigen oder ovalen Kanälen scheint diese Feile in der Reinigungswirkung den rotierenden Feilensystemen überlegen zu sein. Der Anteil der unbearbeiteten bzw. mechanisch und chemisch nicht erreichten Kanalabschnitte ist gegenüber rotierenden Instrumenten signifikant reduziert [22, 23].
Bei der SAF wird die Kanalwand praktisch abgeschliffen, während simultan eine kontinuierliche Spülung des Kanalsystems erfolgt

Klinische Vorgehensweise

Gleitpfad

Die meisten Hersteller der Ein-Feilen-Systeme empfehlen, vor der maschinellen Aufbereitung einen Gleitpfad zu erstellen, auch wenn für die Aufbereitung mit Reciproc dieser nur bei sehr engen Kanälen als notwendige unterstützende Maßnahme vorgeschlagen wird. Der Gleitpfad wird als Weg vom Kanaleingang bis zum physiologischen Terminus des Wurzelkanals definiert [24].
Der Gleitpfad wird als Weg vom Kanaleingang bis zum physiologischen Terminus des Wurzelkanals definiert
Die Verwendung von Edelstahl-K-Handfeilen ist für die Katheterisierung eines Wurzelkanals und die Etablierung eines Gleitpfads weitestgehend etabliert und weist einige Vorzüge auf:
  • gute taktile Eigenschaften,

  • geringe Frakturanfälligkeit,

  • Rückschluss auf Krümmungsradien und Lokalisation von im Röntgenbild nicht erkennbaren Krümmungen durch bleibende Deformation des Instruments,

  • geeignetes Hilfsmittel zur Beseitigung von intrakanalären Blockaden und Verkalkungen [11, 25, 26].

Neben den zusätzlichen Informationen bezüglich der Wurzelkanalanatomie, die bisweilen auf dem diagnostischen Röntgenbild nicht erkennbar sind, insbesondere nicht bei Krümmungen in der Filmebene, ist der weitere Sinn eines Gleitpfads die Minimierung der Belastungen für das nachfolgend einzusetzende, maschinell angetriebene Instrument und damit die Reduktion des Risikos einer Instrumentenfraktur.
Der Gleitpfad dient der Reduktion des Risikos einer Instrumentenfraktur

Der geradlinige Zugang („straight-line access“) zu den Wurzelkanälen ist für die Behandlung unabhängig von der Wahl des Aufbereitungssystems stets zu gewährleisten, denn dieses „preflaring“ des Kanals in Kombination mit einem Gleitpfad trägt ebenfalls dazu bei, die Torsionsbelastung und damit die Frakturanfälligkeit der Instrumente zu reduzieren [27, 28]. Vor allem manuell einzusetzende Pilot-Instrumente (z. B. C-Pilot, Fa. VDW, München, oder C + Feile, Fa. Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz) sind zur initialen Darstellung des Wurzelkanals sehr gut geeignet, da diese Instrumente eine hohe Biegefestigkeit aufweisen und insofern intrakanaläre Widerstände oder Kalzifikationen gut passieren können [29, 30].

Einige Autoren empfehlen nach initialer Instrumentierung mit einer Handfeile die Verwendung von rotierenden Instrumenten zur Erstellung des Gleitpfads, weil hierdurch eine bessere Beibehaltung des originären Kanalverlaufs gewährleistet sein soll. Eine höhere Effizienz und außerdem eine geringere Debrisextrusion nach apikal sollen erreichbar sein [31, 32, 33]. Allerdings gibt es auch widersprüchliche Studien, die einen Einfluss des Gleitpfads auf die Aufbereitungsqualität nicht nachweisen konnten [34, 35].

Arbeitsweise

Die Aufbereitung mit den verschiedenen Single-File-Systemen ist grundsätzlich ähnlich. Sie erfolgt in einer sanften „pecking motion“. Bei einem „peck“ handelt es sich um eine Auf- und Abbewegung mit einer geringen Amplitude (2–3 mm), wobei sich das Instrument je nach Schneidfreudigkeit mehr oder weniger schnell (selbstständig) nach apikal vorarbeitet. Von diesen Bewegungen werden etwa 3–4 durchgeführt, worauf sich die Reinigung des Instruments und die Irrigation des Kanalsystems anschließen. Von ausschlaggebender Bedeutung ist eine drucklose Arbeitsweise. Die Feilen sollten nicht forciert nach apikal bewegt werden. Die Feile „findet“ den Weg.
Bei einem „peck“ handelt es sich um eine Auf- und Abbewegung mit einer geringen Amplitude
Ein weiterer Aspekt ist die exakte Bestimmung der Arbeitslänge. Eine wiederholte Überprüfung derselben während der Aufbereitung – insbesondere vor der Instrumentierung des apikalen Drittels – ist empfehlenswert, weil es ansonsten zu einer iatrogenen Überinstrumentierung kommen kann [6]. Diese Vorgehensweise ist für jegliche Form der Aufbereitung ein probater Weg, um die Inzidenz von Aufbereitungsfehlern zu minimieren. Die Aufbereitung ist abgeschlossen, wenn das Instrument die Arbeitslänge erreicht hat. Eine lange Verweildauer des Instruments auf Arbeitslänge oder das wiederholte Vorschieben des Instruments bis auf die Arbeitslänge sind zu vermeiden („kiss the apex and say goodbye“), um Begradigungen oder eine Veränderung der Lokalisation des apikalen Terminus zu vermeiden.
Die Aufbereitung ist abgeschlossen, wenn das Instrument die Arbeitslänge erreicht hat

Durch die Benutzung von Ein-Feilen-Systemen kommt es zu einer erheblichen Reduktion der Aufbereitungszeit [36, 37], weil die Instrumentenwechsel entfallen und die Instrumente sehr effizient arbeiten. Dadurch resultiert allerdings auch gleichzeitig eine kürzere Verweildauer der Spülflüssigkeiten im Kanalsystem, was mit einer geringeren desinfizierenden und gewebeauflösenden Wirkung verbunden ist. Deshalb ist bei Verwendung von Single-File-Systemen ein intensiviertes Spülprotokoll erforderlich. Ein Teil der bei der mechanischen Aufbereitung eingesparten Zeit muss folglich in zusätzliche Desinfektions- und Reinigungsmaßnahmen, beispielsweise durch eine ultraschallaktivierte Spülung des Wurzelkanals, reinvestiert werden.

Die Hersteller empfehlen, maximal 3–4 Pecks pro Arbeitszyklus durchzuführen und anschließend den Wurzelkanal gründlich zu spülen, denn allein mit einer mechanischen Bearbeitung ist die Reinigung und Desinfektion der Wurzelkanäle nicht zu erreichen. Abhängig vom Aufbereitungssystem bleiben etwa 30–40 % der Kanalwände unbearbeitet [27, 33, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44].

Bei der Irrigation ist eine hohe Austauschrate der Spülflüssigkeit wichtig, welche von der Konizität und dem Aufbereitungsdurchmesser beeinflusst wird [45, 46]. Zur Optimierung der Spülwirkung ist eine Aktivierung der Spülflüssigkeit empfehlenswert. Bei der Anwendung der passiven ultraschallaktivierten Spülung gewährleisten eine apikale Aufbereitungsgröße von mindestens ISO 35 und eine Konizität der Kanals von > 4 % die besten Ergebnisse [47, 48, 49].
Zur Optimierung der Spülwirkung ist eine Aktivierung der Spülflüssigkeit empfehlenswert

Bewertung unter Berücksichtigung aktueller Studien

Die Single-File-Systeme erzielen hinsichtlich der Aufbereitungsqualität, der Reinigungswirkung und der Arbeitssicherheit vergleichbare Ergebnisse wie bewährte Mehr-Feilen-Systeme ([36], Abb. 8, Abb. 9). Die zur Aufbereitung erforderliche Zeit ist bei Anwendung von Single-File- im Vergleich zu Mehr-Feilen-Systemen und zur Handaufbereitung erheblich, teilweise um bis zu 60 %, reduziert [18, 36, 37, 50].

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Abb. 8

Zustand nach Aufbereitung der Wurzelkanäle am Zahn 27 mit einem Single-File-System und Obturation der Kanäle

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Abb. 9

Die Wurzelkanäle des Zahnes 15 wurden mit einem Single-File-System aufbereitet

Die Inzidenz von Aufbereitungsfehlern ist insbesondere bei der reziproken Aufbereitung geringer als bei der rein rotierenden Instrumentierung [51, 52]. Insgesamt sind die Single-File-Systeme als sehr sicher einzustufen, sie weisen ein sehr niedriges Frakturrisiko auf [18]. Eine Erklärung für die ausgesprochen hohe Arbeitssicherheit der reziproken Arbeitsweise ist einerseits in der M-Wire-Legierung zu sehen und andererseits scheint die reziproke Arbeitsweise sogar unabhängig von der Legierung die Lebensdauer der Instrumente zu erhöhen [19, 52, 53, 54, 55].
Eine Erklärung für die ausgesprochen hohe Arbeitssicherheit der reziproken Arbeitsweise ist u. a. in der M-Wire-Legierung zu sehen

Nachteilig ist zu bewerten, dass die reziproke Aufbereitung mit den entsprechenden Instrumenten (WaveOne, Reciproc) offensichtlich mit einer signifikant erhöhten apikalen Debrisextrusion verbunden ist [37], wohingegen diese für die vollrotierenden Single-File-Instrumente (F360, OneShape) bislang nicht beobachtet wurde (Bürklein et al., unveröffentlichte Ergebnisse). Zudem wurde in einer ersten Studie nachgewiesen, dass die mit einer reziproken Bewegung arbeitenden Ein-Feilen-Instrumente häufiger feine, unvollständige Dentinrisse verursachen als voll-rotierende Mehr-Feilen-Systeme [56].

Desinfektion und Sterilisation der Instrumente

Ein weiterer klinisch relevanter Vorteil ist das von den Herstellern der WaveOne und Reciproc umgesetzte Konzept der Ein-Patienten-Instrumente, da diese nicht mehr sterilisierbar sind. Insofern ist die Möglichkeit der Kreuzkontamination nicht mehr gegeben, denn es wurde nachgewiesen, dass Wurzelkanalinstrumente nicht vollständig und vorhersagbar von Proteinresten zu befreien sind. Insbesondere vor dem Hintergrund der Prionendiskussion und einer theoretisch möglichen Übertragung der Prionen bietet die Verwendung von Ein-Patienten-Instrumenten die größtmögliche Sicherheit [57, 58, 59, 60, 61, 62].
Wurzelkanalinstrumente sind nicht vollständig und vorhersagbar von Proteinresten zu befreien

Fazit für die Praxis

Grundsätzlich ist nach aktuellem Kenntnisstand festzuhalten, dass unter den Parametern Formgebung des Wurzelkanals, Reinigungswirkung und Arbeitssicherheit die Single-File-Systeme den bewährten Mehr-Feilen-Systemen ebenbürtig sind, dabei aber die reine Aufbereitungszeit erheblich verkürzen.

Die Verwendung von Single-File-Systemen kann zusammengefasst mit folgenden Vorteilen assoziiert sein:
  • geringere Kosten,

  • geringeres Risiko der Instrumentenfraktur durch reziproke Feilenbewegung,

  • Reduktion der Präparationszeit,

  • weniger iatrogene Aufbereitungsfehler im Vergleich zur Handaufbereitung, leicht zu erlernen und zu unterrichten.

Zur abschließenden Bewertung der Single-File-Systeme sind klinische Studien erforderlich, um zu überprüfen, ob durch die Anwendung der neuen Instrumente ähnlich gute Erfolgsraten wie nach der Verwendung von Mehr-Feilen-Systemen erzielt werden können.

CME-Fragebogen

Wovon ist die Reinigung und Desinfektion des Wurzelkanalsystems hauptsächlich abhängig?

Vom verwendeten Feilensystem

Vom Material der Wurzelkanalinstrumente

Von der Drehrichtung der Wurzelkanalinstrumente

Von der mechanischen Bearbeitung der Kanalwände

Von der Wurzelkanalspülung

Welche der folgenden Aussagen über die Materialeigenschaften von Nickel-Titan-Instrumenten trifft zu?

Nickel-Titan-Instrumente weisen eine höhere Oberflächenharte auf als Edelstahlinstrumente.

Nickel-Titan-Instrumente sind schneidfreudiger als Edelstahlinstrumente.

Nickel-Titan-Instrumente weisen ein pseudoelastisches Verhalten auf.

Nickel-Titan-Instrumente lassen keine elastischen Deformationen zu.

Nickel-Titan-Instrumente sind weniger flexibel als Edelstahlinstrumente aufgrund des höheren E-Moduls.

Welche der folgenden Aussagen zu Nickel-Titan-Feilen trifft zu?

Sie können durch Dehnung und/oder Änderung der Temperatur unterschiedliche Kristallgitteranordnungen annehmen.

Sie werden durch nachträgliche Temperierung auf über 800 °C flexibler.

Sie durchlaufen bei der Rückstellung eine hysterische Phase.

Sie sind für Revisionen ungeeignet.

Sie benötigen keine drehmomentbegrenzten Motoren mehr.

Welche der folgenden Aussagen über die reziproke Aufbereitungstechnik trifft zu?

Die reziproke Aufbereitungstechnik ist speziell für M-Wire-NiTi-Feilen entwickelt worden.

Die reziproke Aufbereitungstechnik setzt sich aus der aktiven Arbeitsbewegung im Uhrzeigersinn und der entlastenden Bewegung im Gegenuhrzeigersinn zusammen.

Die reziproke Aufbereitungstechnik weist eine vertikale Komponente in der Bewegung auf.

Die reziproke Aufbereitungstechnik verhindert ein Binding der Feile im Wurzelkanal.

Die reziproke Aufbereitungstechnik beansprucht die Feilen stärker, bedingt durch die zyklische Wechselbelastung.

Welche der folgenden Aussagen zum Einmalgebrauch von Wurzelkanalinstrumenten trifft nicht zu?

Durch die Einmalnutzung entfällt die hygienische Instrumentenaufbereitung.

Die Frakturanfälligkeit der Feilen wird reduziert.

Jede Feile darf nur für einen Zyklus (Peck) benutzt werden.

WaveOne- und Reciproc-Instrumente sind stringent als „Ein-Patienten-Instrumente“ konzipiert.

WaveOne® und Reciproc® können nicht sterilisiert werden.

Welche der folgenden Aussagen zum Gleitpfad trifft nicht zu?

Er hat einen positiven Einfluss auf die Beibehaltung des originären Kanalverlaufs.

Das Kanalsystem kann mit Pilot-Feilen oder auch maschinell angetriebenen Instrumenten katheterisiert werden.

Der Gleitpfad ist bei sehr engen Kanälen auch bei reziproker Aufbereitungsmethode erforderlich.

Die Präparation dient der Überwindung von Blockaden und Verkalkungen.

Die Instrumentierung mit NiTi-Feilen gibt durch bleibende Deformationen Rückschluss auf Kanalverlauf und Krümmung.

Welche der folgenden Aussagen zum M-Wire-NiTi trifft nicht zu?

M-Wire-NiTi wird durch Zugabe von Fe (Eisen) zur Legierung hergestellt.

M-Wire-NiTi ist flexibler als herkömmliches NiTi.

M-Wire-NiTi erfordert eine spezielle Temperierung der Legierung.

M-Wire-NiTi besteht aus einer Austenit-, Martensit- und R-Phase.

Die R-Phase ist beim M-Wire-NiTi für die erhöhte Flexibilität verantwortlich.

Welche der folgenden Aussagen zu den Single-File-Systemen trifft zu?

Alle Single-File-Systeme haben eine schneidende Spitze.

Bei reziproken Systemen ist die Rotation im Gegenuhrzeigersinn größer als die Rotation in Gegenrichtung.

Bei der reziproken Aufbereitung erfolgt der Materialabtrag bei einer Bewegung im Uhrzeigersinn.

OneShape und F360 werden aus M-Wire-NiTi hergestellt.

Sie benötigen größere Querschnitte aufgrund der erhöhten Feilenbelastungen.

Welche der folgenden Aussagen zur Wurzelkanalspülung trifft zu?

Die Verwendung von Single-File-Systemen verursacht eine vernachlässigbar kürzere Verweildauer der Irrigationslösungen im Kanalsystem.

Die Verwendung von Single-File-Systemen hat keinen Einfluss auf die chemische Desinfektion des Kanalsystems.

Die Verwendung von Single-File-Systemen erfordert kein verändertes Prozedere beim Spülprotokoll im Vergleich zur Verwendung von Mehr-Feilen-Systemen.

Einer kürzeren Verweildauer der Irrigationslösungen im Kanalsystem sollte durch eine Aktivierung derselben entgegengewirkt werden.

Bei Verwendung der SAF ist eine zusätzliche Ultraschallaktivierung obligat.

Welche der folgenden Aussagen zum Flüssigkeitsaustausch bei der Irrigation trifft zu?

Ein Flüssigkeitsaustausch wird durch die Konizität der Aufbereitung nicht beeinflusst.

Eine möglichst geringe Austauschrate der Spülflüssigkeit begünstigt die Einwirkdauer der Spüllösung.

Durch Aktivierung der Spülflüssigkeit kann der Austausch begünstigt werden.

Der Aufbereitungsdurchmesser hat keinen Einfluss auf den Flüssigkeitsaustausch.

Das Volumen der Spülflüssigkeit hat bei entsprechender Aktivierung nur einen geringen Einfluss auf die Wirkung.

Interessenkonflikt

Der korrespondierende Autor gibt für sich und seinen Koautor an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

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