6  Farbstoffpenetrationstest

Füllungen bzw. Restaurationen sollten als Ersatz von verlorengegangener Zahnhartsubstanz die Pulpa vor eindringenden Noxen schützen. Dies wird am besten dadurch gewährleistet, wenn die Restaurationen möglichst randdicht abschließen. Bei Randspalten kann es zu Perkolationseffekten mit postoperativer Sensibilität (Brännström 1986) und entzündlicher Veränderung der Pulpa bis hin zu deren Absterben kommen (Brännström und Nyborg 1971, Brännström und Nyborg 1973, Brännström und Vojinovic 1976, Bergenholz 1977, Ben Amer und Cardash 1991). Ebenso können eindringende Bakterien eine Sekundärkaries verursachen (Eriksen und Pears 1978, Goldberg et al. 1981, Fontana et al. 1996).

Eine der ältesten Methoden, um die Randdichtigkeit von Füllungen zu beurteilen ist der Farbstoffpenetrationstest (Witzel 1900, Rühle 1922, Grossmann 1939, Fischer 1949). Bei der einfachsten Version ist nach Auftrag der eingedrungene Farbstoff in den oberflächlichen Anteilen des Randspaltes zu erkennen. Der Zahn und die Füllung bleiben bei diesem Verfahren erhalten (De Trey und Lutz 1977, Tsuchiya et al. 1986).

Der Farbstoffpenetrationstest ist die am häufigsten angewandte funktionelle Untersuchungsmethode. Mit Hilfe von Farbstoffen wie z.B. Anilinfarbstoff, Eosin, basisches Fuchsin, Methylviolett und andere (Going 1972, Roulet und Rang 1985, Taylor und Lynch 1992) können selbst kleinste Spalten nachgewiesen werden. Als Nachteil dieses Verfahrens ist es jedoch anzusehen, dass die Entwicklung der Randmorphologie nicht möglich ist, da die Probe in [Seite 94↓] der Regel zerstört werden muss. Um das Eindringen des Farbstoffes an der freiliegenden Grenzfläche zu messen, werden von den Proben Querschnitte senkrecht zur Oberfläche angefertigt. Die Querschnitte erfolgen entweder als einmaliges Durchsägen, Serienschnitte, Abschleifen oder schichtweise Abschleifen der Zahnsubstanz. Von Forsten et al. (1982) wird auch ein Verfahren beschrieben, bei dem die Untersuchung der Grenzfläche Füllung / Zahn nach Zerbrechen des Zahnes erfolgt.

Eine Untersuchung des gesamten Randes ist aufgrund der Vielzahl von erforderlichen Schnitten bei mehrflächigen Füllungen nicht durchführbar (Going 1972, Roulet und Rang 1985, Ferracane et al. 1992, Taylor und Lynch 1992, Brackett et al. 1997, Yap et al. 2000).

Eine Einbeziehung der Füllungsfläche über die gesamte Randlänge wird nur möglich, wenn die Schnitte parallel zur Oberfläche vorgenommen werden. Dies ist höchstens an einflächigen Füllungen möglich (Forsten 1977, Kemna 1989, Seekamp 1991, Rauch et al. 1996).

In andern Untersuchungen werden die Proben nach Anfärben des Randspaltes, demineralisiert (Marinelli und Eichmiller 1993) oder bei der Verwendung von Resorcin-Formaldehyd-Harz als Farbstoff völlig aufgelöst (Kajimoto et al. 1988). In dem von Douglas und Zakariasen (1981) vorgestelltem Verfahren kommt es ebenfalls zu einer Auflösung der Proben. Der Farbstoff wird nach Filtration quantitativ photometrisch bestimmt. Diese Methode ermöglicht keine Angabe darüber wo und wie tief der Farbstoff eingedrungen ist.

Eine andere Methode beschreiben Derkson et al. (1986) die die Farbstofflösung vom Pulpenkavum via Perfusion über das Dentin austreten lassen. Weitere Autoren verwenden ebenfalls das Farbstoffrückdiffusionsverfahren, in dem sie auf dem Kavitätenboden eine definierte Menge Farbstoff platzieren und den Austritt in Abständen photometrisch bestimmen (Shen Sarrett1992).

Ein weiteres Verfahren, bei dem eine zerstörungsfreie Randdichtheit untersucht werden kann, wurde von Hofmann et al. (1996) beschrieben. Hierbei werden die mit Restaurationen versehenen extrahierten Zähne für 24h in 1% Fe[III]₂(SO₄)₂ eingelegt.Während dieser Zeit können die Eisen[III]-Ionen in eventuell vorhandene Randspalten diffundieren. Anschließend werden die Proben vorsichtig abgespült und mit 1% Agar-Gel mit 0,1% K₄ (Fe[II](CN)₆ ) überschichtet. Falls Randspalten vorhanden sind, diffundieren nun die Fe[III]-Ionen in das Gel zurück und werden dort als dunkelblauer Farbniederschlag (Berliner Blau Reaktion) nachgewiesen. Die Farbreaktion wird auf einen Diafilm dokumentiert und mit Hilfe eines Bildverarbeitungsprogramms quantifiziert. Im Gegensatz zum konventionellen Farbstoffpenetrationstest, der ein Zersägen und damit die Zerstörung der Probe erfordert, kann der Geldiffusionstest mehrfach an der gleichen Probe, z. B. vor und nach Temperaturwechselbelastung durchgeführt werden.

Im Allgemeinen, werden jedoch die mit Füllungen versorgten extrahierten Zähne in eine Farbstofflösung eingelegt, um ein Diffundieren in die potentiellen Spalten zu ermöglichen. Im Anschluss erfolgt nach Anfertigung von Schnitten die Auswertung der Proben.

Ziel dieser Studie war es, den Einfluss einer vereinfachten Applikationstechnik auf die Randqualität keramischer Inlays zu untersuchen

Im Einzelnen sollte festgestellt werden:

• Besteht ein Unterschied in der Randqualität zwischen Cerec- und Empress-Inlays deren Füllungsränder sich im Schmelz und Dentin befinden, wenn das Bonding-Material vor dem Eingliedern der Inlays polymerisiert wurde?
• Besteht ein Unterschied in der Randqualität zwischen Cerec- und Empress-Inlays deren Füllungsränder sich im Schmelz und Dentin befinden, wenn das Bonding-Material nach dem Eingliedern der Inlays polymerisiert wurde?
• Ist mit der vereinfachten Applikationstechnik ein akzeptabler Randschluss im Schmelz und Dentin zu erzielen?

Als Untersuchungsgut wurden die 32 Prämolaren nach Schichtdickenmessung und quantitativen Randanalyse verwandt. Die untersuchten Flächen entsprachen denen der quantitativen Randanalyse. Alle anderen Anteile des Zahnes und der Füllung wurden mit zwei Schichten Lack³⁶abgedeckt. Der Abstand zum Inlayrand betrug ca. einen Millimeter.

Bei Raumtemperatur (22 °C) wurden die Zähne für 24 Stunden in eine 0,5%ige wässrige Lösung von basischem Fuchsin gelagert.

Nach Abspülen der Zähne und Entfernen des Lackes erfolgte eine Einbettung der Zähne in Kunststoff, um sie in der Mikrosäge einspannen zu können. Für die Beurteilung der Farbstoffpenetration im Schmelz wurde eine horizontale Schnittebene einen Millimeter über der Schmelz-Dentin-Grenze gewählt. In der Abbildung 25 sind die sich so ergebenden acht Untersuchungsbereiche dargestellt. Durch die Schnittführung ergaben sich 256 Messstellen für den Schmelz, d.h. 64 Messstellen je Gruppe.

	Abb. 25 : Horizontale Schnittführung im Schmelz.

	Abb. 26 : Vertikale Schnittführung durch den approximalen Kasten im Dentin.

	Abb. 27 : Untersuchungsflächen im Dentin.

Im Dentin wurden zwei vertikale parallele Schnitte durch den approximalen Kasten angelegt. Daraus resultierten ebenfalls 256 zu beurteilende Flächen (Abb. 26 und Abb. 27) für das Dentin und 64 Messstellen je Gruppe.

Die Sägeschnitte wurden mit einer Diamantdrahtsäge³⁷ unter Wasserkühlung mit einem 300 µm breiten Sägeband angefertigt.

Mit einer Schliffpresse³⁹ erfolgte die senkrechte Ausrichtung der Proben zur Betrachtungsebene. Bei einer 40fachen Vergrößerung erfolgte die Auswertung mit einem Stereomikroskop³⁸ . Die Messungen wurden mehrfach vorgenommen.

Die Beurteilung erfolgte nach folgenden Kriterien

Die Daten wurden mit dem Kolmogornov-Smirnov- und dem Kruskal-Wallis-Test unter Verwendung des PS-Statistik⁴⁰ Programm ausgewertet. Das Signifikanzniveau wurde bei allen Tests auf p < 0,05 festgelegt.

	Abb. 28 : Farbstoffpenetration im Schmelz (p< 0,05).

Für die einzelnen Inlayarten und Eingliegerungsverfahren konnten keine signifikanten Unterschiede festgestellt werden.

	Abb. 29 : Farbstoffpenetration im Schmelz. Häufigkeitsverteilung der Eindringtiefen (p< 0,05).

Im Schmelz wiesen 71 Prozent der Ränder einen dichten Randschluss auf.

	Abb. 30 : Farbstoffpenetration im Dentin (p< 0,05).

Die Eindringtiefen im Dentin zeigten für beide Eingliederungsverfahren und Inlayarten keine signifikanten Unterschiede. Insgesamt lagen höhere Eindringtiefen als im Schmelz vor.

	Abb. 31 : Farbstoffpenetration im Dentin. Häufigkeitsverteilung der Eindringtiefen (p < 0,05).

Der Anteil an dichten Rändern im Dentin betrug 38 Prozent. Ein Vergleich der Farbstoffpenetration im Schmelz und Dentin unabhängig von der angewandten Eingliederungsart und des Inlaytyps, zeigt bessere Randqualitäten im Schmelz als im Dentin.

Der Farbstoffpenetrationstest ist die am häufigsten angewandte funktionelle Untersuchungsmethode. Er stellt eine strenge Untersuchungsmethode dar, mit dem selbst kleinste Spalten nachgewiesen werden können (Going 1972, Roulet 1975, Dumsha und Biron 1984). Vergleicht man die Größe der organischen Farbstoffmoleküle mit der Größe der Bakterien so sind diese mit 10^-9 mm um drei Zehnerpotenzen kleiner als Bakterien (Pashley und Livingston 1978). Somit können die Farbstoffmoleküle weiter als Bakterien eindringen, wobei jedoch nicht bekannt ist, wie viele Farbmoleküle vorhanden sein müssen, um sie erkennen zu können. Eine eindeutige Korrelation zwischen der Penetration basischer Fuchsinlösung und der von Bakterien ist nicht nachgewiesen. Klinisch ist das Eindringen von Bakterien in Randspalten relevant (Brännström und Nyborg 1971, Brännström und Vojinovic 1976, Bergenholz 1977).

Als Farbstoffe kommen z.B. Anilinfarbstoff, Eosin, basisches Fuchsin, Methylviolett und andere (Going 1972, Roulet und Rang 1985, Taylor und Lynch 1992) zum Einsatz.

Die gesamte Zahnoberfläche wurde bis auf einen Bereich von ca. einem Millimeter um die zu untersuchenden Füllungsanteile mit zwei Schichten Lack³⁶abgedeckt. So sollte verhindert werden, dass die Farbstofflösung an anderen als den geplanten Stellen penetriert. Insbesondere galt es das großflächige [Seite 104↓]Eindringen über die eröffneten Dentintubuli an der Wurzeloberfläche, über Schmelzsprünge oder das Foramen apikale, zu vermeiden. Die untersuchten Flächen entsprachen denen der quantitativen Randanalyse.

Grundsätzlich lässt sich die Dentinoberfläche in diesem Versuchsaufbau nicht absolut trocknen und die Möglichkeit von Artefakten ist durch eine unterschiedliche Haftung des Lackes gegeben (Roulet und Michellod 1984, Kostka 1977).

Vergleichende Untersuchungen von Proben, die konstanter Temperatur und Proben, die Temperaturlastwechselbelastungen ausgesetzt waren, zeigen erhebliche Unterschiede im Randverhalten (Crim und Mattigly 1981). Die Randdichtigkeit wurde nach der thermischen Wechselbelastung mittels der Farbstoffpenetration untersucht, um eine frühzeitige Zerstörung der Proben zu vermeiden.

Von den Proben wurden Querschnitte senkrecht zur Oberfläche angefertigt, um die Eindringtiefe des Farbstoffes an der freiliegenden Grenzfläche zu messen. Es lag für die einzelnen Befestigungsverfahren, Inlaymaterialien, Dentin und Schmelz jeweils die gleiche Anzahl an zu untersuchenden Flächen, zur Verfügung. Die Auswertung von einzelnen Querschnitten – hier 64 Messstellen je Gruppe – ergibt nur eine Stichprobe aus dem gesamten Füllungsrand. Eine Einbeziehung der gesamten Randlänge ist nur bei einflächigen Füllungen möglich, da nur so die Schliffebene parallel zur Oberfläche durchgeführt werden kann (Forsten 1977, Kemna 1989, Seekamp 1991, Rauch et al. 1996). Die Anzahl der erforderlichen Schnitte wäre unendlich groß (Going 1972, Roulet und Reng 1985, Ferracane et al. 1992, Taylor und Lynch 1992, Brackett et al. 1997, Yap et al. 2000), deshalb wurde auf Serienschnitte verzichtet.

Die Messungen wurden mehrfach zum Minimieren von Fehlern vorgenommen. Mit einer Schliffpresse³⁹ erfolgte die senkrechte Ausrichtung der Proben zur Betrachtungsebene. So wurden Messfehler aufgrund von Verzeichnungen vermieden. In der Literatur wird auch die Bewertung von mehreren Untersuchern beschrieben (Wenner et al. 1988, Prati 1989, Mathis et al. 1990). Eine subjektive Komponente hinsichtlich der Auswertung bleibt bestehen.

Um die einzelnen Strukturen gut erkennen zu können, erfolgte die Auswertung mit einem Stereomikroskop³⁸ bei 40facher Vergrößerung. Bei dieser Vergrößerung war es gut möglich, zwischen den einzelnen Strukturen (Schmelz, Dentin, Komposit und Inlay) zu differenzieren. In einigen Fällen war es sehr schwierig, das Ende der Farbstoffpenetration zu erkennen, da hier ein Farbschleier vorlag. Eine mögliche Ursache kann die dreidimensionale Penetration des Farbstoffes in die Dentintubuli auch vom Spalt aus sein. Die in die unterhalb der betrachtenden Schnittebene befindliche Farbe schimmert dann durch. Auch ist es möglich, dass die absolute Farbmenge so gering war, dass dieser Effekt auftrat. Weiterhin können sich auch kleine Farbstoffpartikel in intakte Verbindungen einlagern. Sano et al. (1995) konnten nachweisen, dass eine Diffusion von kleinen Ionen oder Molekülen stattfinden kann, obwohl ein spaltfreier Verbund vorlag. Die Penetration findet in solchen Fällen innerhalb der Grenzschicht des demineralisierten Dentins und der Hybridschicht statt. Diese Hohlräume werden als „Nanoleakage“ bezeichnet.

Auch ein Auswaschen des Farbstoffes während des Schnittes kann zu geringen Farbstoffspuren führen. Einige Autoren arbeiten deshalb mit Kühlmedien, in denen der Farbstoff nicht löslich ist z.B. Paraffinöl (Roulet 1976, Krejci. und Lutz 1991) oder arbeiten trocken (Castagnola 1950, Christen und Mitchell 1966, Seekamp 1991, Rauch et al. 1996). Die teilweise schlecht zu erkennende Penetration des Farbstoffes birgt eine subjektive Komponente. Dieses Problem [Seite 106↓] ist bekannt und wird in der Literatur beschrieben (Wenner et al. 1988, Prati 1989, Mathis et al. 1990).

Der Nachteil dieses einfachen und effektiv durchzuführenden Verfahrens ist, dass eine Untersuchung der Entwicklung der Randmorphologie z.B. vor und nach der Temperaturwechselbelastung nicht möglich ist, da die Probe zerstört werden muss.

Die Eindringtiefen wurden auf die Gesamtzahl der ausgewerteten Schnittebenen, unabhängig von Ihrer Zugehörigkeit zu den einzelnen Zähnen, für jede Gruppe ausgewertet.

Die Farbstoffpenetration wies eine deutliche Abhängigkeit von dem untersuchten Randbereich auf. In den Abbildungen 28 bis 31 ist die Verteilung der Eindringtiefen dargestellt. Der Anteil an dichten Rändern ist im Schmelz höher als im Dentin. Zwischen den Inlayarten und Eingliederungsverfahren konnte kein signifikanter Unterschied festgestellt werden. Die Ergebnisse für einen völlig dichten Rand im Schmelz lagen im Bereich anderer Autoren (Kirchberg 1990, Kostka et al. 1991, Stoll et al. 1999) teilweise auch darunter (Roulet et al. 1988, Noack und Roulet 1992). Eine mögliche Ursache ist darin zu sehen, das Etch & Prime 3.0 wahrscheinlich etwas weniger effektiv am Schmelz wirkt (Toledano 2001, Perdigao et al. 1997) oder dass der Keramik-Kompositverbund stärker als der Schmelz-Kompositverbund ist (Roulet und Söderholm 1991).

Die eingeschränkte Randdichtheit im Dentin kann ebenfalls mit dem hohen Keramik-Kompositverbund begründet werden. Auch wenn durch die Inlaytechnik geringere Schichtdicken als bei Kompositfüllungen polymerisiert werden, zeigte Feilzer et al. (1989), dass eine erhöhte Schrumpfung dünner [Seite 107↓] Schichten beim Polymerisieren auf Spannungen zurückzuführen sind, die beim Polymerisieren entstehen. Die Ergebnisse für dichte Ränder im Dentin entsprachen denen von Kirchberg (1990).

Die Auswertung war in einigen Fällen durch einen leichten Schleier, der das Ende der Farbstoffspur verdeckte, erschwert.

In dem schmalen Bereich freiliegenden Wurzeldentins zwischen Abdecklack und Füllungsrand war bei einigen Zähnen eine Farbstoffpenetration in apikaler Richtung zu erkennen. Dies führte zu keiner Beeinträchtigung der Auswertung.

In einzelnen Fällen waren feine Schmelzsprünge zu erkennen, durch die der Farbstoff penetriert, jedoch die Analyse des Ergebnisses nicht beeinträchtigte.

Die Resultate des Farbstoffpenetrationstestes gestatten keinen unmittelbaren Vergleich mit den bei der quantitativen Randanalyse ermittelten Werten, da die mehr oder weniger zufällige Schnittführung und die ausgewerteten Flächen je Probe nur eine Übersicht darstellen können. Die Ergebnisse können nur als eine Tendenz bzw. einen Hinweis auf die klinische Anwendung geben. Durch die Beschränkung auf eine geringe Schnittzahl besteht die Gefahr, eine nicht repräsentative Stichprobe auszuwerten. Neben dem möglichen Auswaschen oder Verschleppen des Farbstoffes ist die Korrelation zwischen Farbstoff- und Bakterienpenetration nicht abschließend geklärt (Finger 1988).

Durch die Simulation der klinischen Bedingungen ist der Aussagewert von in vitro Untersuchungen stets begrenzt. Besonders die Reinigung der Zähne und die Ausarbeitung der Füllungsränder sind unter klinischen Bedingungen bei subgingvalen approximalen Füllungsrändern erschwert. Bei in vivo Untersuchung kann es durch intensive Ausarbeitung zu einer größeren Freilegung von Dentintubuli kommen, in die anschließend der Farbstoff penetrieren kann. Auch die Dentinqualität kann die Ergebnisse des Farbstoffpenetrationstest beeinflussen. Faktoren wie das Alter des Zahnes, [Seite 108↓] Vorgeschichte, Größe der Tubuli und Extraktionszeitpunkt können individuell die Dentinhaftung beeinflussen (Kostka et al. 1991).

Die uneinheitlichen Klassifizierungen der Eindringtiefen, die Vielzahl von Farbstoffen in unterschiedlichen Konzentrationen und Einwirkzeiten sowie Schnittebenen erschweren einen direkten Vergleich mit anderen Untersuchungen.

Der Kolmogorov-Smirnov Test auf Normverteilung ergab keine Normverteilung. Die Auswertung erfolgte daher mit dem nichtparametrischen Kruskal-Wallis-Test, der als eine Verallgemeinerung des Wilcoxon-Tests auf mehrere Gruppen betrachtete werden kann.

Innerhalb der Grenzen dieser Studie kann folgendes festgestellt werden.

• Es besteht kein Unterschied in der Randqualität zwischen Cerec- und Empress-Inlays deren Füllungsränder sich im Schmelz und Dentin befinden, wenn das Bonding-Material vor dem Eingliedern der Inlays polymerisiert wurde
• Die Polymerisation des Bonding-Materials nach dem Eingliedern der Cerec- und Empress-Inlays deren Füllungsränder sich im Schmelz und Dentin befinden, ergab kein Unterschied in der Randqualität.
• Zwischen den beiden Inlaymaterialien besteht kein Unterschied hinsichtlich der Randqualität.
• Unabhängig von der Applikationstechnik lassen sich im Schmelz 71 und im Dentin 38 Prozent dichte Ränder erzielen.