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7  Studie 4:
Untersuchungen zur bakteriellen Penetration in wurzelkanalgefüllten Zähnen nach Applikation unterschiedlicher medikamentöser Einlagen

7.1 Zielstellung

Bei Vorliegen einer apikalen Parodontitis zielt die Wurzelkanalbehandlung auf die Elimination von Bakterien im Wurzelkanal ab. Dies kann durch mechanische Aufbereitung, antibakterielle Spüllösungen und medikamentöse Einlagen bewerkstelligt werden. Durch rein mechanische Aufbereitung kann das Wurzelkanalsystem nicht keimfrei gemacht werden (175). Die zusätzliche Verwendung von Natriumhypochlorit kann die Desinfektion verbessern (116). Die überzeugendsten Ergebnisse können jedoch durch Kombination von Aufbereitung, desinfizierender Spüllösung und medikamentöser Einlage für mindestens eine Woche erzielt werden (285).

Die anschließende Wurzelkanalfüllung sollte eine bakteriendichte Versieglung des Wurzelkanalsystemes herstellen, um eine Re-Infektion der periapikalen Gewebe zu verhindern. Viele Studien haben die Dichtigkeit von Wurzelkanalfüllungen untersucht, indem sie die apikalen Bereiche der Wurzeln mit Farbstoffen, Radioisotopen oder anderen Indikatoren überprüft haben. Ray und Trope beobachteten eine positive Korrelation zwischen dem radiologischen Status koronaler Restaurationen und dem periapikalen Status wurzelkanalgefüllter Zähne (476). Torabinejad et al. und Khayat et al. untersuchten die Dichtigkeit von Wurzelkanalfüllungen mittels Bakterien. Nach drei Monaten waren alle Wurzelkanalfüllungen undicht, unabhängig von der differenten Motilität der Bakterien (464, 465). Es ist denkbar, dass eine fortdauernde apikale Parodontitis in manchen Fällen ihre Ursache nicht in den Restbakterien im Wurzelkanalsystem hat, sondern in Bakterien, die nach Desinfektion des Wurzelkanalsystems wieder von koronal an die Wurzelspitze vorgedrungen sind und die somit die gerade ausheilenden periapikalen Gewebe wieder in ein Entzündungsgeschehen überführen. Es scheint wichtig, kürzlich gefüllte Wurzelkanäle schnell mit einer dichten Deckfüllung zu versorgen (483). Wurzelkanalgefüllte Zähne konnten auch [Seite 101↓]von Bakterien penetriert werden, wenn sie koronal durch provisorische Füllungsmaterialien (Cavit, IRM) verschlossen waren (517). Diese und andere Studien mit ähnlichem Design wurden immer ohne vorherige medikamentöse Einlage durchgeführt.

Über Chlorhexidin ist bekannt, dass es an Zahnhartsubstanzen adsorbiert (523-525) und dass es einen antimikrobiellen Residualeffekt besitzt (233). Eine Medikation mit Chlorhexidin vor der Abfüllung des Wurzelkanales könnte also durchaus einen postobturativen antimikrobiellen Effekt haben. Ähnliches gilt für Tetracyclin und seine Derivate (526). Eine Kalziumhydroxid-Anwendung resultiert im Wurzelkanal in einer Erhöhung des pH-Wertes bis in die peripheren Wurzelregionen (259, 286). Das Ziel dieser Studie war es, zu untersuchen, inwieweit die Applikation medikamentöser Einlagen vor der Wurzelkanalfüllung deren Dichtigkeit gegen Bakterien beeinflusst.


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7.2  Material und Methode

Abbildung 23: Schematische Darstellung des Versuchsablaufs der Studie 4


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Von 93 extrahierten einwurzligen menschlichen Zähnen, die für unterschiedliche Zeitintervalle in 20%igem Ethanol gelagert waren, wurden die Kronen an der Schmelz-Zement-Grenze abgetrennt (Abb. 23). Die Wurzeln wurden auf eine einheitliche Länge von etwa 12 mm zurückgeschnitten. Sie wurden bis zu einer Masterfeile der ISO-Größe  60 aufbereitet wobei 2,5%ige NaOCl-Lösung appliziert wurde. Anschließend wurden die Wurzelkanäle mit der Step-back-Technik konisch gestaltet. Um den durch die Aufbereitung entstandenen Smearlayer zu entfernen, wurden die Wurzeln für 20 Sekunden mit 15%iger EDTA-Lösung und Ultraschall behandelt. Die Wurzeln wurden durch ein Drucksterilisationsverfahren und anschließend unter konstanter Feuchthaltung in Ethylenoxid sterilisiert. Zwei Proben wurden nach Sterilisation anaerob, zwei weitere aerob bebrütet, um die Sterilität zu verifizieren. Alle weiteren Schritte wurden von diesem Zeitpunkt an ausschließlich unter sterilen Bedingungen unter der laminaren Flow durchgeführt.

Die Wurzeln wurden in vier Testgruppen (je n=20) und mehrere Kontrollgruppen eingeteilt. Die erste Gruppe („CHX“) wurde mit einem experimentellen 5%igen Chlorhexidin-Gel mittels Lentulo beschickt. Die zweite Gruppe („LM“) wurde mit Ledermix (Lederle, Wolfratshausen, D), einer Antibiotikasalbe mit Doxycyclin- und Prednisolon-Bestandteilen gefüllt. In der dritten Gruppe („Ca(OH)2“) wurde eine frische Mischung aus Ca(OH)2 und sterilem Wasser in die Kanäle eingebracht, die vierte Gruppe („kein Medikament“) wurde ungefüllt belassen. Die Kanalöffnungen wurden danach mit Wattepellets verschlossen und für eine Woche bei 37°C und 100%iger Lufteuchtigkeit inkubiert. Nach einer Woche wurden die Medikamente mit einer Feile der ISO-Größe 60 entfernt, gefolgt von 10ml NaOCl-Spülung. Die Wurzeln wurden mit lateraler Kondensation unter Verwendung von Guttaperchaspitzen und AH26 gefüllt. Fünf Wurzeln blieben ungefüllt und fünf Wurzeln wurden ohne Sealer, nur mit Guttapercha gefüllt; diese zehn Zähne dienten als positive Kontrolle. Drei Wurzeln wurden behandelt wie die Zähne aus der experimentellen Gruppe „kein Medikament“, wurden jedoch danach vollständig mit Wachs überzogen; sie dienten als negative Kontrolle.

Die übrigen Wurzeln wurden ebenfalls mit Klebewachs überzogen, bei ihnen wurden jedoch die koronale Stirnfläche und die apikalen 1-2mm ausgespart. Sie [Seite 104↓]wurden so an 15ml Polyethylenröhrchen (= obere Kammer) befestigt, dass sie mit dem Apex aus einer Perforation am unteren Ende der Teströhrchen herausragten. Diese Aufbauten wurden ebenfalls mit Klebewachs auf Rollrandgläser (=untere Kammer) montiert, die mit 10ml steriler klarer Tryptikase-Soja-Bouillon (TSB) gefüllt waren. Die oberen Kammern wurden mit 3ml TSB inokuliert, die zusätzlich 0,25mg Streptomycin/ml und eine gegen Streptomycin resistente Staphylococcus epidermidis Spezies in einer Konzentration von 108 CFU/ml enthielten. Alle fertigen Aufbauten wurden bei 37°C inkubiert und die unteren Kammern wurden täglich auf Eintrübung untersucht, ein Indikator, der bakterielles Wachstum anzeigt. Nach drei Monaten wurden die Aufbauten nur noch dreimal pro Woche überprüft. Die bakterielle Bouillon in den oberen Kammern wurde jede vierte Woche ausgetauscht. Die Vitalität der Bakterien wurde anfänglich jede Woche durch Bebrütung auf Columbia-Blut-Agar-Platten überprüft, nach zwei Monaten nur noch jede vierte Woche. Im Falle einer Eintrübung der unteren Kammer wurde deren hermetische Versiegelung aufgebrochen und es wurde Flüssigkeit aus oberer und unterer Kammer auf Columbia-Blut-Agar-Platten bebrütet, um die Vitalität der Mikroorganismen zu verifizieren und um zu überprüfen, ob es sich um die identische Spezies handelte. Es wurde der Tag der Eintrübung notiert. Das Experiment wurde ein Jahr lang durchgeführt. Die Daten wurden statistisch unter Verwendung des χ2-Tests mit dem Programm SPSS 8.0 unter Windows 98 auf PC analysiert.

7.3 Ergebnisse

Eine Probe aus der Gruppe „CHX“ musste verworfen werden, da sich die Versiegelung zwischen oberer und unterer Kammer gelöst hatte. Die Anzahl undichter Proben pro Gruppe kann aus Abbildung 24 ersehen werden. Alle positiven Kontrollproben zeigten innerhalb der ersten vier Tage bakterielles Wachstum in der unteren Kammer. Die negativen Kontrollproben zeigten während des gesamten Beobachtungszeitraumes klare untere Kammern. Als am Ende des Experiments die Flüssigkeiten der unteren Kammern auf Columbia-Blut-Agar-Platten ausgestrichen und bebrütet wurden, zeigte sich ebenfalls kein Wachstum. Die durchschnittlichen Tage der ersten Eintrübung pro Gruppe sind aus Tabelle 3 ersichtlich. Alle [Seite 105↓]Routineuntersuchungen bezüglich der Vitalität der Bakterien aus den oberen Kammern zeigten Wachstum mit ähnlichen Zählungen während des gesamten Experimentes.

Beginnend mit dem achten Monat zeigte die Gruppe „Ca(OH)2“ bis Ende des Experimentes signifikant weniger undichte Proben als alle anderen Gruppen (Abb. 24). Außerdem war die Gruppe „LM“ zwischen Monat fünf und acht signifikant undichter als die Gruppe „CHX“.


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Abbildung 24: Darstellung der Anzahl undichter Proben, aufgetragen nach Gruppen und Monaten


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Tabelle 3: Übersicht über die Anzahl undichter Proben, sowie durchschnittlicher Eintrübungstag (Median) pro Gruppe

Material

Undichte Proben/untersuchte Proben

Durchschnittlicher Tag der Eintrübung

CHX

14/19

268

Ledermix

15/20

152

Ca(OH)2

6/20

227

kein Medikament

13/20

168

7.4 Diskussion

Staphylococcus epidermidis wurde gewählt, da die Spezies einfach zu kultivieren ist, sich schon in früheren Studien als penetrationsfähiger Organismus erwiesen hat (464, 421) und aus Wurzelkanälen isoliert wurde (163, 122).

In einem Tierexperiment zeigten Tepel et al ., dass periapikale Gewebe nach Ledermix-Einlage eine verzögerte Wundheilung aufwiesen (527). Trotzdem wurde Ledermix für dieses Experiment verwendet, da es zum einen häufig in deutschen Zahnarztpraxen verwendet wird und zum anderen einen möglichen Residualeffekt besitzt.

Chlorhexidin hat antimikrobielle Eigenschaften gegen Keime, die aus endodontischen Infektionen stammen (528). White et al ., Seichter und van der Schelling und Koskinen et al. konnten zeigen, dass sich mit zunehmender CHX-Konzentration auch die antimikrobielle Wirkung verbessert (243, 198, 237). White et al. untersuchten den Residualeffekt einer 2%igen CHX-Lösung und konnten eine antimikrobielle Wirkung noch 72 Stunden nach Spülung beobachten. Um gegebenenfalls den Residualeffekt noch zu verstärken und um ein Medikament zu verwenden, das die Mehrheit der intrakanalären Bakterien abtötet, wurde in der vorliegenden Studie ein 5%iges CHX-Gel verwendet.

Im Gegensatz zu anderen Studien mit ähnlichem Design erwiesen sich in der [Seite 108↓]vorliegenden Untersuchung alle Wurzelkanalfüllungen während der ersten drei Monate als dicht. Dies mag mit dem speiziellen Vorgehen bei der Sterilisation zusammenhängen. Khayat et al ., Barthel et al. und Chailertvanitkul et al. führten die Ethylenoxid-Sterilisation nach Füllung der Wurzeln durch. Dies impliziert einen gewissen Nachteil: Um die Sterilisation korrekt durchführen zu können, muss das Gas bei einer Temperatur von 45° oder 55°C appliziert werden. Auch wenn der Schmelzpunkt von Guttapercha etwas höher liegt (ab 65°C (529)), ist es denkbar, dass diese Temperaturerhöhung bereits die Wurzelkanalfüllungen oder die Wachsversiegelung beeinträchtigt oder zumindest verändert. In der vorliegenden Studie wurden die Wurzeln vor der Füllung sterilisiert. Dies erlaubte ein Füllen unter simulierten klinischen Bedingungen und unter Vermeidung einer anschließenden Temperaturerhöhung.

Interessanterweise zeigte Ca(OH)2 den längsten inhibitorischen Effekt unter den getesteten Medikamenten. Wie bereits mehrfach erwähnt, hat Ca(OH)2 aufgrund der starken Pufferkapazität des Dentins (514) eine langsame Diffusionsgeschwindigkeit im Dentin (286). Möglicherweise ist nach Erreichen des erhöhten pH-Wertes die Pufferkapazität des Dentins erschöpft, wodurch für längere Zeit ein alkalisches Milieu geschaffen wird. Dies ist könnte eine Erklärung für den langanhaltenden antimikrobiellen Effekt der Proben der Gruppe „Ca(OH)2“ sein.

Während Siqueira et al. zeigen konnten, dass wurzelkanalgefüllte Zähne unter Verwendung eines Ca(OH)2-haltigen Sealers (Sealapex) nach 60 Tagen Beobachtungszeit in 80% der Fälle undicht waren (530), zeigte die Medikation mit frisch angemischtem Ca(OH)2 in der vorliegenden Studie selbst nach einjähriger Beobachtungszeit nur in 40% der Proben eine Undichtigkeit. Dies mag damit zusammenhängen, dass ein ausgehärteter Sealer nicht mehr imstande ist, viel Hydroxyl-Ionen freizusetzen und damit keine ausreichende Alkalisierung des Dentins stattfinden kann. Gegen Ende der Beobachtungszeit in dieser Studie war die Gruppe „Ca(OH)2“ auch der Gruppe „CHX“ überlegen. Eine einleuchtende Erklärung dafür gibt es nicht, es ist jedoch denkbar, dass das mit Methylzellulose angemischte CHX-Gel vor der Wurzelkanalfüllung nicht völlig rückstandsfrei aus dem Kanal entfernt werden konnte und nach einer gewissen Zeit durch die permanente feuchte [Seite 109↓]Exposition herausgelöst wurde. Damit könnte nach Erlöschen der CHX-Wirkung den Mikroorganismen der Weg zur Passage freigegeben worden sein. Eine ähnliche Begründung könnte auch das ungünstige Abschneiden der Gruppe „LM“ erklären. Es ist unbekannt, welchen Einfluss die Salbengrundlage der Ledermixpaste auf die Qualität der Wurzelkanalfüllung hat.

Kontakiotis et al. untersuchten die Dichtigkeit von Wurzelkanalfüllungen nach 15-tägiger Ca(OH)2-Einlage mit einem Fluid-Transport-Modell und mit Methylenblau (291). Mit dem Fluid-Transportmodell fanden die Autoren keinen Unterschied bezüglich der Dichtigkeit zwischen mit und ohne Ca(OH)2-vorbehandelten Zähnen, während mit der anderen Methodik die Gruppe der Zähne ohne Ca(OH)2-Behandlung signifikant mehr Farbstoffpenetration zeigte. Die Autoren führen diese Diskrepanz auf die unterschiedliche Validität der Methodiken zurück. In einer früheren Stude hatte dieselbe Forschergruppe festgestellt, dass sich Methylenblau in Kontakt mit Ca(OH)2 entfärbt (292), wodurch sich erklären ließe, dass sich in den Ca(OH)2-freien Proben deutlich mehr Farbstoff zeigte. Die Studie von Kontakiotis et al. wurde für 14 Wochen durchgeführt und zeigte im Fluid-Transport-Modell keinen Unterschied bezüglich der Dichtigkeit zwischen den mit oder ohne Ca(OH)2 vorbehandelten Zähnen. Dies deckt sich mit den Ergebnissen der vorliegenden Studie, in der ein signifikanter Unterschied zwischen den Zähnen mit Ca(OH)2-Einlage oder ohne medikamentöse Einlage erst ab dem achten Monat auftrat.

CHX zeigte in der vorliegenden Studie zwischen Monat fünf und acht einen signifikant stärkeren antimikrobiellen Effekt als Ledermix. Jung et al. spülten Wurzelkanäle mit CHX, NaOCl und physiologischer Kochsalzlösung, bevor sie die Wurzelkanäle füllten und einem Bakterienpenetrationstest unterzogen (239). Während die mit NaOCl und NaCl behandelten Wurzeln innerhalb von 24 Stunden zu 70 bzw 80% undicht waren, zeigten die CHX-behandelten Proben nach 35 Tagen erst 20% Undichtigkeit, womit sich diese Gruppe signifikant von den beiden anderen unterschied. Die Studie von Jung et al. legt die Vermutung nahe, dass die Substantivität des Chlorhexidin auch nach Obturation der Wurzelkanäle in einer antimikrobiellen Wirkung resultierte. In der vorliegenden Studie konnte ein solcher Effekt nicht beobachtet werden, die mit CHX behandelten Proben unterschieden sich [Seite 110↓]zu keinem Zeitpunkt signifikant von denen, die ohne medikamentöse Einlage geblieben waren. Während Jung et al. CHX als Spüllösung verwendeten, wurde es in dieser Studie als Gel auf Methylzellulose-Basis verwendet. Wie bereits erwähnt, könnte eine unvollständige Entfernung des Gels möglicherweise zu unzureichenden Wurzelkanalfülungen geführt haben, wodurch der Effekt der Substantivität aufgehoben war. Es wäre daher von Interesse, zu untersuchen, ob die Einlage mit einem Methylzellulose-Gel einen Einfluß auf die Dichtigkeit von Wurzelkanalfüllungen hat.

7.5 Schlussfolgerungen

Obturierte Wurzeln erwiesen sich nach einjähriger Beobachtungszeit signifkiant dichter gegen eine Passage von Staph. epidermidis, wenn vor der Wurzelkanalfüllung eine Medikation mit frisch angemischtem Ca(OH)2 erfolgt war im Gegensatz zu Vorbehandlung mit einem 5%igen CHX-Gel, Ledermix oder ohne Medikament. Eine einwöchige Einlage einer Ca(OH)2-Paste kann daher möglicherweise vorbehaltlich der Übertragbarkeit von In-Vitro-Ergebnissen auf In-vivo-Verhältnisse zu einer verbesserten Bakteriendichtigkeit von Wurzelkanalfüllungen führen.

Bezüglich der Methodik darf empfohlen werden, die Sterilsation der Proben vor Durchführung der Wurzelkanalfüllungen vorzunehmen, da diese hierdurch möglicherweise bakterieller Penetration wesentlich länger standhalten als bei Sterilisation nach Fertigstellung des experimentellen Aufbaus.


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23.06.2005