Effect of cleaning method, luting agent and preparation procedure on the retention of fibre posts

Problemstellung: Für den Langzeiterfolg einer postendodontischen Versorgung mit faserverstärkten Kompositstiften ist sowohl ein größtmöglicher Zahnhartsubstanzerhalt und damit ein minimal-invasives Vorgehen bei der Stiftbettpräparation als auch die Etablierung eines adhäsiven Verbundes zum Wurzelkanaldentin von entscheidender Bedeutung. Jedoch ist die Anwendung der Adhäsivtechnik im Wurzelkanal mit erhöhten Schwierigkeiten verbunden. Darüber hinaus können Überreste von Wurzelfüllmaterialien in der Stiftbettkavität verbleiben und die Ausbildung des Komposit-Dentin-Verbundes stören. Auch ist nicht abschließend geklärt, welche Befestigungsstrategie für die Anwendung im Wurzelkanal am besten geeignet ist. Zielsetzung: Die Studie hatte zum Ziel den Einfluss ausgewählter Reinigungsmethoden sowie zweier Befestigungssysteme und Stiftbettpräparationsarten auf die Retention faserverstärkter Wurzelkanalstifte zu untersuchen. Material und Methoden: 156 menschliche obere Eckzähne wurden auf zwölf Gruppen aufgeteilt (n = 13). Die Zähne sind dekapitiert, aufbereitet und die Wurzeln mit der Technik der vertikalen Kondensation gefüllt worden. Bei 78 Proben erfolgten die Stiftbettpräparationen (8 mm) mit den zu dem Stiftsystem DT Light Post SL zugehörigen Vorbohrern (Gruppe V), während bei den restlichen 78 Proben die Guttapercha mit überlangen Rosenbohrern entfernt wurde (Gruppe R). In beiden Gruppen sind 26 Stiftbettkavitäten mit einer 1%igen NaOCl-Lösung gespült (Kontrollgruppe), 26 mit feuchtem Bimsmehl und rotierenden Wurzelkanalbürstchen gereinigt (Bimsmehl-Gruppe) und 26 mit Aluminiumoxidpartikeln (50 µm) bei 40 psi für 10 Sekunden abgestrahlt (Sandstrahl-Gruppe) worden. Die Sauberkeit der Wurzelkanalwände wurde unter einem OP-Mikroskop beurteilt. Zusätzlich erfolgte eine qualitative REM-Analyse an einer exemplarischen Proben aus jeder Gruppe. Die Faserstifte sind bei der Hälfte der Proben mit einem selbstadhäsiven Befestigungszement (SmartCem2) und bei der anderen Hälfte mit einem Aufbaukomposit (CoreX Flow/XP Bond) eingesetzt worden. Anschließend wurden die Auszugshaftwerte der Wurzelkanalstifte bestimmt und eine Analyse der Versagensmodi unter einem Stereomikroskop durchgeführt. Darüber hinaus erfolgte eine qualitative CLSM- Untersuchung an zwei Proben aus je einer Gruppe um die Dentin-Komposit- Verbundzone zu beurteilen. Ergebnisse: Die Reinigungsmethoden hatten keinen Einfluss auf die Sauberkeit der Wurzelkanalwände (p = 0.618; Chi-Quadrat-Test nach Pearson). Die Auszugshaftwerte der Faserstifte zeigten eine signifikante Abhängigkeit von der Reinigungsmethode (p = 0.008), dem Befestigungssystem (p < 0.0005) und der Präparationsart (p < 0.0005; 3-Wege-ANOVA). In der Gruppe R sind signifikant höhere Retentionswerte [399 (88) N] als in der Gruppe V [287 (105) N] gemessen worden. Faserstifte, die mit CoreX Flow befestigt wurden, zeigten signifikant höhere Auszugshaftwerte [370 (62) N] als solche, die mit SmartCem2 eingesetzt worden sind [315 (141) N]. Darüber hinaus wiesen die Wurzelkanalstifte in der Bimsmehl-Gruppe signifikant geringere Retentionswerte [315 (124) N] im Vergleich zu Stiften aus der Kontrollgruppe [370 (104) N] (p = 0.005; Tukey-HSD Test) auf. Schlussfolgerungen: Die untersuchten Reinigungsmethoden zeigten sich in der vorliegenden Studie als nicht effektiv im Hinblick auf die Sauberkeit der Stiftbettkavität. Sie erhöhten auch nicht die Stiftretention im Wurzelkanal. Das Einsetzen der intrakanalären Stifte mit einem Aufbaukomposit und einem Etch-and-Rinse-Adhäsiv ergab signifikant höhere Retentionswerte im Vergleich zur Zementierung mit einem selbstadhäsiven Befestigungszement. Wurde die Stiftbettpräparation mit überlangen Rosenbohrern vorgenommen, konnten die Auszugshaftwerte der Faserstifte, die mit einem selbstadhäsiven Zement befestigt worden sind, erhöht werden. Weitere Studien sollten mittels einer µCT-Analyse der bei der Stiftbettpräparation entfernten Zahnhartsubstanzmenge klären, ob die Rosenbohrer-Methode im Vergleich zu der Vorbohrer-Methode aufgrund der beobachteten Unterschnitte substanzschonender ist. Klinische Bedeutung: Die Reinigung der Stiftbettkavität mit Bimsmehl und Bürstchen sowie durch das Abstrahlen mit Aluminiumoxidpartikeln war in der vorliegenden Studie nicht wirkungsvoll. Weitere Forschungsarbeiten sollten die Reinigungswirkung von schallaktivierten Wurzelkanalbürstchen untersuchen. Ob die Entfernung der Wurzelfüllung mit überlangen Rosenbohrern substanzschonender als die Stiftbettpräparation mit den Vorbohrern des Stiftsystems ist, müsste ebenfalls in weiteren Studien geklärt werden.Statement of problem: The longevity of a post-endodontic restoration with adhesively luted fiber posts depends heavily on the amount of the remaining tooth structure as well as a minimally invasive post space preparation and sufficient adhesion of the luting agent to the intra-radicular dentin. Bonding to root canal dentin is still a challenge due to limited access and visibility. Moreover, dentin hybridization can be compromised by remnants of sealer and gutta-percha in the endodontic space. It is also not clear which luting strategy might be beneficial for luting fiber posts. Objectives: The aim of this study was to investigate the effects of cleaning method, luting agent and preparation procedure on the retention of fiber posts. Materials and methods: 156 human canines were allocated to twelve groups (n =13). The teeth were decoronated, instrumented and root filled using warm vertical compaction. 78 roots received post space preparations using dedicated drills of the fiber post system DT Light Post SL (group PD), and in 78 roots gutta-percha was removed using a rose-head bur up to a depth of 8 mm (group RHB). In both groups 26 root canals each were rinsed using 1 % NaOCl (control), 26 were cleaned using rotating brushes and pumice powder and 26 were sandblasted with Al2O3 (50 µm) using an intraoral device. Cleanliness of the root canal was investigated using an operating microscope. Furthermore a qualitative SEM- analysis of one specimen of each group was performed. Fiber posts were inserted using self-adhesive resin cement (SmartCem2) or a core build-up material (CoreX Flow/XP Bond). Pull-out force was measured using a universal testing machine. Subsequently, the failure mode was determined using a stereomicroscope. Moreover, two specimens of each group were evaluated using CLSM to analyze the adhesive interface. Results: The cleanliness of the root canals was not affected by the cleaning method (p = 0.618; Chi-square-test). The pull-out force of the fiber posts was significantly affected by the cleaning method (p = 0.008), the luting agent (p < 0.0005) and the preparation procedure (p < 0.0005; 3-way ANOVA). Group RHB demonstrated significantly higher pull-out forces [399 (88) N] compared to group PD [287 (105) N]. Posts that were inserted using CoreX Flow showed significantly higher pull-out forces [370 (62) N] compared to SmartCem2 [315 (141) N]. Pull-out force of fiber posts inserted into root canals that were cleaned using rotating brushes was significantly lower [315 (124) N] compared to controls [370 (104) N] (p = 0.005; Tukey-HSD). Conclusions: The investigated cleaning methods after post space preparation did not impact the cleanliness of the root canal and could not enhance fiber post retention. The use of a core build-up material with an etch-and-rinse adhesive for luting fiber posts resulted in higher post retention compared to a self-adhesive cement. Post space preparation using a rose-head bur might be beneficial for improving retention especially when cements with a minor adhesive performance are used. Further studies should clearify whether the post space preparation with dedicated drills of the fiber post system is more invasive than the rose-head bur approach by using a µCT- analysis of the hard tooth tissue that was lost during preparation. Clinical significance: The investigated cleaning methods after post space preparation did not succeed in cleaning the canal-walls that were covered with gutta- percha and sealer remnants and could not enhance fiber post retention inside the root canal. Further studies should evaluate the effects of sonically activated canal brushes on the cleanliness of the root canal. Moreover, research is needed to clearify whether the rose-head bur-approach is beneficial for preserving sound tooth structure compared to the post space preparation with dedicated drills of the post system