Abb. 1
Only for registered users
Abb. 2
Only for registered users
Abb. 3
Only for registered users
Abb. 4
Only for registered users
Abb. 5
Only for registered users
Abb. 6
Only for registered users

| IMC Wiki | Wurzelkanalaufbereitung, manuell: Instrumente

Wurzelkanalaufbereitung, manuell: Instrumente

  • Start
  • Suche
  • von A bis Z
  • Kategorien

<< zurück



Siehe auch folgende offizielle Stellungnahmen der DGZMK und DGZ:

Instrumententypen

Grundsätzlich sind drei Grundtypen von Wurzelkanalinstrumenten aus unterschiedlichen Legierungen zu unterscheiden:
  • Reamer,
  • K-Feilen und
  • Hedströmfeilen.
Auf der Grundlage dieser Instrumententypen sind zudem in den letzten Jahren zahlreiche Modifikationen entwickelt worden.

Vor allem zur Aufbereitung gekrümmter Wurzelkanäle werden zumeist mehrere Instrumententypen benötigt, um möglichst alle aufgeführten Ziele einer Wurzelkanalaufbereitung zu erfüllen.
Zur Vermeidung von Aufbereitungsfehlern und Instrumentenfrakturen sollten die Wurzelkanalinstrumente jeweils nur entsprechend der ihrer geometrischen Form zugrunde liegenden Arbeitsweise eingesetzt werden.

Heute erhältliche Wurzelkanalinstrumente bestehen entweder aus säurebeständigen Chrom-Nickel-Edelstählen oder aus Nickel-Titan-Legierungen. Letztere bestehen zu etwa 55 m% aus Nickel und 45 m% aus Titan (sog. 55-Nitinol).

Herkömmliche Wurzelkanalinstrumente aus Edelstahl

Nachfolgend werden die drei Grundtypen der Wurzelkanalinstrumente aus Edelstahl sowie bekannte Modifikationen dieser Typen im Einzelnen beschrieben:

Herkömmliche K-Reamer

Reamer werden durch maschinelle Verdrillung eines dreieckigen oder viereckigen Rohlings hergestellt.

Wie bei allen Wurzelkanalinstrumenten werden die Eigenschaften und die Funktionsweise eines Reamers durch den Schneidekantenwinkel, den Spanraum sowie durch den Kerndurchmesser charakterisiert.

Der Schneidekantenwinkel, d. h. der Winkel, den die Schneidekante mit der Instrumentenlängsachse bildet, ist maßgebend für die jeweilige Effizienz der Arbeitsweise der Instrumente.
Er beträgt für die Reamer etwa 10°-30°, woraus sich die drehend-schabende Arbeitsweise als effizienteste Arbeitsbewegung ableitet.
#pic#

Der Spanraum charakterisiert die Abtragsleistung eines Instrumentes sowie seine Fähigkeit, Material aus dem Kanal herauszutransportieren.

Der Kerndurchmesser hat einen großen Einfluss auf die Flexibilität sowie auf die Bruchsicherheit der Instrumente.

Aufgrund des ausgewogenen Verhältnisses zwischen Spanraum und Kerndurchmesser besitzen die Reamer eine ausreichende Bruchsicherheit und Flexibilität bei gleichzeitig hinreichender Abtragsleistung im Wurzelkanal.

Bei der Aufbereitung gekrümmter Wurzelkanäle bewirken Reamer zumeist erhebliche unerwünschte Veränderungen des originären Kanalverlaufs im Sinne von Begradigungen.

Herkömmliche K-Feilen

K-Feilen werden ebenso wie die Reamer durch Verdrillung eines dreieckigen oder viereckigen Rohlings hergestellt.

Sie besitzen im Vergleich zu den Reamern etwa doppelt so viele Windungen pro Längeneinheit des Arbeitsteils und weisen eine relativ hohe Bruchsicherheit auf.

Der Schneidekantenwinkel liegt in Bezug auf die Instrumentenlängsachse zwischen 25°-40°, woraus, wie bei den Reamern, eine drehend-schabende Arbeitsbewegung als effizienteste Arbeitsweise resultiert.
#pic#

Herkömmliche Hedströmfeilen

Hedströmfeilen wie auch U- und S-Feilen werden aus einem Rundstahlprofil herausgefräst.

Hedströmfeilen weisen einen annähernd runden Querschnitt mit spiralförmigem Einschnitt, die U- und S-Feilen einen sigmoidalen Querschnitt auf.
Der Schneidekantenwinkel einer Hedströmfeile beträgt etwa 60° bis 65° #pic#, woraus eine lineare feilende Arbeitsweise als effizienteste Arbeitsweise resultiert.
Da diese Instrumente zudem aus einem runden Rohling gefräst werden, besitzen sie sehr scharfe Schneidekanten.
Daher weisen Hedströmfeilen bei linearer Arbeitsweise eindeutig die größte Schneidleistung aller Instrumente aus Edelstahl auf.
Feilen mit zwei oder drei umlaufenden Schneiden, wie sie bei den U-Feilen vorliegen, zeigen bei linearer Arbeitsweise eine deutlich geringere Schneidleistung als Hedströmfeilen.
Aufgrund des geringen Kerndurchmessers einer Hedströmfeile sowie dadurch, dass sie aus einem Rundstahl geschliffen und nicht verdrillt wie Reamer und K-Feilen angefertigt werden, sind sie deutlich bruchgefährdeter als die verdrillten Instrumente. Hedströmfeilen sind insoweit zur Aufbereitung von engen und gekrümmten Kanälen auch aufgrund ihres hohen Frakturrisikos nicht geeignet.

Uneingeschränkt empfehlenswert sind diese Feilen jedoch zur effizienten Instrumentierung gerader Wurzelkanäle, die allerdings nur in etwa 10 % aller Fälle vorliegen, sowie zur Erweiterung des nicht gekrümmten koronalen Kanalabschnittes.

Flexible Wurzelkanalinstrumente aus Edelstahl

In dem Bestreben, bei der Aufbereitung gekrümmter Wurzelkanäle die schon beschriebenen unerwünschten Formveränderungen auszuschließen, wurden von verschiedenen Herstellern Edelstahlinstrumente mit einem vergleichsweise geringen Biegemoment entwickelt. Diese besondere Eigenschaft verleiht den auf dem Dentalmarkt angebotenen Instrumenten ihren Namen:
  • Flexicut (Antaeos Vereinigte Dentalwerke München)
  • Flexoreamer (Maillefer, Ballaigues, Schweiz)
  • K-Flex Feile (Kerr, Karlsruhe)
  • K-Flexofile (Maillefer, Ballaigues, Schweiz)
Folgende Charakteristika der flexiblen Instrumente stellen sich im Einzelnen dar:

Flexicut

Diese Instrumente bestehen aus einer SCS (Spacecraft steel) Edelstahllegierung (Chrom-Nickelstahl), besitzen einen dreieckigen Querschnitt und werden durch Verdrillung hergestellt.

Flexoreamer

Die Flexoreamer werden in den ISO-Größen 15–40 seit 1981 hergestellt. Sie besitzen ebenfalls einen dreieckigen Querschnitt und werden auch durch Verdrillung hergestellt.
Der Flexoreamer erreicht bei drehend-schabender Arbeitsweise die größte Schneidleistung aller manuell einzusetzenden Wurzelkanalinstrumente.
#pic#

K-Flex Feile

Diese Feile wird aus V-4 Stahl gefertigt und weist einen rhombischen Querschnitt auf, wodurch die Flexibilität als auch die Schneidleistung der K-Flex Feilen erhöht werden sollte.
Bei der herstellungsbedingten Verdrillung der rhombischen Rohlinge entstehen abwechselnd hohe und niedrige Windungen, um effizient Dentin aus dem Wurzelkanal herauszubefördern. Die Schneidleistung der K-Flex Feilen ist im Vergleich zu den anderen flexiblen Instrumenten etwas geringer.

K-Flexofile

Die K-Flexofile wird ebenfalls in den ISO-Größen 15–40 hergestellt. Das Instrument besitzt einen dreieckigen Querschnitt und wird ebenfalls durch Verdrillung der Rohlinge hergestellt. Die K-Flexofile erreicht nach dem Flexoreamer bei drehend-schabender Arbeitsweise die zweitgrößte Schneidleistung aller Instrumente.

------------------------------------------------------------------

Zusammenfassend weisen die flexiblen Instrumente (mit Ausnahme der rhombischen Form der K-Flex Feile) alle einen dreieckigen Querschnitt auf. Dies hat, bedingt durch den geringen Kerndurchmesser den Vorteil des größeren Spanraumes und der größeren Flexibilität und führt darüber hinaus auch zu einer erhöhten Schneidleistung. Die durchschnittlichen Verdrehwinkel sind denen herkömmlicher Reamer und K-Feilen ähnlich, die Bruchfestigkeiten sind allerdings geringer.

Modifizierung der Spitzengeometrie

Durch Modifizierung der Spitzengeometrie im Sinne einer abgerundeten, nicht-schneidenden Instrumentenspitze wurde die Formgebung der flexiblen Edelstahlinstrumente erheblich verbessert.
Folgende flexible Edelstahlinstrumente weisen eine solche spezielle Spitzengeometrie auf: Flexoreamer, Flex-R-Feile und K-Flexofile.
#pic#

Flexible Instrumente aus Edelstahl mit modifizierten nicht-schneidenden Spitzen stellen im Vergleich zu herkömmlichen wie auch zu flexiblen Instrumenten aus Edelstahl mit konventionellen Spitzen eine eindeutige Verbesserung dar.
Aber es ist auch mit flexiblen Instrumenten mit nicht-schneidender modifizierter Batt-Spitze #pic# nicht möglich, den gekrümmten Wurzelkanal optimal aufzubereiten, weil es auch mit diesen Instrumenten nicht gelingt, im Endbereich des gekrümmten Kanalabschnittes an der Kanalinnenseite einen ausreichenden Materialabtrag zu erzielen.

Nickel-Titan-Legierungen

Werkstoffkunde

Im Jahre 1963 wurde im Naval Ordnance Laboratory (Silver Spring, USA) eine neuartige Legierung auf Titanbasis mit einer annähernd äquiatomaren Zusammensetzung aus Nickel und Titan entwickelt, welche mit dem Akronym „Nitinol“ bezeichnet wurde. Zwei verschiedene Formen dieser Legierung fanden Anwendung: Die 55-Nitinol- (55 m% Nickel und 45 m% Titan) sowie die 60-Nitinol-Legierung (60 m% Nickel und 40 m% Titan).

Pseudoelastisches Verhalten
Sowohl 55- als auch 60-Nitinol-Legierungen weisen ein pseudoelastisches Verhalten auf. Hierunter ist die Eigenschaft eines Metalls zu verstehen, rückstellbare Verformungen von mehreren %lin durch Kristallgitterumwandlung zu ermöglichen. Nickel-Titan-Legierungen können sich nach Dehnung bis zu 10%lin bei Entlastung vollständig in ihre ursprüngliche Form zurückstellen.
Wird ein Instrument aus Nickel-Titan belastet, so erfolgt zunächst eine normale elastische Deformation. Mit weiter ansteigender Belastung kommt es nach der Überschreitung einer kritischen Spannung zu einer Kristallgitterumwandlung der Legierung. Dabei wird die Hochtemperaturmodifikation (Austenit-Phase) in die Tieftemperaturphase (Martensit-Phase) umgewandelt. Werden die Instrumente dann entlastet, so erfolgt eine elastische Rückstellung, wobei das Ausmaß der durch die Gitterumwandlung induzierten Deformation zunächst erhalten bleibt (Hysterese). Nach dem Unterschreiten einer zweiten kritischen Spannung erfolgt eine Rückumwandlung des Kristallgitters in seine ursprüngliche Form.

Oberflächenhärte
Ferner ist die Oberflächenhärte des Nickel-Titan von klinischer Bedeutung.
Die Schneidfähigkeit von Schneidstoffen wird nämlich unter anderem maßgeblich von der Härte des Schneidstoffs bestimmt, welche deutlich über jener des Werkstoffs - also des Wurzelkanalwanddentins - liegen muss. Unter diesem Aspekt ist festzustellen, dass die Härte der Wurzelkanalinstrumente aus Nickel-Titan zwar über jener des Wurzelkanalwanddentins liegt, Edelstahlinstrumente im Vergleich zu Nickel-Titan-Instrumenten aber mindestens etwa doppelt so hart sind.

Oberflächengüte
Auch die Oberflächengüte der Nickel-Titan-Instrumente ist als nicht optimal zu bewerten. Während Reamer und K-Feilen aus Edelstahl durch Verdrillung eines quadratischen oder dreieckigen Rohlings hergestellt werden, entstehen die Wurzelkanalinstrumente aus Nickel-Titan durch Fräsung eines Rohlings, da sie wegen des pseudoelastischen Verhaltens nicht verdrillt werden können. Da Metalle auf Titanbasis als sehr schwer bearbeitbar gelten, kommt es häufig dazu, dass der zur Bearbeitung dieser Metalle eingesetzte Fräser sehr schnell verschleißt. Dies hat zur Folge, dass die Schneiden am Rohling des Wurzelkanalinstrumentes nur eine geringe Güte aufweisen.

Biokompatibilität
Bei der zunehmenden Inzidenz von Allergien gegenüber nickelhaltigen Materialien muss unter dem Gesichtspunkt der Biokompatibilität eine Legierung, die zu über 50m% Nickel enthält, zweifellos hinsichtlich ihres allergenen Potenzials untersucht und bewertet werden.
Nach heutigem Kenntnisstand kann festgehalten werden, dass Nitinol die Mitose humaner Fibroblasten nicht hemmt und als biokompatibel bewertet wird. Insgesamt ist bei Anwendung dieser Instrumente das Risiko einer allergischen Reaktion auch bei Patienten mit bekannter Nickel-Allergie als extrem gering einzustufen.

Vergleich Edelstahl - Nickel-Titan

Biegemomente
Nickel-Titan-Instrumente weisen im Vergleich zu Instrumenten aus Edelstahl deutlich geringere Biegemomente auf. Der Elastizitätsmodul der Nitinol-Legierung beträgt lediglich 1/5 des entsprechenden Wertes für Chrom-Nickel-Stahl.

Torsionsverhalten
In der ISO-Norm 3630-1 sind zum Torsionsverhalten von Wurzelkanalinstrumenten zwei Kenngrößen angegeben, zum einen die Bruchfestigkeit und zum anderen der Verdrehwinkel.
Während letzterer jenen Torsionswinkel angibt, bei dem ein an seiner Spitze eingespanntes und im Uhrzeigersinn torquiertes Instrument frakturiert, kennzeichnet die Bruchfestigkeit das maximal bei der Torsion erreichte Drehmoment.

Die Verdrehwinkel der verschiedenen Nickel-Titan-Instrumente liegen in der gleichen Größenordnung wie jene vergleichbarer Edelstahlinstrumente, die Bruchfestigkeitswerte hingegen aber unter denjenigen der analogen Edelstahlinstrumente.

Frakturverhalten
Nickel-Titan-Instrumente weisen ein grundsätzlich anderes Frakturverhalten als Edelstahlinstrumenten auf, welches durch das pseudoelastische Verhalten der Nitinol-Legierungen erklärt werden kann.

Während Edelstahlinstrumente bei Belastung einen weiten Bereich der plastischen Deformation besitzen, welcher sich makroskopisch zumeist als Aufdrehung der herstellungstypischen Verdrillung darstellt, ist demgegenüber eine makroskopisch sichtbare Deformation (Aufdrehung der Verdrillung) bei Nickel-Titan-Instrumenten zumeist nicht zu erkennen.

Das von den Edelstahlinstrumenten abweichende Bruchverhalten der Nickel-Titan Instrumente ist von großer klinischer Relevanz.
Verklemmt ein erstmalig in den Wurzelkanal eingeführtes Wurzelkanalinstrument an seiner Spitze und wird weiter um bis zu 180° gedreht, so resultiert bei Edelstahlinstrumenten im Gegensatz zu den Nickel-Titan Instrumenten zumeist eine plastische Deformation Der Zahnarzt sollte die sichtbare plastische Deformation als Warnhinweis werten, dass dieses Instrument ausgesondert werden muss.
Bei den Nickel-Titan-Instrumenten fehlt hingegen dieser sichtbare Warnhinweis der plastischen Deformation, der Zahnarzt wird das Instrument noch nicht aussondern und es erneut in den Kanal einführen und ggf. drehen.
Nun kann das Nickel-Titan-Instrument, da zuvor bereits eine Kristallgitterumwandlung resultierte, bereits bei einer geringfügigen weiteren Rotationsbewegung frakturieren. Klinisch entsteht der Eindruck, das Instrument sei spontan frakturiert.

Schneidleistung
Aufgrund der bereits oben angeführten vergleichsweise geringen Oberflächenhärte und der mitunter unzureichenden Güte der Oberfläche weisen Nickel-Titan-Instrumente unabhängig von der jeweiligen Arbeitsweise grundsätzlich deutlich geringere Schneidleistungen auf als die jeweiligen entsprechenden Edelstahlinstrumente.
Zudem unterliegen die Schneidekanten der Instrumente aus Nickel-Titan einer sehr ausgeprägten und rasch fortschreitenden aufbereitungsbedingten Abnutzung.

Formgebung gekrümmter Wurzelkanäle
Bezüglich der Formgebung gekrümmter Wurzelkanäle mit Nickel-Titan-Instrumenten ist zusammenfassend festzuhalten, dass gekrümmte Kanäle mit Instrumenten aus Nickel-Titan formgerechter und zentrischer aufbereitet werden können als dies mit entsprechenden Edelstahlinstrumenten möglich ist.


Links