Effect of fiber post and restoration type on biomechanical behavior of endodontically treated premolars: Finite element analysis and in vitro evaluation

Wenn ein Zahn unter tiefer Karies oder einem Riss leidet, der den Nerv erreicht, führen Zahnärzte oft eine Wurzelbehandlung durch, um ihn zu retten. Dieses lebensrettende Verfahren entfernt das infizierte Gewebe im Inneren, hinterlässt den Zahn jedoch auch trockener und spröder, wie ein ausgetrockneter Zweig im Vergleich zu einem frischen, lebendigen Ast. Der Zahn wird zudem häufig durch die große Kavität, die nötig ist, um die Infektion zu erreichen, geschwäft, insbesondere bei den oberen Prämolaren, die sich in einem Teil des Mundes befinden, der schweren Kaukräften von der Seite ausgesetzt ist. Um dies zu beheben, müssen Zahnärzte den Zahn mit einer starken Kappe überziehen, stehen dabei aber vor einer schwierigen Wahl. Sie können entweder eine beträchtliche Menge des verbleibenden gesunden Zahns abtragen, um eine Vollkrone anzupassen, oder sie können versuchen, mehr vom Zahn zu erhalten, indem sie eine Teilabdeckung verwenden, die als Onlay oder Overlay bezeichnet wird. Eine weitere häufige Debatte ist, ob man einen kleinen, flexiblen Faserstift tief in die Wurzel einsetzen soll, um als Stützbalken zu dienen. Jahrelang hat die Fachwelt darüber gestritten, welche Kombination aus Kappe und Stütze den besten Schutz gegen das Zerbrechen des Zahns in der Mitte bietet – ein Versagen, das oft bedeutet, dass der Zahn vollständig gezogen werden muss.

Forscher am West China Hospital of Stomatology machten sich daran, diese Debatte zu klären, indem sie diese verschiedenen Strategien an einem Modell testeten, das den menschlichen Mund nachahmt. Sie konzentrierten sich auf den oberen Prämolaren, einen Zahn, der bekannt dafür ist, nach einer Wurzelbehandlung besonders anfällig für Brüche zu sein. Das Team führte zwei parallele Untersuchungen durch: eine unter Verwendung einer hochentwickelten Computersimulation, um unsichtbare Kräfte im Inneren des Zahns abzubilden, und eine weitere unter Verwendung echter, extrahierter menschlicher Zähne, um zu sehen, wie viel Kraft sie tatsächlich aushalten konnten, bevor sie brachen. Sie testeten sechs verschiedene Szenarien. Einige Zähne erhielten eine Vollkrone, einige ein Teil-Onlay und einige ein Teil-Overlay. Innerhalb dieser drei Formen testeten sie zwei Variationen: eine mit einem in die Wurzel eingesetzten Faserstift und eine ohne. Sie wandten einen stetigen, schrägen Druck von 300 Newton auf die Kaufläche jedes Modells und Zahns an, eine Kraft, die darauf ausgelegt ist, den seitlichen Druck zu simulieren, dem diese Zähne während des normalen Essens ausgesetzt sind.

Die Computersimulationen zeigten ein klares Muster darin, wie die Spannung durch den Zahn wanderte. Die Modelle mit den Teil-Overlays wiesen die niedrigsten Spannungspegel sowohl in der Restauration als auch in der Zahnstruktur auf. Interessanterweise blieben die Spannungsniveaus im Zahn und in der Kappe zwischen den Gruppen mit und ohne Stift vergleichbar, doch der Faserstift veränderte signifikant, wohin diese Spannung wanderte. Das Vorhandensein des Stifts reduzierte die Spannung im Kunststoffkern drastisch und führte zu einer Spannungsverteilung am zervikalen Segment der Prämolaren. Ohne den Stift konzentrierte sich die höchste Spannung gefährlich am Zahnhals, genau dort, wo die Wurzel auf die Krone trifft. Mit dem eingesetzten Stift wurde diese Spannung gleichmäßiger verteilt, was die Gefahr verringerte, dass ein Riss an dieser Schwachstelle entsteht.

Als die Forscher zu dem physischen Test mit echten Zähnen übergingen, waren die Ergebnisse hinsichtlich der Festigkeit überraschend einheitlich. Unabhängig davon, welche Art von Kappe verwendet wurde oder ob ein Faserstift eingesetzt wurde, war die Kraftmenge, die zum Bruch des Zahns erforderlich war, statistisch gesehen identisch. Die Zähne hielten in allen sechs Gruppen gleichermaßen stand. Die Geschichte änderte sich jedoch, als die Forscher betrachtest, wie die Zähne brachen. Die Art des Versagens war ebenso wichtig wie die Kraft, die dazu führte. Einige Brüche waren geringfügig und traten nur in der Krone oder im oberen Teil des Zahns auf, was ein Zahnarzt durch das Anfertigen einer neuen Kappe beheben könnte. Andere waren katastrophal, mit Rissen, die tief in die Wurzel verliefen, was den Zahn unmöglich zu retten machte. Die Gruppe mit der Overlay-Restauration und einem Faserstift hatte die höchste Rate an diesen reparierbaren Brüchen, während die Gruppe mit einer Vollkrone ohne Stift die niedrigste Rate an reparierbaren Brüchen und die höchste Rate an Totalverlust aufwies.

Der Faserstift erwies sich als entscheidender Faktor für die Rettung des Zahns, obwohl er die benötigte Gesamtkraft zum Bruch des Zahns nicht veränderte. Indem er als flexibler Stütz fungierte, der in seiner Steifigkeit der natürlichen Zahnwurzel entsprach, half er dabei, die Kräfte vom fragilen Zahnhals wegzuleiten und die Spannungskonzentration im zervikalen Segment und in der bukkalen Wurzel zu reduzieren. Dies verhinderte, dass die Risse tief in die Wurzel liefen, und verwandelte, was ein verlorener Zahn gewesen wäre, in einen, der repariert werden konnte. Die Studie legt nahe, dass, während die Form der Kappe – ob voll oder partiell – die Kraft, die der Zahn aufnehmen kann, nicht signifikant verändert, die Entscheidung für einen Faserstift der Unterschied zwischen einem Zahn, der eine einfache Reparatur benötigt, und einem sein kann, der extrahiert werden muss. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass für diese geschwächten Zähne die beste Strategie, um sicherzustellen, dass der Zahn im Mund bleibt, die Verwendung eines Faserstifts ist, der hilft, die Spannung zu verteilen und ein Bruchmuster begünstigt, das repariert werden kann, unabhängig von der spezifisch gewählten keramischen Abdeckung.