06.05.2021

Rotierende Wurzelkanalaufbereitung mit dem ATR-Motor


Einleitung
von Dr. med. dent. Christoph Huhn

Die Anwendung von Nickel-Titan-Instrumenten zur rotierenden Wurzelkanalaufbereitung hat vor wenigen Jahren in der Endodontie einen regelrechten Quantensprung ausgelöst, dessen Bedeutung sich mit der Einführung der Luftturbine für die Kavitätenpräparation vergleichen lässt. Zunehmend wird die Handaufbereitung durch rotierende Nickel-Titan (NiTi)-Instrumente abgelöst. Im Folgenden beschreibt der Autor ganz allgemein Vorteile und Arbeitsweise bei dieser Technik im Vergleich zur manuellen Methode und erläutert anhand seiner Erfahrungen das Vorgehen mit dem ATR Tecnika-Motor.

Die Wurzelkanalaufbereitung rotierenden NiTi-Instrumente zeichnet sich durch Zeitersparnis, einfache Arbeitsweise und gute Formgebung auch bei stark gekrümmten Wurzelkanälen aus. Den vielen Vorteilen dieser Instrumente steht bei unsachgemäßer Anwendung ein höheres Frakturrisiko als bei der Hand-aufbereitung mit Stahlfeilen gegenüber. Spezielle Endodontiemotoren mit exakt auf die verwendeten Wurzelkanalinstrumente abgestimmten Antriebsparametern verbessern die Sicherheit der rotierenden Aufbereitung ganz erheblich und erleichtern das Erlernen dieser Methode. In der auf Endodontie spezialisierten Praxis des Autors ist seit über einem Jahr der ATR Tecnika (ATR Italy) im Einsatz, der zur neuesten Gerätegeneration gehört.

Seit Beginn des 20. Jahrhunderts fehlte es nicht an Versuchen, die mühsame und zeitintensive Wurzelkanalaufbereitung durch maschinelle Hilfsmittel zu erleichtern. Viele Geräte imitierten Bewegungsabläufe der manuellen Kanalbearbeitung, so dass vor allem in gekrümmten Kanälen die gleichen Aufbereitungsfehler wie bei unsachgemäßer Handaufbereitung entstanden: Stufenbildung, Verlust an Arbeitslänge durch Verblockung mit Dentinabrieb und Begradigung gekrümmter Kanalabschnitte1.

Mit rotierend angewendeten NiTi-Instrumenten gelang es erstmals, unter Einsatz eines maschinellen Verfahrens Ergebnisse zu erzielen, die der Handaufbereitung vor allem bei stark gekrümmten Kanälen offensichtlich überlegen sind (Abb. 1 und 2).

Abb. 1
Wurzelfüllung (Thermafil) nach maschineller Aufbereitung (ProTaper)

Abb. 2
Wurzelfüllung (Thermafil) nach maschineller Aufbereitung (ProFile)


Das bedeutet:

    Erhaltung des ursprünglichen Kanalverlaufs selbst bei stark gekrümmten Kanälen
  • Transport der Dentinspäne von apikal nach koronal, somit keine Verblockung
  • Zeiteinsparung bei der Aufbereitung.
Der Behandlungsablauf ist gegenüber der klassischen Step-Back-Technik vereinfacht: Um eine kontinuierlich konische Form des Wurzelkanals zu erzielen, werden nur wenige Größen der rotierenden NiTi-Instrumente benötigt. Ein bemerkenswerter Vorteil für den Praktiker besteht darin, dass kein Vorbiegen der hochflexiblen NiTi-Feilen, die sich dem natürlichen Verlauf des Wurzelkanals anpassen, notwendig ist. Das Vorgehen bei geraden und gekrümmten Kanälen ist somit identisch, was die Behandlung von Molaren erheblich vereinfacht. Vom Patienten wird die neue Methode als sehr sanft erlebt, da aufgrund der niedertourig arbeitenden Instrumente weder Vibrationen noch angsteinflößende Geräusche entstehen. Weil im Vergleich zu konventionellen Techniken weniger gesundes Dentin geopfert wird, kann man außerdem von einer minimalinvasiven Aufbereitungstechnik sprechen (Abb. 3).

Abb. 3
Substanzschonende koronale und apikale Erweiterung (GT-Rotary Files). Mittels thermoplastischer Fülltechnik (System B/Obtura) abgefüllte Ramifikation

Das "richtige" Drehmoment
In Europa werden rotierende NiTi-Wurzelkanalinstrumente erst seit 1997 in größerem Umfang angeboten. Seitdem durchliefen die Empfehlungen für den Antrieb dieser Instrumente mehrere Phasen.

Zuerst wurde die Anwendung bei niedriger, konstanter Drehzahl von etwa 300 Umdrehungen pro Minute propagiert. Um mit einem gebräuchlichen schnell laufenden Mikromotor ein entsprechend hohes Drehmoment bereitzustellen, benötigt man ein stark untersetztes (64:1 bis 124:1) Winkelstück. Wegen dessen hoher Durchzugskraft kann es rasch zum Instrumentenbruch kommen, falls sich die Feile z. B. bei zu starker Druckanwendung im Kanal verklemmt. Die Belastung der Instrumente wird jedoch nicht nur von der Arbeitsweise des Behandlers, sondern auch durch anatomische Gegebenheiten wie den Krümmungsradius und Krümmungswinkel des Wurzelkanals sowie die Härte des Dentins beeinflusst.

Um die NiTi-Instrumente vor übermäßigen Torsionskräften zu schützen, ist deshalb die Begrenzung des vom Winkelstück abgegebenen Drehmoments notwendig. Hierzu wurden verschiedene speziell für die Endodontie entwickelte Antriebsmotoren eingeführt. Die ersten Geräte haben gemeinsam, dass die Voreinstellung des maximalen Drehmoments der subjektiven Einschätzung des Behandlers überlassen ist. An dieser Stelle sind z. B. das Tri Auto ZX (J. Morita), Endy (Ionyx) sowie der Endo TCM (Nouvag) zu nennen. Dennoch verringern bereits diese Antriebssysteme das Frakturrisiko erheblich.

Im Laufe der Zeit wurde immer deutlicher, dass:

  • NiTi-Instrumente je nach Durchmesser, Konizität und Typ sehr unterschiedlich belastbar sind und entsprechend abgestufte Einstellmöglichkeiten für das Drehmoment des Antriebsmotors erfordern;
  • die Reibung innerhalb des Winkelstücks das tatsächlich an die Feile abgegebene Drehmoment verfälscht, da die bei kleinen Instrumenten zulässigen Kräfte in der Größenordnung der Reibungsverluste des Winkelstücks liegen;
  • die Drehmomentbegrenzung sehr schnell ansprechen muss (bei 300 U/min führt die Feile in einer Sekunde 5 Umdrehungen aus);
  • es sinnvoll ist, für jeden Behandlungsschritt neben dem Drehmoment auch die Instrumentendrehzahl zu variieren, je nach dem ob es sich z. B. um einen engen und stark gekrümmten Kanal, eine "einfache" Aufbereitung oder die Entfernung einer vorhandenen Wurzelfüllung handelt;
Die aktuelle NiTi-Feilen-Philosophie lässt sich wie folgt zusammenfassen:

Angepasstes Drehmoment und optimale Drehzahl für das verwendete Instrument und den jeweiligen Arbeitsschritt.

Zur neuesten Generation dieser "right torque" Motoren zählen der Endo-Stepper (SET) sowie der im Folgenden beschriebene ATR Tecnika, der von ATR Italy in Zusammenarbeit mit Dentsply/Maillefer entwickelt wurde (Abb. 4).

Abb. 4
ATR Tecnika

Konzept
Um der ständigen Weiterentwicklung der NiTi-Aufbereitungsinstrumente Rechnung zu tragen, wurde der ATR Tecnika als offenes System konzipiert. Über eine serielle Schnittstelle werden bei Bedarf aktualisierte Software bzw. Daten für neue Instrumente oder die von Endodontie-Spezialisten empfohlenen Feilensequenzen vom PC aus aufgespielt. Die Updates können über das Internet unter www.tecnikaonline.it geladen werden und sind außerdem auf Diskette erhältlich. Viele Einstellungen lassen sich direkt am Gerät vornehmen.

Technik
Als Antrieb dient ein mit 53 g besonders leichter Mikromotor, der einschließlich des Kabels sogar autoklavierbar ist. Darauf können Winkelstücke mit verschiedenen Untersetzungen verwendet werden. Wenn man viel im Seitenzahngebiet arbeitet, wo jeder Millimeter Höhe kostbar ist, empfiehlt sich - aufgrund seines grazilen Kopfes - das optional mitgelieferte Winkelstück von W&H (Abb. 5).

Abb. 5
Endo-Winkelstück (W&H) im Vergleich zum "blauen" Winkelstück (KaVo)


Zusammen mit den neuen, verkürzten Winkelstückschäften mancher Feilenfabrikate ergibt sich wesentlich mehr Freiraum beim Einführen der Instrumente in die Wurzelkanaleingänge und bessere Sicht beim indirekten Arbeiten mit Lupenbrille oder Operationsmikroskop. Der Motor wird elektronisch gesteuert, um für jedes Instrument die entsprechenden Werte für Drehmoment und Drehzahl zur Verfügung zu stellen. Eine Kalibrierungsfunktion gewährleistet durch den Ausgleich von Reibungsverlusten und die Berücksichtigung der Trägheit der Winkelstückmechanik die exakte Einhaltung des gewählten Drehmoments.

Bedienung
Das Einstellen der verwendeten Instrumente erfolgt am Steuergerät über eine Folientastatur (Abb. 6), der Motor selbst wird über einen Fußschalter betätigt. Mit der Taste "System" wählt man die gewünschte Instrumentensequenz aus. Zur Zeit sind verfügbar: ProTaper, ProFile-normale Kanäle, ProFile-große Kanäle und GT Rotary Files. Jede dieser Sequenzen ist in drei Speicherplätze für die unterschiedlichen Instrumentengrößen unterteilt.

Abb. 6
Display und Folientastatur


Das gerade benutzte Instrument stellt man mit den Zifferntasten 1 bis 3 ("Programs") ein. Diesem Speicherplatz, der die Werte für Drehmoment und Drehzahl enthält, sind meistens mehrere Instrumente zugeordnet. Die entsprechenden Größen werden in der unteren Zeile des Displays angezeigt. Solange der Fußschalter nicht betätigt wird, erscheint in der oberen Zeile links die gewählte Instrumentensequenz, rechts daneben ein "T" mit dem maximalen Drehmoment, dann das Untersetzungsverhältnis des Winkelstücks und ganz rechts die Drehzahl. Mit den Tasten "torque" und "rpm" können Drehzahl und Drehmoment verändert werden, die neuen Werte bleiben bei Ausschalten des Gerätes gespeichert. Die von der Software vorgegebenen Grundeinstellungen lassen sich gegebenenfalls wieder reaktivieren.

Die Unterteilung jeder Instrumentensequenz in lediglich drei Stufen erlaubt zügiges Arbeiten, da wenig umgeschaltet werden muss. Unter Praxisbedingungen erwies sich die damit erzielte Abstufung des Drehmoments als vollkommen ausreichend.

Man sollte sich dessen bewusst sein, dass jede Drehmomentbegrenzung eine Gratwanderung darstellt: Je kleiner das Drehmoment, desto geringer ist die Frakturgefahr und auch die Effizienz der Aufbereitung - und umgekehrt. Mit zunehmender Erfahrung kann man die voreingestellten Werte variieren, z. B. in einem stark gekrümmten Kanal herabsetzen oder in einem geraden, aber stark kalzifizierten Kanal vergrößern. Hierzu lässt sich das Drehmoment mit den Tasten "Min" und "Max" um 25 Prozent verringern bzw. erhöhen (Herstellerempfehlung, einstellbar). Mit einem zweiten Knopfdruck wird auf den normalen Wert zurückgeschaltet.

Sicherheit
Eine Drehmomentbegrenzung ist bei Endodontiemotoren mittlerweile Stand der Technik. Als Besonderheit setzt beim ATR Tecnika kurz vor Erreichen des eingestellten maximalen Drehmoments ein Signalton ein, der "security bip". So kann man den auf die Feile ausgeübten leichten (!) Druck rechtzeitig vor Ansprechen der Drehmomentbegrenzung verringern. Bei Betätigung des Fußschalters erscheint in der oberen Zeile des Displays ein Balken, dessen Länge zum aktuellen Drehmoment proportional ist und somit die Beanspruchung des Instruments veranschaulicht (Abb. 7).

Abb. 7
Balkenanzeige


Wenn die zulässige Belastung der Feile durch die Reibung im Kanal überschritten wird oder das Instrument sogar blockiert, wechselt die Drehrichtung des Motors innerhalb von nur 1/1000 Sekunde auf Rückwärtslauf ("Auto reverse") und ein entsprechender Warnton ertönt. Sobald man die Feile etwas aus dem Kanal herauszieht, kehrt der Motor zu seiner ursprünglichen Drehrichtung zurück. Aus physikalischer Sicht ist das Umkehren der Rotationsrichtung ausreichend, denn die Schneidekanten lösen sich dabei sofort aus der Kanalwand, so dass sich das Instrument wieder lockert. Alternativ kann die Steuerung so eingestellt werden, dass der Motor statt der Drehrichtungsumkehr stoppt und erst nach Loslassen und erneutem Betätigen des Fußschalters wieder anläuft.

Weitere Einstellungen
Neben Drehmoment und Drehzahl können weitere Funktionen an die individuelle Arbeitsweise angepasst werden: Der Betrag der Absenkung und Anhebung des Drehmomentwertes, normaler oder "spezieller" Autoreverse (Drehrichtungsumkehr bei zu hoher Belastung der Feile) und Ein- oder Ausschalten der Signaltöne. Außerdem ist ein alternierender Vor-Rückwärts-Lauf als Option für künftige Instrumentengenerationen verfügbar.

Alle individualisierten Werte bleiben beim Ausschalten des Gerätes gespeichert. Bei Bedarf können sie auf die Herstellervorgaben zurückgesetzt werden.

Tipps für die rotierende Aufbereitung mit NiTi-Instrumenten
Neben einem geeigneten Antriebsmotor ist für sicheres Arbeiten mit NiTi-Instrumenten auch die Einhaltung der empfohlenen Arbeitsweise wesentlich. Die Crown-Down-Technik hat sich als Standardverfahren bei der rotierenden Wurzelkanalaufbereitung etabliert. Dabei wird der Kanal von koronal nach apikal mit Instrumenten abnehmender Dimensionen erweitert. Je nach dem verwendeten Instrumentarium betrifft dies:

  • nur den Durchmesser
  • Durchmesser und Konizität
  • nur die Konizität.
Durch die Kombination von Instrumenten mit unterschiedlicher Konizität lässt sich die Effektivität der Aufbereitung deutlich steigern. Inzwischen gibt es deshalb Wurzelkanalinstrumente, deren Konizität sogar innerhalb eines Instruments variiert, z. B. ProTaper (Dentsply/Maillefer). In Verbindung mit ihrem neuen Querschnittsdesign erweitern diese Instrumente sogar stark verengte Wurzelkanäle problemlos und erfordern dabei nur wenige Rekapitulationen. Wegen der Vielfalt der angebotenen NiTi-Instrumente muss für weitere Details auf die jeweiligen Herstellerempfehlungen sowie entsprechende Fortbildungsveranstaltungen verwiesen werden.

Im Unterschied zu Stahlinstrumenten stellen sich NiTi-Instrumente immer wieder in ihre ursprüngliche Form zurück ("Formgedächtnis") und sehen sogar nach vielfacher Benutzung scheinbar wie neu aus. Deshalb wird leicht übersehen, dass zur Zeit keine noch so perfekte Steuerung des Antriebsmotors in der Lage ist, die allmähliche Materialermüdung bei zunehmender Anwendungsdauer der Instrumente zu berücksichtigen.

Insbesondere in gekrümmten Wurzelkanälen kommt es durch die mit jeder Umdrehung stattfindenden elastischen Verformungen zur Entstehung von Mikrorissen, die sich derzeit nur rasterelektronenmikroskopisch darstellen lassen. Werden die Instrumente zu lange benutzt, kann es dadurch auch ohne Überlastung zu anscheinend "spontanen" Frakturen kommen. Die Alterung der Instrumente ist schwer einzuschätzen, da sie von vielen Faktoren abhängt, insbesondere vom röntgenologisch nicht immer sichtbaren Krümmungsradius und der Anwendungsdauer - und somit von der Anzahl der im Kanal zurückgelegten Umdrehungen.

Deshalb ist die mitunter vorgeschlagene Markierung jeder Feile entsprechend der Anzahl der behandelten Kanäle fragwürdig, denn es ist ein gewaltiger Unterschied, ob damit ein weiter, gerader Kanal oder ein enger, s-förmig geformter Wurzelkanal aufbereitet wurde!

Für jeden behandelten Zahn sollten deshalb aus Sicherheitsgründen neue Instrumente verwendet werden. Dies gilt erst recht bei schwierig aufzubereitenden Kanälen und bei Molaren. Jede erkennbare Deformation eines NiTi-Instruments stellt unabhängig von der Anwendungsdauer ein sicheres Zeichen für Überlastung dar und verbietet dessen weitere Benutzung! Bei rotierenden NiTi-Instrumenten ist somit zu beachten:

  • Anwendung ohne oder mit geringem Druck
  • Einhaltung der empfohlenen Sequenz (Crown-Down-Technik)
  • Anwendungsdauer etwa 5-10 Sekunden pro Instrumentengröße und Kanal
  • Geradliniger Zugang, kein Abknicken der Feile am Kanaleingang
  • Spülung mit Natriumhypochlorit und EDTA sowie ggf. Verwendung eines Gleitmittels
  • Deformierte Instrumente sofort aussondern (möglichst Kontrolle unter Lupe oder Mikroskop)
  • Verwendung neuer Instrumente (für jeden Zahn).

Fazit
Der ATR Tecnika zeichnet sich durch die einfache Bedienung der während der Wurzelkanalaufbereitung benötigten Funktionen aus. Das Umschalten der Programme kann deshalb auch auf Anweisung durch die Helferin erfolgen, z. B. während der Behandler das Instrument wechselt. Bei Bedarf lassen sich zahlreiche Einstellungen individuell anpassen. Eine Programmiermöglichkeit für vom Anwender bevorzugte eigene Instrumentensequenzen und zusätzliche Feilenfabrikate würde das Geräteprofil weiter abrunden.

Durch die Anwendung spezieller Endodontiemotoren, z. B. des ATR Tecnika gelingt es, überlastungsbedingte Instrumentenfrakturen praktisch auszuschließen. Die zyklische Verbiegung der Instrumente beim Aufbereiten gekrümmter Kanäle bewirkt allerdings eine Materialermüdung, der man beim heutigen Stand der Technik nur durch straffes Instrumenten-Management vorbeugen kann. Unter Berücksichtigung dieses Aspekts lassen sich Wurzelkanäle mit rotierenden NiTi-Instrumenten bei Benutzung eines hochwertigen Antriebssystems routinemäßig effizient und sicher aufbereiten.

Korrespondenzadresse:
Dr. Christoph Huhn
Rennstraße 9
06844 Dessau
Internet: www.wurzelkanal.de
E-Mail: info@wurzelkanal.de

1HÜLSMANN, M.: Die maschinelle Aufbereitung des Wurzelkanals. In Schriftenreihe APW. Endodontie: Neue Erkenntnisse aus Praxis und Wissenschaft. Hanser, München 1993, S. 63




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