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Kieferorthopädie 09.09.2015

„Vorteile der KGIZ überwiegen bei Weitem“

„Vorteile der KGIZ überwiegen bei Weitem“

Beim AAO-Kongress referierte Prof. Dr. Roberto Justus zur „Entproteinisierung von Zahnschmelzoberflächen zur Verhinderung von White-Spot-Läsionen und Bracketklebeverlusten – eine Revolution im kieferorthopädischen Bonding“. KN traf den Direktor für Forschung der Abteilung KFO der Intercontinental University Mexico City zum Interview.

Wie wird die Prävalenz von White-Spot-Läsionen in der wissenschaftlichen Literatur angegeben?

Ein Blick in die wissenschaftliche Literatur legt nahe, dass ei­ne hohe Prävalenz von White-Spot-Läsionen (WSL) besteht, die sich während einer kiefer­orthopädischen Behandlung mit fester Zahnspange bilden. Richter et al.1 stellten mit der fotografischen Methode zur Erkennung von WSL fest, dass 72,9 % von 350 orthodontischen Patienten, die zwischen 1997 und 2004 ei­ne kieferorthopädische Behandlung mit fester Zahnspange in der Abteilung für Kieferorthopädie an der University of Michigan erhielten, neue WSL entwickelten. Diese 350 Patienten wurden zufällig aus den fotografischen Daten von 2.300 Patienten ausgewählt, die in diesem Institut behandelt wurden. Boersma et al.2 kamen mit der quantitativen lichtinduzierten Fluoreszenzmethode zur Erkennung von WSL zu dem Ergebnis, dass 97 % von 62 Patienten, die sofort nach einer kieferortho­pädischen Behandlung mit fes­ter Zahnspange untersucht wurden, von WSL betroffen waren. Laut Ogaard3, der klinische Un­ter­suchungen zur Erkennung von WSL im Rahmen einer Studie mit 51 Patienten, die eine kieferortho­pädische Behandlung mit fester Zahnspange hinter sich hatten, durchführte, ist die Prävalenz von WSL auf vestibulären Oberflächen fünf Jahre nach der Behandlung bedeutend höher als bei der gematchten Kontrollgruppe unbehandelter Personen. Van der Veen et al.4 verwendeten die quantitative lichtinduzierte Fluoreszenzmethode bei 58 Patienten, um festzustellen, ob WSL nach der kieferorthopädischen Behandlung abnehmen (durch den natürlichen Remineralisierungsprozess). Diese Forscher kamen zu dem Ergebnis, dass sich sechs Monate nach Entfernung der Brackets zwar 33 % der WSL in gewissem Maße remineralisierten (Regression der Läsion), die Mehrheit der WSL jedoch unverändert blieben und 10 % sich verstärkten (Progression der Läsion). Sie schlossen daraus, dass die Läsionen trotz einer gewissen natürlichen Remineralisierung der WSL nach Entfernung der kieferorthopädischen Brackets im Allgemeinen nicht verschwinden. Die Ergebnisse aller oben genannten Studien zeigen, dass Methoden zur Prävention von WSL unbedingt in Betracht gezogen werden müssen.

Welchen wissenschaftlich bewiesenen Effekt haben fluoridfreisetzende kunststoffmodifizierte Glasionomerzemente (KGIZ) auf WSL?

KGIZ werden aufgrund ihrer dauerhaft fluoridfreisetzenden Eigenschaften über den gesamten Zeitraum der kieferorthopädischen Behandlung immer wieder als Bracketkleber vorgeschlagen. KGIZ fungieren aufgrund der Tatsache, dass sie ständig Fluoride aus der Umwelt (z.B. Fluoride in Zahnpasta, Mundspülung und fluoridiertem Trinkwasser) absorbieren, als Fluoridpumpen, die Fluoride anschließend genau in dem Bereich wieder freisetzen, der für WSL anfällig ist, nämlich in der Bracketumgebung und den Lücken unter der Bracketbasis. In-vivo-5,6, Ex-vivo-7,8 und In-vitro-Studien9 sowie systematische Überprüfungen10,11 zeigten, dass KGIZ den Zahnschmelz vor der Entstehung von WSL schützen. Diese Studien bestätigen, dass bei der Behandlung mit festen Zahnspangen unter Verwendung von KGIZ weniger Demineralisierung auftritt als mit traditionellen Kunst­harzklebern.

 Welche Arten von Ätzmustern sind derzeit bekannt?

Es gibt drei Arten von Ätzmustern am Zahnschmelz. Sie heißen Typ 1, Typ 2 und Typ 3.12 Abbildung 1 zeigt eine 2.000-fach vergrößerte Rasterelektronenmikroskopaufnahme (REM) einer Zahnschmelzoberfläche, die ei­ne Minute lang mit 5,25 % Natrium­hypochlorit (NaOCl) befeuchtet (um die Zahnschmelzoberfläche zu entproteinisieren) und mit 35 % Phosphorsäure, aufgetragen für 15 Sekunden, geätzt wurde. Die hohe Anzahl an Mikroporen, die bei diesem qualitativ guten Ätzmuster entsteht, ist charak­teristisch für eine Ätzung Typ 1 (bei der die Köpfe der Zahnschmelzstäbchen oder -prismen aufgelöst werden). Abbildung 2 zeigt eine 2.000-fach vergrößerte REM-Aufnahme einer Zahnschmelzoberfläche, die für eine Minute mit 5,25 % NaOCl befeuchtet und mit 35% Phosphorsäure, aufgetragen für 15 Sekunden, geätzt wurde. Die hohe Anzahl an Mikroporen, die bei diesem qualitativ guten Ätzmuster entsteht, ist charakteristisch für eine Ätzung Typ 2 (bei der die Zahnschmelzsubstanz zwischen den Prismen aufgelöst wird). Die Mikroporen ermöglichen dem Kleber, in die Zahnschmelzoberfläche einzudringen, was die Stärke der Verbindung aufgrund der vielen entstehenden Haftpunkte erhöht.

Abbildung 3 zeigt eine 500-fach vergrößerte REM-Aufnahme einer Zahnschmelzoberfläche, die mit 35 % Phosphorsäure, aufgetragen für 15 Sekunden ohne vorheri­ge Deproteinisierung, geätzt wur­de. Bei diesem Ätzmuster geringer Qualität, genannt Typ 3 (auch bekannt als oberflächliche Ätzung), sind einige Bereiche gut geätzt, viele aber nicht gut oder überhaupt nicht. Dieses inkonsisten­te Ätzmuster bietet wenig mikromechanische Retention, was zu einer unzuverlässigen Zahnschmelzoberfläche für das orthodontische Bonding führt. Hobson et al.13 berichten, dass die Mehrheit der Zahnschmelzätzungen mit Phosphorsäure, die von Zahnärzten durchgeführt werden, zu Ätzmustern des Typs 3 führen. Die Forscher zeigten, dass das typische Ätzmuster auf der Zahnschmelzoberfläche sich wie folgt darstellt: 22 % der Oberfläche überhaupt nicht geätzt, 7 % mit schwacher Ätzung, 69 % mit einer Ätzung des Typs 3 und nur 2 % mit Ätzungen des Typs 1 und 2. Obwohl Kieferorthopäden die Zähne vor dem Ätzen polieren, haftet weiterhin organisches Ma­terial (das erworbene Pel­likel) auf der Zahnschmelzoberfläche, verhindert eine adäquate Ätzung und kann zu einer Ablösung des Brackets führen.14–16 Die Pellikelschicht auf den Zähnen spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Zahnintegrität, indem sie die Dynamik der Mineralienauflösung auf der Zahnschmelzoberfläche kontrolliert und Widerstandsfähigkeit und Stabilität gegen chemische Auflösung und den Angriff von sauren Agenzien bietet.16 Daher ist die Phosphorsäure nicht in der Lage, die Zahnschmelzoberfläche in Bereichen, die mit dem organischen Material des Pellikels bedeckt sind, zu ätzen.

Welche Scherhaftfestigkeit wird in der Kieferorthopädie bevorzugt?

Reynolds17 legte fest, dass ein Bracketkleber eine Haftzugfestigkeit von mindestens 5,9 MPa aufweisen muss, um klinisch zulässig zu sein. Dieser Wert wird Reynolds-Zahl genannt. Kiefer­orthopäden sind mehr an der Scherhaftfestigkeit als an der Haftzugfestigkeit interessiert. Der Grund dafür ist, dass Brackets sich meist aufgrund von Scher- und nicht von Zugkräften ablösen. Trotzdem wird die Reynolds-Zahl verwendet. Idealerweise sollte die Scherhaftfestigkeit bei ungefähr 9 MPa liegen, da höhere Scherhaftfestigkeiten die Zahnschmelzoberfläche beim Entfernen beschädigen können. Das Ablösen von Brackets tritt am Häufigsten entweder an der Klebefläche am Zahnschmelz oder an der Klebefläche des Brackets auf. Je nachdem, an welcher dieser Flächen sich das Bracket ablöst, bestehen individuelle Vor- und Nachteile. Eine Ablösung an der Klebefläche des Brackets ist von Vorteil, da diese auf eine gute Haftung am Zahnschmelz hindeutet. Es ist jedoch eine lange Behandlungszeit nötig, um den restlichen Kleber zu entfernen, wobei zusätzlich das Risiko besteht, die Zahnschmelzoberfläche während des Reinigungsprozesses zu beschädigen. Wenn die Brackets sich dagegen an der Klebefläche am Zahnschmelz ablösen, bleibt zwar weniger Kleber am Zahnschmelz haften, aber das versehentliche Ablösen von Brackets tritt möglicherweise während der Behandlung häufiger auf, was die Behandlungszeit in den einzelnen Sitzungen sowie die Gesamtdauer der kieferorthopädischen Behandlung verlängert.18 

Kann man die Scherhaftfestigkeit von fluoridfreisetzenden KGIZ erhöhen?

Ja, das ist möglich, vorausgesetzt es werden zusätzliche Mikroporen auf der Zahnschmelzoberfläche gebildet. Dieses Ziel kann man erreichen, indem man das gesamte organische Material auf der Zahnschmelzoberfläche (erworbenes Zahnpellikel und organisches Material von der Kutikula und Subkutikula des Zahnschmelzes) mit 5,25 % Natriumhypochlorit entfernt, wie von Justus et al.18 gezeigt. Wenn dieses organische Material entfernt wird, kann das Ätzmittel aus 37 % Phosphorsäure (nicht das Konditionierungsmittel aus 10 % Po­lyacrylsäure) die Zahnschmelzoberfläche angreifen und Ätzmuster des Typs 1 und 2 entstehen lassen, wodurch die Scherhaftfestigkeit der Brackets erhöht wird. Diese Studie zeigte, dass sich die mittlere Scherhaftfestigkeit eines KGIZ (Fuji Ortho LC) um fast 70% (von 5,7 auf 9,6 MPa) erhöht, wenn die menschliche Zahnschmelzoberfläche vor der Ätzung für 30 Sekunden mit 37 % Phosphorsäure entproteinisiert und nach der Säureätzung befeuchtet wird. Diese klinisch wichtige und statistisch signifikante Erhöhung der Scherhaftfestigkeit ermöglicht Kieferorthopäden endlich die zuverlässige Verwendung von KGIZ zum Anbringen von Brackets. Das Risiko der Entstehung von WSL und des Ablösens von Brackets wird auf diese Weise minimiert. Klinikärzte, die immer noch die traditionellen, harzbasierten Komposite als Bracketkleber verwenden, können ihre Bracketablöseraten durch eine einminütige Deproteinisierung der Zahnschmelzoberfläche vor der Ätzung reduzieren. Dieser einfache Schritt kann das versehentliche Ablösen von Brackets durch eine Erhöhung der Scherhaftfestigkeit verhindern. Eine Befeuchtung der Zahnschmelzoberfläche bei der Verwendung von KGIZ, wie vom Hersteller Fuji Ortho LC (GC Corp., Tokio, Japan) angegeben, ist ebenfalls ein wichtiger Schritt zur Erhöhung der Scherhaftfestigkeit der Brackets; dies wurde von Larmour und Stirrups validiert.19

Besteht ein Unterschied zwischen harzmodifizierten Glasionomerzementen und einem Verbundharz bezüglich der Bracketplatzierungszeit?

In der prozessfreudigen Gesellschaft, in der wir heute leben, ist es sehr wichtig, iatrogene Probleme, besonders WSL, zu vermeiden. Deshalb habe ich vor kurzem ein Buch mit dem Titel Iatrogenic Effects of Orthodontic Treatment: Decision-Making in Prevention, Diagnosis, and Treatment (Iatrogene Auswirkungen der kieferorthopädischen Behandlung: Entscheidungsfindung in der Prävention, Diagnose und Behandlung) veröffentlicht.20 Das erste Kapitel dieses Buches, das im Springer-Verlag erschienen ist, ist der Prävention von WSL gewidmet, mit den Hauptzielen, die Zahngesundheit des Patienten zu bewahren (Hippokratischer Eid) und den Klinikarzt vor Klagen wegen Kunstfehlern zu schützen. Die wenige zusätzliche Zeit, die für die Anbringung der Brackets mit KGIZ nötig ist, ist verglichen mit der Zeit, die man mit Beschwerden von Patienten aufgrund von WSL nach der Behandlung verbringt, zu vernachlässigen. Die Zahnarzthelferinnen in meiner Praxis übernehmen das Ankleben der Brackets mit der direkten Bondingmethode. Ich bin es jedoch, der vor der Licht­härtung des Klebers die endgültige Positionierung der Brackets vornimmt. In meiner Praxis benötigen meine Zahnarzthelferinnen 20 bis 25 Minuten, um Brackets an einem ganzen Zahn­bogen anzubringen, wobei die Deproteinisierung, Ätzung, Befeuchtung, Bracketanbringung und Lichthärtung für je zwei Zäh­ne auf einmal durchgeführt wird. Ich selbst brauche dann nur noch sieben Minuten, da ich lediglich die Endpositionierung der Brackets vornehme.

Wie viele Jahre klinische Erfahrung haben Sie mit KGIZ in Ihrer Praxis?

Sechzehn Jahre. Die letzten sechs Jahre wende ich die Deproteinisierung der Zahnschmelzoberfläche mit 5,25 % Natriumhypochlorit vor der Ätzung mit Phosphorsäure an. Über diesen gesamten Zeitraum traten die einzigen Fälle, in denen ich WSL beobachten konnte, bei Patienten auf, die zu mir überwiesen wurden, nachdem die Brackets bereits angebracht waren, wahrscheinlich mit den traditionellen, harzbasierten Kompositen.

Wie hoch ist die Bracketab­löserate in Ihrer Praxis?

Einzelberichten zufolge liegt die Bracketablöserate in meiner Praxis bei ungefähr 5 %. Meines Wissens wurde noch keine klinische Forschungsarbeit zu Bracket­ablöseraten für Brackets, die mit KGIZ auf der entproteinisierten/geätzten/befeuchteten Zahnschmelzoberfläche angebracht wurden, veröffentlicht. Meine Erfahrung zeigt jedoch, dass sich ein Bracket, wenn überhaupt, während des ersten Monats nach der Anbringung ablöst, besonders im unteren Zahnbogen beim Kauen harter Nahrung. Der Patient lernt schnell, was nicht gekaut werden sollte. Forscher haben bereits verschiedene Methoden zur Erhöhung der Scherhaftfestigkeit von Brackets, die mit KGIZ geklebt wurden, bewertet, zum Beispiel die Verwendung unterschiedli­cher Zahnschmelzkonditionierungsmittel und Konzentrationen über unterschiedliche Zeit­räume und die Erhöhung der Lichthärtungszeit. Trotzdem blieb die Scherhaftfestigkeit der Brackets unzureichend, bis Justus et al.18 eine Deproteinisierung mit NaOCl, Ätzung mit H3PO4 und Befeuchtung der Zahnschmelzoberfläche mit einer wassergetränkten Watterolle vorschlugen, wobei alle diese Schritte vor der Licht­här­tung stattfinden.

Was würden Sie als Routineverfahren für die Bracketpositionierung empfehlen?

Um das Risiko der Entstehung von WSL während der kiefer­orthopädischen Behandlung zu reduzieren, empfehle ich die Anbringung kieferorthopädischer Brackets mit Fuji Ortho LC, das in den veröffentlichten Studien am Häufigsten verwendet wur­de und daher Branchenstandard ist. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Säure-Basis-Reaktion bei Fuji Ortho LC 24 Stunden für die Aushärtung benötigt, empfehle ich das folgende Verfahren für die Bracketanbringung:20

  • Prophylaktisches Polieren mit Gumminapf für fünf Sekunden pro Zahn.
  • Spülen und trocknen.
  • Mit einer Mikrobürste 5,25 % NaOCl auf je zwei Zähne gleichzeitig auftragen (Abb. 4 und 5) und die Lösung eine Minute auf die Zahnschmelzoberfläche reiben, wo später das Bracket angebracht wird (Die Spitze des Speichelsaugers sollte so positioniert sein, dass überschüssiges NaOCl aufgesaugt wird).
  • Spülen und trocknen.
  • Mit 37 % Phosphorsäure 15 bis 30 Sekunden lang ätzen.
  • Spülen und trocknen.
  • Die geätzte Zahnschmelzoberfläche mit einer wassergetränkten Watterolle befeuchten.
  • Pulver und Flüssigkeit nach den Empfehlungen des Herstellers mischen und dabei beachten, dass (abhängig von Raumtemperatur und Umgebungsbeleuchtung) nur weniger als ein oder zwei Minuten bleiben, um die Brackets zu positionieren, bevor der harzhaltige Teil dieses Klebers zu härten bzw. po­lymerisieren beginnt. Es wird daher empfohlen, den Kleber nur für zwei Zähne auf einmal vorzubereiten.
  • Den Kleber auf die Klebefläche des Brackets auftragen und das Bracket gegen die Zahnschmelzoberfläche drücken. Das Bracket darf bei Okklusion die ge­genüberliegenden Zähne nicht berühren!
  • Überschüssigen Kleber mit einem scharfen Scaler entfernen.
  • Lichthärten und überschüssigen Kleber entfernen.

Wenn alle Brackets angeklebt sind, einen sehr dünnen Draht (.0100 SS oder NiTi) einbringen und dabei darauf achten, dass das Bracket bei starken Zahnfehlstellungen nicht voll belastet wird, um ein Ablösen zu verhindern, da der Glasionomeranteil des KGIZ 24 Stunden zum Aushärten benötigt. Die Brackets aus dem Okklusionsbereich herauszuhalten, ist ebenfalls sehr wichtig, um eine Ablösung zu vermeiden.20  Hegarty und Macfarlane21 stellten in einer klinischen Studie vier Mal höhere Bracketablöseraten bei KGIZ als bei Verbundharzen fest, wenn die Brackets sich im Okklusionsbereich befanden. Die Brackets mit KGIZ-Kleber wurden jedoch mit der traditionellen Methode angebracht, das heißt ohne Deproteinisierung oder Ätzung der Zahnschmelzoberfläche mit Phosphorsäure. Brackets, die mit KGIZ mithilfe der traditionellen Methode angebracht werden, haben eine viel geringere anfängliche Scherhaftfestigkeit als Verbundharze22, daher muss eine hohe zusätzliche mikrochemische Retention auf der Zahnschmelzoberfläche geschaffen werden, um die anfängliche Scherhaftfestigkeit des Brackets zu erhöhen und diese Kleber erfolgreich anwenden zu können. Um diese unzureichende anfängliche Scherhaftfestigkeit des KGIZ zu erhöhen, werden drei Schritte empfohlen: Deproteinisierung der Zahnschmelzoberfläche mit 5,25 % Natriumhypochlorit, Ätzung der Zahnschmelzoberfläche mit 37 % Phosphorsäure und Befeuchtung der Zahnschmelzoberfläche, vorzugsweise mit Wasser, da Speichel Proteine enthält.

Haben KGIZ in der klinischen Kieferorthopädie Nachteile?

KGIZ haben drei Nachteile, die im Folgenden benannt werden:

1. Fuji Ortho LC benötigt eine längere Zeit als ein Verbundharz, um völlig auszuhärten (Vivanco23 stellte jedoch fest, dass die Scherhaftfestigkeit 30 Minuten nach der Anbringung bereits ausreichend ist).

2. Die Deproteinisierung der Zahnschmelzoberfläche mit NaOCl für eine Minute ist unerlässlich, um die Scherhaftfestigkeit der Brackets zu erhöhen.

3. Das Mischen von Pulver und Flüssigkeit des Fuji Ortho LC erhöht die Behandlungszeit. Obwohl der Hersteller inzwischen ein Fuji Ortho LC anbietet, das nicht gemischt werden muss. Da es der Autor noch nicht getestet hat, wäre es ratsam, Laborstudien durchzuführen, bevor man es für Patienten verwendet.

Abschlussbemerkung

Klinikärzte müssen die Eigenschaften von KGIZ berücksichtigen, um sie erfolgreich einsetzen zu können. Aufgrund der neuesten Verbesserungen der Scherhaftfestigkeit der Brackets durch Deproteinisierung und der fluoridfreisetzenden und -aufnehmenden Eigenschaften der KGIZ wird empfohlen, diese Kleber in Zukunft häufiger für die Anbringung kieferorthopädischer Brackets zu verwenden. Die Vorteile der KGIZ überwiegen die oben genannten Nachteile bei Weitem.

Die Literaturliste finden Sie hier.

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