Zur Sensitivität und Spezifität der Kariesdiagnostik digitaler intraoraler Röntgensysteme in Relation zum nicht entkalkten Zahn-Hartschnitt als Goldstandard

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Aus dem Medizinischen Zentrum für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde

der Philipps-Universität Marburg

(Geschäftsführender Direktor: Prof. Dr. Lotzmann) -Abteilung für Zahnerhaltungskunde-

(Leiter: Prof. Dr. V. Stachniss)

in Zusammenarbeit mit dem Universitätsklinikum Gießen und Marburg GmbH Standort Marburg

Zur Sensitivität und Spezifität der

Kariesdiagnostik

digitaler intraoraler Röntgensysteme

in Relation zum nicht entkalkten Zahn-Hartschnitt

als Goldstandard

Inauguraldissertation

zur Erlangung des Doktorgrades der Zahnheilkunde

dem Fachbereich Medizin der Philipps-Universität Marburg

vorgelegt

von

Anneliese Ursula Anja Berg geb. Wittchen

aus Cottbus

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Angenommen vom Fachbereich Medizin der Philipps-Universität Marburg am: 19.07.2007

Gedruckt mit Genehmigung des Fachbereichs.

Dekan : Prof. Dr. Bernhard Maisch Referent : Prof. Dr. Vitus Stachniss 1. Korreferent : Prof. Dr. Andreas Schulte

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Inhaltsverzeichnis

1 EINLEITUNG UND PROBLEMSTELLUNG... 1

2 LITERATURÜBERSICHT... 2

2.1METHODIK DER LITERATURRECHERCHE... 2

2.2APPROXIMALKARIES... 3

2.3METHODEN ZUR RADIOLOGISCHEN KARIESDIAGNOSTIK... 4

2.3.1 Bissflügelaufnahme... 5

2.3.2 Konventionelle Radiographie ... 6

2.3.3 Digitale Radiographie... 9

2.4METHODEN ZUR KARIESDIAGNOSTIK IM HISTOLOGISCHEN PRÄPARAT... 11

2.5BEWERTUNGSINDIZES... 14

2.5.1 Index zur visuellen Befundung ... 15

2.5.2 Index zur Befundung mittels faseroptischer Transillumination ... 15

2.5.3 Index zur Befundung von Röntgenbildern ... 15

2.6STATISTISCHE TERMINI... 16

2.6.1 Sensitivität ... 16

2.6.2 Spezifität... 16

2.7METHODEN BISHERIGER UNTERSUCHUNGEN... 17

2.7.1 In-vitro Untersuchungen mit Röntgenbildern ... 17

2.7.2 In-vitro Untersuchungen mit histologischen Schliffpräparaten ... 18

2.7.3 Statistische Methoden... 19

3 ZIELSETZUNG UND ARBEITSHYPOTHESEN ... 22

4 MATERIAL UND METHODE... 23

4.1VERSUCHSDESIGN... 23

4.2MATERIAL... 24

4.2.1 Zahnauswahl ... 24

4.2.2 Prüfkörper Herstellung ... 24

4.2.3 Kodierung der Prüfzähne ... 25

4.3METHODE... 25

4.3.1 Röntgenologische Untersuchungsmethoden... 25

4.3.1.1 Speicherfolien basiertes System Digora®_{, Fa. Gendex ... 25}

4.3.1.2 CCD-Sensor basiertes System Sidexis®_{, Fa. Sirona... 25}

4.3.1.3 Speicherfolien basiertes System Vistascan®_{, Fa. Dürr... 26}

4.3.1.4 Befundung der digitalen Röntgenbilder... 26

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Inhaltsverzeichnis

4.3.2.2 Aufsockeln der Prüfzähne... 27

4.3.2.3 Einbettvorgang ... 28

4.3.2.4 Hartschnitttechnik... 30

4.3.2.5 Digitalfotografische Reproduktion der Schliffpräparate ... 33

4.3.2.6 Befundung der Zahnhartschliffe... 34

4.4UNTERSUCHER... 35

4.5DOKUMENTATION... 35

4.6STATISTISCHE AUSWERTUNG... 35

5 ERGEBNISSE ... 37

5.1VERTEILUNG DER ZÄHNE... 37

5.2HISTOLOGISCHE DARSTELLUNG DER KARIESSTUFEN... 37

5.2.1 Kariesstufe C1 im histologischen Zahnhartschnitt ... 39

5.3VERTEILUNG DER KARIESSTUFEN AM ZAHNHARTSCHNITT... 44

5.4DARSTELLUNG DER VERSCHIEDENEN RÖNTGENSYSTEME IN BEZUG ZUM GOLDSTANDARD... 46

5.4.1 Verteilung der Diagnosen der ersten Befundung des Digora® -Röntgensystems in Bezug zum Goldstandard ... 47

5.4.2 Verteilung der Diagnosen der ersten Befundung des Sidexis® -Röntgensystems in Bezug zum Goldstandard ... 48

5.4.3 Verteilung der Diagnosen der ersten Befundung des Vistascan® -Röntgensystems in Bezug zum Goldstandard ... 49

5.4.4 Verteilung der Diagnosen der zweiten Befundung des Digora® -Röntgensystems in Bezug zum Goldstandard ... 50

5.4.5 Verteilung der Diagnosen der zweiten Befundung des Sidexis® -Röntgensystems in Bezug zum Goldstandard ... 51

5.4.6 Verteilung der Diagnosen der zweiten Befundung des Vistascan® -Röntgensystems in Bezug zum Goldstandard ... 52

5.5SENSITIVITÄT UND SPEZIFITÄT DER EINZELNEN RÖNTGENVERFAHREN... 54

5.5.1 Sensitivität und Spezifität des Digora®_{– Röntgensystems in Bezug zum} Goldstandard ... 55

5.5.1.1 Berechnungs-Variante 1 mit Grad 1 = gesund und Graden 2, 3, 4, 5 = krank... 55

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Inhaltsverzeichnis

5.5.1.2 Berechnungs-Variante 2 mit Graden 1, 2, 3 = gesund und

Graden 4, 5 = krank ... 55

5.5.2 Sensitivität und Spezifität des Sidexis®_{– Röntgensystems in Bezug zum} Goldstandard ... 56

5.5.2.2 Berechnungs-Variante 2 mit Graden 1, 2, 3 = gesund und Graden 4, 5 = krank ... 57

5.5.3 Sensitivität und Spezifität des Vistascan®_{– Röntgensystems} in Bezug zum Goldstandard... 57

5.5.4 Sensitivität und Spezifität des Gesamtkollektivs in Bezug zum Goldstandard... 59

5.6VERGLEICH DER DREI RÖNTGENSYSTEME... 60

5.7INTRA EXAMINER RELIABILITY... 63

5.8SPEARMAN-RHO-KORRELATIONSKOEFFIZIENT DER DREI RÖNTGENSYSTEME... 64

5.9VERGLEICH DER RÖNTGENBEFUNDE DES GESAMTKOLLEKTIVS MIT DEM GOLDSTANDARD... 66

5.9.1 Testung der Arbeitshypothese 1 ... 68

5.10RANGFOLGE DER RÖNTGENSYSTEME IN BEZUG ZUR GRUPPENBILDUNG MIT GESUND UND KARIÖS ERKRANKT... 71

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Inhaltsverzeichnis

6 DISKUSSION ... 72

6.1DISKUSSION DER PROBLEMSTELLUNG... 72

6.2DISKUSSION DER LITERATUR... 72

6.3DISKUSSION DER ZIELSETZUNG... 73

6.4DISKUSSION VON MATERIAL UND METHODE... 74

6.4.1 Diskussion der Röntgenmethode ... 74

6.4.1.1 Bewertungsindex... 74

6.4.2 Diskussion der histologischen Untersuchungsmethode ... 75

6.4.2.1 Lagerung der Prüfzähne... 75

6.4.2.2 Entwässerung und Entfettung der Prüfzähne... 75

6.4.2.3 Aufsockeln der Prüfzähne... 76

6.4.2.4 Einbettvorgang ... 76

6.4.2.5 Hartschnitttechnik... 77

6.4.2.6 Digitalfotografische Reproduktion der Schliffpräparate ... 79

6.4.2.7 Bewertungsindex... 79

6.4.3 Diskussion der Statistik ... 80

6.5DISKUSSION DER ERGEBNISSE... 81

6.5.1 Sensitivität und Spezifität der drei Röntgensysteme... 81

6.5.2 Intra examiner reliability ... 81

6.5.3 Spearman-Rho-Korrelationskoeffizient... 82

6.5.4 Arbeitshypothese 1 ... 83

6.6KLINISCHE RELEVANZ UND SCHLUSSFOLGERUNG... 84

6.6.1 Klinische Relevanz... 84

6.6.2 Schlussfolgerung ... 85

7 ZUSAMMENFASSUNG... 87

7.1ZUSAMMENFASSUNG FÜR DAS RIGOROSUM... 87

7.2ZUSAMMENFASSUNG FÜR DIE MARBURGER BIBLIOGRAPHIE... 91

7.3ABSTRACT DEUTSCH... 92

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Inhaltsverzeichnis

8 LITERATURVERZEICHNIS... 94

9 ANHANG... 101

9.1AUSWERTUNGSBOGEN... 101

9.2BEISPIEL-ZAHN 12II... 102

9.3MATERIALLISTE... 103

9.3.1 Röntgenwerkzeuge ... 103

9.3.2 Chemikalien und Kunststoffe... 103

9.3.3 Laborbedarf ... 103

9.3.4 Reprotechnik... 104

9.4ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS... 105

10 DANKSAGUNG... 106

11 VERZEICHNIS AKADEMISCHER LEHRER ... 107

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1 Einleitung und Problemstellung

Die Befunderhebung und Diagnose der Fissuren- und Approximalkaries der Seitenzähne des Menschen ist keine triviale Aufgabe. Ein Indiz dafür ist die Existenz einer ganzen Serie unterschiedlichster nichtinvasiver und invasiver Untersuchungsverfahren. Zu den nichtinvasiven Verfahren gehören die visuelle klinische Befundung, die Laser-Fluoreszenz-Messung und die faseroptische Transillumination. Zu den invasiven Untersuchungsmethoden zählen die verschiedenen röntgenologischen Verfahren. Aus der großen Anzahl von Diagnoseverfahren für die frühzeitige Erkennung von Approximalkaries wird deutlich, dass es noch keine befriedigende Methode zur Diagnose der Karies im approximalen Bereich gibt. Folge der Unzulänglichkeiten der Diagnoseverfahren sind Fehldiagnosen, die entweder zu unnötigen oder zu unterbleibenden Behandlungen führen können. Die klinische Beobachtung zeigt, dass eine kariöse Läsion im Röntgenbild immer kleiner erscheint, als sie beim Excavieren ist.

Mutmaßlich historisch begründet, wird seit der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts die Kariesdiagnose an Zahnschliffen oder Zahnschnitten als Referenz im Sinne eines „Goldstandards“ angesehen. Der Nachteil dieses Untersuchungsverfahrens ist, dass es nur post extractionem durchgeführt werden kann. Die einfache Variante ist die Halbierung der Zähne oder Zahnkronen in verschiedenen Richtungen. Aufwändiger ist die Zerteilung der Zähne in multiple Schnitte/Scheiben mit einer Schichtstärke bis unter 100 µm mittels der Hartschnitt-Technik mit einem Diamantband in vestibulo-oraler, mesio-distaler oder occluso-apikaler Richtung. Das µ-CT-Verfahren mit einer Schichtauflösung im Bereich von 10 – 100 µm ist ein neues Röntgenverfahren. Die Durchführung ist bislang jedoch nur in vitro-Studien möglich, da die Volumendosis mit Abnahme der Schichtstärke erheblich steigt. Bei Anwendungen in vivo wäre die Strahlenbelastung daher unvertretbar hoch.

Das Ziel der vorliegenden Studie ist, nicht entkalkte Zahn-Hartschnitte als Goldstandard der Kariesdiagnostik zur Bestimmung der Sensitivität und Spezifität von drei neueren digitalen Röntgensystemen (System Digora® _{Fa. Gendex, System}

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2 Literaturübersicht

2.1 Methodik der Literaturrecherche

Die Literaturrecherche für die vorliegende Dissertation erfolgte sowohl mittels Handsuche als auch mit Hilfe digitaler medizinischer Datenbanken. Aufgrund fehlender Erfassung der deutschsprachigen Literatur in der medizinischen Datenbank „PubMed“ umfasste die Handsuche die Deutsche Zahnärztliche Zeitschrift, die Zahnärztliche Welt Rundschau, die Quintessenz, die Schweizer Monatsschrift für Zahnmedizin, die Deutsche Zahn-Mund-Kieferheilkunde und die Zeitschrift „Der freie Zahnarzt“. Durchsucht wurden die Jahrgänge 1980 bis 2005. Auf diesem Wege fanden sich 17 einschlägige Arbeiten.

Die Literaturrecherche mittels medizinischer Datenbanken erfolgte über den www-frontend „PubMed“ in der Datenbank „Medline“. Als Suchbegriffe wurden die Wörter „carious lesion“, „histological“ und „radiographic“ eingegeben. Über diesen Suchstring wurden 568 Literaturangaben gefunden. Diese wurden anhand des Titels auf ihre hinreichende Nähe zum Thema selektiert. Daraus ergaben sich 121 Titel, von denen die Abstracts gelesen wurden und deren Wichtigkeit für die vorliegende Studie mit einem Faktor von 1 bis 4 bewertet wurde.

Faktor 1 - sehr wichtig = 19 Fundstellen Faktor 2 - bedingt wichtig = 27 Fundstellen Faktor 3 - kaum wichtig = 36 Fundstellen Faktor 4 - nicht wichtig = 43 Fundstellen

In der Gruppe der sehr wichtigen Texte erfolgte eine weitere Literatursuche über die „Related Articles“. Die auf diesem Weg gefundenen Arbeiten wurden ebenfalls auf Sekundärliteratur hin überprüft. Dabei fanden sich noch weitere 17 einschlägige Arbeiten. Daraufhin wurden die vollständigen Artikel der 19 sehr wichtigen Fundstellen, der 27 bedingt wichtigen Fundstellen und der 12 Sekundärfundstellen (n= 58 Fundstellen) beschafft. Die Verteilung der Erscheinungsjahre der bestellten Artikel ist in Abbildung 2.1 dargestellt.

Die Zeitschrift, in der mit Abstand die häufigsten Arbeiten zu dem zu bearbeitenden Thema gefunden wurden, war das Journal of Dentomaxillofacial Radiology.

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2 Literaturübersicht Bestellte Artikel 0 1 2 3 4 5 6 7 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 Erscheinungsjahr A rt ik el an za h l

Abbildung 2.1: Verteilung der verwendeten Artikel nach Erscheinungsjahren.

2.2 Approximalkaries

Karies ist die häufigste Erkrankung der Zahnhartsubstanz. Es handelt sich um einen dynamischen Prozess mit Phasen der Stagnation, Remission und Progression, bei dem die Phase der Progression überwiegt. Kariöse Läsionen können sich nur an Stellen entwickeln, an denen sich Plaque gebildet hat. Defekte der Zahnhartsubstanz entstehen daher bevorzugt in Bereichen, die schwer zu reinigen sind, wie Fissuren, Grübchen, zervikale Drittel der Zahnkronen, freiliegende Wurzeloberflächen und Approximalflächen [Hellwig, 1999]. Dabei ist zu beobachten, dass in der kindlichen und jugendlichen Population vor allem die Okklusalflächen der Molaren einen erhöhten Kariesbefall aufweisen [Kühnisch et al., 2001]. Dies ändert sich jedoch nach dem 13. Lebensjahr. Dann sind vorrangig die Approximalflächen betroffen [Kühnisch et al., 2001; Mejare et al., 1998; Moberg Sköld et al.,1995].

Für die Entstehung einer kariösen Erkrankung müssen neben einer pathogenen Plaque auch säuretolerante Mikroorganismen in der Plaque dominieren [König, 1987]. Im Bereich der Fissuren lässt sich bereits „durch 3.000 koloniebildende Einheiten Mutans-Streptokokken je ml Speichel eine Karies initiieren“. Um eine Glattflächenkaries auszulösen, ist dagegen eine „Keimzahlhöhe von 43.000 koloniebildenden Einheiten je ml Speichel erforderlich“ [Kühnisch et al., 2001]. Weiterhin müssen mit der Nahrung häufig niedermolekulare Kohlenhydrate in die Mundhöhle gelangen, so dass in der Tiefe der Plaque Säure gebildet werden kann.

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Sind diese Hauptrisikofaktoren gegeben, folgt ein irreversibler Verlust an Zahnhartsubstanz, der an der Oberfläche beginnt und in die Tiefe fortschreitet. Das Porenvolumen kann bis zu 50% erreichen, ohne dass makroskopisch ein Einbruch der Oberfläche sichtbar wird [Lussi, 1998]. Erfolgt die Demineralisation im Bereich der Kontaktpunkte zweier benachbarter Zähne, spricht man von Approximalkaries. Sie breitet sich in Form eines Kegels mit der Basis an der Schmelzoberfläche aus und nimmt ihren Ursprung i.d.R. etwas unterhalb des Kontaktpunktes. Hat die Kegelspitze die Schmelz-Dentin-Grenze erreicht, breitet sie sich unterminierend nach lateral aus und nimmt bei Fortschreiten in Richtung Pulpa wieder kegelförmige Gestalt an [Einwag, 1997; Hellwig, 1999; König, 1987]. Auch wenn radiologisch die Demineralisationsfront deutlich bis an die Schmelz-Dentin-Grenze heranreicht oder sie sogar überschreitet, liegt nicht zwangsläufig eine Kavitation der Zahnoberfläche vor [Haak und Wicht, 2004]. Da die Randleiste des betroffenen Zahnes erst in Folge sehr starker Zerstörung einbricht, ist die rechtzeitige Diagnose der Approximalkaries allein mit klinischen Methoden sehr schwierig. Aus diesem Grund ist man bestrebt, die Methode der radiologischen Diagnostik einer versteckten Karies weiter zu verbessern. 2.3 Methoden zur radiologischen Kariesdiagnostik

In der dentalen Radiologie zur Kariesdiagnostik gibt es Aufnahmetechniken mit extraoraler Lage des Films bzw. Sensors und Aufnahmetechniken mit intraoraler Lage des Films oder Sensors. Die extraorale Filmlage findet man bei der Volumentomographie und bei der Orthopantomographie. Dabei handelt es sich um eine Panorama-Schichtaufnahme, die einen Überblick über Ober- und Unterkiefer mitsamt Kiefergelenken liefert [Benz, 2000]. Zur Kariesdiagnostik ist die Auflösung einer Panorama-Schichtaufnahme jedoch nur unbefriedigend. Aus diesem Grund ist die Zahnfilmaufnahme mit intraoraler Lage des Films oder Sensors zur Kariesdiagnostik das Mittel der Wahl. Zur Untersuchung der Approximalflächen der Zähne werden Bissflügelaufnahmen angefertigt.

Die Ausdehnung einer initialen kariösen Läsion wird auf Bissflügelaufnahmen jedoch grundsätzlich in geringerer Ausdehnung dargestellt, als sie im betroffenen Zahn wirklich ist (Abb. 2.2) [Hellwig, 1999; Koob et al., 2003; Wrbas et al., 1998]. Jedoch können durch zusätzlich angefertigte Bissflügelaufnahmen bis zu 70% mehr Kariesläsionen im Approximalraum diagnostiziert werden als bei alleiniger klinischer Inspektion [Stodt und Attin, 2004; Wrbas et al., 1998].

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Mikro- Bissflügel-

Histologie radiographie Röntgenaufnahme

C0

C1

Abbildung 2.2: Ausdehnung einer kariösen Schmelzläsion im histologischen Bild, in der Mikroradiographie und in der Bissflügel-Röntgenaufnahme (Bildquelle: Hellwig, 1999, S.64).

2.3.1 Bissflügelaufnahme

Im Jahre 1925 wurde von RAPER die Bissflügelaufnahme entwickelt, um die Approximalräume auf Karies untersuchen zu können. Als Nebenbefunde können aber auch Füllungsüberhänge oder unentdeckte Läsionen unter versiegelten okklusalen Oberflächen diagnostiziert werden [Stodt und Attin, 2004]. Weiterhin konnte durch diese Aufnahmetechnik die Strahlendosis reduziert werden, da sich die Anzahl der Röntgenaufnahmen von zwei auf eine je Seitenzahngebiet halbiert hat. Mit der Bissflügelaufnahme ist es möglich, die Prämolaren und Molaren des Ober- und Unterkiefers einer Gesichtshälfte auf einem Röntgenbild darzustellen. Aus Gründen des Strahlenschutzes ist bei Patienten mit erhöhtem Kariesrisiko eine einjährige Wiederholung ausreichend. Patienten mit geringem Kariesrisiko und guter Mundhygiene brauchen nur alle 2-4 Jahre geröntgt werden, und bei Kindern mit Wechselgebiss ist eine Röntgenkontrolle meist gar nicht nötig, da die Approximalflächen direkt eingesehen werden können [Lussi, 1998].

Das Standardfilmformat der Bissflügelaufnahmen für Erwachsene ist 3x4 cm und für Kinder 2x3 cm [Pasler, 1995]. Der Verlauf des Zentralstrahls erfolgt in der Horizontalebene im Winkel von 90° zur Zahnachse der Unterkieferzähne. In der Okklusalebene wird der Verlauf des Zentralstrahls durch den Verlauf der

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Approximalräume bestimmt. Dadurch soll vermieden werden, dass es zu Überlagerungen der Kontaktflächen aneinander grenzender Zähne kommt, was eine Diagnostik unmöglich macht.

Eine klinische Verlaufskontrolle von approximalen Läsionen durch Röntgenbilder ist sehr schwierig, denn es ist kaum möglich, periodisch erstellte Röntgenaufnahmen mit ein und derselben Projektionsgeometrie anzufertigen. Um eine jährliche Progressionsrate der kariösen Läsion von 0,3 mm nachweisen zu können, darf die Standardabweichung der Einzelmessung 0,15 mm nicht überschreiten [Koob et al., 2003]. Weiterhin kann bei der häufig vorkommenden horizontalen Abweichung der Projektionsrichtung vorhandene Schmelzkaries in den Dentinbereich projiziert werden. Eine invasive Behandlung sollte daher nur dann erfolgen, wenn auch eine klinische Inspektion stattgefunden hat und die Aufhellung auch im Schmelzbereich erkennbar ist [Lussi, 1998; Stodt und Attin, 2004]. Eine Alternative stellt die digitale Subtraktionsradiografie dar. Hierbei werden zu verschiedenen Zeitpunkten digitale Röntgenbilder ein und desselben Zahnes angefertigt. Die erhaltenen Bilder müssen jedoch einander angeglichen werden. Dafür müssen am Zahn geeignete Referenzpunkte festgelegt werden, eine Kalibrierung der Grauwerte ist notwendig und eine Standardisierung von Helligkeit und Kontrast der Bilder. Aber auch bei der digitalen Subtraktionsradiografie können „…Fehler innerhalb der Projektionsgeometrie durch Maßnahmen der Bildbearbeitung,…, nur bis zu Winkelabweichungen von 5 Grad kompensiert werden…“ [Eberhard et al., 2000]. Größere Abweichungen würden bei anschließender Subtraktion keine auswertbaren Bilder liefern. Stehen auswertbare Bilder zur Verfügung „…sind kariöse Veränderungen in vivo mit der Subtraktionsradiografie frühestens nach 10 Monaten bei starker Kariesentwicklung diagnostizierbar. Dies entspricht etwa dem Fortschreiten der Karies um ein Viertel der Schmelzdicke.“ [Eberhard et al., 2000].

Bissflügel-Röntgenaufnahmen können sowohl konventionell als auch digital angefertigt werden.

2.3.2 Konventionelle Radiographie

Der erste Versuch eine analoge Röntgenaufnahme von Zähnen anzufertigen erfolgte im Dezember 1895 durch Prof. Dr. Giesel in Braunschweig. Diese Aufnahme erforderte noch eine Expositionszeit von 25 Minuten [Pasler, 1995]. Es folgten viele Jahre der Forschung und Entwicklung, um die für die Gesundheit gefährliche Belichtungszeit zu verkürzen.

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prallen. Dabei entstehen zu 99 % Wärme und nur zu 1 % Röntgenstrahlen, ...“ (Abb.2.3) [Pasler, 1995].

Abbildung 2.3: Aufbau einer Röntgenröhre. K = Kathode oder negativer Pol; A = Anode oder positiver Pol; H = Heizspirale; Z = Sammelzylinder; W = Wolframteller mit Kupferblock (Cu); HVR = Bleiglasmantel der Röhre; AF = Strahlenaustrittsfenster (Bildquelle: Pasler, 1995, S.3).

Wichtig für die Qualität eines Röntgenbildes ist der Aufbau des Röntgenfilmes (Abb. 2.4). Als Schichtträger dient häufig transparentes, mit blauem Farbstoff eingefärbtes Polyester. Darauf befindet sich beiderseits eine dünne Haftschicht. Diese hat die Aufgabe, das Trägermaterial und die lichtempfindliche Emulsionsschicht miteinander zu verbinden. Die Emulsionsschicht besteht aus Gelatine mit einem hohen Gehalt an Silberhalogenid-Kristallen, welche die Röntgenstrahlen absorbieren. Hochempfindliche Emulsionen sind grobkörniger als niedrigempfindliche Emulsionen. Um während der Entwicklung des Röntgenfilmes ein Verlaufen der Emulsionsschichten bei erhöhter Temperatur zu verhindern, befinden sich auf den Außenflächen Schutzschichten, die aus sehr stark gehärteter Gelatine bestehen [Pasler, 1995].

Schutzschicht Emulsion Haftschicht Polyester Haftschicht Emulsion Schutzschicht

Abbildung 2.4: Schematischer Aufbau eines dentalen Röntgenfilms für die intraorale Anwendung (Bildquelle: Pasler, 1995, S.28).

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Der Zahnfilm befindet sich zwischen Schutzpapier. Auf der oralen Seite ist eine 60 µm starke Bleifolie, die das Eindringen von Streustrahlung aus dem Gewebe verhindern soll. Alles zusammen steckt, wie in Abbildung 2.5 dargestellt, in einer licht- und speicheldichten Plastikhülle [Pasler, 1995].

Abbildung 2.5: Geöffnete Zahnfilmpackung. Ansicht von der oralen Seite. In der Kunststoffverpackung liegen die Bleifolie und darunter der von Papier umhüllte Film (Bildquelle: Pasler, 1995, S.28).

Um zugunsten des Patientenschutzes die Strahlendosis reduzieren zu können, wurden in den letzten 25 Jahren die Filmemulsionen kontinuierlich verbessert, indem ihre Strahlenempfindlichkeit gesteigert wurde. Eine große Dosisreduktion wurde bei Zahnfilmen der Empfindlichkeitsklasse E (Ektaspeed) erzielt. Dort kommen zwillingsförmige Tafelkristalle (T-grain) zum Einsatz. Ein Zahnfilm mit noch höherer Empfindlichkeit und einer Reduktion der Belichtungszeit um weitere ca. 15% ist der F-Film von Kodak (Kodak INSIGHT Dental F-Film). Die Steigerung der Empfindlichkeit wurde bei diesem Film nicht durch die Änderung der Filmemulsion erreicht, sondern durch die Erhöhung der Anzahl von reduzierenden Silberkristallen während der Entwicklung. Damit schließen die konventionellen Zahnfilme an die Dosiswerte der intraoralen digitalen Systeme an [Fuhrmann et al., 2001].

Bei der chemischen Entwicklung eines konventionellen Röntgenfilmes durchläuft der Film verschiedene Bäder. Zuerst gelangt er in ein Entwicklerbad, das als Elektronenspender dient. Danach folgt die Zwischenwässerung, um die Entwicklersubstanz zu entfernen. Anschließend kommt der Film in die Fixierlösung, in

Film

Schutzpapier

Bleifolie

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der nachfolgenden Schlusswässerung werden diese löslichen Komplexe herausgewaschen [Pasler, 1995; Sonnabend und Benz, 1997]. In den Anfängen der zahnärztlichen Radiologie erfolgte die Entwicklung der Röntgenfilme von Hand. Heute stehen vollautomatische Apparate zur Verfügung, bei denen die Filme verschiedenster Formate automatisch und mit konstanter Geschwindigkeit durch die Bäder und den Trockenteil transportiert werden [Pasler, 1995].

Bei der Lagerung der Filme und später der entwickelten Bilder muss darauf geachtet werden, dass sich keine Photochemikalien am gleichen Ort befinden. Die Temperatur sollte nicht über 18°C liegen und die Filme sollten senkrecht stehend und nicht mit den Emulsionsflächen aufeinander liegend gelagert werden [Pasler, 1995].

2.3.3 Digitale Radiographie

Im Jahre 1987 wurde von MOYEN und der Firma Trophy das erste digitale Röntgensystem im Bereich der Zahnmedizin präsentiert. Die damalige Bezeichnung der digitalen Radiographie war „Radiovisiographie“ [Schmitt und Lehmann, 2003]. Das lateinische Wort „digital“ bedeutet „...Technik mit Ziffern oder Zahlen, in Stufen darstellbar;...“ [Hermann, Götze, Heller, 1999]. „Computer verwenden im allgemeinen für die durchzuführenden Rechenoperationen das sogenannte binäre System mit den Dualzahlen 1 und 0 (vereinfacht; Schalter ein und aus).“ Auch die digitale Radiographie hat dieses System zur Grundlage [Pasler, 1995].

Neben einem konventionellen Röntgengerät werden ein Sensor, ein Bildwandler, ein PC, ein hochauflösender Monitor und eine systemeigene Software benötigt. Es fallen jedoch die Kosten für Röntgenfilme und die nass-chemische Filmverarbeitung weg. Die Archivierung der Bilddaten erfolgt elektronisch [Pasler, 1995; Sonnabend und Benz, 1997].

„Die Bildentstehung beruht auf dem Prinzip der Lumineszenzradiographie;...“ [Pasler, 1995]. Dies bedeutet, es kommt zum Eigenleuchten einer Substanz durch die Einwirkung von elektromagnetischer Strahlung, wobei die emittierte Strahlung energieärmer ist als die verursachende Röntgenstrahlung [Benz, 2000]. Im Sensor wird das latente, unsichtbare Bild erfasst und in elektrische Signale umgewandelt [Pasler, 1995]. Die Übertragung kann direkt oder indirekt erfolgen. Bei den direkten digitalen Systemen wird ein Halbleitersensor in Form eines CCD-Chips verwendet, welcher in direkter Kabelverbindung zum Computer steht. Die Bilddarstellung erfolgt dabei mit minimaler Verzögerung und es werden Aufnahmen mit relativ hohem Auflösungsvermögen erzielt. Nachteile sind die erschwerte Positionierbarkeit des Sensors aufgrund der größeren Sensordicke und die schwierigere Handhabung durch die Kabelverbindung [Künzel et al., 2004; Visser et al., 2000]. Die indirekten digitalen

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Systeme arbeiten kabellos. Das latente Bild befindet sich auf einem Speichermedium mit „Memory-Effekt“ und gelangt über einen Laser-Scanner in den Computer, was in der Bilddarstellung zu Verzögerungen führt [Benz, 2000; Pasler, 1995; Sonnabend und Benz, 1997]. Bei Nichtbearbeitung der Speicherfolie bleibt das latente Bild sieben Stunden erhalten [Laubenberger und Laubenberger, 1994]. Die Handhabung ist ähnlich der des konventionellen Zahnfilmes. Jedoch war das Auflösungsvermögen im Vergleich zum CCD-Sensor bisher immer geringer. Bei bisherigen dentalen Speicherfoliensystemen konnten 6,5 bis 8 Lp/mm, bei neueren Systemen 10 Lp/mm erzielt werden. Eine Verbesserung bringt das Vistascan

-System (Fa. Dürr) mit einer dosisabhängigen Sichtbarkeit bis über 15 Lp/mm. Weiterhin wurde beim Vistascan

-System (Fa. Dürr) eine Bildverarbeitung realisiert, welche die digitalen Rohdaten nicht zu den bisher üblichen 8-Bit-Graustufen zusammenfasst, sondern zu 16-Bit-Graustufen, was ebenfalls eine Verbesserung der Bildqualität zur Folge hat [Künzel et al., 2004]. Im Computer können die Bilddaten programmgesteuert variiert und für die Bedürfnisse des Betrachters optimiert dargestellt werden [Sonnabend und Benz, 1997]. Es gibt folgende Bildbearbeitungsmöglichkeiten [Pasler, 1995]:

- Zoomen

- Änderung von Helligkeit und Kontrast - Positiv- und Negativdarstellung des Bildes - Einfärben mit Falschfarben

- Erhöhung der Bildschärfe - Pseudo 3-D-Darstellung

- Drehung und Spiegelung von Röntgenbildern - Lupe für vergrößernde Bildausschnitte

- Längen- und Winkelmessungen

Bei allen Bearbeitungsmöglichkeiten muss jedoch bedacht werden, dass die Qualität des bearbeiteten Bildes von der Qualität des Ausgangsbildes abhängig ist [Pasler, 1995]. Wichtige Parameter für die Bildqualität sind die Auflösung, das Rauschen und die Dynamik. Je größer die Auflösung ist, umso kleinere Bilddetails können dargestellt werden. Je geringer das Rauschen, d.h. die zufällige Intensitätsstreuung ist, umso geringer ist der Grauschleier und umso besser die Bildqualität. Dynamik beschreibt das Verhältnis von größter und kleinster Bildhelligkeit, die gleichzeitig dargestellt werden kann. Je größer also die Dynamik ist, umso größer ist der Belichtungsspielraum und umso größer der diagnostische Wert [Sonnabend und Benz, 1997]. Um die Gesundheit des Patienten zu schützen, gehen die Bestrebungen der Forschung in Richtung Dosisreduktion. Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass eine weitere

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und die diagnostische Sicherheit beim Einsatz empfindlicherer Systeme nachlässt [Fuhrmann et al., 2001].

Positive Eigenschaften der digitalen Röntgensysteme sind [Ahlers et al., 1999]: - deutlich geringere Strahlenbelastung bei der Röntgenaufnahme

- sofortige oder zumindest schnelle Verfügbarkeit des Röntgenbildes ohne relevante Entwicklungszeit

- nachträgliche digitale Gradationsanpassung zur Verbesserung der Detailzeichnung

- Herstellung beliebig vieler Kopien identischer Qualität mit geringem Aufwand - dauerhafte Lagerung der digitalen Bilddateien ohne Qualitätsverlust

- schnelle beweissichere Übermittlung von Kopien zur kollegialen Abstimmung bzw. im Gutachterverfahren

- Verzicht auf Entwicklungschemikalien und deren aufwendige Entsorgung. Demgegenüber werden als Nachteile wahrgenommen [Ahlers et al., 1999]:

- Beschränkung der Bildgröße bei Systemen mit herkömmlichen kabelgebundenen Sensoren

- physikalische, klinisch oft hinderliche Verbindung zwischen Sensor und Computer bei allen kabelgebundenen Systemen

- eingeschränkte Auflösung digital aufgezeichneter Röntgenbilder

- das Risiko einer erleichterten nachträglichen Veränderung der Röntgenbilder - Risiken im Hinblick auf die Datensicherheit, insbesondere der dauerhaften

Verfügbarkeit der Aufnahmedaten sowie der eigentlichen Bilddaten selbst - hohe Anschaffungskosten.

In der vorliegenden Studie erfolgte die Bildbetrachtung und –befundung im Digora®

Röntgensystem der Fa. Gendex. Die Digora®_{Software für Windows stellt die}

elementaren Funktionen der Bildbearbeitung bereit. Allerdings ist die Software hersteller-spezifisch und unterstützt daher nicht oder nur begrenzt Bilddateien anderer digitaler Röntgensysteme [Edinger et al., 1999].

2.4 Methoden zur Kariesdiagnostik im histologischen Präparat

Histologische Untersuchungen sind ein unentbehrlicher Bestandteil der zahnmedizinischen Grundlagenforschung [Schönfeldt und Bößmann, 1980]. In vielen Studien zur Untersuchung der Kariestiefe dient der histologische Zahn-Hartschnitt als Goldstandard, gegen den zu evaluierende Verfahren verglichen werden können. Weiterhin werden Hartschnitt-Präparate zur Qualitätssicherung therapeutischer Interventionen und zur Fehlersuche, z.B. bei endodontischen Misserfolgen mit finaler Extraktion, verwendet [Stachniss, 2005].

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Das Zahngewebe stellt hohe Anforderungen an die histologischen Methoden, da verschiedenartigste Gewebe auf kleinstem Raum zusammen treffen. Neben dem Schmelz, der in großen Arealen nicht artefaktfrei zu schneiden ist, stehen vor allem Dentin und Zement in direkter Verbindung mit Weichgeweben wie der Pulpa und dem Parodont. Diese wiederum befinden sich in Kontakt mit kompaktem oder spongiösem Knochen [Schönfeldt und Bößmann, 1980].

Die zu untersuchenden extrahierten Zähne müssen bis zur histologischen Aufbereitung feucht gelagert werden, um eine Austrocknung und damit verbundene Gewebeschrumpfung zu vermeiden. Hierfür stehen verschiedene Lagerungsmedien zur Verfügung. In der vorliegenden Untersuchung hat sich gesättigte Thymol-Lösung bewährt. Andere Lagerungsmöglichkeiten sind 70%iger Alkohol, 3-30%iges Perhydrol, 3-5%ige Formaldehyd-Lösung oder 3-5%iges Natriumhypochlorid [Stachniss, 2005]. Da Einbettkunststoffe und –harze in der Regel hydrophob sind, ist es notwendig, die Prüfzähne zu entwässern, da es ansonsten nicht zur Durchtränkung der Zahngewebe kommt. Vorhandenes Restwasser im Gewebe führt zur unvollständigen Infiltration und Polymerisation und zu Klebeartefakten [Stachniss, 2005]. Während in dieser Arbeit die Alkoholentwässerungs- und Entfettungsreihe der Prüfzähne sechs Tage dauerte, beschreiben SCHÖNFELDT und BÖßMANN [1980] in ihrer Arbeit eine zehn-stufige Alkohol-Entwässerungsreihe von 19 Stunden. In den Anwendungshinweisen für Einbettwerkstoffe der Firma Heraeus Kulzer GmbH [2005] ist eine sechs-stufige und 18-stündige Entwässerungsreihe auf Basis von Glycol-Methacrylat und Wasser beschrieben.

Nach der Entwässerung folgt die Infiltration der Zähne mit Kunststoff-Monomer. Wird Dentin und Wurzelzement nicht ausreichend mit Kunststoff infiltriert, nimmt es beim Schneiden der Probe aufgrund der Wasserkühlung wieder Wasser auf. Lagert die Probe anschließend an der Luft, verdunstet das Wasser aus der dünnen Zahnscheibe sehr rasch und es entstehen deutliche Schrumpfungsartefakte. Diese sind besonders schnell in Zonen mit einer Dentinkaries zu beobachten [Stachniss, 2005].

Nach dem Entwässern, Entfetten und Infiltrieren beginnt das Einbettverfahren. Dabei gibt es viele verschiedene Möglichkeiten. Eine detaillierte Beschreibung des Montage-, Einbett- und Schneide-Prozedere findet man in den Arbeiten von CAROPRESO et al. [2000], SCHÖNFELDT und BÖßMANN [1980] und STACHNISS [2005]. So wie es viele verschiedene Einbettverfahren gibt, so stehen auch viele unterschiedliche Einbettmedien zur Verfügung. In einer Studie von BOTTI et al. [1995] wurden die Einbettmedien Technovit 7200 VLC, LR White und LR Gold sowie Bioacryl bezüglich ihrer Eignung zur Herstellung von Schliffpräparaten nicht entkalkter Zähne untersucht. Ein optimaler Erhalt der Morphologie zellulärer Strukturen wurde nach Einbettung mit

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LR Gold und Bioacryl erreicht. In einer weiteren Arbeit wurden die Einbettmedien Methyl-Methacrylat, Glycol-Methacrylat und Methyl-Buthyl-Methacrylat untersucht. Es wird aufgeführt, dass Glycol-Methacrylat eine Polymerisationsschrumpfung kleiner 4% aufweist. Da aus diesem Grund bei der Polymerisation keine Schrumpfungsblasen auftreten, ist Glycol-Methacrylat für Präparate zur Befundung von Schmelzbildungsstörungen sehr gut geeignet [Wong, 1985].

Ist der Einbettvorgang abgeschlossen, beginnt die eigentliche Herstellung der Schliffpräparate durch die Trennschleif-Technologie. Die ursprüngliche Methode ist das Linienschneidverfahren. Dabei ist die Länge der momentanen Kontaktlinie dem lokalen Probendurchmesser stets gleich. Eine neuere Methode ist das Kontaktpunkt-Schneidverfahren. Hierbei pendelt die Probe vor dem Sägeband um einen bestimmten Winkel. Es besteht immer nur ein punktförmiger Kontakt der Probe zur Diamantierung, so dass auch spröder Zahnschmelz schonender geschnitten werden kann [Exakt-Apparatebau, 2005]. In den verschiedenen Studien wurden unterschiedliche Schneidwerkzeuge benutzt. MOK und FEARNHEAD [1985] verwendeten eine 200 oder 300 µm dicke Kupferscheibe mit einem Durchmesser von 100 oder 124 mm, deren Außenrand mit feinem losem Diamantkorn imprägniert wurde. Bei einem Vorschub von ca. 500 µm wurde eine minimale Nettodicke der Zahnscheiben von ca. 200 µm erreicht. MUTSCHELKNAUSS [1967] nutzte ein ca. 500 µm dickes Sägeblatt mit galvanisch aufgebrachtem Diamantkorn. Dabei schwingt das Sägeblatt mit einer Frequenz von 200 Hüben pro Minute. Schmelzanteile können mit diesem Verfahren nur bis zu 500 µm Dicke und Dentin oder Knochen bis zu 50 µm Dicke geschnitten werden. RAPP [1992] verwendete eine Karborundum Trennscheibe mit einem Durchmesser von ca. 80 mm. Die Dicke der Probenscheiben liegt bei dieser Methode im Bereich von 0,5 bis 1 mm. Um Dünnschliff-Präparate mit einer Schichtstärke von unter 100 µm anzufertigen, ist eine Nachbearbeitung der Hartschnitte notwendig. Die einfachste Variante ist der manuelle Feinschliff auf nassfestem Schleifpapier auf SiC- oder Aluminiumoxid-Basis [Stachniss, 2005], wie sie auch in der vorliegenden Studie durchgeführt wurde. Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung aufgerauter Glasplatten in einer Läppmaschine [Stürmer, 1979] oder einer Läppmaschine mit konventionellem Schleifpapier [Mutschelknauss, 1967]. DONATH [1982, 1985] verwendet einen Schleifautomaten, bei dem die Präparate auf einem Saugtisch fixiert werden und planparallel über eine rotierende Schleifscheibe laufen.

Die entstandenen Schliffpräparate lassen sich anschließend am Lichtmikroskop, am Elektronenmikroskop oder auf dem Bildschirm, nach vorangegangener digitalfotografischer Reproduktion, darstellen und befunden.

(21)

2.5 Bewertungsindizes

Die vorliegende Arbeit ist Teil einer Multi-Center-Studie der Zahnmedizinischen Zentren der Universitäten Antwerpen, Brüssel, Danzig, Heidelberg und Marburg. In allen Zentren wurden dieselben Zähne mit unterschiedlichen Verfahren untersucht und mit Hilfe der 5-Punkt-Skala von DOWNER [1975] befundet. Diese hat zur visuellen Diagnostik folgende Einteilung:

C1 = Intakter Schmelz

C2 = white/brown spot / Initiale Karies nur auf den Schmelz begrenzt C3 = Oberflächliche Karies mit initialen Veränderungen im Dentin C4 = Dentinkaries begrenzt auf die äußere Hälfte des Dentins C5 = Tiefe Dentinkaries mit Gefahr der Pulpa-Freilegung.

Da im Studiendesign des Medizinischen Zentrums für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde Marburg nicht mit visuellen Befunden, sondern mit Röntgenbildern und histologischen Schliffpräparaten gearbeitet wurde, jedoch in allen Zentren das gleiche Indexsystem verwendet werden sollte, führten wir eine Modifizierung der 5-Punkt-Skala nach DOWNER [1975]durch.

Für die Röntgenbilder ergab sich folgender Index: C1 = Intakter Schmelz

C2 = Initiale Aufhellung nur auf den Schmelz begrenzt

C3 = Aufhellung im Schmelz mit initialer Aufhellung im Dentin C4 = Aufhellung begrenzt auf die äußere Hälfe des Dentins C5 = Aufhellung des Dentins bis zur Pulpa oder bis in Pulpanähe.

Für die Befundung der Zahnhartschliffe verwendeten wir folgenden Index: C1 = Intakter Schmelz

C2 = Initiale Zahnhartsubstanzveränderungen nur auf den Schmelz begrenzt C3 = Strukturveränderungen des Schmelzes mit initialen Veränderungen im Dentin C4 = Strukturveränderungen in der äußeren Dentinhälfte mit Spaltbildung zwischen

Schmelz und Dentin oder Kavitätenbildung

C5 = Kavitätenbildung mit Strukturveränderungen im Dentin bis zur Pulpa oder bis in Pulpanähe

Durch die Vielzahl der verschiedenen Studien gibt es auch viele unterschiedliche Bewertungsskalen. Diese sind abhängig von der Art der Befundung.

(22)

2.5.1 Index zur visuellen Befundung

So verwendete MEYER [2002] in ihrer Arbeit eine 5-Punkt-Skala nach MARTHALER [1966], mit den Bedeutungen:

D0 = gesund (keine Veränderung sichtbar)

D1 = Kreidefleck in keiner Richtung größer als 2 mm D2 = Kreidefleck größer als 2 mm

D3 = Defekt kleiner als 2 mm D4 = Defekt größer als 2 mm.

2.5.2 Index zur Befundung mittels faseroptischer Transillumination

Für die faseroptische Transillumination setzte MEYER [2002] ebenfalls eine 5-Punkt-Skala nach MARTHALER [1966] ein. Die Einteilungen sind:

C0 = keine Transluzenz sichtbar

C1 = Transluzenz in der äußeren Schmelzhälfte C2 = Transluzenz bis in die innere Schmelzhälfte C3 = Transluzenz im Dentin (äußere Hälfte) C4 = Läsion bis in die pulpanahe Dentinhälfte. 2.5.3 Index zur Befundung von Röntgenbildern

Die Befundung der Röntgenbilder erfolgte in der Arbeit von MEYER [2002] nach der Einteilung von RAPER [1925]:

C0 = keine Demineralisation sichtbar

C1 = Demineralisation in der äußeren Schmelzhälfte C2 = Demineralisation in der inneren Schmelzhälfte C3 = Demineralisation in der äußeren Dentinhälfte

(23)

2.6 Statistische Termini

2.6.1 Sensitivität

Die Sensitivität ist die Fähigkeit eines Tests, Personen mit der fraglichen Erkrankung als erkrankt zu erkennen. Die Angabe der Sensitivität in Prozent ist der prozentuale Anteil der korrekt positiven Diagnosen an der Gesamtzahl der Erkrankten [Zöfel, 2002].

Richtig Positiv Sensitivität =

Richtig Positiv + Falsch Negativ

2.6.2 Spezifität

Die Spezifität ist die Fähigkeit eines Tests, Personen ohne die fragliche Erkrankung als gesund zu erkennen. Die Spezifität in Prozent ist der Anteil der korrekt negativen Diagnosen an der Gesamtzahl der Nichterkrankten [Zöfel, 2002].

Richtig Negativ Spezifität =

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2.7 Methoden bisheriger Untersuchungen

2.7.1 In-vitro Untersuchungen mit Röntgenbildern

In allen nachfolgend aufgeführten Arbeiten diente die Histologie des Untersuchungszahnes als Goldstandard, gegen den die unterschiedlichen Röntgenbilder verglichen wurden.

In einer In-vitro Studie von SCHULZE et al. [2004] wurde die Aussagekraft dreier konventioneller Röntgenfilme in Bezug auf die Tiefe einer approximalen Kariesläsion untersucht. Es handelte sich dabei um D-, E- und F-Speed Filme. Es wurden 120 Zähne extrahiert, wobei es sich um 10 Molaren, 9 Prämolaren, 15 Eckzähne und 86 Schneidezähne handelte. Anschließend wurden die Zähne für mindestens 14 Tage in einem 1%igen Chloramin-Bad gelagert. Die Montage der Zähne erfolgte in zweier-Zahnblöcken unter Approximalkontakt und mit Imitation der Zahnfleischmanschette mittels Wachs. Um alle Zahnpaare standardisiert röntgen zu können, entwickelte SCHULZE eine „optische Bank“. Hierfür wurde ein Positionierungsring mit einem Durchmesser von 18 mm verwendet, welcher sich 10 mm vom Filmhalter entfernt befand. Jedes Zahnpaar wurde mit jedem Röntgenfilm aufgenommen, wobei für jeden Filmtyp die optimale Belichtungszeit ermittelt wurde. Diese betrug für D-speed 0,2 s, für E-speed 0,12 s und für F-speed Filme 0,1 s. Die Befundung erfolgte durch 10 Zahnärzte mit einer Berufserfahrung von ein bis acht Jahren. Um ein Ermüden der Augen zu vermeiden erfolgte die Betrachtung der Röntgenbilder maximal 30 Minuten. Die Untersucher hatten vorher keine Informationen über die Zähne. Im Ergebnis zeigte sich eine Sensitivität von 0,37 für den Ultraspeed (D) Film, von 0,35 für den Ektaspeed (E) Film und von 0,28 für den Insight (F) Film. Die Spezifität betrug 0,69 für Ultraspeed, 0,73 für Ektaspeed und 0,80 für Insight.

In der Untersuchung von GÜNGÖR et al. [2005] wurden ebenfalls Ultraspeed und Insight Röntgenfilme mit einander verglichen. Sie verwendeten für diese Studie 80 extrahierte menschliche Zähne, 40 Prämolaren und 40 Molaren. Manche dieser Zähne waren kariesfrei und andere wiesen bereits sichtbare kariöse Läsionen auf. Die Lagerung der Zähne erfolgte in 10%iger Formalin-Lösung. Alle 80 Zähne wurden mit beiden Filmtypen mittels einer Trophy Röntgenröhre (Trophy IRIX 708 Frankreich) geröntgt. Die Belichtungszeit der Insight Filme betrug 0,16 s und der Ultraspeed Filme 0,40 s. Die entstandenen Röntgenbilder wurden von drei Untersuchern mit Hilfe einer 5-Punkt-Skala befundet. Im Ergebnis konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen beiden Röntgenfilmen festgestellt werden. Es ist jedoch zu beachten, dass mit dem Insight Film eine Dosisreduktion von bis zu 60% möglich ist.

(25)

Eine ähnliche Studie führten ERTEN et al. [2005] durch. Zusätzlich zu Ultraspeed und Insight Filmen wurden auch Ektaspeed Plus Filme und digitale Bilder des RVG

-Systems in die Studie einbezogen. Die Lagerung der 80 extrahierten Zähne erfolgte ebenfalls in 10%iger Formalin-Lösung. Die Einbettung der Zähne erfolgte in Optosil. Die Belichtungszeit der Ektaspeed Plus Filme betrug 0,24 s und zur Herstellung der digitalen Röntgenbilder wurde eine Belichtungszeit von 0,08 s gewählt. Im Ergebnis zeigte sich eine Sensitivität von 0,39 für den Ultraspeed (D) Film, von 0,48 für den Ektaspeed Plus (E) Film, von 0,45 für den Insight (F) Film und von 0,49 für das RVG

-System. Die Spezifität betrug 0,91 für Ultraspeed, 0,88 für Ektaspeed Plus, 0,84 für Insight und 0,90 für das RVG

-System.

Auch JACOBSEN et al. [2004] verglichen die Genauigkeit von vier verschiedenen Röntgensystemen. Dabei handelte es sich um die CCD-basierten Röntgensysteme Dixi

(Planmeca) und Sidexis

(Sirona) und die Phosphor-Platten-Systeme Digora

(Soredex) und DenOptix

(Gendex). Diese vier Röntgensysteme wurden bereits in anderen Studien untersucht und als die Besten befunden. Aus den früheren Studien wurden 177 Zähne verwendet, welche schon einmal untersucht worden waren. Diese montierte JACOBSEN zu Dreier-Zahnblöcken, bei denen jeweils zwei gesunde Zähne den zu untersuchenden Zahn flankieren. Um während des Röntgenvorgangs die Weichteile zu simulieren befand sich eine Acryl-Platte mit einer Dicke von 12mm zwischen Zahn und Röntgentubus. Es wurden alle 177 Zähne mit jedem der vier Röntgensysteme geröntgt und anschließend wurden die Bilder von 4 Untersuchern befundet. Dabei handelte es sich um zwei unerfahrene Studierende und zwei erfahrene Radiologen. Im Ergebnis zeigte sich, dass die unerfahrenen Untersucher die Tiefe der kariösen Läsion fast immer unterschätzten. Die erfahrenen Untersucher erzielten die besten Ergebnisse mit dem Dixi

- (Planmeca) und dem Digora

-System (Soredex). Weitere Arbeiten, in denen das Sidexis

- Röntgensystem zum Einsatz kam, wurden von HAAK et al. [2004], HINTZE et al. [2002b], KOOB et al. [2003], SYRIOPOULOS et al. [2000], TYNDALL et al. [1998], VISSER et al. [2000] und ZÖLLNER et al. [1999] durchgeführt. Das Digora

- Röntgensystem wurde weiterhin in den Arbeiten von HINTZE et al. [2002a], HUYSMANS et al. [1997], MEYER et al. [2002], M∅YSTAD et al. [2003], SYRIOPOULOS et al. [2000], VERSTEEG et al. [1997] und VISSER et al. [2000] verwendet.

2.7.2 In-vitro Untersuchungen mit histologischen Schliffpräparaten

(26)

al., 2000]. Auch in der Arbeit von SCHULZE et al. [2004] wurden drei verschiedene Röntgenfilme gegen den Zahnhartschliff evaluiert. Die 120 zu untersuchenden Zähne wurden nach dem Röntgen in mesio-distaler Richtung zentral in zwei Hälften geschnitten. Dafür wurde das Exakt-Trennschleifsystem der Firma Exakt Apparatebau (Norderstedt) verwendet. Anschließend erfolgte die Analyse der Läsionstiefe unter einem Stereomikroskop bei 10facher Vergrößerung. In den Arbeiten von ERTEN et al. [2005] und GÜNGÖR et al. [2005] kam es ebenfalls zur Hemisektion der Zähne in mesio-distaler Richtung. Anschließend wurden die Präparate mit Hilfe eines Stereomikroskops bei 10facher Vergrößerung befundet.

Auch JACOBSEN et al. [2004] führten Schnitte in mesio-distaler Richtung durch. Nachdem die Zähne in Acryl (Technovit

) eingebettet wurden, erfolgte eine Sektion in 700µm dicke Scheiben mittels Diamantband mit einer Stärke von 200µm. Anschließend erfolgte die Befundung durch zwei erfahrene Untersucher unter dem Lichtmikroskop. Die Zahnhartschnitte mit der tiefsten kariösen Ausdehnung wurden digitalfotographisch reproduziert, anschließend befundet und dienten als Goldstandard. HINTZE et al. nutzten in mehreren Studien [1994, 1996, 2002a, 2002b, 2006] den histologischen Zahnhartschnitt als Goldstandard. In den Arbeiten von 2002 wurden die zu untersuchenden Zähne in Acryl (Technovit

) eingebettet und zur Sektion verwendeten sie ein 200 µm starkes Diamantband (Fa. Exakt Apparatebau, Norderstedt). Die Schnitte erfolgten in mesio-distaler Richtung mit dem Resultat von 700 µm dicken Zahnscheiben. Die Befundung erfolgte unter dem Lichtmikroskop bei 12,5 – 16,0facher Vergrößerung.

In der Studie von HAAK und WICHT [2004] wurden die Zähne zur histologischen Beurteilung in Epoxidharz (Technovit

9100) eingebettet. Die Schnitte wurden in mesio-distaler Richtung mittels Diamantsäge (Isomet

1000) angefertigt. Es entstanden 300 µm dicke Zahnscheiben, welche mit SiC-Papier nass bis auf 80 µm poliert wurden. Die Betrachtung erfolgte mit Hilfe eines Polarisationsmikroskops (Axiovert

135).

2.7.3 Statistische Methoden

In einer Vielzahl von Studien wurden die erhobenen Daten zur statistischen Aufbereitung in dem „Statistical Package for the Social Sciences“ (SPSS) Computer-Programm weiter bearbeitet. So auch in den Arbeiten von BHASKARAN et al. [2005], ERTEN et al. [2005], GÜNGÖR et al. [2005], HAAK et al. [2004], HINTZE et al. [2002a, 2002b, 2003, 2006], JACOBSEN et al. [2004], M∅YSTAD et al. [2003], SCHULZE et al. [2004] und SYRIOPOULOS et al. [2000].

(27)

Untersuchungen bezüglich der Sensitivität und Spezifität verschiedener Röntgensysteme liegen von BOSCOLO et al. [2001], ERTEN et al. [2005], HAAK et al. [2001], HEINRICH et al. [1991], MEYER et al. [2002], NAIR et al. [2001], SCHULZE et al. [2004], SVANAES et al. [2000], WRBAS et al. [1998] und ZÖLLNER et al. [1999] vor.

Eine weitere häufig angewendete Auswertungsmethode ist die „Receiver Operating Characteristic“ (ROC) – Kurvenanalyse. Sie untersucht die Zusammenhänge zwischen Sensitivität und Spezifität [Zöfel, 2002]. Verwendet wurde die ROC - Kurvenanalyse in den Arbeiten von ESPELID et al. [2001], HAAK et al. [2001, 2004], HINTZE et al. [2002a, 2002b, 2003, 2006], M∅YSTAD et al. [2003], NAIR et al. [2001], SCHULZE et al. [2004], SVANAES et al. [2000], TYNDALL et al. [1998], WENZEL et al. [1999] und ZÖLLNER et al. [1999, 2002].

Weiterhin gibt es zur statistischen Auswertung Tests für die Beziehung zwischen zwei Variablen und Tests für die Beziehung zwischen mehreren abhängigen Variablen. Eine Möglichkeit der Untersuchung zwischen mehreren abhängigen Variablen ist der Friedman-Test, welcher von WRBAS et al. [1998] angewendet wurde. Er dient dem Vergleich von mehr als zwei abhängigen Stichproben, wobei die Voraussetzung der Normalverteilung nicht erfüllt sein muss [Zöfel, 2002].

Die häufigste Testsituation in der analytischen Statistik ist die Untersuchung der Beziehung zwischen zwei Variablen. Abhängig vom Skalenniveau der beteiligten Variablen und dem Vorliegen einer Normalverteilung gibt es die Möglichkeit verschiedene Tests durchzuführen. GÜNGÖR et al. [2005], HAAK et al. [2004] und MEYER et al. [2002] fertigten Kreuztabellen an. Dabei werden zwei nominalskalierte oder ordinalskalierte Variablen miteinander in Beziehung gebracht. Besteht die Kreuztabelle lediglich aus zwei Zeilen und zwei Spalten, also aus einer Vierfeldertafel, kann wie in den Arbeiten von HINTZE et al. [2003] und KOOB et al. [2003] der Mc Nemar – Test angewendet werden [Zöfel, 2002].

In den Untersuchungen von BHASKARAN et al. [2005], BOSCOLO et al. [2001], ESPELID et al. [2001], HINTZE et al. [2003], KIDD et al. [2003], KOOB et al. [2003], NAIR et al. [2001] und ZÖLLNER et al. [1999, 2002] kam die Kappa – Statistik zur Anwendung. Sie gibt den Grad der Übereinstimmung zwischen zwei Untersuchern an, welche dasselbe Objekt bzw. dieselbe Person beurteilt haben. Der Kappa – Koeffizient nach Cohen kann nur für quadratische Kreuztabellen berechnet werden, in denen dieselben Codierungen für die Zeilen- und Spaltenvariablen verwendet wurden [Zöfel, 2002].

(28)

Stichproben hinsichtlich ihrer Mittelwerte handelt es sich um eine einfaktorielle Varianzanalyse. Hierbei müssen die Werte der Stichproben normalverteilt sein. Bei Erhalt eines signifikanten Ergebnisses stellt sich die Frage, welche Gruppen für diese Signifikanz verantwortlich sind. Dies kann durch einen paarweisen Vergleich der Gruppen erfolgen [Zöfel, 2002]. In diesem Fall handelt es sich um Post–hoc-Tests, welche in den Arbeiten von BOSCOLO et al. [2001], HINTZE et al. [2002a, 2002b], JACOBSEN et al. [2004], NAIR et al. [2001] und ZÖLLNER et al. [1999, 2002] durchgeführt wurden.

Bei dem Vergleich zweier abhängiger Stichproben bezüglich ihrer zentralen Tendenzen (Mediane) handelt es sich um den Wilcoxon – Test. Die Differenzen der zusammengehörigen Messwertpaare müssen nicht normalverteilt sein. Die häufigste Anwendung des Tests erfolgt beim Vorliegen von Messwerten einer Person zu zwei verschiedenen Zeitpunkten [Zöfel, 2002]. Die statistische Auswertung mit Hilfe des Wilcoxon – Tests erfolgte in den Arbeiten von ESPELID et al. [2001], SCHULZE et al. [2004] und WRBAS et al. [1998].

Die Analyse des Zusammenhangs zwischen zwei Variablen erfolgt durch den Korrelationskoeffizienten [Zöfel, 2002]. Bei ordinalskalierten Variablen ohne Normalverteilung kann, so wie in den Arbeiten von ERTEN et al. [2005], HAAK et al. [2004], KIDD et al. [2003] und MEYER et al. [2002], der Spearman – Korrelationskoeffizient angewendet werden.

(29)

3 Zielsetzung und Arbeitshypothesen

Es sollen als Teil einer Multi-Center-Studie der universitären Einrichtungen für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde Antwerpen, Brüssel, Danzig, Heidelberg und Marburg extrahierte menschliche Prämolaren und Molaren ohne kariöse Läsionen und solche mit natürlich entstandenen approximalen kariösen Läsionen unterschiedlicher Penetrationstiefe im Schmelz und Dentin mit folgenden Verfahren befundet werden: 1. Mit der nicht zerstörenden digitalen Röntgenuntersuchung mittels einer

Phosphorspeicherfolie ( System Digora®_{, Fa. Gendex und System Vistascan}®_{, Fa.}

Dürr) und mittels CCD basiertem Sensor ( System Sidexis®_{, Fa. Siemens). Der}

Prüfzahn soll in der Mitte eines Dreierblocks analog einer geschlossenen Zahnreihe stehen. Die Zahnfilmaufnahmen sollen mit eingegrenztem Strahlenkonus hergestellt werden.

2. Mit dem zerstörenden Verfahren des histologischen Hartschnittes sollen Zahnscheiben mit einer Dicke im Bereich von ca. 100 – 200 µm in Schrittweiten von ca. 1.100 – 520 µm von der Spitze der Schmelzhöcker bis zur Schmelz-Zementgrenze hergestellt werden.

Die Röntgenbilder der extrahierten Zähne sollen von mehreren Untersuchern bezüglich der Ausdehnung der Karies befundet werden. Zusätzlich soll die „intra examiner reliability“ bestimmt werden. Die Befundung der Approximalkaries erfolgt nach dem Diagnoseschlüssel von DOWNER [1975].

Es sollen die Röntgenbefunde mit geeigneten statistischen Verfahren bezüglich ihrer Sensitivität und Spezifität, bezogen auf den histologischen Schnitt als Goldstandard, ausgewertet werden.

Die Arbeitshypothesen sind:

1.) Die kariöse Ausdehnung erscheint in den Röntgenbildern der drei Röntgensysteme Digora®_{, Sidexis}®_{und Vistascan}®_{kleiner als die tatsächliche}

kariöse Ausdehnung in der Zahnhartsubstanz des histologischen Schnittes. 2.) Mit digitalen Röntgenbildern lässt sich bestimmen, ob ein Zahn kariesfrei ist

oder ob eine sehr große kariöse Läsion vorhanden ist (C1 oder C5).

3.) Mit digitalen Röntgenbildern lässt sich nicht trennscharf bestimmen, wann die kariöse Läsion vom Schmelz in das Dentin übergeht (C3).

(30)

4 Material und Methode

4.1 Versuchsdesign

Setup von 29 Seitenzahnsegmenten zu je 3 Zähnen mit Approximalkontakten

Anfertigung digitaler Zahnfilm-Röntgenbilder

System Digora® System Sidexis® System Vistascan®

Fa. Gendex Fa. Sirona Fa. Dürr

(Phosphorspeicherfolie (hochauflösender (Phosphorspeicherfolie

niedriger Auflösung) CCD-Sensor) hoher Auflösung)

Befundung der Röntgenbilder am PC-Bildschirm durch 10 Zahnärzte mit Bestimmung

der inter- und intra examiner reliability

Entnahme der Prüfzähne aus den Seitenzahnsegmenten Entwässerung und Entfettung der 29 Prüfzähne

Einbettung der Prüfzähne in Polyester Harz Histologische Aufbereitung der Prüfzähne mit 8 bis 15 Horizontalschnitten von koronal nach apikal

bis ca. 1mm unter die Schmelz-Zement-Grenze Lichtmikroskopische Befundung

der histologischen Schnitte ( n = 335) der 58 Approximalflächen bezüglich des Vorliegens- und der Ausdehnung

der Approximalkaries

Anfertigung von Makrofotos der Zahnhartschnitte zur Dokumentation

Berechnung der Sensitivität und Spezifität der drei Röntgenverfahren in Bezug zum histologischen Hartschnitt als Goldstandard

(31)

4.2 Material

4.2.1 Zahnauswahl

Als Teil einer Multicenter-Studie der universitären Einrichtungen für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde Antwerpen, Brüssel, Danzig, Heidelberg und Marburg erfolgte die Auswahl der Zähne in Brüssel. Es handelt sich dabei um extrahierte menschliche Prämolaren (n=28) und Molaren (n=1), welche unterschiedlich große kariöse Läsionen im Bereich der Approximalflächen aufweisen. Es wurde darauf geachtet, dass aus jeder Kariesgruppe nach Downer (C1 bis C5) Zähne vertreten waren.

Karieseinteilung Zähne Flächen

C1 8 16 C2 6 12 C3 4 8 C4 7 14 C5 4 8 ∑ = 29 ∑ = 58

Tab. 4.1: Kariesverteilung der 29 Prüfzähne mit 58 Approximalflächen. Karieseinteilung nach Downer mit C1 = Intakter Schmelz, C2 = white/brown spot / Initiale Karies nur auf den Schmelz begrenzt, C3 = Oberflächliche Karies mit initialen Veränderungen im Dentin, C4 = Dentinkaries begrenzt auf die äußere Hälfte des Dentins und C5 = Tiefe Dentinkaries mit Gefahr der Pulpa-freilegung.

4.2.2 Prüfkörper Herstellung

Zur Simulation einer Zahnreihe wurden die 29 extrahierten menschlichen bleibenden Zähne (28 Prämolaren, 1 Molar) mit zwei geeigneten, nicht kariösen Nachbarzähnen zu Dreier-Zahnblöcken montiert. Es wurde darauf geachtet, sowohl einen mesialen als auch einen distalen Approximalkontakt herzustellen. Die Fixierung erfolgte mit knetbarem, kondensationsvernetztem zahntechnischem Silikon. Zur Imitation einer Zahnfleischmanschette wurde im Bereich der Zahnhälse rotes Modellierwachs aufgetragen. Die Prüfzähne sind permanent mit Thymol®_{-Lösung [Mat. 12] feucht}

(32)

4.2.3 Kodierung der Prüfzähne

Die Kodierung der Dreier-Zahnblöcke erfolgte in Brüssel. Jeder Zahnblock erhielt eine arabische und eine römische Zahl. Der zu untersuchende Zahn wurde zusätzlich mit „m“ für mesial und mit „d“ für distal beschriftet. Die Ausgangsbefunde der Approximalflächen der zu untersuchenden Zähne wurden mittels Makrofotos dokumentiert. Dies erfolgte mit einer digitalen Kamera [Mat. 32]. Es wurden Bilder der Prüfzähne sowohl von mesial als auch von distal angefertigt. Die Nummerierung der Bilder erfolgte fortlaufend, beginnend bei 9175.

4.3 Methode

4.3.1 Röntgenologische Untersuchungsmethoden

4.3.1.1 Speicherfolien basiertes System Digora®, Fa. Gendex

Die Herstellung der digitalen Bissflügelaufnahmen mit dem System Digora®_{[Mat. 2]}

erfolgte im Medizinischen Zentrum für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde Marburg. Die Röntgenbilder wurden auf Digora®_{– Speicherfolien mit den Maßen 2 x 3 cm bzw. 3 x 4}

cm hergestellt. Als Strahlenquelle wurde der Röntgenstrahler Oralix 65®_{[Mat. 4] am}

Wandstativ verwendet. Die Röhrenspannung betrug unveränderliche 65 kV mit einer Toleranz von +10% bis -10% bei einer Stromstärke von 6,5 mA. In Vorversuchen wurde eine geeignete Belichtungszeit mit den besten Ergebnissen in Kontrast und Bildrauschen ermittelt. Die Belichtungsdauer der Digora® _{- Speicherfolie betrug}

demnach 0,10 Sekunden.

Um den Strahlenkonus einzugrenzen, wurde zwischen Tubus und Untersuchungszahn eine Bildfeldblende [Mat. 1] gesetzt. Der zu röntgende Dreier-Zahnblock wurde mit Hilfe von Knete [Mat. 3] an der Blende am Ende des Röntgentubus befestigt. Alle Röntgenaufnahmen erfolgten in Rechtwinkeltechnik.

Die Speicherung der entstandenen Bilder erfolgte in 8 Bit BMP-Dateien, mit einer Auflösung von 292 x 416 Pixel bei den 2 x 3 cm Kinderfilmen und einer Auflösung von 560 x 416 Pixel bei den 3 x 4 cm Filmen.

4.3.1.2 CCD-Sensor basiertes System Sidexis®, Fa. Sirona

Die Herstellung der digitalen Röntgenaufnahmen mit dem System Sidexis®_{[Mat. 5]}

erfolgte in der Mund-, Zahn- und Kieferklinik der Universität Heidelberg. Für die Anfertigung der Röntgenaufnahmen wurde ein Intraoralsensor (Größe 2x3 cm)

(33)

verwendet. Als Strahlenquelle wurde das Röntgengerät Heliodent®_{DS [Fa. Sirona] am}

Deckenstativ verwendet. Die Röhrenspannung betrug unveränderlich 60 kV mit einer Toleranz von +10% bis -10% bei einer Stromstärke von 7 mA. Auf Grund der hohen Strahlenempfindlichkeit des Sensors betrug die Belichtungszeit nur 0,08 Sekunden. Um den Strahlenkonus einzugrenzen, wurde zwischen Tubus und zu untersuchendem Zahn eine Rechteckblende eingesetzt. Alle Röntgenaufnahmen erfolgten in Rechtwinkeltechnik. Hierfür wurde das Sensorhaltesystem Kwik Bite Sensor [Fa. Kerr Hawe, Bioggio] verwendet. Der Block mit dem zu röntgenden Zahn wurde so ausgerichtet, dass sich der Zahn im Zentrum des Belichtungsfelds befand. Die Speicherung der Bilder erfolgte in TIF-Dateien, mit einer Auflösung von 676 x 872 Pixel.

4.3.1.3 Speicherfolien basiertes System Vistascan®, Fa. Dürr

Die Herstellung der digitalen Röntgenaufnahmen mit dem System Vistascan®_{[Mat. 6]}

erfolgte in der Zahnklinik der Vrije Universität Brüssel. Für die Anfertigung der Röntgenaufnahmen wurden Speicherfolien in der Größe 3x4 cm verwendet. Die Belichtung erfolgte mit einer SATELEC X-MIND®_{Röntgenröhre [Hersteller Toshiba,}

Modell DG/073B] mit 70kV Beschleunigungsspannung (+/- 10%) und 8 mA Anodenstrom. Die Belichtungszeit betrug 0,12 Sekunden. Das Röntgengerät war fest in einem Röntgenphantom mit „optischer Bank“ angebracht. Die Zähne wurden in einem Modell (Frasaco) angebracht, das in einem Röntgenphantom montiert war. Das Modell wurde mit Hilfe eines Goniometers in einer optischen Bank auf 90 Grad, der Fokus-Objekt Abstand auf 30 cm eingestellt. Es wurde der herkömmliche Röhrentubus (20cm) benutzt. Schutz vor Streustrahlung wurde durch einen herunterklappbaren, mit Blei (2mm) ausgekleideten Deckel gewährleistet. Die Speicherfolien wurden im Vistascan®

Gerät eingelesen und als TIF-Datei exportiert. Die Auflösung der Bilddateien liegt bei 1240 x 1600 Pixel.

4.3.1.4 Befundung der digitalen Röntgenbilder

Die zu befundenden kariösen Läsionen befinden sich im Bereich der Approximalflächen der Zähne. Kariöse Defekte im Bereich von Zahnhals, Okklusalfäche und Zahnwurzel wurden nicht bewertet. Alle 10 Untersucher befundeten die Röntgenbilder der drei Röntgenverfahren am selben PC und am selben Bildschirm in der Konservierenden Abteilung des Medizinischen Zentrums für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde Marburg. Es wurden die Software und die Bildbearbeitungstools aus dem Digora®_{Röntgenbildbearbeitungsprogramm verwendet. Die in Heidelberg}

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Hilfe einer CD nach Marburg importiert. Alle Untersucher hatten bei der Befundung die Möglichkeit, sowohl Kontrast als auch Helligkeit zu verändern. Die Größe der dargestellten Röntgenbilder konnte ebenfalls individuell ausgewählt werden. Als Indexsystem diente die modifizierte Karieseinteilung nach DOWNER [1975]:

- C1: Intakter Schmelz

- C2: Initiale Aufhellung nur auf den Schmelz begrenzt

- C3: Aufhellung im Schmelz mit initialer Aufhellung im Dentin - C4: Aufhellung begrenzt auf die äußere Hälfe des Dentins - C5: Aufhellung des Dentins bis zur Pulpa oder bis in Pulpanähe 4.3.2 Histologische Untersuchungsmethode

4.3.2.1 Entwässerung und Entfettung der Prüfzähne

Zur Lagerung der Dreier-Zahnblöcke verwendeten wir gesättigte Thymol

-Lösung [Mat. 12], um ein Austrocknen der extrahierten Zähne zu vermeiden.

Der zu untersuchende Zahn wurde aus der Dreier-Zahnreihe entfernt und in ein mit der Kodierung beschriftetes Reagenzglas gegeben. Um eine möglichst grenzflächenfreie Anlagerung des Kunststoffes an die Zahnhartsubstanz zu erreichen, wurde eine mehrstufige Entwässerung mittels aufsteigender Alkoholreihe durchgeführt. Hierfür wurde der Zahn für jeweils 24 Stunden in 40%igen, dann in 60%igen, dann in 80%igen und anschließend in 100%igen Alkohol [Mat. 7] eingelegt. Zur Entfettung wurde der Zahn in unmittelbarem Anschluss an die Alkoholreihe in das organische Lösungsmittel Xylol

[Mat. 14] eingelegt. Nach 24 Stunden erfolgte ein Austausch des verwendeten Lösungsmittels durch frisches Xylol

[Mat. 14]. In die zweite Xylol

-Lösung wurde der Zahn weitere 24 Stunden eingelegt.

4.3.2.2 Aufsockeln der Prüfzähne

Um ein Zerbrechen bzw. Zerbröseln des Prüfzahnes während des Sägevorgangs zu vermeiden und um die verschiedenen Prüfzähne gleichmäßig auf der Basisplatte zu montieren ist es nötig, diese standardisiert aufzusockeln.

Als Einbettform für Prämolaren diente ein Acrylglasrohr [Mat. 15] mit einem Außendurchmesser von 16 mm (+/- 0,15 mm) und einem Innendurchmesser von 12mm (+/- 0,15 mm). Zum Einbetten des Molaren wurde ein Acrylglasrohr mit einem Außendurchmesser von 20 mm (+/- 0,15 mm) und einem Innendurchmesser von 16mm (+/- 0,15 mm) verwendet. Die Länge des Rohres wurde abhängig von der Länge des jeweiligen Zahnes gewählt. Die primär glatte Innenfläche des Acrylglasrohres

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wurde zum Zwecke einer besseren Haftvermittlung zum Einbettmedium mit einem Drehstahl trocken ausgedreht und damit aufgeraut.

Zur zentrierten Aufnahme des Zahnes diente ein Zentrierkonus gemäß Abbildung 4.1 Der Durchmesser des Zentrierkonus entsprach dem Innendurchmesser des Acrylglasrohres. Der Öffnungswinkel des Konus betrug bei Aufnahme eines Prämolaren i.d.R. 45° und für den Molaren 90°.

Abbildung 4.1: Schematische Darstellung des eingebetteten Untersuchungsobjekts.

Um Zahnscheiben von okklusal nach apikal senkrecht zur Längsachse des Zahnes zu erhalten, wurde der Zahn entweder mit der Krone oder mit der Wurzelspitze auf dem Zentrierkonus fixiert. In unserer Studie befestigten wir die Wurzelspitze des Zahnes im Zentrierkonus, um die Schmelzhaube der Zahnkrone durch den Einbettkunststoff zu stabilisieren und somit die Gefahr des Ausbrechens von Schmelzstücken während des Sägevorgangs zu minimieren.

Die zu untersuchenden Zähne wurden mit Licht-polymerisierendem Fixationskleber Technovit®_{VLC 7230}_{[Mat. 11] im Zentrierkonus befestigt und vier Minuten durch Licht}

auspolymerisiert. Im Anschluss wurde der Zentrierkonus mit demselben Fixationskleber im Acrylglasrohr befestigt und für 15 Minuten auspolymerisiert.

4.3.2.3 Einbettvorgang

Das in Kap. 4.3.2.2 beschriebene Acrylglasrohr [Mat. 15] hat die Funktion einer Küvette. Als Einbettkunststoff verwendeten wir Polyester-Gießharz GTS glasklar [Mat. 10], um die optische Evaluation der Schnitte nicht durch evtl. vorhandene Farbstoffe zu

Acrylglasrohr Einbettmedium Untersuchungsobjekt

Fixationskleber Zentrierkonus