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Evaluation quantitativer Messmethoden zur Bestimmung erosiver Mineralverluste im Dentin : ein Vergleich von Longitudinaler Mikroradiographie und Kalziumanalyse

Comparison of Calcium Analysis, Longitudinal Microradiography and Profilometry for the Quantitative Assessment of Erosion in Dentine

Hillgärtner, Tina


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Freie Schlagwörter (Deutsch): Kalziumanalyse , Dentinerosion , Longitudinale Mikroradiographie
Freie Schlagwörter (Englisch): Calcium analysis , erosion, dentine , longitudinal microradiography ,
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Medizinisches Zentrum für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde,Poliklinik für Zahnerhaltungskunde und Präventive Zahnheilkunde
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 29.03.2011
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 11.05.2011
Kurzfassung auf Deutsch: Durch eine Säureeinwirkung werden im Dentin die mineralischen Bestandteile
herausgelöst, während die organischen Strukturen zunehmend freigelegt
werden und auf der Oberfläche zurückbleiben. Durch diese organische Matrix
wird die Quantifizierung von Mineralverlusten erschwert. Um einen
Mineralverlust im Dentin auf geeignete Weise zu erfassen, ist es bei einigen
Messverfahren daher notwendig die organische Matrix zu entfernen. Da die
Entfernung der organischen Matrix mit Kollagenase sehr zeitaufwendig und
zudem destruktiv ist, wäre ein Messverfahren wünschenswert, welches eine
solche Behandlung nicht erforderlich macht. Sowohl die Kalziumanalyse als
auch die longitudinale Mikroradiographie stellen jeweils ein solches
Testverfahren dar.
Ziel dieser in vitro Studie war es, den erosiven Mineralverlust von Dentin mit
Hilfe von longitudinaler Mikroradiographie (LMR) und Kalziumanalyse (KA)
vergleichend zu quantifizieren. Die LMR wurde jeweils vor und nach der
enzymatischen Entfernung der organischen Matrix eingesetzt. Die Ergebnisse
wurden hinsichtlich der Histologie von Dentinerosionen diskutiert.
Aus menschlichen dritten Molaren wurden 800 mikrom dicke longitudinale
Dentinschnitte hergestellt, die bis auf ein definiertes Versuchsfeld von
2 mm × 2 mm mit lichthärtendem Kunststoff abgedeckt wurden. Die erosive
Demineralisation wurde mit 0,05 M Zitronensäure (pH 2,5) in Einzelgefäßen
durchgeführt und erfolgte je nach Gruppe für 30, 60, 90 oder 120 Minuten. Der
Mineralverlust wurde zum einen als Kalziumkonzentration in der Erosionslösung
mit der Atomabsorptionsspektroskopie bestimmt. Die Menge an gelöstem
Kalzium wurde als Zahnhartsubstanzverlust in mikrom umgerechnet. Zum anderen
erfolgte die Bestimmung des Gesamtmineralgehaltes der Proben mit der
longitudinalen Mikroradiographie und wurde als Substanzverlust in mikrom
angegeben.
Zu Beginn des Versuches wurden mikroradiographische Aufnahmen angefertigt
um den Ausgangsmineralgehalt der jeweiligen Probe zu quantifizieren. Nach
der erosiven Demineralisation sowie nach der abschließenden Behandlung mit
Kollagenase wurden weitere mikroradiographische Aufnahmen angefertigt. Es
wurden jeweils die Veränderungen im Mineralgehalt bestimmt und als Differenz
zum Ausgangswert in mikrom ausgedrückt. Zusätzlich wurden
rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen von zufällig ausgewählten Proben
angefertigt.
Bei dem Vergleich der Messmethoden wurden zum Teil erhebliche
Unterschiede deutlich. Mit der Kalziumanalyse zeigte sich von Messzeitpunkt zu
Messzeitpunkt ein deutlicher Anstieg im Mineralverlust. So betrug der
durchschnittliche Substanzverlust mit der Kalziumanalyse nach 30 Minuten
Erosion 15,9 ± 4,6 mikrom, nach 60 Minuten 30,3 ± 10,8 mikrom, nach 90 Minuten
49,3 ± 13,7 mikrom und nach 120 Minuten 55,4 ± 11,5 mikrom.
Im Gegensatz dazu zeigten die mit der longitudinalen Mikroradiographie (LMR)
ermittelten Werte weder vor noch nach der enzymatischen Entfernung der
organischen Matrix einen Anstieg des Mineralverlustes. Die Werte lagen nach
30 Minuten Erosion bei 29,8 ± 7,5 mikrom, nach 60 Minuten bei 27,0 ± 12,4 mikrom,
nach 90 Minuten bei 26,8 ± 14,0 μm und nach 120 Minuten bei 38,4 ± 13,3 mikrom.
Nach der Kollagenasebehandlung betrug der ermittelte Substanzverlust nach
30 Minuten 27,8 ± 14,2 mikrom, nach 60 Minuten 31,0 ± 20,6 mikrom, nach 90 Minuten
36,7 ± 15,2 mikrom und nach 120 Minuten 36,5 ± 12,2 mikrom.
Die Ergebnisse machen deutlich, dass die Kalziumanalyse zur Bestimmung des
Mineralverlustes sensitiv genug war und somit ein geeignetes Verfahren
hinsichtlich dieser Fragestellung zu sein scheint.
Im Gegensatz dazu stellte die longitudinale Mikroradiographie bezüglich der
Quantifizierung von Mineralverlusten dieser Größenordnung kein zuverlässiges
Testverfahren dar. Mit diesem Messverfahren war es nicht möglich,
Veränderungen im Mineralgehalt zu erfassen.
Kurzfassung auf Englisch: An acid impact on dentine leads to a dissolution of mineral and to an exposure
of the organic fraction, which remains on the surface, whilst the
demineralisation progresses. The organic matrix can interfere with measuring
methods possibly influencing the quantification of tissue loss. To quantify
mineral loss adequately, the removal of the organic fraction prior to
measurement is required by some methods. The removal of the organic fraction
by collagenase is quite time consuming and destructive, therefore, a method
would be desirable that does not require such a pre-treatment. Both calcium
analysis and longitudinal microradiography, are methods, which fulfil this
requirement.
Aim of the present study was to compare two methods, longitudinal
microradiography and calcium analysis, for the quantification of erosive mineral
loss. Mineral loss was determined after various periods of erosive
demineralisation and additionally after enzymatic removal of the organic matrix.
The results are discussed in the light of the histology of dentine erosion.
From human third molars a total of 100 longitudinal coplanar dentine slices with
a thickness of 800 microm were prepared. The specimens were covered with light
curing acrylate except for a defined experimental area of 2 mm × 2 mm. Erosive
demineralization was performed with 0.05 M citric acid (pH 2.5) in scintillation
vessels (10 ml each) for 30, 60, 90 and 120 minutes, respectively.
Erosive mineral loss was firstly determined as calcium concentration in the
erosion solution by atomic absorption spectroscopy. Spatial tissue loss was
calculated from the measured values of the dissolved calcium and expressed in
microm. Total mineral content was also determined by longitudinal microradiography
at baseline, after erosive demineralisation and after enzymatic removal of the
organic surface layer. Mineral loss was calculated as the difference between the
mineral content at the various exposure time points and expressed in microm.
Additionally, scanning electron microscopy was performed on randomly
selected specimens.
The comparison of the measuring methods showed gross differences. Calcium
analysis revealed a considerable linear increase of mineral loss with increasing
erosion time. The average mineral loss determined by calcium-analysis was
15.9 ± 4.6 microm, 30.3 ± 10.8 microm, 49.3 ± 13.7 microm and 55.4 ± 11.5 microm at 30, 60, 90
and 120 minutes erosion time.
In contrast, mineral loss determined by longitudinal microradiography showed
no increase, neither before nor after the enzymatic removal of the organic
fraction. The average mineral loss prior to collagenase treatment was 29.8 ± 7.5
microm, 27.0 ± 12.4 microm, 31.0 ± 20.6 microm and 38.4 ± 13.3 microm at 30, 60, 90 and 120
minutes erosion time. After matrix digestion mineral loss was 27.8 ± 14.2 microm,
31.0 ± 20.6 microm, 36.7 ± 15.2 microm and 36.5 ± 12.2 microm at 30, 60, 90 and 120
minutes erosion time.
The results indicate that the calcium-analysis is supposed to be a method,
which is sensitive enough to determine the loss of mineral and which is
applicable regarding the question under study.
Longitudinal microradiography, however, was not a reliable method regarding
the quantification of mineral loss in the dimension produced by the erosive
protocol. This method was not able to detect changes in mineral content,
neither before nor after collagenase treatment.