Morphologische Untersuchungen an Pferdezähnen mittels Mikrocomputertomographie

Abstract

Das Ziel dieser Arbeit war es komplexe, morphologische Fragestellungen an Pferdezähnen mit Hilfe von µCT und einer Bildanalysesoftware zu untersuchen und zu beantworten. Hierbei wurden in dieser Arbeit µCT Aufnahmen von insgesamt 36 Ober- und Unterkieferbackenzähnen (Positionen 07 - 10) mittels einer Bildanalysesoftware untersucht. Zunächst wurde die individuelle Kronenlänge jedes einzelnen Zahnes anhand zweier µCT Bilder ausgewählt. Das am weitesten apikal gelegene Schnittbild, welches noch einen vollständigen peripheren Schmelzring auf den Aufnahmen zeigt, wurde als Beginn der Zahnkrone definiert. Im Anschluss wurden von dem am apikal gelegensten Schnittbild in 10 mm Schritten bis zu Kaufläche hin, Schnittbilder für die weitere Vermessung ausgewählt. Das am weitesten okklusal gelegene Schnittbild, welches noch einen vollständigen peripheren Schmelzring auf den Aufnahmen zeigte, wurde als Ende der Zahnkrone definiert. Danach wurden für jeden zu untersuchenden Backenzahn auf den zuvor ausgewählten Schnittbildern die Substanzen Dentin, Schmelz und Zement anhand der unterschiedlichen Grauwerte identifiziert und auf den µCT Aufnahmen markiert. Die so ermittelten Mengen in mm2 wurden auf eine statistische Zu- oder Abnahme entlang der Längsachse der Zahnkrone hin untersucht. Es wurden aufgrund der Ähnlichkeit in der Morphologie die Zähne der Positionen 07 - 10 zusammengefasst und jeweils getrennt nach Ober- und Unterkiefer untersucht. Sowohl in den untersuchten Oberkieferbackenzähnen als auch in den untersuchten Unterkieferbackenzähnen nahm dabei die Schmelzmenge von okklusal nach apikal ab, während die Menge an Dentin um etwa den selben Betrag zunahm. Diese Ergebnisse konnten sowohl in den absoluten als auch in den relativen Berechnungen bestätigt werden. So lässt sich festhalten, dass sich die Zusammensetzung aus Schmelz, Dentin und Zement an den Kauflächen bereits nach der Eruption des Zahnes mit dem Alter kontinuierlich für Equus caballus ändert.Der Fokus im zweiten Teil dieser Arbeit lag hingegen auf morphologischen Untersuchungen an equinen Schneidezähnen. So wurden mittels µCT Aufnahmen von 51 Oberkiefer- und 50 Unterkieferschneidezähnen 3D Modelle mit einer Software anhand der spezifischen Grauwerte der einzelnen Zahnsubstanzen generiert. Im Anschluss daran wurde die Konfiguration der Zahnpulpa untersucht. Dabei konnten zuvor beschriebene Beobachtungen, nach dem sich die Pulpa in zwei Pulpahörner, labiomesial und labiodistal zum Infundibulum gelegen aufteilt, bestätigt werden (Dixon et al., 2013; Schrock et al. 2013c; Staszyk et al., 2015). Jedoch zeigte sich dabei auch, dass nicht immer zwei Pulpahörner, insbesondere in Unterkieferschneidezähnen der Zahnposition 03, ausgebildet waren. Neben der Konfiguration der Zahnpulpa, wurden ferner die Abstände der Pulpahörner zur Facies occlusalis als auch zur Facies labialis gemessen. Die Abstandsmessung erfolgte anhand von Hilfslinien und Schnittebenen. Es wurde zunächst durch vier ausgewählte Schnittpunkte am Zahnschmelz der Facies occlusalis (labial, mesial, distal, linguial / palatinal) eine Schnittebene konstruiert, zu dieser wurde parallel eine zweite Schnittebene auf Höhe des Dentins der Facies occlusalis konstruiert. Im Anschluss wurden zwei horizontal zur Zahnachse gelegene Schnittebenen auf der Höhe der Spitze der Pulpahörner konstruiert. Die Messung der Abstände zur Facies occlusalis erfolgte somit zwischen den Schnittebenen der Pulpahörner und der Schnittebene auf Höhe des Dentins der Facies occlusalis. Zur Messung der Abstände zwischen Pulpa und Facies labialis wurden Hilfslinien als Tangenten an der labialen Schmelzfläche auf Höhe der Pulpahörner konstruiert. Im Anschluss wurde die Strecke zwischen der Spitze des jeweiligen Pulpahorns im 90-Grad Winkel zu diesen Hilfslinien gemessen. Es konnte gezeigt werden, dass die Abstände zur Facies occlusalis mit dem Alter abnahmen, während die Abstände zur Facies labialis mit dem Alter zunahmen. Die Ergebnisse der Strecke der Pulpahörner zur Facies occlusalis sind für die Pferdezahnbehandlung von besonderer Bedeutung, da häufig Zahnmaterial von der Kaufläche der Schneidezähne abgetragen wird (Rawlinson und Early, 2013; Foster, 2013). Bei dieser Kürzung kann es jedoch zu einer Pulpaeröffnung kommen (Rucker, 2004). Es ist deshalb für den Behandler wichtig, Kenntnisse über die Abstände der Zahnpulpa zu der Facies occlusalis zu haben. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die gemessenen Werte eine erhebliche Streuung aufwiesen. Aufgrund dieser Streuung und einzelner gemessener Werte von unter 1 mm, ist sicherlich ein restriktives umsichtiges Kürzen bei einer Zahnbehandlung indiziert. Nach den gemessenen Abständen der Pulpahörner zur Facies labialis besteht bei einem leichten Abrunden der labialen Kante nach einer Kürzung der Schneidezähne bei einer Zahnbehandlung keine Gefahr einer Pulpaexposition, da die Werte dieser Strecke bei mindestens 3,7 mm in den zu untersuchten Schneidezähnen lagen.Abschließend lässt sich festhalten, dass sich der Einsatz von µCT Aufnahmen durch die hohe, detailgetreue Auflösung bei der Beantwortung der offenen Fragestellungen am Pferdegebiss aufgrund der aussagekräftigen Ergebnisse beider Studien bewährt hat. Es konnte somit gezeigt werden, dass sich die Substanzverteilung entlang der Backenzahnkrone und einhergehend damit mit dem Alter an der Kaufläche für Equus caballus ändert. Diese Ergebnisse tragen somit zu neuen morphologischen Kenntnissen an Pferdezähnen bei. Ferner wurde eine erhebliche Streuung der Abstände der Zahnpulpa zur Facies occlusalis und Facies labialis festgestellt. Dies hat eine direkte Relevanz für den Behandler, vorsichtig und restriktiv bei einer Schneidezahnkürzung im Rahmen einer Zahnbehandlung vorzugehen. The aim of this study was to investigate complex morphological hypothesis on equine teeth with μCT and an image analysis software. Firs, μCT images of a total of 36 upper and lower jaw teeth (position 07-10) were examined by means of an image analysis software. Second, the individual crown length of each tooth was selected using two μCT images. The most apical cross-sectional image, which still displayed a complete peripheral enamel ring, was defined as the beginning of the dental crown. Next, cross-sectional images for further measurement were selected from the most apical cross-sectional image in steps of 10 mm up to the occlusal surface. The most occlusal cross-sectional image, which still displayed complete peripheral enamel on the images, was defined as the end of the tooth crown. Thereafter, the tooth substances dentin, enamel and cementum for each cheek tooth were identified on the previously selected cross-sectional images to be examined on the basis of the different gray values and marked on the μCT images. The quantities thus determined in mm2 were statistically analyzed for an increase or decrease along the longitudinal axis of the tooth crown. Due to their similarity in morphology, the teeth of positions 07 - 10 were combined and examined separately for the upper and lower jaw. In teeth of the upper and lower jaw, the amount of enamel decreased from occlusal to apical, while the amount of dentine increased. These results were confirmed in absolute and relative calculations. Therefore, the composition of enamel, dentin and cementum at the occlusal surface changes continuously after the eruption of the tooth for Equus caballus.In the second part of this study equine incisors were assessed. Therefore, 3D models of the incisors via μCT images of 51 upper jaw incisors and 50 lower jaw incisors were generated with a software based on the specific gray values of the individual tooth substances. Subsequently, the configuration of the pulp cavity was examined. Observations by other authors, that the pulp cavity divides into two pulp horns, labiomesial and labiodistal to the infundibulum were confirmed (Dixon et al., 2013; Schrock et al. 2013c; Staszyk, et al., 2015). However, we described in addition to these observations that not necessarily two pulp horns, especially in mandibular outer teeth exist. Furthermore, the distances of the pulp horns to the facies occlusalis as well as to the facies labialis were measured. The measurements of the distances were based on virtual auxiliary lines and reference planes. First, a plane was constructed by four enamel reference point at the occlusal surface of the tooth (labial, mesial, distal, lingual / palatal). Second, a plane was constructed parallel to this previously selected plane on the height of the displayed dentine at the occlusal surface, referring to as the dentinal occlusal plane. Subsequently, two reference planes on a horizontal level to the tooth axis were constructed at the level of the pulp horn tips. The measurement of the distance between the pulp cavity and the facies occlusalis was thus carried out between the pulp horn tip reference planes and the dentinal occlusal reference plane of the facies occlusalis. In Order to measure the distances between the pulp cavity and the facies labialis, auxiliary lines were constructed perpendicular to the labial enamel surface at the height of the individual pulp horns. Next the distance between the tip of the respective pulp horn was measured at a 90-degree angle to these auxiliary lines. We noted a decrease with age of the distances between the pulp cavity and the facies occlusalis, while the distances between the pulp cavity to facies labialis increased with age. The results of the measured distances are important for equine dentistry, as tooth substance is often removed from the occlusal surface of the incisors during dental treatment procedures (Rawlinson and Earley, 2013; Foster, 2013). However, incisor reduction may result in pulp exposure (Rucker, 2004). Hence detailed anatomical knowledge the distance between the pulp cavity and occlusal surface is necessary. We stated that the measured values were of considerable variance. Due to this variance and individual measured values of less than 1 mm, great care should be exercised by any practitioner during incisor reduction. A slight rounding off of the labial edge after incisor reduction during a dental treatment does not pose a risk of pulpal exposure, since the measured values of the distance between the pulp cavity and the facies labialis were higher than 3.7 mm in the examined incisor.In conclusion, the methodical approach with high resolution μCT images in both studies was successfu in orderl to investigate complex morphologic hypothesis. We stated, that the ratio of the tooth substances along the tooth crown of equine cheek teeth and thus with the age at the occlusal surface changes for Equus caballus. These results contribute to further morphological knowledge on horse teeth. Furthermore, we stated a considerable variation in the distances of the dental pulp cavity to the facies occlusalis and facies.