STW jaarverslag 2008 - Physics of Fluids - Universiteit Twente

40
Luc van der Sluis
dr. Michel Versluis en dr. Luc van der Sluis / Jaarverslag STW 2008
Wortelkanaalbehandeling
voortaan in
één keer goed
dr. Michel Versluis
dr. Luc van der Sluis
Over een wortelkanaalbehandeling bestaat het hardnekkige
vooroordeel dat ze verschrikkelijk pijn zou doen. “Dat
hoeft tegenwoordig helemaal niet meer”, zegt dr. Luc van
der Sluis, verbonden aan het Academisch Centrum voor
Tandheelkunde Amsterdam, ACTA. Hij kan het weten, want
hij is nog een dag per week praktiserend tandarts.
Wel waar is dat de slaagkans van een traditionele wortel -
kanaalbehandeling beperkt is: 60 procent. Om hierin
verbetering te brengen, hebben het ACTA en de leerstoel
Physics of Fluids van de Universiteit Twente uit Enschede
de handen ineengeslagen. Zij hopen door een combinatie
van stromingsleer en endodontologie dit slagingspercentage
te verhogen. In een dit jaar gestart STW-project brengt
universitair hoofddocent Michel Versluis met zijn onderzoeksgroep
de kennis van stromingsleer in, Van der Sluis
van het ACTA zijn kennis van tandheelkunde.
Huidige behandeling op gevoel
“Luc belde mij op om te vragen
of wij een manier konden bedenken om tijdens de wortel -
kanaalbehandeling een betere irrigatie van het kanaal te
bewerkstelligen. Het doel van een wortelkanaalbehandeling
is de verwijdering van al dan niet geïnfecteerd pulpaweefsel.
Tijdens de behandeling wordt er ook dentine debris (tandbeenresten)
geproduceerd. Het geheel van tandbeenresten,

dr. Michel Versluis en dr. Luc van der Sluis / Jaarverslag STW 2008
Longitudinale doorsnede door een wortel
ingebed in kunsthars. Het wortelkanaal
schemert groen door.
bacteriën en resten pulpaweefsel kan alleen door irrigatie
verwijderd worden. Met stromende vloeistof kun je krachten
op al dat vuil loslaten waardoor het losslaat van de wand
en verwijderd kan worden door snelstromend water. In ons
vakgebied, Physics of Fluids, bestuderen we meerfase -
stroming op grote schaal, bijvoorbeeld ten behoeve van de
procesindustrie. Of je kijkt naar turbulente stromingen of
probeert de stromingseigenschappen van zand te begrijpen”,
zegt Versluis. “Maar we zijn ook gespecialiseerd in stromingen
op hele kleine schaal, in micro- en nanosystemen.
Interessant in dit verband is dat in de micro- en nanofluidics
stroming op een veel kortere tijdsschaal plaatsvindt en dat
daarom de effecten ook heel anders kunnen zijn dan op
grote schaal. In Enschede hebben we een opstelling staan
met 7000 liter water waarmee we experimenten doen, maar
een laboratorium verder kunnen wij ook testen uitvoeren
voor een probleem op kleine schaal, zoals dat van het
wortelkanaal. Een tweede belangrijke toevoeging die wij
het ACTA te bieden hebben, is dat wij over camera’s
beschikken waarmee wij miljoenen plaatjes per seconde
kunnen afbeelden. De snelste camera, de Brandaris 128,
haalt 25 miljoen plaatjes per seconde. Tandartsen voeren
hun behandelingen veelal uit zonder te zien wat zij doen.
Zij moeten het op gevoel doen. Wij kunnen hen helpen
beter zicht te krijgen op wat zij doen in het wortelkanaal.”
Michel Versluis
Akoestische stroming en cavitatie
Van der Sluis: “Dat is inderdaad
een groot verschil. Een wortelkanaalbehandeling is
noodzakelijk als er bacteriën in het wortelkanaal terecht
zijn gekomen. Een ontsteking bij de wortelpunt is dan
meestal het gevolg. De bacteriën hebben zich een weg
gebaand naar het wortelkanaal door een gat in de tand of
door de opening van een lekkende vulling. Zit de infectie
er eenmaal, dan is het zaak haar te verwijderen. Met zeer
fijne vijltjes gaan wij het wortelkanaal in om het wijder te
maken. Vervolgens injecteren we met een naald een
vloeistof met een chloorverbinding in het wortelkanaal om
de bacteriën te doden en weg te spoelen. Maar dat lukt op
de traditionele manier nooit helemaal omdat de anatomie
van het wortel kanaal erg complex is en daardoor de irrigatie
niet afdoende. Ook het aanbrengen van medicamenten
direct in het wortelkanaal geeft geen verschil. Met de nieuwe
behandeling trillen de vijltjes met hoge frequentie die water
doen stromen. Door de intense stroming spoelen de vast -
geplakte bacteriën los van de wand van het kanaal. De
hoge snelheid van het trillende vijltje leidt verder tot cavitatiebellen
in de vloeistof. In een vergelijkbaar proces
ontstaan waterdampbellen rond snel draaiende scheeps -
schroeven. De belletjes imploderen, maken putjes in het
staalblad en eroderen de schroef. Dus de stroming zelf heeft
een reinigend effect, maar de belletjes in het water hebben
41

42
dr. Michel Versluis en dr. Luc van der Sluis / Jaarverslag STW 2008
Een onderzoeksmodel bestaande uit een
doorsnede door een wortel van een tand
met in het midden een wortelkanaal.
ook invloed: zij slaan stukjes uit de biofilm, de laag die
tegen de wand van het kanaal vastzit. Zo wordt het mogelijk
al het vuil te verwijderen. In vaktermen: tijdens ultrasone
irrigatie dragen akoestische stroming en cavitatie bij tot de
reiniging van het wortelkanaal.”
“We willen leren begrijpen waarom het werkt”
“Uit diverse testen
weten we inmiddels dat het werkt”, zegt Versluis. “Nu willen
we leren begrijpen waarom het werkt zoals het werkt. Wij
willen de onderliggende fysische mechanismen van de
ultrasone irrigatie onderzoeken door middel van in vitro
en ex vivo studies. We gebruiken hiervoor hogesnelheids -
camera’s om de opgewekte microstromingen zichtbaar
te maken. Tegelijkertijd evalueren wij het effect van deze
microstroming op het verwijderen van de tandsteenresten
uit het wortelkanaal en het effect op de biofilm.”
Indien het definitief lukt het slagingspercentage te verhogen,
is de patiënt de eerste winnaar. In één keer is het
hele wortelkanaal brandschoon en de behandeling zou
ook een hoger succespercentage moeten hebben. Op
maatschappelijk niveau betekent het dat van de 800.000
behandelingen die jaarlijks worden uitgevoerd, de 40% die
nu mislukken, goed voor 112 miljoen euro aan kosten, een
veel betere kans van slagen hebben. Dit zal leiden tot min-
der dure herbehandelingen, of kaakchirurgie die soms nodig
is om de wortelpunt te verwijderen. Verder zal het ziekte -
verzuim als gevolg van tandheelkundige problemen afnemen.
Bedrijven investeren ook
Voor tandartsen is de nieuwe
behandelwijze ook positief: zij wordt eenvoudiger, mede
dankzij de nieuw te ontwikkelen instrumenten. Niet voor
niets hebben de fabrikanten van ultrasone apparaten en
instrumenten voor tandheelkundig gebruik (Satelec uit
Frankrijk en EMS uit Zwitserland) zitting genomen in de
gebruikerscommissie. Hun bijdrage omvat onder meer het
ter beschikking stellen van apparatuur en een investering
van 140.000 euro. Satelec en EMS zullen tevens de verantwoordelijkheid
nemen voor de productie en verkoop van
nieuwe apparatuur en instrumenten. Andere bedrijven die
uit belangstelling voor de resultaten uit het onderzoek in
de gebruikerscommissie zitten, zijn NSK Nakanishi, Philips
Consumer Lifestyle, MDCL en Hu-Friedy. De leerstoel
Physics of Fluids van Spinozapremiewinnaar prof. Detlef
Lohse deelt de investeringskosten van een supersnelle
camera en STW investeert in totaal 670.000 euro in het
project, waaraan zowel in Amsterdam als in Enschede een
promovendus werken.

dr. Michel Versluis en dr. Luc van der Sluis / Jaarverslag STW 2008
Een vijl die gebruikt wordt om de irrigatievloeistof
ultrasoon te activeren.
43

44
dr. Michel Versluis en dr. Luc van der Sluis / Jaarverslag STW 2008
Een detail van een gestandaardiseerde
uitbreiding in de wand van het wortelkanaal
gevuld met dentine debris (situatie voor
de irrigatie: boven) en leeg (na een succesvolle
irrigatie: onder).