Valutazione della micro-CT delle micro-fessure dentinali dopo le procedure di otturazione del canale radicolare
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Obiettivo: Valutare la frequenza delle micro-fessure dentinali dopo le procedure di otturazione del canale radicolare con le tecniche GuttaCore (GC), compattazione laterale a freddo (CLC) e compattazione verticale a caldo (WVC) nei molari mandibolari utilizzando un'analisi micro-tomografica computerizzata.
Metodologia: Trenta radici mesiali di molari mandibolari, con una configurazione del canale di tipo II di Vertucci, sono state preparate fino alla lunghezza di lavoro con uno strumento Reciproc R40 e assegnate casualmente a uno dei 3 gruppi sperimentali (n = 10), in base alla tecnica utilizzata per l'otturazione: GC, CLC o WVC. Il gruppo GC è stato otturato con un otturatore GC di dimensione 40, mentre i gruppi CLC e WVC hanno utilizzato coni di guttaperca convenzionali. Il sigillante AH Plus è stato utilizzato in tutti i gruppi. I campioni sono stati scansionati a una risoluzione isotropica di 14,25 μm prima e dopo la preparazione del canale radicolare e dopo l'otturazione. Successivamente, tutte le immagini trasversali pre e post-operatorie delle radici (n = 41.660) sono state esaminate per identificare la presenza di difetti dentinali.
Risultati: In generale, il 30,75% (n = 12.810) delle immagini pre + post-filling mostrava difetti dentinali. Nei gruppi GC, CLC e WVC, micro-fessure dentinali sono state osservate nel 18,68% (n = 2.510), 15,99% (n = 2.389) e 11,34% (n = 1.506) delle immagini sezionali, rispettivamente. Tutte le micro-fessure identificate negli scansioni post-filling sono state osservate anche nelle corrispondenti immagini post-preparazione.
Conclusione: I riempimenti radicolari in tutte le tecniche non hanno indotto lo sviluppo di nuove micro-fessure dentinali.
Introduzione
Lo scopo principale del riempimento radicolare è creare una tenuta ermetica all'interno dello spazio del canale radicolare per prevenire il passaggio di fluidi/tossine, che potrebbero compromettere il risultato del trattamento (Schilder 1967). La compattazione laterale a freddo (CLC) e la compattazione verticale a caldo (WVC) sono tecniche ampiamente raccomandate per migliorare la qualità complessiva del riempimento radicolare (Harvey et al. 1981). Sebbene la CLC sia stata utilizzata per molti decenni ed è stata dimostrata clinicamente efficace (Aqrabawi 2006, Marquis et al. 2006), sembra generare forze che innescano lo sviluppo di difetti dentinali (Shemesh et al. 2009). Allo stesso modo, nonostante l'adattamento migliorato dei materiali di riempimento alle pareti del canale radicolare utilizzando tecniche WVC (Keleş et al. 2014), le forze prodotte durante la compattazione verticale dei materiali termoplastici con i plugger possono anche innescare tensioni di trazione che potrebbero causare o aggravare le fessure dentinali (Shemesh et al. 2010). La sfida è perseguire una tecnica di riempimento che migliori la diffusione dei materiali di riempimento all'interno del sistema del canale radicolare e, allo stesso tempo, mantenere al minimo la tensione di trazione sulle pareti del canale radicolare. Questi obiettivi possono essere raggiunti utilizzando tecniche termoplastiche basate su portatori in cui la guttaperca viene ammorbidita in un forno prima di essere portata nel canale radicolare (Gutmann 2011). Fino ad oggi, tuttavia, nessuno studio ha valutato l'incidenza di difetti dentinali dopo il riempimento radicolare con questa tecnica.
Il corpo di prove sui crack dentinali indotti da procedure di otturazione radicolare si basa su modelli convenzionali distruttivi bidimensionali. Pertanto, c'è una mancanza di rapporti sperimentali longitudinali non distruttivi sulla possibile relazione causa-effetto tra otturazione radicolare e micro-crack dentinali. La tecnologia della microtomografia computerizzata (micro-CT) ha permesso nuove prospettive per la ricerca endodontica, consentendo una valutazione quantitativa e qualitativa non distruttiva del sistema canalare radicolare prima e dopo le procedure endodontiche (Versiani et al. 2013, Keleş et al. 2014, De-Deus et al. 2015a). Pertanto, lo studio attuale mirava a valutare la frequenza dei micro-crack dentinali osservati dopo l'otturazione radicolare con GuttaCore (GC; Dentsply Tulsa Dental Specialties, Tulsa, OK, USA), tecniche CLC e WVC attraverso l'analisi micro-CT. L'ipotesi nulla era che queste tecniche di otturazione radicolare non fossero in grado di generare micro-crack dentinali.
Materiali e metodi
Selezione dei campioni
È stata ottenuta l'approvazione per il progetto dal Comitato Etico locale. Centonovantatre molari mandibolari umani di primo e secondo ordine con radici completamente separate, estratti per motivi non correlati a questo studio, sono stati prelevati da un pool di denti. Tutte le radici sono state inizialmente ispezionate con l'ausilio di uno stereomicroscopio con ingrandimento 12X per rilevare ed escludere denti con crepe preesistenti. Successivamente, sono state effettuate radiografie digitali in direzione buccolinguale per determinare l'angolo di curvatura della radice mesiale (Schneider 1971). Sono stati selezionati solo denti con curvatura moderata della radice mesiale (che varia da 10° a 20°) e canali radicolari pervi alla loro lunghezza con un K-file di dimensione 10 (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Svizzera). I campioni sono stati decoronati e le radici distali sono state rimosse utilizzando una sega a bassa velocità, raffreddamento ad acqua (Isomet; Buhler Ltd, Lake Bluff, NY, USA), lasciando le radici mesiali con una lunghezza di circa 12 ± 1 mm per prevenire l'introduzione di variabili confondenti. Di conseguenza, sono state selezionate novantatre radici mesiali di molari mandibolari e conservate in una soluzione di timolo allo 0,1% a 5°C.
Per ottenere una panoramica generale dell'anatomia del canale radicolare, le radici mesiali sono state pre-scansionate a una risoluzione isotropica relativamente bassa (70 μm) utilizzando uno scanner micro-CT (SkyScan 1173; Bruker microCT, Kontich, Belgio) a 70 kV e 114 mA. Sulla base dei modelli 3D ottenuti dal set di immagini pre-scansionate, trenta campioni con configurazione del canale di tipo II di Vertucci (Vertucci 1984) sono stati scansionati a una risoluzione isotropica aumentata di 14,25 μm utilizzando una rotazione di 360° attorno all'asse verticale, un passo di rotazione di 0,5º, un tempo di esposizione della fotocamera di 7000 millisecondi e una media dei fotogrammi di 5. I raggi X sono stati filtrati con un filtro di alluminio spesso 1 mm. Le immagini sono state ricostruite con il software NRecon v.1.6.9 (Bruker microCT), utilizzando una correzione di indurimento del fascio del 40% e una correzione dell'artefatto ad anello di 10, risultando nell'acquisizione di 700-800 sezioni trasversali per dente.
Pulizia e modellatura
Un sottile strato di materiale per impronte in polietere è stato utilizzato per rivestire la superficie radicolare per simulare il legamento parodontale (Liu et al. 2013), e ogni campione è stato posizionato corono-apicalmente all'interno di un supporto in resina epossidica su misura (Ø 18 mm) per semplificare ulteriori processi di co-registrazione. La patenza apicale è stata determinata inserendo un K-file di dimensione 10 nel canale radicolare fino a quando la sua punta non era visibile all'forame apicale, e la lunghezza di lavoro (WL) è stata impostata 1,0 mm più corta di questa misura. Successivamente, è stato stabilito un percorso di scorrimento con un K-file di dimensione 15 (Dentsply Maillefer) fino alla WL.
I canali radicolari mesiali sono stati preparati con uno strumento Reciproc R40 (VDW, Monaco, Germania) azionato con il motore VDW Silver (VDW) in modalità “RECIPROC ALL”. Lo strumento è stato utilizzato con un movimento lento di picchiettamento in entrata e uscita di circa 3 mm di ampiezza con una leggera pressione apicale in un movimento reciproco fino a raggiungere la WL. Dopo 3 movimenti di picchiettamento, lo strumento è stato rimosso dal canale e pulito. Dopo ogni utilizzo o inserimento del file, è stata confermata la pervietà utilizzando un K-file di dimensione 10. L'irrigazione è stata eseguita utilizzando un totale di 30 mL di NaOCl al 5,25%, seguita da un risciacquo finale con 5 mL di EDTA al 17% (pH = 7,7) e 5 mL di acqua bidistillata. Pertanto, è stato utilizzato un volume totale di 40 mL di irrigante per canale. Successivamente, i canali sono stati asciugati con punti di carta assorbente Reciproc R40 (VDW). Dopo le procedure di pulizia e modellamento, le radici mesiali sono state scansionate e ricostruite utilizzando i parametri precedentemente menzionati.
Riempimento del canale radicolare
Dopo la preparazione del canale radicolare, i campioni sono stati assegnati casualmente a uno dei 3 gruppi sperimentali (n = 10), in base alla tecnica utilizzata per il riempimento radicolare: GC, CLC e WVC.
Nel gruppo GC, ogni canale è stato riempito con un otturatore GC di dimensione 40, con un cono di affusolamento 0,06 (Dentsply Tulsa Dental Specialties) e sigillante AH Plus (Dentsply De Trey, Konstanz, Germania), secondo le indicazioni del produttore. In breve, la forma dello spazio del canale al WL e l'adattamento passivo dell'otturatore sono stati valutati utilizzando uno strumento di verifica (Dentsply Tulsa Dental Specialties). Successivamente, un otturatore GC è stato riscaldato (GuttaCore Heater Obturator Oven; Dentsply Tulsa Dental Specialties) per 30 secondi e inserito lentamente fino al WL con il canale precedentemente rivestito di sigillante AH Plus. Dopodiché, il fusto e il manico dell'otturatore sono stati rimossi utilizzando una fresa rotonda in un manipolo ad alta velocità sotto abbondante spruzzo d'acqua a livello della giunzione cemento-smalto.
Nel gruppo CLC, un cono master di gutta-percha di dimensione 40, con un cono di affusolamento 0,02 (Dentsply Tulsa Dental Specialties) rivestito di sigillante AH Plus è stato inserito fino al WL. La condensazione laterale è stata ottenuta in ogni canale utilizzando coni accessori fine-media (DiaDent, Burnaby, BC, Canada) con l'aiuto di un diffusore a dito di dimensione B (Dentsply Maillefer). Il diffusore è stato inizialmente introdotto 3 mm prima del WL e la compattazione è stata eseguita fino a 6 mm coronali da questo punto. L'eccesso coronale di gutta-percha è stato rimosso con uno strumento riscaldato.
Nel gruppo WVC, ogni canale è stato dotato di un cono di gutta-percha Reciproc R40 (VDW; dimensione 40, 0,06 di taper) che è stato utilizzato per applicare il sigillante AH Plus sulle pareti del canale. È stato selezionato un plugger (M Plugger; EIE/Analytic, Redmond, WA, USA) che penetrava fino a 5 mm dal WL. Un'unità System B (SybronEndo, Orange, California, USA) è stata impostata a 200°C durante la condensazione del cono di gutta-percha primario (down-pack) e a 100°C quando si adattava e si condensava la porzione apicale del riempimento compattando incrementi di 2 mm di gutta-percha riscaldata; infine, a 250°C, il resto del cono secondario è stato ammorbidito prima della condensazione verticale. Nei gruppi CLC e WVC, la forza applicata allo spreader o al plugger è stata controllata utilizzando una bilancia digitale domestica e mantenuta a un massimo di 2 kg (Blum et al. 1997).
Dopo le procedure di riempimento delle radici, è stato rimosso il 1 mm coronale dei materiali di riempimento, la cavità è stata riempita con un materiale di riempimento temporaneo (Cavit; 3M ESPE, Seefeld, Germania) e i denti sono stati conservati in acqua distillata sterile (37° C e 100% di umidità relativa) per garantire una completa indurimento del sigillante. Successivamente, sono state eseguite scansioni micro-CT post riempimento delle radici di ciascun campione utilizzando gli stessi parametri. Un operatore esperto ha eseguito tutte le procedure sperimentali per evitare variabilità interoperatoria.
Valutazione delle micro-fessure dentinali
Un processo di sovrapposizione automatica basato sul contorno esterno della radice utilizzando 1000 interazioni con il software Seg3D v.2.1.5 (Centro CIBC degli Istituti Nazionali della Salute del NIH, Istituto Nazionale delle Scienze Mediche Generali, Bethesda, MD, USA) ha co-registrato le immagini delle serie dei campioni dopo la preparazione del canale e dopo le procedure di otturazione della radice. Successivamente, le immagini sezionali delle radici mesiali sono state esaminate da 3 esaminatori precedentemente calibrati dal livello di furcazione all'apice (n = 41.660) per identificare la presenza di micro-fessure dentinali. In primo luogo, le immagini post-otturazione sono state analizzate e il numero delle sezioni trasversali con difetti dentinali è stato registrato. Successivamente, le immagini sezionali corrispondenti alla post-preparazione sono state esaminate per verificare la pre-esistenza di tali difetti dentinali. Per convalidare il processo di screening, le analisi delle immagini sono state ripetute due volte a intervalli di 2 settimane; in caso di divergenza, le immagini sono state esaminate contemporaneamente dai tre valutatori fino a raggiungere un accordo.
Risultati
In generale, il 30,75% (n = 12.810) delle immagini pre + post-filling mostrava difetti dentinali. Micro-fessure dentinali dopo le procedure di pulizia e modellamento sono state osservate nel 18,68% (n = 2.510), 15,99% (n = 2.389) e 11,34% (n = 1.506) delle immagini sezionali dei gruppi GC, CLC e WVC, rispettivamente. Questa era la stessa quantità di difetti osservati nelle corrispondenti immagini post-filling, il che significa che le procedure di riempimento del canale radicolare con tutte le tecniche testate non hanno generato nuove micro-fessure.
Discussione
Questo è il primo studio che valuta l'incidenza dei difetti dentinali dopo il riempimento del canale radicolare utilizzando una metodologia di imaging non distruttiva. La tecnologia Micro-CT offre la possibilità di esaminare la radice prima di qualsiasi procedura del canale radicolare. Considerando che le condizioni di stoccaggio complessive prima, durante e dopo le procedure endodontiche potrebbero influenzare l'incidenza dei difetti dentinali, nello studio attuale sono stati utilizzati denti estratti conservati in un mezzo liquido (Bürklein et al. 2013, Liu et al. 2013). Nonostante rapporti recentemente non pubblicati che hanno evidenziato l'insorgenza di fessurazioni spontanee in sottili sezioni trasversali di dentina dopo un breve periodo di essiccazione, non sono state osservate nuove micro-fessure durante le procedure di scansione in condizioni non umide. Questo può essere spiegato dal fatto che la struttura della radice è stata mantenuta intatta poiché non è stata eseguita alcuna procedura di sezionamento. In questo modo, si può ipotizzare che la microstruttura della dentina sia meno influenzata dalle condizioni non umide della procedura di scansione di 25 minuti rispetto a quando la radice è sezionata in fette sottili.
I risultati attuali indicano che le tecniche GC, CLC e WVC non erano associate allo sviluppo di nuovi difetti dentinali, considerando che ogni micro-fessura osservata nelle sezioni trasversali dopo le procedure di otturazione radicolare era anche presente nelle immagini corrispondenti post-preparazione. Questo risultato contrasta con quelli di studi precedenti in cui è stata dimostrata una relazione diretta tra l'otturazione del canale e lo sviluppo di micro-fessure dentinali (Shemesh et al. 2009, Barreto et al. 2012, Kumaran et al. 2013, Topçuoğlu et al. 2014, Çapar et al. 2015). Shemesh et al. (2009) hanno osservato che sia la compattazione laterale che le tecniche di otturazione passiva hanno creato difetti dentinali, con la prima che mostrava significativamente più difetti. In un altro studio, è stato anche riportato che il gruppo di compattazione laterale aveva significativamente più difetti dentinali rispetto al gruppo di controllo preparato ma non otturato (Shemesh et al. 2010). Allo stesso modo, Kumaram et al. (2013) hanno trovato che la compattazione laterale produceva significativamente più difetti rispetto all'otturazione passiva. Topçuoğlu et al. (2014) hanno osservato difetti dentinali in denti otturati utilizzando la tecnica passiva, mentre Çapar et al. (2015) hanno mostrato che solo 1 nuova fessura è stata osservata dopo le procedure di otturazione a cono singolo. Al contrario, Barreto et al. (2012) non ha trovato differenze riguardo all'incidenza di difetti dentinali confrontando canali preparati otturati con diverse tecniche. La discrepanza dei risultati attuali con quelli precedentemente riportati può essere spiegata da differenze nel disegno metodologico, comprese le dissimilarità riguardanti i protocolli di otturazione, i metodi di osservazione, la selezione del campione e anche la nomenclatura utilizzata per classificare i difetti (Versiani et al. 2015).
L'associazione delle tecniche di riempimento dei canali radicolari con lo sviluppo di difetti dentinali è stata ampiamente basata su metodi di sezionamento delle radici con visualizzazione diretta dei campioni tramite microscopia ottica (Shemesh et al. 2009, Barreto et al. 2012, Kumaran et al. 2013, Topçuoğlu et al. 2014, Çapar et al. 2015). Questa procedura ha lo svantaggio della sua natura distruttiva, che è stata probabilmente la causa principale dei risultati riportati. Nella maggior parte di questi studi, i gruppi di controllo utilizzavano denti non preparati in cui non è stato osservato alcun difetto dentinale (Shemesh et al. 2009, Kumaran et al. 2013, Topçuoğlu et al. 2014, Çapar et al. 2015); tuttavia, in questi gruppi, gli autori non hanno tenuto conto del potenziale danno alla dentina radicolare prodotto dall'azione combinata della preparazione meccanica del canale e del riempimento, dall'attacco chimico dell'irrigante a base di NaOCl e dalle procedure di sezionamento. Questo difetto metodologico è stato recentemente evidenziato in due studi di micro-CT in cui la preparazione del canale radicolare con diversi sistemi in nichel-titanio non ha indotto la formazione di nuove micro-fessure dentinali (De-Deus et al. 2014, 2015b). Interessante, nei tre studi che utilizzavano gli stessi metodi convenzionali di sezionamento delle radici, sono stati osservati difetti dentinali anche nel gruppo di controllo non trattato (Barreto et al. 2012, Bürklein et al. 2013, Arias et al. 2014). Gli autori hanno collegato la sua presenza a forze di masticazione eccessive o forze di estrazione applicate alle radici (Barreto et al. 2012, Arias et al. 2014).
Si può ancora sostenere che, rispetto alla valutazione microscopica, l'immagine di output del micro-CT possa avere una bassa risoluzione, risultando in una soglia ridotta per valutare la formazione di nuovi difetti dentinali. Rispetto alla tomografia convenzionale, la tecnologia micro-CT utilizza raggi X ad alta energia con punti focali più piccoli, rivelatori più fini e più densamente impacchettati e tempi di esposizione più lunghi, che sono più efficaci nel penetrare materiali densi, consentendo una risoluzione spaziale che è di gran lunga superiore rispetto a vari output di immagini in sezione trasversale acquisiti con microscopi. Nella maggior parte di questi studi, l'ingrandimento microscopico varia da 8X a 25X (Bier et al. 2009, Shemesh et al. 2009, Bürklein et al. 2013, Hin et al. 2013, Liu et al. 2013, Abou El Nasr & Abd El Kader 2014, Arias et al. 2014, Arslan et al. 2014, Kansal et al. 2014, Priya et al. 2014, Adl et al. 2015, Aydin et al. 2015, Karataş et al. 2015, Ustun et al. 2015). In un'indagine preliminare condotta dagli autori presenti (dati non ancora pubblicati), è stata eseguita un'indagine micro-CT su diverse gamme e estensioni di fette dentinali positive difettose per verificare se l'estensione completa delle micro-fessure dentinali visualizzate sotto stereomicroscopia convenzionale fosse osservata anche attraverso immagini in sezione trasversale del micro-CT. I risultati hanno confermato l'affidabilità di questa tecnologia contemporanea per la rilevazione di difetti dentinali, poiché nessun difetto osservato nella stereomicroscopia è stato non rilevato dal micro-CT.
La tecnologia Micro-CT non distruttiva presenta anche diversi vantaggi rispetto all'approccio ben consolidato della sezione radicale. Mentre quest'ultimo consente l'analisi di solo alcune fette per dente, il che può comportare una perdita di informazioni, il metodo altamente accurato del micro-CT (De-Deus et al. 2014, 2015a, 2015b) consente la valutazione di centinaia di fette per campione. Questo spiega la minore frequenza di micro-fessure dentinali osservate nei gruppi di controllo dei modelli di sezione radicale rispetto agli studi con micro-CT (De-Deus et al. 2014, 2015b). Inoltre, questa nuova tecnologia consente non solo la visualizzazione di difetti dentinali preesistenti, ma anche la loro precisa localizzazione lungo la radice, prima e dopo il riempimento del canale, migliorando la validità interna dell'esperimento poiché ogni campione funge da proprio controllo. Inoltre, la tecnologia micro-CT consente di sovrapporre ulteriori esperimenti sugli stessi campioni, monitorando lo sviluppo di difetti dentinali dopo il ritratamento del canale radicolare, la preparazione dello spazio posteriore e le procedure di rimozione posteriore.
Legenda della figura
Figura 1 (a) Modello 3D di una radice mesiale di un primo molare mandibolare che presenta una micro-fessura nel suo aspetto distale. (b-c) sezioni trasversali rappresentative del terzo coronale della stessa radice dopo la preparazione e il riempimento del canale radicolare, che mostrano rispettivamente che la linea di frattura cambia posizione in base al livello della sezione. Mentre nelle prime 3 sezioni la frattura sarebbe classificata come 'frattura completa', nelle altre sezioni, l'estensione della stessa frattura porterebbe a classificarla poi come 'fratture incomplete' o fratture non correlate ai canali radicolari. (d) Immagine che mostra la vista 3D della micro-fessura nella radice mesiale riempita.
Conclusione
In base alle condizioni di questo studio, si può concludere che le procedure di riempimento radicolare con le tecniche GC, CLC e WVC non hanno indotto lo sviluppo di nuove microfessure dentinali.
Autori: G. De-Deus, F. G. Belladonna, E. J. N. L. Silva, E. M. Souza, J. C. A. Carvalhal, R. Perez, R. T. Lopes, M. A. Versiani
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