Sviluppo di Microfessure Dentinali dopo la Preparazione del Canale: Uno Studio Longitudinale in Situ con Microtomografia Computerizzata Utilizzando un Modello di Cadavere

Abstract

Introduzione: Lo scopo di questo studio era valutare lo sviluppo di microfessure dentinali dopo la preparazione del canale radicolare con i sistemi Reciproc e ProTaper Universal utilizzando un modello in situ di cadavere mediante un sistema di imaging a microtomografia computerizzata (micro-CT). Metodi: Durante l'autopsia, sono stati asportati 8 blocchi ossei mascellari contenenti almeno i primi e i secondi denti premolari (n = 16), scansionati a una risoluzione di 13,18 mm e distribuiti casualmente in 2 gruppi (n = 8) secondo il protocollo di preparazione: sistemi Reciproc e ProTaper Universal. I canali radicolari sono stati preparati fino agli strumenti R25 e F2 nei gruppi Reciproc e ProTaper Universal, rispettivamente. Dopo le procedure di preparazione, i campioni sono stati scansionati nuovamente e le immagini di sezione trasversale preoperatorie e postoperatorie delle radici (n = 19.060) sono state esaminate per identificare la presenza di difetti dentinali. Risultati: Nel gruppo Reciproc, sono state analizzate 9176 immagini di sezione trasversale e non è stata osservata alcuna fessura. Nel gruppo ProTaper Universal, 244 delle 9884 fette di sezione trasversale (2,46%) presentavano difetti dentinali; tuttavia, tutti i difetti erano già presenti nelle corrispondenti immagini preoperatorie, indicando che non è stata creata alcuna nuova microfessura dopo la preparazione del canale. Conclusioni: La preparazione in situ del canale radicolare dei premolari mascellari con i sistemi Reciproc e ProTaper Universal non ha indotto la formazione di microfessure dentinali in un modello di cadavere come osservato dalla micro-CT. (J Endod 2017;43:1553–1558)

Negli ultimi anni, l'occorrenza di fratture radicolari in denti sani o trattati/restaurati endodonticamente è diventata una preoccupazione importante in endodonzia. La frattura radicolare è stata definita come un evento clinico devastante ed è attualmente una delle principali cause di perdita di denti. Nel corso degli anni, sono state suggerite diverse eziologie ipotetiche per la frattura radicolare, comprese le ipotesi che la frattura radicolare inizierebbe da microfessure dentinali causate dalla disidratazione della dentina, dalla posizione dei perni e dalla corrosione, dal design degli spanditori o da forze eccessive durante le procedure di otturazione. Alcuni anni dopo, Bier et al e Shemesh et al hanno anche correlato la formazione di microfessure dentinali alla preparazione del canale radicolare eseguita con strumenti in nichel-titanio (NiTi) azionati da motore. Poiché la preparazione meccanica del canale radicolare è diventata la norma per la modellazione del canale radicolare, non sorprende che questo fenomeno abbia guadagnato sempre più importanza nel campo della ricerca endodontica. In generale, la metodologia utilizzata nella maggior parte degli studi ex vivo sulla formazione di microfessure dentinali include il sezionamento del campione, seguito dall'osservazione post-operatoria della superficie dentinale esposta utilizzando dispositivi microscopici ottici. Tuttavia, questo modello sperimentale presenta alcune limitazioni critiche che riducono la sua affidabilità complessiva, come la natura distruttiva del metodo, l'osservazione bidimensionale, l'assenza di un'ispezione a tutto campo del dente e la mancanza di follow-up longitudinale, poiché non consente di esaminare il campione non preparato. In questo modo, è improbabile che i risultati riportati nella maggior parte di questi studi, in cui sono state osservate fessure in oltre il 40% dei campioni, riflettano la realtà clinica. La logica scientifica dietro questo scenario inconcludente indicherebbe che le limitazioni dei metodi convenzionali sono infatti soggette a errori sistematici di analisi e, di conseguenza, lontane da un modello sperimentale ideale.

Recenti progressi tecnologici nel campo dell'imaging, come l'introduzione della microtomografia computerizzata (micro-CT) nella ricerca dentale, hanno portato a una comprensione più completa della formazione di microfessure dentinali. La micro-CT è una tecnologia altamente accurata e non distruttiva che consente la valutazione longitudinale dei campioni durante le procedure sperimentali; di conseguenza, ogni dente funge da proprio controllo, centinaia di sezioni possono essere valutate per campione e tutta l'estensione dei difetti può essere tracciata. Utilizzando questo metodo, De Deus et al hanno dimostrato una chiara mancanza di relazione causale tra lo sviluppo di microfessure dentinali e la preparazione del canale con sistemi rotativi e reciprocanti. Questa conclusione è stata successivamente confermata da altri studi che utilizzano la stessa metodologia. Tuttavia, gli autori hanno riportato un numero significativo di difetti preesistenti sulle radici probabilmente causati da forze estrattive eccessive e/o condizioni di stoccaggio dei denti. Di conseguenza, queste condizioni non rappresentano nemmeno un modello sperimentale vicino all'ideale. Pertanto, anche con un considerevole corpo di prove accumulate negli ultimi 30 anni, diversi aspetti riguardanti la formazione di fessure e le procedure endodontiche rimangono inconcludenti e domande critiche sono ancora aperte. Recentemente, è stato suggerito un modello cadaverico come approccio metodologico ideale per una valutazione completa della formazione di microfessure dentinali poiché le proprietà viscoelastiche dell'apparato di attacco assorbirebbero le forze applicate ai tessuti dentali durante le procedure di preparazione del canale radicolare.

Per quanto a conoscenza degli autori, la letteratura scientifica attuale manca di un rapporto sperimentale longitudinale non distruttivo in situ su questo tema. Pertanto, questo studio è stato progettato per indagare la potenziale relazione causa-effetto tra la preparazione del canale radicolare eseguita da 2 sistemi NiTi a motore (Reciproc; VDW, Monaco di Baviera, Germania e ProTaper Universal; Dentsply Maillefer, Ballaigues, Svizzera) e la formazione di microfessure dentinali in un modello di cadavere utilizzando la tecnologia micro-CT.

Materiali e Metodi

Calcolo della Dimensione del Campione

La dimensione ideale del campione per questo modello di cadavere sulla formazione di microfessure è stata calcolata sulla base dello studio di Arias et al. La dimensione dell'effetto stimata di 3.125 è stata inserita insieme a un errore di tipo alfa di 0.05 e a una potenza-beta di 0.95 in un test t per la famiglia statistica dei mezzi indipendenti (G*Power 3.1 per MacIntosh). I risultati hanno indicato una dimensione minima totale del campione di 8 denti per osservare differenze nelle microfessure tra i gruppi.

Selezione del campione

Otto blocchi ossei dentoalveolari mascellari contenenti 3–5 denti adiacenti sono stati raccolti dall'autopsia di diversi donatori adulti dopo il consenso informato ottenuto dai familiari sotto un protocollo di ricerca approvato dal Dipartimento di Medicina Legale locale e dal Comitato Nazionale per l'Etica della Ricerca Sanitaria (protocollo #931.732). L'età dei donatori variava da 19 a 30 anni (età media, 23 anni). I criteri di inclusione erano la presenza di primi e secondi premolari mascellari non cariati circondati da osso alveolare e legamento parodontale. I blocchi ossei sono stati conservati a —20^◦C e sottoposti alle procedure sperimentali entro 1 mese dalla loro raccolta.

Prima delle procedure di scansione, i blocchi ossei congelati sono stati rimossi dal congelatore e messi in un frigorifero a una temperatura costante di 8^◦C per un lento scongelamento. Dopo 3–4 ore, ciascun blocco osseo è stato scansionato in un dispositivo micro-CT (SkyScan 1173; Bruker-microCT, Kontich, Belgio) utilizzando una risoluzione isotropica di 13,18 mm a 90 kV e 88 mA attraverso una rotazione di 360^◦ attorno all'asse verticale, con un passo di rotazione di 0,5^◦, un tempo di esposizione della camera di 1000 millisecondi e una media dei fotogrammi di 5. I raggi X sono stati filtrati con un filtro di alluminio spesso 1 mm. Le immagini acquisite sono state ricostruite in sezioni trasversali con il software NRecon v.1.6.10 (Bruker-microCT) utilizzando parametri standardizzati per l'indurimento del fascio (15%), correzione dell'artefatto ad anello di 5 e limiti di contrasto (0,0095–0,03), risultando nell'acquisizione di 1100–1300 sezioni trasversali per blocco osseo.

Preparazione del Canale Radicolare

Dopo le procedure di scansione e ricostruzione, i primi e secondi premolari mascellari di ciascun blocco osseo sono stati selezionati per le procedure sperimentali (n = 16). I primi premolari avevano 2 canali, mentre i secondi premolari avevano solo 1 canale radicolare. Dopo la preparazione della cavità d'accesso convenzionale, la lunghezza di lavoro (WL) è stata stabilita a 1 mm dal forame apicale utilizzando un K-file di dimensione 10 (Dentsply Maillefer) con l'ausilio di un localizzatore apicale (Root ZX; J Morita USA Inc, Irvine, CA) e confermata da radiografia digitale. Successivamente, è stato stabilito il percorso di scorrimento esplorando un K-file in acciaio inossidabile di dimensione 15 (Dentsply Maillefer) fino alla WL. Poi, i denti sono stati assegnati casualmente a 2 gruppi sperimentali (n = 8). Nel gruppo Reciproc, lo strumento R25 (25/0.08) è stato attivato in movimento reciproco (VDW Silver; VDW) e spostato in direzione apicale con leggera pressione apicale utilizzando un movimento di picchiettamento lento di circa 3 mm di ampiezza. Dopo 3 movimenti di picchiettamento, lo strumento è stato rimosso dal canale e pulito. La WL è stata raggiunta nella terza onda di strumentazione per tutti i denti. Nel gruppo ProTaper Universal, lo strumento SX è stato utilizzato fino a metà della WL, seguito dagli strumenti S1, S2, F1 e F2 fino alla WL completa, con un movimento delicato di in- e-out (VDW Silver), secondo le istruzioni del produttore (SX, S1 e S2, 300 rpm e 3 Ncm; F1 e F2, 300 rpm e 2 Ncm).

Ogni set di strumenti è stato utilizzato per ingrandire 2 denti, e un operatore esperto ha eseguito tutte le procedure sperimentali dopo un sostanziale addestramento con i sistemi. Durante la preparazione, un totale di 30 mL di ipoclorito di sodio al 2,5% è stato somministrato in ciascun canale radicolare utilizzando un ago a doppio portale NaviTip da 31 gauge (Ultradent Products Inc, South Jordan, UT). È stata eseguita un'irrigazione finale con 5 mL di EDTA al 17% e 5 mL di acqua bidistillata, seguita dall'asciugatura con punti di carta assorbente (Dentsply Maillefer). Successivamente, i blocchi ossei sono stati sottoposti a una nuova scansione e ricostruzione applicando le impostazioni dei parametri iniziali.

Analisi delle Immagini

Le immagini ricostruite dei blocchi ossei prima e dopo la preparazione del canale sono state co-registrate utilizzando l'algoritmo affine del software 3D Slicer v.4.6.2 (disponibile su http://www.slicer.org). CTVol v.2.3 (Bruker-microCT) è stato utilizzato per la visualizzazione tridimensionale e l'analisi qualitativa dei blocchi ossei (Fig. 1). Successivamente, tutte le immagini delle sezioni trasversali dei denti premolari (n = 19.060) sono state esaminate dalla giunzione cemento-smalto all'apice da 3 esaminatori precedentemente calibrati che erano all'oscuro dei gruppi sperimentali, con l'obiettivo di identificare la presenza di 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 insieme fino a raggiungere un accordo.

Risultati

Figure 2 e 3 mostrano immagini rappresentative dei terzi coronali, medi e apicali delle radici dei denti premolari prima e dopo la preparazione con i sistemi Reciproc e ProTaper Universal, rispettivamente. Nel gruppo Reciproc, sono state analizzate 9176 immagini in sezione trasversale e non è stata osservata alcuna crepa. Nel gruppo ProTaper Universal, 244 delle 9884 fette in sezione trasversale (2,46%) presentavano difetti dentinali. Questi difetti sono stati osservati in solo 1 dente e erano già presenti nelle immagini preoperatorie corrispondenti (Fig. 4).

Discussione

Nello studio attuale, è stato utilizzato un modello di cadavere in situ per studiare l'effetto della preparazione del canale radicolare con 2 sistemi NiTi ben consolidati (Reciproc e ProTaper Universal) sullo sviluppo di difetti dentinali attraverso l'imaging micro-CT. I difetti dentinali osservati dopo le procedure di preparazione erano già presenti nelle immagini preoperatorie corrispondenti, indicando che non è stata creata alcuna nuova micro-fessura dai sistemi testati. Infatti, i difetti erano localizzati al confine di solo 1 dente (Fig. 4), e queste fessure erano probabilmente causate durante le procedure per rimuovere il blocco osseo dalla mascella. Pertanto, l'ingrandimento meccanico del sistema del canale radicolare dei premolari mascellari in questo studio non potrebbe essere associato alla formazione di microfessure. I risultati presenti contrastano nettamente con diverse pubblicazioni precedenti che hanno dimostrato una chiara correlazione tra le preparazioni del canale radicolare e l'inizio e/o la propagazione di fessure dentinali.

Ogni giorno, la maggior parte degli studi che correlano la preparazione meccanica e lo sviluppo di difetti dentinali si basa su metodi di sezionamento delle radici e osservazione diretta mediante microscopia ottica. Gli strumenti ProTaper Universal e Reciproc utilizzati in rotazione e reciprocità, rispettivamente, sono stati valutati in questo studio a causa dei rapporti contrastanti sul loro impatto sulla dentina radicolare che porta a difetti dentinali. In questi studi, l'incidenza di microfessure dentinali dopo la preparazione con il sistema ProTaper Universal fino allo strumento F2 variava dal 50% all'80%, mentre la preparazione con

gli strumenti Reciproc R25 ha causato fessure nel 5% al 65% del campione. Questa alta incidenza di fessure osservata dopo la preparazione del canale con questi strumenti è ben lontana dalla realtà clinica, suggerendo un grande svantaggio in questo modello sperimentale distruttivo. Pertanto, questa discrepanza nei risultati può essere spiegata in modo ragionevole da differenze significative tra i modelli sperimentali.

Sebbene l'uso di denti non preparati come controlli sembri convalidare le principali conclusioni degli studi di sezionamento delle radici, questi gruppi sono stati in grado di controllare solo le sollecitazioni meccaniche causate dal sistema di preparazione meccanica NiTi in sé, trascurando l'interazione così come l'effetto cumulativo di tutte le fonti di stress a cui i gruppi sperimentali sono stati sottoposti, come l'attacco chimico dell'irrigazione a base di ipoclorito di sodio e la procedura di sezionamento. È interessante notare che difetti dentinali sono stati segnalati anche nei denti di controllo non trattati in 2 studi di sezionamento delle radici, e gli autori hanno spiegato che la loro presenza era dovuta a forze indotte durante l'estrazione, carichi eccessivi causati da disfunzione occlusale prima dell'estrazione, trauma precedente e/o le procedure di taglio. È importante considerare che, poiché le tecniche di sezionamento convenzionali consentono la valutazione di solo pochi spicchi per dente, c'è una reale possibilità di perdere difetti esistenti lungo la radice, il che significa che i gruppi di controllo in questi studi erano probabilmente inclini a sottovalutare la presenza di microfessure pretrattamento. D'altra parte, un risultato notevolmente diverso è stato riportato da uno studio precedente che utilizzava la tecnologia micro-CT, in cui sono stati osservati 9016 spicchi con difetti dentinali nel gruppo di controllo, dimostrando l'affidabilità di questo metodo.

Una preoccupazione aggiuntiva riguardo agli studi sulla generazione di crepe è legata alle condizioni di conservazione del campione, poiché la risposta biomeccanica della dentina radicolare all'istruzione del canale radicolare è stata recentemente dimostrata essere influenzata dall'idratazione della dentina. Nelle radici idratate, l'istruzione con strumenti NiTi manuali, reciprocanti o rotanti non ha comportato concentrazioni residue di microstrain. Considerando che la propagazione delle crepe può continuare nelle fette di radice anche dopo 1 mese di conservazione senza ulteriori stress sulla dentina, lo stato di base del campione è cruciale per l'affidabilità degli studi di laboratorio sullo sviluppo di microcrepe dentinali. La temperatura necessaria per la conservazione non è esattamente definita dai dati scientifici, e l'effetto di diverse temperature di conservazione sul comportamento biomeccanico e biologico è discusso in modo controverso. Non esiste un accordo internazionale, regolamenti generali o standard di banca dei tessuti su una temperatura di conservazione specifica per i denti. Dichiarazioni recenti dell'American Association of Tissue Banks raccomandano una temperatura di conservazione di —20^◦C per un massimo di 6 mesi di conservazione e —40^◦C per periodi più lunghi di conservazione profonda. In realtà, le influenze della durata della conservazione e della temperatura di congelamento sulle proprietà biomeccaniche dei denti non sono completamente comprese e devono ancora essere determinate. In questo studio, la temperatura di conservazione di —20^◦C, come raccomandato dall'American Association of Tissue Banks, e il lento scongelamento per le procedure di scansione e preparazione non hanno influenzato la struttura dell'osso o dei denti.

La principale motivazione per questo studio deriva dai risultati di 2 studi in vivo e 2 studi utilizzando modelli di cadaveri umani freschi, nei quali non è stata osservata alcuna crepa dopo diverse procedure quando il dente è stato mantenuto in situ. Secondo gli autori, le proprietà viscoelastiche dell'apparato di attacco assorbirebbero le forze applicate ai tessuti dentali, prevenendo la formazione di microcrepe dopo diverse procedure endodontiche, il che supporta i risultati attuali. In questo studio, l'uso di un modello di cadavere fresco in situ in cui l'osso e il legamento parodontale sono rimasti intatti, associato a una metodologia altamente accurata e non distruttiva nella valutazione dei campioni, è supportato da uno studio precedente in cui questi approcci metodologici sono stati suggeriti come un metodo più riproducibile per testare le microcrepe. Inoltre, è stato fatto un ulteriore passo avanti durante la selezione e distribuzione dei campioni per ridurre l'influenza di altri fattori confondenti che sono stati correlati ai denti incrinati, come il mezzo e il tempo di conservazione, il gruppo di denti, l'anatomia della radice e del canale radicolare, l'età e il sesso dei pazienti, le morfologie della radice e del canale, così come la funzione masticatoria e la presenza di interferenze escursive o qualsiasi parafunzione a cui i denti potrebbero essere soggetti durante la vita del paziente. Ci si aspetta che il carattere stimolante dei risultati attuali possa portare altri gruppi di ricerca a seguire e migliorare questa metodologia longitudinale di micro-CT in situ, portando alla possibilità di comprendere meglio la complessità dello sviluppo delle microcrepe dentinali nei denti.

Pertanto, nelle condizioni di questo studio su modello cadaverico in situ, si può concludere che la preparazione del canale radicolare dei premolari mascellari con i sistemi Reciproc e ProTaper Universal non ha indotto la formazione di microfessure dentinali, come osservato mediante imaging micro-CT.

Autori: Gustavo De-Deus, DDS, MSc, PhD, Júlio César de Azevedo Carvalhal, Felipe Gonçalves Belladonna, MSc, Emmanuel João Nogueira Leal Silva, Ricardo Tadeu Lopes, Renato Evando Moreira Filho, Erick Miranda Souza, José Claudio Provenzano, Marco Aurélio Versiani

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