Valutazione In Vivo della Coppia Operativa Generata da Due Strumenti Rotanti in Nichel-Titanio durante la Preparazione del Canale Radicolare

Abstract

Introduzione: Questo studio in vivo ha valutato la coppia operativa e il tempo di preparazione dei sistemi rotanti ProTaper NEXT (Dentsply Maillefer; Ballaigues, Svizzera) e EdgeFile X7 (EdgeEndo; Albuquerque, Nuovo Messico, Stati Uniti) durante la preparazione del canale radicolare dei premolari mascellari.

Metodi: Dieci premolari mascellari a doppia radice con canali indipendenti sono stati selezionati. Ogni canale in ciascun dente è stato preparato con uno dei sistemi rotanti (n = 10), ProTaper NEXT o EdgeFile X7. Gli strumenti sono stati ruotati a 300 rpm con una coppia massima impostata a 2 N.cm utilizzando un motore elettrico (KaVo; Biberach, Germania) che ha registrato automaticamente i valori di coppia ogni 1/10 di secondo (ds). La coppia operativa (N.cm) e il tempo di preparazione (s) del primo strumento di modellamento (dimensione 17/.04) di entrambi i sistemi rotanti sono stati registrati e confrontati statisticamente utilizzando il test Mann–Whiney U con un livello di significatività fissato al 5%.

Risultati: Nessuno strumento ha mostrato deformazione della flauto o ha subito un guasto intracanalare. Non sono state trovate differenze tra gli strumenti riguardo ai valori massimi (picco) di coppia (p > 0.05). EdgeFile X7 17/.04 ha richiesto un tempo di preparazione significativamente inferiore (3.75 secondi intervallo interquartile [IQR]: 3.2–9.0) rispetto a ProTaper NEXT X1 (15.45 secondi IQR: 8.35–21.1) (p < 0.05). I valori mediani di coppia operativa di ProTaper NEXT X1 (0.26 N.cm; IQR: 0.18–0.49) erano significativamente più alti rispetto a EdgeFile X7 17/.04 (0.09 N.cm; IQR: 0.05–0.17) (p < 0.05).

Conclusioni: Sebbene non sia stata riscontrata alcuna differenza tra i valori mediani di picco di coppia degli strumenti ProTaper NEXT X1 e EdgeFile X7 17/.04, i risultati della coppia operativa e del tempo di strumentazione sono stati influenzati dai loro diversi design e leghe durante la preparazione clinica dei canali radicolari.

Introduzione

Attualmente, sono disponibili sul mercato molte diverse marche di strumenti rotanti in nichel-titanio (NiTi). I recenti progressi nella metallurgia e nei processi di produzione hanno consentito lo sviluppo di strumenti più flessibili e resistenti alla frattura grazie al loro design innovativo e ai trattamenti termici.

Il sistema ProTaper NEXT (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Svizzera) presenta un design brevettato che incorpora un cono variabile e un nucleo rettangolare decentrato. Gli strumenti sono realizzati in lega di NiTi M-Wire, che ne migliora la flessibilità e la resistenza alla fatica ciclica. Secondo il produttore, l'asse di rotazione di ProTaper NEXT differisce dal suo centro di massa. Pertanto, solo due punti della sezione trasversale rettangolare toccano le pareti del canale alla volta, potenzialmente migliorando l'efficienza di modellamento degli strumenti. Gli strumenti EdgeFile X7 (Edge Endo; Albuquerque, Nuovo Messico, Stati Uniti) hanno un cono costante di 0.04, una sezione trasversale triangolare e un angolo di elica variabile. Sono anche fabbricati tramite un processo proprietario chiamato FireWire, che è una combinazione di trattamento termico e applicazioni criogeniche che potenzialmente non solo aumenta la flessibilità e la resistenza, ma riduce anche l'effetto memoria di forma intrinseco degli strumenti in NiTi (Fig. 1).

Uno studio precedente ha dimostrato che gli strumenti EdgeFile avevano una maggiore resistenza alla fatica ciclica rispetto agli strumenti Vortex Blue (Dentsply Sirona) e EndoSequence (Brasseler USA, Savannah, Georgia, Stati Uniti). Allo stesso modo, il ProTaper NEXT ha mostrato una resistenza superiore alla fatica ciclica rispetto al ProTaper Universal (Dentsply Sirona) e Hyflex CM (Colténe Whaledent; Cuyahoga Falls, Ohio, Stati Uniti). Tuttavia, ci sono ancora dati limitati sulla resistenza torsionale di questi sistemi rotanti in NiTi trattati termicamente. Inoltre, la maggior parte dei test di laboratorio fornisce solitamente solo informazioni su una singola proprietà meccanica alla volta. Al contrario, molti fattori diversi possono generare stress sugli strumenti durante la preparazione del canale radicolare nelle cliniche.

Recentemente, è stata proposta una nuova metodologia per indagare le prestazioni degli strumenti rotanti in vivo utilizzando un software dedicato che registra le variazioni minime nel torque, a brevi intervalli di tempo, generato da un motore endodontico durante la preparazione del canale radicolare. È stato dimostrato che il torque richiesto per gli strumenti rotanti Twisted-File (TF) (KerrEndo; Orange, California, Stati Uniti) per raggiungere il termine apicale del canale, ad esempio, era significativamente ridotto da una precedente espansione coronale. Il torque degli strumenti TF è stato anche influenzato dalla tecnica operativa, in quanto un movimento verso l'interno (o movimento a picchiettare) richiedeva più torque rispetto al movimento verso l'esterno o al movimento di spazzolamento.

Considerando che l'alta precisione di questo nuovo metodo di misurazione del torque operativo potrebbe fornire informazioni utili riguardo alle prestazioni cliniche di diversi strumenti endodontici, il presente studio mirava a confrontare il torque operativo e il tempo di preparazione del primo strumento di modellamento (dimensione 17/.04) dei sistemi rotanti ProTaper NEXT e EdgeFile X7 NiTi, durante la preparazione del canale radicolare di premolari mascellari a doppia radice in vivo.

Materiali e Metodi

Dieci pazienti (4 maschi, 6 femmine) di età compresa tra 21 e 65 anni (media: 43,6 ± 12,42), senza storia medica contributiva, che necessitavano di trattamento endodontico di premolari mascellari a doppia radice, sono stati selezionati tra coloro che partecipavano a un progetto di ricerca clinica sull'anatomia dentale basato sulla tomografia computerizzata a fascio conico presso la Clinica Dentale dell'Università “Sapienza” di Roma (Protocollo del Comitato Etico #528/17).

Il consenso informato è stato ottenuto da ciascun paziente prima della procedura sperimentale. Dopo un esame clinico e radiografico, sono stati inclusi solo i denti con due radici e due canali indipendenti, classificati come di difficoltà minima o moderata secondo il Modulo di Valutazione e le Linee Guida per la Difficoltà dei Casi Endodontici dell'Associazione Americana degli Endodontisti. I criteri di esclusione comprendevano denti con anomalie, storia di trauma, trattamento endodontico precedente, riassorbimento radicolare, canali non patentati, curvature canalari severe (>30), canali più grandi di un file K di dimensione 20, o altri tipi di configurazione canalare.

Le cavità di accesso endodontico convenzionali sono state preparate utilizzando frese rotonde, dopo anestesia locale e isolamento con diga di gomma. L'irrigazione è stata eseguita utilizzando ipoclorito di sodio al 5% e la pervietà è stata confermata con un K-file manuale di dimensione 10. La lunghezza di lavoro (WL) è stata stabilita utilizzando un localizzatore apicale elettronico (Apex ID; Kerr, Orange, California, Stati Uniti) e un percorso di scorrimento manuale è stato creato in entrambi i canali buccali e palatali fino a un K-file di dimensione 15. Uno dei canali è stato assegnato casualmente per la preparazione con uno dei due sistemi rotativi: ProTaper NEXT o EdgeFile X7. Il secondo canale dello stesso dente è stato quindi preparato con l'altro sistema. È stata prestata attenzione per garantire lo stesso numero di canali palatali e buccali in ciascun gruppo (n = 10).

Tutti gli strumenti sono stati attivati in movimento rotatorio a 300 rpm con una coppia massima impostata a 2 N.cm generata da un manipolo a contrangolo 1:1 (KaVo, Biberach, Germania) alimentato da un motore elettrico (KaVo) (Fig. 2) con un movimento interno (o a picchiettare) (ampiezza breve e progressione intermittente del file di 1 mm alla volta) e leggera pressione apicale, fino alla WL. Questo motore ha un software dedicato che consente misurazioni di coppia precise di 0,01 N.cm registrate automaticamente in una scheda di memoria incorporata a ogni decisecondo (ds), ovvero un decimo di secondo. In questo studio, sono stati utilizzati solo i valori di coppia riferiti al primo strumento di ciascuna sequenza per il confronto a causa delle loro dimensioni simili (dimensione 17/.04). Inoltre, il tempo di preparazione durante il movimento interno dello strumento 17/.04 dall'orifizio fino alla WL è stato registrato in secondi (s) con un cronometro digitale.

Per prevenire bias legati alle abilità degli operatori, un endodontista esperto, precedentemente formato in entrambi i sistemi rotanti, ha eseguito tutti i trattamenti canalari sotto ingrandimento (4×) fornito da un microscopio operatorio. Gli strumenti sono stati puliti ogni 5 secondi di utilizzo per prevenire l'accumulo di detriti nelle flauti, durante i quali i canali radicolari sono stati irrigati con 3 mL di ipoclorito di sodio al 5% utilizzando un ago monouso da 28 G e una siringa di plastica. Non è stata utilizzata alcuna pasta lubrificante. Nuovi strumenti sono stati utilizzati per preparare ogni canale. Dopo aver utilizzato il primo strumento rotante in NiTi, la preparazione del canale radicolare è stata completata secondo le linee guida dei produttori utilizzando gli strumenti sequenziali di ciascun sistema, ma i dati di coppia non sono stati registrati a causa delle discrepanze nelle loro dimensioni.

Dopo la preparazione, è stata eseguita un'ultima risciacquatura con 3 mL di acido etilendiamminotetraacetico al 17% per 5 minuti in ciascun canale. I canali sono stati asciugati con punti di carta e otturati utilizzando la tecnica di condensazione verticale calda. Le cavità di accesso sono state quindi ripristinate utilizzando materiale di riempimento composito (Sonic-Fill, Kerr, Bioggio, Svizzera).

Tutti gli strumenti 17/.04 sono stati ispezionati sotto ingrandimento 10 × per segni visibili di deformazione o frattura. I dati di coppia registrati nella scheda di memoria del motore sono stati esportati come documento di foglio di calcolo digitale.

Un'analisi di potenza per le variabili di interesse si è basata su uno studio precedente per calcolare la dimensione del campione (n = 10) con almeno l'80% di potenza per rilevare una differenza significativa nei valori medi di coppia con α = 0,05. I dati acquisiti durante la procedura sperimentale non erano distribuiti normalmente (test di Shapiro–Wilk, p < 0,05) e i risultati sono stati confrontati statisticamente utilizzando il test U di Mann–Whitney non parametrico utilizzando SPSS 20.0 Statistics (IBM Co., Armonk, New York, Stati Uniti). Il livello di significatività è stato fissato al 5%.

Risultati

Nessuno strumento ha mostrato deformazione del flauto o ha subito un guasto intracanalare. Tabella 1 mostra i dati descrittivi (mediana e intervallo interquartile) del picco di coppia e del tempo di preparazione ottenuti dopo l'uso degli strumenti rotanti ProTaper NEXT X1 e Edge-File X7 17/.04 per la modellazione dei canali radicolari dei premolari mascellari. Lo strumento EdgeFile X7 ha raggiunto la WL in un tempo significativamente inferiore rispetto a ProTaper NEXT (p < 0.05). La preparazione del canale radicolare con ProTaper NEXT X1 ha richiesto un valore di coppia mediana significativamente più alto rispetto allo strumento EdgeFile X7 17/.04 (p < 0.05).

Il massimo (picco) della coppia registrata per lo strumento EdgeFile X7 17/.04 variava da 0,04 a 2,0 N.cm, mentre per ProTaper NEXT X1 variava da 1,01 a 2,0 N.cm. Tuttavia, non è stata trovata alcuna differenza statisticamente significativa (p > 0,05) tra gli strumenti testati riguardo ai valori di coppia di picco.

Figura 1 mostra grafici rappresentativi della coppia generata a intervalli di tempo concisi (1/10 di secondo) durante l'uso clinico degli strumenti ProTaper NEXT X1 (Fig. 3A) e EdgeFile X7 17/.04 (Fig. 3B) in ciascun canale di uno stesso dente. I grafici mostrano l'aumento della coppia nel tempo che riflette la progressione dello strumento dall'orifizio del canale (tempo zero) fino al WL, utilizzando movimenti interni di ampiezza variabile (lunghezza d'onda) e fermate regolari per pulire le flute (punti piatti).

Discussione

Nello studio attuale, è stata utilizzata una metodologia recentemente sviluppata per confrontare in vivo la coppia operativa generata da due diversi sistemi rotanti durante la preparazione del canale radicolare dello stesso dente.

La coppia operativa degli strumenti rotanti in NiTi può variare a seconda di diversi fattori, tra cui l'anatomia del canale, la durezza della dentina, la tecnica di strumentazione, il design e le dimensioni degli strumenti, l'esperienza dell'operatore e le impostazioni meccaniche di velocità e coppia. Per ottimizzare il confronto tra gli strumenti, in questo studio si è prestata attenzione a minimizzare i bias legati all'anatomia e all'operatore, inclusa la selezione dello stesso tipo di dente (premolari mascellari) con morfologie simili delle radici e dei canali radicolari. Per prevenire differenze legate alla durezza della dentina e alle calcificazioni (che possono dipendere dall'età), in ogni dente, ogni canale è stato assegnato a uno dei sistemi testati.

È stato dimostrato che più piccole sono le dimensioni del canale, maggiore è la coppia necessaria per tagliare la dentina, rimuovere i detriti e progredire verso il termine del canale. In un precedente studio in vivo che impiegava la metodologia utilizzata qui, è stato osservato che la coppia e il tempo di preparazione durante la preparazione del canale radicolare con lo strumento TF 35/.04 erano significativamente inferiori nei canali precedentemente allargati coronariamente. Pertanto, nella presente indagine, è stato stabilito un percorso di scorrimento manuale fino a una K-file di dimensione 15 senza pre-allargamento coronale. Di conseguenza, la coppia operativa è stata misurata dall'inizio della procedura di modellatura del canale, senza l'influenza di un precedente allargamento coronale.

L'età dei pazienti e la durezza della dentina possono influenzare la normalità dei valori di coppia: più dura è la dentina, maggiore è la coppia necessaria per tagliare e progredire all'interno del canale radicolare. Questo spiega perché abbiamo utilizzato un strumento nel primo canale e un altro nel secondo canale dello stesso dente, per minimizzare il bias sopra menzionato. Fig. 1 e 2 mostrano la durata della strumentazione e i valori di coppia massima. In quasi tutti i casi, la coppia più alta è stata generata nel terzo apicale e i valori di coppia sono aumentati proporzionalmente all'inserimento (ingaggio della lama) dello strumento. In alcuni casi, tuttavia, la coppia registrata nella parte coronale era superiore a quella registrata nella parte centrale. Questo potrebbe essere correlato alla presenza di alcune calcificazioni vicino all'orifizio.

Per entrambi i sistemi rotanti multifile testati, lo strumento 17/.04 è raccomandato dai produttori nel primo passo delle procedure di modellamento. Considerando che gli strumenti sequenziali di questi sistemi differiscono nelle loro dimensioni (dimensione e conicità), ostacolando il confronto tra di essi, nello studio presente la coppia operativa è stata misurata solo per il primo strumento di modellamento di ciascun sistema, che presenta dimensioni nominali e conicità uguali (17/.04), ma differenze note nel design delle alette e nel trattamento termico. Tali differenze hanno impattato i valori medi di coppia operativa, corroborando studi precedenti che hanno correlato il design degli strumenti alle loro prestazioni. Gli strumenti rotanti con superfici radiali o superfici di taglio più ampie sono più inclini a contattare una grande area superficiale delle pareti dei canali radicolari, aumentando la resistenza laterale e, di conseguenza, la coppia generata durante le procedure di preparazione. 

In questo studio, l'operatore ha tentato di utilizzare lo strumento fino al WL utilizzando una pressione apicale minima. Complessivamente, le prestazioni di entrambi i sistemi hanno consentito di preparare i canali in modo fluido e le impostazioni del limite di coppia sono state raggiunte solo in pochi canali. Tuttavia, lo strumento EdgeFile X7 17./04 ha raggiunto il WL con un tempo e una coppia significativamente inferiori rispetto a ProTaper NEXT X1 (Tabella 1). Poiché tutti gli strumenti sono stati ruotati utilizzando le stesse impostazioni del motore, questo risultato potrebbe essere spiegato da differenze nel conico, nel design della sezione trasversale e nelle caratteristiche della lega. Il processo di fabbricazione degli strumenti rotanti in NiTi può anche influenzare la coppia generata durante la preparazione del canale radicolare. Teoricamente, un design che consente un'efficienza di taglio migliorata dovrebbe richiedere meno coppia e anche meno tempo per la preparazione del canale radicolare. Nel presente studio, i risultati indicano che gli strumenti EdgeFile X7 17/.04 sono stati più efficaci nella preparazione dei canali radicolari in vivo rispetto a ProTaper NEXT X1.

In questo studio in vivo, i valori di coppia operativa registrati erano solitamente inferiori al massimo impostato nel motore, in accordo con i risultati precedenti ottenuti utilizzando la stessa metodologia. Il limite di coppia (2 N.cm) è stato raggiunto solo in pochi casi (due per EdgeFile X7 e tre per il gruppo ProTaper NEXT) e non è stata trovata alcuna differenza statisticamente significativa tra i due strumenti testati riguardo ai valori di coppia massima (Tabella 1). Questi risultati sono in accordo con la specifica ISO 3630–1, che ha rivelato che il fallimento torsionale per uno strumento rotante di dimensione 20/.04 era inferiore a 1 N.cm. Di conseguenza, non è stata osservata alcuna deformazione della flauto o separazione dello strumento. Tuttavia, anche se non è stata trovata alcuna differenza riguardo ai valori di coppia massima, la metodologia è stata in grado di valutare differenze statisticamente significative nei valori medi di coppia operativa tra gli strumenti testati, suggerendo che registrare solo i valori di coppia massima porterebbe a un'analisi parziale della reale coppia di strumentazione. Pertanto, un'analisi dinamica della coppia durante le procedure di strumentazione potrebbe essere un parametro più affidabile, e la rilevanza clinica di questi risultati deve essere affrontata.

Negli studi clinici, valori di coppia bassa per ruotare gli strumenti in NiTi durante la preparazione del canale radicolare sono preferibili poiché è stato riportato che l'alta tensione indotta dal taglio della dentina è la principale causa di frattura degli strumenti e sviluppo di crepe dentinali. Tuttavia, la coppia generata durante la modellazione del canale riflette non solo l'energia subita dallo strumento in NiTi ma anche le tensioni applicate alla dentina radicolare. È interessante notare che i risultati attuali erano inferiori a quelli riportati in uno studio di laboratorio che utilizzava un sistema NiTi trattato termicamente a movimento alternato (WaveOne Gold; Dentsply Sirona). Le differenze nella metodologia (in vivo o ex vivo), nella cinematica e nella morfologia del canale radicolare dei denti selezionati potrebbero spiegare la divergenza dei risultati. Inoltre, poiché le proprietà della dentina sono preservate in vivo e lo stress intracanalare è rilevato dalla coppia operativa reale, i risultati attuali possono essere considerati più accurati rispetto agli studi che utilizzano denti estratti.

I test di laboratorio di solito si concentrano sulla valutazione di un singolo parametro del comportamento meccanico degli strumenti. Tuttavia, nelle cliniche, tensioni torsionali, cicliche e di flessione moderata vengono applicate simultaneamente agli strumenti endodontici durante le procedure di preparazione. In questo studio in vivo, ad esempio, sono state registrate in tempo reale più di 100 misurazioni di coppia e velocità e tracciate in grafici per ciascun canale radicolare. La Fig. 1 mostra che è possibile osservare che durante la progressione degli strumenti nel canale fino al WL, sia le irregolarità anatomiche che il movimento di picchiettamento cambiavano l'ingaggio dello strumento contro le pareti del canale, promuovendo variazioni nella coppia generata. Valori di coppia più bassi e lunghezze d'onda più brevi sono stati osservati nella prima metà dei grafici, mentre gli strumenti stavano ingrandendo le porzioni coronali e medie del canale, riflettendo la loro progressione più facile poiché l'ampiezza e la frequenza del movimento verso l'interno sono una funzione dell'ostacolo alla progressione dello strumento nel canale. Le informazioni dettagliate fornite da questi grafici possono essere utili nell'analisi delle prestazioni cliniche degli strumenti rotanti in NiTi durante le procedure di preparazione. Di conseguenza, questo approccio metodologico può essere considerato molto più affidabile e rilevante per i clinici rispetto ai test di laboratorio, anche perché fattori che influenzano la coppia come l'umidità della dentina e il tessuto pulpare intracanalare non vengono modificati dal processo di estrazione e\ o stoccaggio.

Anche se la dimensione nominale degli strumenti testati era la stessa (17/.04), EdgeFile X7 ha un affilatura costante, mentre ProTaper NEXT incorpora un design di affilatura regressiva variabile, che risulta in una dimensione maggiore della sua parte coronale. Di conseguenza, l'impegno dei sistemi testati all'interno delle pareti del canale radicolare era diverso. La progressione iniziale dello strumento EdgeFile X7 nel canale ha portato a valori di coppia più bassi e a un movimento di picchettamento di ampiezza più breve, con improvvisi aumenti (valori di coppia di picco) (Fig. 1B), che potrebbero essere correlati a un impegno risultante da taperlock. D'altra parte, il design e l'affilatura variabile di ProTaper NEXT hanno portato a un maggiore impegno dello strumento, generando più coppia durante l'intera procedura con una progressione graduale verso la fine della procedura di modellatura (Fig. 1A).

Per la maggior parte dei casi, il picco di coppia e la maggiore ampiezza del movimento di picchiettamento sono stati osservati negli ultimi 4-5 secondi dei grafici, che corrispondono al terzo apicale (Fig. 1). Questi risultati sono probabilmente correlati all'aumentata difficoltà di far avanzare gli strumenti nella regione più stretta del canale o all'effetto di blocco del conico quando la parte coronale dello strumento diventa completamente impegnata, generando più stress. Sebbene la competenza dell'operatore sia stata considerata un fattore importante per ridurre il fallimento degli strumenti rotanti in NiTi, i risultati attuali indicano che anche quando lo stesso clinico ha preparato i canali utilizzando lo stesso movimento, le caratteristiche individuali di ciascun strumento hanno portato a diversi schemi di manipolazione e generazione di coppia.

Nello studio presente è stato testato solo il primo strumento di ciascuna sequenza perché, in uno studio precedente, è stato dimostrato che lo stress torsionale applicato sugli strumenti successivi è correlato all'uso clinico e alle caratteristiche del primo strumento rotante in NiTi. Pertanto, più variabili potrebbero influenzare il comportamento clinico intracanalare degli strumenti. Inoltre, l'obiettivo principale del presente studio era dimostrare se le differenze nel design e nel processo di produzione potessero influenzare significativamente la coppia operativa, clinicamente. Ovviamente, le differenze nell'anatomia dentale, nell'età e nella durezza della dentina, e le differenze nelle dimensioni e nei coni degli strumenti rotanti in NiTi potrebbero influenzare i valori di coppia operativa, ma queste variabili non hanno influenzato i risultati dello studio comparativo che abbiamo progettato. La ricerca futura dovrebbe considerare l'uso della coppia operativa clinica anche per il confronto tra diversi strumenti, tecniche, sequenze e cinematica.

All'interno delle limitazioni di questo studio in vivo, si può concludere che le differenze nel design e nella lega degli strumenti testati hanno influenzato la coppia operativa e il tempo necessario per preparare i canali radicolari dei premolari mascellari.

Autori: Gianluca Gambarini, Massimo Galli, Marco Seracchiani, Dario Di Nardo, Marco A. Versiani, Lucila Piasecki, Luca Testarelli

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