Valutazione della qualità del riempimento radicolare in canali a forma ovale tramite Micro-CT

Abstract

Obiettivo: Valutare i volumi percentuali dei materiali di otturazione e delle cavità in canali a forma ovale riempiti con tecniche di compattazione laterale a freddo o compattazione verticale a caldo, utilizzando la microtomografia computerizzata (micro-CT).

Metodologia: Ventiquattro denti premolari mascellari monoradicolari con canali a forma ovale sono stati selezionati e i canali radicolari preparati e assegnati a due gruppi (n = 12), in base alla tecnica di otturazione: compattazione laterale a freddo (CLC) o compattazione verticale a caldo (WVC). Ogni campione è stato scansionato utilizzando un dispositivo micro-CT a una risoluzione isotropica di 12,5 μm. I volumi percentuali dei materiali di otturazione radicolare e delle cavità sono stati calcolati e i dati sono stati analizzati statisticamente utilizzando il test t di Student e il test di Friedman, con un livello di significatività del 5%.

Risultati: In generale, i volumi percentuali medi di gutta-percha, sigillante e cavità erano 82.33 ± 3.14, 13.42 ± 2.91 e 4.26 ± 0.74 nel gruppo CLC e 91.73 ± 4.48, 7.70 ± 4.44 e 0.57 ± 0.44 nel gruppo WVC, rispettivamente, con una differenza statisticamente significativa tra i gruppi (P < 0.05). A livello apicale, le differenze nei volumi percentuali dei materiali di otturazione e delle cavità tra i gruppi non erano significative (P > 0.05).

Conclusioni: Nessun riempimento radicolare era privo di vuoti. La compattazione verticale calda ha prodotto un volume significativamente maggiore di guttaperca e una percentuale di vuoti significativamente inferiore rispetto a quella ottenuta con la compattazione laterale a freddo. La distribuzione del sigillante e dei vuoti all'interno dello spazio del canale radicolare dopo il riempimento radicolare era imprevedibile, indipendentemente dalla tecnica utilizzata.

Introduzione

Gli obiettivi principali del trattamento del canale radicolare sono debride e disinfettare lo spazio del canale radicolare nella massima misura possibile e sigillare i canali nel modo più efficace possibile, mirando a stabilire o mantenere tessuti periapicali sani (Whitworth 2005). I metodi e i materiali utilizzati per il riempimento dei canali radicolari sono numerosi (Leduc & Fishelberg 2003, Flores et al. 2011, Borges et al. 2012). I riempimenti radicolari convenzionali consistono in un materiale di base, solitamente guttaperca, che dovrebbe adattarsi strettamente alla parete del canale, e un cemento che sigilla l'interfaccia tra la base e la dentina (Schilder 1967, Leduc & Fishelberg 2003, Mirfendereski et al. 2009).

La compattazione laterale a freddo è la tecnica di riempimento più comunemente insegnata e praticata in tutto il mondo (Leduc & Fishelberg 2003) ed è considerata lo standard rispetto al quale devono essere valutate altre tecniche di riempimento (Whitworth 2005, De-Deus et al. 2008b). Nonostante sia prevedibile e relativamente semplice da eseguire in canali regolarmente conici, i riempimenti radicolari eseguiti utilizzando una tecnica di compattazione laterale potrebbero mancare di omogeneità e quindi risultare in una grande quantità di sigillante (De-Deus et al. 2008a). Le aree riempite da sigillante sono più vulnerabili perché i sigillanti possono dissolversi nel tempo (Versiani et al. 2006, Flores et al. 2011, Borges et al. 2012) e potrebbe verificarsi una perdita. Nel tentativo di superare questo inconveniente, sono state sviluppate tecniche di compattazione a caldo (Schilder 1967). In generale, queste tecniche consistono nel riempire lo spazio del canale radicolare con gutta-percha termoplastificata e uno strato sottile di sigillante; successivamente, viene utilizzato un plugger a freddo per condensare apicalmente il materiale di riempimento nel canale (De-Deus et al. 2008b, Angerame et al. 2012). Poiché la gutta-percha viene riscaldata, diventa più plastica e si adatta alle irregolarità e ai difetti, specialmente nei canali radicolari di forma ovale (De-Deus et al. 2008b). Tuttavia, le tecniche di gutta-percha termoplastificata presentano anche svantaggi. Poiché la gutta-percha viene riscaldata, si espande e durante il raffreddamento si contrae (1–2%), il che può portare a vuoti e spazi lungo il riempimento radicolare (Peng et al. 2007, Moeller et al. 2013).

In molti studi, la percentuale dell'area riempita con guttaperca è stata utilizzata (Wu et al. 2002, Van der Sluis et al. 2005, De-Deus et al. 2008a,b) come misura surrogata della qualità del riempimento radicolare (Wolf et al. 2014). La maggior parte di queste procedure consente solo una valutazione parziale dei riempimenti radicolari e alcune possono creare danni irreversibili ai campioni (Wu et al. 2002, Van der Sluis et al. 2005, De-Deus et al. 2008a,b, Mirfendereski et al. 2009, Souza et al. 2009). Questi potrebbero portare a imprecisioni perché parte del materiale di riempimento potrebbe andare persa durante la preparazione del campione (Mirfendereski et al. 2009). Pertanto, un modello sperimentale ideale dovrebbe consentire la preservazione dell'integrità del campione per evitare danni strutturali irreversibili (Somma et al. 2011, Versiani et al. 2013a,b). Nell'ultimo decennio, la tecnologia della micro-tomografia computerizzata non distruttiva (micro-CT) è emersa come uno strumento di imaging importante per valutare i riempimenti radicolari (Jung et al. 2005, Phides & Hoshino 2008, Hammad et al. 2009, Mirfendereski et al. 2009, Metzger et al. 2010, Somma et al. 2011, Zaslansky et al. 2011, Zogheib et al. 2011, 2013, Angerame et al. 2012, El-Ma’aita et al. 2012, Moeller et al. 2013, Naseri et al. 2013, Wolf et al. 2014), superando alcune limitazioni degli studi precedenti (Mirfendereski et al. 2009).

Considerando che la distribuzione tridimensionale delle cavità è importante per comprendere come le diverse procedure di riempimento influenzano la distribuzione del materiale e le cavità all'interno del canale radicolare, lo scopo di questo ex vivo studio era di valutare la percentuale di volume dei materiali di riempimento e delle cavità in canali a forma ovale riempiti con tecniche di compattazione laterale a freddo o compattazione verticale a caldo, utilizzando l'analisi micro-CT. L'ipotesi nulla testata era che non ci fosse una differenza significativa nella percentuale di volume dei materiali di riempimento e delle cavità prodotte da queste tecniche.

Materiali e metodi

Calcolo della dimensione del campione

La dimensione totale del campione per questo studio è stata calcolata dopo la stima della dimensione dell'effetto della percentuale di cavità e spazi promossi dalla compattazione laterale a freddo utilizzando un approccio micro-CT, come riportato da Hammad et al. (2009). Da 12 campioni utilizzati in ciascun gruppo, gli autori hanno riportato che la percentuale di cavità e spazi variava da 1.02 ± 0.14 (gruppo di controllo) a 4.28 ± 1.44 (gruppo sperimentale). Seguendo la famiglia del t-test e la differenza tra due medie indipendenti (G*Power 3.1.7 per Windows, Heinrich Heine, Universität Düsseldorf), è stata inserita una dimensione dell'effetto calcolata di 3.07. L'errore di tipo alfa è stato fissato a 0.05 e la potenza beta a 0.95. Sulla base di questi parametri, è stato indicato un totale di 10 campioni come la dimensione minima ideale necessaria per osservare questo stesso effetto.

Selezione del campione

Questo studio è stato approvato dal comitato etico locale (protocollo 218/2012). Sono stati ottenuti cento premolari mascellari umani a radice singola, dritti e con apici completamente formati, estratti per motivi parodontali o ortodontici, da un pool di denti e decoronati. Il sesso e l'età del paziente erano sconosciuti. Sono state effettuate radiografie periapicali preliminari in entrambe le direzioni bucco-linguale e mesio-distale per ogni dente. Tutti i denti con più di un canale radicolare, istmo, riassorbimento, calcificazioni o curvatura apicale sono stati esclusi. Per ottenere un quadro generale dell'anatomia interna e il calcolo del volume e dell'area superficiale dei canali radicolari, questi denti sono stati pre-scansionati a una risoluzione relativamente bassa di 68 μm utilizzando un micro-CT scanner (SkyScan 1172; Bruker-microCT, Kontich, Belgio) a 90 kV e 112 μA. Sezioni trasversali assiali della struttura interna dei campioni sono state acquisite dopo le procedure di ricostruzione (software NRecon versione 1.6.3; Bruker-microCT). Sulla base di una valutazione slice-by-slice, le fette a 5 e 8 mm, prendendo l'apice radicolare come punto di riferimento, sono state determinate e il canale radicolare delineato. I diametri minimo e massimo del canale radicolare a questi livelli sono stati misurati utilizzando il software DataViewer versione 1.4.4 (Brucker-microCT). Sulla base di questo set di immagini pre-scansionate, sono stati selezionati e conservati in una soluzione di timolo allo 0,1% a 5 °C, 24 denti con un rapporto canale di diametro lungo a corto superiore a 2, a livello di 5 mm, e 3, a livello di 8 mm.

I campioni sono stati quindi abbinati in base alla lunghezza, al volume e all'area superficiale dei canali radicolari. Un campione di ciascuna coppia è stato assegnato casualmente a uno dei due gruppi sperimentali (n = 12). Dopo aver verificato l'assunzione di normalità (test di Shapiro–Wilk), il grado di omogeneità (baseline) dei due gruppi, rispetto alla lunghezza, al volume e all'area superficiale del canale radicolare, è stato confermato utilizzando il test t di Student, con un livello di confidenza fissato al 5%.

Preparazione del canale radicolare

Dopo essere stati lavati in acqua corrente per 24 ore, sono state preparate cavità di accesso convenzionali. La patenza apicale è stata confermata inserendo un file di dimensione 10K attraverso il forame apicale prima e dopo il completamento della preparazione del canale radicolare. La lunghezza di lavoro (WL) è stata stabilita a 1 mm dalla lunghezza del canale, e un unico operatore esperto ha eseguito tutte le preparazioni dei canali. Successivamente, i canali radicolari sono stati ingranditi in serie con strumenti rotanti in NiTi Revo-S (Micro-Mega, Besançon, Francia) azionati da un motore controllato da coppia (W&H, Bürmoos, Austria) impostato a 300 rpm utilizzando un movimento delicato di avanti e indietro. Questo sistema è composto da due strumenti per le procedure di modellatura e pulizia (SC1 e SC2) e uno strumento di finitura (SU). Questi strumenti sono stati utilizzati in modo crown-down fino alla WL, risultando in un terzo apicale modellato a una dimensione 25, 0.06 taper. Successivamente, la sequenza è stata completata utilizzando gli strumenti Apical Shaper (AS30, AS35 e AS40, conico a 0.06) fino alla WL. L'ingrandimento apicale è stato eseguito utilizzando un file K manuale di dimensione 45 (Mani Co, Tokyo, Giappone). Due canali sono stati preparati con un set di strumenti rotanti in NiTi Revo-S. Gli strumenti sono stati ritirati quando si è avvertita resistenza e cambiati per il successivo strumento. Durante la procedura di preparazione, i canali sono stati risciacquati con 2 mL di NaOCl al 5% tra ciascun strumento, somministrato in una siringa con un ago da 30 gauge posizionato 1 mm prima della WL. Dopo la preparazione, è stato eseguito un risciacquo finale con 2 mL di soluzione salina e i canali radicolari sono stati asciugati con punti di carta.

Riempimento del canale radicolare

Un lancio di moneta è stato utilizzato per definire quale dei gruppi sperimentali (n = 12) sarebbe stato trattato con ciascuna delle seguenti tecniche di riempimento: compattazione laterale a freddo (CLC) o compattazione verticale a caldo (WVC). Il sigillante AH Plus (Dentsply De Trey GmbH, Konstanz, Germania) è stato preparato secondo le istruzioni del produttore, e un volume totale di 14 mm³ è stato introdotto in ciascun canale radicolare utilizzando un file manuale di dimensione 40, 0,02 di taper (Mani Inc., Tochigi, Giappone).

Nel gruppo CLC, è stato inserito un cono di gutta-percha di dimensione 45, 0,02 di taper pre-adattato fino alla lunghezza di lavoro completa. La compattazione laterale è stata ottenuta utilizzando coni di gutta-percha accessori di dimensione F (Diadent Group International) fino a quando un diffusore a dito di dimensione 25 (VDW, Antaeos, Monaco, Germania) non poteva penetrare più di 3 mm nel canale. Uno strumento riscaldato è stato utilizzato per sezionare il surplus coronale, dopo di che il riempimento è stato compattato verticalmente. Nel gruppo WVC, la gutta-percha termoplastificata è stata iniettata nel canale in piccoli incrementi utilizzando il Sistema di Otturazione Dia-Gun (North Fraser Way, Burnaby, BC, Canada). È stata esercitata pressione con un plugger di dimensioni adeguate (Medesy SRL, Maniago, Italia) per compattare la gutta-percha. I campioni sono stati radiografati sia in direzione bucco-linguale che mesio-distale per confermare l'adeguatezza del riempimento e poi conservati (37 °C, 100% umidità) per 3 settimane per consentire la completa indurimento del sigillante. Se sono state osservate cavità nel riempimento radicolare, il campione è stato sostituito.

Analisi Micro-CT

Ogni dente è stato leggermente asciugato e montato su un attacco personalizzato, e l'analisi dei materiali di riempimento è stata effettuata utilizzando un sistema micro-CT (SkyScan 1172; Bruker-microCT). Le radici sono state scansionate a 90 kV, 112 μA e con una dimensione del pixel isotropica di 12,5 μm, il che ha portato a 900–1100 sezioni trasversali per campione. La scansione è stata eseguita con una rotazione di 180° attorno all'asse verticale, un tempo di esposizione della camera di 2600 ms, un passo di rotazione di 0,6° e una media dei fotogrammi di 2, applicando un filtro medio ai dati. I raggi X sono stati filtrati con alluminio di 500 μm e un filtro di rame spesso 38 μm. Una correzione del campo piatto è stata effettuata il giorno stesso, prima della scansione, per correggere le variazioni nella sensibilità dei pixel della camera. Le sezioni assiali della struttura interna dei campioni sono state ricostruite utilizzando NRecon versione 1.6.3 (Bruker-microCT) con una correzione per indurimento del fascio del 15%, una levigatura di tre e un intervallo del coefficiente di attenuazione da —0,002 a 0,15.

Per il calcolo del volume e delle rappresentazioni superficiali dei materiali di otturazione, le immagini originali in scala di grigi sono state elaborate con una leggera filtrazione passa-basso gaussiana per la riduzione del rumore e è stata utilizzata una soglia di segmentazione automatica per separare la dentina radicolare dalla guttaperca, dal sigillante e dai vuoti, utilizzando il software CTAn versione 1.12 (Bruker-microCT). Questo processo comporta la scelta dell'intervallo di livelli di grigio per ciascun materiale di otturazione, dentina o vuoto, necessario per ottenere un'immagine composta solo da pixel neri e bianchi. L'alto contrasto dei materiali di otturazione rispetto alla dentina ha prodotto un'eccellente segmentazione dei campioni. Separatamente e per ciascun strato, sono state scelte aree di interesse per consentire il calcolo del volume (in mm³) dei materiali di otturazione e dei vuoti. Rappresentazioni superficiali poligonali di dentina, guttaperca, sigillante e vuoti sono state costruite nel software CTAn versione 1.12 (Bruker-microCT) e valutate qualitativamente utilizzando il software CTVol versione 2.2.1 (Bruker-microCT). In questo studio, considerando che non era possibile distinguere vuoti, spazi e tratti di diffusione dalle immagini micro-CT, tutte le aree senza materiale di otturazione all'interno dello spazio del canale radicolare dopo le procedure di otturazione sono state considerate come vuoti. I canali laterali o accessori non sono stati considerati nell'analisi.

Analisi statistica

Il volume di gutta-percha, sigillante e vuoti è stato espresso come percentuale del volume del canale radicolare dopo le procedure di modellamento e pulizia. Il volume totale del canale radicolare è stato considerato come la somma dei volumi precedentemente calcolati per i materiali di riempimento e i vuoti. I test di Shapiro–Wilk e Levene sono stati utilizzati per testare l'assunzione di normalità e l'uguaglianza della varianza tra i dataset, rispettivamente, che sono stati presentati come medie percentuali e deviazioni standard. I dati erano distribuiti normalmente tra i gruppi (P > 0.05) e sono stati confrontati statisticamente utilizzando il test t di Student. All'interno del gruppo, i dati erano distorti (P < 0.05) e quindi confrontati utilizzando il test di Friedman. Il livello di significatività è stato fissato al 5% (SPSS versione 17.0 per Windows, SPSS Inc., Chicago, IL, USA).

Risultati

La percentuale media (deviazione standard) e l'intervallo percentuale di volume dei materiali di riempimento (gutta-percha e sigillante) e dei vuoti sono riassunti nella Tabella 1. In generale, la distribuzione del sigillante e dei vuoti all'interno dello spazio del canale radicolare dopo le procedure di riempimento era imprevedibile, indipendentemente dal metodo di riempimento radicolare.

Il gruppo WVC ha mostrato volumi percentuali di materiali di riempimento maggiori rispetto al gruppo CLC (P < 0.05). Nessuna delle tecniche di riempimento è stata in grado di riempire completamente lo spazio del canale radicolare; nel gruppo WVC, è stato osservato un intervallo di volume percentuale di vuoti significativamente inferiore (0.09–1.57) (P < 0.05). Le figure 1 e 2 mostrano la maggiore quantità di vuoti e sigillante lungo il canale radicolare nel gruppo CLC, mentre nel gruppo WVC, la guttaperca ha riempito quasi tutto lo spazio del canale radicolare. Nel gruppo CLC, sono stati osservati diversi coni di guttaperca strettamente pressati insieme con sigillante, che rimanevano in contatto diretto con la dentina. È stata anche osservata la presenza di tratti di espansione privi di sigillante. Nel gruppo WVC, il materiale di riempimento solido plastificato è penetrato nel sigillante, formando una struttura non uniforme con meno vuoti e una migliore adattamento alle pareti del canale (Fig. 2).

L'analisi dei terzi del canale ha mostrato che il gruppo WVC aveva un volume di vuoti significativamente più piccolo rispetto al gruppo CLC nei terzi coronale e medio (P < 0.05). Non è stata osservata alcuna differenza statistica tra i gruppi nel volume di gutta-percha e sigillante a livello medio (P > 0.05). A livello apicale, le differenze nella percentuale di volume dei materiali di riempimento e dei vuoti tra i gruppi non erano significative (P > 0.05). All'interno del gruppo, la percentuale di volume dei vuoti nel terzo apicale era significativamente più alta rispetto ai terzi medio e coronale nel gruppo WVC (P < 0.05); al contrario, il gruppo CLC aveva più vuoti a livello coronale rispetto al terzo apicale (P < 0.05).

Discussione

Considerando che la distribuzione complessiva dei materiali di riempimento e dei vuoti all'interno dello spazio del canale radicolare era significativamente diversa nel confronto tra le tecniche CLC e WVC, l'ipotesi nulla è stata rifiutata. Tuttavia, nonostante la tecnica WVC abbia portato a riempimenti radicolari più densi, nessuna delle tecniche ha fornito un riempimento radicolare privo di vuoti, corroborando studi precedenti che utilizzavano metodi convenzionali (Wu et al. 2002, De-Deus et al. 2008a,b) o metodi micro-CT (Hammad et al. 2009, Angerame et al. 2012, Moeller et al. 2013).

L'incidenza di vuoti all'interno delle otturazioni radicolari può essere influenzata da molti fattori come la configurazione anatomica del sistema canalare, la qualità della preparazione del canale, la consistenza e il volume del sigillante, l'esperienza dell'operatore e la tecnica utilizzata. In studi precedenti, i volumi percentuali di vuoti analizzati tridimensionalmente in canali riempiti con tecniche CLC utilizzando sigillanti a base di resina erano 4.10 ± 2.70 (EndoREZ) e 4.28 ± 1.44 (RealSeal) (Hammad et al. 2009), mentre i volumi percentuali con tecniche WVC utilizzando sigillante AH Plus erano 0.70 ± 2.31 (Angerame et al. 2012) e 0.82 ± 2.53 (Somma et al. 2011). Nonostante le differenze nella selezione dei campioni e nei parametri di scansione, questi risultati sono in accordo con lo studio attuale in cui la percentuale di vuoti nel gruppo CLC (4.26 ± 0.74) era significativamente più alta rispetto ai gruppi WVC (0.57 ± 0.44).

La presenza di vuoti è stata attribuita al fatto che i sigillanti a base di resina subiscono una contrazione da polimerizzazione, che potrebbe portare alla formazione di fessure e vuoti (Hammad et al. 2009, Zogheib et al. 2011, 2013, Wolf et al. 2014). Pertanto, il maggiore spessore del sigillante nel gruppo CLC spiegherebbe la maggiore quantità di vuoti rispetto al gruppo WVC. Tuttavia, considerando che AH Plus ha dimostrato di avere una stabilità dimensionale adeguata (Versiani et al. 2006, Flores et al. 2011, Borges et al. 2012), si può dedurre che una maggiore quantità di sigillante potrebbe non essere correlata a una percentuale più alta di vuoti. Nella Fig. 1, si possono osservare tratti di spanditore privi di sigillante nel gruppo CLC. Gli spanditori tendevano a seguire una linea retta e lasciavano un'impronta sulla guttaperca o creavano uno spazio, che era occupato dalla guttaperca o dal sigillante, o rimaneva come un vuoto. Pertanto, la spiegazione di questi risultati potrebbe essere più associata alla presenza di tratti di spanditore piuttosto che all'adattamento incompleto dei coni GP, alla mancanza di adattamento superficiale o alla contrazione del sigillante, come ipotizzato in precedenza (Hammad et al. 2009, Zogheib et al. 2011, 2013, Wolf et al. 2014).

L'analisi dei volumi percentuali di vuoti e sigillante nei terzi del canale è stata associata a valori di deviazione standard elevati in entrambi i gruppi, come osservato in precedenza (Hammad et al. 2009, Mirfendereski et al. 2009). In entrambi i gruppi, la maggiore quantità di sigillante è stata osservata nel terzo apicale. Nel gruppo CLC, ciò può essere spiegato dal fatto che i canali radicolari tendono a una sezione trasversale più rotonda a questo livello (Wu et al. 2002), favorendo l'adattamento del cono master, limitando la penetrazione del portaconetti e, di conseguenza, prevenendo l'inserimento di coni accessori fino al WL. D'altra parte, nel gruppo WVC, lo strato di sigillante più spesso in quest'area sembrava riflettere un riscaldamento non ottimale della guttaperca (Mirfendereski et al. 2009). Si è ipotizzato che le variazioni nella qualità della procedura di riempimento potrebbero essere intrinseche a tutte le tecniche indipendentemente dal grado di esperienza clinica (Mirfendereski et al. 2009). In effetti, considerando i risultati di studi 3D precedenti sul riempimento delle radici utilizzando micro-CT (Hammad et al. 2009, Mirfendereski et al. 2009, Metzger et al. 2010, Somma et al. 2011, Angerame et al. 2012), sembra che la distribuzione del sigillante e dei vuoti all'interno dello spazio del canale radicolare sia imprevedibile, indipendentemente dal metodo di riempimento.

Dallo sviluppo delle tecniche di compattazione a caldo, c'è stato un dibattito su se siano superiori alla CLC (Angerame et al. 2012). Sebbene questo studio abbia mostrato che i canali riempiti con la tecnica WVC avevano meno vuoti rispetto alla tecnica CLC, questo è solo un indicatore per la valutazione della qualità del riempimento radicolare. Inoltre, considerando che la maggior parte degli studi epidemiologici sulla prevedibilità del trattamento canalare ha incluso il riempimento del canale tramite CLC (Whitworth 2005, Peng et al. 2007), si può ipotizzare che ci sia una soglia di vuoti all'interno dei riempimenti radicolari al di sotto della quale ci si aspetta una risposta favorevole dell'ospite.

Conclusione

Nessuna tecnica di riempimento ha prodotto riempimenti canalari privi di vuoti. La compattazione verticale a caldo è stata associata a una percentuale di volume di vuoti inferiore rispetto a quella ottenuta con la compattazione laterale a freddo. La distribuzione del sigillante e dei vuoti all'interno dello spazio canalare dopo il riempimento era imprevedibile, indipendentemente dal metodo di riempimento radicolare.

Autori: A. Keleş, H. Alcin, A. Kamalak, M. A. Versiani

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