Capacità di modellatura di sistemi rotativi multifilo trattati termicamente e di un file singolo a ricambio: uno studio con micro-CT

Abstract

Obiettivo: Indagare i cambiamenti nella geometria tridimensionale, in vari parametri morfologici trasversali e nella capacità di centratura dei canali radicolari preparati con diversi sistemi di preparazione utilizzando la tecnologia di imaging microtomografico.

Metodologia: Sessantaquattro canali mesiali di molari mandibolari sono stati abbinati in base a dimensioni morfologiche simili utilizzando la valutazione micro-CT e assegnati a quattro gruppi sperimentali (n = 16), secondo la tecnica di preparazione del canale: sistemi Reciproc, WaveOne, Twisted File e HyFlex CM. I cambiamenti in diversi parametri morfologici 2D (area, perimetro, fattore di forma, rotondità, diametro minore e maggiore) e 3D [volume, area superficiale, indice del modello strutturale (SMI)], così come il trasporto del canale, sono stati confrontati con i valori pre-operatori utilizzando i test di Kruskal–Wallis e ANOVA post hoc di Tukey con il livello di significatività fissato al 5%.

Risultati: La preparazione ha aumentato significativamente tutti i parametri testati nei gruppi sperimentali. Non sono state osservate differenze significative tra i gruppi riguardo ai cambiamenti in volume, area superficiale, SMI, fattore di forma e rotondità del canale radicolare dopo la preparazione (P > 0.05). Nel terzo apicale, il gruppo Reciproc ha mostrato cambiamenti significativamente maggiori nell'area del canale, nel perimetro, nei diametri maggiore e minore rispetto agli altri gruppi (P < 0.05). Complessivamente, i sistemi Twisted File e HyFlex CM sono stati associati a un trasporto significativamente minore rispetto agli strumenti reciprocanti, Reciproc e WaveOne (P < 0.05).

Conclusioni: Le procedure di modellamento hanno portato all'ingrandimento dello spazio del canale radicolare senza evidenza di errori di preparazione significativi. Le variazioni nei parametri 3D non erano diverse tra i gruppi, mentre, nel terzo apicale, Reciproc era associato a cambiamenti significativamente maggiori in diversi parametri 2D rispetto agli altri gruppi. I sistemi Twisted File e HyFlex CM sono stati in grado di mantenere l'anatomia originale del canale con meno traslazione del canale rispetto a Reciproc e WaveOne; tuttavia, queste differenze sono improbabili che abbiano un significato clinico.

Introduzione

I rapporti hanno dimostrato che gli strumenti a movimento alternato riducono il tempo di preparazione, aumentano la vita di fatica ciclica e hanno una capacità di modellamento simile a quella dei sistemi rotativi convenzionali (Berutti et al. 2012, De-Deus et al. 2013, Robinson et al. 2013). I processi termomeccanici proprietari hanno anche portato allo sviluppo di sistemi rotativi in NiTi con caratteristiche uniche (Gutmann & Gao 2012). Il sistema Twisted File (SybronEndo, Orange, CA, USA) è stato sviluppato con tre caratteristiche di design, ovvero trattamento termico R-phase, torsione del metallo e trattamento superficiale speciale, che si afferma migliorino la resistenza, la flessibilità e la resistenza alla fatica (Pedullà et al. 2013) e quindi minimizzando la traslazione anche nei canali radicolari severamente curvati (Gergi et al. 2010, Capar et al. 2014, Ordinola-Zapata et al. 2014). Il sistema HyFlex CM (Coltène–Whaledent, Altstätten, Svizzera) è prodotto utilizzando una metodologia innovativa per controllare la memoria del materiale (Saber et al. 2014). Si afferma che fornisca una flessibilità superiore consentendo una migliore manutenzione della curvatura originale del canale e un aumento dell'efficienza e della sicurezza durante la preparazione del canale (Peterset al. 2012, Zhao et al. 2013).

Attualmente, sono disponibili molto poche informazioni riguardo alla capacità di modellatura di questi nuovi strumenti nei molari mandibolari (Capar et al. 2014, Ordinola-Zapata et al. 2014, Saber et al. 2014). Pertanto, lo scopo di questo ex vivo studio era di confrontare la capacità di modellatura di sistemi a file singola reciprocanti (Reciproc e WaveOne) e sistemi rotanti multifile trattati termicamente (Twisted File e HyFlex CM) nella preparazione di canali radicolari mesiali moderatamente curvi dei molari mandibolari, utilizzando la microtomografia computerizzata (micro-CT). L'ipotesi nulla testata era che non ci siano differenze nei canali radicolari moderatamente curvi preparati con sistemi reciprocanti a file singola e sistemi rotanti multifile trattati termicamente riguardo ai cambiamenti nella geometria tridimensionale, nei parametri morfologici in sezione trasversale e nella capacità di centratura.

Materiali e metodi

Selezione e preparazione dei campioni

È stata ottenuta l'approvazione per il protocollo dello studio dal comitato etico locale. Da un pool di 250 denti molari mandibolari con apici completamente formati, sono stati selezionati radici mesiali moderatamente curve (10° a 20°) utilizzando il metodo di Schneider (Schneider 1971) utilizzando radiografie buccolinguali digitalizzate e il software AxioVision 4.5 (Carl Zeiss Vision GmbH, Hallbergmoos, Germania). I criteri di inclusione comprendevano solo molari con due canali indipendenti nella radice mesiale in cui la misurazione apicale finale consentiva l'inserimento di un K-file di dimensione 10 (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Svizzera) fino alla lunghezza di lavoro (WL). Sulla base di questi criteri, sono stati selezionati 96 molari mandibolari.

Dopo la decoronazione e la resezione della radice distale, i campioni sono stati disinfettati in una soluzione di cloramina T allo 0,5% e conservati in acqua distillata a 4 °C. Per ottenere un contorno generale dell'anatomia del canale radicolare, ogni dente è stato leggermente asciugato, montato su un attacco personalizzato e pre-scansionato a una risoluzione isotropica relativamente bassa (70 μm) utilizzando uno scanner micro-CT (SkyScan 1174v2; Bruker micro-CT, Kontich, Belgio) a 50 kV e 800 μA. La scansione è stata eseguita tramite una rotazione di 180° attorno all'asse verticale con un passo di rotazione di 1° utilizzando un filtro in alluminio spesso 0,5 mm. Dopo che le immagini di proiezione acquisite sono state ricostruite in sezioni trasversali (NRecon v.1.6.9; Bruker micro-CT), sono stati ottenuti modelli 3D e diversi parametri morfologici dei canali mesiali (lunghezza, volume e area superficiale) (CTAn v.1.14.4; Bruker micro-CT).

Basandosi sui modelli 3D di questo set di immagini pre-scansionate, sono state selezionate 32 radici mesiali di molari mandibolari con un sistema di configurazione del canale di tipo IV di Vertucci (64 canali). Queste radici sono state scansionate nuovamente a una risoluzione isotropica aumentata di 19,6 μm, utilizzando 50 kV, 800 μA, rotazione di 180° attorno all'asse verticale e passo di rotazione di 0,7°. Le immagini di proiezione sono state quindi ricostruite (NRecon v.1.6.9; Bruker micro-CT) e la regione di interesse selezionata si estendeva dal livello di furcazione all'apice della radice, risultando nell'acquisizione di circa 650–750 sezioni trasversali per dente. Successivamente, queste 32 radici sono state abbinate per creare otto gruppi di quattro in base agli aspetti morfologici sopra menzionati dei canali radicolari. Una radice di ciascun gruppo è stata assegnata casualmente a uno dei quattro gruppi sperimentali (n = 16) e è stata utilizzata una moneta per definire quale gruppo sarebbe stato trattato con ciascuna delle seguenti tecniche di preparazione: sistemi Reciproc (VDW GmbH, Monaco, Germania), WaveOne (Dentsply Maillefer), Twisted File (SybronEndo) e Hyflex CM (Coltène–Whaledent). Il numero di campioni per gruppo (n = 16) si basava su una pubblicazione precedente (Gergi et al. 2014) in cui è stata utilizzata una metodologia simile per valutare i sistemi Reciproc, WaveOne e Twisted File Adaptive.

Dopo aver verificato l'assunzione di normalità (test di Shapiro–Wilk), il grado di omogeneità (baseline) dei quattro gruppi rispetto alla lunghezza, volume e superficie delle canalizzazioni radicolari è stato confermato dal test ANOVA a una via, con un livello di significatività del 5%.

Preparazione del canale radicolare

I canali radicolari sono stati accessibili e il terzo coronale è stato allargato con un trapano in acciaio inossidabile Axxess numero 1 (SybronEndo), seguito da un'irrigazione con 5 mL di NaOCl al 2,5%. La pervietà è stata confermata inserendo un K-file di dimensione 10 (Dentsply Maillefer) attraverso il forame apicale, prima e dopo il completamento della preparazione del canale radicolare. Per tutti i gruppi, è stato creato un percorso di scorrimento esplorando un K-file in acciaio inossidabile di dimensione 15 (Dentsply Maillefer) fino al WL, che è stato stabilito 1 mm prima del forame apicale. In ciascun gruppo, gli strumenti sono stati azionati con il motore VDW Silver (VDW GmbH), secondo le istruzioni dei produttori, e un singolo operatore esperto ha eseguito tutte le preparazioni.

Reciproc R25 (dimensione 25, .08 taper) e WaveOne Primary (dimensione 25, .08 taper) sono stati introdotti nel canale fino a quando non si è avvertita resistenza e poi attivati in movimento reciproco. Gli strumenti sono stati delicatamente spostati verso il basso fino a raggiungere il WL. Gli strumenti Twisted File e HyFlex CM sono stati utilizzati in rotazione continua in senso orario in modo crown-down. Nel gruppo Twisted File, è stato utilizzato lo strumento di dimensione 25, .08 taper fino a due terzi del canale radicolare, seguito dallo strumento di dimensione 25, .06 taper a 2 mm prima del WL. Successivamente, sono stati utilizzati gli strumenti di dimensione 25, .04 taper, 25, .06 taper e 25, .08 taper fino al WL. Nel gruppo HyFlex CM, è stato utilizzato lo strumento di dimensione 25, .08 taper fino a quando due terzi del canale radicolare non è stato modellato, seguito dagli strumenti di dimensione 20, .04 taper, 25, .04 taper, 20, .06 taper e 25, .08 taper fino al WL. In tutti i gruppi, dopo tre delicati movimenti di in-out in direzione apicale, lo strumento è stato rimosso dal canale e pulito, fino a raggiungere il WL. Per evitare la frattura dello strumento, ogni set di strumenti è stato utilizzato per allargare solo due canali.

Tra ciascun passaggio di preparazione, è stata eseguita l'irrigazione con siringhe monouso e aghi NaviTip da 30-G (Ultradent, South Jordan, UT, USA) portati fino a 2 mm prima della lunghezza di lavoro (WL), utilizzando un totale di 20 mL di NaOCl al 2,5% per canale. È stato eseguito un risciacquo finale con 5 mL di EDTA al 17% (pH = 7,7), somministrato a un ritmo di 1 mL min^—1 per 5 min, seguito da un risciacquo di 5 min con 5 mL di acqua distillata. Successivamente, i canali sono stati asciugati con punti di carta assorbente (Dentsply Maillefer), e le radici sottoposte a una scansione micro-CT post-operatoria e ricostruzione, applicando le impostazioni dei parametri menzionate in precedenza.

Analisi delle immagini 3D e 2D

I modelli 3D dei canali radicolari, prima e dopo la preparazione, sono stati ricostruiti sulla base delle scansioni micro-CT e co-registrati utilizzando il modulo di registrazione rigida del software open source 3D Slicer 4.3.1 (disponibile su http://www.slicer.org/). Modelli di canali radicolari codificati a colori (verde che indica le superfici canalari preoperatorie e rosso quelle postoperatorie) hanno consentito un confronto qualitativo dei canali radicolari abbinati prima e dopo la modellatura utilizzando il software CTVol v.2.2.1 (Bruker micro-CT). CTAn v.1.14.4 (Bruker micro-CT) è stato utilizzato per misurare il volume, l'area superficiale, l'indice del modello di struttura (SMI), l'area, il perimetro, il fattore di forma, la rotondità, i diametri minori e maggiori dei canali radicolari, prima e dopo la preparazione. Descrizioni dettagliate dei criteri utilizzati per il calcolo di questi parametri sono state pubblicate altrove (Peters et al. 2001a, Versiani et al. 2011, 2013a,b, Siqueira et al. 2013). L'aumento percentuale mediano (%D) e l'intervallo interquartile di ciascun parametro analizzato sono stati calcolati sottraendo i punteggi per i canali trattati da quelli registrati per i corrispondenti non trattati. La valutazione 3D è stata eseguita per l'intera lunghezza del canale, mentre la valutazione 2D è stata effettuata per i 5 mm apicali del canale radicolare in un totale di 250 sezioni trasversali per canale.

Trasporto canalare

Il trasporto canalare è stato valutato a partire dai centri di gravità calcolati per ogni sezione e connessi lungo l'asse z con una linea adattata in un totale di 10 572 (Reciproc), 10 608 (WaveOne), 10 595 (Twisted File) e 10 583 (HyFlex CM) sezioni trasversali, utilizzando XLSTAT-3DPlot per Windows (Addinsoft, New York, NY, USA). Il trasporto medio (in mm) è stato quindi calcolato confrontando i centri di gravità prima e dopo il trattamento per i terzi coronale, medio e apicale dei canali. Misurazioni rappresentative sono state anche presentate graficamente in diagrammi.

Analisi statistica

Il test di Shapiro–Wilk è stato utilizzato per valutare la normalità dei dati. L'aumento percentuale mediano (%D) e l'intervallo interquartile dei parametri 3D e 2D sono stati confrontati tra i gruppi utilizzando il test di Kruskal–Wallis, mentre il trasporto canalare è stato valutato statisticamente con ANOVA unidirezionale post hoc del test di Tukey (SPSS v17.0 per Windows; SPSS Inc., Chicago, IL, USA). Il livello di significatività è stato fissato al 5%.

Risultati

Preparazione del canale

I risultati dell'analisi 3D e 2D sono dettagliati nella Tabella 1. La preparazione ha aumentato significativamente tutti i parametri in ciascun gruppo sperimentale. Il confronto tra i sistemi non ha rivelato differenze significative tra di essi riguardo ai cambiamenti nei parametri 3D (volume, area superficiale e SMI) (P > 0,05) e nell'aspetto trasversale del canale radicolare dopo la preparazione (fattore di forma e rotondità) (P > 0,05). Il gruppo Reciproc ha mostrato cambiamenti significativamente maggiori nell'area, nel perimetro, nei diametri maggiore e minore del canale apicale rispetto agli altri gruppi (P < 0,05), mentre il sistema HyFlex CM ha prodotto la minore alterazione nel diametro maggiore, rispetto agli altri sistemi (P < 0,05).

Preoperatoriamente, le sezioni trasversali dei canali erano di forma ovale (rotondità media di ~0.65 e fattore di forma di ~0.85) e affusolate (SMI di ~2.9) in tutti i gruppi (Fig. 1a). Dopo la preparazione, il contorno dei canali era più grande e mostrava un'affusolatura liscia in tutti i gruppi sperimentali (Fig. 1b). Le modifiche nella forma del canale, mostrate come sovrapposizioni di aree non preparate (verde) e preparate (rosso), presentavano aree intatte principalmente sull'aspetto interno dei canali (Fig. 1b).

Trasporto canalare

I risultati del trasporto canalare sono riassunti nella Tabella 2 e nella Fig. 1(c,d). In generale, i sistemi rotativi (Twisted File e HyFlex CM) hanno mostrato un trasporto significativamente inferiore rispetto agli strumenti reciprocanti (Reciproc e WaveOne) (P < 0.05). Nel terzo apicale, è stato osservato un trasporto significativamente inferiore dopo l'uso di HyFlex CM rispetto ad altri sistemi (P < 0.05).

Discussione

Lo studio attuale ha confrontato la capacità di modellamento di due sistemi a file singola reciprocanti (Reciproc e WaveOne) e due sistemi rotanti multifile trattati termicamente (Twisted File e HyFlex CM) sui canali radicolari mesiali dei molari mandibolari utilizzando la tecnologia micro-CT.

Il confronto tra i gruppi non ha rivelato differenze significative riguardo ai cambiamenti nei parametri 3D dei canali dopo la preparazione, e la prima ipotesi nulla testata è stata accettata. Questo risultato non è in accordo con una pubblicazione recente che utilizza una metodologia simile in cui i sistemi Reciproc e WaveOne mostrano cambiamenti maggiori nel volume e nell'area superficiale rispetto al sistema Twisted File Adaptive (Gergi et al. 2014) e potrebbe essere spiegato come conseguenza della somiglianza riguardo alle dimensioni dello strumento finale utilizzato in ciascun gruppo (dimensione 25, .08 taper) e alla distribuzione del campione basata sui parametri morfologici 3D del canale radicolare.

Il ruolo principale degli studi di laboratorio è sviluppare condizioni ben controllate in grado di confrontare in modo affidabile determinati fattori (Versiani et al. 2013a). Il principale fattore confondente degli studi ex vivo è l'anatomia del sistema canalare in esame. Di conseguenza, i risultati potrebbero dimostrare l'effetto dell'anatomia del canale piuttosto che la variabile di interesse (De-Deus 2012). L'influenza dell'anatomia del canale sull'esito della preparazione del canale radicolare è stata anche enfatizzata da studi che dimostrano che le variazioni nella geometria del canale prima delle procedure di modellamento avevano un effetto maggiore sui cambiamenti che si verificavano durante la preparazione rispetto alle tecniche di strumentazione (Peters et al. 2001a,b). Negli ultimi anni, la micro-CT ha guadagnato sempre più popolarità in endodonzia poiché offre una tecnica riproducibile che può essere applicata per la valutazione 3D del sistema canalare (Peters et al. 2001a, Versiani et al. 2011, Robinson et al. 2013). Di conseguenza, questo metodo potrebbe migliorare l'abbinamento dei denti per migliorare la validità interna degli esperimenti ex vivo. Pertanto, sulla base dei dati della micro-CT, è possibile migliorare ulteriormente la selezione dei campioni utilizzando parametri morfologici stabiliti per fornire una base coerente (Versianiet al. 2013a). Nello studio attuale, sono stati fatti diversi tentativi per creare una base affidabile per garantire la comparabilità dei gruppi attraverso la standardizzazione della morfologia canalare 3D del campione, che probabilmente ha eliminato potenziali bias anatomici significativi che potrebbero confondere i risultati.

In questo studio, la geometria 3D e la forma della sezione trasversale dei canali mesiali sono state valutate utilizzando tre parametri morfometrici: SMI, fattore di forma e rotondità, rispettivamente. L'SMI implica una misurazione della convessità della superficie in una struttura tridimensionale. Una piastra ideale, un cilindro e una sfera hanno valori SMI di 0, 3 e 4, rispettivamente (Peters et al. 2001a).

Prima della preparazione, i valori SMI (2.59–2.77) indicavano una geometria simile a un tronco di cono del sistema canalare radicolare, che diventava più cilindrica dopo la preparazione (2.82–3.02). Come ci si aspetterebbe, i valori del fattore di forma e della rotondità indicavano che i canali diventavano più rotondi dopo la preparazione. È interessante notare che la somiglianza nella geometria 3D dei canali radicolari prima e dopo la preparazione si rifletteva anche in due dimensioni, poiché non si poteva osservare alcuna differenza tra i gruppi riguardo alla rotondità e al fattore di forma nel terzo apicale.

D'altra parte, l'area, il perimetro, i diametri minore e maggiore dei canali nel terzo apicale erano significativamente diversi tra i sistemi dopo le procedure di preparazione. Pertanto, la seconda ipotesi nulla è stata rigettata. Nei canali radicolari infetti, il miglior risultato terapeutico si ottiene solitamente quando l'infezione del canale radicolare viene eradicata o ridotta a livelli compatibili con la guarigione periradicolare (Siqueira et al. 2010). Di conseguenza, potrebbe essere ragionevole assumere che una preparazione più ampia consentirebbe una disinfezione migliorata (Hülsmann et al. 2005). Complessivamente, il gruppo Reciproc è stato associato a significativi aumenti dell'area, del perimetro e del diametro maggiore del canale rispetto agli altri sistemi, il che è in accordo con uno studio precedente (Gergi et al. 2014). Le differenze nel design della sezione trasversale tra gli strumenti possono spiegare questa differenza. Come già affermato, la capacità di taglio di uno strumento endodontico è il risultato della complessa interrelazione di parametri come il design della sezione trasversale, l'angolo elicoidale e di rake, le proprietà metallurgiche, il trattamento superficiale e la cinematica del movimento (Capar et al. 2014). Reciproc ha una geometria a forma di S con doppio tagliente, il che significa bordi di taglio affilati e una minore area della sezione trasversale; combinato con il movimento reciprocante, l'efficienza di taglio di Reciproc è migliorata utilizzando un movimento a picchiettare (Giansiracusa Rubini et al. 2014), spiegando le sue prestazioni. Studi precedenti hanno dimostrato che gli strumenti Twisted File e HyFlex CM hanno un comportamento di taglio efficiente rispetto ad altri sistemi rotativi NiTi quando la velocità di rotazione è aumentata o quando sono stati utilizzati in azione laterale (Morgental et al. 2013, Peters et al. 2014). Nello studio attuale, i valori più bassi dei sistemi rotativi riguardo ai parametri 2D possono essere correlati alla cinematica del movimento (movimento a picchiettare), gli strumenti a cono più piccoli raggiungono WL prima della dimensione dell'istrumento 25, .08 taper e l'insorgenza di deformazione plastica e interruzione dei bordi di taglio a causa del trattamento termico proprietario della lega.

I risultati attuali hanno rivelato che i sistemi rotanti (Twisted File e HyFlex CM) hanno prodotto significativamente meno traslazione rispetto ai sistemi reciprocanti (Reciproc e WaveOne), e la terza ipotesi nulla è stata anch'essa respinta. Questo risultato è corroborato da studi precedenti (Zhao et al. 2013, Bürklein et al. 2014) e può essere attribuito alla maggiore flessibilità del Twisted File e HyFlex CM (Saber et al. 2014), come risultato del trattamento termico della lega durante la produzione che la rende più duttile, riducendo l'entità delle forze di ripristino (Pongione et al. 2012, Saber et al. 2014). Sebbene siano state ottenute differenze significative riguardo alla traslazione del canale, la rilevanza clinica delle medie raggiunte dagli strumenti rotanti (0,08 mm) e reciprocanti (0,10–0,11 mm) rimane discutibile (Hülsmann et al. 2005, Saber et al. 2014) e probabilmente ha un'importanza limitata in questi canali moderatamente curvi. Pertanto, si può presumere che tutti gli strumenti abbiano mantenuto bene la curvatura originale del canale.

Conclusione

All'interno delle limitazioni di questo ex vivo studio, si può concludere che nessuno dei sistemi NiTi è stato in grado di preparare le intere pareti del sistema canalare radicolare. In generale, le procedure di modellamento hanno portato all'ingrandimento dello spazio canalare senza evidenze di errori di preparazione significativi. Le variazioni nei parametri 3D non sono state diverse tra i gruppi, mentre, nel terzo apicale, Reciproc è stato associato a cambiamenti significativamente maggiori in diversi parametri 2D (area, perimetro, diametri maggiore e minore) rispetto agli altri gruppi. I sistemi Twisted File e HyFlex CM sono stati in grado di mantenere l'anatomia originale del canale con meno traslazione del canale e una migliore capacità di centratura rispetto a Reciproc e WaveOne; tuttavia, queste differenze sono poco probabili che abbiano un significato clinico.

Autori: M. F. V. Marceliano-Alves, M. D. Sousa-Neto, S. R. Fidel, L. Steier, J. P. Robinson, J. D. Pécora², M. A. Versiani

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