Valutazione con Micro-CT della capacità di modellamento di quattro sistemi di strumentazione dei canali radicolari in canali ovali

Abstract

Obiettivo: Confrontare la capacità di modellamento di quattro sistemi di strumentazione endodontica in canali a forma ovale utilizzando un'analisi micro-computazionale tomografica.

Metodologia: Quaranta incisivi mandibolari anatomicamente abbinati sono stati scansionati e assegnati a quattro gruppi (n = 10), secondo il protocollo di preparazione del canale: BioRace, Reciproc, Self-Adjusting File (SAF) e TRUShape. Dopo la strumentazione del canale, i campioni sono stati riscanati e i dataset pre e post-operatori registrati sono stati esaminati per valutare le percentuali di detriti di tessuto duro accumulati, pareti del canale non toccate e dentina rimossa. Sono stati utilizzati i test di Kruskal-Wallis e Mann-Whitney U con correzione di Bonferroni per confrontare le variabili nei gruppi (α = 5%).

Risultati: Le tecniche di preparazione non hanno influenzato la percentuale di detriti di tessuto duro accumulati (P = 0.126). La percentuale di aree del canale non toccate era significativamente più alta per BioRace (32.38%) rispetto ai sistemi Reciproc (18.95%) e SAF (16.08%) (P < 0.05). Reciproc ha rimosso significativamente più dentina (4.18%) rispetto a BioRace (2.21%) e SAF (2.56%) (P < 0.05). Il sistema TRUShape ha mostrato risultati intermedi sia per le pareti del canale non toccate (19.20%) che per la dentina rimossa (3.77%), senza differenze significative rispetto ai sistemi BioRace, Reciproc e SAF.

Conclusioni: Le tecniche di preparazione hanno portato allo stesso livello di detriti di tessuto duro accumulati. Rispetto agli altri sistemi testati, BioRace è stato associato a più pareti di canale non toccate e Reciproc ha prodotto la maggiore quantità di dentina rimossa. Anche se ha toccato più pareti del canale radicolare, il sistema SAF ha rimosso meno dentina, mentre TRUShape ha avuto risultati intermedi per questi stessi parametri. Nessuno dei sistemi testati è stato in grado di fornire un'abilità di modellamento ottimale nei canali a forma ovale.

Introduzione

Lo sviluppo di una nuova generazione di sistemi in nichel-titanio (NiTi) per la preparazione dei canali si basa su cambiamenti nel design degli strumenti, nelle leghe e nella cinematica, con l'obiettivo di ottimizzare l'istrumentazione meccanica dei canali radicolari (Peters 2004, Hu€lsmann et al. 2005). La maggior parte dei sistemi rotativi e reciprocanti disponibili non è riuscita a migliorare la rimozione dei detriti nei canali a forma ovale (Versiani et al. 2013), lasciando ampie aree di pareti del canale non toccate (Peters et al. 2001, Versiani et al. 2013, De-Deus et al. 2015a) e detriti di tessuto duro accumulati in pinne, istmi e irregolarità all'interno dello spazio del canale radicolare (Paqu´e et al. 2009, De-Deus et al. 2015b, Versiani et al. 2016). I batteri situati in queste aree hanno il potenziale di rimanere e potrebbero essere responsabili di un'infiammazione periapicale persistente (Versiani et al. 2016).

Recentemente, è stato introdotto un nuovo sistema rotante in NiTi trattato termicamente, il sistema TRUShape 3D Conforming Files (Dentsply Tulsa Dental Specialties, Tulsa, OK, USA). È pubblicizzato dal produttore come un insieme di strumenti che consentono una maggiore preservazione dentinale rispetto ai file convenzionali, mentre fanno contatto con quasi il 75% delle pareti del canale (TRUShape^® 3D Conforming Files. Sito web di Dentsply Tulsa Dental Specialties) grazie alla sezione trasversale triangolare, una punta non tagliente e una forma a S che si estende lungo il suo asse lungo, risultando in un cono .06 nella parte apicale di 2 mm e un cono variabile crescente da questo livello denotato come un cono .06v. Uno studio recente ha dimostrato che la preparazione del canale radicolare con strumenti TRUShape ha rimosso significativamente più batteri da canali radicolari a forma ovale rispetto al sistema rotante Twisted File (SybronEndo, Orange, CA, USA) (Bortoluzzi et al. 2015); tuttavia, nessuno studio ha tentato di mettere in discussione la capacità di modellatura di questo nuovo sistema riguardo all'accumulo di detriti di tessuto duro, pareti del canale radicolare non toccate e la quantità di dentina rimossa da canali radicolari a forma ovale rispetto ad altri sistemi di preparazione.

Pertanto, l'obiettivo di questo studio era confrontare le percentuali di detriti di tessuto duro accumulati, aree di canale non toccate e dentina rimossa dopo la preparazione del canale radicolare con i sistemi BioRace (FKG Dentaire, La-Chaux-de-Fonds, Svizzera), Reciproc (VDW, Monaco, Germania), Self-Adjusting File (SAF; ReDent-Nova, Ra’anana, Israele) e TRUShape attraverso un'analisi micro-tomografica (micro-CT). L'ipotesi nulla testata era che non ci sarebbero state differenze significative nei risultati di modellamento tra questi quattro sistemi di preparazione.

Materiali e metodi

Stima della dimensione del campione

Basandosi sui risultati di uno studio precedente (De-Deus et al. 2015b), è stata stimata una dimensione dell'effetto di 0.9 e inserita, insieme al parametro errore di tipo alfa di 0.05 e potenza beta di 0.95, in una procedura ANOVA unidirezionale (G*Power 3.1 per Macintosh; Heinrich Heine, Universität Düsseldorf, Düsseldorf, Germania). È stata indicata una dimensione del campione di 28 denti (sette per gruppo) come minimo per rivelare significatività statistica tra i gruppi.

Selezione e preparazione dei campioni

Dopo l'approvazione del comitato etico locale, sono stati ottenuti 127 incisivi mandibolari umani da un pool di denti. Ogni dente è stato radiografato sia in direzione buccolinguale che mesiodistale. Per prevenire l'introduzione di variabili confondenti, i criteri di inclusione prevedevano solo denti con una lunghezza di circa 19 1 mm, radici dritte (<5°) (Schneider 1971), un rapporto del canale di diametro lungo a corto superiore a 2.5 a livello di 5 mm dall'apice radicolare e una dimensione apicale iniziale equivalente a una dimensione 10 K-file (Dentsply Sirona, Ballaigues, Svizzera). Di conseguenza, sono stati selezionati 63 denti e scansionati in un dispositivo micro-CT (SkyScan 1173; Bruker micro-CT, Kontich, Belgio) operante a 70 kV e 114 mA, utilizzando una bassa risoluzione (70 μm) per ottenere un contorno dei canali radicolari. Le immagini di proiezione acquisite sono state ricostruite (NRecon v.1.6.10; Bruker micro-CT) fornendo sezioni trasversali assiali della loro struttura interna, e 40 incisivi mandibolari con una configurazione del canale simile sono stati selezionati e scansionati nuovamente a una risoluzione aumentata (14.25 μm) con rotazione di 360° attorno all'asse verticale, un passo di rotazione di 0.5°, un tempo di esposizione della camera di 7000 ms e mediazione dei fotogrammi di 5, utilizzando un filtro in alluminio spesso 1.0 mm. Le immagini di ciascun campione sono state ricostruite utilizzando parametri standardizzati per l'indurimento del fascio (40%), correzione dell'artefatto anello (10) e limiti di contrasto simili. Il volume di interesse è stato selezionato per estendersi dalla giunzione cemento-smalto all'apice della radice, risultando nell'acquisizione di 800–900 sezioni trasversali per dente. Gli apici dei denti sono stati quindi sigillati con colla calda e incorporati in silossano polivinilico per creare un sistema a fondo chiuso (Susin et al. 2010).

Dopo la preparazione della cavità d'accesso, è stato creato un percorso di scorrimento utilizzando un K-file in acciaio inossidabile di dimensione 20 (Dentsply Sirona) fino alla lunghezza di lavoro (WL), stabilita sottraendo 1 mm dalla lunghezza del canale. I canali sono stati quindi abbinati per creare dieci gruppi di quattro denti basati su caratteristiche morfologiche simili del canale (lunghezza, volume, area superficiale, indice di modello strutturale [SMI] e configurazione), e una radice di ciascun gruppo è stata assegnata casualmente a uno dei quattro gruppi sperimentali (n = 10) secondo il protocollo di preparazione.

Sistema BioRace

BR0 (25/.08), BR1 (15/.05), BR2 (25/.04) e BR3

(25/.06) strumenti rotanti in NiTi sono stati utilizzati a 500– 600 rpm e 1 N cm in modo crown-down (motore VDW Silver; VDW) fino alla WL, utilizzando un delicato movimento di picchiettamento in entrata e uscita. Dopo tre colpi costanti, il file è stato rimosso dal canale e pulito.

Sistema Reciproc

Uno strumento R25 (25/.08) è stato spostato in direzione apicale utilizzando un lento movimento di picchiettamento in entrata e uscita di circa 3 mm di ampiezza con una leggera pressione apicale in un movimento reciproco (‘RECIPROC ALL’) alimentato da un motore elettrico (VDW Silver) fino a raggiungere la WL. Dopo tre 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.

Sistema SAF

Un strumento SAF di 1,5 mm di diametro è stato utilizzato fino alla lunghezza di lavoro (WL) con un movimento di entrata e uscita utilizzando una testa RDT3 (ReDent-Nova) adattata a un manipolo vibrante (GentlePower Lux 20LP; KaVo, Biberach, Germania). È stata applicata un'irrigazione continua con NaOCl al 5,25% durante tutta la procedura a un flusso di 5 mL min^—1 utilizzando un apparecchio di irrigazione speciale (VATEA; ReDent-Nova).

Sistema TRUShape

Utilizzando un motore elettrico (VDW Silver) preimpostato a 300 rpm e 3 N cm, è stata utilizzata una lima TRUShape 20/.08v con un delicato movimento di entrata e uscita di 2–5 mm per modellare il terzo medio. Sono stati quindi utilizzati gli strumenti TRUShape 20/.06v e 25/.06v con un'ulteriore ampiezza di 2–3 mm verso la WL. Ogni dente è stato modellato come due canali a causa della sua maggiore dimensione buccale-linguale, come raccomandato dal produttore.

In tutti i gruppi, il tempo totale di preparazione è stato di 4 minuti. L'irrigazione è stata eseguita con un ago NaviTip (Ultradent Products Inc., South Jordan, UT, USA) utilizzando 20 mL di NaOCl al 5,25% per dente. In tutti i gruppi, al termine della preparazione, è stata eseguita un'irrigazione ultrasonica passiva per 20 secondi a 2 mm dalla WL utilizzando una lima K di dimensione 15 (Dentsply Sirona), e i canali sono stati quindi risciacquati con 3 mL di EDTA al 17% per 5 minuti e 2 mL di acqua bi-distillata per 1 minuto. Pertanto, ogni dente è stato irrigato con 25 mL di irrigante in 10 minuti. L'aspirazione della soluzione irrigante è stata eseguita all'orifizio del canale con un Surgi-Tip (Ultradent Products Inc.) attaccato a una pompa di aspirazione ad alta velocità. Un operatore esperto ha condotto tutte le procedure di preparazione dopo un'adeguata formazione con tutti i sistemi. I canali radicolari sono stati asciugati con punti di carta assorbente (Dentsply Sirona) e i campioni sono stati sottoposti a una scansione post-operatoria e ricostruzione, applicando i parametri sopra menzionati.

Valutazione Micro-CT

Le immagini degli oggetti dopo la preparazione sono state elaborate e co-registrate con i rispettivi set di dati preoperatori utilizzando un algoritmo affine del software 3D Slicer 4.5.0 (disponibile su http://www.slicer.org) (Fedorov et al. 2012). La quantificazione dei detriti di tessuto duro accumulati è stata espressa come percentuale del volume totale del sistema canalare dopo la preparazione per ciascun campione ed è stata effettuata come descritto altrove (De-Deus et al. 2014, 2015b, Neves et al. 2015). Il volume della dentina rimossa dopo la preparazione è stato calcolato sottraendo la dentina radicolare segmentata pre- e post-operatoria utilizzando operazioni morfologiche (Fiji v.1.47n; Madison, WI, USA). L'area della superficie del canale non toccata è stata determinata calcolando il numero di voxel statici (voxel presenti nella stessa posizione sulla superficie del canale prima e dopo l'istrumentazione). L'area non toccata è stata espressa come percentuale del numero totale di voxel presenti sulla superficie del canale (Paqué & Peters 2011), secondo la formula:

(numero di voxel statici × 100)/ numero totale di voxel superficiali

Analisi statistica

Il grado di omogeneità (baseline) dei gruppi, prima della preparazione del canale radicolare, è stato verificato eseguendo un confronto ANOVA unidirezionale tra i gruppi riguardo al volume del canale radicolare (mm³), area superficiale non preparata (mm²), lunghezza e SMI. L'SMI implica una misurazione della curvatura convessa della superficie. In endodonzia, il parametro SMI è inteso a determinare quantitativamente la geometria tridimensionale del canale radicolare. Poiché le assunzioni di normalità delle percentuali di detriti di tessuto duro accumulati, area del canale non toccata e dentina rimossa dopo la preparazione del canale radicolare non potevano essere verificate (test di Shapiro–Wilk; P < 0.05), i risultati sono stati espressi come mediane e confrontati tra i gruppi tramite test di Kruskal–Wallis e Mann–Whitney U con correzione di Bonferroni (SPSS v.17; SPSS Inc., Chicago, IL, USA). La significatività è stata impostata a α = 5%.

Risultati

La Figura 1 mostra immagini rappresentative dell'anatomia interna di quattro incisivi mandibolari prima e dopo la preparazione del canale con i sistemi testati.

Il grado di omogeneità (baseline) dei gruppi riguardo al volume iniziale del canale, all'area superficiale, alla lunghezza e all'SMI prima e dopo la preparazione del canale radicolare è stato confermato (Tabella 1, P > 0.05). Non c'era alcuna differenza significativa nelle medie e negli intervalli interquartili (IQR) riguardo alla percentuale di detriti di tessuto duro accumulati tra i gruppi TRUShape (0.00%, IQR 0.06), BioRace (0.00%, IQR 0.00), Reciproc (0.01%, IQR 0.22) o SAF (0.00%, IQR 0.00) (P > 0.05). È stata osservata una percentuale significativamente maggiore di area del canale non toccata dopo la preparazione con il sistema BioRace (32.38%, IQR 18.10) rispetto ai sistemi Reciproc (18.95%, IQR 17.50) e SAF (16.08%, IQR 7.94) (P < 0.05). Reciproc ha rimosso significativamente più dentina (4.18%, IQR 2.27) rispetto a BioRace (2.21%, IQR 0.76) e SAF (2.56%, IQR 0.92) (P < 0.05). Il sistema TRUShape ha mostrato risultati intermedi riguardo all'area del canale non toccata (19.20%, IQR 16.80) e alla quantità di dentina rimossa (3.77%, IQR 1.46) senza differenze significative rispetto agli altri sistemi (P > 0.05) (Fig. 1). La Figura 2 mostra una rappresentazione a boxplot delle percentuali medie e degli IQR dei parametri testati (aree del canale non toccate [a] e dentina rimossa [b]) dopo la preparazione del canale radicolare con i sistemi BioRace, Reciproc, SAF e TRUShape.

Discussione

L'indagine attuale è stata progettata per valutare le percentuali di detriti di tessuto duro accumulati, pareti del canale non toccate e dentina rimossa dopo la preparazione di canali a forma ovale degli incisivi mandibolari con i sistemi BioRace, Reciproc, SAF e TRUShape utilizzando l'analisi micro-CT. Nonostante le variazioni naturali nella morfologia dei denti, sono stati fatti tentativi per garantire la comparabilità dei gruppi riguardo alla morfologia del canale radicolare. Poiché i canali a forma ovale presentano una sfida per il clinico (Peters 2004, De-Deus et al. 2010, Versiani et al. 2011), è stata selezionata questa configurazione del canale. Come negli studi precedenti (Peters et al. 2001, Versiani et al. 2016), è stata eseguita una screening micro-CT del volume, dell'area superficiale, della lunghezza e dell'SMI per fornire una mappatura anatomica complessiva dei canali radicolari. Sulla base di queste misurazioni, quattro denti simili sono stati raggruppati e ulteriormente allocati in uno dei quattro gruppi. L'analisi statistica ha confermato il bilanciamento efficace tra i gruppi rispetto ai parametri di base, migliorando così la validità interna dello studio e potenzialmente eliminando significativi bias anatomici che potrebbero confondere i risultati.

Nell'ultimo decennio, la tecnologia di imaging micro-CT tridimensionale non distruttiva è stata utilizzata con successo per la valutazione quantitativa dei detriti di tessuto duro accumulati nelle recessi dei canali radicolari durante le procedure di preparazione (Paqué et al. 2009, 2011, 2012, Robinson et al. 2013, De-Deus et al. 2014, 2015b, Neves et al. 2015, Versiani et al. 2016). Le evidenze di questi studi indicano che le particelle di dentina tagliate dalle pareti del canale dagli strumenti endodontici possono essere attivamente accumulate nelle complessità anatomiche del sistema canalare, diventando più resistenti alla rimozione. Nello studio presente, l'accumulo di detriti di tessuto duro si è verificato indipendentemente dal design del sistema e dalla cinematica, il che è in accordo con De-Deus et al. (2015b). D'altra parte, i risultati attuali non concordano con altri studi micro-CT, in cui la preparazione con il sistema SAF ha portato a un accumulo di detriti inferiore (Paqué et al. 2012), e con un sistema reciprocante che ha lasciato significativamente più detriti all'interno dei canali radicolari rispetto a un sistema rotante multifile (Robinson et al. 2013). Questi risultati contraddittori possono essere spiegati da differenze nel design metodologico. Qui sono stati utilizzati canali di forma ovale degli incisivi mandibolari, mentre in quegli studi (Paqué et al. 2012, Robinson et al. 2013) è stata utilizzata una configurazione del canale preoperatorio più complessa (sistema del canale radicolare mesiale dei molari mandibolari). L'irrigazione ultrasonica passiva è stata utilizzata anche come protocollo di irrigazione supplementare nello studio presente. Secondo uno studio recente, l'attivazione della soluzione irrigante con una punta ultrasonica oscillante dopo la preparazione del canale radicolare è più probabile che rimuova i detriti di tessuto duro dai canali radicolari con un'anatomia semplice (Versiani et al. 2016), il che può anche aiutare a spiegare i risultati attuali.

È ben noto che le pareti del canale non toccate possono essere colonizzate da biofilm e fungere da potenziale causa di infezioni persistenti, che possono compromettere l'esito del trattamento (Alves et al. 2011, Dietrich et al. 2012). Nello studio attuale, la percentuale di pareti del canale non toccate e di dentina rimossa è stata significativamente influenzata dai protocolli di preparazione. Di conseguenza, l'ipotesi nulla testata è stata respinta. La percentuale mediana di pareti del canale non toccate variava dal 16,08% al 32,38%, e nessuno dei sistemi testati è stato in grado di debricare completamente le pareti dentinali, il che è in accordo con rapporti precedenti (Peters et al. 2001, Paqué & Peters 2011, Versiani et al. 2013, Bortoluzzi et al. 2015, De-Deus et al. 2015a). Tra i sistemi testati, i sistemi SAF e Reciproc avevano la percentuale più bassa di area del canale non toccata. Come dimostrato in precedenza (Metzger et al. 2010a, Paqué & Peters 2011, Versiani et al. 2011, 2013), i risultati del sistema SAF possono essere spiegati a causa della sua forma a reticolo cavo in NiTi, che si adatta alla forma del canale radicolare, consentendo una maggiore percentuale di pareti del canale radicolare da toccare. Inoltre, il movimento di rettifica avanti e indietro dello strumento SAF consente la rimozione circonferenziale di solo un sottile strato di dentina dalla maggior parte delle pareti del canale (Metzger et al. 2010b), il che spiega la percentuale più bassa di dentina rimossa dal sistema SAF in questo studio. D'altra parte, la bassa percentuale di pareti del canale non toccate e la maggiore quantità di dentina rimossa osservata dopo la preparazione del canale con il sistema Reciproc possono essere spiegate dalla combinazione della sua cinematica a ricambio, della maggiore dimensione del conico (.08 nei primi 3 mm) e del design (bordi di taglio affilati e area trasversale più piccola), che influiscono sulla sua flessibilità e aumentano la sua efficienza di taglio in un movimento di spazzolamento (Plotino et al. 2014). Allo stesso modo, le dimensioni più piccole e l'efficienza di taglio degli strumenti BioRace rispetto a Reciproc spiegano la sua maggiore percentuale di pareti del canale non toccate e la minore rimozione di dentina (Lopes et al. 2010).

La preparazione del canale radicolare con il sistema TRUShape è stata associata a risultati mediani intermedi riguardo alle pareti del canale non toccate e alla dentina rimossa. Peters et al. (2015) ha riportato che TRUShape consente la conservazione della dentina durante la modellazione del canale radicolare, e Elnaghy et al. (2017) ha riportato una percentuale media di dentina rimossa di circa il 2,77%, che è simile al 3,77% osservato qui. Tuttavia, nello studio presente, la conservazione della dentina da parte di TRUShape non è stata confermata. Il movimento di taglio asimmetrico dei file TRUShape, che può raggiungere un diametro scanalato fino a 0,80 mm, potrebbe essere la base per spiegare la mancanza di significatività rispetto agli altri sistemi testati valutati qui (Fig. 2).

Si può sostenere che le differenze nella velocità di rotazione (rpm) da sole, utilizzate per attivare gli strumenti testati, potrebbero influenzare i risultati. Se ciò fosse vero, BioRace dovrebbe avere una percentuale inferiore di area del canale non toccata e una maggiore quantità di rimozione di dentina rispetto ai file TRUShape, poiché il primo è stato utilizzato in un numero maggiore di rivoluzioni per modellare il canale radicolare rispetto al secondo (500–600 rpm e 300 rpm, rispettivamente). Allo stesso modo, strumenti con diverse cinematiche sono stati utilizzati anche nello studio attuale (rotazione continua, movimento reciprocante e movimento in-out). Inoltre, è importante sottolineare che tutti gli strumenti sono stati utilizzati secondo le specifiche istruzioni del produttore⁰. Pertanto, i risultati della modellazione devono essere considerati come il risultato di un'interazione tra diverse variabili come il design dello strumento, la cinematica di attivazione, l'esperienza dell'operatore, la velocità e la coppia utilizzate durante la modellazione del canale radicolare, tra le altre.

Come altri studi che utilizzano l'approccio micro-CT non distruttivo (Peters et al. 2001, Paqué et al. 2012, De-Deus et al. 2015a,b, Versiani et al. 2016), i risultati attuali evidenziano la capacità meno che ideale dei sistemi di preparazione attualmente disponibili di preparare questo tipo di configurazione del canale radicolare. Questi risultati sottolineano l'importanza delle procedure di irrigazione e di medicazione intracanalare nel tentativo di compensare lo stato subottimale della preparazione meccanica (Versiani et al. 2011, 2013, Siqueira et al. 2013).

Conclusioni

Alle condizioni del presente studio, nessuno dei sistemi testati è stato in grado di fornire una forma ottimale dei canali a forma ovale. La preparazione del canale radicolare con i sistemi BioRace, Reciproc, SAF e TRUShape ha portato a quantità simili di detriti di tessuto duro accumulati. Una percentuale maggiore di aree del canale non toccate e di rimozione della dentina è stata osservata dopo la preparazione con i sistemi BioRace e Reciproc, rispettivamente. Il sistema SAF ha toccato più pareti del canale radicolare e ha rimosso meno dentina, mentre TRUShape ha mostrato risultati intermedi per questi stessi parametri.

Autori: M. L. Zuolo1, A. A. Zaia, F. G. Belladonna, E. J. N. L. Silva, E. M. Souza, M. A. Versiani, R. T. Lopes, G. De-Deus

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