Причинная связь между дефектами дентинной ткани и подготовкой корневого канала: оценка с помощью микро-КТ

Целью данного исследования было оценить причинно-следственную связь между подготовкой канала с использованием системы ProTaper Universal (PTU) и образованием дентинных дефектов с помощью анализа микро-компьютерной томографии (микро-КТ). Сорок мезиальных каналов нижних моляров с конфигурацией канала типа II по Вертуcci были отсканированы с изотропным разрешением 14,16 мкм. Образцы были разделены на экспериментальную (n = 30) и контрольную (n = 10) группы, и мезиальные каналы были подготовлены с использованием системы PTU до инструмента F2. Образцы из экспериментальной группы были отсканированы, и изображения поперечного сечения мезиальных корней до и после подготовки были проверены на наличие дентинных дефектов. В контрольной группе образцы были разрезаны перпендикулярно длинной оси корня на срезы толщиной 1 мм (n = 80) и исследованы под оптическим микроскопом. Как только дентинный дефект был обнаружен, срез был отсканирован с помощью микро-КТ. В экспериментальной группе дентинные микротрещины были обнаружены в 4,828 срезах (24,04%). На всех изображениях поперечного сечения дентинные дефекты, выявленные на послеоперационных изображениях, уже были присутствовали на соответствующем предоперационном изображении. В контрольной группе 13 из 80 срезов (16,25%) имели как минимум один дентинный дефект, визуализированный под стереомикроскопом, который был идентифицирован после дополнительного сканирования с помощью микро-КТ. Микро-КТ показала надежность, сопоставимую с оптической микроскопией в обнаружении дентинных дефектов, добавляя возможность отслеживания дентинной ткани до и после подготовки канала и обеспечивая четкую визуализацию микротрещин. Подготовка корневого канала с использованием системы PTU не вызвала образование новых дентинных дефектов.

Введение

За последние два десятилетия подготовка корневых каналов с помощью ротационных инструментов из никель-титана (NiTi) стала основным подходом к механическому увеличению пространства корневого канала, и большинство первоначальных проблем в настоящее время преодолены. Однако недавно возникла важная проблема: создание дентинных дефектов после ротационной инструментовки NiTi с использованием мотора. Учитывая, что такие дефекты также могут служить триггерной точкой для вертикальных переломов корня, которые впоследствии влияют на выживаемость зуба, этот вопрос, безусловно, заслуживает глубокого научного исследования и рассмотрения. Опубликованные исследования по этой теме всегда охватывают резательные процедуры и послеоперационное наблюдение с помощью оптической микроскопии. В рамках этого методологического подхода было заявлено, что ротационная подготовка NiTi сама по себе может иметь этиологическую роль в создании дентинных дефектов. Хотя эти исследования на первый взгляд кажутся экспериментально обоснованными, так как большинство контрольных групп, использующих неподготовленные зубы, в большинстве случаев не показали дентинных дефектов, разрушительный подход метода является его главным недостатком, поскольку предоперационное состояние дентинной ткани неизвестно. В идеале этиологические факторы, участвующие в дентинных дефектах, должны оцениваться с помощью неразрушающих экспериментальных моделей, которые предлагают пред- и послеоперационное обследование дентинной ткани. Таким образом, было бы возможно определить, были ли дентинные дефекты, наблюдаемые в образцах после инструментовки, уже присутствующими до экспериментальной процедуры, что позволило бы отслеживать изменения дентинного субстрата. Поэтому маловероятно, что экспериментальные модели, основанные на однократном послеоперационном микроскопическом наблюдении, предоставят необходимые данные для создания комплексного понимания сложного и многофакторного явления образования и распространения микротрещин, а также его причинности в результате эндодонтических процедур.

Микро-компьютерная томография высокой четкости (микро-КТ) позволяет 3-мерную (3D) визуализацию и измерения внутренней микроструктуры непрозрачных объектов без какой-либо подготовки образца или химической фиксации. Эта технология открыла новые возможности в области эндодонтии, так как позволяет неразрушающую объемную количественную и качественную оценку.

В эндодонтии объем изображения, полученный в результате сканирования зубов до и после процедур очистки и формовки, может быть геометрически совмещен в одной системе координат, что позволяет идентифицировать и измерять несколько важных параметров результата, таких как остатки твердых тканей, упакованные в сложности корневого канала, изменения объема канала, процент формованных стенок канала, степень транспортировки и распространения ирригантов. Кроме того, микро-КТ уже успешно использовалась для исследования трещин в структуре зуба. Таким образом, технология микро-КТ также может быть надежным инструментом для долгосрочной оценки развития дентинных дефектов, вызванных техниками подготовки корневого канала.

В этом контексте данное исследование было направлено на оценку потенциальной причинно-следственной связи между подготовкой корневого канала, выполненной с помощью традиционной многофайловой ротационной системы NiTi (ProTaper Universal [PTU]; Denstsply Maillefer, Балаиг, Швейцария), и образованием дефектов дентинной ткани с использованием системы микрокомпьютерной томографии.

Материалы и методы

Расчет размера выборки

Общий размер выборки для данного исследования был рассчитан после оценки размера эффекта дефектов дентинной ткани, вызванных системой PTU, как сообщалось ранее. Из 50 образцов авторы сообщили о наличии дефектов дентинной ткани в 8 корнях. Следуя семейству тестов X2 и статистическому тесту дисперсии (G*Power 3.1 для Macintosh; Генрих Гейне, Университет Дюссельдорфа, Германия), был введен рассчитанный размер эффекта 0.32. Ошибка типа альфа была установлена на уровне 0.05, а мощность бета составила 0.95. На основе этих параметров двадцать три образца были указаны как минимальный идеальный размер, необходимый для наблюдения того же эффекта инструментов PTU на корневой дентин.

Выбор образцов

Этический комитет Университета Гранде Рио одобрил это исследование (протокол № 2223). Сто пятьдесят четыре человеческих нижних моляра с полностью разделенными корнями, извлеченные по причинам, не связанным с этим исследованием, были получены из пула удаленных зубов. Все корни первоначально были осмотрены с помощью стереомикроскопии (Carl Zeiss Vision; Hallbergmoos, Германия) при увеличении 12X для выявления и исключения любых зубов с предшествующими трещинами на внешней поверхности корня. Затем был сделан цифровой рентгеновский снимок в буко-лингвальном направлении для выявления возможных препятствий в корневых каналах и определения угла кривизны мезиального корня. Угол кривизны измерялся с использованием программы анализа изображений с открытым исходным кодом (ImageJ v.1.47n; FIJI, Мэдисон, ВИ, США), и только зубы с умеренной кривизной (от 10º до 20º) мезиального корня были выбраны. Кроме того, критерии включения касались только моляров, у которых окончательная апикальная калибровка мезиальных каналов позволила установить файл K размера 10 (Dentsply Maillefer) до рабочей длины (WL). В результате было выбрано 76 нижних моляров, которые хранились в 0,1% растворе тимола при 5º C. Образцы были предварительно отсканированы с низким изотропным разрешением (70 мкм) с использованием микрокомпьютерного томографа (SkyScan 1173; Bruker microCT, Контрих, Бельгия) для получения общего контура анатомии корневого канала. На основе 3D моделей корневого канала, полученных из этого предварительного набора изображений, были выбраны 40 нижних моляров, представляющих мезиальный корень с конфигурацией канала типа II по Вертуcci. Затем эти образцы были повторно отсканированы с увеличенным изотропным разрешением (14,16 мкм) при 70 кВ и 114 мкА. Сканирование проводилось с вращением на 360º вокруг вертикальной оси с шагом вращения 0,5º, временем экспозиции камеры 7000 мс и усреднением кадров 5. Рентгеновские лучи фильтровались с помощью алюминиевого фильтра толщиной 1 мм. Изображения были реконструированы с помощью программного обеспечения NRecon 1.6.3 (Bruker microCT) с использованием коррекции жесткости пучка 40%, коррекции артефактов кольца 10, а также минимальных и максимальных пределов контраста, что привело к получению 700-800 поперечных сечений на зуб.

Подготовка корневого канала

Тонкая пленка полииэфирного материала для оттисков использовалась для покрытия поверхности корней, чтобы смоделировать периодонтальную связку, и каждый образец был помещен коронально-апикально в изготовленный на заказ держатель из эпоксидной смолы для упрощения дальнейших процессов совместной регистрации. Стековые изображения образцов после подготовки были обработаны и совместно зарегистрированы с соответствующими предоперационными наборами данных с использованием аффинного алгоритма программного обеспечения 3D Slicer 4.4.0 (доступно по адресу http://www.slicer.org). Доступ к зубам был осуществлен, и проходимость канала была подтверждена введением файла K размером 10 через апикальное отверстие до и после завершения подготовки корневого канала. Рабочая длина (WL) была установлена путем вычитания 1 мм из длины канала, и все подготовки выполнял один опытный оператор. Оба мезио-буккальных и мезио-лингвальных канала были подготовлены инструментами PTU, работающими на скорости 300 об/мин и крутящем моменте 2 Нсм (XSmart; Dentsply Maillefer), с применением легкого апикального давления до инструмента F2. Ирригация проводилась точно таким же образом для всех образцов с использованием 25 мл 2,5% NaOCl. После этого зубы были случайным образом распределены по экспериментальной (n = 30) и контрольной (n = 10) группам.

Экспериментальная группа

После подготовки каналов образцы (n = 30) были отсканированы и реконструированы с использованием вышеупомянутых параметров. Три предварительно откалиброванных эксперта проверили изображения поперечного сечения мезиальных корней до и после подготовки, чтобы определить наличие дентинных дефектов от уровня разветвления до апекса (n = 20,080). Сначала были проанализированы послеоперационные изображения, и было зафиксировано число поперечного сечения, в котором был обнаружен дентинный дефект. Затем было также проверено соответствующее изображение поперечного сечения до операции, чтобы подтвердить предсуществование дентинного дефекта. Для валидации процесса скрининга анализ изображений был повторен дважды с интервалом в 2 недели; в случае расхождения среди экспертов изображение проверялось совместно до достижения согласия.

Контрольная группа

Десять мезиальных корней с подготовленными корневыми каналами были поперечно нарезаны на восемь серийных срезов толщиной 1 мм (n = 80) от апекса с использованием алмазного диска, установленного на низкоскоростной пиле (IsoMet; Buehler, Lake Bluff, IL, USA). Полученные поперечные сечения были исследованы под увеличением предварительно откалиброванными экспертами. Как только был обнаружен дентинный микро-трещина, срез был отсканирован с помощью микро-КТ с использованием вышеупомянутых параметров. Эта процедура была выполнена для проверки надежности технологии микро-КТ в обнаружении микро-трещин по сравнению с оптической микроскопией.

Результаты

Двумерный анализ реконструированных изображений срезов в экспериментальной группе (n = 20,080) выявил наличие микротрещин в дентине в 4,828 срезах (24.04%). Однако все дентиновые дефекты, выявленные на послеоперационных изображениях, уже были присутствуют на соответствующем предоперационном изображении, что указывает на то, что процедуры очистки и формовки не были связаны с образованием новых микротрещин в дентине (Рис. 1).

В контрольной группе 13 из 80 срезов (16,25%) имели как минимум один дефект дентинной ткани, визуализированный под стереомикроскопом, который был полностью идентифицирован с помощью микрокомпьютерной томографии (Рис. 2).

Обсуждение

Дентинные микротрещины могут привести к вертикальному перелому корня, который в большинстве случаев приводит к удалению зуба. Эти переломы имеют многофакторную этиологию, и некоторые авторы связывают это состояние с чрезмерной биомеханической подготовкой; чрезмерным удалением дентинной ткани во время коронального расширения канала и подготовки поста; количеством оставшейся корональной структуры; парафункциональной патологией; и чрезмерными силами во время пломбирования корневого канала. В текущем исследовании была использована экспериментальная модель микрокомпьютерной томографии для оценки наличия дентинных дефектов до и после подготовки корневого канала с системой PTU. Эта методология исключает необходимость резки образцов и позволяет сравнивать один и тот же образец до и после инструментирования. Это самые важные методологические различия по сравнению с предыдущими исследованиями. Надежность этой технологии для обнаружения дентинных дефектов была подтверждена в данном исследовании, поскольку полное распространение дентинных микротрещин, визуализированных под обычным стереомикроскопом, было идентифицировано на срезах микрокомпьютерной томографии. Более того, недеструктивный характер микрокомпьютерной томографии позволяет проводить дальнейшие эксперименты на тех же образцах, отслеживая дентинные дефекты после эндодонтического повторного лечения, подготовки поста и процедур удаления.

В текущем исследовании использовались экстрагированные зубы, хранящиеся в жидкой среде, как и в предыдущих исследованиях по этой теме. Общие условия хранения до, во время и после эндодонтических процедур могут повлиять на частоту возникновения дентинных дефектов. Однако технология микро-КТ предоставляет возможность исследовать дентинную ткань до подготовки корневого канала, что является действительно очень подходящей и важной особенностью.

Отсутствие новых дентинных дефектов, обнаруженных после подготовки канала с системой PTU в текущем исследовании, резко контрастирует с результатами предыдущих исследований, которые показали, что ротационная подготовка канала с этой системой может инициировать и/или распространять дентинные микротрещины. Бир и коллеги наблюдали трещины в 16% горизонтальных сечений корней, инструментированных системой PTU. Ким и соавторы сообщили, что та же система создавала экстремальные растягивающие и сжимающие напряжения в корневом дентине по сравнению с ротационной системой ProFile (Dentsply Maillefer) с постоянным сужением. Авторы также предположили, что более высокие концентрации напряжений в корне приведут к более тонким дентинным участкам и, следовательно, к увеличению риска возникновения дефектов. Миляни и др. наблюдали дентинные дефекты у 21% нижних резцов (n = 4), подготовленных с помощью системы PTU. Йолдас и др. протестировали полную последовательность (SX до F3) инструментов PTU в мезиальных каналах нижних моляров и наблюдали дентинные дефекты в 30% образца (n = 6). Бурклейн и др. обнаружили, что полная последовательность файлов PTU вызвала значительные полные (n = 3; 5%) и неполные (n = 20; 23.3%) трещины в нижних резцах. Точно так же Лю и др. наблюдали трещины на апикальной поверхности корня в 25% корней, инструментированных системой PTU. В контрольной группе настоящего исследования, в которой анализировались только образцы с заранее подготовленными корневыми каналами и использовался тот же метод распила, что и в вышеупомянутых исследованиях, также наблюдался более высокий процент формирования микротрещин (16.25%). Важно отметить, что, несмотря на следование тому же методу, что и в вышеупомянутых исследованиях, исходное состояние каждого образца в этой группе было неизвестно.

Широкий диапазон вариаций, о которых сообщается в литературе относительно частоты возникновения микро-трещин, является четким следствием разнообразия экспериментальных методов и неподготовленных контролей. Накопленный объем доказательств, коррелирующих ротационную подготовку NiTi с развитием дефектов дентинной ткани, в значительной степени основан на секционировании корней экспериментальных моделей. Как уже было сказано ранее, методы секционирования имеют значительный недостаток, связанный с разрушительным характером эксперимента, что, вероятно, является основной причиной несколько неубедительных результатов, представленных в литературе. Стоит отметить, что контрольные группы, использующие неподготовленные зубы в этих исследованиях, казались методологически обоснованными, так как дефекты дентинной ткани не были обнаружены. Однако в этих контрольных группах, использующих неподготовленные зубы, авторы не учитывали потенциальный ущерб, вызванный взаимодействием следующих факторов: (i) механическое напряжение, вызванное ротационной подготовкой NiTi, (ii) химическая атака на корневой дентин, вызванная ирригацией на основе NaOCl, и (iii) напряжение, вызванное процедурами секционирования корня.

Можно предположить, что секционирование корней хранимых зубов, в которых каналы ранее обрабатывались ротационной системой и орошались NaOCl, вызывает появление различных дефектов дентинной ткани, которые обычно не наблюдаются в неприготовленных контрольных секциях. Согласно предыдущему исследованию, орошение корневых каналов зрелых однокорневых премоляров 5.25% NaOCl достаточно повлияло на их дентинные свойства, чтобы изменить их характеристики деформации, что, похоже, приводит к тому, что дентин становится более хрупким. Таким образом, ставя под сомнение наши текущие результаты и выводы, полученные при секционировании корней, вышеупомянутые факторы, по-видимому, оказывают сильное влияние на целостность корневого дентину, если рассматривать их вместе.

Поскольку современные процедуры дезинфекции каналов зависят от доступной в настоящее время технологии формирования, всестороннее понимание причинно-следственной связи между микротрещинами в дентине и моторной обработкой каналов имеет первостепенное значение для предсказания оптимальной безопасности эндодонтических процедур. Эта научная проблема должна рассматриваться как критическая область для будущих исследований, чтобы минимизировать потенциальные повреждающие побочные эффекты, такие как образование дефектов дентинной ткани. Возможно, провокационный характер текущих результатов может побудить другие исследовательские группы продолжить и улучшить эту методологию продольной микро-КТ, что даст возможность лучше понять истинное влияние моторной обработки на корневую дентинную ткань.

Технология микро-КТ-сканирования позволяет отслеживать дентинную ткань до и после подготовки корневого канала, обеспечивая четкую визуализацию микротрещин и предполагая, что несколько факторов в совокупности могут быть ответственны за образование дентинных дефектов, а не только механическая техника инструментирования. Не удалось установить причинно-следственную связь между образованием микротрещин в дентине и подготовкой корневого канала с помощью ротационной системы PTU.

Авторы: Густаво Де-Деус, Фелипе Гонсалвес Белладонна, Жулиана Ротер Маринс, Эммануэль Жуан Ногейра Леал Силва, Алин де Алмейда Невес, Эрик Миранда Соуза, Алессандра де Кастро Мачадо, Рикардо Тадеу Лопес, Марко Aurélio Версиниани

Ссылки:

1. Сатхорн С, Паламара Дж.Е.А., Мессер Х.Х. Сравнение эффектов двух техник подготовки канала на восприимчивость к переломам корня и паттерн перелома. J Endod 2005;31:283-287.
2. Цесис И, Розен Е, Тамсе А, Тасчери С, Кфир А. Диагностика вертикальных переломов корня у эндодонтически обработанных зубов на основе клинических и радиографических индексов: систематический обзор. J Endod 2010;36:1455-1458.
3. Ким Х.С., Ли М.Х., Юм Дж., Верслиус А., Ли Ч.Ж., Ким Б.М. Потенциальная связь между дизайном ротационных инструментов из никель-титана и вертикальным переломом корня. J Endod 2010;36:1195-1199.
4. Бир К.А.С., Шемеш Х., Таномауру-Фильо М., Весселинк П.Р., Ву М.К. Способность различных ротационных инструментов из никель-титана вызывать повреждение дентинной ткани во время подготовки канала. J Endod 2009;35:236-238.
5. Шемеш Х., Бир К.А.С., Ву М.К., Таномауру-Фильо М., Весселинк П.Р. Влияние подготовки и заполнения канала на частоту дентинных дефектов. Int Endod J 2009;42:208-213.
6. Йолдас О., Йилмаз С., Атакан Г., Куден С., Касан З. Образование микротрещин в дентине во время подготовки корневых каналов различными ротационными инструментами NiTi и саморегулируемым файлом. J Endod 2012;38:232-235.
7. Лиу Р., Кайвар А., Шемеш Х., Весселинк П.Р., Хоу Б., Ву М.К. Частота апикальных трещин корня и апикальных дентинных отсоединений после подготовки канала ручными и ротационными файлами на различных длинах инструментирования. J Endod 2013;39:129-132.
8. Лиу Р., Хоу Б.Х., Весселинк П.Р., Ву М.К., Шемеш Х. Частота микротрещин корня, вызванных тремя различными системами однофайлового инструментирования по сравнению с системой ProTaper. J Endod 2013;39:1054-1056.
9. Бюрклейн С., Цоцис П., Шефер Е. Частота дентинных дефектов после подготовки корневого канала: рециркулирующее против ротационного инструментирования. J Endod 2013;39:501-504.
10. Версиниани М.А., Леони Г.Б., Штейер Л., Де-Деус Г., Тассанни С., Пекора Дж.Д., и др. Исследование микро-компьютерной томографии овальных каналов, подготовленных с помощью саморегулируемого файла, Reciproc, WaveOne и ProTaper Universal. J Endod 2013;39:1060-1066.
11. Паке Ф., Бесслер С., Цехндер М. Уровни накопленных твердых тканей в мезиальных корнях нижних моляров после последовательных этапов ирригации. Int Endod J 2010;44:148-153.
12. Де-Деус Г., Маринс Ж., Невес Аде А., Рейс С., Фидел С., Версиниани М.А., и др. Оценка накопленных твердых тканей с использованием микро-КТ и бесплатного программного обеспечения для обработки и анализа изображений. J Endod 2014;40:271-276.
13. Де-Деус Г., Маринс Ж., Силва Е.Ж., Соуза Е., Белладонна Ф.Г., Рейс С., и др. Накопленные твердые ткани, образующиеся во время рециркулирующей и ротационной подготовки корневого канала из никель-титана. J Endod 2015;41:676-687.
14. Де-Деус Г., Белладонна Ф.Г., Силва Е.Ж.Н.Л., Маринс Ж.Р., Соуза Е.М., Перес Р., и др. Оценка микро-КТ неинструментированных участков канала после различных расширений, выполненных системами NiTi. Braz Dent J 2015;26:624-629.
15. Паке Ф., Цехндер М., Де-Деус Г. Сравнение на основе микротомографии рециркулирующей однофайловой техники F2 ProTaper и ротационной полной последовательности. J Endod 2011;37:1394-1397.
16. Версиниани М.А., Де-Деус Г., Вера Дж., Соуза Е.М., Штейер Л., Пекора Дж.Д., и др. 3D-картирование орошаемых участков пространства корневого канала с использованием микро-компьютерной томографии. Clin Oral Investig 2015;19:859-866.
17. Де-Деус Г., Силва Е.Ж., Маринс Ж., Соуза Е., Невес Аде А., Гонсалвес Белладонна Ф., и др. Отсутствие причинно-следственной связи между микротрещинами в дентине и подготовкой корневого канала с помощью рециркуляционных систем. J Endod 2014;40:1447-1450.
18. Де-Деус Г., Белладонна Ф.Г., Соуза Е.М., Силва Е.Ж., Невес Аде А., Алвеш Х., и др. Оценка микро-компьютерной томографии влияния систем ProTaper Next и Twisted File Adaptive на дентинные трещины. J Endod 2015;41:1116-1119.
19. Шнайдер С.В. Сравнение подготовок каналов в прямых и изогнутых корневых каналах. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 1971;32:271-275.
20. Вертуцци Ф.Ж. Морфология корневого канала и ее связь с эндодонтическими процедурами. Endod Top 2005;10:3-29.
21. Бортолузи Э.А., Соуза Е.М., Рейс Ж.М.С.Н., Эсберард Р.М., Таномауру-Фильо М. Прочность на сжатие коровьих резцов после внутрикорневого лечения с использованием МТА в экспериментальной модели незрелого зуба. Int Endod J 2007;40:684-691.
22. Милани А.С., Фроугрейхани М., Рахими С., Джафарабади М.А., Паксефат С. Влияние подготовки корневого канала на развитие трещин в дентине. Iran Endod J 2012;7:177-182
23. Сим Т.П., Ноулз Дж.Ц., Нг Й.Л., Шелтон Дж., Гулабивала К. Влияние гипохлорита натрия на механические свойства дентинной ткани и деформацию поверхности зуба. Int Endod J 2001;34:120-132.
24. Соуза Е.М., Калипто А.М., Лима Ч.Н., Паппен Ф.Г., Де-Деус Г. Похожее влияние стабилизированных щелочных и нейтральных растворов гипохлорита натрия на прочность на сжатие коровьих зубов, обработанных корневым каналом. J Endod 2014;40:1600-1603.