Способность формировать каналов систем Reciproc и TF Adaptive в сильно изогнутых каналах молярных реплик, созданных на основе быстрого прототипирования с использованием микрокомпьютерной томографии

Аннотация

Цель: Оценить способность формообразования систем Reciproc и Twisted-File Adaptive в репликах быстрого прототипирования.

Материалы и методы: Два нижних моляра с S-образной и 62-градусной кривизной в мезиальном корне были отсканированы с использованием системы микро-компьютерной томографии (μCT). Данные были экспортированы в стереолитографическом формате, и 20 образцов каждого моляра были напечатаны с разрешением 16 мкм. Мезиальные каналы 10 реплик каждого образца были подготовлены с помощью каждой системы. Транспортировка измерялась путем наложения рентгеновских снимков, сделанных до и после подготовки, а толщина смолы после инструментирования измерялась с помощью μCT.

Результаты: Обе системы сохранили оригинальную форму апикальной трети в обеих анатомиях (P>0.05). В целом, учитывая толщину смолы в 62-градусных репликах, статистической разницы между системами не было найдено (P>0.05). В реплике с S-образной кривизной система Reciproc значительно уменьшила толщину стенок смолы по сравнению с TF Adaptive.

Выводы: Оцененные системы смогли сохранить оригинальную форму в апикальной трети сильно изогнутых мезиальных каналов реплик моляров.

Введение

Подготовка системы корневых каналов включает как расширение, так и формирование сложного эндодонтического пространства вместе с его дезинфекцией. Для выполнения этих требований было разработано множество ручных, ротационных и возвратно-поступательных инструментов. В литературе было предложено несколько моделей для лабораторной оценки послеоперационной подготовки корневых каналов; однако исследования обычно проводились на экстрагированных зубах. Основным преимуществом использования зубов является воспроизведение клинической ситуации, но широкий диапазон вариаций в трехмерной морфологии корневых каналов затрудняет стандартизацию образца. Следовательно, результаты могут демонстрировать влияние анатомии канала, а не интересующей переменной. Кроме того, биоэтические проблемы и потенциальная возможность перекрестной инфекции, возникающей из-за загрязненных образцов, представляют собой текущую угрозу для такой практики в некоторых учреждениях. Учитывая, что основная роль лабораторных исследований заключается в разработке хорошо контролируемых условий, которые позволяют надежно сравнивать определенные факторы, Вайне и др. (1975) ранее предложили использовать смоделированные корневые каналы из прозрачной литейной смолы, которые могут быть созданы с любым заранее определенным диаметром, формой или кривизной для оценки подготовки корневых каналов. Эта модель гарантирует высокую степень воспроизводимости и стандартизации экспериментального дизайна и использовалась в нескольких исследованиях. Тем не менее, пластиковые блоки имеют некоторые недостатки, такие как отсутствие многоплановых кривизны, анатомических неровностей или выпуклостей, которые обычно присутствуют в зубах.

В последние десять лет были введены новые технологии производства, которые предлагают поддержку для исследовательских задач, требующих прототипов. Эти новые методы обычно называются технологиями быстрого прототипирования, и они позволяют производить прототипы из широкого спектра материалов с заметной точностью. Эти современные технологии обеспечивают оптимизированную точность в несколько микрометров или даже сотни нанометров. Благодаря этой точности эти технологии особенно применимы в биомедицинской инженерии. В стоматологии высококачественные модели из смолы могут быть произведены с использованием 3D-принтеров, на автоматических, аддитивных, послойных процессах производства, с разрешением от 16 до 32 мкм на слой, из полученных моделей с компьютерным моделированием (CAD) объекта в формате стандартного языка тесселяции (.stl), сгенерированных с помощью микрокомпьютерной томографии (микро-КТ).

Воспроизведение натуральных зубов в прозрачных репликах быстрого прототипирования очень многообещающе и имеет потенциал для включения в специальность в образовательных целях и для эндодонтической подготовки. Кроме того, это позволяет полностью стандартизировать образец при оценке инструментовки корневых каналов в лабораторных исследованиях. На сегодняшний день в литературе отсутствуют исследования, использующие реплики зубов быстрого прототипирования при послеоперационной подготовке каналов с различными инструментами и техниками. Таким образом, цель этого исследования заключалась в оценке способности формообразования систем Reciproc и Twisted-File Adaptive в изогнутых мезиальных каналах реплик нижних моляров быстрого прототипирования, с использованием технологии трехмерной печати на основе данных изображений микро-КТ.

Материалы и методы

Цифровые данные двух экстрагированных человеческих нижних моляров с полностью сформированными верхушками, имеющими разделенные корни и показывающими кривизну в различной степени в медиальном корне, были выбраны из банка изображений микрокомпьютерной томографии. Цифровые данные зубов были выбраны на основе угла кривизны, как описано ранее. Один из образцов имел непрерывную кривизну медиального корня в 62 градуса (Рисунок 1A), в то время как другой имел S-образный медиальный корень с 21 и 32 градусами в первичной (апикальный уровень) и вторичной (средний уровень) кривизнах соответственно (Рисунок 1B).

Микро-КТ сканирование

Изначально каждый зуб слегка высушивался, устанавливался на индивидуальное крепление и сканировался в микро-КТ сканере (SkyScan 1174v2; Bruker-microCT, Контрих, Бельгия) с изотропным разрешением 18 мкм. Рентгеновская трубка работала на 50 кВ и 800 мА, а сканирование проводилось с вращением на 180° вокруг вертикальной оси с шагом вращения 1.0, с использованием алюминиевого фильтра толщиной 1.0 мм. Изображения каждого образца были реконструированы с помощью специализированного программного обеспечения (NRecon v.1.6.3; Bruker-microCT, Контрих, Бельгия), предоставляя аксиальные срезы внутренней структуры образцов. Трехмерные модели зубов в стереолитографическом формате (.stl) с разрешением 600,000 треугольников, от верхушки до 1 мм выше уровня полости, были сгенерированы в процессе бинаризации с использованием программного обеспечения CTAn v.1.12 (Brucker-microCT, Контрих, Бельгия). Анализ внутренней анатомии зубов выявил конфигурацию типа Вертуки в обоих мезиальных корнях с каналом в форме ленты в шейной и средней трети корня (Рисунки 1A и 1B).

3D-печать прототипов моляров

Трехмерные модели каждого зуба в .stl формате были экспортированы на 3D-принтер Projet HD3500 (3D system, Rock Hill, SC, USA), который наносил последовательные слои прозрачной смолы с разрешением 16 мкм (Visijet Crystal, 3D system, Rock Hill, SC, USA) для создания реальной реплики образцов (Рисунки 1C и 1D). Были напечатаны двадцать прототипов каждого зуба.

Начальная подготовка образца

Подготовка каналов проводилась в мезиальном корне реплик. Оператором был эндодонтист с опытом работы в ротационных и рециркуляционных техниках, после периода обучения с использованием смоляных прототипов моляров. После начальной ирригации 1% NaOCl, файл K #10 был введен в мезиальную систему канала с использованием техники сбалансированной силы до достижения апикального отверстия. Затем были сделаны буккально-линговые цифровые радиографические (Gnatus XR6010, Ribeirão Preto, SP, Brazil) изображения для каждого прототипа с использованием параллельной техники и специального устройства (Krystal-X easy, Owandy RadioVision, Gragny, France), чтобы зуб мог быть помещен в одно и то же положение до и после подготовки, как описано ранее. Все цифровые изображения были захвачены и сохранены.

Подготовка канала и ирригация

Путь для инструмента был достигнут с помощью PathFile 1, 2 и 3 (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Швейцария) на расстоянии 1,0 мм от апикального отверстия. Затем молярные реплики каждого образца (n=20) были случайным образом распределены на 2 группы (n=10) в зависимости от используемой системы инструментов для подготовки медиального канала: техника единственного файла Reciproc и Twisted-File Adaptive (TF Adaptive).

В технике Reciproc инструмент R25 (VDW GmbH, Мюнхен, Германия) вводился в канал до появления сопротивления, после чего активировался в возвратно-поступательном движении, создаваемом угловым наконечником 6:1 (Sirona, Бенсхайм, Германия), работающим от электрического мотора (VDW Silver; VDW GmbH, Мюнхен, Германия). Инструменты TF Adaptive размером 25.06, а затем 30.06 осторожно вводились в канал до достижения рабочей длины с использованием мотора Sybron Elements (SybronEndo, Глендора, Калифорния, США), выбранного в адаптивном режиме. Каждый инструмент в технике Reciproc и TF Adaptive перемещался в апикальном направлении с помощью движения «вход-выход» с амплитудой около 3 мм и легким апикальным давлением. После трех движений инструмент извлекался из канала и очищался.

Обильное орошение 1% NaOCl проводилось во время инструментирования корневого канала, а финальное промывание 10 мл 70% алкоголя использовалось для удаления смолы, чтобы улучшить прозрачность реплик, с использованием шприца с иглой 29-го калибра (Endo Eze; Ultradent Products Inc., South Jordan, UT, USA). Для каждой экспериментальной группы использовалось пять наборов инструментов.

Оценка транспортировки канала

После процедуры формования была получена стандартизированная цифровая радиография мезиального канала с финальным инструментом, установленным на рабочей длине, в соответствии с вышеупомянутыми параметрами. Цифровые изображения, сделанные до и после подготовки канала, были наложены с использованием программного обеспечения Adobe Photoshop (Adobe Systems, San Jose, CA, USA), а программное обеспечение Image Tool (UTHSC, San Antonio, Texas, USA) использовалось для измерения угла кривизны до и после инструментирования (Рисунок 2A). Разница между ними считалась количеством транспортировки. В репликах с S-образной конфигурацией мезиального корня измерялись углы как первичной (апикальный уровень), так и вторичной (средняя треть) кривизны (Рисунок 2B).

Оценка оставшейся толщины смолы

Подготовленные прототипы моляров также были подвергнуты микрокомпьютерной томографии и реконструкции в соответствии с вышеупомянутыми параметрами. С использованием программного обеспечения Dataviewer v.1.4.4 (Bruker-microCT, Контрих, Бельгия) реплики были правильно выровнены, и минимальная оставшаяся толщина смолы в дистальных и мезиальных стенках инструментированных корневых каналов на расстоянии 1 мм от рабочей длины до уровня разветвления мезиального корня была измерена в мм с помощью программного обеспечения Dataviewer (Bruker-microCT, Контрих, Бельгия). Учитывая размер мезиального корня в каждом типе реплики, было возможно оценить 10 мм корня в прототипах с кривизной 62 градуса и 8 мм в прототипах с S-образной кривизной.

Статистический анализ

Учитывая, что данные о транспортировке каналов и оставшейся толщине смолы были нормально распределены (тест Шапиро-Уилка; P>0.05), они были представлены в виде средних значений и стандартных отклонений и статистически сопоставлены с использованием непарного t-теста Стьюдента. Статистический анализ был выполнен с использованием Graphpad Prisma (SPSS Inc., Чикаго, IL, США) с уровнем значимости, установленным на уровне 5%.

Результаты

В всех образцах не было обнаружено ни ledge, ни трещин, ни перфораций, ни обнажения.

Транспортировка канала

Цифровые наложенные радиограммы, сделанные до и после подготовки канала, показали, что обе системы сохранили оригинальную форму изогнутых каналов в обоих типах реплик, особенно в апикальной трети (Рисунок 2). Не было обнаружено статистически значимой разницы между системами Reciproc и TF Adaptive в степени транспортировки в репликах с кривизной 62 градуса (P>0.05), которая была менее 1° во всех образцах. В первичной кривизне (апикальный уровень) S-образных реплик системы Reciproc и TF Adaptive показали среднюю степень транспортировки 2.3°± 0.7 и 1.6°± 0.9 соответственно, без статистически значимой разницы между ними (P>0.05). С другой стороны, вторичная кривизна (средний уровень) S-образных реплик показала значительно более высокую транспортировку после использования инструмента Reciproc (18.4°± 1.2), чем система TF Adaptive (1.3°± 1.2) (P<0.05).

Остаточная толщина смолы

В таблице 1 показаны средние значения (± стандартное отклонение) остаточной толщины смолы на мезиальных и дистальных стенках мезиального корня прототипов после подготовки канала с использованием систем Reciproc и TF Adaptive.

При рассмотрении 62-градусных реплик статистическая разница между системами в мезиальных и дистальных стенках на всех уровнях не была обнаружена (P>0.05), за исключением 2 и 3 мм от апекса, где Reciproc показал значительно меньшую оставшуюся толщину смолы, чем TF Adaptive (P<.05). В реплике моляра с S-образным изгибом разница между системами на уровне фуркации (уровень 8) в мезиальных и дистальных стенках не наблюдалась (P>0.05). Тем не менее, в целом, Reciproc значительно уменьшает толщину смоляных стенок по сравнению с TF Adaptive (P<0.05).

Обсуждение

Студенты стоматологического факультета могут улучшить свои навыки ручной работы в стоматологии из нескольких источников. Обычно они практикуются на удаленных зубах или у пациентов под наблюдением стоматологических экспертов. Однако во время обучения могут возникнуть некоторые осложнения, такие как: трудности в поиске человеческих зубов для предклинической подготовки и недоступность реальных сложных случаев.

С недавними достижениями в технологии быстрого прототипирования была введена разработка реальных трехмерных моделей человеческих органов для медицинской и стоматологической хирургии. Быстрое прототипирование — это выражение, которое обозначает технологию, основанную на создании физических трехмерных структур на основе соответствующих виртуальных моделей, и оно использовалось в стоматологической терапии, в основном для хирургического планирования в имплантологии и челюстно-лицевых протезах. Микро-КТ — это неразрушающая техника, которая может использоваться для получения цифровой информации о 3-D геометриях твердых объектов, из которой могут быть выведены структурные параметры (.stl файл) для производства моделей быстрого прототипирования, как в настоящем исследовании. Файл STL содержит описание границ поверхности модели, которое достаточно для использования в системе быстрого прототипирования через послойную полимеризацию фоточувствительной смолы.

Несмотря на вышеупомянутые преимущества, в эндодонтии прототипы из смолы имеют критическое ограничение, учитывая очевидную разницу между жесткостью дентин и смолы. В предыдущих отчетах основными недостатками использования ротационных инструментов в смоляных блоках были выделяемое тепло, которое может размягчить смоляный материал, и отделение инструмента из-за заедания его режущих лезвий. В настоящем исследовании ни один из этих недостатков не был замечен, вероятно, из-за различий в составе между смоляными блоками и прототипами из смолы. Первый шаг к повышению уровня безопасности пациентов в эндодонтическом лечении — это приобретение знаний и навыков всеми клиницистами на раннем этапе обучения. Эндодонтическое лечение, как и другие дисциплины стоматологии, может быть связано с нежелательными или непредвиденными процедурными ошибками. Таким образом, предклиническое обучение эндодонтическим навыкам с помощью зубов быстрого прототипирования предоставляет новую возможность, которую трудно реализовать иначе: проводить эндодонтическое лечение с реалистичными трехмерными моделями зубов, представляющими любую конфигурацию канала, существующую в натуральных зубах. На каком-то этапе предклинического обучения различные конфигурации корневого канала могут быть представлены студентам с добавлением прогрессивной сложности. Еще одним преимуществом этих прототипов является то, что сложности корневого канала могут быть воспроизведены несколько раз, позволяя клиницистам практиковать процедуры столько раз, сколько они хотят, используя различные протоколы. Аналогично, в области исследований стандартизация трехмерной морфологии корневого канала образца является важной проблемой. Благодаря точности процесса печати (~0.025 мм на дюйм) возможно сравнение экспериментальных групп при схожих анатомических условиях.

В настоящем исследовании были использованы модели быстрого прототипирования нижних моляров с сложными изгибами медиального корня для оценки двух недавно запущенных систем подготовки: Reciproc и TF Adaptive. Инструмент Reciproc был специально разработан для использования в режиме рециркуляции вместо традиционного метода непрерывного вращения. Рециркуляционное движение направлено на минимизацию риска перелома инструмента, вызванного крутящим моментом, так как угол против часовой стрелки (направление резания) был спроектирован так, чтобы быть меньше предела упругости инструмента. С другой стороны, система TF Adaptive, при использовании с мотором Elements с технологией адаптивного движения, вращается по часовой стрелке и, в зависимости от нагрузки на файл, адаптируется и разворачивается против часовой стрелки, используя рециркуляционное движение.

Настоящие результаты показали, что выпрямление канала в апикальной трети было схожим для обоих инструментов, что подтверждает предыдущие выводы, полученные на человеческих зубах. Также было замечено, что меньшая толщина смолы после инструментирования канала находилась на дистальной стенке шейной трети. Согласно Stern и др.20 (2012), формирование корневого канала с помощью ротационных никель-титановых инструментов, как правило, приводит к смещению подготовки к фуркальному аспекту корня в шейной трети, вероятно, из-за увеличения объема канала до трех раз в этой точке. Различия, наблюдаемые между инструментами относительно толщины смолы на корональном уровне в S-образной анатомии и в апикальной трети прототипа 62 градуса, могут быть связаны с большей металлической массой Reciproc по сравнению с TF Adaptive. В прототипе с S-образным изгибом тенденция Reciproc оставлять меньше дентин как на медиальных, так и на дистальных стенках может быть связана с физическими свойствами смолы, которая мягче дентину, и большим конусом и жесткостью Reciproc по сравнению с TF Adaptive. Несмотря на это, обе системы хорошо соблюдали оригинальный изгиб корневого канала, особенно на апикальном уровне, и не вызывали иатрогенных событий, таких как зиппинг, перфорации или образование ledging.

В то время как данное исследование было направлено на изучение формообразующей способности двух эндодонтических систем в зубах из смолы, полученных с помощью быстрого прототипирования, дальнейшие исследования поведения этих систем в зубах с различными анатомическими конфигурациями все еще необходимо провести. Кроме того, использование зубов из смолы, основанных на микрокомпьютерной томографии, обещает быть полезным для образовательных целей, эндодонтической подготовки и исследований.

Заключение

Настоящие данные предполагают, что зубы из смолы, основанные на микрокомпьютерной томографии, могут быть ценным дополнением к эндодонтической подготовке. Системы Reciproc и TF Adaptive смогли сохранить оригинальную форму в апикальной трети сильно изогнутых мезиальных каналов реплик моляров.

Авторы: Рональд Ординола-Запата, Кловис Монтейро Браманте, Марко Антонио Хунгаро Дуарт, Бруно Кавалини Кавенагу, Дэвид Харамилло, Марко Аурелио Версиниани

Ссылки:

1. Бурклейн С, Бентен С, Шефер Е. Формообразующая способность различных систем с одним файлом в сильно изогнутых корневых каналах экстрагированных зубов. Int Endod J. 2013;46:590-7.
2. Бурклейн С, Хиншитца К, Даммашке Т, Шефер Е. Формообразующая способность и эффективность очистки двух систем с одним файлом в сильно изогнутых корневых каналах экстрагированных зубов: Reciproc и WaveOne против Mtwo и ProTaper. Int Endod J. 2012;45:449-61.
3. Чан ДЦ, Фрейзер КБ, Цзе ЛА, Розен ДВ. Применение быстрого прототипирования в учебной программе по оперативной стоматологии. J Dent Educ. 2004;68:64-70.
4. Чуа КК, Леонг КФ, Лим КС. Быстрое прототипирование: принципы и приложения. 3-е изд. Сингапур: World Scientific Publishing; 2010.
5. Каннингем КДж, Сения ЭС. Трехмерное исследование кривизны каналов в мезиальных корнях нижних моляров. J Endod. 1992;18:294-300.
6. Челик Д, Ташдемир Т, Эр К. Сравнительное исследование 6 ротационных никель-титановых систем и ручной инструментовки для подготовки корневых каналов в сильно изогнутых корневых каналах экстрагированных зубов. J Endod. 2013;39:278-82.
7. Де-Деус Г. Исследования, которые имеют значение - исследования заполнения корневых каналов и утечек. Int Endod J. 2012;45:1063-4.
8. Дерби Б. Печать и прототипирование тканей и каркасов. Science. 2012;338:921-6.
9. Ханкинс П, ЭльДиб М. Оценка методов Canal Master, сбалансированной силы и техники step-back. J Endod. 1996;22:123-30.
10. Хульсманн М, Петерс ОА, Думмер ПМ. Механическая подготовка корневых каналов: цели формообразования, техники и средства. Endod Topics. 2005;10:30-76.
11. Кум КЙ, Спэнгберг Л, Ча БЙ, Иль-Ян Дж, Сеунг-Джон Л, Чан-Ян Л. Формообразующая способность трех техник ротационной инструментовки ProFile в смоделированных корневых каналах из смолы. J Endod. 2000;26:719-23.
12. Лантада АД, Моргандо ПЛ. Быстрое прототипирование для биомедицинской инженерии: текущие возможности и вызовы. Annu Rev Biomed Eng. 2012;14:73-96.
13. Ли СДж, Чунг ИЙ, Ли ЧЙ, Чой СЙ, Кум КЙ. Клиническое применение компьютерного быстрого прототипирования для трансплантации зубов. Dent Traumatol. 2001;17:114-9.
14. Михмерсхузен Ф. Переосмысление эндодонтического образования: Л. Стивен Бьюкенен обсуждает новые способы помочь стоматологам учиться. Roots. 2012;3:30-2.
15. Плотино Г, Гранде НМ, Тестарелли Л, Гамбарини Г. Циклическая усталость инструментов Reciproc и WaveOne. Int Endod J. 2012;45:614-8.
16. Рьенмора П, Хадави П, Ханал П, Субнукаран С, Дейли МН. Симулятор виртуальной реальности для обучения и оценки стоматологических процедур. Methods Inf Med. 2010;49:396-405.
17. Шефер Е, Дьез С, Хоппе В, Тепель Дж. Рентгенографическое исследование частоты и степени кривизны каналов в человеческих постоянных зубах. J Endod. 2002;28:211-6.
18. Шефер Е, Эрлер М, Даммашке Т. Влияние различных типов автоматизированных устройств на формообразующую способность ротационных никель-титановых инструментов FlexMaster. Int Endod J. 2005;38:627-36.
19. Суарес ПВ, Алмейда Милито Г, Перейра ФА, Рейс БР, Суарес КДж, Соуса Менезес М и др. Быстрое прототипирование и 3D-виртуальные модели для образования в области оперативной стоматологии в Бразилии. J Dent Educ. 2013;77:358-63.
20. Стерн С, Патель С, Фоски Ф, Шеррифф М, Маннокки Ф. Изменения в центровке и формообразующей способности с использованием трех техник инструментовки из никель-титана, проанализированных с помощью микро-компьютерной томографии. Int Endod J. 2012;45:514-23.
21. Субнукаран С, Хадави П, Рьенмора П, Гаджананан К. Тактильная виртуальная реальность для приобретения навыков в эндодонтии. J Endod. 2010;36:53-5.
22. Система адаптивного закрученного файла. [веб-сайт]. 2013 [цит. 19 фев. 2014]. Доступно по адресу: http://axis.sybronendo.com/tfadaptive_ confidence.
23. Версиниани МА, Леони ГБ, Штейер Л, Де-Деус Г, Тассанни С, Пекора ДжД, и др. Исследование микрокомпьютерной томографии овальных каналов, подготовленных с помощью саморегулируемого файла, систем Reciproc, WaveOne и ProTaper universal. J Endod. 2013;39:1060-6.
24. Версиниани МА, Пекора ДжД, Соуса-Нето МД. Анализ микрокомпьютерной томографии морфологии корневых каналов одиночных корневых нижних клыков. Int Endod J. 2013;46:800-7.
25. Виллас-Боас МХ, Бернардинели Н, Кавенагу БК, Марсиано М, Дель Карпио-Перочена А, Мораес ИГ и др. Исследование микрокомпьютерной томографии внутренней анатомии мезиальных корневых каналов нижних моляров. J Endod. 2011;37:1682-6.
26. Уэйн ФС, Келли РФ, Лио ПДж. Влияние процедур подготовки на оригинальную форму канала и форму апикального отверстия. J Endod. 1975;1:255-62.