Формування здатності систем Reciproc та TF Adaptive в сильно вигнутих каналах швидких реплік молярів на основі мікроКТ-прототипування

Анотація

Мета: Оцінити здатність формування систем Reciproc та Twisted-File Adaptive в швидкому прототипуванні реплік.

Матеріали та методи: Два нижні моляри з S-подібною та 62-градусною кривизною в мезіальному корені були відскановані за допомогою мікро-комп'ютерної томографії (μCT). Дані були експортовані у стереолітографічному форматі, і 20 зразків кожного моляра були надруковані з роздільною здатністю 16 мкм. Мезіальні канали 10 реплік кожного зразка були підготовлені за допомогою кожної системи. Транспортування вимірювалося шляхом накладення рентгенограм, зроблених до та після підготовки, а товщина смоли після інструментування вимірювалася за допомогою μCT.

Результати: Обидві системи зберегли оригінальну форму апікальної третини в обох анатоміях (P>0.05). Загалом, враховуючи товщину смоли в 62-градусних репліках, статистичної різниці між системами не було виявлено (P>0.05). У репліці з S-подібною кривизною Reciproc значно зменшив товщину стінок смоли в порівнянні з TF Adaptive.

Висновки: Оцінювані системи змогли зберегти первісну форму на апікальній третині сильно вигнутого мезіального каналу реплік молярів.

Вступ

Підготовка системи кореневих каналів включає як розширення, так і формування складного ендодонтичного простору разом із його дезінфекцією. Для виконання цих вимог було розроблено різноманітні ручні, ротаційні та реверсивні інструменти. У літературі було запропоновано кілька моделей для лабораторної оцінки післяопераційної підготовки кореневих каналів; однак дослідження зазвичай проводилися на видалених зубах. Основною перевагою використання зубів є відтворення клінічної ситуації, але широкий діапазон варіацій у тривимірній морфології кореневих каналів ускладнює стандартизацію зразка. Внаслідок цього результати можуть демонструвати вплив анатомії каналу, а не змінну, що нас цікавить. Крім того, біоетичні питання та потенційна загроза перехресної інфекції, що виникає з забруднених зразків, є актуальною загрозою для такої практики в деяких установах. Враховуючи, що основна роль лабораторних досліджень полягає в розробці добре контрольованих умов, які дозволяють надійно порівнювати певні фактори, Вайне та ін. (1975) раніше запропонували використання імітованих кореневих каналів у прозорій литій смолі, які можуть бути створені з будь-яким заздалегідь визначеним діаметром, формою або кривизною для оцінки підготовки кореневих каналів. Ця модель гарантує високий ступінь відтворюваності та стандартизації експериментального дизайну і була використана в кількох дослідженнях. Проте пластикові блоки мають деякі недоліки, такі як відсутність багатопланових кривин, анатомічних нерівностей або опуклостей, які зазвичай присутні в зубах.

Протягом останнього десятиліття було впроваджено новий набір технологій виробництва, щоб підтримати дослідницькі завдання, які потребують прототипів. Ці нові техніки зазвичай називають технологіями швидкого прототипування, і вони дозволяють виготовляти прототипи з широкого спектра матеріалів з помітною точністю. Ці новітні технології забезпечують оптимізовану точність до кількох мікрометрів або навіть сотень нанометрів. Завдяки цій точності ці технології особливо застосовні в біомедичній інженерії. У стоматології моделі високої чіткості з смоли можуть бути виготовлені за допомогою 3D-принтерів, на автоматичних, адитивних, поетапних процесах виробництва, з роздільною здатністю від 16 до 32 мкм за шар, з отриманих комп'ютерних моделей (CAD) об'єкта у стандартному форматі мови тесселяції (.stl), згенерованих за допомогою мікрокомп'ютерної томографії (мікро-CT) сканування.

Відтворення натуральних зубів у прозорих репліках швидкого прототипування є дуже перспективним і має потенціал бути включеним у спеціальність для навчальних цілей та ендодонтичного навчання. Крім того, це дозволяє повну стандартизацію зразка при оцінці інструментації кореневих каналів у лабораторних дослідженнях. На сьогоднішній день у літературі бракує досліджень, що використовують репліки зубів швидкого прототипування при післяопераційній підготовці каналів з різними інструментами та техніками. Таким чином, метою цього дослідження було оцінити здатність формування систем Reciproc та Twisted-File Adaptive у вигнутому мезіальних каналах реплік нижніх молярів швидкого прототипування, використовуючи технологію тривимірного друку на основі даних зображень мікро-CT.

Матеріали та методи

Цифрові дані двох видалених людських нижніх молярів з повністю сформованими верхівками, що мають розділені корені та показують кривини різного ступеня в мезіальному корені, були вибрані з банку зображень мікрокомп'ютерної томографії. Цифрові дані зубів були вибрані на основі кута кривини, як було описано раніше. Один з екземплярів мав безперервну кривину 62 градуси в мезіальному корені (Рисунок 1A), тоді як інший мав S-подібний мезіальний корінь з 21 та 32 градусами відповідно в первинних (апікальному рівні) та вторинних (середньому рівні) кривинах (Рисунок 1B).

Мікро-КТ сканування

Спочатку кожен зуб трохи сушили, закріплювали на спеціальному кріпленні та сканували в мікро-КТ сканері (SkyScan 1174v2; Bruker-microCT, Контіх, Бельгія) з ізотропним розділенням 18 мкм. Рентгенівська трубка працювала на 50 кВ і 800 мА, а сканування виконувалося шляхом обертання на 180° навколо вертикальної осі з кроком обертання 1.0, використовуючи алюмінієвий фільтр товщиною 1.0 мм. Зображення кожного зразка були реконструйовані за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення (NRecon v.1.6.3; Bruker-microCT, Контіх, Бельгія), що забезпечує аксіальні зрізи внутрішньої структури зразків. Тривимірні моделі зубів у стереолітографічному форматі (.stl) були налаштовані на роздільну здатність 600,000 трикутників, від верхівки до 1 мм вище рівня пульпової камери, були згенеровані за допомогою процесу бінаризації з використанням програмного забезпечення CTAn v.1.12 (Brucker-microCT, Контіх, Бельгія). Аналіз внутрішньої анатомії зубів виявив конфігурацію типу Вертуcci I в обох мезіальних коренях з каналом у формі стрічки на шийній та середній третині кореня (Рисунки 1A та 1B).

3D-друк прототипів молярних реплік

Три вимірні моделі кожного зуба у .stl форматі були експортовані на 3D-принтер Projet HD3500 (3D system, Rock Hill, SC, USA), який накладав послідовні шари прозорої смоли з роздільною здатністю 16 мкм (Visijet Crystal, 3D system, Rock Hill, SC, USA) для створення реальної репліки зразків (Рисунки 1C та 1D). Було надруковано двадцять прототипів кожного зуба.

Початкова підготовка зразків

Підготовка каналів проводилася в мезіальному корені реплік. Оператором був ендодонтист з досвідом у ротаційних та реверсивних техніках, після навчального періоду з використанням молярів на основі смоли. Після початкового зрошення 1% NaOCl, файл #10 K був введений у мезіальну систему каналу за допомогою техніки збалансованої сили, поки не досяг апікального отвору. Потім були зроблені бічно-лінгвальні цифрові рентгенографічні (Gnatus XR6010, Ribeirão Preto, SP, Brazil) зображення для кожного прототипу за допомогою паралельної техніки та спеціального пристрою (Krystal-X easy, Owandy RadioVision, Gragny, France), щоб зуб можна було розмістити в одному і тому ж положенні до та після підготовки, як було описано раніше. Усі цифрові зображення були захоплені та збережені.

Підготовка каналу та іригація

Глід-пат було досягнуто за допомогою PathFile 1, 2 та 3 (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Швейцарія) на відстані 1.0 мм від апікального отвору. Потім молярні репліки кожного зразка (n=20) були випадковим чином розподілені на 2 групи (n=10) відповідно до системи техніки інструментування, що використовувалася для підготовки мезіального каналу: техніка Reciproc з одним файлом та Twisted-File Adaptive (TF Adaptive).

У техніці Reciproc інструмент R25 (VDW GmbH, Мюнхен, Німеччина) вводився в канал до відчуття опору, а потім активувався в реверсивному русі, що генерувався 6:1 кута ручки (Sirona, Бенсхайм, Німеччина), що живиться електричним мотором (VDW Silver; VDW GmbH, Мюнхен, Німеччина). Інструменти TF Adaptive розміру 25.06, а потім 30.06 обережно вводилися в канал до досягнення робочої довжини, використовуючи мотор Sybron Elements (SybronEndo, Глендора, Каліфорнія, США), вибраний в адаптивному русі. Кожен інструмент у техніці Reciproc та TF Adaptive переміщувався в апікальному напрямку, використовуючи рухи вгору-вниз з амплітудою близько 3 мм з легким апікальним тиском. Після трьох рухів інструмент був вилучений з каналу та очищений.

Велику іригацію 1% NaOCl проводили під час інструментування кореневих каналів, а фінальне промивання 10 мл 70% спирту використовувалося для усунення смоляних залишків, щоб покращити прозорість реплік, використовуючи шприц з голкою 29-го калібру (Endo Eze; Ultradent Products Inc., South Jordan, UT, USA). Для кожної експериментальної групи використовували п’ять комплектів інструментів.

Оцінка транспортування каналу

Після процедури формування було отримано стандартизовану цифрову рентгенограму мезіального каналу з фінальним інструментом, розташованим на робочій довжині, відповідно до вищезазначених параметрів. Цифрові зображення, зроблені до і після підготовки каналу, були накладені за допомогою програмного забезпечення Adobe Photoshop (Adobe Systems, San Jose, CA, USA), а програмне забезпечення Image Tool (UTHSC, San Antonio, Texas, USA) використовувалося для вимірювання кута вигину до і після інструментування (Рисунок 2A). Різниця між ними вважалася кількістю транспортування. У репліках, що мають S-подібну конфігурацію мезіального кореня, вимірювали кути або первинних (апікальний рівень), або вторинних (середня третина) вигинів (Рисунок 2B).

Оцінка залишкової товщини смоли

Підготовлені прототипи молярів також були піддані мікро-КТ скануванню та реконструкції відповідно до вищезазначених параметрів. Використовуючи програмне забезпечення Dataviewer v.1.4.4 (Bruker-microCT, Контіх, Бельгія), репліки були належним чином вирівняні, а мінімальна залишкова товщина смоли в дистальних та мезіальних стінках інструментованих кореневих каналів на відстані 1 мм від робочої довжини до рівня розгалуження мезіального кореня була виміряна в мм за допомогою програмного забезпечення Dataviewer (Bruker-microCT, Контіх, Бельгія). Враховуючи розмір мезіального кореня в кожному типі репліки, було можливим оцінити 10 мм кореня в прототипах з кривизною 62 градуси та 8 мм у прототипах з S-подібною кривизною.

Статистичний аналіз

Враховуючи, що дані про транспортування каналу та залишкову товщину смоли були нормально розподілені (тест Шапіро-Уілка; P>0.05), вони були представлені як середні значення та стандартні відхилення та статистично порівняні за допомогою непарного t-тесту Ст'юдента. Статистичний аналіз був проведений за допомогою Graphpad Prisma (SPSS Inc., Чикаго, IL, США) з рівнем значущості, встановленим на 5%.

Результати

У всіх зразках не було виявлено жодних ledge, тріщин, перфорацій або здирання.

Транспортировка каналу

Цифрові накладені рентгенограми, зроблені до і після підготовки каналу, показали, що обидві системи зберегли первісну форму вигнутого каналу в обох типах реплік, особливо на апікальному третьому (Рисунок 2). Не було виявлено статистично значущої різниці між системами Reciproc і TF Adaptive в ступені транспортування в репліках з кривизною 62 градуси (P>0.05), що було менше 1° у всіх зразках. У первинній кривизні (апікальний рівень) S-подібних реплік системи Reciproc і TF Adaptive показали середній ступінь транспортування 2.3°± 0.7 і 1.6°± 0.9 відповідно, без статистично значущої різниці між ними (P>0.05). З іншого боку, вторинна кривизна (середній рівень) S-подібних реплік показала значно вищу транспортировку після використання інструмента Reciproc (18.4°± 1.2), ніж система TF Adaptive (1.3°± 1.2) (P<0.05).

Залишкова товщина смоли

Таблиця 1 показує середнє значення (± стандартне відхилення) залишкової товщини смоли на мезіальних та дистальних стінках мезіального кореня прототипів після підготовки каналу за допомогою систем Reciproc та TF Adaptive.

Розглядаючи 62-градусні репліки, статистичної різниці між системами в мезіальних та дистальних стінах на всіх рівнях не було виявлено (P>0.05), за винятком 2 та 3 мм від верхівки, де Reciproc показав значно меншу залишкову товщину смоли, ніж TF Adaptive (P<.05). У репліці моляра з S-подібною кривизною різниці між системами на рівні фуркації (рівень 8) в обох мезіальних та дистальних стінах не спостерігалося (P>0.05). Однак загалом, Reciproc значно зменшує товщину смоляних стінок у порівнянні з TF Adaptive (P<0.05).

Обговорення

Студенти стоматології можуть покращити свої навички ручної роботи в стоматології з кількох джерел. Зазвичай вони практикуються на видалених зубах або у пацієнтів під наглядом стоматологічних експертів. Однак під час навчання можуть виникати деякі ускладнення, такі як: труднощі у знаходженні людських зубів для преклінічного навчання та недоступність реальних складних випадків.

Завдяки нещодавнім досягненням у технології швидкого прототипування, виготовлення реальних тривимірних моделей людських органів для медичної та стоматологічної хірургії стало можливим. Швидке прототипування - це термін, що позначає технологію, засновану на створенні фізичних тривимірних структур на основі відповідних віртуальних моделей, і вона використовувалася в стоматологічній терапії, головним чином для хірургічного планування в імплантології та щелепно-лицевих протезах. Мікро-КТ - це неінвазивна техніка, яка може бути використана для отримання цифрової інформації про 3-D геометрії твердих об'єктів, з яких можна отримати структурні параметри (.stl файл) для виготовлення моделей швидкого прототипування, як у даному дослідженні. STL файл містить опис межових поверхонь моделі, що є достатнім для використання як вхідних даних для системи швидкого прототипування через полімеризацію фоточутливої смоли шар за шаром.

Незважаючи на вищезазначені переваги, у ендодонтії прототипи з смоли мають критичне обмеження, враховуючи очевидну різницю між твердістю дентину та смоли. У попередніх звітах основними недоліками використання ротаційних інструментів у смоляних блоках були генероване тепло, яке може пом'якшити смолистий матеріал, та розділення інструментів через залипання їх ріжучих лез. У даному дослідженні жоден з цих недоліків не спостерігався, ймовірно, через різницю в складі між смоляними блоками та прототипами з смоли. Першим кроком до підвищення рівня безпеки пацієнтів під час ендодонтичного лікування є набуття знань і навичок усіма клініцистами на ранньому етапі навчання. Ендодонтичне лікування, як і інші дисципліни стоматології, може бути пов'язане з небажаними або непередбаченими процедурними помилками. Таким чином, передклінічне навчання ендодонтичним навичкам із використанням швидкопрототипованих зубів надає нову можливість, яку важко реалізувати іншим чином: виконувати ендодонтичне лікування з використанням реалістичних тривимірних моделей зубів, що представляють будь-який тип конфігурації каналу, яка існує у природних зубах. На певному етапі передклінічного навчання різні конфігурації кореневого каналу можуть бути представлені студентам шляхом поступового ускладнення. Ще однією перевагою цих прототипів є те, що складності кореневого каналу можуть бути відтворені кілька разів, що дозволяє клініцистам практикувати процедури стільки разів, скільки вони хочуть, використовуючи різні протоколи. Аналогічно, у дослідницькій сфері стандартизація тривимірної морфології кореневого каналу зразка є важливим питанням. Завдяки точності процедури друку (~0.025 мм на дюйм), можливо порівнювати експериментальні групи за подібних анатомічних умов.

У даному дослідженні були використані моделі швидкого прототипування нижніх молярів з складними вигинами мезіального кореня для оцінки двох нещодавно запущених систем підготовки: Reciproc та TF Adaptive. Інструмент Reciproc був спеціально розроблений для використання в режимі рециркуляції замість традиційного методу безперервного обертання. Рециркуляційний рух має на меті мінімізувати ризик ламання інструмента, викликаного торсійним навантаженням, оскільки кут обертання проти годинникової стрілки (направлення різання) був спроектований таким чином, щоб бути меншим за межу еластичності інструмента. З іншого боку, система TF Adaptive, коли використовується з мотором Elements з технологією адаптивного руху, обертається за годинниковою стрілкою і, залежно від навантаження на файл, адаптується та обертається проти годинникової стрілки, рухаючись у рециркуляційному режимі.

Отримані результати показали, що вирівнювання каналу в апікальній третині було подібним для обох інструментів, що підтверджує попередні висновки, отримані на людських зубах. Також було відзначено, що менша товщина смоли після інструментування каналу знаходилася на дистальній стінці шийкової третини. Згідно з дослідженням Штерна та ін.20 (2012), формування кореневого каналу ротаційними інструментами з нікель-титанового сплаву має тенденцію переміщувати підготовку до фуркального аспекту кореня в шийковій третині, ймовірно, через збільшення об'єму каналу до трьох разів у цій точці. Різниці, що спостерігалися між інструментами щодо товщини смоли на корональному рівні в S-подібній анатомії та в апікальній третині прототипу 62 градуси, можуть бути пов'язані з більшою металевою масою Reciproc у порівнянні з TF Adaptive. У прототипі з S-подібним вигином тенденція Reciproc залишати менше дентину на мезіальних або дистальних стінках може бути пов'язана з фізичними властивостями смоли, яка є м'якшою за дентин, а також з більшим конусом і жорсткістю Reciproc у порівнянні з TF Adaptive. Незважаючи на це, обидві системи добре дотримувалися оригінального вигину кореневого каналу, особливо на апікальному рівні, і не викликали іатогенних подій, таких як зіпінг, перфорації або утворення ledging.

Оскільки це дослідження було спрямоване на вивчення формуючої здатності двох ендодонтичних систем у зубах з швидким прототипуванням з смоли, подальші дослідження поведінки цих систем у зубах з різними анатомічними конфігураціями ще потрібно провести. Крім того, використання зубів з швидким прототипуванням на основі мікрокомп'ютерної томографії є багатообіцяючим для навчальних цілей, ендодонтичного навчання та досліджень.

Висновок

Наявні дані свідчать про те, що зуби з швидким прототипуванням на основі мікрокомп'ютерної томографії можуть бути цінним доповненням до ендодонтичного навчання. Системи Reciproc та TF Adaptive змогли зберегти первісну форму в апікальній третині сильно вигнутого мезіального каналу молярних реплік.

Автори: Рональд Ордінола-Запата, Кловіс Монтейро Браманте, Марко Антоніо Хунгаро Дуарте, Бруно Каваліні Кавенаго, Девід Харамільо, Марко Ауреліо Версіяні

Посилання:

1. Бурклейн С, Бентен С, Шефер Е. Формуюча здатність різних систем з одним файлом у сильно вигнутому кореневому каналі видалених зубів. Int Endod J. 2013;46:590-7.
2. Бурклейн С, Хіншицца К, Даммашке Т, Шефер Е. Формуюча здатність і ефективність очищення двох систем з одним файлом у сильно вигнутому кореневому каналі видалених зубів: Reciproc та WaveOne проти Mtwo та ProTaper. Int Endod J. 2012;45:449-61.
3. Чан ДС, Фрейзер КБ, Цзе ЛА, Розен ДВ. Застосування швидкого прототипування в навчальному плані з операційної стоматології. J Dent Educ. 2004;68:64-70.
4. Чуа КК, Леонг КФ, Лім КС. Швидке прототипування: принципи та застосування. 3-тє вид. Сінгапур: World Scientific Publishing; 2010.
5. Каннінгем КДж, Сенія ЕС. Трьохвимірне дослідження кривизни каналів у мезіальних коренях нижніх молярів. J Endod. 1992;18:294-300.
6. Челік Д, Ташдемір Т, Ер К. Порівняльне дослідження 6 ротаційних нікель-титанієвих систем та ручного інструментування для підготовки кореневого каналу в сильно вигнутому кореневому каналі видалених зубів. J Endod. 2013;39:278-82.
7. Де-Деус Г. Дослідження, що має значення - дослідження заповнення кореневих каналів та витоків. Int Endod J. 2012;45:1063-4.
8. Дербі Б. Друк і прототипування тканин та каркасів. Science. 2012;338:921-6.
9. Хенкінс П, ЕльДіб М. Оцінка Canal Master, збалансованої сили та технік відступу. J Endod. 1996;22:123-30.
10. Хульсманн М, Петерс ОА, Думмер ПМ. Механічна підготовка кореневих каналів: цілі формування, техніки та засоби. Endod Topics. 2005;10:30-76.
11. Кум КЙ, Спенгберг Л, Ча БЙ, Іл-Янґ Дж, Сеунг-Джонг Л, Чан-Янґ Л. Формуюча здатність трьох технік ротаційного інструментування ProFile в симульованих смоляних кореневих каналах. J Endod. 2000;26:719-23.
12. Лантада АД, Моргандо ПЛ. Швидке прототипування для біомедичної інженерії: сучасні можливості та виклики. Annu Rev Biomed Eng. 2012;14:73-96.
13. Лі СДж, Чунг ІЙ, Лі СY, Чой СY, Кум КЙ. Клінічне застосування комп'ютерного допоміжного швидкого прототипування для трансплантації зубів. Dent Traumatol. 2001;17:114-9.
14. Міхмерсхузен Ф. Переосмислення ендодонтичної освіти: Л. Стівен Б'юкенен обговорює нові способи допомогти стоматологам навчатися. Roots. 2012;3:30-2.
15. Плотіно Г, Гранде НМ, Тестареллі Л, Гамбаріні Г. Циклічна втома інструментів Reciproc та WaveOne. Int Endod J. 2012;45:614-8.
16. Рхіенмора П, Хадаві П, Ханаль П, Субнукарн С, Дейлі МН. Віртуальний симулятор для навчання та оцінки стоматологічних процедур. Methods Inf Med. 2010;49:396-405.
17. Шефер Е, Дієз С, Хоппе В, Тепель Й. Рентгенографічне дослідження частоти та ступеня кривизни каналів у людських постійних зубах. J Endod. 2002;28:211-6.
18. Шефер Е, Ерлер М, Даммашке Т. Вплив різних типів автоматизованих пристроїв на формуючу здатність ротаційних нікель-титанієвих інструментів FlexMaster. Int Endod J. 2005;38:627-36.
19. Суарес ПВ, Алмейда Міліто Г, Перейра ФА, Рейс БР, Суарес КД, Соуза Менезес М та ін. Швидке прототипування та 3D-віртуальні моделі для освіти в операційній стоматології в Бразилії. J Dent Educ. 2013;77:358-63.
20. Стерн С, Патель С, Фоскі Ф, Шерріф М, Манноцці Ф. Зміни в центруванні та формуючій здатності з використанням трьох технік інструментування з нікель-титанію, проаналізованих за допомогою мікрокомп'ютерної томографії. Int Endod J. 2012;45:514-23.
21. Субнукарн С, Хадаві П, Рхіенмора П, Гаджананан К. Тактильна віртуальна реальність для набуття навичок в ендодонтії. J Endod. 2010;36:53-5.
22. Система адаптивного закрученого файлу. [вебсайт]. 2013 [цитовано 19 лютого 2014]. Доступно за адресою: http://axis.sybronendo.com/tfadaptive_ confidence.
23. Версіяні МА, Леоні ГБ, Штейер Л, Де-Деус Г, Тассані С, Пекора ДжД, та ін. Дослідження мікрокомп'ютерної томографії овальних каналів, підготовлених за допомогою саморегулюючого файлу, Reciproc, WaveOne та ProTaper universal систем. J Endod. 2013;39:1060-6.
24. Версіяні МА, Пекора ДжД, Соуза-Нето МД. Аналіз мікрокомп'ютерної томографії морфології кореневого каналу однокореневих нижніх канін. Int Endod J. 2013;46:800-7.
25. Віллас-Боас МХ, Бернардінелі Н, Кавенаго БК, Марсіано М, Дель Карпіо-Перохена А, Мораес ІГ та ін. Дослідження мікрокомп'ютерної томографії внутрішньої анатомії мезіальних кореневих каналів нижніх молярів. J Endod. 2011;37:1682-6.
26. Вайне ФС, Келлі РФ, Ліо ПДж. Вплив процедур підготовки на первісну форму каналу та форму апікального отвору. J Endod. 1975;1:255-62.