Capacidade de modelagem de sistemas rotatórios multifilamentares tratados termicamente e de arquivo único reciprocante: um estudo de micro-CT

Resumo

Objetivo: Investigar mudanças na geometria tridimensional, em vários parâmetros morfológicos de seção transversal e na capacidade de centralização de canais radiculares preparados com diferentes sistemas de preparação utilizando tecnologia de imagem por microtomografia computadorizada.

Metodologia: Sessenta e quatro canais mesiais de molares mandibulares foram pareados com base em dimensões morfológicas semelhantes usando avaliação por micro-CT e atribuídos a quatro grupos experimentais (n = 16), de acordo com a técnica de preparação do canal: sistemas Reciproc, WaveOne, Twisted File e HyFlex CM. Mudanças em vários parâmetros morfológicos 2D (área, perímetro, fator de forma, redondeza, diâmetro menor e maior) e 3D [volume, área de superfície, índice de modelo de estrutura (SMI)], bem como transporte do canal, foram comparadas com os valores pré-operatórios usando os testes de Kruskal-Wallis e ANOVA post hoc de Tukey com o nível de significância estabelecido em 5%.

Resultados: A preparação aumentou significativamente todos os parâmetros testados nos grupos experimentais. Nenhuma diferença significativa foi observada entre os grupos em relação às mudanças no volume, área de superfície, SMI, fator de forma e redondeza do canal radicular após a preparação (P > 0,05). No terço apical, o grupo Reciproc teve mudanças significativamente maiores na área do canal, perímetro, diâmetros maior e menor do que os outros grupos (P < 0,05). No geral, os sistemas Twisted File e HyFlex CM foram associados a significativamente menos transporte do que os instrumentos reciprocantes, Reciproc e WaveOne (P < 0,05).

Conclusões: Os procedimentos de modelagem levaram ao aumento do espaço do canal radicular sem evidências de erros significativos de preparação. As mudanças nos parâmetros 3D não foram diferentes entre os grupos, enquanto, no terço apical, o Reciproc foi associado a mudanças significativamente maiores em vários parâmetros 2D em comparação com os outros grupos. Os sistemas Twisted File e HyFlex CM foram capazes de manter a anatomia original do canal com menos transporte do canal do que o Reciproc e o WaveOne; no entanto, essas diferenças provavelmente não têm relevância clínica.

Introdução

Relatórios demonstraram que instrumentos reciprocantes diminuem o tempo de preparação, aumentam a vida útil da fadiga cíclica e têm uma capacidade de modelagem semelhante à dos sistemas rotatórios convencionais (Berutti et al. 2012, De-Deus et al. 2013, Robinson et al. 2013). Processos termomecânicos proprietários também resultaram no desenvolvimento de sistemas rotatórios de NiTi com características únicas (Gutmann & Gao 2012). O sistema Twisted File (SybronEndo, Orange, CA, EUA) foi desenvolvido com três características de design, a saber, tratamento térmico em fase R, torção do metal e condicionamento especial da superfície, que são alegadamente capazes de aumentar a resistência, flexibilidade e resistência à fadiga (Pedullà et al. 2013) e, assim, minimizando o transporte mesmo em canais radiculares severamente curvados (Gergi et al. 2010, Capar et al. 2014, Ordinola-Zapata et al. 2014). O sistema HyFlex CM (Coltène–Whaledent, Altstätten, Suíça) é fabricado usando uma metodologia inovadora para controlar a memória do material (Saber et al. 2014). Alega-se que ele proporciona flexibilidade superior, permitindo melhor manutenção da curvatura original do canal e maior eficiência e segurança durante a preparação do canal (Peterset al. 2012, Zhao et al. 2013).

Atualmente, há muito pouca informação disponível sobre a capacidade de modelagem desses novos instrumentos em molares mandibulares (Capar et al. 2014, Ordinola-Zapata et al. 2014, Saber et al. 2014). Assim, o objetivo deste estudo ex vivo foi comparar a capacidade de modelagem de sistemas reciprocantes de arquivo único (Reciproc e WaveOne) e sistemas rotatórios multifilamentares tratados termicamente (Twisted File e HyFlex CM) na preparação de canais radiculares mesiais moderadamente curvados de dentes molares mandibulares, utilizando tomografia microcomputadorizada (micro-CT). A hipótese nula testada foi que não há diferenças em canais radiculares moderadamente curvados preparados com sistemas reciprocantes de arquivo único e sistemas rotatórios multifilamentares tratados termicamente em relação a mudanças na geometria tridimensional, em parâmetros morfológicos de seção transversal e na capacidade de centralização.

Materiais e métodos

Seleção e preparação de espécimes

A aprovação para o protocolo do estudo foi obtida do comitê de ética local. De um total de 250 dentes molares mandibulares com ápices totalmente formados, raízes mesiais moderadamente curvadas (10° a 20°) foram selecionadas pelo método de Schneider (Schneider 1971) usando radiografias bucolinguais digitalizadas e o software AxioVision 4.5 (Carl Zeiss Vision GmbH, Hallbergmoos, Alemanha). Os critérios de inclusão compreendiam apenas molares com dois canais independentes na raiz mesial em que a medição apical final permitiu a colocação de um arquivo K tamanho 10 (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Suíça) até o comprimento de trabalho (WL). Com base nesses critérios, 96 molares mandibulares foram selecionados.

Após a decoronação e ressecção da raiz distal, as amostras foram desinfetadas em 0,5% de cloramina T e armazenadas em água destilada a 4 °C. Para obter um contorno geral da anatomia do canal radicular, cada dente foi levemente seco, montado em um suporte personalizado e pré-escanado em uma resolução isotrópica relativamente baixa (70 μm) usando um scanner de micro-CT (SkyScan 1174v2; Bruker micro-CT, Kontich, Bélgica) a 50 kV e 800 μA. A digitalização foi realizada através de uma rotação de 180° ao redor do eixo vertical com um passo de rotação de 1° usando um filtro de alumínio de 0,5 mm de espessura. Após as imagens de projeção adquiridas terem sido reconstruídas em cortes transversais (NRecon v.1.6.9; Bruker micro-CT), modelos 3D e vários parâmetros morfológicos dos canais mesiais (comprimento, volume e área de superfície) foram obtidos (CTAn v.1.14.4; Bruker micro-CT).

Com base nos modelos 3D deste conjunto de imagens pré-escanadas, 32 raízes mesiais de molares mandibulares com um sistema de configuração de canal tipo IV de Vertucci (64 canais) foram selecionadas. Essas raízes foram escaneadas novamente em uma resolução isotrópica aumentada de 19,6 μm, usando 50 kV, 800 μA, rotação de 180° ao redor do eixo vertical e passo de rotação de 0,7°. As imagens de projeção foram então reconstruídas (NRecon v.1.6.9; Bruker micro-CT) e a região de interesse selecionada se estendendo do nível de furcação até o ápice da raiz, resultando na aquisição de aproximadamente 650–750 cortes transversais por dente. Subsequentemente, essas 32 raízes foram emparelhadas para criar oito grupos de quatro com base nos aspectos morfológicos mencionados dos canais radiculares. Uma raiz de cada grupo foi aleatoriamente atribuída a um dos quatro grupos experimentais (n = 16) e o lançamento de uma moeda foi usado para definir qual grupo seria tratado com cada uma das seguintes técnicas de preparação: sistemas Reciproc (VDW GmbH, Munique, Alemanha), WaveOne (Dentsply Maillefer), Twisted File (SybronEndo) e Hyflex CM (Coltène–Whaledent). O número de amostras por grupo (n = 16) foi baseado em uma publicação anterior (Gergi et al. 2014) na qual uma metodologia semelhante foi utilizada para avaliar os sistemas Reciproc, WaveOne e Twisted File Adaptive.

Após verificar a suposição de normalidade (teste de Shapiro–Wilk), o grau de homogeneidade (linha de base) dos quatro grupos em relação ao comprimento, volume e área de superfície dos canais radiculares foi confirmado pelo teste ANOVA de uma via, com um nível de significância de 5%.

Preparação do canal radicular

Os canais radiculares foram acessados e o terço coronal foi alargado com uma broca de aço inoxidável número 1 LA Axxess (SybronEndo), seguida de irrigação com 5 mL de NaOCl a 2,5%. A permeabilidade foi confirmada pela inserção de um K-file tamanho 10 (Dentsply Maillefer) através do forame apical, antes e após a conclusão da preparação do canal radicular. Para todos os grupos, um caminho de deslizamento foi criado ao escanear um K-file de aço inoxidável tamanho 15 (Dentsply Maillefer) até o WL, que foi estabelecido 1 mm antes do forame apical. Em cada grupo, os instrumentos foram acionados com o motor VDW Silver (VDW GmbH), de acordo com as instruções dos fabricantes, e um único operador experiente realizou todas as preparações.

Os instrumentos Reciproc R25 (tamanho 25, .08 taper) e WaveOne Primary (tamanho 25, .08 taper) foram introduzidos no canal até que a resistência fosse sentida e, em seguida, ativados em movimento reciprocante. Os instrumentos foram movidos suavemente para baixo até atingirem o WL. Os instrumentos Twisted File e HyFlex CM foram usados em rotação contínua no sentido horário de forma coroa-para-baixo. No grupo Twisted File, o instrumento tamanho 25, .08 taper foi utilizado até dois terços do canal radicular, seguido pelo instrumento tamanho 25, .06 taper a 2 mm antes do WL. Em seguida, os instrumentos tamanhos 25, .04 taper, 25, .06 taper e 25, .08 taper foram levados até o WL. No grupo HyFlex CM, o instrumento tamanho 25, .08 taper foi utilizado até que dois terços do canal radicular fossem moldados, seguido pelos instrumentos tamanhos 20, .04 taper, 25, .04 taper, 20, .06 taper e 25, .08 taper até o WL. Em todos os grupos, após três movimentos suaves de vai-e-vem na direção apical, o instrumento foi removido do canal e limpo, até que o WL fosse alcançado. Para evitar fraturas de instrumentos, cada conjunto de instrumentos foi utilizado para alargar apenas dois canais.

Entre cada etapa de preparação, a irrigação foi realizada com seringas descartáveis e agulhas NaviTip 30-G (Ultradent, South Jordan, UT, EUA) inseridas até 2 mm antes do WL, utilizando um total de 20 mL de NaOCl 2,5% por canal. Uma lavagem final com 5 mL de EDTA 17% (pH = 7,7), administrada a uma taxa de 1 mL min^—1 por 5 min, seguida de uma lavagem com 5 mL de água destilada por 5 min, foi realizada. Em seguida, os canais foram secos com pontos de papel absorvente (Dentsply Maillefer), e as raízes submetidas a uma micro-CT pós-operatória e reconstrução, aplicando os parâmetros mencionados anteriormente.

Análise de imagem 3D e 2D

Modelos 3D dos canais radiculares, antes e depois da preparação, foram reconstruídos com base em micro-CT scans e co-registrados usando o módulo de registro rígido do software livre 3D Slicer 4.3.1 (disponível em http://www.slicer.org/). Modelos de canais radiculares codificados por cores (verde indicando superfícies de canal pré-operatórias e vermelho superfícies pós-operatórias) permitiram a comparação qualitativa dos canais radiculares correspondentes antes e depois da moldagem usando o software CTVol v.2.2.1 (Bruker micro-CT). O CTAn v.1.14.4 (Bruker micro-CT) foi utilizado para medir volume, área de superfície, índice de modelo estrutural (SMI), área, perímetro, fator de forma, redondeza, diâmetros menor e maior dos canais radiculares, antes e depois da preparação. Descrições detalhadas dos critérios utilizados para o cálculo desses parâmetros foram publicadas em outro lugar (Peters et al. 2001a, Versiani et al. 2011, 2013a,b, Siqueira et al. 2013). O aumento percentual mediano (%D) e o intervalo interquartil de cada parâmetro analisado foram calculados subtraindo as pontuações dos canais tratados das registradas para os canais não tratados. A avaliação 3D foi realizada para o comprimento total do canal, enquanto a avaliação 2D foi realizada para os 5 mm apicais do canal radicular em um total de 250 seções transversais por canal.

Transporte de canal

O transporte de canal foi avaliado a partir dos centros de gravidade que foram calculados para cada seção e conectados ao longo do eixo z com uma linha ajustada em um total de 10 572 (Reciproc), 10 608 (WaveOne), 10 595 (Twisted File) e 10 583 (HyFlex CM) seções transversais, utilizando o XLSTAT-3DPlot para Windows (Addinsoft, Nova Iorque, NY, EUA). O transporte médio (em mm) foi então calculado comparando os centros de gravidade antes e depois do tratamento para os terços coronal, médio e apical dos canais. Medidas representativas também foram apresentadas graficamente em diagramas.

Análise estatística

O teste de Shapiro–Wilk foi utilizado para avaliar a normalidade dos dados. O aumento percentual da mediana (%D) e o intervalo interquartil dos parâmetros 3D e 2D foram comparados entre os grupos utilizando o teste de Kruskal–Wallis, enquanto o transporte de canal foi avaliado estatisticamente com ANOVA unidirecional post hoc do teste de Tukey (SPSS v17.0 para Windows; SPSS Inc., Chicago, IL, EUA). O nível de significância foi estabelecido em 5%.

Resultados

Preparação do canal

Os resultados da análise 3D e 2D estão detalhados na Tabela 1. A preparação aumentou significativamente todos os parâmetros em cada grupo experimental. A comparação entre os sistemas não revelou diferença significativa entre eles em relação às mudanças nos parâmetros 3D (volume, área de superfície e SMI) (P > 0,05) e na aparência da seção transversal do canal radicular após a preparação (fator de forma e redondeza) (P > 0,05). O grupo Reciproc teve mudanças significativamente maiores na área, perímetro, diâmetros maior e menor do canal apical do que os outros grupos (P < 0,05), enquanto o sistema HyFlex CM produziu a menor alteração no diâmetro maior, em comparação com os outros sistemas (P < 0,05).

Pré-operatoriamente, as seções transversais dos canais tinham formato oval (redondeza média de ~0,65 e fator de forma de ~0,85) e eram cônicas (SMI de ~2,9) em todos os grupos (Fig. 1a). Após a preparação, o contorno dos canais estava maior e mostrava um afunilamento suave em todos os grupos experimentais (Fig. 1b). Mudanças na forma do canal, mostradas como sobreposições de áreas não preparadas (verde) e preparadas (vermelho), apresentavam áreas intocadas principalmente no aspecto interno dos canais (Fig. 1b).

Transporte de canal

Os resultados do transporte de canal estão resumidos na Tabela 2 e na Fig. 1(c,d). No geral, os sistemas rotativos (Twisted File e HyFlex CM) apresentaram significativamente menos transporte do que os instrumentos reciprocantes (Reciproc e WaveOne) (P < 0,05). No terço apical, observou-se significativamente menos transporte após o uso do HyFlex CM em comparação com outros sistemas (P < 0,05).

Discussão

O presente estudo comparou a capacidade de conformação de dois sistemas de arquivo único reciprocante (Reciproc e WaveOne) e dois sistemas rotatórios multifilamentares tratados termicamente (Twisted File e HyFlex CM) nos canais radiculares mesiais de molares mandibulares utilizando tecnologia de micro-CT.

A comparação entre os grupos não revelou diferença significativa em relação às mudanças nos parâmetros 3D dos canais após a preparação, e a primeira hipótese nula testada foi aceita. Este resultado não está de acordo com uma publicação recente que utilizou metodologia semelhante, na qual os sistemas Reciproc e WaveOne apresentaram mudanças maiores em volume e área de superfície em comparação ao sistema Twisted File Adaptive (Gergi et al. 2014) e pode ser explicado como consequência da semelhança em relação às dimensões do instrumento final utilizado em cada grupo (tamanho 25, .08 taper) e a distribuição da amostra baseada em parâmetros morfológicos 3D do canal radicular.

O papel principal dos estudos baseados em laboratório é desenvolver condições bem controladas que sejam capazes de comparar de forma confiável certos fatores (Versiani et al. 2013a). O principal fator de confusão dos estudos ex vivo é a anatomia do sistema de canal radicular em investigação. Consequentemente, os resultados podem demonstrar o efeito da anatomia do canal em vez da variável de interesse (De-Deus 2012). A influência da anatomia do canal no resultado da preparação do canal radicular também foi enfatizada por estudos que demonstraram que variações na geometria do canal antes dos procedimentos de modelagem tiveram um efeito maior nas mudanças que ocorreram durante a preparação do que as técnicas de instrumentação (Peters et al. 2001a,b). Nos últimos anos, a micro-CT ganhou crescente popularidade na endodontia, pois oferece uma técnica reprodutível que pode ser aplicada para a avaliação 3D do sistema de canal radicular (Peters et al. 2001a, Versiani et al. 2011, Robinson et al. 2013). Consequentemente, este método pode melhorar a correspondência dos dentes para aumentar a validade interna dos experimentos ex vivo. Assim, com base nos dados da micro-CT, é possível melhorar ainda mais a seleção de amostras usando parâmetros morfológicos estabelecidos para fornecer uma linha de base consistente (Versianiet al. 2013a). No presente estudo, várias tentativas foram feitas para criar uma linha de base confiável para garantir a comparabilidade dos grupos pela padronização da morfologia do canal 3D da amostra, o que provavelmente eliminou vieses anatômicos potencialmente significativos que poderiam confundir os resultados.

Neste estudo, a geometria 3D e a forma da seção transversal dos canais mesiais foram avaliadas usando três parâmetros morfométricos: SMI, fator de forma e arredondamento, respectivamente. O SMI envolve uma medição da convexidade da superfície em uma estrutura tridimensional. Uma placa ideal, um cilindro e uma esfera têm valores de SMI de 0, 3 e 4, respectivamente (Peters et al. 2001a).

Antes da preparação, os valores de SMI (2,59–2,77) indicavam uma geometria semelhante a um tronco de cone do sistema de canais radiculares, que se tornaram mais cilíndricos após a preparação (2,82–3,02). Como era de se esperar, os valores de fator de forma e arredondamento indicaram que os canais se tornaram mais arredondados após a preparação. Curiosamente, a semelhança na geometria 3D dos canais radiculares antes e depois da preparação também foi refletida bidimensionalmente, uma vez que nenhuma diferença pôde ser observada entre os grupos em relação ao arredondamento e ao fator de forma no terço apical.

Por outro lado, a área, o perímetro, os diâmetros menor e maior dos canais no terço apical foram significativamente diferentes entre os sistemas após os procedimentos de preparação. Assim, a segunda hipótese nula foi rejeitada. Em canais radiculares infectados, o melhor resultado do tratamento geralmente é alcançado quando a infecção do canal radicular é erradicada ou reduzida a níveis compatíveis com a cicatrização perirradicular (Siqueira et al. 2010). Consequentemente, pode ser razoável supor que uma preparação maior permitiria uma desinfecção aprimorada (Hülsmann et al. 2005). No geral, o grupo Reciproc foi associado a aumentos significativos na área, perímetro e diâmetro maior do canal em comparação com os outros sistemas, o que está de acordo com um estudo anterior (Gergi et al. 2014). As dissimilaridades no design da seção transversal entre os instrumentos podem explicar essa diferença. Como mencionado anteriormente, a capacidade de corte de um instrumento endodôntico é resultado da complexa inter-relação de parâmetros como o design da seção transversal, ângulo helicoidal e de rake, propriedades metalúrgicas, tratamento de superfície e cinemática de movimento (Capar et al. 2014). O Reciproc possui uma geometria em S de dupla aresta de corte, o que significa bordas de corte afiadas e uma área de seção transversal menor; combinado com o movimento reciprocante, a eficiência de corte do Reciproc é aprimorada usando um movimento de picote (Giansiracusa Rubini et al. 2014), explicando seu desempenho. Estudos anteriores demonstraram que os instrumentos Twisted File e HyFlex CM têm um comportamento de corte eficiente em comparação com outros sistemas rotatórios de NiTi quando a velocidade de rotação é aumentada ou quando são usados em ação lateral (Morgental et al. 2013, Peters et al. 2014). No presente estudo, os menores valores dos sistemas rotatórios em relação aos parâmetros 2D podem estar relacionados à cinemática do movimento (movimento de picote), os instrumentos de menor afilamento atingindo WL antes do tamanho do instrumento 25, .08 taper e a ocorrência de deformação plástica e interrupção das bordas de corte como resultado do tratamento térmico proprietário da liga.

Os resultados apresentados revelaram que os sistemas rotatórios (Twisted File e HyFlex CM) produziram significativamente menos transporte do que os sistemas reciprocantes (Reciproc e WaveOne), e a terceira hipótese nula também foi rejeitada. Essa constatação é corroborada por estudos anteriores (Zhao et al. 2013, Bürklein et al. 2014) e pode ser atribuída à flexibilidade aprimorada do Twisted File e do HyFlex CM (Saber et al. 2014), como resultado do pré-tratamento térmico da liga durante a fabricação, que a torna mais dúctil, reduzindo a magnitude das forças restauradoras (Pongione et al. 2012, Saber et al. 2014). Embora diferenças significativas em relação ao transporte do canal tenham sido obtidas, a relevância clínica das médias alcançadas por instrumentos rotatórios (0,08 mm) e reciprocantes (0,10–0,11 mm) permanece questionável (Hülsmann et al. 2005, Saber et al. 2014) e provavelmente tem uma importância limitada nesses canais moderadamente curvados. Assim, pode-se supor que todos os instrumentos mantiveram bem a curvatura original do canal.

Conclusão

Dentro das limitações deste estudo ex vivo, pode-se concluir que nenhum dos sistemas NiTi foi capaz de preparar todas as paredes do sistema de canal radicular. No geral, os procedimentos de conformação levaram ao aumento do espaço do canal radicular sem evidências de erros de preparação significativos. Mudanças nos parâmetros 3D não foram diferentes entre os grupos, enquanto que, no terço apical, o Reciproc foi associado a mudanças significativamente maiores em vários parâmetros 2D (área, perímetro, diâmetros maior e menor) quando comparado aos outros grupos. Os sistemas Twisted File e HyFlex CM foram capazes de manter a anatomia original do canal com menos transporte do canal e melhor capacidade de centralização do que o Reciproc e o WaveOne; no entanto, essas diferenças provavelmente não têm relevância clínica.

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

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