Capacidade de modelagem dos sistemas Reciproc e TF Adaptive em canais severamente curvados de réplicas de molares prototipadas com microCT rápido

Resumo

Objetivo: Avaliar a capacidade de conformação dos sistemas Reciproc e Twisted-File Adaptive em réplicas de prototipagem rápida.

Material e Métodos: Dois molares mandibulares apresentando curvaturas em S e de 62 graus na raiz mesial foram escaneados utilizando um sistema de microtomografia computadorizada (μCT). Os dados foram exportados no formato estereolitográfico e 20 amostras de cada molar foram impressas com resolução de 16 µm. Os canais mesiais de 10 réplicas de cada espécime foram preparados com cada sistema. O transporte foi medido sobrepondo radiografias tiradas antes e depois da preparação e a espessura da resina após a instrumentação foi medida por μCT.

Resultados: Ambos os sistemas mantiveram a forma original do terço apical em ambas as anatomias (P>0,05). De modo geral, considerando a espessura da resina nas réplicas de 62 graus, nenhuma diferença estatística foi encontrada entre os sistemas (P>0,05). Na réplica de curvatura em S, o Reciproc reduziu significativamente a espessura das paredes de resina em comparação com o TF Adaptive.

Conclusões: Os sistemas avaliados foram capazes de manter a forma original no terço apical de canais mesiais severamente curvados de réplicas de molares.

Introdução

A preparação do sistema de canal radicular inclui tanto a ampliação quanto a modelagem do complexo espaço endodôntico, juntamente com sua desinfecção. Para atender a esses requisitos, uma variedade de instrumentos manuais, rotatórios e reciprocantes foram desenvolvidos. Na literatura, vários modelos foram propostos para a avaliação laboratorial da preparação do canal radicular pós-operatória; no entanto, as investigações geralmente foram realizadas com dentes extraídos. A principal vantagem de usar dentes é a reprodução da situação clínica, mas a ampla gama de variações na morfologia tridimensional do canal radicular torna difícil a padronização da amostra. Consequentemente, os resultados podem demonstrar o efeito da anatomia do canal em vez da variável de interesse. Além disso, preocupações bioéticas e o potencial de infecção cruzada originada de espécimes contaminados são uma ameaça atual a essa prática em algumas instituições. Considerando que o principal papel dos estudos baseados em laboratório é desenvolver condições bem controladas que permitam comparar de forma confiável certos fatores, Weine et al. (1975) propuseram anteriormente o uso de canais radiculares simulados em resina de fundição clara, que poderiam ser criados para qualquer diâmetro, forma ou curvatura predeterminados, para a avaliação da preparação do canal radicular. Este modelo garante um alto grau de reprodutibilidade e padronização do desenho experimental e tem sido utilizado em várias investigações. No entanto, blocos de plástico apresentam algumas desvantagens, como a ausência de curvaturas multiplanares, irregularidades anatômicas ou convexidades, geralmente apresentadas em dentes.

Um novo conjunto de tecnologias de manufatura foi introduzido na última década para oferecer suporte a tarefas de pesquisa que requerem protótipos. Essas novas técnicas são tipicamente chamadas de tecnologias de prototipagem rápida, e permitem que protótipos sejam produzidos em uma ampla gama de materiais com notável precisão. Essas tecnologias recentes oferecem uma precisão otimizada de alguns micrômetros ou até mesmo centenas de nanômetros. Devido a essa precisão, essas tecnologias são especificamente aplicáveis à engenharia biomédica. Na Odontologia, modelos de alta definição em resina podem ser produzidos usando impressoras 3D, em processos de manufatura automáticos, aditivos, camada por camada, com resolução variando de 16 a 32 µm por camada, a partir de modelos de design assistido por computador (CAD) do objeto no formato de linguagem de malha padrão (.stl), gerados a partir de tomografia computadorizada micro (micro-CT).

A reprodução de dentes naturais em réplicas transparentes de prototipagem rápida é muito promissora e tem o potencial de ser incluída na especialidade para fins educacionais e treinamento endodôntico. Além disso, permite uma padronização completa da amostra ao avaliar a instrumentação do canal radicular em estudos laboratoriais. Até o momento, a literatura carece de estudos utilizando réplicas de dentes de prototipagem rápida na preparação do canal pós-operatório com diferentes instrumentos e técnicas. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a capacidade de conformação dos sistemas Reciproc e Twisted-File Adaptive em canais mesiais curvados de réplicas de molares mandibulares de prototipagem rápida, utilizando tecnologia de impressão tridimensional baseada em dados de imagem de micro-CT.

Materiais e métodos

Dados digitais de dois molares mandibulares humanos extraídos com ápices totalmente formados apresentando raízes separadas e mostrando curvaturas em diferentes graus na raiz mesial foram selecionados de um banco de imagens de microtomografia computadorizada. Os dados digitais dos dentes foram selecionados com base no ângulo de curvatura, conforme descrito anteriormente. Um dos espécimes apresentou uma curvatura contínua de 62 graus da raiz mesial (Figura 1A), enquanto o outro tinha uma raiz mesial em forma de S com 21 e 32 graus nas curvaturas primária (nível apical) e secundária (nível médio), respectivamente (Figura 1B).

Escaneamento de Micro-CT

Originalmente, cada dente foi levemente seco, montado em um suporte personalizado e escaneado em um scanner de micro-CT (SkyScan 1174v2; Bruker-microCT, Kontich, Bélgica) com uma resolução isotrópica de 18 µm. O tubo de raios X foi operado a 50 kV e 800 mA, e o escaneamento foi realizado por rotação de 180° em torno do eixo vertical com um passo de rotação de 1,0, utilizando um filtro de alumínio de 1,0 mm de espessura. Imagens de cada espécime foram reconstruídas com software dedicado (NRecon v.1.6.3; Bruker-microCT, Kontich, Bélgica), fornecendo seções transversais axiais da estrutura interna das amostras. Modelos tridimensionais dos dentes em um formato estereolitográfico (.stl) ajustados para uma resolução de 600.000 triângulos, do ápice até 1 mm acima do nível da câmara pulpar, foram gerados pelo processo de binarização usando o software CTAn v.1.12 (Brucker-microCT, Kontich, Bélgica). Uma análise da anatomia interna dos dentes revelou uma configuração do Tipo I de Vertucci em ambas as raízes mesiais com um canal em forma de fita no terço cervical e médio da raiz (Figuras 1A e 1B).

Impressão 3D de réplicas de molares de protótipo

Os modelos tridimensionais de cada dente, no formato .stl , foram exportados para uma impressora 3D Projet HD3500 (sistema 3D, Rock Hill, SC, EUA), que depositou camadas sucessivas de resina transparente com resolução de 16 µm (Visijet Crystal, sistema 3D, Rock Hill, SC, EUA) para construir uma réplica real dos espécimes (Figuras 1C e 1D). Vinte protótipos de cada dente foram impressos.

Preparação inicial da amostra

As preparações de canal foram realizadas na raiz mesial das réplicas. O operador era um endodontista com experiência em técnicas rotativas e reciprocantes, e após um período de treinamento utilizando molares de protótipo à base de resina. Após uma irrigação inicial com 1% de NaOCl, um arquivo K #10 foi introduzido no sistema de canal mesial utilizando uma técnica de força equilibrada até alcançar o forame apical. Em seguida, imagens radiográficas digitais bucal-lingual (Gnatus XR6010, Ribeirão Preto, SP, Brasil) foram obtidas para cada protótipo utilizando a técnica paralela e um dispositivo personalizado (Krystal-X easy, Owandy RadioVision, Gragny, França) para que o dente pudesse ser colocado na mesma posição antes e depois da preparação, conforme descrito anteriormente. Todas as imagens digitais foram capturadas e armazenadas.

Preparação e irrigação do canal

O caminho de deslizamento foi alcançado com PathFile 1, 2 e 3 (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Suíça) a 1,0 mm do forame apical. Em seguida, as réplicas dos molares de cada espécime (n=20) foram distribuídas aleatoriamente em 2 grupos (n=10), de acordo com o sistema de técnica de instrumentação utilizado para preparar o canal mesial: técnica de arquivo único Reciproc e Twisted-File Adaptive (TF Adaptive).

Na técnica Reciproc, o instrumento R25 (VDW GmbH, Munique, Alemanha) foi introduzido no canal até que a resistência fosse sentida e, em seguida, ativado em movimento reciprocante gerado por uma peça de mão de ângulo contra 6:1 (Sirona, Bensheim, Alemanha) alimentada por um motor elétrico (VDW Silver; VDW GmbH, Munique, Alemanha). O TF Adaptive tamanho 25.06 seguido por um instrumento 30.06 foi cuidadosamente introduzido no canal até que o comprimento de trabalho fosse alcançado, utilizando um motor Sybron Elements (SybronEndo, Glendora, CA, EUA) selecionado no movimento adaptativo. Cada instrumento nas técnicas Reciproc e TF Adaptive foi movido na direção apical usando um movimento de picote para dentro e para fora de cerca de 3 mm de amplitude com uma leve pressão apical. Após três movimentos de picote, o instrumento foi removido do canal e limpo.

Irrigação copiosa com 1% de NaOCl foi realizada durante a instrumentação do canal radicular e um enxágue final com 10 mL de álcool a 70% foi utilizado para eliminar detritos de resina, a fim de melhorar a transparência das réplicas, utilizando uma seringa com uma agulha de 29 gauge (Endo Eze; Ultradent Products Inc., South Jordan, UT, EUA). Para cada grupo experimental, cinco conjuntos de instrumentos foram utilizados.

Avaliação do transporte do canal

Após o procedimento de modelagem, uma radiografia digital padronizada do canal mesial foi obtida com o instrumento final posicionado no comprimento de trabalho, seguindo os parâmetros mencionados. As imagens digitais capturadas antes e depois da preparação do canal foram sobrepostas utilizando o software Adobe Photoshop (Adobe Systems, San Jose, CA, EUA), e o software Image Tool (UTHSC, San Antonio, Texas, EUA) foi utilizado para medir o ângulo da curvatura antes e depois da instrumentação (Figura 2A). A diferença entre elas foi considerada como a quantidade de transporte. Nas réplicas apresentando uma configuração em forma de S da raiz mesial, os ângulos de curvaturas primárias (nível apical) ou secundárias (terço médio) foram medidos (Figura 2B).

Avaliação da espessura restante da resina

Os molares protótipos preparados também foram submetidos a uma varredura e reconstrução por micro-CT seguindo os parâmetros mencionados. Usando o software Dataviewer v.1.4.4 (Bruker-microCT, Kontich, Bélgica), as réplicas foram devidamente alinhadas e a espessura mínima restante da resina, nas paredes distais e mesiais dos canais radiculares instrumentados, a 1 mm de intervalo do comprimento de trabalho até o nível de furcação da raiz mesial, foi medida em mm utilizando o software Dataviewer (Bruker-microCT, Kontich, Bélgica). Considerando o tamanho da raiz mesial em cada tipo de réplica, foi possível avaliar 10 mm da raiz nos protótipos de curvatura de 62 graus e 8 mm nos protótipos de curvatura em S.

Análise estatística

Considerando que os dados de transporte do canal e espessura restante da resina estavam normalmente distribuídos (teste de Shapiro-Wilk; P>0,05), foram apresentados como médias e desvios padrão e comparados estatisticamente usando o teste t de Student não pareado. A análise estatística foi realizada usando Graphpad Prisma (SPSS Inc., Chicago, IL, EUA) com um nível de significância definido em 5%.

Resultados

Não foram observados degraus, fraturas, perfurações ou deslizamentos em todas as amostras.

Transporte do canal

As radiografias digitais sobrepostas feitas antes e depois da preparação do canal mostraram que ambos os sistemas mantiveram a forma original dos canais curvados em ambos os tipos de réplicas, especialmente no terço apical (Figura 2). Nenhuma diferença estatística foi observada entre os sistemas Reciproc e TF Adaptive no grau de transporte nas réplicas com 62 graus de curvatura (P>0,05), que foi inferior a 1° em todas as amostras. Na curvatura primária (nível apical) das réplicas em forma de S, os sistemas Reciproc e TF Adaptive mostraram um grau médio de transporte de 2,3°± 0,7 e 1,6°± 0,9, respectivamente, sem diferença estatística entre eles (P>0,05). Por outro lado, a curvatura secundária (nível médio) das réplicas em forma de S mostrou um transporte significativamente maior após o uso do instrumento Reciproc (18,4°± 1,2) do que o sistema TF Adaptive (1,3°± 1,2) (P<0,05).

Espessura restante da resina

A Tabela 1 mostra a média (± desvio padrão) da espessura restante da resina nas paredes mesial e distal da raiz mesial dos protótipos após a preparação do canal com os sistemas Reciproc e TF Adaptive.

Considerando as réplicas de 62 graus, nenhuma diferença estatística foi encontrada entre os sistemas nas paredes mesial e distal em todos os níveis (P>0,05), exceto a 2 e 3 mm do ápice, onde o Reciproc apresentou significativamente menos espessura de resina remanescente do que o TF Adaptive (P<0,05). Na réplica do molar com curvatura em S, nenhuma diferença foi observada entre os sistemas no nível de furcação (nível 8) tanto nas paredes mesial quanto distal (P>0,05). No entanto, de forma geral, o Reciproc diminuiu significativamente a espessura das paredes de resina em comparação com o TF Adaptive (P<0,05).

Discussão

Os estudantes de odontologia podem melhorar seu treinamento de habilidades manuais dentárias a partir de várias fontes. Normalmente, eles praticam em dentes extraídos ou em pacientes sob a supervisão de especialistas em odontologia. No entanto, algumas complicações podem ser encontradas durante o treinamento, como: a dificuldade em encontrar dentes humanos para o treinamento pré-clínico e a indisponibilidade de casos desafiadores reais.

Com os recentes avanços na tecnologia de prototipagem rápida, a fabricação de modelos tridimensionais reais de órgãos humanos para cirurgia médica e dental foi introduzida. Prototipagem rápida é uma expressão que representa uma tecnologia baseada na construção de estruturas físicas tridimensionais com base em seus respectivos modelos virtuais, e tem sido utilizada na terapia dental, principalmente para planejamento cirúrgico em implantologia e próteses maxilofaciais. Micro-CT é uma técnica não destrutiva que pode ser utilizada para obter informações digitais sobre as geometrias 3-D de objetos sólidos e a partir da qual parâmetros estruturais podem ser derivados (.stl file) para produzir modelos de protótipos rápidos, como no presente estudo. O arquivo STL contém uma descrição das superfícies de contorno do modelo que é suficiente para ser usado como entrada em um sistema de prototipagem rápida através da polimerização camada por camada de uma resina fotosensível.

Apesar das vantagens mencionadas, na endodontia, protótipos feitos de resina têm uma limitação crítica considerando a óbvia diferença entre a dureza da dentina e da resina. Em relatórios anteriores, as principais desvantagens do uso de instrumentos rotativos em blocos de resina foram o calor gerado, que pode amolecer o material da resina, e a separação do instrumento, devido ao emperramento de suas lâminas de corte. No presente estudo, nenhuma dessas desvantagens foi observada, provavelmente devido a diferenças na composição entre blocos de resina e protótipos feitos de resina. O primeiro passo para aumentar o nível de segurança do paciente no tratamento endodôntico é que todos os clínicos adquiram conhecimento e habilidades na fase inicial de treinamento. O tratamento endodôntico, como outras disciplinas da Odontologia, pode estar associado a erros de procedimento indesejados ou imprevistos. Dessa forma, o treinamento de habilidades endodônticas pré-clínicas com dentes de prototipagem rápida oferece uma nova oportunidade que é difícil de realizar de outra forma: realizar tratamento endodôntico com modelos tridimensionais realistas de dentes apresentando qualquer tipo de configuração de canal que exista em dentes naturais. Em algum momento do treinamento pré-clínico, diferentes configurações do canal radicular podem ser apresentadas aos alunos, adicionando dificuldade progressiva. Outra vantagem desses protótipos é que as complexidades do canal radicular podem ser replicadas várias vezes, permitindo que os clínicos pratiquem os procedimentos quantas vezes desejarem, usando diferentes protocolos. Da mesma forma, no campo da pesquisa, a padronização da morfologia tridimensional do canal radicular da amostra é uma questão importante. Devido à precisão do procedimento de impressão (~0,025 mm por polegada), é possível comparar grupos experimentais sob condições anatômicas semelhantes.

No presente estudo, modelos de prototipagem rápida de molares mandibulares com curvaturas complexas da raiz mesial foram utilizados para avaliar dois sistemas de preparação recentemente lançados: Reciproc e TF Adaptive. O instrumento Reciproc foi projetado especificamente para uso em reciprocidade em vez do método convencional de rotação contínua. O movimento reciprocante visa minimizar o risco de fratura do instrumento causada por estresse torsional, uma vez que o ângulo de rotação no sentido anti-horário (direção de corte) foi projetado para ser menor que o limite elástico do instrumento. Por outro lado, o Sistema TF Adaptive, quando utilizado com o Motor Elements com Tecnologia de Movimento Adaptativo, gira no sentido horário e, dependendo da carga no arquivo, adapta-se e inverte no sentido anti-horário, deslizando em um movimento reciprocante.

Os resultados presentes mostraram que o endireitamento do canal no terço apical foi semelhante para ambos os instrumentos, o que corrobora descobertas anteriores usando dentes humanos. Também foi observado que a menor quantidade de espessura de resina após a instrumentação do canal estava localizada na parede distal do terço cervical. De acordo com Stern et al.20 (2012), a modelagem do canal radicular com instrumentos rotatórios de níquel-titânio tende a mover a preparação em direção ao aspecto furcal da raiz no terço cervical, provavelmente devido ao aumento do volume do canal em até três vezes nesse ponto. As diferenças observadas entre os instrumentos em relação à espessura da resina no nível coronal na anatomia em forma de S e no terço apical do protótipo de 62 graus podem estar relacionadas à maior massa metálica do Reciproc em comparação com o TF Adaptive. No protótipo de curvatura em S, a tendência do Reciproc de deixar menos dentina nas paredes mesial ou distal pode estar associada às propriedades físicas da resina, que é mais macia que a dentina, e ao maior afunilamento e rigidez do Reciproc em comparação com o TF Adaptive. Apesar disso, ambos os sistemas respeitaram bem a curvatura original do canal radicular, especialmente no nível apical, e não causaram eventos iatrogênicos, como zipping, perfurações em tira ou ledging.

Enquanto este estudo teve como objetivo estudar a capacidade de conformação de dois sistemas endodônticos em dentes de resina de prototipagem rápida, estudos adicionais sobre o comportamento desses sistemas em dentes com diferentes configurações anatômicas ainda precisam ser realizados. Além disso, o uso de dentes de resina de prototipagem rápida baseados em microCT é promissor para fins educacionais, treinamento endodôntico e pesquisa.

Conclusão

Os dados presentes sugerem que dentes de resina de prototipagem rápida baseados em microCT podem ser um complemento valioso para o treinamento endodôntico. Os sistemas Reciproc e TF Adaptive foram capazes de manter a forma original no terço apical de canais mesiais severamente curvados de réplicas de molares.

Autores: Ronald Ordinola-Zapata, Clovis Monteiro Bramante, Marco Antonio Húngaro Duarte, Bruno Cavalini Cavenago, David Jaramillo, Marco Aurélio Versiani

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