UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE FACULDADE DE ODONTOLOGIA
IMPACTO DOS PROCEDIMENTOS DE OBTURAÇÃO E RETRATAMENTO NA INTEGRIDADE DA DENTINA RADICULAR
Niterói 2018
UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE FACULDADE DE ODONTOLOGIA
IMPACTO DOS PROCEDIMENTOS DE OBTURAÇÃO E RETRATAMENTO NA INTEGRIDADE DA DENTINA RADICULAR
RENATA PEREZ VIANNA SILVA MACEDO
Tese apresentada à Faculdade de Odontologia da Universidade Federal Fluminense como parte dos requisitos para obtenção do título de Doutor em Odontologia pelo Programa de Pós-Graduação em Odontologia.
Orientador: Prof. Dr. Gustavo André de Deus Carneiro Vianna
Niterói 2018
Prof. Dr. Gustavo André de Deus Carneiro Vianna
Instituição: Faculdade de Odontologia da Universidade Federal Fluminense (UFF) Decisão: _________________________ Assinatura: _______________________
Prof. Dr. Marcos da Veiga Kalil
Instituição: Faculdade de Odontologia da Universidade Federal Fluminense (UFF) Decisão: _________________________ Assinatura: _______________________
Prof. Dr. Felipe Gonçalves Belladonna
Instituição: Faculdade de Odontologia da Universidade Federal Fluminense (UFF) Decisão: _________________________ Assinatura: _______________________
Prof. Dr. Emmanuel João Nogueira Leal da Silva
Instituição: Faculdade de Odontologia da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
Decisão: _________________________ Assinatura: _______________________
Prof. Dr. Edson Jorge Lima Moreira
Instituição: Faculdade de Odontologia da Universidade do Grande Rio (UNIGRANRIO)
À minha amada mãe, Leonisa, por seus exemplos, seu amor incondicional e encorajamento em todos os momentos da minha vida. Te amo!
Aos meus pais, biológico e de criação, Ronaldo e Marco Antônio, pelo suporte, carinho, incentivo!
Aos meus queridos irmãos, pelo apoio e enorme carinho!
À toda família e aos meus amigos, por terem compreendido minha ausência, pelas manifestações de motivação e sincera torcida.
Primeiramente, agradeço ao meu orientador, professor doutor Gustavo André De-Deus Carneiro Vianna, pelos seus ensinamentos, palavras de incentivo, paciência e ajuda. Referência profissional, contribuiu intensamente para o meu crescimento profissional! Eternamente grata!
Ao professor doutor Felipe Gonçalves Belladonna, pela capacidade de estímulo durante todo o trabalho, apoio, ensinamentos e valiosas contribuições para o trabalho. Ao professor doutor Henrique Eduardo Oliveira, pela extrema generosidade em dividir sua experiência, por seu apoio e acolhimento sem igual.
Ao professor doutor Emmanuel João Nogueira Leal da Silva, pela impressionante disponibilidade e gentileza. Obrigada por somar sempre!
Ao professor doutor Sidnei Paciornik, pela amabilidade, correção e ensinamentos. Muita admiração!
Ao professor doutor Ricardo Tadeu Lopes, do Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia, da Universidade Federal do Rio de Janeiro (COPPE-UFRJ), por disponibilizar tão gentilmente o laboratório de pesquisa. Às suas colaboradoras Alessandra Silveira e Thaís Pires, por seu amável e generoso acolhimento. Estejam certos de que cada dia no laboratório foi de imenso crescimento! Obrigada por toda ajuda!
Aos professores doutores Marcos da Veiga Kalil e Edson Jorge Lima Moreira, por gentilmente aceitarem participar da banca de defesa dessa tese de doutorado. Conhecimento e experiência somados trarão certamente muitos frutos à esse trabalho.
À professora doutora Telma Aguiar, pelo carinho, entusiasmo e ensinamentos. Você é muito querida!
Ao professor mestre Marco Simões, pela incrível parceria durante todo o curso. Fez toda a diferença.
Aos colegas de pós-graduação pelas palavras de carinho, incentivo e apoio! Agradeço especialmente as duas queridas e admiradas amigas, Daniele Cavalcante e Iracema Ehrhardt. O carinho infinito das duas tornou todo o percurso mais suave.
À Diretoria Geral de Odontologia do Corpo de Bombeiros Militar do Estado do Rio de Janeiro, por valorizarem o crescimento profissional e o aprimoramento tão
TenCel BM Frederico Moreira por todo seu incentivo e apoio. Obrigada pela confiança depositada em mim. Tenho imenso orgulho de pertencer à esta Corporação!
À Valesca Pontes de Freitas Cruz, chefe do centro de especialidades odontológicas (CEO) da Policlínica Newton Alves Cardozo, por sua visão destacada na valorização de sua equipe. Sua paciência, carinho e suporte foram imprescindíveis nesta conquista!
À Professora doutora Renata Costa Val Rodrigues, coordenadora do curso de especialização em Endodontia da FUNORTE Ipatinga, pelo estímulo, amizade e confiança no meu trabalho! Gratidão!
Seria impossível contemplar a todos que estiveram presentes nesta caminhada. Agradeço, deste modo, aos que de alguma forma contribuíram para a conquista desse sonho!
Macedo, RPVS. Impacto dos procedimentos de obturação e retratamento na integridade da dentina radicular [tese]. Niterói: Universidade Federal Fluminense, Faculdade de Odontologia; 2018.
O objetivo desse trabalho foi avaliar a incidência de trincas dentinárias após os procedimentos de obturação e retratamento dos canais radiculares utilizando a microtomografia computadorizada (micro-CT) como ferramenta de análise. Para isso, 60 raízes mesiais de molares inferiores moderadamente curvas (10º a 20º), apresentando configuração tipo II de Vertucci, foram selecionadas e escaneadas usando um tamanho de pixel de 14.25 μm através da micro-CT. A amostra foi então instrumentada utilizando o instrumento Reciproc R40. Em seguida, os espécimes foram reescaneados e divididos aleatoriamente em 2 experimentos (n = 30) de acordo com o procedimento endodôntico avaliado: obturação (E1) e retratamento endodôntico (E2). No E1, os espécimes foram alocados em 3 grupos (n = 10) de acordo com a técnica de obturação utilizada: GuttaCore (GC), condensação lateral (CL) e onda contínua de compactação (OCC). As raízes mesiais do E2 foram distribuídas em 2 grupos (n = 15) de acordo com a técnica de retratamento empregada: manual (até uma lima #50) ou reciprocante (Reciproc R50). Foi realizado um novo escaneamento após cada procedimento operatório. O conjunto de imagens das raízes mesiais, antes e após obturação (n = 41.660), e antes e após retratamento (n = 43.740), foram registradas e examinadas desde a embocadura do canal até o ápice radicular para avaliar a frequência de trincas dentinárias. Após obturação (E1), as trincas radiculares foram observadas em 18,68% (n = 2.510), 15,99% (n = 2.389) e 11,34% (n = 1.506) das imagens dos grupos GC, CL e OCC, respectivamente. Todas as trincas observadas nas imagens pós obturação já estavam presentes nas imagens pré-operatórias correspondentes. Após retratamento (E2), as trincas foram observadas em 15,44% (n = 3.377) e 14,61% (n = 3.195) das imagens dos grupos manual e reciprocante, respectivamente. Todas as trincas observadas nas imagens pós retratamento também já estavam presentes nas imagens pré-operatórias correspondentes. Pode-se concluir que os procedimentos de obturação e retratamento dos canais radiculares não induziram o desenvolvimento de novas trincas dentinárias.
Macedo, RPVS. Impact of canal filling and retreatment procedures on the integrity of root dentin [thesis]. Niterói: Fluminense Federal University, School of Dentistry; 2018.
The aim of this study was to evaluate the incidence of dentinal microcracks after root canal filling and retreatment procedures using micro-computed tomography (micro-CT) as an analytical tool. Sixty moderately curved mesial roots of mandibular molars (10º to 20º), presenting Vertucci type II configuration, were selected and scanned in a micro-CT device using an image pixel size of 14.25 μm. The sample was then instrumented up to Reciproc R40 instrument. After that, the specimens were re-scanned and randomly divided into 2 experiments (n = 30) according to the endodontic procedure evaluated: root canal filling (E1) and endodontic retreatment (E2). In E1, the specimens were allocated in 3 groups (n = 10) according to the filling technique used: GuttaCore (GC), cold lateral compaction (CLC) and warm vertical compaction (WVC). The mesial roots of E2 were distributed in 2 groups (n = 15) according to the retreatment technique used: manual (up to a size #50 instrument) or reciprocating (Reciproc R50). After each operative procedure (canal filling and retreatment), a new scan was performed. The data set of mesial roots, before and after root filling (n = 41.660), and before and after retreatment (n = 43.740), were recorded and examined from the root canal orifice to the root apex to evaluate the frequency of dentinal microcracks. After root filling (E1), root fractures were observed in 18,68% (n = 2.510), 15,99% (n = 2.389) and 11,34% (n = 1.506) of GC, CLC and WVC groups, respectively. All cracks observed in the post-filling images were already present in the corresponding preoperative images. After retreatment (E2), the microcracks were observed in 15,44% (n = 3.377) and 14,61% (n = 3.195) of the images of the manual and reciprocating groups, respectively. Likewise, the microcracks observed in post-retreatment images were also present in the corresponding preoperative images. It was concluded that endodontic procedures of canal filling and retreatment did not induce the development of new dentinal microcracks.
Figura 1. Aparelho de micro-CT utilizado para o escaneamento dos espécimes 17 Figura 2. Exemplo de uma raiz mesial de molar inferior apresentando a configuração
tipo II de Vertucci 18
Figura 3. Fluxograma ilustrando a distribuição dos espécimes 19 Figura 4. Modelo tridimensional e secções transversais de uma raiz mesial de um molar inferior apresentando uma trinca em sua parede distal – Experimento 1 23 Figura 5. Cortes axiais após a obturação e após o retratamento (grupo manual) -
Experimento 2 24
Figura 6. Cortes axiais após a obturação e após o retratamento (grupo Reciproc
º - grau ºC - grau Celsius % - por cento ± - mais ou menos μm - micrômetro CT - comprimento de trabalho
EDTA - ácido etilenodiamino tetra-acético
kV - quilovolt
mA - miliampère
mL - mililitro
micro-CT - microtomografia computadorizada
mm - milímetro
NaOCl - hipoclorito de sódio
SCR - sistema de canais radiculares
1. INTRODUÇÃO 12 2. METODOLOGIA 16 2.1 Cálculo amostral 16 2.2 Seleção da amostra 16 2.3 Limpeza e modelagem 18 2.4 Obturação - Experimento 1 20
2.5 Retratamento endodôntico - Experimento 2 21
2.6 Avaliação dos defeitos dentinários 22
3. ARTIGOS PRODUZIDOS 26
4. CONCLUSÕES 27
ANEXO 1 28
ANEXO 2 46
1. INTRODUÇÃO
O conhecimento na área biomédica, na qual a odontologia faz parte, é produzido através de estudos in vitro e da pesquisa clínica. Os estudos in vitro são classificados como estudos de base e possuem como objetivo principal servir como teste inicial de novas hipóteses, técnicas ou materiais. Portanto, os estudos in vitro são responsáveis por reunir uma quantidade de dados iniciais suficientes com um mínimo de custo financeiro e ético, objetivando o planejamento de ensaios clínicos mais robustos, onerosos e de longo prazo. Para essa dinâmica funcionar é fundamental que, nos experimentos de bancada, o pesquisador estabeleça uma relação causa-efeito entre a variável de interesse e os seus resultados, através da criação de um desenho experimental eficiente, objetivo e delineando um experimento bem controlado, minimizando assim a influência de variáveis de confundimento no resultado principal. Em resumo, o controle de vieses é essencial para a validade interna e externa de um estudo experimental (VERSIANI et al. 2015).
Nos últimos 10 anos, inúmeros estudos in vitro associaram procedimentos endodônticos de rotina, como instrumentação, obturação e retratamento do sistema de canais radiculares (SCR) à formação de defeitos dentinários (SHEMESH et al. 2009, SHEMESH et al. 2011, TOPÇUOĞLU et al. 2014, ÜSTÜN et al. 2015). Tal situação gerou uma grande preocupação na comunidade científica, uma vez que esses defeitos podem ser um ponto de partida (ponto de concentração de stress) para fraturas verticais radiculares, o que rotineiramente representa um episódio catastrófico nos dentes tratados endodonticamente (DE-DEUS et al. 2017).
O modelo experimental empregado pela maioria dos estudos publicados desde 2009 que correlacionaram positivamente o aparecimento de defeitos dentinários com os procedimentos de rotina da terapêutica endodôntica, inclui procedimentos de seccionamento da raiz e observação pós-operatória direta através da microscopia óptica (VERSIANI et al. 2015, DE-DEUS et al. 2016). No entanto, a natureza destrutiva do método pode introduzir artefatos durante o corte das amostras, o que gera dúvidas nos resultados pois revela um viés de aferição, que se faz presente quando a forma de detecção é inadequada e o próprio método interfere no resultado. Devido a sua
natureza destrutiva, a ferramenta de corte também impede um acompanhamento longitudinal da amostra, não permitindo a avaliação do espécime antes do procedimento em análise, impossibilitando assim a certificação da inexistência de defeitos prévios. Outra grande desvantagem é a observação bidimensional de apenas algumas fatias e não de toda a amostra (DE-DEUS et al. 2014).
A microtomografia computadorizada (micro-CT) trouxe respostas mais consistentes aos questionamentos levantados quanto à segurança dos procedimentos endodônticos. Nas últimas duas décadas, a micro-CT tem sido amplamente usada na pesquisa odontológica in vitro, principalmente na endodontia (DE-DEUS et al. 2016). As imagens podem ser analisadas qualitativa e quantitativamente, com grande precisão, em 2 e 3 dimensões (KELES et al. 2014, DE-DEUS et al. 2015a, VERSIANI
et al. 2015).
Inúmeros trabalhos com micro-CT (DE-DEUS et al. 2014, 2015, 2016 STRINGHETA et al. 2017, ZUOLO et al. 2017) demonstraram uma clara falta de relação causal entre trincas dentinárias e o preparo do SCR. Apesar desses estudos terem demonstrado a presença de trincas nas imagens obtidas após o preparo, os mesmos defeitos haviam sido detectados no escaneamento pré-operatório. Em 2016, DE-DEUS et al. (DE-DEUS et al. 2016) destacaram que a micro-CT mostrou confiabilidade com a microscopia óptica para detecção e visualização dos defeitos dentinários. Mais recentemente, tornando ainda mais robusto o entendimento científico que abrange a formação de trincas dentinárias, um estudo conduzido em cadáveres (DE-DEUS et al. 2017) confirmou a preexistência dos defeitos observados após instrumentação, elucidando que nenhuma nova trinca foi criada. Dessa forma, ficou evidente que a instrumentação do SCR não induz à formação de novas trincas dentinárias.
Durante a obturação, o principal objetivo é criar um adequado selamento no interior do SCR, evitando a passagem de fluidos e toxinas, o que poderia comprometer o sucesso do tratamento (SCHILDER 1967). A condensação lateral (CL) e a onda contínua de compactação (OCC) são técnicas amplamente recomendadas para melhorar a qualidade do selamento endodôntico (HARVEY et al. 1981). Embora a CL venha sendo usada por muitas décadas e tenha se mostrado clinicamente eficaz (AQRABAWI 2006, MARQUIS et al. 2006), foi apontada como fator causal no
desenvolvimento de trincas dentinárias (SHEMESH et al. 2009). Da mesma forma, apesar das técnicas termoplásticas oferecerem melhor adaptação às paredes do SCR (KELEŞ et al. 2014), as forças produzidas durante a compactação vertical por calcadores também foram correlacionadas com tensões que poderiam causar ou agravar trincas dentinárias (SHEMESH et al. 2010). A técnica termoplástica baseada em obturadores, como por exemplo o GuttaCore (GC; Dentsply Tulsa Dental Specialties, Tulsa, OK, EUA), na qual a guta-percha é aquecida em um forno antes de ser transportada para o canal radicular, não foi avaliada quanto a sua responsabilidade na incidência de novas trincas até o momento.
Apesar do elevado porcentual de sucesso, o tratamento endodôntico pode ser mal sucedido devido à microrganismos persistentes ou a reativação de microrganismos no SCR por infiltração coronária ou apical (VERSIANI et al. 2015). A formação de trincas dentinárias poderia ser uma preocupação ao considerar o retratamento endodôntico como medida terapêutica para reparo dos tecidos periapicais, se baseada em estudos de corte bidimensionais (SHEMESH et al. 2011, TOPÇUOĞLU et al. 2014, USTÜN et al. 2015, ÇITAK & ÖZYÜREK 2017). Curiosamente, utilizando o mesmo recurso metodológico para pesquisa de trincas após o retratamento de dentes obturados pela técnica da CL, ÇAPAR et al. (ÇAPAR
et al. 2015) não observaram novas trincas, enquanto Shemesh et al. (Shemesh et al.
2011) identificaram um número significativo de novos defeitos. Infelizmente, apenas dois estudos utilizando a micro-CT avaliaram a formação de trincas após retratamento endodôntico e apresentaram resultados contrastantes, indicando a necessidade de mais investigações (KOÇAK et al. 2017, YILMAZ et al. 2017).
É importante ressaltar que, durante o procedimento de reintervenção, pode ser necessária uma instrumentação adicional com o intuito de promover uma maior remoção do material obturador e favorecer a desinfecção do canal radicular (SILVA et
al. 2017). Efeitos desse maior alargamento apical no desenvolvimento ou não de
trincas também precisam ser adequadamente investigados.
Uma vez estabelecida a falta de correlação entre a instrumentação do SCR e a formação de trincas dentinárias, torna-se importante esclarecer se existe ou não uma relação causa-efeito entre os procedimentos de obturação e retratamento e o aparecimento das mesmas. Com base no exposto, o presente trabalho teve como
objetivos: (1) avaliar a possível correlação entre a obturação do SCR utilizando as técnicas do GC, da CL e da OCC e a formação de trincas dentinárias; (2) avaliar se os procedimentos de retratamento, utilizando a técnica manual e reciprocante, induziriam a formação de trincas dentinárias. A micro-CT foi a ferramenta analítica utilizada. A hipótese nula testada foi a de que tanto a obturação como o retratamento não induzem à formação de trincas dentinárias.
2. METODOLOGIA
2.1 Cálculo amostral
Uma análise de variância de medidas repetidas foi selecionada da família de testes F no software G*Power 3.1.7 para Windows (Heinrich-Heine-Universität; Düsseldorf, Alemanha). O tamanho do efeito para este estudo foi estabelecido a partir da convenção média (0,2526, derivado de n2 = 0,06). Um erro tipo alfa de 0,05, poder beta de 0,95, correlação entre medidas repetidas de 0,7, correção não esférica de 1, número de grupos de 3 e número de medidas de 3 também foram especificados. Dessa forma, vinte e seis dentes foram indicados como o tamanho total da amostra necessário para se observar diferenças significativas.
2.2 Seleção da amostra
Cento e noventa e três primeiros e segundos molares inferiores humanos, com raízes completamente separadas, extraídos por razões não relacionadas a este estudo, foram selecionados. Todas as raízes foram inicialmente inspecionadas com o auxílio de um estereomicroscópio com aumento de 12X para detectar e excluir dentes com trincas preexistentes. Em seguida, foram realizadas radiografias digitais na direção vestibulolingual para determinar o ângulo de curvatura da raiz mesial (SCHNEIDER 1971). Apenas dentes com curvatura moderada da raiz mesial (10º a 20º) e canais radiculares patentes, verificados por uma lima tipo K #10 (Dentsply Maillefer, Baillargues, Suíça), foram selecionados. Os espécimes tiveram suas coroas e raízes distais removidas utilizando uma máquina de corte (Isomet; Buehler Ltd, Lake Bluff, NY, EUA) deixando as raízes mesiais com 12±1 mm de comprimento para evitar a introdução de variáveis de confundimento. Como resultado, noventa e três raízes mesiais foram selecionadas e armazenadas em solução de timol a 0,1% a 5ºC.
Para obtenção de um esboço geral da anatomia do SCR, as raízes mesiais foram escaneadas em uma resolução isotrópica relativamente baixa (70 µm) usando um aparelho de micro-CT (SkyScan 1173; Bruker microCT, Kontich, Bélgica) a 70 kV e 114 mA de energia (Figura 1). Com base nos modelos tridimensionais obtidos, 60 espécimes com configuração tipo II de Vertucci (VERTUCCI 1984) foram reescaneadas com uma resolução isotrópica aumentada de 14,25 µm usando rotação de 360º em torno do eixo vertical, passo de rotação de 0,5º, tempo de exposição de 7000 milissegundos, e média de quadro de 5. Os raios-X foram filtrados com um filtro de alumínio de 1 mm de espessura. As imagens foram reconstruídas com o software NRecon v.1.6.9 (Bruker microCT) usando 40% de correção de endurecimento de feixe e correção de artefato de anel de 10, resultando na aquisição de 700-800 cortes transversais por dente (Figura 2).
Figura 1. Aparelho de micro-CT utilizado para o escaneamento dos espécimes. Fonte: A autora, 2018.
Figura 2. Exemplo de uma raiz mesial de molar inferior apresentando a configuração tipo II de Vertucci. Fonte: A autora, 2018.
2.3 Limpeza e modelagem
Uma fina película de material de impressão de poliéter foi usada para revestir a superfície da raiz para simular o ligamento periodontal (LIU et al. 2013), e cada espécime foi colocado coronoapicalmente dentro de um suporte de resina epóxi feito sob medida (Ø 18 mm) para simplificar os processos de registro. A patência apical foi determinada pela inserção de uma lima tipo K #10 no canal até que sua ponta ficasse visível no forame apical, e o comprimento de trabalho (CT) foi definido a 1,0 mm aquém dessa medida. Então, o glide path foi estabelecido com uma lima tipo K #15 (Dentsply Maillefer) até o CT.
Os canais mesiais foram preparados com o instrumento Reciproc R40 (VDW, Munique, Alemanha) acionado com o motor VDW Silver (VDW) no modo “RECIPROC ALL”. O instrumento Reciproc R40 foi usado com um lento movimento de entrada e saída de cerca de 3 mm de amplitude com uma leve pressão apical até que o CT fosse alcançado. A cada 3 movimentos, o instrumento era removido do canal e limpo, assim como a patência era confirmada usando uma lima tipo K #10. A irrigação foi realizada com um total de 30 mL de NaOCl a 5,25%, seguido de irrigação final com 5 mL de EDTA a 17% e 5 mL de água bidestilada. Assim, utilizou-se um volume total de 40 mL de irrigante por canal. Em seguida, os canais foram secos com pontas de papel absorvente Reciproc R40 (VDW). Após os procedimentos de limpeza e modelagem, as raízes mesiais foram reescaneadas e reconstruídas usando os parâmetros mencionados anteriormente. Em seguida, os espécimes foram divididos aleatoriamente em 2 experimentos (n = 30) de acordo com o procedimento endodôntico avaliado: obturação (E1) e retratamento endodôntico (E2). No E1, os espécimes foram alocados em 3 grupos (n = 10) de acordo com a técnica de obturação utilizada: GC, CL e OCC. As raízes mesiais do E2 foram distribuídas em 2 grupos (n = 15) de acordo com a técnica de retratamento empregada: manual (até uma lima #50) ou reciprocante (Reciproc R50) (Figura 3).
Figura 3. Organograma ilustrando a distribuição dos espécimes. Fonte: A autora, 2018.
2.4 Obturação do canal radicular - Experimento 1
No grupo GC, cada canal foi preenchido com um obturador GC #40 de conicidade 0.06 (Dentsply Tulsa Dental Specialties) e cimento AH Plus (Dentsply De Trey, Konstanz, Alemanha) de acordo com as instruções do fabricante. Resumidamente, o diâmetro do canal no CT e o ajuste passivo do cone foram avaliados usando um instrumento aferidor (Dentsply Tulsa Dental Specialties). Em seguida, um obturador GC foi aquecido (GuttaCore Obturator Oven; Dentsply Tulsa Dental Specialties) por 30 segundos e lentamente inserido até o CT com o canal previamente pincelado com cimento AH Plus. Posteriormente, o obturador foi cortado no nível da embocadura do canal usando uma broca esférica em alta velocidade.
No grupo CL, um cone principal de guta-percha #40 e conicidade 0.02 (Dentsply Tulsa Dental Specialties) revestido com cimento AH Plus foi inserido até o CT. A condensação lateral foi alcançada em cada canal usando cones acessórios FM (DiaDent, Burnaby, BC, Canadá) com o auxílio de um espaçador digital de tamanho B (Dentsply Maillefer). O espaçador foi primeiramente introduzido a 3 mm aquém do CT e a compactação foi realizada até 6 mm coronário a esse ponto. O excesso coronário de guta-percha foi removido com um instrumento aquecido.
No grupo OCC, cada canal foi preenchido com um cone de guta-percha Reciproc R40 (VDW; tamanho 40/0.06) e cimento AH Plus. Um condutor de calor (M Plugger; EIE/Analytic, Redmond, WA, EUA) que penetrou a 5 mm do CT, foi selecionado. O aparelho Sistema B (SybronEndo) foi pré-ajustado a 200ºC durante a condensação do cone de guta-percha (fase do down-pack) e a 100ºC ao adaptar e condensar a porção apical da fase do backfill, compactando incrementos de 2 mm de guta-percha aquecida; finalmente, a 250ºC, o restante do cone secundário foi amolecido antes da condensação vertical. Nos grupos CL e OCC, uma força de no máximo 2 Kg aplicada ao espaçador ou ao condutor foi controlada por balança digital. Após os procedimentos de obturação, a porção coronária (1 mm) do material obturador foi removida, a cavidade preenchida com material de selamento temporário (Cavit; 3M ESPE, Seefeld, Alemanha) e os dentes armazenados em água destilada estéril (37°C e 100% de umidade relativa) para garantir a presa completa do cimento.
Em seguida, realizou-se um novo escaneamento de cada espécime utilizando os parâmetros mencionados previamente.
2.5 Retratamento endodôntico - Experimento 2
Nesse experimento, para evitar vieses de confundimento, após o preparo do canal radicular, todas as 30 raízes foram obturadas com a técnica da CL. Um cone mestre de guta-percha 40/0.02 revestido com cimento AH Plus foi inserido até o CT. A CL foi realizada em cada canal usando cones acessórios FM com o auxílio de um espaçador de tamanho B. Após remoção da porção coronária (1 mm) de material obturador, a cavidade foi preenchida com material selador temporário (Cavit) e os dentes foram armazenados em água destilada esterilizada (37°C e 100% de umidade relativa) para garantir a presa dos cimentos. Então, um novo exame microtomográfico de cada espécime foi realizado usando os mesmos parâmetros, e as raízes mesiais foram distribuídas em 2 grupos (n = 15).
No grupo manual, a porção coronária do material obturador foi removida usando brocas Gates-Glidden tamanho 3 (Dentsply Maillefer) e, subsequentemente, uma broca Gates-Glidden tamanho 2 a 1500 rpm. O material obturador foi removido utilizando limas tipo FlexoFile do tamanho #40 ao #15 (Dentsply Maillefer). Uma vez atingido o CT, os canais foram refinados até um instrumento tipo K de tamanho #50 (Dentsply Maillefer) através da técnica de forças balanceadas (ROANE et al. 1985).
No grupo reciprocante, foi utilizado o instrumento Reciproc R50 (VDW) acionado com motor VDW Silver (VDW) no modo "RECIPROC ALL". O instrumento foi introduzido no canal com um lento movimento de entrada e saída de cerca de 3 mm de amplitude com uma ligeira pressão apical. A cada 3 movimentos, o instrumento foi removido e limpo com gaze embebida em álcool e o canal irrigado. Antes de chegar ao terço apical, um glide path foi criado com uma lima K #15 e a patência foi verificada com um lima K #10. Então, o instrumento Reciproc R50 foi levado ao CT. A irrigação nos 2 grupos foi realizada com um total de 30 mL de NaOCl a 5,25%, seguido de irrigação final com 5 mL de EDTA a 17% e 5 mL de água bidestilada. Assim,
utilizou-se um volume total de 40 mL de irrigante por canal. Os canais foram utilizou-secos com pontas de papel absorvente #50 (DiaDent). Após os procedimentos de retratamento, as raízes mesiais foram reescaneadas e reconstruídas usando os parâmetros mencionados anteriormente.
2.6 Avaliação das trincas dentinárias
Após a execução de todos os procedimentos experimentais por um único operador habilitado, um processo de sobreposição automática baseado no contorno externo da raiz foi implementado. Assim, o corregistro de imagens no E1, pós preparo do canal e pós obturação (n = 41.660), foi realizado através do software Seg3D v.2.1.5 (SCI Institute’s National Institutes of Health-National Institute of General Medical Sciences CIBC Center, Bethesda, MD, EUA), enquanto no E2, o corregistro de imagens, pós obturação e pós retratamento (n = 43.740), foi obtido pelo software 3D Slicer 4.6.0 software (available from http://www.slicer.org). As imagens transversais das raízes mesiais foram analisadas por 3 examinadores previamente calibrados, da embocadura do canal ao ápice, para identificar a presença de trincas dentinárias. Primeiramente, o E1 foi avaliado (Figura 4). As imagens pós-obturação foram analisadas e o número de cortes transversais com trinca dentinária foi registrado. Posteriormente, as imagens transversais correspondentes ao pós-preparo foram examinadas para verificar a pré-existência de tal trinca. Na sequência, o mesmo método foi empregado para análise do experimento 2, onde foram observadas as imagens obtidas após os procedimentos de retratamento (Figuras 5 e 6). Para validar o processo, a análise das imagens foi repetida duas vezes em intervalos de 2 semanas; em caso de divergência, as imagens foram examinadas ao mesmo tempo pelos três avaliadores até chegar a um acordo.
Figura 4. (a) Modelo tridimensional de uma raiz mesial de um primeiro molar inferior apresentando uma trinca em sua parede distal. (b-c) Secções transversais representativas do terço coronário da mesma raiz após preparo e obturação do canal radicular, respectivamente, mostrando que a linha de fratura muda de posição de acordo com o nível da secção. Enquanto nas 3 primeiras seções a fratura seria classificada como uma “fratura completa”, nas demais seções, por sua extensão, a mesma fratura seria classificada como “fratura incompleta” ou fratura não relacionada ao canal radicular. É possível também constatar a preexistência das trincas ao procedimento de obturação. (d) Imagem mostrando a visão tridimensional da trinca na raiz mesial obturada. Fonte: De-Deus et al. 2017.
Figura 5. Grupo manual - Cortes axiais representativos do terço coronário, médio e apical da mesma amostra após a obturação do canal radicular e após o retratamento, respectivamente, mostrando que a linha de fratura era preexistente ao procedimento de retratamento. Fonte: A autora, 2018.
Figura 6. Grupo Reciproc R50 - Cortes axiais representativos do terço coronário, médio e apical da mesma amostra após a obturação do canal radicular e após o retratamento, respectivamente, mostrando que a linha de fratura era preexistente ao procedimento de retratamento. Fonte: A autora, 2018.
3. ARTIGOS PRODUZIDOS
3.1 De-Deus G, Belladonna FG, Silva EJNL, Souza EM, Carvalhal JCA, Perez R, Lopes RT, Versiani MA. Micro-CT assessment of dentinal micro-cracks after root canal filling procedures. Int Endod J 2017;50(9):895-901 (ANEXO 1).
3.2 De-Deus G, Perez R, Belladonna FG, Cavalcante DM, Santos CB, Carvalho MS, Souza EM, Lopes RT, Silva EJNL. Micro-computed tomographic assessment on the impact of endodontic retreatment on dentinal microcracks (ANEXO 2).
4. CONCLUSÕES
Pode-se concluir que tanto os procedimentos de obturação quanto os de retratamento não induziram à formação de trincas dentinárias.
Micro-CT assessment of dentinal micro-cracks after root canal filling procedures
G. De-Deus1, F. G. Belladonna2, E. J. N. L. Silva1, E. M. Souza3, J. C. A. Carvalhal1, R. Perez2, R. T. Lopes4, M. A. Versiani5
1Department of Endodontics, School of Dentistry, Grande Rio University (UNIGRANRIO), Rio de Janeiro, RJ, 2Department of Endodontics, Fluminense Federal University (UFF), Niterói, RJ, 3Department of Dentistry II, Federal University of Maranhão (UFMA), São Luís, MA, 4Nuclear Engineering Program, Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro, RJ, 5Department of Restorative Dentistry, Dental School of Ribeirão Preto, University of Sao Paulo (USP), Ribeirão Preto, SP, Brazil
Running title: Dentinal micro-cracks after root canal filling procedures
Keywords: cold lateral compaction, dentinal defects, micro-cracks, micro-CT, root canal filling
Corresponding author:
Prof. Gustavo De-Deus
Av. Henrique Dodsworth 85 Apto. 808 - Lagoa, Rio de Janeiro, RJ, Brazil
This article has been accepted for publication and undergone full peer review but has not been through the copyediting, typesetting, pagination and proofreading process, which may lead to differences between this version and the Version of Record. Please cite this article as doi: 10.1111/iej.12706
ZIP CODE: 22061-030 e-mail: endogus@gmail.com
Aim To evaluate the frequency of dentinal micro-cracks after root canal filling procedures with GuttaCore (GC), cold lateral compaction (CLC) and warm vertical compaction (WVC) techniques in mandibular molars using micro-computed tomographic analysis.
Methodology Thirty mesial roots of mandibular molars, with a type II Vertucci’s canal configuration, were prepared to working length with a Reciproc R40 instrument and randomly assigned to one of 3 experimental groups (n = 10), according to the technique used for root filling: GC, CLC or WVC. The GC group was filled with a size 40 GC obturator, while CLC and WVC groups used conventional gutta-percha cones. AH Plus sealer was used in all groups. The specimens were scanned at an isotropic resolution of 14.25 μm before and after root canal preparation and after root filling. Then, all pre- and postoperative cross-sectional images of the roots (n = 41,660) were screened to identify the presence of dentinal defects.
Results Overall, 30.75% (n = 12,810) of the pre + post-filling images displayed dentinal defects. In the GC, CLC and WVC groups, dentinal micro-cracks were observed in 18.68% (n = 2,510), 15.99% (n = 2,389), and 11.34% (n = 1,506) of the cross-sectional images, respectively. All micro-cracks identified in the post-filling scans were also observed in the corresponding post-preparation images.
Conclusion Root fillings in all techniques did not induce the development of new dentinal micro-cracks.
Introduction
The main purpose of root filling is to create a fluid-tight seal within the root canal space to prevent the passage of fluids/toxins, which could compromise the treatment outcome (Schilder 1967). Cold lateral compaction (CLC) and warm vertical compaction (WVC) are techniques largely recommended to improve the overall quality of the root filling (Harvey et al. 1981). Although CLC has been used for many decades and was proven clinically effective (Aqrabawi 2006, Marquis et al. 2006), it appears to generate forces that trigger the development of dentinal defects (Shemesh et al. 2009). Similarly, despite the improved adaptation of the filling materials to the root canal walls using WVC techniques (Keleş et al. 2014), the forces produced during vertical compaction of the thermoplasticed materials with pluggers may also initiate tensile stresses that might cause or aggravate dentinal cracks (Shemesh et al. 2010). The challenge is to pursue a filling technique that improves the spreadability of the filling materials within the root canal system and, at the same time, maintaining the tensile stress over the root canal walls to a minimum. These goals can be achieved using carrier-based thermoplastic techniques in which gutta-percha is softened in an oven before being carried into the root canal (Gutmann 2011). To date, however, no study has assessed the incidence of dentinal defects after root filling with this technique.
The body of evidence on dentinal cracks induced by root filling procedures is based on two-dimensional, destructive conventional models. Therefore, there is a lack of non-destructive longitudinal experimental report on the possible cause-effect relationship between root filling and dentinal micro-cracks. Micro-computed tomography technology (micro-CT) has allowed new perspectives for endodontic research by enabling quantitative and qualitative non-destructive assessment of the
root canal system before and after endodontic procedures (Versiani et al. 2013, Keleş
et al. 2014, De-Deus et al. 2015a). Therefore, the present study aimed to evaluate the
frequency of dentinal micro-cracks observed after root filling with GuttaCore (GC; Dentsply Tulsa Dental Specialties, Tulsa, OK, USA), CLC and WVC techniques through micro-CT analysis. The null hypothesis was that these root filling techniques are unable to generate dentinal micro-cracks.
Materials and methods
Sample selection
Approval for the project was obtained from the local Ethics Committee. One hundred and ninety-three human mandibular first and second molars with completely separated roots, extracted for reasons not related to this study, were obtained from a pool of teeth. All roots were initially inspected with the aid of a stereomicroscope under 12X magnification to detect and exclude teeth with pre-existing cracks. Then, digital radiographs were taken in the buccolingual direction to determine the curvature angle of the mesial root (Schneider 1971). Only teeth with moderate curvature of the mesial root (ranging from 10º to 20º) and root canals patent to their length with a size 10 K-file (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Switzerland) were selected. The specimens were decoronated, and the distal roots were removed by using a low-speed saw, water cooling (Isomet; Buhler Ltd, Lake Bluff, NY, USA) leaving mesial roots with approximately 12 ± 1 mm in length to prevent the introduction of confounding variables. As a result, ninety-three mesial roots of mandibular molars were selected and stored in 0.1% thymol solution at 5ºC.
To obtain an overall outline of the root canal anatomy, the mesial roots were prescanned in a relatively low isotropic resolution (70 μm) using a micro-CT scanner (SkyScan 1173; Bruker microCT, Kontich, Belgium) at 70 kV and 114 mA. Based on the 3D models achieved from the pre-scan set of images, thirty specimens with Vertucci’s type II canal configuration (Vertucci 1984) were scanned at an increased isotropic resolution of 14.25 μm using 360º rotation around the vertical axis, a rotation step of 0.5º, camera exposure time of 7000 milliseconds, and frame averaging of 5. X-rays were filtered with a 1 mm-thick aluminum filter. The images were reconstructed with NRecon v.1.6.9 software (Bruker microCT), using 40% beam hardening correction and ring artifact correction of 10 and resulting in the acquisition of 700-800 transverse cross-sections per tooth.
Cleaning and shaping
A thin film of polyether impression material was used to coat the root surface to simulate the periodontal ligament (Liu et al. 2013), and each specimen was placed corono-apically inside a custom-made epoxy resin holder (Ø 18 mm) to streamline further co-registration processes. Apical patency was determined by inserting a size 10 K-file into the root canal until its tip was visible at the apical foramen, and the working length (WL) was set 1.0 mm shorter than this measurement. Then, a glide path was established with a size 15 K-file (Dentsply Maillefer) up to the WL.
Mesial root canals were prepared with a Reciproc R40 instrument (VDW, Munich, Germany) driven with the VDW Silver motor (VDW) in “RECIPROC ALL” mode. The instrument was used with a slow in-and-out pecking motion of about 3 mm in amplitude with a light apical pressure in a reciprocating motion until the WL was
reached. After 3 pecking motions, the instrument was removed from the canal and cleaned. Following each file use or insertion, patency was confirmed using a size 10 K-file. Irrigation was performed using a total of 30 mL 5.25% NaOCl, followed by a final rinse with 5 mL 17% EDTA (pH = 7.7) and 5 mL bidistilled water. Hence, a total volume of 40 mL irrigant was used per canal. Then, canals were dried with absorbent Reciproc R40 paper points (VDW). After cleaning and shaping procedures, the mesial roots were scanned and reconstructed using the previously mentioned parameters.
Root canal filling
After root canal preparation, the specimens were randomly assigned to one of the 3 experimental groups (n = 10), according to the technique used for root filling: GC, CLC, and WVC.
In the GC group, each canal was filled with a size 40, 0.06 taper GC obturator (Dentsply Tulsa Dental Specialties) and AH Plus sealer (Dentsply De Trey, Konstanz, Germany), according to the manufacturer’s directions. Briefly, the shape of the canal space at the WL and passive fit of the obturator were assessed using a verifier instrument (Dentsply Tulsa Dental Specialties). Then, a GC obturator was heated (GuttaCore Heater Obturator Oven; Dentsply Tulsa Dental Specialties) for 30 seconds and slowly inserted up to the WL with the canal previously coated with AH Plus sealer. Thereafter, the shaft and handle of the obturator were removed using a round bur in a high-speed handpiece under copious water spray at the cementoenamel junction level. In the CLC group, a size 40, 0.02 taper gutta-percha master cone (Dentsply Tulsa Dental Specialties) coated with AH Plus sealer was inserted up to the WL. Lateral condensation was achieved in each canal using fine-medium accessory cones
(DiaDent, Burnaby, BC, Canada) with the aid of a size B finger spreader (Dentsply Maillefer). The spreader was firstly introduced 3 mm short of the WL and compaction was carried out until 6 mm coronal from this point. The coronal excess of gutta-percha was removed with a heated instrument.
In the WVC group, each canal was fitted with a Reciproc R40 gutta-percha cone (VDW; size 40, 0.06 taper) that was used to apply the AH Plus sealer on the canal walls. A plugger (M Plugger; EIE/Analytic, Redmond, WA, USA) that penetrated to within 5 mm of the WL was selected. A System B unit (SybronEndo, Orange, California, USA) was preset to 200ºC during the condensation of the primary gutta-percha cone (down-pack) and to 100ºC when adapting and condensing the apical portion of the backfill by compacting 2-mm increments of heated gutta-percha; finally, at 250ºC, the remainder of the secondary cone was softened prior to vertical condensation. In CLC and WVC groups, the force applied to the spreader or plugger was controlled using a household digital scale and kept at a maximum of 2 kg (Blum et al. 1997).
After root filling procedures, the coronal 1-mm of the filling materials was removed, the cavity filled with a temporary filling material (Cavit; 3M ESPE, Seefeld, Germany), and the teeth stored in sterile, distilled water (37º C and 100% relative humidity) to ensure complete setting of the sealer. Then, a post root filling micro-CT scans of each specimen was performed using the same parameters. A single-experienced operator performed all experimental procedures to avoid interoperator variability.
Dentinal micro-crack evaluation
An automatic superimposition process based on the outer root contour using 1000 interactions with Seg3D v.2.1.5 software (SCI Institute’s National Institutes of Health-National Institute of General Medical Sciences CIBC Center, Bethesda, MD, USA) co-registered the image stacks of the specimens after canal preparation and after root filling procedures. Then, the cross-sectional images of the mesial roots were screened by 3 previously calibrated examiners from the root canal orifice level to the apex (n = 41,660) to identify the presence of dentinal micro-cracks. Firstly, post-filling images were analyzed and the number of the cross-sections with dentinal defect was recorded. Afterward, the post-preparation corresponding cross-sectional images were examined to verify the pre-existence of such dentinal defect. To validate the screening process, image analyses were repeated twice at 2-week intervals; in case of divergence, the images were examined at the same time by the three evaluators until reaching an agreement.
Results
Overall, 30.75% (n = 12,810) of the pre + post-filling images displayed dentinal defects. Dentinal micro-cracks after cleaning and shaping procedures were observed in 18.68% (n = 2,510),15.99% (n = 2,389), and 11.34% (n = 1,506) of the cross-sectional images of GC, CLC, and WVC groups, respectively. This was the same amount of defects observed in the corresponding post-filling images, which means that root canal filling procedures with all tested techniques did not generate new micro-cracks.
Discussion
This is the first study evaluating the incidence of dentinal defects after root canal filling using a non-destructive imaging methodology. Micro-CT technology provides the possibility to examine root before any root canal procedure. Considering that the overall storage conditions before, during and after the endodontic procedures might affect the incidence of dentinal defects, in the current study, extracted teeth stored in a liquid medium were used (Bürklein et al. 2013, Liu et al. 2013). Despite recently unpublished reports that have pointed out the occurrence of spontaneous cracking in thin cross-section slices of dentine after a short period of drying, no new micro-cracks were observed during the scanning procedures in the non-humid conditions. This may be explained because the structure of the root was kept intact as no sectioning procedure was performed. In this way, it may be hypothesized that the microstructure of the dentine is less affected by the non-humid conditions of 25-minutes scanning procedure than when the root is sectioned in thin slices.
The present results indicated that GC, CLC, and WVC techniques were not associated with the development of new dentinal defects, considering that each micro-crack observed in the cross-section slices after the root filling procedures was also present in the corresponding post-preparation images. This outcome contrasts with those of previous studies in which a direct relationship between canal filling and the development of dentinal micro-cracks was demonstrated (Shemesh et al. 2009, Barreto et al. 2012, Kumaran et al. 2013, Topçuoğlu et al. 2014, Çapar et al. 2015). Shemesh et al. (2009) observed that both lateral compaction and passive root filling techniques created dentinal defects, with the former showing significantly more
defects. In another study, it was also reported that the lateral compaction group had significantly more dentinal defects than the prepared but non-filled control group (Shemesh et al. 2010). Similarly, Kumaram et al. (2013) found that lateral compaction significantly produced more defects than passive root filling. Topçuoğlu et al. (2014) observed dentinal defects in teeth filled using the passive technique while Çapar et al. (2015) showed that only 1 new crack was observed after single-cone filling procedures. Conversely, Barreto et al. (2012) did not find any differences regarding the incidence of dentinal defects when comparing prepared canals filled with different techniques. The discrepancy of the present results with those previously reported may be explained by differences in the methodological design, including dissimilarities regarding the filling protocols, observational methods, sample selection, and also the nomenclature used to classify the defects (Versiani et al. 2015).
The association of root canal filling techniques with the development of dentinal defects has been largely based on root-sectioning methods with direct visualization of the specimens by optical microscopy (Shemesh et al. 2009, Barreto et al. 2012, Kumaran et al. 2013, Topçuoğlu et al. 2014, Çapar et al. 2015). This procedure has the disadvantage of its destructive nature, which was probably the main cause of the reported outcomes. In the majority of these studies, control groups used unprepared teeth in which no dentinal defect was observed (Shemesh et al. 2009, Kumaran et al. 2013, Topçuoğlu et al. 2014, Çapar et al. 2015); however, in these groups, the authors did not take into account the potential damage to the root dentine produced by the combined action of the mechanical canal preparation and filling, the chemical attack of the NaOCl-based irrigant, and the sectioning procedures. This methodological flaw has been recently highlighted in two micro-CT studies in which root canal preparation
with different nickel-titanium systems did not induce the formation of new dentinal micro-cracks (De-Deus et al. 2014, 2015b). Interestingly, in the three studies using the same conventional root-sectioning methods, dentinal defects were also observed in the untreated control group (Barreto et al. 2012, Bürklein et al. 2013, Arias et al. 2014). Authors linked its presence to excessive mastication or extraction forces applied to the roots (Barreto et al. 2012, Arias et al. 2014).
One may still argue that, compared to microscopic evaluation, the micro-CT output image may be of low resolution resulting in reduced threshold to evaluate the formation of new dentinal defects. In comparison to conventional tomography, micro-CT technology uses high-energy X-rays with smaller focal spots, finer and more densely packed detectors and longer exposure times, which are more effective at penetrating dense materials, allowing a spatial resolution that is far superior compared to various cross-sectional image outputs acquired with microscopes. In most of these studies, microscopic magnification ranges from 8X to 25X (Bier et al. 2009, Shemesh
et al. 2009, Bürklein et al. 2013, Hin et al. 2013, Liu et al. 2013, Abou El Nasr & Abd
El Kader 2014, Arias et al. 2014, Arslan et al. 2014, Kansal et al. 2014, Priya et al. 2014, Adl et al. 2015, Aydin et al. 2015, Karataş et al. 2015, Ustun et al. 2015). In a preliminary investigation by the present authors (data not yet published), a micro-CT investigation of several ranges and extensions of defective-positive dentinal slices was performed to address whether the full extension of dentinal micro-cracks visualized under conventional stereomicroscopy were also observed through micro-CT cross-sectional images. The results confirmed though the reliability of this contemporary technology for detecting dentinal defects as no single defect observed in the stereomicroscopy has undetected by the micro-CT.
Micro-CT non-destructive technology also has several advantages over the well-established root sectioning approach. While the later allows the analysis of only a few slices per tooth, which may result in loss of information, the highly accurate micro-CT method (De-Deus et al. 2014, 2015a, 2015b) enables the evaluation of hundreds of slices per sample. This explains the lower frequency of dentinal micro-cracks observed in control groups of root-sectioning models compared to micro-CT studies (De-Deus et al. 2014, 2015b). Besides, this new technology allows not only the visualization of pre-existing dentinal defects but also their precise location throughout the root, before and aftercanal filling, improving the internal validity of the experiment since each specimen acts as its own control. In addition, micro-CT technology allows overlapping further experiments on the same specimens, tracking the development of dentinal defects after root canal retreatment, space preparation, and post-removal procedures.
Conclusion
Under the conditions of this study, it can be concluded that root filling procedures with GC, CLC, and WVC techniques did not induce the development of new dentinal micro-cracks.
Acknowledgement
The authors deny any conflicts of interest related to this study. Dr. E. J. N. L. Silva has a JCNE grant from FAPERJ, Rio de Janeiro, Brazil. Dr. G. De-Deus has a CNE grant from FAPERJ, Rio de Janeiro, Brazil.
Conflict of Interest statement
The authors have stated explicitly that there are no conflicts of interest in connection with this article.
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Figure legend
Figure 1 (a) 3D model of a mesial root of a mandibular first molar presenting a micro-crack in its distal aspect. (b-c) representative cross-sections of the coronal third of the same root after root canal preparation and filling, respectively showing that the fracture line changes its position according to the level of the section. While in the first 3 sections the fracture would be classified as a 'complete fracture', in the other sections,
the extension of the same fracture would lead to classified then as 'incomplete fractures' or fractures not related to the root canals. (d) Image showing the 3D view of the micro-crack in the filled mesial root.
*Difference in the gray tones in the cross-sectional images intentionally done to highlight.
Micro-computed tomographic assessment on the impact of endodontic retreatment on dentinal microcracks
Abstract
Introduction: To evaluate the incidence of dentinal microcracks after endodontic retreatment with hand-files and reciprocating instruments in mandibular molars using micro-computed tomographic (micro-CT) analysis.
Methods: Thirty mesial roots of mandibular molars, with a type II Vertucci’s canal configuration, were prepared to up to Reciproc R40 instrument, filled with the lateral compaction technique and randomly assigned to one of the 2 experimental groups (n = 15), according to the technique used for retreatment: hand-files or Reciproc R50 instrument. The specimens were scanned in a micro-CT device before and after canal preparation, after root filling and after retreatment procedures. Afterward, pre- and postoperative cross-sectional images of the mesial roots (n = 43.740) were screened to identify the presence of dentinal microcracks. Results: Overall, 30,32% (n = 13.262) of the pre and post-retreatment images displayed dentinal defects. Dentinal microcracks after retreatment procedures were observed in 15,44% (n = 3.377) and 14,61% (n = 3.195) of the cross-sectional images of hand-file and Reciproc groups, respectively. All microcracks identified in the post-retreatment scans were already observed in the corresponding filling images. Conclusion: Endodontic retreatment with hand-files or reciprocating instruments did not induce the development of new dentinal microcracks.
Introduction
The lack of repair due to persistent microorganisms or the reactivation of microorganisms in the root canal system through coronary or apical infiltration can lead to the failure of endodontic treatment (1). The retreatment procedure, through removal of the filling material from the root canal, reprepare and refilling is the first option to restore periapical health (2). To control intraradicular infection, apical enlargement during retreatment may promote a more effective irrigation of the apical region, improving root canal disinfection (3).
Despite being a routine procedure in endodontics, non-surgical retreatment has been associated with damage to the root canal walls (4). Dentinal microcracks are a clinical challenge to diagnose and treat, and may compromise the prognosis of the retreated tooth. The current body of evidence has indicated that vertical root fracture is probably caused by the propagation of a dentinal microcrack when the tooth is exposed to continuous stress from any source (1). Most of the studies that positively correlated the endodontic retreatment with microcracks formation is mainly based on root-sectioning methods and direct observation by some sort of optical microscopy (5). Recently, a non-destructive methodology (micro-CT) established the lack of correlation between root canal instrumentation and filling procedures and the formation of dentinal microcracks (6). This highly precise contemporary tool allows the evaluation of the samples at different stages of the root canal treatment and serve as its own control, allowing a better understanding of the relationship between endodontic procedures and the development of dentinal microcracks (1).
To date, only two studies evaluated the formation of dentinal microcracks after retreatment procedures using the micro-CT technology (7, 8). Therefore, the present
study aimed to evaluate the frequency of microcracks observed after canal retreatment with hand-files and Reciproc R50 (VDW, Munich, Germany) instrument through micro-CT imaging analysis. The null hypothesis tested was that retreatment does not lead to the formation of dentinal microcracks.
Materials and Methods
Sample size calculation
A repeated measures variance analysis was selected from the F test family in G * Power 3.1.7 software for Windows (Heinrich-Heine-Universität; Düsseldorf, Germany). The effect size for this study was established from the mean convention (0.2526, derived from n = 0.06). An alpha type error of 0.05, beta power of 0.95, correlation between repeated measures of 0.7, non-spherical correction of 1, number of groups of 2 and number of measures of 3 were also specified. Thus, twenty-six teeth were indicated as the total sample size required to observe significant differences.
Selection of teeth
After approval of the local Ethics Committee, one hundred and ninety-three human mandibular first and second molars were selected. Only teeth with completely separated roots, mature apices, absence of caries or resorption were included. All roots were initially inspected using a stereomicroscope with a magnification of 12X to detect and exclude teeth with pre-existing cracks. Digital radiographs from both buccolingual and mesiodistal directions were taken for each tooth to exclude specimens with root canal obstructions and to select only teeth with the angle of
curvature of the mesial root ranging from 10° to 20° (9). In addition, the final apical gauging of the mesial canals must allow a size #10 K-file (Dentsply Maillefer, Baillargues, Switzerland) to be placed up to the working length (WL). The specimens had their crowns and distal roots removed under water cooling by using a low-speed saw (Isomet, Buehler Ltd, Lake Bluff, NY, USA), leaving the mesial roots with 12 ± 1 mm in length to guarantee standardization. As a result, 60 mesial roots were selected and stored in 0.1% thymol solution at 5°C.
The specimens were prescanned to obtain a general outline of the root canal anatomy with a relatively low isotropic resolution (70 μm) using a micro-CT scanner (SkyScan 1173; Bruker microCT, Kontich, Belgium) at 70 kV and 114 mA. Based on the 3D models obtained, 30 samples with Vertucci type II canal configuration (10) were re-scanned with an increased isotropic resolution of 14.25 μm using 360° rotation around the vertical axis, a rotation of 0.5°, camera exposure time of 7000 milliseconds, and frame average of 5. X-rays were filtered with a 1 mm-thick aluminum filter. The images were reconstructed with NRecon v.1.6.9 software (Bruker microCT), using 40% beam hardening correction and ring artifact correction of 10, resulting in the acquisition of 700-800 cross-sections per tooth.
Preparation and filling of the root canals
Teeth were accessed and canal patency was confirmed by inserting a size #10 K-file through the apical foramen. To simulate the periodontal ligament space, a silicon impression material was used to coat the surface of the roots (11). The WL was established by deducting 1 mm from canal length and then a glide path was established with a size #15 K-file (Dentsply Maillefer).
