INTRODUCTION: Residual dentin thickness is fundamental for long term success of endodontically treated tooth. A traditional endodontic cavity (TEC) does not affect residual structures nor the general outcome of an endodontic treatment. Nevertheless, an excessive decrease of the access cavity extent does not always implicate mechanical and biological advantages: specifically in mandibular molars, a conservative access may impair the quality of canal shaping procedures, creating an excessive instruments deflection and irregular forces distribution over intracanal dentine. Endodontically-treated teeth have a higher risk of various root fractures, especially vertical ones, that reduce the prognosis of the element, and its extraction is often unavoidable. In view of this, pericervical dentin preservation is a key-element for tooth survival rate. AIM: Correlation between micro-CT data extracted from different canal shaping tapers and the stress distribution on root dentin by Finite Element Methods (FEM). MATERIALS AND METHODS: In a previous work, 36 mandibular first molars with independent mesial canals were selected. Pre-shaping micro-CT scans (SkyScan 1172, Bruker) were performed (19 μm resolution, 100 kV, 100 μA). Samples were measured for overall and canal length, curvature and homogeneously divided into three groups for the shaping step (n=12); G1: 9% taper; G2: 6-7% taper; G3: reduced 5% taper. Using the same parameters, post-shaping micro-CT scans were performed. To evaluate pericervical dentin preservation, volumes difference between pre- and post-shaping was calculated. Furthermore, mesial canals were isolated and analyzed in coronal, middle and apical points and 4 mm below the furcation roof to evaluate percentage and distribution of dentin removal. Moreover, the thickness of the dentine in the distal and mesial side of the mesial canals -around the furcation area (also known as “danger zone”, DG)- was taken as an analysis point of reference. Afterwards, the element with the worst shaping outcomes has been selected for each group and analyzed with Finite Element Methods (FEM). Geometrical models were segmented from the micro-CT scan, generating dentine and canals for each tooth before and after shaping, without including the crown, using 3-Matic Medical 20.0 (Materialise NV, Leuvren, Belgium). The 3D Finite Element (3DFE) models were subsequently built-up, applying an axial force of 200 N over the furcation area. The stress distribution of maximum principal stress was recorded. RESULTS AND DISCUSSION: The Von Mises stress and the maximum shear in G3 don’t change before and after shaping in the midpoint of the coronal, medium and apical third and in the Danger Zone. Canal preparation with a low tapered system preserves more pericervical dentin, which may increase the fracture resistance, in accord to the results achieved with micro-CT scans. In an optimal endodontic treatment, it’s necessary to use low tapered system and a traditional endodontic cavity, in order to correctly insert the instruments in the canal, avoiding bending.
INTRODUZIONE: Lo spessore di dentina residua è fondamentale per il successo a lungo termine del dente trattato endodonticamente. Un accesso endodontico tradizionale non influenza le strutture residue e in generale il risultato di un trattamento endodontico. Tuttavia, un’eccessiva diminuzione dell’estensione della cavità d’accesso non sempre implica dei vantaggi meccanici e biologici: in particolare nei molari mandibolari, un accesso conservativo può compromettere la qualità delle procedure di sagomatura canalare, creando un’eccessiva flessione degli strumenti e distribuendo forze irregolari lungo la dentina intracanalare. I denti trattati endodonticamente hanno un rischio di frattura radicolare maggiore, specialmente quelle verticali, che riducono la prognosi dell’elemento, e spesso l’estrazione è inevitabile. Sulla base di ciò, la preservazione di dentina pericervicale è un elemento chiave per la sopravvivenza dei denti. SCOPO: Correlazione tra dati micro-CT derivanti da sagomature canalari a diversa conicità e la distribuzione degli stress lungo la dentina radicolare tramite il Metodo degli Elementi Finiti (FEM). MATERIALI E METODI: In un precedente lavoro sono stati selezionati 36 primi molari inferiori con canali mesiali indipendenti. Sono state effettuate scansioni pre-sagomatura tramite micro-CT (SkyScan 1172, Bruker) con risoluzione 19 μm, 100 kV e 100 μA. È stata misurata la lunghezza totale e dei canali dei campioni e la curvatura. Sono stati poi divisi in modo omogeneo in tre gruppi per la sagomatura (n=12); G1: 9% conicità; G2 6-7% conicità; G3: 5% conicità. Usando gli stessi parametri, sono state effettuate le scansioni micro-CT post-sagomatura. Per valutare la preservazione della dentina pericervicale, è stata calcolata la differenza di volume pre e post-sagomatura. Inoltre, i canali mesiali sono stati isolati e analizzati nei punti medi del terzo cornale, medio e apicale e a 4 mm sotto il tetto della forcazione per valutare la percentuale e la distribuzione della rimozione dentinale. Inoltre, lo spessore della dentina dei canali mesiali verso distale e mesiale, attorno all’area della forcazione (conosciuta anche come Danger Zone, DG), è stato preso come un altro punto di riferimento. Dopodiché, è stato selezionato il campione di ogni gruppo con i peggiori risultati post-sagomatura e analizzato con il Metodo degli Elementi Finiti (FEM). Sono stati segmentati dei modelli geometrici a partire dalle scansioni micro-CT, generando la dentina e i canali di ogni dente prima e dopo la sagomatura, senza includere la corona, attraverso il programma 3-Matic Medical 20.0 (Materialise NV, Leuvren, Belgio). È stato costruito il modello 3D deli elementi finiti (3DFE), applicando una forza assiale di 200N sull’area della forcazione. È stata infine registrata la distribuzione degli stress delle principali forze tensive. RISULTATI E DISCUSSIONE: Nel modello del gruppo 3, le tensioni equivalenti di Von Mises e le tensioni massime di taglio nel punto medio del terzo coronale, medio e apicale e a livello della Danger Zone prima e dopo la sagomatura non hanno subito variazioni rilevanti. L’impiego di strumenti a conicità ridotta non riducono la resistenza alla frattura dell’elemento dentario e la distribuzione degli stress a livello pericervicale è rimasta invariata. Questo risultato è concorde con i dati ricavati dalle scansioni micro-CT. In un trattamento endodontico ottimale è necessario utilizzare strumenti a conicità ridotta associati all’esecuzione di cavità d’accesso tradizionali, che consentono un corretto inserimento degli strumenti all’interno del canale, evitando un’eccessiva flessione.
Correlazione Micro-CT - FEM della resistenza pericervicale delle radici mesiali di molari mandibolari mediante sagomature canalari a diverse conicità
CUCCHIARA, VANESSA
2021/2022
Abstract
INTRODUZIONE: Lo spessore di dentina residua è fondamentale per il successo a lungo termine del dente trattato endodonticamente. Un accesso endodontico tradizionale non influenza le strutture residue e in generale il risultato di un trattamento endodontico. Tuttavia, un’eccessiva diminuzione dell’estensione della cavità d’accesso non sempre implica dei vantaggi meccanici e biologici: in particolare nei molari mandibolari, un accesso conservativo può compromettere la qualità delle procedure di sagomatura canalare, creando un’eccessiva flessione degli strumenti e distribuendo forze irregolari lungo la dentina intracanalare. I denti trattati endodonticamente hanno un rischio di frattura radicolare maggiore, specialmente quelle verticali, che riducono la prognosi dell’elemento, e spesso l’estrazione è inevitabile. Sulla base di ciò, la preservazione di dentina pericervicale è un elemento chiave per la sopravvivenza dei denti. SCOPO: Correlazione tra dati micro-CT derivanti da sagomature canalari a diversa conicità e la distribuzione degli stress lungo la dentina radicolare tramite il Metodo degli Elementi Finiti (FEM). MATERIALI E METODI: In un precedente lavoro sono stati selezionati 36 primi molari inferiori con canali mesiali indipendenti. Sono state effettuate scansioni pre-sagomatura tramite micro-CT (SkyScan 1172, Bruker) con risoluzione 19 μm, 100 kV e 100 μA. È stata misurata la lunghezza totale e dei canali dei campioni e la curvatura. Sono stati poi divisi in modo omogeneo in tre gruppi per la sagomatura (n=12); G1: 9% conicità; G2 6-7% conicità; G3: 5% conicità. Usando gli stessi parametri, sono state effettuate le scansioni micro-CT post-sagomatura. Per valutare la preservazione della dentina pericervicale, è stata calcolata la differenza di volume pre e post-sagomatura. Inoltre, i canali mesiali sono stati isolati e analizzati nei punti medi del terzo cornale, medio e apicale e a 4 mm sotto il tetto della forcazione per valutare la percentuale e la distribuzione della rimozione dentinale. Inoltre, lo spessore della dentina dei canali mesiali verso distale e mesiale, attorno all’area della forcazione (conosciuta anche come Danger Zone, DG), è stato preso come un altro punto di riferimento. Dopodiché, è stato selezionato il campione di ogni gruppo con i peggiori risultati post-sagomatura e analizzato con il Metodo degli Elementi Finiti (FEM). Sono stati segmentati dei modelli geometrici a partire dalle scansioni micro-CT, generando la dentina e i canali di ogni dente prima e dopo la sagomatura, senza includere la corona, attraverso il programma 3-Matic Medical 20.0 (Materialise NV, Leuvren, Belgio). È stato costruito il modello 3D deli elementi finiti (3DFE), applicando una forza assiale di 200N sull’area della forcazione. È stata infine registrata la distribuzione degli stress delle principali forze tensive. RISULTATI E DISCUSSIONE: Nel modello del gruppo 3, le tensioni equivalenti di Von Mises e le tensioni massime di taglio nel punto medio del terzo coronale, medio e apicale e a livello della Danger Zone prima e dopo la sagomatura non hanno subito variazioni rilevanti. L’impiego di strumenti a conicità ridotta non riducono la resistenza alla frattura dell’elemento dentario e la distribuzione degli stress a livello pericervicale è rimasta invariata. Questo risultato è concorde con i dati ricavati dalle scansioni micro-CT. In un trattamento endodontico ottimale è necessario utilizzare strumenti a conicità ridotta associati all’esecuzione di cavità d’accesso tradizionali, che consentono un corretto inserimento degli strumenti all’interno del canale, evitando un’eccessiva flessione.| File | Dimensione | Formato | |
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