Научные статьи \ Математика. Естественные науки \ Физика \ Механика

Подход для оценки эффективности инструментации корневых каналов ex vivo с использованием микротомографирования

Подход для оценки эффективности инструментации корневых каналов ex vivo с использованием микротомографирования

Автор: Садырин Е.В., Лактионов Е.В.

Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech

Статья в выпуске: 3 (105) т.28, 2024 года.

Бесплатный доступ

Эндодонтическое лечение зуба предполагает эффективное устранение инфекционного процесса, локализованного в полости зуба и корневых каналах. Процесс обработки корневых каналов осуществляется с использованием специализированных роторных инструментов (файлов). В настоящей работе предложен подход для оценки эффективности обработки корневых каналов с использованием системы файлов ProTaper Next ex vivo с использованием компьютерного рентгеновского микротомографирования и программного обеспечения VGSTUDIO MAX 3,5. Данный подход предполагает сопоставление трехмерных моделей зуба до и после эндодонтической процедуры инструментации, сегментацию, расчет объема корневых каналов с использованием программных средств по специально разработанному протоколу, а также исследование их микрогеометрии. В качестве примера использования подхода представлено исследование особенностей инструментации корневых каналов двух- и трехкорневого моляров человека. Разработанный подход продемонстрировал высокую эффективность в процессе исследования зубов человека, при этом эндодонтическая процедура оказалась результативна как для двух-, так и для трёхкорневого моляра с точки зрения удаления внутреннего биологического содержимого каналов, что свидетельствует о надежности применяемого метода. Разработанный подход может быть применен для оценки эффективности жидких стоматологических материалов и антибактериальных препаратов, используемых в ходе эндодонтического лечения зубов.

Еще

Корневые каналы, микротомографирование, инструментация, микрогеометрия, сегментация, эндодонтическая процедура

Короткий адрес: https://sciup.org/146282989

IDR: 146282989   |   УДК: 531/534:   |   DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2024.3.05

Approach for evaluating the effectiveness of ex vivo root canal instrumentation using microtomography

Endodontic treatment of a tooth involves effective elimination of the infectious process localized in the tooth cavity and root canals. The process of root canal treatment is carried out using specialized rotary instruments (files). In this paper, an approach is proposed for evaluating the effectiveness of root canal treatment using the ProTaper Next file system ex vivo using computed X-ray microtomography and VGSTUDIO MAX 3.5 software. This approach involves comparison of three-dimensional tooth models before and after the endodontic instrumentation procedure, segmentation, calculation of the root canal volume using software according to a specially developed protocol, as well as a study of their microgeometry. As an example of using the approach, a study of the features of root canal instrumentation of two- and three-rooted human molars is presented. The developed approach demonstrated high effectiveness in the process of examining human teeth, while the endodontic procedure was effective for both two- and three-rooted molars in terms of removing the internal biological content of the canals, which indicates the reliability of the applied method. The developed approach can be applied to evaluate the effectiveness of liquid dental materials and antibacterial solutions used during endodontic treatment of teeth.

Еще

Список литературы Подход для оценки эффективности инструментации корневых каналов ex vivo с использованием микротомографирования

  • Singla, D. Root canal cleaning and shaping: A review / D. Singla, B. Kataria, U. Kaur // International Journal of Health Sciences. – 2021. – Vol. 5. – P. 95–112.
  • Techniques to address fractured instruments in the middle or apical third of the root canal in human permanent teeth: a systematic review of the in vitro studies / N.N. Portela, J.P. Rech, A.M.E. Marchionatti, J.C. Barasuol // Clinical oral investigations. – 2022. – Vol. 26. – P. 1–9.
  • Analysis of torque and force induced by rotary nickel-titanium instruments during root canal preparation: A systematic re-view / M. Thu, A. Ebihara, S. Adel, T. Okiji // Applied Sciences. – 2021. – Vol. 11, no. 7. – P. 3079.
  • Schäfer, E. A comparative scanning electron microscopic in-vestigation of the efficacy of manual and automated instru-mentation of root canals / E. Schäfer, K. Zapke // Journal of Endodontics. – 2000. – Vol. 26, no. 11. – P. 660–664.
  • Effectiveness of different activated irrigation techniques on debris and smear layer removal from curved root canals: a SEM evaluation / F. Haupt, M. Meinel, A. Gunawardana, M. Hülsmann // Australian endodontic journal. – 2020. – Vol. 46, no 1. – P. 40–46.
  • Kwon, T.Y. FT‐Raman spectroscopy of calcium hydroxide medicament in root canals / T. Y. Kwon, T. Fujishima, Y. Imai // International endodontic journal. – 2004. – Vol. 37, no. 7. – P. 489–493.
  • Isci, S. Effects of sodium hypochlorite and chlorhexidine so-lutions on Resilon (synthetic polymer based root canal filling material) cones: an atomic force microscopy study / S. Isci, O Yoldas, A. Dumani // Journal of endodontics. – 2006. – Vol. 32, no. 10. – P. 967–969.
  • Evaluation of the surface characteristics of used and new ProTaper instruments: an atomic force microscopy study / U. Inan, C. Aydin, O. Uzun, O. Topuz, T. Alacam // Journal of endodontics. – 2007. – Vol. 33, no. 11. – P. 1334–1337.
  • Üreyen Kaya, B. Atomic force microscopy and energy disper-sive X‐ray spectrophotometry analysis of reciprocating and continuous rotary nickel‐titanium instruments following root canal retreatment / B. Üreyen Kaya, C.E. Erik, G. Kiraz // Microscopy research and technique. – 2019. – Vol. 82, no. 7. – P. 312.
  • Intratubular Enterococcus faecalis viability assessment fol-lowing root canal instrumentation with rotary and reciprocat-ing systems via fluorescence microscopy / J. Ghoddusi, E. Arian, M. Golmohammadi, M. Gharechahi, S. Moushekhian // Journal of Dental Research, Dental Clinics, Dental Prospects. – 2020. – Vol. 14, no. 4. – P. 214.
  • The effect of access cavity designs and sizes of root canal preparations on the biomechanical behavior of an endodonti-cally treated mandibular first molar: a finite element analysis / S.M. Saber, D.M. Hayaty, N.N. Nawar, H.C. Kim // Journal of Endodontics. – 2020. – Vol. 46, no. 11. – P. 1675–1681.
  • Stress distribution in a mandibular premolar after separated nickel-titanium instrument removal and root canal prepara-tion: a three-dimensional finite element analysis / N. Ni, J. Ye, L. Wang, S. Shen, L. Han, Y. Wang // Journal of International Medical Research. – 2019. – Vol. 47, no. 4. – P. 1555–1564.
  • Садырин, Е.В. Моделирование механизма снижения плотности минерализации эмали в окрестности вершины фиссуры / Е.В. Садырин // Российский журнал биомеханики. – 2023. – Т. 27, №. 1. – С. 31–39.
  • Mathematical tools for recovery of the load on the fissure ac-cording to the micro-CT results / V.B. Zelentsov, E.V. Sadyrin, B.I. Mitrin, M.V. Swain // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. – 2023. – Vol. 138. – P. 105625.
  • Efficacy of dental materials in terms of apparent mineral den-sity restoration: Composite resin, glass ionomer cement and infiltrant / E.V. Sadyrin, D.V. Yogina, M.V. Swain, S.Y. Maksyukov, A.S. Vasiliev // Composites Part C: Open Access. – 2021. – Vol. 6. – P. 100192.
  • Оценка микроструктуры и минеральной плотности очага искусственного кариеса эмали по данным рентгеновской компьютерной микротомографии / А.Д. Левицкая, Е.С. Сюткина, О.С, Гилева, С.В. Галкин, А.А. Ефимов, Я.В. Савицкий // Российский журнал биомеханики. – 2018. – Т. 22, №. 4. – С. 485–502.
  • Оценка плотности и микрогеометрических характеристик пломб из стеклоиономерного цемента и композитного материала: биомеханическое ex vivo исследование / Е.В. Садырин, Д.В. Ёгина, С.С. Волков, С.М. Айзикович // Российский журнал биомеханики. – 2022. – Т. 26, №. 2. – С. 67–73.
  • Sadyrin, E.V. Correlating the mechanical properties to the mineral density of brown spot lesion in dentine using nanoindentation and X-ray micro-tomography / E.V. Sadyrin // Advanced Materials Modelling for Mechanical, Medical and Biological Applications. – 2022. – V. 155. – P. 389–398.
  • Shaping ability of two root canal instrumentation systems in oval‐shaped canals: a microcomputed tomography study / S.R. Xavier, C.O. de Lima, M.F.V. Marceliano‐Alves, M.F.L.S. Lacerda, R.T. Lopes, C.N. Campos // Australian Endodontic Journal. – 2021. – Vol. 47, no. 2. – P. 252–259.
  • Orhan, K. Fundamentals of micro-ct imaging / K. Orhan, A. Büyüksungur. – 2020. – P. 27–33.
  • Visualization of different anatomical parts of the enucleated human eye using X-ray micro-CT imaging / S.Y. Tkachev, B.I. Mitrin, N.S. Karnaukhov, E.V. Sadyrin, M.V. Voloshin, A.Y. Maksimov, A.S. Goncharova, E.A. Lukbanova, E.V. Zaikina, A.V. Volkova, D.V. Khodakova, M.V. Mindar, M.A. Yengibarian, T.P. Protasova, S.O. Kit, A.M. Ermakov, S.V. Chapek, M.S. Tkacheva // Experimental Eye Research. – 2021. – Vol. 203. – P. 108394.
  • Определение механических свойств костной ткани численно-цифровым методом на основе данных компьютер-ной томографии / О.В. Герасимов, Р.Р. Рахматулин, Т.В. Балтина, О.А. Саченков // Российский журнал биомеханики. – 2023. – Т. 27, №. 3. – С. 53–66.
  • Efficacy of endoscope and periapical radiography to detect re-sidual root canal filling using micro-CT as reference / E. Kalyoncuoğlu, C. Keskin, A. Keleş, K. Bozsoy, R. Alqawasmi // Journal of Endodontics. – 2023. – Vol. 49, no. 2. – P. 212–218.
  • Root canal instrumentation efficacy of non-fused and fused primary molar roots: a micro-computed tomography study / O. Dalzell, S. Mohd Ariffin, C.J. Patrick, R. Hardiman, D.J. Manton, P. Parashos, S. Rajan // European Archives of Paediatric Dentistry. – 2021. – Vol. 22, no. 5. – С. 911–927.
  • Efficacy of a thermally treated single file compared with ro-tary systems in endodontic retreatment of curved canals: a mi-cro-CT study/ D. Delai, A.P. Jardine, L.B. Mestieri, D. Boijink, V.R.C. Fontanella, F.S. Grecca, P.M.P. Kopper //Clinical oral investigations. – 2019. – V. 23. – P. 1837–1844.
  • Micro-CT comparison of XP-endo Finisher and passive ultra-sonic irrigation as final irrigation protocols on the removal of accumulated hard-tissue debris from oval shaped-canals / G. De-Deus, F.G. Belladonna, A. de Siqueira Zuolo, R. Perez, M.S. Carvalho, E.M. Souza, R.T. Lopes, E.J.N.L. Silva // Clinical oral investigations. – 2019. – Vol. 23. – P. 3087–3093.
  • Efficacy of root canal treatment in c-shaped canals with ad-junctive photodynamic therapy using micro-CT / M. Mustafa, R. Almnea, M. Ajmal, H.M. Alamri, A. Abdulwahed, D.D. Divakar // Photodiagnosis and Photodynamic Therapy. – 2021. – Vol. 34. – P. 102257.
  • Effect of access cavity preparation on dentin preservation, biomechanical property, and instrumentation efficacy: a Mi-cro–Computed Tomographic Study / W. Peng, X. Zhou, Y. Gao, X. Xu // Journal of Endodontics. – 2022. – Vol. 48, no. 5. – P. 659–668.
  • Venkatesh, K.V. Comparative evaluation of cutting effi-ciency, cyclic fatigue, corrosion resistance, and autoclave cy-cle effects of three different file systems: an: in-vitro: micro-ct and metallurgy analysis / K.V. Venkatesh, E.J. Varghese // Journal of International Oral Health. – 2022. – Vol. 14, no. 6. – P. 551–560.
  • Force and vibration analysis in biomechanical preparation of root canals using reciprocating endodontic file system: In vitro study / V.S. Thakur, P.K. Kankar, A. Parey, A. Jain, P.K. Jain // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine. – 2022. – Vol. 236, no. 1. – P. 121–133.
  • The incidence of root microcracks caused by 3 different sin-gle-file systems versus the ProTaper system / R. Liu, B.X. Hou, P.R. Wesselink, M.K. Wu, H. Shemesh // Journal of endodontics. – 2013. – Vol. 39, no. 8. – P. 1054–1056.
  • Jeong, T. An approximation technique for real-time rendering of phong reflection model with image-based lighting / T. Jeong, H.J. Shin // Journal of the Korea Computer Graphics Society. – 2014. – Vol. 20, no. 1. – P. 13–19.
  • Comparison of surface extraction techniques performance in computed tomography for 3D complex micro-geometry di-mensional measurements / M. Torralba, R. Jiménez, J.A. Yagüe-Fabra, S. Ontiveros, G. Tosello // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2018. – Vol. 97. – P. 441–453.
  • Influence of citric acid concentration and etching time on enamel surface roughness of prepared human tooth: in vitro study / E.V. Sadyrin, E.A. Kislyakov, R.V. Karotkiyan, D.V. Yogina, E.G. Drogan, M.V. Swain, S.Yu. Maksyukov, A.L. Nikolaev, S.M. Aizikovich // Plasticity, Damage and Fracture in Advanced Materials. – 2020. – Vol. 121. – P. 135–150.
  • Alyahya, A. Microcomputed tomography calibration using polymers and minerals for enamel mineral content quantita-tion / A. Alyahya, A. Alqareer, M. Swain // Medical Principles and Practice. – 2019. – Vol. 28, no 3. – P. 247–255.
  • Sadyrin, E.V. Preliminary study of distribution of mechanical properties and mineral density by depth of liquid saturated carious dentine / E.V. Sadyrin, B.I. Mitrin., D.V. Yogina, M.V. Swain // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2021. – Vol. 1029, no 1. – P. 012056.
  • Montaser, O.K. Efficacy of different irrigant activation tech-niques for cleaning root canal anastomosis / O.K. Montaser, D.M. Fayyad // BMC Oral Health. – 2023. – Vol. 23, no 1. – P. 142.
  • Ahmed, H.M.A. A critical analysis of laboratory and clinical research methods to study root and canal anatomy / H.M.A. Ahmed // International Endodontic Journal. – 2022. – Vol. 55. – P. 229–280.
  • Розов, Р.А. Индивидуальная цифровая реконструкция биомеханики жевательно-речевого аппарата при имплантационном протезировании пациентов с полной потерей зубов / Р.А. Розов, В.Н. Трезубов, А.Л. Ураков // Российский журнал биомеханики. – 2022. – Т. 26, №. 3. – С. 105–115.
  • Численное исследование напряженно-деформированного состояния штифтовых культевых конструкций из диоксида циркония, изготовленных с использованием CAD/CAM-технологий / М.В. Джалалова, А.Г. Степанов, С.В Апресян, А.И. Оганян // Российский журнал биомеханики. – 2023. – Т. 27, №. 1. – С. 22–30.
  • Федорова, Н.В. Моделирование нагрузок, создаваемых мостовидным зубным протезом с опорой на имплантаты верхней челюсти / Н.В. Федорова, А.Ю. Ларичкин, А.А. Шевела // Российский журнал биомеханики. – 2022. – Т. 26, №. 2. – С. 56–66.
  • Трезубов, В.Н. Экспериментальное изучение распределения упругих напряжений в периимплантатной кости при зубном протезировании / В.Н. Трезубов, Ю.В. Паршин, В.С. Модестов, Д.И. Яреха // Российский журнал биомеханики. – 2023. – Т. 27, №. 3. – С. 10–23.
  • Федорова, Н.В. Определение механических параметров и проницаемости пористых костных имплантатов из титанового сплава, в условиях их взаимодействия с биологическими жидкостями / Н.В. Федорова, А.М. Косинов // Российский журнал биомеханики. – 2024. – Т. 28, №. 1. – С. 54–66.
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp