İnternal rezorpsiyon kaviteleri bulunan maksiller santral diş modellerinde farklı termoplastik guta-perka obturasyon tekniklerinin kök çevre dokularında meydana getirdikleri sıcaklık artışlarının sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi
Investigation of temperature increases in periapicaltissues induced by different thermoplastic gutta-perchaobturation techniques in maxillary central incisormodels with internal resorption cavities using finiteelement analysis
Yazar: AYŞE TUĞBA EMİNSOY AVCI
Danışman: DOÇ. DR. TUĞRUL ASLAN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ EMİR ESİM
Erciyes Üniversitesi / Diş Hekimliği Fakültesi / Endodonti Bilim Dalı
Derece: Diş Hekimliği Uzmanlık, 2024
Konu: Diş Hekimliği = Dentistry

Özet:
Amaç: Bu çalışmanın amacı simüle internal rezorpsiyon kaviteleri bulunan maksiller santral diş modellerinde farklı termoplastik guta-perka obturasyon tekniklerinin kök çevre dokularında meydana getirdikleri sıcaklık artışlarının sonlu elemanlar analizi ile incelenmesini değerlendirmektir. Yöntem: Çalışmada düzenli bir kron ve kök morfolojisine sahip periodontal nedenlerle çekilen bir insan üst santral diş, mikro-bilgisayarlı tomografi cihazı (SCANCO Medical AG, Zürih, İsviçre) kullanılarak 20x20 μm piksel boyutunda ve 20 μm dilim kalınlığında tarandı. BMP dosyaları, özel yazılım (Mimics 14.1; Materialise, Leuven, Belçika) kullanılarak yapılandırıldı ve ardından CTAn yazılımı (Bruker, Belçika) ile tek bir stereolitografi (STL) dosyasına dönüştürüldü. STL dosyaları, yüzey modellemede sorun yaratabilecek diş içindeki tepe noktalarını temizlemek için Autodesk Meshmixer yazılımına (Autodesk, San Rafael, California, Amerika) aktarıldı. STL formatlı üç boyutlu (3D) yüzey modeli, Geomagic Design X yazılımı (Geomagic, Inc., Morrisville, NC, ABD) tarafından 3D katı modele dönüştürüldü. Daha sonra SolidWorks yazılımı (SolidWorks Corp., Waltham, MA, ABD) kullanılarak katı model üzerinde farklı internal kök rezorpsiyonları tasarlandı. Sonrasında, bu rezorpsiyon alanları 2 farklı termoplastik guta-perka dolum tekniği; devamlı ısı ile obturasyon tekniği ardından koronal bölümün backfill işlemi ile doldurulması tekniği, kor taşıyıcılı guta-perka teknikleri ile dolduruldu. Ayrıca, ilgili dişlerin etrafına ağız içi anatomisinin tam olarak yansıtılabilmesi için diş eti, kortikal kemik, süngerimsi kemik ve periodontal ligament oluşturuldu. Bu modeller, sonraki analizler için ANSYS yazılımına (Canonsburg, PA, ABD) aktarıldı. Gerekli malzeme özellikleri, yükleme ve sınır koşulları tanımlandı. Periodontal ligamentin 0,2 mm genişliğinde olduğu varsayıldı ve dişin dış yüzeyi dentin-mine bileşkesinin 2 mm altından başlatılarak alveolar kemik elde edildi. Periodonsiyum içindeki kan akışını modellemek için, PDL'nin tam ortasında 100 μm kalınlığında bir sıvı (kan) tabakası oluşturuldu. Bu çalışmada, kökün farklı seviyelerinde var olan internal rezorpsiyon kaviteleri ve kan akışının olup olmamasına bağlı olarak 16 farklı model simüle edildi. Tüm gruplar 2 farklı restorasyon malzemesi ve tekniğiyle dolduruldu: 'Devamlı Isı ile Kondenzasyon' ardından koronal bölümün 'Backfill' işlemi ile doldurulması (DIK+BF) ve 'Kor Taşıyıcılı Guta-perka' (KTG) teknikleri. Bulgular: Kan akışı olan modellerde maksimum PDL sıcaklığı ve maksimum kemik sıcaklığı daha düşüktü. Kan akışı olan modeller de en yüksek PDL sıcaklığı Model 14 apikal bölgedeki rezorpsiyon varlığında 120.66°C idi. Bu durum kan akışı olmayan, apikal bölgedeki rezorpsiyon bulunan Model 6'ya göre 53.92°C'lik farkla kan akışının önemini bize gösterdi. Kan akışı olan ve olmayan modellerde PDL'nin 47°C üzerinde kalma süreleri arasında aşırı bir fark olmamakla birlikte kan akışı olan modeller de bu süre daha kısaydı. Kemiğe iletilen sıcaklık bakımından kan akışı olan modellerin neredeyse hepsinde kemik sıcaklığı 47°C üzerine hiç çıkmadı. Sadece Model 16 da 7 sn'lik bir süre zarfında 47°C'yi aştı. Bu değerler kan akışı olduğu zaman 200-170°C'yi bulan sıcaklık değerlerinde bile kemiğe iletilen sıcaklığın eşik değeri neredeyse geçmediğini gösterdi. Apikal üçlü bölgesindeki rezorpsiyon, her iki dolum tekniği için de diğer bölgelere göre daha yüksek sıcaklık değerleri gösterdi. Koronal ve orta bölgedeki rezorpsiyon kaviteleri kan akışı olan ve olmayan tüm gruplar da apikal bölgeden daha düşük sıcaklık değerlerine sahipti. DIK+BF tekniği, KTG tekniğine göre daha yüksek sıcaklık değerleri göstermiş olup daha uzun süre kritik sıcaklık değeri olan 47°C üzerinde seyretti. Sonuç: Kan akışı olan modellerde genel olarak daha düşük maksimum PDL sıcaklıkları ve daha kısa 47°C üzerinde kalma süreleri gözlenmiştir. Bu bulgular, kan akışının PDL ve kemiği termal zarardan koruyan soğutma etkisine sahip olduğunu göstermektedir. Apikal bölgedeki rezorpsiyonlar, diğer bölgelere göre daha yüksek sıcaklık artışlarına neden olmuş ve bu durum azalan dentin kalınlığı ile ilişkilendirilmiştir. Endodontik tedaviler sırasında apikal bölgede oluşan yüksek sıcaklık artışı, periapikal dokularda termal hasar riskini arttırabilmektedir. DIK+BF tekniği, KTG tekniğine göre PDL ve kemikte daha yüksek sıcaklık artışlarına neden olarak termal hasar riskini arttırmıştır. Bunun nedeni, DIK'in 3 saniyelik uygulama süresine kıyasla KTG'de uygulanan sıcaklığın daha düşük (110 °C) ve uygulama süresinin daha kısa (1 sn) olması olabilir. DIK+BF tekniği sırasında, PDL ve kemiğin kritik sıcaklık sınırı aşılabilir ve bu da geri dönüşü olmayan doku hasarlarına yol açabilmektedir. Termal zararı en aza indirmek için, daha az ısı üreten KTG gibi alternatif tekniklerin tercih edilmesi önerilmektedir.

Abstract:
Aim: The study aims to evaluate the temperature increases in periradicular tissues caused by different thermoplastic gutta-percha obturation techniques in maxillary central incisor models with simulated internal resorption cavities using finite element analysis. Methodology: A human maxillary central incisor extracted for periodontal reasons, with a regular crown and root morphology, was scanned using a micro-computed tomography device (SCANCO Medical AG, Zurich, Switzerland) at a pixel size of 20 × 20 μm and a slice thickness of 20 μm. BMP files were reconstructed using specialized software (Mimics 14.1; Materialise, Leuven, Belgium) and converted into a single stereolithography (STL) file using CTAn software (Bruker, Belgium). The STL files were transferred to Autodesk Meshmixer software (Autodesk, San Rafael, California, USA) to remove sharp peaks within the tooth structure that may interfere with surface modeling. The three-dimensional (3D) surface model in STL format was converted into a 3D solid model using Geomagic Design X software (Geomagic, Inc., Morrisville, NC, USA). Subsequently, various internal root resorptions were designed on the solid model using SolidWorks software (SolidWorks Corp., Waltham, MA, USA). The resorption areas were then filled using two different thermoplastic gutta-percha techniques: Continuous wave condensation followed by backfill techniques, Carrier-based gutta-percha techniques. Additionally, cortical bone, cancellous bone, and periodontal ligament (PDL) were modeled around the teeth to replicate intraoral anatomy accurately. These models were transferred to ANSYS software (Canonsburg,PA, USA) for further analysis. Relevant material properties, loading, and boundary conditions were defined. The periodontal ligament was assumed to have a thickness of 0.2 mm, and alveolar bone was modeled starting 2 mm below the cementoenamel junction. To simulate blood flow within the periodontium, a 100 μm-thick liquid (blood) layer was created in the middle of the PDL. A total of 16 different models were simulated, depending on the presence or absence of internal resorption cavities at various root levels and the presence or absence of blood flow. All groups were filled with two different restoration materials and techniques. Continuous wave condensation followed by backfill techniques (CWC+BF), Carrier-based gutta-percha techniques (CBG). Results: Models with blood flow exhibited lower maximum PDL and bone temperatures. In models with blood flow, the highest PDL temperature (120.66°C) was observed in Model 14, which had apical resorption. This temperature was 53.92°C lower than that of Model 6 (apical resorption without blood flow), emphasizing the importance of blood flow. While the duration of PDL exposure above 47°C did not differ significantly between models with and without blood flow, it was shorter in models with blood flow. For bone temperature transmission, most models with blood flow did not exceed the critical temperature of 47°C, except for Model 16, which surpassed 47°C for 7 seconds. These findings suggest that even at temperatures as high as 170–200°C, the threshold temperature for bone is rarely exceeded when blood flow is present. Apical resorption in the apical third region showed higher temperature values than other regions for both obturation techniques. The resorption cavities in the coronal and middle regions exhibited lower temperature values compared to the apical region in all groups, regardless of the presence or absence of blood flow. The CWC+BF technique resulted in higher temperatures and longer durations above the critical threshold of 47°C compared to the CBG technique. Conclusion: In models with blood flow, generally lower maximum PDL temperatures and shorter durations above 47°C were observed. These findings suggest that blood flow has a cooling effect, protecting the PDL and bone from thermal damage. Resorptions in the apical region caused higher temperature increases compared to other regions, which was associated with reduced dentin thickness. The high temperature rise in the apical region during endodontic treatments may increase the risk of thermal damage to the periapical tissues. The CWC+BF technique resulted in higher temperature increases in the PDL and bone compared to the CBG technique, thereby elevating the risk of thermal damage. This may be due to the lower applied temperature (110 °C) and shorter application time (1 s) in CBG compared to the 3 s application time of CWC+BF. During the CWC+BF technique, the critical temperature threshold of the PDL and bone may be exceeded, potentially leading to irreversible tissue damage. To minimize thermal damage, it is recommended to prefer alternative techniques such as the CBG technique, which generates less heat.