rezumatul tezei de doctorat utilizarea materialelor

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Utilizarea materialelor dentare contemporane în vederea creșterii ratei succesului intervențiilor chirurgicale din terapia conservativă endodontică

Doctorand Andreea Iuliana Gulie

Conducător de doctorat Prof.dr. Mîndra Eugenia Badea

CLUJ-NAPOCA 2015

2

CUPRINS INTRODUCERE 5 STADIUL ACTUAL AL CUNOAŞTERII 1. Etiopatogenia parodontitei apicale

1.1. Anatomia regiunii periapicale 9 1.1.1. Cementul radicular 9 1.1.2. Ligamentele parodontale 9 1.1.3. Osul alveolar 10

1.2. Etiologia parodontitei apicale 10 1.3. Patologia parodontitei apicale 11 1.4. Microbiologia de la nivel periapical 12

1.4.1. Colonizarea bacteriană 12 1.4.2. Flora bacteriană de la nivelul parodontitei apicale 13

2. Diagnosticul parodontitei apicale 15 2.1. Examenul clinic 15

2.1.1. Anamneza 15 2.1.2. Examinarea clinică 15

2.1.3. Teste de vitalitate 16 2.1.4. Examinări complementare 16

2.2. Clasificarea parodontitelor apicale 18 3. Tratamentul parodontitei apicale 21

3.1. Indicațiile tratamentului chirurgical endodontic 21 3.2. Contraindicațiile rezecției apicale 22 3.3. Etapele rezecției apicale 23

4. Materiale dentare utilizate în chirurgia endodontică 25 4.1. Cimenturi pe bază de zinc-oxid eugenol 25 4.2. Cimenturi policarboxilat de zinc 26 4.3. Cimenturi glass-ionomer 27 4.4. MTA (mineral trioxide agregate) 28 4.5. Rășini compozite 29 4.6. Biodentine® 30

CONTRIBUȚIA PERSONALĂ 1. Ipoteza de lucru/obiective 33 2. Studiul 1- Monitorizarea procesului de vindecare osoasă în prezența unor materiale dentare utilizate în chirurgia endodontică

35

2.1. Introducere 35 2.2. Ipoteza de lucru/obiective 35 2.3. Material şi metodă 36 2.4. Rezultate 40 2.5. Discuții 47 2.6. Concluzii 52

3. Studiul 2 - Evaluarea capacității de sigilare apicală în chirurgia endodontică a patru materiale dentare

55


3

4. Studiul 3 - Utilizarea Biodentine® ca și material de obturație retrogradă

67


5. Studiul 4 - Analiza opiniilor medicilor dentiști și ale pacienților cu privire la decizia terapeutică în cazul unei parodontite apicale

79


6. Concluzii generale 105 7. Originalitatea şi contribuțiile inovative ale tezei 107 REFERINȚE 108 ANEXE 116

Cuvinte cheie: biocompatibilitate, materiale dentare, cimenturi policarboxilat, cimenturi glass-ionomer, MTA, biodentine,microscopie electronică de baleiaj

INTRODUCERE Studiile publicate în literatura de specialitate demonstrează faptul că există o permanentă dorință de îmbunătățire a materialelor dentare utilizate pentru obturația canalelor radiculare și a sigilării suprafeței apexiene în rezecția apicală. Sunt numeroase tipuri de materiale dentare care se pot folosi în acest caz. Fiecare dintre acestea , comportându-se diferit, datorită compozitiei chimice, a calităților fizice și al răspunsului din partea organismului. De aceea, nu putem afirma faptul că există un material cu proprietăți ideale în cazul unei rezecții apicale.

Un prim obiectiv al acestei cercetări a fost acela de compara biocompatibilitatea mai multor tipuri de materiale dentare utilizate în tehnicile de rezecție apicală. Astfel, primul studiu s-a concentrat pe evaluarea comparativă a biocompatibilității asupra țesutului osos a patru tipuri de materiale dentare, și anume: un ciment policarboxilat (Adhesor Carbofine® - SpofaDental), un ciment glass-ionomer (Kavitan Plus® - SpofaDental), un ciment de bază de MTA (MTA Fillapex® - Angelus) și o rășină compozită dual polimerizabilă (CoreIt® - SpiDent).

Pentru ca rezecția apicală să fie consierată un succes în tratamentul parodontitei apicale una dintre condițiile de bază este ca materialul de obturație retrogradă să aibă o cât mai bună capacitate de sigilare, astfel încât să nu permită infiltrarea agenților patogeni de la nivel radicular la nivel periapical. De aceea, un al doilea obiectiv al acestei cercetări a fost evaluarea comparativă a capacității de sigilare a patru materiale dentare prin două metode diferite – infiltrarea unui colorant chimic și analiza SEM (microscopie electronică de baleiaj).

Biodentine® este un ciment pe bază de silicat de calciu, eliberat pe piață începând cu ianuarie 2011 de către Septodont (Franța) și, conform intrucțiunilor producătorului, acest material are multiple utilizări în medicina dentară, inclusiv în rezecții apicale. Fiind un material relativ nou, am dorit să investighez indicațiile acestui

4

material, așa cum sunt expuse de producător. De aceea, în cadrul cercetării am analizat literatura de specialitate cu privire la utilizarea Biodentine® ca și material de obturație retrogradă în rezecțiile apicale.

Alegerea tratamentului optim în cazul unei parodontite apicale este foarte importantă, dar acest lucru poate fi influențat de numeroși factori, atât în ceea ce privește medicul dentist, dar și pacientul. De aceea, un alt obiectiv al acestei cercetări a fost acela de investiga opinia medicilor dentiști și a pacienților cu privire la posibilitățile de tratament în cazul unei parodontite apicale.

În esență, scopul acestei cercetări a fost acela de a obține noi informații cu privire la materialele dentare utilizate în chirurgia endodontică și de a investiga opinia medicilor dentiști și a pacienților cu privire la posibilitățile de tratament în cazul unei parodontite apicale.

CONTRIBUȚIA PERSONALĂ

Ipoteza de lucru Obiectivele acestei lucrări au constat în: 1. Studiul comparativ privind influența a patru materiale dentare utilizate în

rezecția apicală aupra vindecării osoase, într-un studiu experimental, pe șobolani. 2. Evaluarea capacității de sigilare și de adaptare marginală a patru tipuri de

materiale dentare care pot fi utilizate în chirurgia endodontică. 3. Analiza literaturii de specialitate privind utilizarea unui material relativ nou,

Biodentine®, ca și ciment de obturație retrogradă în chirurgia endodontică. 4. Investigarea opiniilor medicilor și a pacienților cu privire la alegerea tipului

de tratament endodontic în patologia periapicală.

Studiul 1. Monitorizarea procesului de vindecare osoasă în prezența unor materiale dentare utilizate în chirurgia endodontică

Introducere Scopul acestui studiu a fost acela de a compara biocompatibilitatea unor

materiale dentare, utilizate în chirurgia endodontică, în aceleași condiții experimentale. Procesul de vindecare osoasă în prezența a patru tipuri de materiale dentare (un ciment policarboxilat - Adhesor Carbofine®, un ciment glass-ionomer - Kavitan Plus®, un ciment de bază de MTA (MTA Fillapex®) și o rășină compozită dual polimerizabilă (CoreIt®) va putea fi comparat și evaluat pe baza unor criterii bine stabilite.

Material şi metodă Studiul a fost realizat pe 70 de șobolani de laborator (specia Wistar), cu

greutatea între 180-200 grame. Sub anestezie, s-a efectuat o incizie liniară la nivelul scalpului, s-a expus osul frontal și s-au realizat 3 geode (orificii) osoase (cu diametru de 2 mm și 1 mm adâncime), cu ajutorul unei freze de osteotomie de tip con-invers fixate la un micromotor, sub răcire continuă cu ser fiziologic. Primul orificiu, în sens cranial, nu a fost obturat cu nici un material, fiind considerat orificiu de control. Următoarele două orificii au fost obturate, fiecare cu câte un material, în funcție de grupul din care facea parte subiectul respectiv, astfel că pentru primul grup s-a utilizat cimentul policarboxilat și cimentul glass-ionomer, iar pentru grupul al doilea s-a introdus cimentul pe bază de MTA și rășina compozită.

Începând cu săptămâna a doua postoperator, la interval de două săptămâni, câte cinci șobolani din fiecare grup au fost eutanasiați, astfel că în săptămâna a 12-a au fost

5

sacrificați ultimii cinci din fiecare grup. După sacrificare s-au recoltat zonele care conțineau cele trei geode osoase. Probele prelevate au fost prelucrate, examinate și fotografiate cu ajutorul unui microscop optic Olympus și softul aferent Cell B (Olympus).

Prin examinarea microscopică s-au evaluat prezența și intensitatea reacției inflamatorii prezente la periferia fiecărei geode osoase după următoare scală: 0 – absența inflamației; 1 – inflamație ușoară, izolată; 2 – inflamație moderată, localizată; 3 – inflamație severă, difuză și intensă.

Rezultate S-au analizat câte 90 de lame pentru fiecare grup în parte. Rezultatele obținute

au fost analizate din punct de vedere statistic (soft-ul The R Project for Statistical Computing). S-au comparat diferențele dintre orificiul martor și orificiile obturate cu materialele dentare pentru fiecare grup, dar și între cele două grupuri. S-au considerat ca și diferențe statistice semnificative p<0,005 ( testul Shapiro-Wilk și t-Student).

După două săptămâni, pentru orificiile de control reacția inflamatorie a fost semnificativ mai importantă decât la nivelul orificiilor obturate cu materialele dentare (p <0.01; p= 0.00767). La nivelul orificiilor obturate, pentru ambele grupuri, nu s-a decelat o reacție inflamatorie sau fibroasă.

La intervalul de patru săptămâni s-a putut observa o reacție inflamatorie moderată și o reacție fibroasă pentru orificiile obturate cu rășina compozită și o reacție mai puțin intensă pentru orificiile obturate cu cimentul policarboxilat, cimentul pe bază de MTA și cel obturat cu cimentul glass-ionomer. Din punct de vedere statistic s-au decelat diferențe semnificative între orificiul control și cele obturate cu ciment glass-ionomer și cimentul pe bază de MTA (p <0.05; p=0.01692).

După șase săptămâni, pentru toate orificiile (control și cele obturate cu materiale), s-a observat o reacție de reparare tisulară, cu diferite intensități. În ceea ce privește reacția inflamatorie, pentru ambele grupuri, s-a observat o diferență statistic semnificativă între orificiile martor și cele obturate. Astfel, pentru primul grup există o diferență statistică între orificiul martor și celelalte două orificii obturate (p<0,001; p =0.000105). Pentru cel de-al doilea grup apar diferențe semnificative între orificiul martor și cel obturat cu cimentul pe bază de MTA (p<0.001; p=0.0004176), dar și între orificiul martor și cel obturat cu rășina compozită (p<0.005; p=0.001101).

La opt săptămâni de la intervenția chirurgicală, reacția inflamatorie și cea fibroasă au scăzut în intensitate, iar țesutul fibros a început să infiltreze orificiile obturate cu materiale; de asemenea, s-a observat și o reacție de descompunere a materialelor. S-au observat diferențe în ceea ce privește reacția inflamatorie între orificiile obturate cu ciment policarboxilat și cimentul pe bază de MTA și orificiile martor (p <0.05; p=0.03183; p=0.04974).

După zece săptămâni reacția inflamatorie a scăzut și mai mult în intensitate, iar diferențe statistice au fost decelate doar pentru primul grup, între orificiul martor și orificiile obturate (p<0.05; p=0.0203).

La intervalul de douăsprezece săptămâni nu au mai apărut diferențe statistice în ceea ce privește răspunsul inflamator de la nivelul orificiilor control și cele obturate cu materialele studiate. Reacția inflamatorie a fost nesemnificativă până la absentă. Concluzii

1. Toate cele patru materiale testate în acest experiment au demonstrat a fi biocompatibile cu țesutul osos.

2. Procesele de reparație osoasă au fost mai intense pentru orificiile control față de orificiile obturate cu materialele studiate, până la intervalul de 10 săptămâni, după

6

care nu au mai existat diferențe semnificative între orificiile control și cele obturate, procesul de vindecare osoasă având aceeiași intensitate.

3. Pentru primul grup, orificiile obturate cu ciment policarboxilat și glass-ionomer au prezentat o reacție inflamatorie minimă, în săptămâna a patra, dar la sfărșitul perioadei de studiu nu existau diferențe semnificative între aspectul orificiului martor și orificiile obturate. Pentru cel de-al doilea grup, la nivelul orificiilor obturate cu rășina compozită s-a demonstrat o reacție inflamatorie importantă începând cu săptămâna a patra, iar pentru cele obturate cu cimentul pe bază de MTA începând cu săptămâna șasea.

4. Pentru orificiile obturate din primul grup reacția inflamatorie a fost mai scăzută față de orificiile obturate din cel de-al doilea grup.

Studiul 2. Evaluarea capacității de sigilare apicală în chirurgia endodontică a patru materiale dentare

Introducere Acest studiu a avut ca și scop evaluarea comparativă a capacității de sigilare a

patru materiale dentare, utilizând două metode diferite – infiltrarea unui colorant chimic și analiza SEM (microscopie electronică de baleiaj). Cele patru materiale dentare utilizate în acest studiu sunt aceleași ca și în primul studiu descris în această lucrare.

Material și metodă S-au inclus 40 de dinți umani extrași, monoradiculari, cu canal radicular unic.

Pentru fiecare dinte s-a realizat tratamentul mecanico-antiseptic și obturarea canalului radicular prin tehnica de condensare laterală. Pentru obturarea cavității de acces s-a utilizat un material de obturație provizoriu. După 24 de ore, s-au secționat apexurile radiculare (pe o porțiune de 3mm). Dinții au fost divizați în cinci grupuri, a câte 8 dinți. Pentru primul grup (grupul martor) dinții incluși au avut doar apexul rezecat, mimând o rezecție apicală anterogradă. Pentru ceilalți dinți s-au creat cavități retrograde la nivelul obturațiilor de canal, cu o adâncime de 3 mm, cu ajutorul unei freze diamantate con-invers, sub răcire continuă. Pentru fiecare grup (cu excepția celui martor) cavitățile retrograde au fost obturate cu câte unul din materialele utilizate în cercetare.

A.Evaluarea infiltrării unui colorant la nivel apical. Pentru primul studiu, suprafața dinților a fost acoperită cu un lac izolator, cu excepția regiunilor apexiene (la nivelul cavităților retrograde). Ulterior dinții au fost introduși într-o soluție de 10% albastru de metilen. După 24 de ore dinții au fost spălați cu apă și secționați longitudinal (în sens corono-radicular). Secțiunile obținute au fost fotografiate cu ajutorul unei camere digitale, iar imaginile au fost preluate, calibrate și analizate cu ajutorul softului Cell D (Olympus). S-a măsurat nivelul zonei de infiltrare a colorantului între peretele radicular și obturația retrogradă, în două regiuni distincte, de o parte și de alta a materialului de obturație.

B. Analiza la microscopul electronic de scanning (SEM). Secțiunile selectate pentru studiul A au fost apoi analizate la microscopul electronic de baleiaj. Toate imaginile au fost capturate utilizând procesorul de imagine Deben Pixie-3000 (Deben UK Ltd., UK). S-au efectuat măsurători pentru fiecare probă (în patru regiuni diferite), fiind evaluată distanța între obturația retrogradă și peretele canalului radicular.

Analiza statistică s-a realizat cu soft-ul SPSS 21.0 (SPSS Inc. Chicago. IL. USA). S-au considerat diferențe semnificative din punct de vedere statistic p<0,05.

7

Rezultate A. Datele obținute au indicat că, pentru toate grupurile din studiu, albastrul de

metilen a infiltrat materiale testate într-o oarecare măsură. La nivelul grupului control s-au observat cele mai mari dimensiuni de penetrare a colorantului. Rezultatele obținute pentru toate cele cinci grupuri de studiu au indicat că nu există o diferență semnificativă între gradul de infiltrare al colorantului la nivelul obturațiilor radiculare, așa cum arată testul one-way ANOVA - F (4,40)=2,009, p=0,115 pentru prima regiune unde s-au efectuat măsurătorile (Dim.D) și F (4,40)=1,58, p=0201 pentru a doua regiune măsurată (Dim.S).

B. În urma analizei probelor la microscopul electronic, analiza statistică a demonstrat diferențe semnificative din punct de vedere statistic între grupuri, așa cum indică testul ANOVA one-way (F (4, 40) = 3.28, p = 0,015). Testul Tukey post-hoc a evidențiat o că există o diferență semnificativă între grupul control și grupul ciment policarboxilat la nivelul tuturor zonelor unde s-au efectuat măsurătorile: pentru prima zonă (Dim.I), la nivelul grupului control media±SD=13.45±5.99m, iar pentru grupul ciment policarboxilat media±SD= 51.90±25.41m (p= 0,006); pentru a doua zonă (Dim.II) – pentru grupul control media±SD=75±4.27m și pentru grupul ciment policarboxilat media±SD=41.86±24.53m (p=0,020), la nivelul celei de-a treia zone de măsurare (Dim.III) pentru grupul control media±SD=9.99±3.98m și pentru grupul ciment policarboxilat media±SD=39.02±29.23m (p= 0,041), iar la nivelul celei de-a patra zone de măsurare pentru grupul control media±SD=7.33±5.31m și pentru grupul ciment policarboxilat media±SD=47.98±41.11m (p=0,019). Nu s-a observat o diferență semnificativă din punct de vedere statistic între grupul ciment glas-ionomer și grupul MTA (p = 0,538) și nici între grupul cimentului policarboxilat și grupul MTA (p=0,466).

Concluzii 1. Luând in considerare limitele acestui studiu, cele patru materiale testate în

acest experiment nu au demonstrat o diferență semnificativă privind gradul de infiltrare al unui colorant la nivelul obturațiilor retrograde.

2. Analiza la microscopul electronic a decelat o diferență semnificativă între capacitatea de sigilare a cimentului policarboxilat și sealer-ul utilizat ca și material de obturație în grupul control. Comparând capacitatea de sigilare a celor patru materiale incluse în acest studiu nu s-a decelat o diferență semnficativ statistică între acestea.

Studiul 3. Utilizarea Biodentine® ca și material de obturație

retrogradă Introducere

Biodentine® este un ciment pe bază de silicat de calciu, eliberat pe piață începând cu ianuarie 2011 de către Septodont (Franța).

Obiectivul acestui studiu au fost evaluarea literaturii de specialitate cu privire la utilizarea Biodentine® ca material de obturație retrogradă în rezecțiile apicale, aspect ce ar putea fi util medicilor în alegerea tipului de material utilizat în chirurgia endodontică.

Material și metodă Procedura de căutare a articolelor specialitate a fost realizată de către două

persoane, respectând aceleași criterii: s-au căutat articolele publicate începând din

8

2004 până în noiembrie 2014 în mai multe baze de date (Medline – PubMed, Embase, Web Of Science, CENTRAL – Cohrane, Scopus, SciELO și clinicalltrials.gov). S-au introdus mai mulți termeni de căutare precum ”biodentine”, ”tricalcium silicate”, ”root-end filling”, ”endodontic surgery”. În urma efectuării căutării, conform acestor criterii, s-au găsit 1766 de articole.

Rezultate Pentru acest studiu am luat în considerare studiile de tip trial clinic, prezentări

de caz, studii în vitro sau alte articole de tip review, toate scrise în limba engleză. Au fost excluse articolele scrise în alte limbi decât engleza, cele pentru care nu era disponibil un rezumat, comunicările scurte și toate publicațiile care nu corespundeau cu topica acestui studiu – Biodentine®. Din totalul de 1766 de articole în acest studiu s-au inclus doar 52 de articole pentru a fi revizuite. Majoritatea studiilor au fost de tip experiment in vitro și au fost scrise între 2012 și 2014.

Am organizat acest studiu în mai multe categorii după cum urmează: prima secțiune cuprinde proprietățile mecanice și chimice ale Biodentine®, a doua secțiune - stabilitatea dimensională, solubilitatea și rezistența adeziunii la pereții dentinari, iar in secțiunea a treia capacitatea de sigilare. A patra secțiune cuprinde biocompatibilitatea și acțiunea sa anttbacteriană și secțiunea a cincea radioopacitatea Biodentine®.

Concluzii 1. Deși citotoxicitatea s-a dovedit a fi relativ crescută și capacitatea de sigilare

mai scăzută decât în cazul MTA® (conform publicațiilor apărute până în noiembrie 2014), Biodentine® poate fi considerată o alternativă eficientă, pentru a fi utilizat ca material de obturație retrogradă, datorită proprietăților sale fizice și biochimice și mai ales ușurinței de manipulare.

2. Cu toate acestea, sunt necesare mai multe studii de tip trial clinic randomizat sau studii clinice prospective pe un interval de referință mai lung pentru a putea exprima concluzii definitive cu privire la acest aspect al utilizării Biodentine®.

Studiul 4. Analiza opiniilor medicilor dentiști și ale

pacienților cu privire la decizia terapeutică în cazul unei parodontite apicale

Introducere În realizarea acestui studiu am pornit de la premisa că rezecția apicală este

indicată mai des decât ar fi necesar. Pentru confirmarea sau infirmarea acestei afirmații am realizat două chestionare (unul pentru medicul dentist și celălalt destinat pacientului) pentru a analiza factorii care influențează alegerea unei terapii în cazul unui dinte cu parodontită apicală cronică.

De asemenea, în cazul pacienților, ipoteza de lucru a fost aceea că alegerea planului de tratament va fi în concordanță cu anumiți factori sociali, precum nivelul de educație, veniturile lunare și experiențele anterioare ale acestora.

Material și metodă S-au conceput două chestionare, unul adresat medicilor dentiști și un al doilea

chestionar adresat pacienților. Distribuirea chestionarelor pentru medici s-a făcut prin e-mail sau prin distribuirea directă în cabinetele de medicină dentară. Chestionarele

9

adresate pacienților au fost distribuite direct în cabinetele de medicina dentară din cadrul Facultății de Medicină Dentară.

Chestionarul adresat medicilor dentiști a cuprins întrebări legate de opțiunile terapeutice în cazul a două scenarii cu privire la un dinte frontal și apoi unul lateral, care prezintă o lezine periapicală și care, în funcție de scenariu, prezintă sau nu un tratament endodontic în antecedente, a inclus întrebări legate de opinia medicului cu privire la factorii care ar putea influența decizia pacientului în ceea ce privește tratamentul final și întrebări generale, precum specializarea medicului, vârsta și anii de experință sau mediul în care acesta lucrează. Chestionarul adresat pacienților a inclus întrebări privind opțiunea terapeutică în cazul mai multor scenarii prezentate pe înțelesul pacienților privind o leziune periapicală la nivelul unui dinte frontal sau lateral, a mai inclus întrebări legate de factorii care ar putea influența decizia pacientului în ceea ce privește tratamentul în cazul unei parodontite periapicale și rolul pe care îl preferă pacientul în decizia terapeutică și întrebări legate de vărstă, gen, venituri lunare, etc.

Datele obținute au fost analizate cu ajutorul soft-ului SPSS 21.0 (SPSS Inc. Chicago. IL. USA).

Rezultate S-a efectuat analiza descriptivă a rezultatelor, iar pentru determinarea

diferențelor statistice între două sau mai multe eșantioane s-a aplicat testul Chi-Squre (inclusiv testul McNemar pentru semnificația modificărilor). Pentru a observa sau nu o diferență între opiniile medicilor și ale pacieților cu privire la factorii de importanță majoră în luarea deciziei terapeutice s-a aplicat testul Kappa. S-au considerat diferențe semnificative din punct de vedere statistic p≤0,05. Pentru chestionarul adresat medicilor dentiști nu s-au decelat asocieri semnificative din punct de vedere statistic în ceea ce privește planul de tratament și specialitatea medicului respondent. Tratamentul endodontic nechirurgical a fost ales drept ”cel mai recomandat” în toate cele patru scenarii, fără o asociere statistic semnificativă cu specialitatea medicului.

Pacienții participanți la acest studiu au preferat tratamentul endodontic, respectiv păstrarea dintelui pe arcada dentară. În cazul scenariului referitor la dintele posterior, tratamentul endodontic conservativ, ne-chirurgical a fost prima opțiune selectată comparativ cu rezecția apicală. În schimb, în cazul dintelui anterior, pacienții au ales cu predilecție rezecția apicală. În ceea ce privește rolul pe care îl preferă pacienții în alegerea deciziei terapeutice, doar 11,4% dintre respondenți doresc să aibă un rol activ în luarea deciziei terapeutice. 65,7% dintre pacienții participanți la studiu preferă un rol pasiv în luarea deciziei terapeutice, permițând medicului să decidă în legătură cu planul de tratament.

În secțiunea legată de factorii care ar putea influența decizia terapeutică, analiza statistică a decelat faptul că între perpectivele medicilor și cele ale pacienților există concordanțe semnificative, în privința mai multor factori precum intesitatea durerii pre- și post-operatorii, numărul de ședințe necesare, prețul tratamentului sau experinențele anterioare ale pacientului.

Concluzii 1. Rezultatele obținute indică faptul că medicii preferă menținerea pe arcadă a

dinților cu parodontită apicală, preferând tratamentul endodontic nechirurgical, a doua opțiune fiind terapia endodontică chirurgicală – rezecția apicală.

10

2. În cazul pacienților, majoritatea au preferat păstrarea dintelui pe arcada dentară, fie prin tratament endodontic ne-chirurgical, fie prin rezecția apicală. Tratamentul endodontic nechirurgical a fost preferat în cazul unui dinte posterior.

3. În ceea ce privește rolul decizional pe care îl preferă pacienții, s-a observat că rolul pasiv a fost predominant pentru participanții la acest studiu.

Concluzii generale În ceea ce privește studiul experimental, pe șobolani, toate cele patru materiale

luate în studiu au demonstrat a fi biocompatibile cu țesutul osos. Procesele de reparație osoasă au fost mai intense pentru orificiile control spre deosebire de orificiile obturate cu materialele studiate, până la intervalul de 10 săptămâni, după care nu au mai existat diferențe semnificative între orificiile control și cele obturate, procesul de vindecare osoasă având aceeiași intensitate.

Reacția inflamatorie a fost mai intensă pentru orificiile control în primele 6 săptămâni, după care a scăzut în intensitate, fiind minimă la intervalul de 12 săptămâni. Pentru orificiile obturate din primul grup reacția inflamatorie a fost mai scăzută față de orificiile obturate din cel de-al doilea grup, chiar față de orificiile obturate cu cimentul pe bază de MTA.

Luând in considerare limitele studiului experimental, pe dinți umani extrași, cele patru materiale testate nu au demonstrat o diferență semnificativă privind gradul de infiltrare al unui colorant la nivelul obturațiilor retrograde.

Analiza la microscopul electronic a decelat o diferență semnificativă între capacitatea de sigilare a cimentului policarboxilat și sealer-ul utilizat ca și material de obturație în grupul control. Comparând capacitatea de sigilare a celor patru materiale incluse în acest studiu nu s-a decelat o diferență semnficativ statistică între acestea.

Deși citotoxicitatea s-a dovedit a fi relativ crescută și capacitatea de sigilare mai scăzută decât în cazul MTA® (conform publicațiilor apărute până în noiembrie 2014), Biodentine® poate fi considerată o alternativă eficientă, pentru a fi utilizat ca material de obturație retrogradă, datorită proprietăților sale fizice și biochimice și mai ales ușurinței de manipulare.

În legătură cu rezultatele obținute în al patrulea studiu din această teză, putem afirma că medicii preferă menținerea pe arcadă a dinților cu parodontită apicală, preferând tratamentul endodontic nechirurgical, pe locul doi situându-se terapia endodontică chirurgicală – rezecția apicală.

În cazul pacienților, majoritatea au preferat păstrarea dintelui pe arcada dentară, fie prin tratament endodontic ne-chirurgical, fie prin rezecția apicală. Tratamentul endodontic nechirurgical a fost preferat în cazul unui dinte posterior, iar rezecția apicală a fost preferată în cazul unui dinte anterior.

În ceea ce privește rolul decizional pe care îl preferă pacienții, s-a observat că rolul pasiv a fost predominant pentru participanții la acest studiu.

Între perspectivele medicilor și cele ale pacienților respondenți, privind factorii care ar putea influența decizia terapeutică s-a observat o concordanță statistic semnificativă între punctele de vedere ale celor două grupuri de subiecți. Acest lucru ar putea însemna faptul că medicii încearcă să înțeleagă și să accepte perspectiva pacienților.

Considerăm că aceste aspecte pot fi studiate în cercetări ulterioare, pe grupuri mai mari de medici şi de pacienţi, pentru a putea confirma concluziile menționate și pentru a defini noi aspecte care pot influența decizia terapeutică din punctul de vedere al pacientului.

SUMMARY OF THE Ph.D. THESIS

The use modern dental materials in order to increase the success of endodontic surgery in conservative therapy

Ph.D. Student Andreea Iuliana Gulie

Ph.D. Coordinator Prof.dr. Mîndra Eugenia Badea

12

TABLE OF CONTENTS

INTRODUCTION 5 CURRENT STATE OF KNOWLEDGE 1. Ethiopathogenetics of apical periodontitis

1.1. Anatomy of apical region 9 1.1.1. Root cementum 9 1.1.2. Periodontal ligaments 9 1.1.3. Alveolar bone 10

1.2. Etiology of apical periodontitis 10 1.3. Pathology of apical periodontitis 11 1.4. Apical microbiology 12

1.4.1. Bacterial colonization 12 1.4.2. Microbiota of apical periodontitis 13

2. Diagnosis of apical periodontitis 15 2.1. Clinical examination 15

2.1.1. Medical history 15 2.1.2. Clinical examination 15

2.1.3. Diagnosing testing 16 2.1.4. Complementary examination 16

2.2. Classification of apical periodontitis 18 3. Treatment of apical periodontitis 21

3.1. Treatment indications in case of apical periodontitis 21 3.2. Contraindications of apicoectomy 22 3.3. Stages of apicoectomy 23

4. Dental materials used in endodontic surgery 25 4.1. Zinc-oxid eugenol cements 25 4.2. Polycarboxylate cements 26 4.3. Glass-ionomer cements 27 4.4. MTA (mineral trioxide agregate) 28 4.5. Composite resins 29 4.6. Biodentine® 30

PERSONAL CONTRIBUTION 1. Working hypothesis/ objectives 33 2. Study 1- Bone healing monitoring in the presence of dental materials used in endodontic surgery

35

2.1. Introduction 35 2.2. Working hypothesis/ objectives 35 2.3. Material and method 36 2.4. Results 40 2.5. Discussion 47 2.6. Conclusions 52

3. Study2 - Evaluation of the apical sealing capacity in endodontic surgery of four dental materials

55

3.1. Introduction 55 3.2. Working hypothesis/ objectives 55 3.3. Material and method 56 3.4. Results 62

13

3.5. Discussion 64 3.6. Conclusions 66

4. Study 3 - The use of Biodentine® as a root-end filling material 67 4.1. Introduction 67 4.2. Working hypothesis/ objectives 67 4.3. Material and method 67 4.4. Results 68 4.5. Discussion 72 4.6. Conclusions 77

5. Study 4 - Analysis of dentists’ and patients’ opinions about treatment decisions in case of apical periodontitis

79

5.1. Introduction 79 5.2. Working hypothesis/ objectives 79 5.3. Material and method 80 5.4. Results 82 5.5. Discussion 99 5.6. Conclusions 103

6. General conclusions 105 7. Originality and innovative contributions of the thesis 107 REFERENCES 108 ANNEXES 116

Key words: biocompatibility, dental materials, policarboxylate cements, glass-

ionomer cements, MTA, biodentine, scanning electronic microscopy

INTRODUCTION

Studies published in the literature show that there is a constant desire to improve dental materials used for root canals fillings or sealing the apical surface in case of apicoectomy. There are many types of dental materials which can be used in this case. Each of them behaves differently because of the chemical composition, physical qualities and the response of the body. Therefore, we cannot state that there is a material with ideal properties for apicoectomy.

A first aim of this research was to compare the biocompatibility of several types of dental materials used in apicoectomy. The study focused on comparative evaluation of bone tissue biocompatibility of four types of dental materials: a polycarboxylate cement (Adhesor Carbofine® - SpofaDental), a glass-ionomer cement (Kavitan Plus® - SpofaDental), a MTA-based cement (MTA Fillapex® - Angelus) and a dual cure composite resin (CoreIt® - SpiDent).

In order to consider apicoectomy as a success in the treatment of apical periodontitis, one of the basic requirements is that the root-end filling material has a better sealing capacity, therefore not to allow the infiltration of pathogens in the apical region. This is why the second objective of this research was to evaluate the sealing capacity of four dental materials by two different methods - infiltrating a chemical dye and SEM (scanning electron microscopy) analysis.

Biodentine® is calcium silicate cement, released in January 2011 by Septodont (France) and according to manufacturer's instructions; this material has many uses in dentistry, including apical resections. Therefore, another aim of this research was to investigate indications of this material, as set forth by the manufacturer. The objective

14

of this study was to review the published literature on the use Biodentine® as retrograde filling material apicoectomy.

Choosing the optimum treatment in case of apical periodontitis is very important, but it can be affected by many factors, regarding both the dentist and the patient. Therefore, another objective of this research was to investigate dentists’ and patients’ opinion about the various treatment options in case of apical periodontitis.

Essentially, the purpose of this research was to obtain new information about dental materials used in endodontic surgery and to investigate the perspectives of dentists and patients about treatment options in case of apical periodontitis.

PERSONAL CONTRIBUTION

Working hypothesis/ objectives The aims of this thesis were: 1. A comparative evaluation regarding the influence on bone healing of four

dental materials used in apicoectomy, in an experimental study on rats. 2. Evaluation of the sealing ability of four dental materials used in endodontic

surgery. 3. A literature review on the use of a relatively new material, Biodentine®, as a

root-end filling material, in endodontic surgery. 4. Investigation of dentists’ and patients’ perspectives on choosing a treatment

in case of apical pathology.

Study 1. Bone healing monitoring in the presence of dental materials used in endodontic surgery

Introduction The purpose of this research was to compare the biocompatibility of four dental

materials used in endodontic surgery, using the same experimental conditions. Bone healing was evaluated based on well-established criteria, in the presence of four types of dental materials: a polycarboxylate cement –Adhesor Carbofine®, a glass-ionomer cement - Kavitan Plus®, MTA-based cement (MTA Fillapex®) and a dual cure composite resin (CoreIt®).

Material and method The study included 70 adult male Wistar rats (weight between 180-200 grams).

After anaesthesia, a linear incision on the scalp was performed, the skin was reflected subperiosteally and three osteotomies were performed on the calvarial bone (2 mm in diameter and 1 mm deep) using an inverted cone bur under permanent cooling with saline solution. The first orifice was left empty (control orifice), and the other two were filled with two of the four materials used in the study; therefore, for the first group a polycarboxilate cement and glass-ionomer cement were implanted and for the second group an MTA based cement and a dual-cured composite resin were used.

Starting with week two after the surgery, 5 rats from each group were sacrificed every two weeks, meaning that in the 12th week the last 5 rats from each group were euthanized. The calvarial bone that containes all three orifices was harvested. The bone samples were examined and photographed using a calibrated image processor and retrieval software - Cell B (Olympus).

15

By examining the histological aspects of the orifices, we evaluated the adjacent inflammation near the implanted material or unfilled area (control orifice) according to the following scale: 0 - no inflammation, 1 - mild inflammation, isolated, 2 - moderate, localized inflammatory reaction, 3 - severe, diffuse and intense inflammatory reaction.

Results We examined 90 adequate samples for each group. After quantifying the

inflammatory lesions, the results obtained were statistically analyzed using R software (The R Project for Statistical Computing). We compared the differences between the control orifice and the orifices filled with dental materials for each group and between groups. We considered statistically significant values of p <0.005.

After two weeks, for both groups, it was observed a fibro-inflammatory reaction, graded as mild or moderate. The inflammatory reaction for the control orifice was significantly important comparing to all the areas of the four materials tested (p <0.01; p= 0.00767). For the orifices filled with tested materials, in most areas examined, there was no appearance of any inflammatory or fibrotic reactions.

At the interval of 4 weeks, it was observed a mild to moderate inflammatory and fibrotic reaction for the orifices filled with the composite resin and a less intense reaction for polycarboxilate cement, MTA based cement and glass-ionomer cement. Inflammatory intensity differences were significant for glass-ionomer cement and MTA based cement compared to the control orifice (p <0.05; p=0.01692).

After six weeks, histological analysis of bone defects, with or without the implanted material, showed the presence of a repair reaction tissue in all groups, but with different intensities. For the both groups, the statistical differences were highly significant when comparing all the four materials tested to control orifices in terms of inflammatory response. For the first group, a very high statistical difference was noticed between control orifice, polycarboxilate cement orifice and glass-ionomer cement orifice (p<0,001; p =0.000105). Moreover, in the second group, the difference between control orifice and MTA based cement was highly significant (p<0.001; p=0.0004176), but also between control orifice and resin composite cement (p<0.005; p=0.001101).

At the 8 weeks interval, the inflammatory and fibrotic reaction decreased in intensity in all groups. It was observed that in most areas tested, a fibrous tissue was infiltrating materials; the tested materials began their decomposition. We found significant differences in terms of inflammatory response between the areas with polycarboxilate cement, MTA based cement and the control orifice (p <0.05; p=0.03183; p=0.04974).

After 10 weeks, the inflammatory reaction continued to decrease in intensity in all areas studied. We found statistical differences only between control orifice and polycarboxilate cement and glass-ionomer cement (p<0.05; p=0.0203).

At 12 weeks interval, there were no statistical differences between the inflammatory response for the tested areas and control orifice areas. The intensity of the inflammatory reaction was insignificant to absent.

16

Conclusions 1. All four materials tested in this experiment proved biocompatible with the

bone tissue. 2. Bone repair processes were more intense for the control orifices compared to

the orifices filled with the materials studied, until the interval of 10 weeks, after which there were no significant differences between the control and the holes plugged, bone healing process with same intensity.

3. For the first group, the orifices filled with glass-ionomer and polycarboxylate showed a minimal inflammatory reaction at the four week interval, but at the end of the study there was no significant difference between the three orifices. For the second group, the orifice filled with the composite resin demonstrated a significant inflammatory reaction from the fourth week and starting on the sixth week for the orifices filled with the MTA based cement.

4. For the first group, the inflammatory reaction was lower compared to the second group.

Study 2. Evaluation of the apical sealing capacity in endodontic surgery of four dental materials

Introduction The aim of this research was to evaluate the sealing ability of four dental

materials by two different methods: dye leakage and SEM (scanning electronic microscopy) analysis. The same four dental materials from the first study of this thesis were used.

Material and method Forty extracted human teeth with single, straight root canals were selected for

this in vitro experimental study. After the chemo-mechanical preparation, all the root canals were dried with paper points and filled using the lateral condensation method. After 24 hours, from each root, a 3mm apical region was removed perpendicular to the long axis of root, under continuous water irrigation. The teeth were then divided into five groups, first group being the control group, in which we included 8 teeth with the apicoectomy made and for the other 4 groups of teeth, using a diamond root bur; the root-end cavities were prepared, to a depth of 3 mm. These cavities were filled with one of the four dental materials used in this research; therefore for the second group the root-end cavity was filled with Adhesor Carbofine ®, for the third group the cavities were filled with Kavitan Plus ®, for forth group it was used MTA Fillapex ® and for the fifth group a composite resin, Core-It ®.

A. Evaluation of apical leakage. All the external surfaces were coated with two layers of nail polish, except the sectioned apical region. All the teeth were afterwards immersed in methylene blue 1%. After 24h, the samples were then taken out of the methylene blue and sectioned longitudinally by grooving the roots with a diamond disk in the bucco-lingual direction and splitting them with a chisel. All sections were photographed under a light microscope at 10X magnification using a digital camera and the images were analyzed using Cell D (Olympus) program. Afterwards, for each sample, the length of dye penetration was measured. Linear dye penetration was measured independently by two observers at two different times under same conditions; the mean value of the recorded measurements was chosen as the extent of dye penetration into each specimen.

17

B. SEM (scaning electronic microscopy) evaluation. The sections obtained in study A were analyzed using a scaning electronic microscopy. All the images were captured using image processor Deben Pixie–3000 (Deben UK Ltd., Debenham, Suffolk, UK). The measures were made in four points for each section, two different points for each side (left and right) of the root-canal filling (first point at the bottom and the second point at the top of the root-end filling) and we assessed the distance between retrograde fillings and root canal wall.

Statistical analysis was performed using SPSS software package, Version 21.0 for Windows (SPSS Inc. Chicago, IL, USA).). We considered statistically significant values of p <0.005.

Results A. For the dye-leakage evaluation, the results showed that all the four sealers

produced apical leakage to a certain extent. The teeth in the control group showed maximum penetration. There was no statistically significant difference between groups regarding apical leakage as determined by one-way ANOVA: F (4, 40) =2,009, p=0,115 for the first point of measurement (Dim R), F (4, 40) =1, 58, p =0,201 for the second point of measurement (Dim L).

B. For the SEM evaluation there was a statistically significant difference in control group (GC) comparing to polycarboxylate group (PC) for all the measurement points: for dim.I in CG (13,45±5,99m, p= 0,006) comparing to PC group (51,90±25,41m), as well as the dim.II was statistically significantly lower in CG (9,75±4,27m, p= 0,020) comparing to PC group (41,86±24,53m). A Tukey post-hoc test revealed that dim.III was statistically significantly lower in CG (9,99±3,98m, p= 0,041) comparing to PC group (39,02±29,23m). Also dim. IV was statistically significantly lower in CG (7,33±5,31m, p=0,019) comparing to PC group (47,98±41,11m). There were no statistically significant differences between GI and MTA groups (p = 0,538) and between PC and MTA groups (p=0,466).

Conclusions 1. Within the limitations of this study the results in the present study revealed

no difference in microleakage between all four materials used as root-end fillers. 2. Scanning Electron Microscopy (SEM) evaluation showed a significant

difference between the sealing ability of polycarboxylate cement versus the control group. No statistically significant difference was observed between the four materials used in this experimental study.

Study 3. The use of Biodentine® as a root-end filling material Introduction Biodentine® is a calcium silicate based cement and it was released in January

2011 by Septodont (France). The purpose of this study was to evaluate the literature regarding the use of

Biodentine® as a retrograde filling material and to help clinicians make an informed choice about what dental material should use in endodontic surgery.

Material and method Two independent reviewers conducted a literature search using the same

criterias: publications published between 2004 to November the 1st 2014 in Medline (PubMed) Embase, Web of Science, CENTRAL (Cochrane), Scopus, SciELO and clinicaltrials.gov. The search terms used were ”biodentine”, ”tricalcium silicate”, ” root-end filling” and ” endodontic surgery”. The electronic search resulted 1766 articles.

18

Results For this review we considered clinical trials, case reports, in vitro studies, in

vivo studies and other reviews, all written in English language. We excluded articles written in other languages, short communications and non-topic related articles or articles with no abstract available; from the total of 1766 articles, 52 formed the basis of the present review. Most of the articles were in vitro studies and written between 2012 and 2014. We organized the present paper in several categories as follows. In section 1 the mechanical and chemical properties, in section 2 dimensional stability, solubility and push-out bond strength, sealing ability in section 3, section 4 biocompatibility and antibacterial effect and in section 5 radioopacity.

Conclusions 1. Although it has a relatively higher citotoxicity and lower sealing ability than

MTA®, according to the published literature, Biodentine® could be an efficient alternative when used as a root-end filling material because of its physical, biological and handling properties.

2. However, in order to draw definitive conclusions about the use of Biodentine® in periodontal surgery more prospective clinical studies are necessary and also randomised control trials with a long follow up term.

Study 4. Analysis of dentists’ and patients’ opinions about treatment decisions in case of apical periodontitis

Introduction The hypothesis of this study was that apicoectomy is indicated more often than

necessary. In order to confirm or invalidate of this assertion two questionnaires were created (one for the dentist and the other one for the patient). The purpose of this study was to analyze the factors affecting the choice of therapy in case of a tooth with chronic apical periodontitis.

Material and method Two questionnaires were designed, one addressed to dentists and the other one

to patients. The distribution of the questionnaires addressed to doctors was done by e-mail or directly in dental offices. Patient questionnaires were distributed directly in dental offices within the Faculty of Dentistry, UMF Cluj Napoca.

The questionnaire addressed to dentists included questions about treatment options in case of two scenarios concerning an anterior and a posterior tooth with apical periodontitis, with or without previous endodontic treatment; the questionnaire included questions about dentist’s opinion on factors that could influence the patient in terms of final treatment and also general questions, such as medical specialties, age and years of experience or environment in which it works.

The questionnaire addressed to patients included questions about treatment options for various scenarios presented, concerning anterior or posterior teeth with apical periodontitis, but it also included questions about the factors that might influence the patient's decision regarding the treatment in case of apical periodontitis; the questionnaire included a question about the role that each patient wants to play in establishing the treatment plan, but also general questions on age, gender, monthly income, etc.

19

Statistical analysis was performed using SPSS software package, Version 21.0 for Windows (SPSS Inc. Chicago, IL, USA).).

Results After descriptive statistical analysis was performed, preferences rates were

subjected to Chi-square test (including McNemar test for significance). In order to evaluate dentists’ versus patients’ perspective on the factors related to decision-making Kappa test was applied. Statistically significant differences were considered when p ≤ 0.05.

For the questionnaire addressed to dentists, there were not detected statistically significant associations regarding the treatment plan and respondent’s

specialty. “The most recommended" treatment option chosen, for all four scenarios,

was the nonsurgical endodontic treatment, but it was not in significant association with the respondent’ specialty.

Patients who participated in this study preferred the classical endodontic treatment and keeping the tooth on the dental arch. Regarding the scenario concerning the posterior tooth, with a previous endodontic treatment, the patients preferred the endodontic treatment versus the apicoectomy of the tooth. For the anterior tooth, the respondents preferred the apicoectomy.

Regarding the role that patients prefer to play in making clinical decisions, only 11,4% of respondents want to have an active role, while 65,7% of the respondents prefer a passive role in decision-making stage, allowing the physician to decide on the treatment plan.

In the section related to the factors that could influence the therapeutic decision, statistical analysis detected that among the dentists’ and patients’ perspectives there are agreements regarding pre- and post-operative pain, the number of sessions required, the treatment price or the patient's previous experiences.

Conclusions 1. The results indicate that physicians prefer nonsurgical endodontic treatment

in case of a tooth with apical periodontitis, the second option being surgical endodontic therapy - apicoectomy.

2. Patients preferred mostly to keep the tooth on the dental arch, mainly with non-surgical endodontic treatment or with apicoectomy. Nonsurgical endodontic treatment was preferred in case of a posterior tooth.

3. Regarding the role that patients prefer to have in the decision-making stage, we observed a predominantly passive role for survey participants.

General conclusions

For the first study, all four materials tested in this experiment showed to be biocompatible with the bone tissue.

Bone repair processes were more intense for the control orifices compared to the orifices filled with the materials studied, until the interval of 10 weeks, after which there were no significant differences between the control and the holes plugged, bone healing process with same intensity.

For the first group, the orifices filled with glass-ionomer and polycarboxylate showed a minimal inflammatory reaction at the fourth week interval, but at the end of the study there was no significant difference between the three orifices. For the second group, the orifice filled with the composite resin demonstrated a significant

20

inflammatory reaction from the fourth week and starting on the sixth week for the orifices filled with the MTA based cement. For the first group, the inflammatory reaction was lower compared to that of the second group, even for the orifices filled with MTA-based cement.

Within the limitations of the second study, the results revealed no difference in microleakage between all four materials used as root-end fillers.

Scanning Electron Microscopy (SEM) evaluation showed a significant difference between the sealing ability of polycarboxylate cement versus the control group. No statistically significant difference was observed between the four materials used in this experimental study.

Although it has a relatively higher citotoxicity and lower sealing ability than MTA®, according to the published literature, Biodentine® could be an efficient alternative when used as a root-end filling material because of its physical, biological and handling properties.

However, in order to draw definitive conclusions about the use of Biodentine® in periodontal surgery, further prospective clinical studies and also randomized control trials with a long term follow up are necessary.

The results indicate that physicians prefer nonsurgical endodontic treatment in case of a tooth with apical periodontitis and the second option is surgical endodontic therapy - apicoectomy.

Patients preferred mostly to keep the tooth on the dental arch, mainly with non-surgical endodontic treatment or with apicoectomy. Nonsurgical endodontic treatment was preferred in case of a posterior tooth.

Regarding the role that patients prefer to have in decision-making stage, we observed a predominantly passive role for survey participants.

Between doctors’ and patients’ perspectives about the factors that could influence therapeutic decision, statistical analysis showed an agreement between the views of the two groups of subjects. This could mean that doctors are trying to understand and accept the patients’ perspectives.

We consider that these issues may be researched in future studies on larger groups of doctors and patients in order to confirm the findings and to define new aspects that may influence therapeutic decisions regarding the patient.

rezumatul tezei de doctorat utilizarea materialelor

Documents