È stato utilizzato un modello di testa fantoccio per quantificare la copertura residua di colorante dopo il trattamento con flusso aereo di eritritolo, air-polishing con bicarbonato di sodio o strumentazione con spazzola in nichel-titanio, in due configurazioni di difetto peri-implantare. Tutti i protocolli hanno lasciato un residuo di colorante. L'eritritolo ha lasciato una maggiore copertura residua a livello dell'impianto rispetto agli altri due protocolli sia nei difetti di Classe 1A che di Classe 1B.
Articolo di ricerca
Svuotamento Meccanico delle Superfici degli Implantologia Dentale: Copertura Residua di Colorante e Morfologia Qualitativa della Superficie in un Modello In Vitro con Testa Fantoccio
In questo articolo
Sommario
Abstract
Il debridement meccanico delle superfici implantari è limitato dalla geometria dell'impianto e dalle restrizioni di accesso legate al difetto. Questo studio ha valutato la copertura residua di colorante dopo tre protocolli di debridement meccanico in un modello standardizzato con fantoccio cranico, testando l'ipotesi nulla secondo cui la copertura non sarebbe risultata diversa tra i protocolli all'interno di ciascuna configurazione del difetto. Sessanta impianti in titanio sono stati ricoperti con un colorante permanente e sottoposti a trattamento con airflow a base di eritritolo, air-polishing a base di bicarbonato di sodio o strumentazione con spazzola al nichel-titanio (Ni-Ti) in difetti peri-implantari simulati di Classe 1A e Classe 1B (n = 10 per gruppo). La copertura residua di colorante è stata quantificata a partire da tre proiezioni fotografiche per superficie mediante ImageJ ed espressa come percentuale dell'area implantare proiettabile valutabile coperta da colorante residuo, considerando l'impianto come unità sperimentale. La copertura pre-trattamento è stata standardizzata proceduralmente, ma non misurata quantitativamente; pertanto, i risultati rappresentano la copertura residua post-trattamento piuttosto che la contaminazione rimossa. La microscopia elettronica a scansione (SEM) e la spettroscopia dispersiva di energia a raggi X (EDS) sono state utilizzate per la caratterizzazione descrittiva della superficie. Colorante residuo è stato rilevato su tutti gli impianti. Nei difetti di Classe 1A, la copertura a livello di impianto differiva tra i protocolli (p < 0.001), l'eritritolo mostra una copertura maggiore rispetto al bicarbonato di sodio (aggiustato p < 0.001) e Ni-Ti (regolato p = 0,014). La copertura differiva anche all'interno dei difetti di Classe 1B (p < 0.001), l'erythritolo supera nuovamente il bicarbonato di sodio (aggiustato p = 0,018) e Ni-Ti (aggiustato p < 0.001). Il bicarbonato di sodio e il Ni-Ti non differivano in nessuna delle due configurazioni (aggiustato p = 0,143 e 0.383). Sulla superficie distale dei difetti di Classe 1B, il Ni-Ti ha mostrato una copertura inferiore rispetto a entrambi (aggiustato p = 0,003 e 0.005). La distribuzione dei siti superficiali differiva anche all'interno di ciascun protocollo nei difetti di Classe 1B (p ≤ 0,006). Osservazioni SEM-EDS esplorative su singoli campioni hanno evidenziato differenze nell'aspetto superficiale. Entro i limiti di questo in vitro modello, la copertura residua di colorante variava in base al protocollo, e nessun protocollo ha prodotto una superficie priva di colorante.
Introduzione
Le malattie peri-impiantari sono condizioni altamente prevalenti associate a una significativa morbilità, rappresentando una sfida clinica importante nell'odontoiatria implantare contemporanea1. Secondo il World Workshop del 2017 sulla Classificazione delle Malattie e delle Condizioni Parodontali e Peri-Implantari, la peri-implantite è definita come una condizione patologica associata alla placca che interessa i tessuti circostanti gli impianti dentali, caratterizzata da infiammazione della mucosa peri-impiantare e da una progressiva perdita dell'osso di sostegno2,3. Evidenze epidemiologiche indicano che quasi un paziente su cinque (19%–22%) potrebbe sviluppare la peri-implantite4,5.
Poiché l'accumulo batterico è il fattore eziologico primario, una gestione efficace della peri-implantite dipende dalla rimozione completa del biofilm disbiotico dalla superficie dell'impianto, al fine di arrestare il processo infiammatorio6. Tuttavia, ciò rimane una sfida a causa della complessa topografia macro- e microscopica delle superfici implantari. Di conseguenza, gli approcci chirurgici che consentono un accesso diretto alla superficie dell'impianto sono considerati la strategia più prevedibile per ottenere una decontaminazione meccanica efficace nei difetti ossei peri-implantari avanzati7,8. Gli esiti del trattamento sono inoltre influenzati dalla morfologia del difetto e dalla capacità dei metodi di decontaminazione di raggiungere adeguatamente la superficie implantare interessata9,10.
Un'ampia gamma di proprietà meccaniche sono state proposte strategie di decontaminazione, tra cui curette, strumenti ultrasonici, sistemi ad abrasione aerea e spazzole rotanti al titanio11,12Nonostante ricerche approfondite, non è stato raggiunto un consenso riguardo alla modalità più efficace per il trattamento della peri-implantite13Un metodo ideale di decontaminazione meccanica dovrebbe non solo rimuovere in modo efficace il biofilm e i depositi, ma anche evitare alterazioni dannose significative della superficie dell'impianto.14,15. Meccanico convenzionale approcci, come curette e dispositivi ultrasonici, possono indurre danni alla superficie16 e spesso non riescono a ripristinare le proprietà superficiali delle superfici implantari ruvide17.
I sistemi ad abrasione aerea sono utilizzati per la rimozione del biofilm dalle superfici dentali e dagli impianti. Sebbene il termine lucidatura aerea sia tradizionalmente stato applicato alla rimozione del biofilm mediante polveri contenenti eritritolo, glicina, bicarbonato di sodio e carbonato di calcio, un recente consenso tra esperti ha proposto il termine flusso d'aria come terminologia più appropriata quando un dispositivo specifico viene utilizzato con una polvere di eritritolo da 14 µm appositamente sviluppata18. Di conseguenza, l'intervento basato sull'eritritolo nel presente studio è indicato come flusso d'aria con eritritolo, mentre l'intervento basato sul bicarbonato di sodio è indicato come lucidatura aerea con bicarbonato di sodio.
Tra i nuovi approcci meccanici, i sistemi ad abrasione aerea e le spazzole rotanti hanno ricevuto un'attenzione crescente. Revisioni sistematiche di studi in vitro indicano che i sistemi ad abrasione aerea possono ottenere una significativa decontaminazione della superficie dell'impianto, sebbene la contaminazione residua vari in base alle caratteristiche della polvere, alle proprietà della superficie dell'impianto, ai parametri del dispositivo e alla accessibilità della superficie19,20. In modelli di simulazione chirurgica, i sistemi ad abrasione aerea e le spazzole rotanti in titanio hanno dimostrato prestazioni di pulizia favorevoli rispetto ai metodi convenzionali come curette e dispositivi ultrasonici21,22,23,24,25,26. Diversi di questi studi hanno valutato spazzole rotanti in titanio piuttosto che in nichel-titanio (Ni-Ti); pertanto, i loro risultati non devono essere interpretati come evidenza diretta sull'uso strumentale delle spazzole in Ni-Ti. Le evidenze specifiche relative alle spazzole in Ni-Ti rimangono limitate e sono attualmente confinate a studi in vitro che valutano l'efficacia nella rimozione del biofilm e le alterazioni delle caratteristiche della superficie in titanio27,28.
Nonostante questi progressi, i confronti diretti tra l'uso di eritritolo con flusso d'aria, la levigatura aerea con bicarbonato di sodio e lo strumento a spazzola in Ni-Ti all'interno di un singolo modello sperimentale standardizzato rimangono limitati, in particolare in condizioni che includono un accesso chirurgico ristretto e diverse configurazioni dei difetti peri-implantari. In modo significativo, gran parte delle evidenze disponibili proviene da modelli di laboratorio semplificati che non riproducono adeguatamente le limitazioni cliniche di accesso o la morfologia dei difetti29. È quindi necessario sviluppare modelli sperimentali che integrino queste sfide cliniche nel disegno dello studio. Per colmare questa lacuna, il presente studio ha utilizzato modelli di peri-implantite stampati in tre dimensioni (3D) rappresentanti due diverse configurazioni di difetto, integrati in una testa fantoccio odontoiatrica per riprodurre vincoli di accesso predeterminati. L'obiettivo dello studio era confrontare la copertura residua di colorante dopo il trattamento mediante levigatura aerea con bicarbonato di sodio, flusso d'aria con eritritolo e strumentazione con spazzola in Ni-Ti all'interno di ciascuna configurazione di difetto. La morfologia della superficie dell'impianto e la composizione elementare campionata sono state inoltre caratterizzate in modo qualitativo mediante microscopia elettronica a scansione e spettroscopia dispersiva di energia a raggi X come risultati esplorativi. L'ipotesi nulla era che la copertura residua di colorante a livello dell'impianto non differisse tra i tre protocolli di detersione, testati separatamente all'interno di ciascuna configurazione di difetto.
Protocollo
La descrizione di questo studio in vitro con testa fantoccio è stata riesaminata e strutturata in riferimento alla Checklist per la Segnalazione degli Studi In Vitro (CRIS) per la ricerca odontoiatrica sperimentale30. È stata ottenuta l'approvazione etica dal Comitato Etico per la Ricerca Clinica della Facoltà di Medicina dell'Università di Akdeniz (06.03.2025; Numero della Delibera: TBAEK-282). Il protocollo sperimentale è stato adattato da metodologie precedentemente stabilite26 e ulteriormente perfezionato sulla base di studi successivi29,31, con modifiche introdotte per riprodurre vincoli di accesso standardizzati. Ciascuno dei tre metodi di decontaminazione meccanica (aerosol di eritritolo, aerosol di bicarbonato di sodio, spazzola al Ni-Ti) è stato valutato separatamente in entrambe le configurazioni di difetto da peri-implantite (Classe 1A e Classe 1B), portando a un totale di sei gruppi sperimentali. Il flusso di lavoro complessivo e la struttura dei gruppi sperimentali sono presentati rispettivamente in Figura 1 e Figura 2. I nomi commerciali, i produttori e i numeri di catalogo di tutti i materiali e strumenti sono riportati nella Tabella dei Materiali.
Figura 1: Impostazione sperimentale. (A) Integrazione del modello in resina stampato in 3D nella testa fantoccio e (B) creazione di un'impaginazione sperimentale standardizzata che simula condizioni cliniche. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 2: Diagramma di flusso schematico che illustra la progettazione dello studio e l'assegnazione ai gruppi sperimentali. SB, bicarbonato di sodio. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
È stato effettuato un calcolo a priori della dimensione del campione utilizzando G*Power 3.1 (ANOVA: effetti fissi, omnibus, ad un fattore). Sulla base di dati provenienti da uno studio in vitro comparabile31, è stato assunto un effetto di dimensione f = 0,50. Con α = 0,05, potenza dell'80% e sei gruppi sperimentali, la dimensione minima calcolata del campione totale era di 58 impianti. Per consentire un'allocazione equa tra i sei gruppi, la dimensione del campione è stata aumentata a 60 impianti, ottenendo 10 impianti per gruppo e una potenza stimata di circa 0,83 secondo il modello prefissato. Per le analisi principali, i tre protocolli di debridement sono stati confrontati separatamente all'interno di ciascuna configurazione del difetto, con 10 impianti per protocollo. Un'analisi di sensibilità basata sul corrispondente modello omnibus a effetti fissi con tre gruppi ha indicato che una dimensione totale del campione di 30 impianti garantisce una potenza dell'80% nel rilevare un effetto di dimensione di circa f = 0,60 o superiore a α = 0,05. L'analisi esplorativa dell'interazione tra protocollo e configurazione del difetto non è stata utilizzata per la determinazione iniziale della dimensione del campione.
in vitro Preparazione del modello di difetto peri-implantare tridimensionale
Un modello mandibolare educativo in materiale fantoccio è stato modificato rimuovendo il primo molare mandibolare e sostituendo la sede con un materiale siliconico morbido per creare una cresta alveolare piatta. Il modello è stato digitalizzato mediante uno scanner da laboratorio e i dati STL risultanti sono stati importati in un software odontoiatrico di progettazione assistita da computer (CAD) per la progettazione virtuale del difetto. Le configurazioni dei difetti peri-implantari sono state progettate digitalmente per simulare i due tipi di difetto più frequentemente osservati a livello implantare, Classe 1A e Classe 1B, in base ai dati riportati da Monje et al.32. La classe 1A rappresentava un difetto di deiscenza vestibolare, mentre la classe 1B rappresentava un difetto intrabonario combinato a due o tre pareti. Per i difetti di classe 1A, il difetto vestibolare si estendeva per 5 mm e misurava 4,2 mm in larghezza, corrispondente al diametro dell'impianto utilizzato nello studio. I difetti di classe 1B includevano inoltre componenti mesiali e distali, ciascuno esteso in profondità di 5 mm. I file STL definitivi sono stati realizzati mediante un sistema di stampa tridimensionale (3D) e resina per modelli. Dopo la stampa, i modelli sono stati risciacquati in etanolo al 96% per 5-10 minuti e post-polimerizzati per 5 minuti secondo il protocollo di lavorazione raccomandato. Per la stabilizzazione, ciascun modello è stato montato su unità di testa fantoccio mediante un sistema di fissaggio personalizzato. Un dado metallico compatibile con il sistema fantoccio è stato posizionato al centro della base di ciascun modello. La superficie di adesione è stata leggermente irruvidita per migliorare la ritenzione meccanica, dopodiché il componente metallico è stato fissato con un adesivo universale e ulteriormente rinforzato con resina composita fluida per minimizzare i micromovimenti durante lo strumentario.
Specimeni di impianto e contaminazione simulata
Un totale di 62 impianti dentali in titanio di grado 4 a livello osseo (PrimeTaper EV) con un diametro di 4,2 mm e una lunghezza di 11 mm sono stati utilizzati. Gli impianti presentavano un passo della filettatura macro di 0,75 mm e un passo della filettatura micro di 0,25 mm. Si trattava di impianti a forma di vite con una superficie definita ottenuta mediante sabbiatura, seguita da trattamento in una soluzione diluita di acido fluoridrico. Tutti e 62 gli impianti erano unità sterili, prodotte industrialmente, con specifiche identiche e provenienti da un unico lotto di produzione (lotto n. 527590). Due impianti sono stati utilizzati come controlli: un controllo positivo, sottoposto alla stessa procedura di contaminazione simulata degli esemplari sperimentali ma senza debridement, e un controllo di riferimento sterile, che non è stato né contaminato né manipolato. I restanti 60 impianti sono stati distribuiti tra i sei gruppi sperimentali (n = 10 per gruppo) secondo una sequenza fissa anziché mediante una sequenza di assegnazione casuale formalmente generata, e l'assegnazione non è stata mascherata.
La sequenza di assegnazione fissa era la seguente: i primi 10 impianti sono stati assegnati al gruppo eritritolo Classe 1A, seguiti da 10 impianti assegnati al gruppo eritritolo Classe 1B, 10 al gruppo bicarbonato di sodio Classe 1A, 10 al gruppo bicarbonato di sodio Classe 1B, 10 al gruppo spazzola Ni-Ti Classe 1A e gli ultimi 10 al gruppo spazzola Ni-Ti Classe 1B. Anche l'ordine di esecuzione del protocollo era predeterminato e non randomizzato: prima è stato eseguito il trattamento con eritritolo, seguito da quello con bicarbonato di sodio e infine dall'uso dello strumento a spazzola Ni-Ti.
La contaminazione simulata è stata eseguita in modo sequenziale in lotti specifici del protocollo composti da 20 impianti, comprendenti i gruppi Classe 1A e Classe 1B assegnati allo stesso protocollo di debridement. Un giorno prima di ogni sessione di debridement, il corrispondente lotto di 20 impianti è stato immerso in un colorante permanente rosso per 15 s, quindi essiccato all'aria in posizione capovolta per 24 h a temperatura ambiente. Al termine del periodo di essiccazione di 24 h, è stato eseguito il protocollo di debridement pertinente. Questa sequenza è stata completata prima per i gruppi con eritritolo, seguiti dai gruppi con bicarbonato di sodio e, infine, dai gruppi con spazzola in Ni-Ti. Di conseguenza, ogni lotto specifico del protocollo ha subito la stessa sequenza di immersione nel colorante, essiccazione di 24 h e successivo debridement in giorni di trattamento consecutivi. L’impianto di controllo positivo è stato contaminato separatamente dopo il completamento di tutte le sessioni di debridement, utilizzando lo stesso procedimento di immersione nel colorante per 15 s e essiccazione per 24 h. Non ha subito alcun debridement ed è servito come riferimento per l’aspetto di una superficie completamente contaminata e non strumentata. Durante la preparazione dei campioni, gli impianti sono stati maneggiati esclusivamente mediante driver per impianti o perni per impronta al fine di minimizzare contaminazioni superficiali accidentali. Un singolo operatore (B.B.A.) ha posizionato tutti gli impianti sperimentali nei modelli stampati in 3D. Le osteotomie sono state preparate utilizzando un motore chirurgico a 800 giri/min e orientate parallelamente ai denti adiacenti. Ogni impianto è stato posizionato con 6 mm del corpo impiantare incorporato all’interno del modello e 5 mm coronali esposti, riproducendo così l’estensione predeterminata della perdita ossea peri-impiantare simulata. Poiché sia il protocollo di debridement sia la configurazione del difetto erano evidenti durante la strumentazione, non è stato possibile applicare l’accecamento dell’operatore. Il modello rappresentava una condizione di strumentazione ad accesso aperto, concepita per approssimare l’accesso disponibile dopo l’esposizione chirurgica33. I tessuti molli, il sanguinamento, la saliva e l’ambiente della ferita chirurgica non sono stati riprodotti, e non è stata effettuata alcuna reale elevazione di lembo.
Protocolli di debridement meccanico
Tutto il debridement le procedure sono state eseguite dallo stesso ricercatore (B.B.A.) in condizioni standardizzate con testa-fantoccio. Tre debridement meccanici sono stati valutati i seguenti metodi: eritritolo con flusso d'aria (E), aerosol di bicarbonato di sodio (SB) e strumentazione con spazzola al nichel-titanio (Ni-Ti). Ciascun protocollo è stato valutato sia nelle configurazioni di difetto di Classe 1A che di Classe 1B. Il tempo totale di strumentazione è stato predeterminato in 2 minuti per i difetti di Classe 1A e in 3 minuti per quelli di Classe 1B, in conformità con il protocollo sperimentale precedentemente descritto31; la durata maggiore del trattamento per i difetti di Classe 1B ha tenuto conto dei componenti aggiuntivi a livello mesiale e distale. Nei difetti di Classe 1A, l'intero periodo di trattamento di 2 minuti è stato dedicato alla superficie vestibolare esposta. Nei difetti di Classe 1B, il periodo di trattamento di 3 minuti è stato suddiviso equamente tra le tre superfici esposte, con 60 secondi dedicati a ciascuna delle superfici vestibolare, mesiale e distale, cronometrati mediante un cronometro. Questa ripartizione temporale è stata applicata in modo identico nei tre protocolli di detersione. Poiché la durata totale del trattamento era predeterminata in base alla configurazione del difetto e non per uniformare l'esposizione tra le singole superfici, l'esposizione specifica per superficie differiva tra i difetti di Classe 1A e quelli di Classe 1B. Di conseguenza, gli esiti a livello dell'impianto non sono stati confrontati direttamente tra le due configurazioni di difetto; i confronti tra protocolli sono stati effettuati separatamente all'interno di ciascuna configurazione.
Per il protocollo di insufflazione aerea di eritritolo, la polvere di eritritolo da 14 µm è stata somministrata mediante un manipolo submucoso a una pressione operativa fissa di 6 bar. In conformità con le raccomandazioni del produttore per l'applicazione submucosa, l'impostazione della potenza è stata mantenuta nell'intervallo raccomandato di 5–10, mentre l'impostazione dell'acqua è stata regolata al livello massimo (10). L'ugello è stato spostato continuamente lungo la superficie dell'impianto esposta mediante movimenti verticali, senza essere tenuto fermo durante lo strumento. È stato utilizzato un nuovo puntale submucoso per ciascun impianto (Figura 3A).
Figura 3: Applicazione dei tre protocolli di debridamento meccanico. (A) air-flowing con eritritolo utilizzando una punta submucosa, illustrato in un difetto di Classe 1A; (B) air-polishing con bicarbonato di sodio utilizzando una punta supramucosa, illustrato in un difetto di Classe 1B; e (C) strumentazione con spazzola in Ni–Ti, illustrata in un difetto di Classe 1B. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Per il protocollo di air-polishing con bicarbonato di sodio, una polvere di bicarbonato di sodio di circa 40 µm è stata erogata utilizzando una punta supramucosa a una pressione operativa fissa di 4 bar. In conformità con le raccomandazioni del produttore, l'impostazione della potenza è stata mantenuta nell'intervallo 2–6, quella dell'acqua al livello massimo (10) e la distanza di lavoro a 2–5 mm, con un'angolazione compresa tra 15° e 80° rispetto alla superficie dell'impianto. Durante l'applicazione, l'angolazione è stata regolata continuamente all'interno di questo intervallo mentre si eseguivano movimenti oscillatori semicircolari, e la punta non è stata mantenuta ferma (Figura 3B).
Per il protocollo con spazzola in nichel-titanio, un sistema rotante di spazzole in nichel-titanio è stato utilizzato a 900 giri al minuto mediante un contrangolo chirurgico, entro il range operativo raccomandato dal produttore di 600–1.200 giri al minuto. È stata mantenuta un'irrigazione continua con soluzione salina sterile per tutta la durata dello strumento, in conformità con le istruzioni del produttore. Lo strumento è stato eseguito utilizzando la tecnica "a contatto e ritiro" raccomandata dal produttore, che prevede movimenti delicati di contatto e ritrazione per mantenere un contatto controllato della spazzola con la superficie dell'impianto. La selezione della spazzola è stata definita in anticipo prima dello strumento, in base alle caratteristiche descritte dal produttore per ciascun modello di spazzola e alla geometria di accesso della superficie del difetto corrispondente; la stessa assegnazione predeterminata è stata applicata a tutti gli impianti all'interno di ciascuna configurazione del difetto, senza effettuare alcuna selezione durante lo strumento.
Le spazzole Pocket Short, concepite per l'accesso ai settori posteriori/molari, sono state assegnate alla superficie vestibolare. Le spazzole Omega, progettate per facilitare l'accesso in aree profonde e con spazio ridotto, sono state inoltre assegnate alle superfici mesiali e distali per migliorare lo strumento all'interno dell'anatomia ristretta del difetto prossimale. Le spazzole Nano, caratterizzate da una punta conica stretta pensata per un accesso mirato, sono state utilizzate su tutte le superfici strumentate nella regione cervicale a microfiletto e nelle cavità interfilettate. Nei difetti di Classe 1A, le spazzole Pocket Short e Nano sono state applicate ciascuna per 1 minuto, ottenendo un tempo totale standardizzato di strumentazione pari a 2 minuti. Nei difetti di Classe 1B, è stato assegnato 1 minuto a ciascuna delle superfici vestibolare, mesiale e distale. La superficie vestibolare è stata strumentata per 30 secondi con la spazzola Pocket Short, seguita da 30 secondi con la spazzola Nano. Ogni superficie prossimale è stata strumentata per 30 secondi con la spazzola Omega, seguita da 30 secondi con la spazzola Nano, ottenendo un tempo totale standardizzato di strumentazione di 3 minuti per i difetti di Classe 1B. Ogni set di spazzole è stato sostituito dopo ogni cinque impianti (Figura 3C).
Documentazione fotografica e analisi delle immagini
Immediatamente dopo la detersione, gli impianti sono stati rimossi dai modelli, delicatamente asciugati con aria per 10 s e posizionati in appositi supporti fotografici in acrilico standardizzati22,25,26,34. Le immagini sono state acquisite mediante una fotocamera digitale dotata di obiettivo macro con parametri fissi: ISO 160, apertura f/16, tempo di posa 1/250 s e distanza tra fotocamera e impianto di 15 cm. Le fotografie sono state ottenute con una vista frontale (0°), perpendicolare all’asse longitudinale dell’impianto, e con angolazioni coronali e apicali di circa 30°, in accordo con precedenti protocolli in vitro23,24,26,31. Per i difetti di Classe 1A, sono state acquisite tre immagini standardizzate per ciascun impianto alle angolazioni predefinite (Figura 4). Per i difetti di Classe 1B, sono state ottenute nove immagini per impianto, corrispondenti a tre superfici (vestibolare, mesiale e distale) per ciascuna delle tre angolazioni (Figura 5). In totale, 360 immagini ad alta risoluzione sono state incluse nell’analisi.
Figura 4: Immagini macroscopiche rappresentative delle superfici degli impianti dopo il debridement nel gruppo di difetti di Classe 1A. (A) eritritolo, (B) bicarbonato di sodio e (C) Ni–Ti. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 5: Immagini macroscopiche rappresentative delle superfici degli impianti vestibolari dopo il debridement nel gruppo di difetti di Classe 1B. (A) eritritolo, (B) bicarbonato di sodio e (C) Ni–Ti. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Ogni superficie è stata fotografata in tre angolazioni utilizzando un supporto personalizzato. Le tre angolazioni fotografiche sono state incorporate come componenti complementari della procedura di misurazione, piuttosto che come osservazioni sperimentali indipendenti. Poiché gli aspetti orientati in senso coronale e apicale della geometria dei micro- e macrofiletti non sono completamente visibili in un'unica proiezione frontale, sono state utilizzate viste frontali, coronali e apicali per fornire rappresentazioni complementari di ciascuna superficie valutata. Di conseguenza, le tre misurazioni specifiche per proiezione ottenute dalla stessa superficie sono state considerate misurazioni ripetute di quella superficie e non sono state sottoposte a confronti inferenziali indipendenti.
L'analisi delle immagini è stata eseguita utilizzando ImageJ. Per ogni immagine post-debridement, un'area di analisi specifica per l'immagine è stata definita come l'intero segmento dell'impianto corrispondente ai 5 mm coronali rimasti esposti durante lo strumento. I 6 mm apicali dell'impianto di 11 mm, corrispondenti alla porzione incorporata all'interno del modello di difetto, sono stati esclusi. All'interno di quest'area valutabile, sono state misurate in pixel l'area totale proiettata dell'impianto e l'area coperta dal colorante rosso residuo. La copertura residua del colorante post-trattamento è stata calcolata per ogni proiezione come l'area proiettata coperta dal colorante residuo divisa per l'area totale proiettata valutabile dell'impianto all'interno della stessa immagine, moltiplicata per 100. Poiché l'area proiettata assoluta variava in base all'angolazione fotografica e a lievi differenze nel ritaglio del campione, le aree assolute in pixel non sono state confrontate tra le immagini o tra i gruppi sperimentali; tutti i confronti quantitativi si sono basati sulla percentuale di copertura del colorante residuo calcolata all'interno di ciascuna immagine. Nessun miglioramento digitale è stato applicato alle immagini grezze. La copertura del colorante pre-trattamento non è stata misurata quantitativamente per singoli impianti, e nessun set di dati fotografici separato pre-trattamento è stato acquisito. L'inquinamento iniziale è stato invece standardizzato proceduralmente utilizzando un identico protocollo di immersione nel colorante e di essiccazione per tutti i campioni. Di conseguenza, non è stato effettuato alcun confronto inferenziale intra-impianto tra pre- e post-trattamento, e il risultato quantitativo è stato definito esclusivamente come copertura residua del colorante post-trattamento, senza essere interpretato come la quantità o la percentuale di contaminazione rimossa rispetto al valore iniziale.
Prima dell'analisi delle immagini, il primo ricercatore (B.B.A.) ha sostituito gli identificatori originali dei campioni (1.1–6.10), che codificavano l'assegnazione al gruppo sperimentale, con codici numerici a quattro cifre non sequenziali. Solo i file delle immagini ricodificate sono stati forniti al secondo ricercatore (K.U.), e la corrispondenza tra i codici numerici e i gruppi originali di trattamento e difetto non è stata rivelata durante l'analisi delle immagini. Il secondo ricercatore, che non ha eseguito i metodi di debridement, ha quindi effettuato tutte le misurazioni delle immagini in cecità rispetto all'identità e all'assegnazione ai gruppi dei campioni. Ogni immagine è stata analizzata in triplice replicato, e il valore medio è stato registrato; i singoli valori ripetuti non sono stati conservati. Per ciascuna superficie valutata, la copertura residua del colorante è stata inizialmente calcolata separatamente per le proiezioni frontale, coronale e apicale. Le tre percentuali specifiche per proiezione sono state quindi mediate con uguale peso per generare un singolo valore a livello di superficie per ciascun impianto. Per i difetti di Classe 1A, il valore a livello di impianto corrispondeva al valore a livello di superficie vestibolare. Per i difetti di Classe 1B, il valore a livello di impianto è stato calcolato come media dei valori a livello di superficie vestibolare, mesiale e distale. L'unità sperimentale per le analisi inferenziali è stata definita a livello di impianto, piuttosto che a livello di singola immagine o proiezione fotografica.
L'esito primario era la percentuale di copertura residua del colorante a livello dell'impianto dopo il trattamento (%). Il confronto primario ha valutato le differenze tra i tre protocolli di debridement separatamente all'interno di ciascuna configurazione del difetto. La copertura residua del colorante specifica per superficie sulle superfici vestibolare, mesiale e distale dei difetti di Classe 1B è stata valutata come esito secondario. I valori a livello di impianto per i difetti di Classe 1A e Classe 1B non sono stati confrontati statisticamente poiché derivavano da insiemi diversi di superfici valutate e perché la durata del trattamento differiva tra le due configurazioni del difetto.
Caratterizzazione esplorativa della superficie mediante SEM ed EDS
La caratterizzazione della superficie è stata eseguita su otto impianti: uno per ciascuno dei sei gruppi sperimentali, insieme a due controlli — un controllo di riferimento sterile e un impianto interamente rivestito con colorante, non strumentato. All'interno di ciascun gruppo sperimentale, il campione è stato selezionato casualmente: i dieci impianti sono stati numerati, dei biglietti numerati corrispondenti sono stati estratti da un contenitore opaco e il campione corrispondente al numero estratto è stato esaminato. La selezione è stata effettuata dopo il completamento di tutte le operazioni di strumentazione e di analisi fotografica. I campioni di controllo sono stati esaminati nelle stesse regioni predeterminate e con parametri di imaging identici a quelli dei campioni sperimentali. Poiché non si può presumere che un singolo campione per gruppo rappresenti l'intero gruppo, questa parte dello studio è qualitativa ed esplorativa, e i risultati sono riportati come osservazioni su singoli campioni piuttosto che come effetti a livello di protocollo. I campioni sono stati conservati in contenitori sterili e montati su supporti utilizzando nastro conduttivo in carbonio. Per standardizzare l'orientamento dell'immagine, gli impianti sono stati pre-marcare nella regione cervicale. La morfologia della superficie è stata esaminata sulle facce vestibolare, mesiale e distale a diverse ingrandimenti, inclusi ×100, ×250, ×500, ×1000 e ×5000. Sono state effettuate ulteriori acquisizioni a ingrandimento ×10.000 quando era necessaria una valutazione dettagliata. La microscopia elettronica a scansione a emissione di campo è stata eseguita a tensioni comprese tra 10 kV e 30 kV con una distanza di lavoro di 12 mm. Per standardizzare l'imaging al SEM, sono state esaminate in modo coerente le stesse regioni predeterminate su tutti i campioni. Contando in direzione apicale a partire dal margine cervicale dell'impianto, sono stati selezionati il secondo microfiletto all'interno della zona microfilettata cervicale e il secondo macrofiletto all'interno del corpo dell'impianto31. L'analisi si è concentrata su un'area standardizzata di 1 mm2 all'interno di ciascuna di queste due regioni. È stata eseguita la spettroscopia di energia dispersiva a raggi X (EDS) per identificare la composizione elementare dei depositi osservati sulle superfici degli impianti. All'interno di ciascun campo SEM predeterminato, i punti di acquisizione EDS sono stati selezionati in base alla presenza di depositi superficiali visivamente identificabili. In assenza di depositi distinti, lo spettro è stato acquisito dalla superficie di titanio esposta all'interno dello stesso campo predeterminato. La selezione dei punti all'interno del campo standardizzato è stata quindi mirata e non sistematica, e le proporzioni elementari risultanti descrivono la composizione di depositi individuali; non rappresentano la composizione media della superficie di un campione, l'estensione del deposito o la proporzione della superficie interessata. Non sono stati effettuati confronti quantitativi del contenuto elementare tra i gruppi. I risultati ottenuti con SEM ed EDS sono stati considerati osservazioni qualitative esplorative e non sono stati sottoposti ad analisi statistica inferenziale.
Analisi statistica
Le analisi statistiche sono state eseguite utilizzando IBM SPSS Statistics 25. L'impianto è stato definito come unità sperimentale per tutte le analisi inferenziali. Le assunzioni sulla distribuzione sono state valutate mediante il test di Shapiro-Wilk. Considerate le piccole dimensioni dei gruppi (n = 10) e la presenza di non normalità in alcune cellule delle superfici dei protocolli, sono state utilizzate costantemente procedure non parametriche per le analisi confermatorie. I dati sono riportati sia come media ± deviazione standard che come mediana con intervallo interquartile, a scopo descrittivo. I tre protocolli di debridement sono stati confrontati separatamente all'interno di ciascuna configurazione di difetto mediante il test di Kruskal-Wallis, seguito da confronti pairwise di Dunn con aggiustamento di Bonferroni quando il test globale risultava significativo. Nei difetti di Classe 1B, i confronti tra protocolli sono stati effettuati separatamente per le superfici vestibolare, mesiale e distale. Poiché queste superfici sono state valutate ripetutamente sugli stessi impianti, le differenze tra siti superficiali all'interno di ciascun protocollo sono state valutate mediante il test di Friedman, seguito da confronti pairwise di Wilcoxon con aggiustamento di Bonferroni. Come analisi esplorativa, gli effetti del protocollo di debridement, della configurazione del difetto e della loro interazione sono stati valutati mediante un’analisi della varianza a due vie limitata alla superficie vestibolare, l’unica superficie valutata con una costruzione di misurazione identica in entrambe le configurazioni del difetto. Le assunzioni del modello sono state verificate mediante analisi dei residui e test di Levene per l’omogeneità della varianza. Questa analisi è stata considerata esplorativa. Le misurazioni specifiche per proiezione provenienti dagli angoli fotografici frontale, coronale e apicale sono state mantenute per la descrizione in Tabella Supplementare 1, ma non sono state sottoposte a confronti inferenziali poiché rappresentavano proiezioni complementari della stessa superficie implantare piuttosto che risultati sperimentali indipendenti. Le dimensioni dell'effetto sono state riportate come η2H = (H − k + 1)/(n − k) per le analisi di Kruskal-Wallis, W di Kendall per le analisi di Friedman, r = |z|/√N per i confronti pairwise di Wilcoxon con segni, dove N rappresentava il numero di osservazioni accoppiate, e η2 parziale per l’analisi esplorativa della varianza a due vie. Inoltre, è stato riportato il d di Cohen come differenza media standardizzata descrittiva per i confronti pairwise tra gruppi indipendenti. La significatività statistica è stata fissata a p < 0.05. I test d'ipotesi pairwise erano a due code e corretti per confronti multipli come specificato sopra.
Risultati
Copertura residua del colorante dopo il trattamento e confronti tra protocolli a livello di impianto
I confronti di conferma tra i protocolli di debridamento sono stati eseguiti separatamente all'interno di ciascuna configurazione del difetto, considerando l'impianto come unità sperimentale. I valori descrittivi per tutti i protocolli, le configurazioni del difetto e i siti della superficie sono riportati nella Tabella 1. La copertura residua del colorante è stata rilevata su ogni impianto in tutti e sei i gruppi sperimentali; nessun campione era completamente privo di colorante residuo dopo il debridamento.
Nei difetti di Classe 1A, la copertura residua di colorante a livello dell'impianto differiva in modo significativo tra i tre protocolli di debridement (Kruskal-Wallis H = 23,28, p < 0.001, η2H = 0,79; Tabella 2). La copertura residua di colorante è risultata più elevata dopo il protocollo con eritritolo (36,80%) ± 2,45%; mediana 37,11%, IQR 35,10–38,77) e più basso seguendo il protocollo con bicarbonato di sodio (19,63%) ± 4,44%; mediana 20,04%, IQR 15,46–23,12), con il protocollo con spazzola Ni-Ti che mostra valori intermedi (26,31%) ± 3,04%; mediana 26,30%, IQR 23,91–28,21). I confronti a coppie di Dunn hanno mostrato una maggiore copertura residua del colorante dopo il protocollo con eritritolo rispetto al protocollo con bicarbonato di sodio (aggiustato p < 0.001, d = 4,79) o il protocollo con spazzolino Ni-Ti (aggiustato p = 0,014, d = 3,80). La differenza tra i protocolli di bicarbonato di sodio e spazzola in Ni-Ti non è risultata statisticamente significativa (aggiustata p = 0,143).
Nei difetti di Classe 1B, il valore complessivo a livello dell'impianto, calcolato come media dei valori a livello delle superfici vestibolare, mesiale e distale, differiva anche tra i protocolli (H = 18,71, p < 0.001, η2H = 0,62; Tabella 3La copertura residua del colorante era del 39,91% ± 3,38% (mediana 39,39%, IQR 38,11–42,71) per il protocollo con eritritolo, 33,69% ± 3,52% (mediana 33,85%, IQR 32,53–36,26) per il protocollo con bicarbonato di sodio e 30,75% ± 1,97% (mediana 30,25%, IQR 29,64–31,10) per il protocollo con spazzola Ni-Ti. La copertura residua del colorante è risultata maggiore con l'erytritolo rispetto al bicarbonato di sodio (aggiustato) p = 0,018, d = 1,80) e la spazzola Ni-Ti (aggiustato p < 0.001, d = 3,31), mentre bicarbonato di sodio e spazzola in Ni-Ti non differivano in modo significativo (aggiustato p = 0,383).
I valori a livello di impianto non sono stati confrontati statisticamente tra le configurazioni di difetto di Classe 1A e Classe 1B perché derivavano da insiemi diversi di superfici valutate e la durata del trattamento differiva tra le due configurazioni.
Confronti specifici per superficie all'interno dei difetti di Classe 1B
I confronti tra protocolli sono stati eseguiti separatamente per le superfici vestibolari, mesiali e distali all'interno dei difetti di Classe 1B (Tabella 3).
Sulla superficie vestibolare, la copertura residua del colorante differiva significativamente tra i tre protocolli (H = 18,36, p < 0.001, η2H = 0,61). La copertura media residua del colorante è stata del 35,48% ± 6,51% per l'eritritolo, 21,35 ± 5,70% per il bicarbonato di sodio e 21,74% ± 2,23% per lo spazzolino Ni-Ti. La copertura residua di colorante è risultata maggiore dopo il protocollo con eritritolo rispetto a quello con bicarbonato di sodio (aggiustato p < 0.001 , d = 2,31) o il protocollo con spazzolino Ni-Ti (aggiustato p = 0,001, d = 2,83), mentre i protocolli con bicarbonato di sodio e spazzola in Ni-Ti non differivano in modo significativo (p corretto = 1.000).
Anche sulla superficie mesiale, la copertura residua di colorante differiva significativamente tra i diversi protocolli (H = 8,28, p = 0,016, η2H = 0,23). La copertura media del colorante residuo è stata del 43,25% ± 2,86% per l'eritritolo, 40,10% ± 6,28% per il bicarbonato di sodio e 38,69% ± 2,47% per lo spazzolino Ni-Ti. Dopo la correzione per confronti multipli, la copertura residua del colorante è risultata maggiore dopo il protocollo con eritritolo rispetto al protocollo con spazzolino Ni-Ti (corretto p = 0,014, d = 1,71). Differenze tra eritritolo e bicarbonato di sodio (p = 0,170) e tra bicarbonato di sodio e la spazzola in Ni-Ti (p = 1,000) non erano statisticamente significativi.
Sulla superficie distale, la copertura residua del colorante differiva significativamente tra i protocolli (H = 14,02, p = 0,001, η2H = 0,45). La copertura media residua del colorante era del 41,00% ± 4,39% per l'erythritolo, 39,61% ± 2,97% per il bicarbonato di sodio e 31,84% ± 4,58% per lo spazzolino Ni-Ti. La copertura residua di colorante è risultata inferiore dopo il protocollo con spazzolino Ni-Ti rispetto a quello con eritritolo (aggiustato p = 0,003 , d = 2,04) o il protocollo con bicarbonato di sodio (aggiustato p = 0,005, d = 2,01), mentre i protocolli con eritritolo e bicarbonato di sodio non differivano in modo significativo (aggiustato p = 1,000).
Distribuzione della copertura del colorante residuo tra i siti della superficie all'interno dei difetti di Classe 1B
Poiché le superfici vestibolari, mesiali e distali sono state valutate sugli stessi impianti, le differenze tra i siti della superficie sono state analizzate separatamente all'interno di ciascun protocollo utilizzando il test di Friedman (Tabella 4). La copertura del colorante residuo differiva in modo significativo tra i siti della superficie per tutti e tre i protocolli: eritritolo (χ2 = 10,40, p = 0,006, W di Kendall = 0,52), bicarbonato di sodio (χ2 = 15,20, p < 0,001, W = 0,76) e spazzola in Ni-Ti (χ2 = 16,20, p < 0,001, W = 0,81).
Secondo il protocollo con eritritolo, la copertura residua di colorante era inferiore sulla superficie vestibolare rispetto alla superficie mesiale (differenza mediana di -8,10 punti percentuali, aggiustata) p = 0,018, r = 0,87), mentre i confronti buccale-distale e mesiale-distale non sono risultati statisticamente significativi (aggiustati p = 0,193 e p = 0,697, rispettivamente). Secondo il protocollo con bicarbonato di sodio, la copertura residua di colorante era inferiore sulla superficie vestibolare rispetto a quella mesiale (differenza mediana di -17,78 punti percentuali, aggiustata p = 0,006, r = 0,98) e superfici distali (-18,47 punti percentuali, aggiustato p = 0,006, r = 0,98), senza differenze significative tra le superfici mesiali e distali (aggiustato p = 1,000). A seguito del protocollo con spazzolino Ni-Ti, la copertura residua di colorante è risultata inferiore sulla superficie vestibolare rispetto a quella mesiale (-17,24 punti percentuali, aggiustati p = 0,006, r = 0,98) e superfici distali (-11,19 punti percentuali, aggiustato) p = 0,012, r = 0,91) ed era inferiore sulla superficie distale rispetto alla superficie mesiale (+6,56 punti percentuali, aggiustato p = 0,018, r = 0,87).
Analisi esplorativa della configurazione del protocollo per difetto
È stata eseguita un'analisi esplorativa della varianza a due vie sulla copertura residua del colorante sulla superficie vestibolare, l'unico risultato misurato utilizzando una costruzione identica in entrambe le configurazioni di difetto. È stato osservato un effetto principale significativo del protocollo di debridement (F(2,54) = 70,48, p < 0,001, η2 parziale = 0,723). Né l'effetto principale della configurazione del difetto (F(1,54) = 1,51, p = 0,224, η2 parziale = 0,027) né l'interazione tra protocollo e configurazione del difetto (F(2,54) = 2,59, p = 0,084, η2 parziale = 0,088) sono risultati statisticamente significativi. Questa analisi è stata esplorativa perché la determinazione iniziale della dimensione del campione non si basava sul rilevamento del termine di interazione, e lo studio, pertanto, non può escludere un piccolo effetto di interazione.
Osservazioni qualitative esplorative con SEM-EDS
I risultati ottenuti con SEM e EDS sono riportati come osservazioni descrittive esplorative effettuate su singoli campioni, comprendenti un impianto per ciascun gruppo sperimentale (n = 1 di 10) e due impianti di controllo, e non sono stati sottoposti ad analisi statistica inferenziale. Nel campione trattato con eritritolo, le regioni microfilettate e macrofilettate esaminate hanno mostrato una morfologia per lo più preservata e un aspetto superficiale relativamente omogeneo rispetto all’impianto di riferimento sterile. Il campione trattato con bicarbonato di sodio ha evidenziato irregolarità granulari localizzate e depositi con aspetto cristallino all’interno della geometria del filetto. Il campione trattato con spazzola in Ni-Ti ha mostrato alterazioni superficiali simili a abrasioni, inclusi graffi, caratteristiche simili a microfessurazioni e arrotondamento dei vertici dei filetti, particolarmente evidenti a ingrandimento maggiore (×5.000; Figura 6, Figura 7 e Figura 8). Tali osservazioni sono di natura descrittiva e non sono state interpretate come effetti del protocollo a livello di gruppo.
Figura 6: Immagini al microscopio elettronico a scansione (SEM) delle superfici con microfiletto e macrofiletto nel difetto di Classe 1A. (A) Superfici con microfiletto e (B) superfici con macrofiletto a ingrandimenti ×100, ×250, ×500, ×1000 e ×5000, confronto tra superfici dell'impianto di riferimento non trattate e superfici strumentate. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 7: Immagini al SEM delle superfici con microfiletto e macrofiletto nella vista vestibolare nel gruppo di difetto di Classe 1B. (A) Superfici con microfiletto e (B) superfici con macrofiletto a ingrandimenti ×100, ×250, ×500, ×1000 e ×5000, confronto tra superfici dell'impianto di riferimento non trattate e superfici strumentate. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 8: Immagini al SEM di campioni del gruppo di difetti di Classe 1A a un ingrandimento di ×10.000. Le immagini mostrano strutture cristalline caratteristiche a forma di ago di particelle di bicarbonato di sodio (NaHCO₃) sulle superfici dei (A) microfiletti e dei (B) macrofiletti. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
I risultati dell'EDS sono stati interpretati in modo descrittivo a livello del sito campionato, piuttosto che come stime quantitative della composizione elementare dell'intera superficie. Sull'impianto di riferimento sterile, è stato rilevato solo titanio nello spettro analizzato. Il controllo rivestito con colorante e non strumentato ha mostrato segnali evidenti di carbonio e ossigeno (Supplementary Figure 1). Sul campione trattato con eritritolo, non sono stati identificati depositi distinti all'interno dei campi esaminati e la superficie esposta analizzata era composta principalmente di titanio. Sul campione trattato con bicarbonato di sodio, segnali di sodio e ossigeno sono stati rilevati in depositi dall'aspetto cristallino, compatibili con residui contenenti sodio derivanti dal protocollo con bicarbonato di sodio. Sul campione trattato con spazzola in Ni-Ti, gli spettri acquisiti dai depositi visibili hanno mostrato carbonio e ossigeno come elementi principali rilevati (Supplementary Figure 2). Gli spettri contenenti carbonio sono stati interpretati con cautela poiché i segnali del carbonio possono essere influenzati da contaminazione superficiale e dalla preparazione del campione.
In questo modello in vitro con testa fantoccio, la copertura residua del colorante dopo il trattamento differiva significativamente tra i tre protocolli di debridement in entrambe le configurazioni del difetto, e l'ipotesi nulla di assenza di differenza tra i protocolli è stata rigettata per l'esito primario. A livello dell'impianto, il protocollo con flusso aereo di eritritolo mostrava una maggiore copertura residua del colorante rispetto ai protocolli di levigatura aerea con bicarbonato di sodio e con spazzola in Ni-Ti sia nei difetti di Classe 1A che di Classe 1B, mentre i protocolli con bicarbonato di sodio e con spazzola in Ni-Ti non differivano significativamente all'interno di nessuna delle due configurazioni. Nei difetti di Classe 1B, il protocollo con spazzola in Ni-Ti mostrava una minore copertura residua del colorante sulla superficie distale rispetto ai protocolli con eritritolo e con bicarbonato di sodio, e la distribuzione del colorante residuo differiva significativamente tra i diversi siti della superficie all'interno di ciascun protocollo. Il colorante residuo è rimasto su tutti gli impianti dopo ciascun protocollo di debridement. L'analisi dell'interazione tra protocollo e configurazione del difetto era esplorativa, mentre i risultati ottenuti con SEM-EDS sono stati interpretati in modo descrittivo; i campioni esaminati mostravano differenze nell'aspetto superficiale e nella composizione elementare rilevata.
DISPONIBILITÀ DEI DATI:
I dati a supporto dei risultati di questo studio, inclusi i set di dati quantitativi grezzi e i file originali di SEM e EDS, sono disponibili come Materiale Supplementare (Supplementary File 1).
| Protocollo | Difetto | Superficie | n | Media ± DS | Mediana [IQR] | Intervallo |
| Eritritolo | Classe 1A | Vestibolare (livello impianto) | 10 | 36,80 ± 2,45 | 37,11 [35,10–38,77] | 32,59–39,99 |
| Eritritolo | Classe 1B | Vestibolare | 10 | 35,48 ± 6,51 | 35,12 [32,69–35,87] | 26,14–50,76 |
| Eritritolo | Classe 1B | Mesiale | 10 | 43,25 ± 2,86 | 44,12 [43,22–44,45] | 36,37–46,56 |
| Eritritolo | Classe 1B | Distale | 10 | 41,00 ± 4,39 | 39,60 [37,81–42,59] | 37,22–50,50 |
| Eritritolo | Classe 1B | Livello impianto | 10 | 39,91 ± 3,38 | 39,39 [38,11–42,71] | 34,84–45,14 |
| Bicarbonato di sodio | Classe 1A | Vestibolare (livello impianto) | 10 | 19,63 ± 4,44 | 20,04 [15,46–23,12] | 13,77–25,93 |
| Bicarbonato di sodio | Classe 1B | Vestibolare | 10 | 21,35 ± 5,70 | 19,76 [16,73–24,65] | 14,72–30,75 |
| Bicarbonato di sodio | Classe 1B | Mesiale | 10 | 40,10 ± 6,28 | 41,28 [34,11–43,56] | 32,03–51,57 |
| Bicarbonato di sodio | Classe 1B | Distale | 10 | 39,61 ± 2,97 | 39,61 [38,12–40,84] | 34,03–44,31 |
| Bicarbonato di sodio | Classe 1B | Livello impianto | 10 | 33,69 ± 3,52 | 33,85 [32,53–36,26] | 27,28–38,15 |
| Spazzola Ni–Ti | Classe 1A | Vestibolare (livello impianto) | 10 | 26,31 ± 3,04 | 26,30 [23,91–28,21] | 22,13–31,28 |
| Spazzola Ni–Ti | Classe 1B | Vestibolare | 10 | 21,74 ± 2,23 | 21,36 [20,16–22,62] | 18,98–26,03 |
| Spazzola Ni–Ti | Classe 1B | Mesiale | 10 | 38,69 ± 2,47 | 38,82 [38,02–40,25] | 34,13–42,24 |
| Spazzola Ni–Ti | Classe 1B | Distale | 10 | 31,84 ± 4,58 | 31,39 [28,85–33,60] | 24,71–40,79 |
| Spazzola Ni–Ti | Classe 1B | Livello impianto | 10 | 30,75 ± 1,97 | 30,25 [29,64–31,10] | 28,44–34,58 |
Tabella 1: Copertura residua del colorante dopo il trattamento, per protocollo, configurazione del difetto e sito della superficie. La copertura residua del colorante è espressa come percentuale di pixel coperti dal colorante residuo rispetto all'area totale dell'impianto valutabile proiettata all'interno della stessa immagine. Ogni valore di superficie rappresenta la media delle proiezioni frontale, coronale e apicale; i valori a livello di impianto sono la media delle superfici valutate. Solo statistiche descrittive; i confronti tra protocolli sono riportati nella Tabella 2 e nella Tabella 3. Nei difetti di Classe 1A, solo la superficie vestibolare era accessibile per lo strumento e la valutazione; il valore a livello di impianto è pertanto identico al valore vestibolare. Nei difetti di Classe 1B, il valore a livello di impianto è la media dei valori delle superfici vestibolare, mesiale e distale dello stesso impianto. La copertura del colorante pre-trattamento non è stata misurata quantitativamente per singoli impianti. La contaminazione iniziale è stata standardizzata proceduralmente utilizzando un identico protocollo di immersione nel colorante e di essiccazione per tutti i campioni. I valori devono quindi essere interpretati esclusivamente come copertura residua del colorante dopo il trattamento e non come quantità o percentuale di contaminazione rimossa. La durata del trattamento è stata di 2 min per i difetti di Classe 1A e di 3 min per i difetti di Classe 1B. I valori a livello di impianto per Classe 1A e Classe 1B derivano da diversi insiemi di superfici valutate e non sono stati confrontati statisticamente.
| Protocollo | Media ± DS | Mediana [IQR] | H | p | η²H |
| Eritritolo | 36,80 ± 2,45 | 37,11 [35,10–38,77] | 23,28 | < 0,001 | 0,79 |
| Bicarbonato di sodio | 19,63 ± 4,44 | 20,04 [15,46–23,12] | |||
| Spazzola Ni–Ti | 26,31 ± 3,04 | 26,30 [23,91–28,21] | |||
| Confronti a coppie (test di Dunn, corretto con Bonferroni) | |||||
| Confronto | z | p | d di Cohen | ||
| Eritritolo vs. bicarbonato di sodio | 4,80 | < 0,001 | 4,79 | ||
| Eritritolo vs. spazzola Ni–Ti | 2,82 | 0,014 | 3,80 | ||
| Bicarbonato di sodio vs. spazzola Ni–Ti | 1,98 | 0,143 | −1,76 | ||
Tabella 2: Confronto tra protocolli di debridement in difetti di classe 1A. Percentuale media di copertura residua del colorante a livello dell'impianto dopo il trattamento; in questa configurazione, il valore a livello dell'impianto corrisponde alla superficie vestibolare. L'impianto rappresenta l'unità sperimentale; ogni valore è la media di tre angolazioni. n = 10 per gruppo. Test di Kruskal-Wallis seguito da confronti multipli di Dunn, nel caso in cui il test omnibus fosse significativo, con correzione di Bonferroni. η2H = (H − k + 1)/(n − k). La durata del trattamento è stata di 2 min per tutti e tre i protocolli in questa configurazione. Un valore positivo di d di Cohen indica una maggiore copertura residua del colorante per il primo protocollo menzionato.
| Livello / statistica | Eritritolo | Bicarbonato di sodio | Spazzola Ni–Ti | H | p | η²H |
| Livello generale dell'impianto (primario) | ||||||
| Media ± DS | 39,91 ± 3,38 | 33,69 ± 3,52 | 30,75 ± 1,97 | 18,71 | < 0,001 | 0,62 |
| Mediana [IQR] | 39,39 [38,11–42,71] | 33,85 [32,53–36,26] | 30,25 [29,64–31,10] | |||
| Superficie vestibolare | ||||||
| Media ± DS | 35,48 ± 6,51 | 21,35 ± 5,70 | 21,74 ± 2,23 | 18,36 | < 0,001 | 0,61 |
| Mediana [IQR] | 35,12 [32,69–35,87] | 19,76 [16,73–24,65] | 21,36 [20,16–22,62] | |||
| Superficie mesiale | ||||||
| Media ± DS | 43,25 ± 2,86 | 40,10 ± 6,28 | 38,69 ± 2,47 | 8,28 | 0,016 | 0,23 |
| Mediana [IQR] | 44,12 [43,22–44,45] | 41,28 [34,11–43,56] | 38,82 [38,02–40,25] | |||
| Superficie distale | ||||||
| Media ± DS | 41,00 ± 4,39 | 39,61 ± 2,97 | 31,84 ± 4,58 | 14,02 | 0,001 | 0,45 |
| Mediana [IQR] | 39,60 [37,81–42,59] | 39,61 [38,12–40,84] | 31,39 [28,85–33,60] | |||
| Confronti a coppie (test di Dunn, corretto con Bonferroni) | ||||||
| Livello | Confronto | z | p | d di Cohen | ||
| Livello generale dell'impianto | Eritritolo vs. bicarbonato di sodio | 2,74 | 0,018 | 1,80 | ||
| Livello generale dell'impianto | Eritritolo vs. spazzola Ni–Ti | 4,27 | < 0,001 | 3,31 | ||
| Livello generale dell'impianto | Bicarbonato di sodio vs. spazzola Ni–Ti | 1,52 | 0,383 | 1,03 | ||
| Vestibolare | Eritritolo vs. bicarbonato di sodio | 3,89 | < 0,001 | 2,31 | ||
| Vestibolare | Eritritolo vs. spazzola Ni–Ti | 3,51 | 0,001 | 2,83 | ||
| Vestibolare | Bicarbonato di sodio vs. spazzola Ni–Ti | 0,38 | 1,000 | −0,09 | ||
| Mesiale | Eritritolo vs. bicarbonato di sodio | 1,91 | 0,170 | 0,65 | ||
| Mesiale | Eritritolo vs. spazzola Ni–Ti | 2,82 | 0,014 | 1,71 | ||
| Mesiale | Bicarbonato di sodio vs. spazzola Ni–Ti | 0,91 | 1,000 | 0,30 | ||
| Distale | Eritritolo vs. bicarbonato di sodio | 0,18 | 1,000 | 0,37 | ||
| Distale | Eritritolo vs. spazzola Ni–Ti | 3,33 | 0,003 | 2,04 | ||
| Distale | Bicarbonato di sodio vs. spazzola Ni–Ti | 3,15 | 0,005 | 2,01 | ||
Tabella 3: Confronto dei protocolli di debridement nei difetti di Classe 1B, a livello di impianto e per sito della superficie. Percentuale di copertura residua del colorante dopo il trattamento (%). Il confronto a livello di impianto rappresenta l'analisi primaria per questa configurazione; i confronti specifici per superficie sono secondari. Le superfici sono state valutate sugli stessi impianti e analizzate separatamente. n = 10 per gruppo. Test di Kruskal-Wallis seguito da confronti parziali di Dunn, qualora il test omnibus fosse risultato significativo, con correzione di Bonferroni. La durata del trattamento è stata di 3 min per tutti e tre i protocolli in questa configurazione. Differenze parziali non significative non devono essere interpretate come evidenza di equivalenza. Un valore positivo di d di Cohen indica una maggiore copertura residua del colorante per il protocollo menzionato per primo.
| Protocol / statistica | Vestibolare | Mesiale | Distale | χ² | p | W di Kendall |
| Eritritolo | ||||||
| Media ± DS | 35,48 ± 6,51 | 43,25 ± 2,86 | 41,00 ± 4,39 | 10,40 | 0,006 | 0,52 |
| Mediana [IQR] | 35,12 [32,69–35,87] | 44,12 [43,22–44,45] | 39,60 [37,81–42,59] | |||
| Bicarbonato di sodio | ||||||
| Media ± DS | 21,35 ± 5,70 | 40,10 ± 6,28 | 39,61 ± 2,97 | 15,20 | < 0,001 | 0,76 |
| Mediana [IQR] | 19,76 [16,73–24,65] | 41,28 [34,11–43,56] | 39,61 [38,12–40,84] | |||
| Spazzola Ni–Ti | ||||||
| Media ± DS | 21,74 ± 2,23 | 38,69 ± 2,47 | 31,84 ± 4,58 | 16,20 | < 0,001 | 0,81 |
| Mediana [IQR] | 21,36 [20,16–22,62] | 38,82 [38,02–40,25] | 31,39 [28,85–33,60] | |||
| Confronti a coppie (Wilcoxon signed-rank, corretto con Bonferroni) | ||||||
| Protocollo | Confronto | Differenza mediana | p | r | ||
| Eritritolo | Vestibolare vs. mesiale | −8,10 | 0,018 | 0,87 | ||
| Eritritolo | Vestibolare vs. distale | −5,36 | 0,193 | 0,58 | ||
| Eritritolo | Mesiale vs. distale | +3,82 | 0,697 | 0,38 | ||
| Bicarbonato di sodio | Vestibolare vs. mesiale | −17,78 | 0,006 | 0,98 | ||
| Bicarbonato di sodio | Vestibolare vs. distale | −18,47 | 0,006 | 0,98 | ||
| Bicarbonato di sodio | Mesiale vs. distale | −1,72 | 1,000 | 0,00 | ||
| Spazzola Ni–Ti | Vestibolare vs. mesiale | −17,24 | 0,006 | 0,98 | ||
| Spazzola Ni–Ti | Vestibolare vs. distale | −11,19 | 0,012 | 0,91 | ||
| Spazzola Ni–Ti | Mesiale vs. distale | +6,56 | 0,018 | 0,87 | ||
Tabella 4: Distribuzione della copertura residua del colorante dopo il trattamento tra le superfici all'interno dei difetti di Classe 1B. Le superfici vestibolari, distali e mesiali sono state valutate sugli stessi impianti e considerate come misure ripetute all'interno di ciascun impianto. Ogni valore corrisponde alla media delle proiezioni frontale, coronale e apicale; n = 10 impianti per protocollo. Test di Friedman seguito da confronti a coppie con test dei ranghi segnati di Wilcoxon e correzione di Bonferroni. W di Kendall è la dimensione dell'effetto per il test omnibus; r = |z|/√n per i confronti a coppie. Differenze mediane negative indicano una minore copertura residua del colorante sulla superficie menzionata per prima. La durata del trattamento è stata di 3 min per tutti e tre i protocolli. Analisi eseguita esclusivamente all'interno dei difetti di Classe 1B, poiché le superfici prossimali non erano accessibili nella configurazione di Classe 1A.
Figura supplementare 1: Analisi EDS di una superficie di impianto di riferimento sterile e di una superficie di impianto non trattata contaminata da colorante. (A) Superficie di impianto di riferimento sterile e (B) superficie di impianto non trattata contaminata da colorante. Cliccare qui per scaricare il file.
Figura supplementare 2: Analisi EDS delle superfici degli impianti dopo il debridement. (A) Eritritolo, (B) bicarbonato di sodio e (C) Ni–Ti. Cliccare qui per scaricare il file.
Tabella supplementare 1: Copertura residua del colorante specifica per proiezione in base all'angolazione fotografica (descrittiva). Copertura residua del colorante (%) per ciascuna delle tre proiezioni fotografiche, riportata per trasparenza. Questi valori non sono stati sottoposti a confronto inferenziale: le viste frontale, coronale e apicale sono proiezioni complementari della stessa superficie dell'impianto piuttosto che risultati sperimentali indipendenti, e i valori a livello superficiale utilizzati in tutte le analisi sono la media pesata in modo uguale di queste. n = 10 impianti per protocollo e configurazione. I valori sono medie a livello di impianto per la proiezione indicata. Non vengono riportati valori p. Le misurazioni specifiche per proiezione sono solo descrittive. Cliccare qui per scaricare il file.
File supplementare 1: Dati grezzi.zip. Cliccare qui per scaricare questo file.
Discussione
Lo studio in vitro attuale ha confrontato l'air-flowing con eritritolo, l'air-polishing con bicarbonato di sodio e lo strumento a spazzola in Ni-Ti all'interno di un modello standardizzato con testa fantoccio che includeva due configurazioni di difetto peri-impianto. Un aspetto importante di questo modello era l'inclusione di restrizioni d'accesso legate alla geometria del difetto e ai denti adiacenti. Studi in vitro precedenti21,22,25,26,34 hanno spesso valutato lo strumento meccanico utilizzando configurazioni di difetto orizzontali, circonferenziali o comunque più accessibili. Le configurazioni di Classe 1A e Classe 1B utilizzate in questo studio rappresentano invece due modelli di difetto a livello impiantare frequentemente osservati, riportati da Monje et al.32 e da Khan et al.29, mentre Ozgu et al.31 hanno utilizzato modelli di difetto tridimensionali per indagare lo strumento meccanico. Nello studio attuale, l'integrazione di questi modelli di difetto in una testa fantoccio odontoiatrica ha esteso questo approccio introducendo ulteriori vincoli legati ai denti adiacenti e alla posizione dell'operatore. Di conseguenza, le differenze osservate devono essere interpretate alla luce di questo modello con testa fantoccio e non come evidenza di decontaminazione biologica o efficacia terapeutica clinica. Il principale risultato quantitativo è stato che l'air-flowing con eritritolo ha prodotto una maggiore copertura residua di colorante a livello dell'impianto rispetto sia all'air-polishing con bicarbonato di sodio sia allo strumento a spazzola in Ni-Ti in entrambe le configurazioni di difetto, mentre l'air-polishing con bicarbonato di sodio e lo strumento a spazzola in Ni-Ti non hanno mostrato differenze significative a livello dell'impianto. Le differenze osservate tra l'air-flowing con eritritolo e l'air-polishing con bicarbonato di sodio devono essere interpretate a livello dei protocolli testati nella loro completezza. Revisioni sistematiche precedenti hanno evidenziato una notevole variabilità nelle prestazioni dei sistemi abrasivi ad aria in base alle caratteristiche della superficie dell'impianto, alle proprietà della polvere, alle condizioni d'accesso e ai parametri dello strumento19,20. Nell'esperimento attuale, i due protocolli abrasivi ad aria differivano non solo per composizione e dimensione delle particelle della polvere, ma anche per il design della punta, la pressione operativa, la distanza di lavoro, l'angolazione e il pattern di applicazione. Di conseguenza, la minore copertura residua di colorante osservata con il bicarbonato di sodio non può essere attribuita specificamente alla sua dimensione delle particelle di circa 40 µm rispetto alla polvere di eritritolo da 14 µm. Le caratteristiche della polvere possono influenzare le interazioni meccaniche con la superficie, ma il loro effetto non può essere isolato da altri parametri specifici del protocollo. Questa interpretazione è supportata da studi di laboratorio in cui eritritolo e bicarbonato di sodio hanno prodotto risultati diversi o comparabili a seconda delle condizioni sperimentali, e da evidenze recenti che mostrano come il design della punta, l'impostazione della potenza, la pressione dell'aria, la distanza di lavoro e la superficie dell'impianto possano influenzare in modo sostanziale le prestazioni del protocollo abrasivo ad aria35,36. In un modello in vitro di biofilm distinto, Pujarern et al.37 non hanno riscontrato differenze significative tra eritritolo e bicarbonato di sodio. Le differenze tra quello studio e i risultati attuali potrebbero riflettere variazioni nel modello sperimentale e nelle condizioni operative specifiche del protocollo, ma il confronto diretto è limitato poiché gli esiti misurati e le condizioni sperimentali non erano equivalenti.
A livello dell'impianto, lo strumento a spazzola in Ni-Ti non ha mostrato differenze significative rispetto alla levigatura aerea con bicarbonato di sodio in nessuna delle due configurazioni di difetto. Tuttavia, nei difetti di Classe 1B, lo strumento a spazzola in Ni-Ti ha determinato una copertura residua di colorante inferiore sulla superficie distale rispetto sia al trattamento aereo con eritritolo sia alla levigatura aerea con bicarbonato di sodio. Questo risultato specifico per superficie non deve essere generalizzato come prova di una superiorità complessiva dello strumento in Ni-Ti in configurazioni di difetto complesse. Il risultato a livello di impianto è coerente con un rapporto in vitro che riporta prestazioni di pulizia comparabili tra sistemi ad abrasione aerea e spazzole rotanti su superfici di impianti contaminate da colorante24; tuttavia, tale studio ha valutato spazzole in titanio piuttosto che in Ni-Ti, fornendo quindi solo un contesto indiretto per i risultati attuali. I risultati specifici per superficie nei difetti di Classe 1B sottolineano ulteriormente l'importanza della geometria di accesso. La distribuzione del colorante residuo differiva tra le superfici vestibolare, mesiale e distale per tutti e tre i protocolli, sebbene il modello non fosse identico: la copertura vestibolare era inferiore a quella mesiale dopo il trattamento aereo con eritritolo, e inferiore sia alla copertura mesiale sia a quella distale dopo la levigatura aerea con bicarbonato di sodio e lo strumento a spazzola in Ni-Ti. Questi risultati sono coerenti con studi precedenti su difetti peri-impiantari simulati, che hanno dimostrato come aree superficiali inaccessibili, la geometria dell'impianto e la configurazione del difetto possano influenzare la quantità e la distribuzione del materiale residuo sulle superfici degli impianti dopo strumentazione meccanica21,24. Un confronto diretto a livello di impianto tra le due configurazioni di difetto non è stato possibile: i valori della Classe 1A sono stati ottenuti solo dalla superficie vestibolare, mentre i valori a livello di impianto della Classe 1B includevano le superfici vestibolare, mesiale e distale, e la durata del trattamento differiva anche tra le due configurazioni. L'analisi esplorativa, limitata alla superficie vestibolare, che rappresentava l'unico costrutto di misurazione identico tra le due configurazioni, ha mostrato un effetto significativo del protocollo, ma nessun effetto significativo della configurazione del difetto né interazione protocollo-per-difetto statisticamente significativa. Pertanto, i dati attuali non supportano l'affermazione che la configurazione del difetto modifichi le prestazioni relative dei tre protocolli. L'analisi esplorativa dell'interazione non aveva potenza statistica sufficiente per rilevare un tale effetto, e non può essere esclusa una piccola interazione. Anche i risultati relativi alla spazzola in Ni-Ti richiedono un'interpretazione specifica per sito. Nei difetti di Classe 1B, lo strumento a spazzola in Ni-Ti ha determinato una copertura residua di colorante inferiore rispetto a entrambi i protocolli ad abrasione aerea sulla superficie distale e una copertura inferiore rispetto al trattamento aereo con eritritolo sulla superficie mesiale. Queste differenze specifiche per superficie non devono essere generalizzate come prova di un vantaggio complessivo delle spazzole in Ni-Ti in difetti complessi. Il risultato distale potrebbe riflettere l'interazione meccanica diretta fornita dalla sequenza predeterminata di spazzole Omega e Nano all'interno dell'anatomia prossimale ristretta. Tuttavia, la geometria della spazzola è stata assegnata ai siti superficiali a priori, utilizzando spazzole Omega e Nano sulle superfici prossimali e spazzole Pocket Short e Nano sulla superficie vestibolare. Il tipo di spazzola era quindi confuso con il sito superficiale, e la differenza osservata sulla superficie distale non può essere attribuita in modo indipendente allo strumento in Ni-Ti, alla geometria della spazzola o alle condizioni di accesso.
Il componente SEM-EDS fornisce informazioni descrittive aggiuntive, ma deve essere interpretato separatamente dall'analisi quantitativa del colorante residuo. È stata eseguita un'analisi qualitativa SEM-EDS su un impianto per gruppo, con i siti di acquisizione EDS mirati all'interno di campi predefiniti in base alla presenza di depositi visibili. Le osservazioni, pertanto, caratterizzano singoli campioni e posizioni campionate, piuttosto che stimare la frequenza o l'entità delle alterazioni superficiali all'interno di ciascun protocollo. All'interno di ciascun campione, è stato utilizzato un protocollo gerarchico di ingrandimento, invece di fare affidamento esclusivamente su campi isolati ad alto ingrandimento, consentendo di esaminare contemporaneamente la morfologia complessiva dei filetti e le caratteristiche superficiali localizzate. Ciò ha ridotto la dipendenza da un singolo campo visivo, ma non ha superato il limite di esaminare un solo campione per gruppo. Entro questi limiti, il campione trattato con eritritolo ha mostrato un aspetto superficiale relativamente simile al riferimento sterile nelle regioni microfilettate e macrofilettate esaminate (Figura 6, Figura 7, Figura supplementare 1A e Figura supplementare 2A). Il campione trattato con bicarbonato di sodio ha mostrato depositi localizzati dall'aspetto cristallino, con rilevazione di sodio e ossigeno in questi siti (Figura 8 e Figura supplementare 2B). Questi risultati sono compatibili con la presenza di residui contenenti sodio dopo la pulizia con bicarbonato di sodio. Al contrario, il campione trattato con Ni-Ti ha mostrato alterazioni superficiali simili ad abrasione, comprese graffiature, caratteristiche simili a microfessure e appiattimento dei vertici dei filetti (Figura 6 e Figura 7). Queste osservazioni a livello di campione sono coerenti con evidenze sperimentali che dimostrano come le spazzole in nitinolo e titanio possano alterare la morfologia e la topografia delle superfici ruvide in titanio, con effetti variabili a seconda del tipo di superficie38. Gli spettri EDS dominati dal carbonio sono stati interpretati con cautela, poiché i segnali del carbonio possono essere influenzati da contaminazione superficiale accidentale e dalla preparazione del campione (Figura supplementare 2C). Poiché non è stata eseguita alcuna analisi topografica quantitativa, come la profilometria, le osservazioni al SEM non possono stabilire l'entità delle alterazioni superficiali osservate né se esse si siano verificate in modo costante sui restanti impianti. Occorre inoltre prendere in considerazione la possibilità di deterioramento della spazzola e rilascio di particelle metalliche. È stato osservato un deterioramento visibile delle spazzole Ni-Ti dopo l'uso, documentato fotograficamente (Figura 3C). Tuttavia, le spazzole non sono state esaminate sistematicamente prima e dopo l'uso, e il grado di usura, deformazione delle setole o perdita di materiale non è stato quantificato. Pertanto, sebbene il deterioramento osservato suggerisca la possibilità di rilascio di particelle Ni-Ti durante l'uso, l'attuale esperimento non può determinare se tali particelle siano state effettivamente rilasciate o depositate sulla superficie dell'impianto. Analogamente, l'assenza di un segnale rilevabile di nichel nei siti campionati con EDS non esclude un rilascio in altre zone della superficie dell'impianto o un rilascio al di sotto dei limiti spaziali o analitici di rilevamento del protocollo EDS utilizzato. Questa questione è particolarmente rilevante per i dispositivi Ni-Ti, poiché le leghe contenenti nichel sollevano preoccupazioni specifiche riguardo al possibile rilascio di ioni o particelle, soprattutto alla luce del noto potenziale allergenico del nichel. I dati attuali non consentono di trarre conclusioni riguardo al rilascio di nichel, alla corrosione o agli effetti biologici. Studi futuri dovrebbero quindi combinare una caratterizzazione sistematica delle spazzole Ni-Ti prima e dopo l'uso con analisi quantitative delle particelle e tecniche sensibili alla superficie, come la spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS), per valutare eventuali cambiamenti nella chimica superficiale e nella composizione o stato di ossidazione dello strato passivante di ossido di titanio. L'XPS è stata utilizzata per caratterizzare la chimica superficiale legata al trattamento dopo l'uso di spazzole metalliche, inclusa l'uso di spazzole in titanio da parte di Lollobrigida et al.39, ed è stata più recentemente impiegata insieme a SEM, EDX e profilometria per caratterizzare gli effetti chimico-superficiali dell'uso di spazzole in nitinolo38.
Un aspetto metodologico importante del presente studio è stato l'incorporazione di restrizioni d'accesso predefinite in un manichino standardizzato della testa. Le configurazioni di difetto di Classe 1A e Classe 1B sono state progettate digitalmente e stampate in 3D, i denti adiacenti sono stati mantenuti, l'esposizione dell'impianto è stata standardizzata ai 5 mm coronali, e lo strumentario è stato utilizzato da un singolo operatore in condizioni predefinite specifiche per il protocollo. Seguendo la metodologia precedente23,24, blocchi in acrilico personalizzati sono stati utilizzati per acquisire immagini da una vista frontale e da angolazioni coronali e apicali di 30° (Figura 4 e Figura 5). La valutazione fotografica è stata strutturata in modo che le proiezioni frontale, coronale e apicale rappresentassero viste complementari della stessa superficie piuttosto che osservazioni sperimentali indipendenti. La media pesata in modo uguale è stata utilizzata per ottenere un singolo valore a livello di superficie, e l'impianto è stato mantenuto come unità sperimentale. Inoltre, i file delle immagini sono stati ricodificati utilizzando identificatori numerici non sequenziali prima dell'analisi, consentendo all'esaminatore che effettuava le misurazioni con ImageJ di rimanere all'oscuro dell'assegnazione del trattamento e dell'identità dell'impianto. Questi elementi hanno ridotto diverse fonti di variabilità di misurazione e analitica mantenendo le restrizioni d'accesso create dalla configurazione del manichino della testa.
Diversi ulteriori limiti devono essere considerati. In primo luogo, l'assegnazione dei gruppi e l'ordine del protocollo hanno seguito una sequenza fissa anziché essere randomizzati, e la contaminazione simulata è stata eseguita in lotti specifici per protocollo in giorni consecutivi di trattamento. Tutti i campioni erano unità sterili, prodotte industrialmente, di identica specifica e provenienti da un unico lotto di produzione, il che limita la variabilità a livello di campione; tuttavia, il protocollo era confuso con il giorno di trattamento e il lotto, anche se per ogni campione sperimentale è stato mantenuto un identico intervallo di immersione nel colorante di 15 s e di essiccazione di 24 h. Questo disegno potrebbe aver introdotto differenze sistematiche che non possono essere separate statisticamente dagli effetti del trattamento. L'assegnazione non è stata mascherata e l'accecamento dell'operatore era impossibile poiché sia gli strumenti sia le configurazioni dei difetti erano visivamente evidenti durante il trattamento; poiché un singolo operatore ha eseguito tutte le procedure, non può essere escluso un bias di prestazione. In secondo luogo, il colorante residuo è stato identificato manualmente in ImageJ. Ogni immagine è stata misurata in triplice replicato e si è utilizzata la media, ma le singole misurazioni replicate non sono state conservate; di conseguenza, non è possibile calcolare retrospettivamente la ripetibilità intra-esaminatore né un coefficiente di correlazione intraclasse. La codifica cieca dei file immagine ha ridotto il potenziale di bias di valutazione legato alla conoscenza del trattamento, ma non ha eliminato il componente soggettivo della segmentazione manuale; inoltre, la configurazione del difetto rimaneva inferibile dal contenuto dell'immagine, poiché le immagini di Classe 1B includono superfici prossimali assenti nelle immagini di Classe 1A. La valutazione era basata su immagini bidimensionali: sebbene siano state utilizzate tre angolazioni per catturare superfici non visibili in una singola proiezione, il colorante residuo nei recessi più profondi delle filettature non può essere risolto fotograficamente, e i valori riportati potrebbero sottostimare la reale estensione del colorante residuo sulla superficie tridimensionale dell'impianto. In terzo luogo, sebbene il tempo di strumentazione e la sequenza dei pennelli fossero predefiniti all'interno di ciascuna configurazione di difetto, diverse geometrie di pennelli in Ni-Ti sono state intenzionalmente assegnate a superfici diverse. L'intervento con Ni-Ti deve quindi essere interpretato come l'esecuzione dell'intero protocollo predefinito con i pennelli piuttosto che come l'effetto isolato del materiale del pennello o di un singolo disegno. Inoltre, ogni set di pennelli è stato utilizzato per cinque impianti nonostante le istruzioni del produttore prevedano un uso singolo. È stata osservata una deteriorazione visibile dei pennelli in Ni-Ti dopo la strumentazione ed è stata documentata fotograficamente; tuttavia, l'entità dell'usura, della deformazione delle setole o della perdita di materiale non è stata quantificata. Pertanto, non può essere esclusa l'influenza del progressivo deterioramento del pennello sulle prestazioni di strumentazione. In quarto luogo, le Classi 1A e 1B differivano sia per la durata del trattamento sia per le superfici che contribuivano all'esito a livello di impianto; per questo motivo, confronti statistici diretti tra le configurazioni sono stati intenzionalmente evitati. In quinto luogo, il calcolo della dimensione del campione supportava i confronti primari prestabiliti, ma lo studio aveva una sensibilità limitata per effetti minori, in particolare differenze specifiche per superficie e l'interazione esplorativa tra protocollo e difetto. Di conseguenza, confronti non significativi non devono essere interpretati come evidenza di equivalenza. In sesto luogo, è stato valutato un solo disegno di impianto in titanio grado 4 e una sola superficie ruvida definita. I risultati potrebbero differire per altre macrogeometrie di impianto, disegni delle filettature, trattamenti superficiali o materiali. Infine, l'analisi SEM-EDS si è basata su un singolo impianto per gruppo sperimentale e su un campionamento EDS mirato, senza profilometria quantitativa, XPS o analisi sistematica delle particelle. Queste osservazioni, pertanto, non possono essere generalizzate come effetti superficiali a livello di protocollo. Il modello con colorante permanente definisce comunque un importante limite interpretativo. Lo studio ha quantificato la percentuale della superficie proiettata valutabile dell'impianto coperta da colorante rosso residuo dopo il trattamento. Il colorante permanente fornisce un contrasto visivo standardizzato e permette di applicare la stessa procedura di analisi delle immagini su tutti i campioni, come in diversi precedenti modelli sperimentali di pulizia degli impianti14,21,24. Tuttavia, il colorante essiccato non riproduce l'organizzazione strutturale, la matrice extracellulare, le caratteristiche di adesione, la vitalità microbica o le interazioni con l'ospite di un biofilm peri-impianto naturalmente sviluppato, e i risultati non devono essere estrapolati alla rimozione del biofilm né a esiti biologici o clinici. Inoltre, sebbene l'applicazione del colorante sia stata standardizzata proceduralmente utilizzando lo stesso metodo di immersione e di essiccazione, non è stato ottenuto un dataset fotografico separato pre-trattamento e la copertura iniziale del colorante non è stata quantificata per ciascun impianto. Di conseguenza, non è stato possibile calcolare punteggi di variazione intra-impianto, e l'esito rappresenta la copertura residua di colorante post-trattamento. I risultati attuali, pertanto, non possono stabilire la quantità assoluta o la percentuale di colorante rimossa rispetto alla baseline, né possono attestare la morte batterica, la rottura del biofilm o il ripristino della biocompatibilità della superficie. Devono essere interpretati esclusivamente come copertura residua comparativa di colorante post-trattamento. Il modello con simulacro cranico rimane inoltre sostanzialmente diverso dall'ambiente biologico e procedurale del trattamento della peri-implantite. Ha riprodotto alcune restrizioni meccaniche di accesso, ma non includeva tessuti molli, un vero lembo mucoperiosteo, sanguinamento, saliva, pellicola salivare, tartaro, biofilm multispecie naturalmente sviluppato, risposte infiammatorie dell'ospite, guarigione o fattori legati al paziente. Di conseguenza, i risultati attuali non possono prevedere la risoluzione clinica della malattia, la re-osseointegrazione, la prognosi del trattamento o l'efficacia clinica relativa delle tre procedure. La debridamento meccanico della superficie deve quindi essere considerato un componente della gestione della peri-implantite piuttosto che una strategia autonoma; una gestione efficace richiede inoltre un controllo sostenuto del biofilm peri-impianto e il mantenimento o il ripristino di una barriera stabile di tessuto molle peri-impianto40,41. Pertanto, i risultati attuali devono essere considerati come evidenza preclinica della distribuzione del colorante residuo in condizioni definite di accesso e non devono essere utilizzati come base per raccomandare alcun protocollo per il trattamento clinico.
In questo modello in vitro con testa-fantoccio, la copertura residua del colorante dopo il trattamento ha mostrato differenze tra i tre protocolli di debridement in entrambe le configurazioni di difetto. L'uso dell'aria-fluente all'eritritolo ha lasciato una maggiore copertura residua a livello dell'impianto rispetto all'air-polishing con bicarbonato di sodio e alla strumentazione con spazzola al Ni-Ti sia nei difetti di Classe 1A che in quelli di Classe 1B, mentre l'air-polishing con bicarbonato di sodio e la strumentazione con spazzola al Ni-Ti non hanno mostrato differenze significative a livello dell'impianto in nessuna delle due configurazioni. Nei difetti di Classe 1B, la distribuzione del colorante residuo variava in base al sito della superficie, e il protocollo con spazzola al Ni-Ti ha determinato una copertura residua inferiore sulla superficie distale rispetto agli altri due protocolli. Dopo ogni protocollo è rimasto del colorante residuo, risultato coerente con precedenti dati sperimentali20,22,25,26,34. Le osservazioni esplorative mediante SEM-EDS hanno inoltre indicato differenze nell'aspetto superficiale e nella composizione del deposito campionato tra i singoli campioni, ma tali osservazioni necessitano di conferma in studi con un adeguato campionamento a livello di gruppo e una caratterizzazione superficiale quantitativa. Studi futuri dovrebbero valutare questi protocolli utilizzando modelli di contaminazione biologica, sequenze di trattamento randomizzate, valutazione prospettica dell'accordo intra- e inter-osservatore nella segmentazione delle immagini, strumentazione al Ni-Ti monouso con analisi sistematica dell'usura e delle particelle, e metodi di caratterizzazione superficiale in grado di quantificare modifiche topografiche e chimiche.
Dichiarazioni
Gli autori dichiarano di non avere conflitti di interessi relativi a questo studio. Lo studio è stato parzialmente autofinanziato dagli autori e dalle loro istituzioni. Le aziende che hanno fornito i materiali per lo studio non hanno avuto alcun coinvolgimento nella progettazione, nell'esecuzione, nell'analisi, nell'interpretazione o nella redazione del rapporto dello studio.
Ringraziamenti
Gli autori ringraziano Dentsply Sirona per aver fornito gli impianti utilizzati in questo studio. Gli autori ringraziano inoltre EMS per aver fornito le polveri e le punte del cannello submucosale utilizzate nelle procedure sperimentali.
Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Sistema di stampa 3D | DentaFab, Istanbul, Turchia | https://www.dentafab.com/ | Utilizzato per fabbricare i file STL finalizzati dei modelli di difetto peri-impianto 3D utilizzando resina per modelli. |
| Porta-immagini acrilico | Realizzato su misura | Realizzato su misura | Utilizzato per standardizzare la posizione dell'impianto durante l'acquisizione delle immagini post-decontaminazione. |
| Air-Flow Classic Comfort (40 µm) | EMS, Nyon, Svizzera | https://www.ems-dental.com/en-us/products/airflow-comfort | Polvere di bicarbonato di sodio (40 µm); utilizzata per la decontaminazione mediante air-polishing con bicarbonato di sodio. |
| Airflow Max | EMS, Nyon, Svizzera | https://www.ems-dental.com/en-us/products/airflow-max | Manuale per air-polishing, supramucoleale; utilizzato con polvere di bicarbonato di sodio a 4 bar, mantenendo una distanza di 2-5 mm e un'angolazione compresa tra 15°–80°, con regolazione massima dell'acqua e potenza consigliata dal produttore. |
| Software CAD | Exocad GmbH, Darmstadt, Germania | Non specificato | Utilizzato per importare i dati STL e progettare digitalmente le configurazioni dei difetti da peri-implantite. |
| Canon EOS 70D | Canon Inc., Giappone | Non specificato | Fotocamera digitale; utilizzata per documentazione fotografica standardizzata ad alta risoluzione con impostazioni fisse della fotocamera. |
| Scanner EDGE Laboratory | DOF Inc., Seoul, Corea | Non specificato | Utilizzato per digitalizzare il modello fantoccio mandibolare modificato e generare dati STL. |
| Modello didattico dentale fantoccio | Frasaco, Tettnang, Germania | https://www.frasaco.de/ | Modificato rimuovendo il primo molare mandibolare e sostituendo la sede con materiale in silicone morbido per creare una cresta alveolare piatta. |
| Sistema di spettroscopia EDX (Energy-dispersive X-ray) | Unità EDS integrata con SEM, FEI Company | Non specificato | Utilizzata su campioni selezionati per determinare la composizione elementare dei residui superficiali. |
| Polvere di eritritolo | Air-Flow PLUS, 14 µm, EMS, Svizzera | Non specificato | Utilizzata per la decontaminazione mediante air-polishing con eritritolo. |
| ImageJ v1.54g | NIH, USA | Versione v1.54g | Software di analisi delle immagini; utilizzato per quantificare la contaminazione residua sulla superficie. RRID: SCR_003070. |
| Chiave per impianti o perno per impronta | Dentsply Sirona, Germania | https://www.dentsplysirona.com/en-us/shop/BP-1000191388/implant-driver-ev.html | Utilizzata per maneggiare gli impianti durante le procedure di contaminazione e sperimentazione, evitando il contatto diretto con la superficie dell'impianto. |
| KaVo Dental SURGmatic S201 XL Pro | KaVo Dental Excellence, Germania | https://www.kavo.com/en/surgmatic-s201-xll-pro | Contrangolo chirurgico; utilizzato per azionare il sistema di spazzole in nichel-titanio a 900 giri/min. |
| Obiettivo macro | EF 100 mm f/2.8L Macro IS USM, Canon Inc., Giappone | Non specificato | Utilizzato con la fotocamera digitale per fotografie macro standardizzate delle superfici degli impianti. |
| Dado metallico | DIN 934-I6I(A2K) SW7-M4; Würth | Non specificato | Utilizzato come parte del sistema di fissaggio personalizzato per montare i modelli stampati in 3D sulle unità fantoccio cranico. |
| Resina per modelli | Alias, Istanbul, Turchia | Non specificato | Utilizzata per fabbricare i modelli di difetto da peri-implantite stampati in 3D. |
| Set di spazzole in NiTi | Hans Korea Co. Ltd., Corea del Sud | Codice GMDN: 57955 | I tipi di spazzole inclusi sono Omega, Pocket short, Pocket e Nano; funzionano a 900 giri/min sotto irrigazione continua con soluzione fisiologica. |
| Perioflow | EMS, Nyon, Svizzera | https://www.ems-dental.com/en-us/products/perioflow-max | Manuale per air-polishing, submucoleale; utilizzato con polvere di eritritolo da 14 µm a 6 bar, regolazione massima dell'acqua e potenza consigliata dal produttore. |
| Imiante PrimeTaper EV | OsseoSpeed, Dentsply Sirona, Germania | 68011099 | Impianto dentale; titanio purissimo, grado 4; diametro cervicale 4,2 mm; lunghezza 11 mm; passo macrofilettatura 0,75 mm; passo microfilettatura 0,25 mm. Lotto di produzione: 527590 |
| QUANTA FEG 250 | FEI Technologies Inc., Oregon, USA | Non specificato | Microscopio elettronico a scansione; utilizzato per la caratterizzazione qualitativa della superficie a 10-30 kV e con una distanza operativa di 12 mm. |
| Colorante rosso permanente | Edding Permanent Lumocolor, Norimberga, Germania | https://www.edding.com/ | Utilizzato come surrogato di biofilm simulato; gli impianti sono stati immersi per 15 s e asciugati all'aria per 24 h. |
| SPSS Statistics 25 | IBM SPSS Statistics 25, SPSS Inc., USA | Versione 25 | Software per l'analisi statistica; utilizzato per l'analisi statistica. RRID: SCR_016479. |
| Motore chirurgico | Dentsply Sirona, Charlotte, USA | https://www.dentsplysirona.com/en-us | Utilizzato per preparare le osteotomie a 800 giri/min, parallele ai denti adiacenti. |
| Tokuyama Universal Bond | Tokuyama Universal Bond, Tokuyama Dental, Giappone | Non specificato | Adesivo universale; utilizzato per fissare il dado metallico alla base di ciascun modello stampato in 3D. |
Riferimenti
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