このプロトコルでは、根管再治療時における一連のケイ酸カルシウムベースシーラーを除去するため、マルチソニックシステムと2種類のエルビウムレーザーを含む5つの洗浄剤活性化法を比較するための、標準化された人工溝モデルについて説明します。
研究記事
マルチソニックシステムおよびエルビウムレーザーを用いた人工溝からの2種類の既製ケイ酸カルシウム系シーラーの除去：In Vitro研究
この記事について
サマリー
要約
ケイ酸カルシウムベースのシーラーは象牙質に結合するため、再治療時の除去が困難です。本研究では、人工的な溝から2種類の既製ケイ酸カルシウムベースシーラーを除去するための5つの手法を比較しました。抜去した上顎中切歯200本の根尖側および根冠側3分の1の位置に溝を作成し、CeraSeal（n = 100）またはBioRoot Flow（n = 100）を充填しました。30日後、シリンジ針による洗浄、パッシブ超音波洗浄、マルチソニックシステム（GentleWave G4）、R-SWEEPSモードでのEr:YAGレーザー活性化、またはEr,Cr:YSGGレーザー活性化を用いてシーラーを除去しました（各群 n = 20）。残留シーラーを2名の盲検評価者が0から3のスコアで判定しました。スコアの比較にはKruskal-Wallis検定およびDunn検定を用い、シーラーおよび手法との相互作用についてはScheirer-Ray-Hare検定を用いました。その結果、両領域において手法が残留スコアに影響を与えましたが（p < 0.001）、シーラーの影響および相互作用に有意な効果は認められませんでした。GentleWave G4が最も低いスコアを示し、最大75%（20検体中15検体）の標本で溝を清掃しましたが、シリンジ針による洗浄ではどの溝からもシーラーは除去されませんでした。レーザーおよびパッシブ超音波洗浄は中間の結果となり、BioRoot Flowにおいてはパッシブ超音波洗浄はシリンジ針による洗浄と差がありませんでした。試験条件下において、人工的な溝からのケイ酸カルシウムベースシーラーの除去は手法に依存していましたが、シーラーによる統計的に有意な影響は認められませんでした。また、完全に除去できた手法はありませんでした。
概要
ケイ酸カルシウムベースのシーラーは、生体適合性が高く、バイオミネラリゼーションを促進し、象牙質と化学的に結合するため、シングルコーン法で広く使用されています1,2。しかし、この化学的特性が除去を困難にしています。これらの材料は象牙細管液と反応してヒドロキシアパタイトを沈殿させ、ミネラル浸透帯を形成し、細管内にセメントプラグを形成します3,4。また、硬化後の硬度が高いため、切削器具による除去に抵抗します3。除去可能性は、組成に依存して硬化時に得られる物理的強度を反映しています5,6,7。これらの臨床的な利点がある一方で、再治療時における完全な除去は達成されていません8,9。
ニッケルチタン製のリトリートメントシステムは、ほとんどの根管において作作業長まで到達しますが、ファイルシステムやキネマティクスに関わらず、測定可能な残渣を残します10,11,12。また、溶剤を用いないリトリートメントは、これらのシーラーに対して最高の開通率を示しています13,14。しかし、開通していることは清潔であることを意味しません。Bardiniらは9、すべての検体で作業長を回復させましたが、シーラーを完全に除去できたものは一つもありませんでした。ファイルは円形の経路で切削するため、根管の偏心した拡張部分は手つかずのままとなり、器具が到達できない箇所に残渣が持続します5,15。人工的な溝を作成することで、器具で到達不可能なこのコンパートメントを孤立させ、洗浄方法を直接比較することが可能になります8,16,17。補助的な活性化によって除去効率は向上しますが18、パッシブ超音波洗浄は根尖側で有効性が低下します。これは、チップと壁面の接触により振動が減衰し、捕捉されたガスがキャビテーションを妨げ、さらにチップが根尖領域まで到達できないためです8,19,20。
これら制限への対処法として、2つの異なる技術があります。マルチソニックシステム（GentleWave G4）は、根管系全体を満たす流体プラットフォームを介して広帯域音響エネルギーを届け、再治療においても検証されています21,22。エルビウムレーザーはレーザー活性化洗浄によって作用し、洗浄液に吸収されたエネルギーが気泡を生成し、その気泡の成長と崩壊が光音響ストリーミングと衝撃波を生じさせます23,24。このメカニズムを支配するのは波長です。980 nmのダイオードレーザーは、手動洗浄よりもシーラー除去能を向上させましたが、界面活性剤によるキャビテーションの増強は見られず、著者はこれを中赤外線波長の必要性によるものとしています23。Er:YAG（2940 nm）およびEr,Cr:YSGG（2780 nm）はこの要件を満たしています。どちらの波長も水に強く吸収されるため、洗浄液自体が放出光をストリーミングを駆動する機械的エネルギーに変換し、パルスエネルギー、パルス幅、およびチップの形状によって結果として生じるキャビテーションが決定されます24。これら2つのレーザーは、組織切除ではなく洗浄液の活性化を目的とした低パルスエネルギーで使用されましたが、モードは異なります。R-SWEEPS（Resonant Shock Wave Enhanced Emission Photoacoustic Streaming）では、Er:YAGレーザーを用いて、最初の気泡の振動に合わせた同期パルス対を照射することで、2番目のパルスが気泡の崩壊を加速させ、放出される衝撃波を増幅させます25。この際、チップは根管口に保持されます。一方、Er,Cr:YSGGレーザーは、根管内に配置したラジアル照射チップを通じて単一パルスを照射し、洗浄液を活性化させます。
グルーブモデルにおけるこれらのエネルギーベースの手法の根拠は乏しい。最も近い研究では、すべての試料においてパッシブ超音波洗浄を一定に維持しており、非活性化コントロールやレーザー、あるいはマルチソニックアームは用いられていなかった。26当グループは以前、低侵襲に拡大された楕円形根管からの壊死組織およびデブリの除去について、同様の5つの手法を比較し、2種類のエルビウムレーザーがマルチソニックシステムに匹敵する結果であることを示しました。27その研究で扱われたのは、器具が到達可能な根管内の緩く付着した軟組織であり、器具が届かない窩洞の象牙質に結合した硬化したシーラーではありませんでした。また、材料による変数は含まれていませんでした。即用性の製剤であるBioRoot Flowは、再治療における検討が行われておらず、公表されているデータはその前身である粉末・液状製剤に関するもののみです。12,15最も効果的な手法がシーラーに依存するかどうかについても、そのような差異を報告した唯一の研究がその相互作用を正式に検証していなかったため、依然として未解明である。5.
したがって、本研究の目的は、超音波活性化の根尖部の制限を回避する2つのエネルギーベースの活性化アプローチであるGentleWave G4およびエルビウムレーザー活性化が、器具では到達不可能な部位から凝固したケイ酸カルシウムベースのシーラーを除去できるか、また、その効果がシーラーの組成に依存するかを決定することであった。この目的のため、根尖側および歯冠側3分の1の人工溝から2種類の市販のケイ酸カルシウムベースのシーラーを除去することについて、シリンジ針洗浄（SNI、非活性化コントロール）、パッシブ超音波洗浄（PUI）、GentleWave G4、R-SWEEPS、およびEr,Cr:YSGGを比較した。帰無仮説は、手法が残留シーラーに影響を与えないこと、2種類のシーラーに差がないこと、および手法の効果がシーラーに依存しないことであった。本プロトコルは、洗浄液を通じて伝達されるエネルギーを器具の切削作用から分離するためのラボツールとして設計されており、標準化された条件下で活性化システムを比較するのに適しているが、臨床的な再根管治療例の完全な根管形態や材料組成を再現することを目的としたものではない。
プロトコル
本研究は、コジャエリ保健技術大学の施設倫理委員会の承認（承認番号 31/22）を受け、ヘルシンキ宣言およびPRILE 2021ガイドライン28（補足ファイル 1および補足ファイル 2）に概説されている倫理原則に従って実施されました。抜去歯の使用に関するインフォームドコンセントは、ドナーから得られました。検体モデルの作成、溝の準備、およびスコアリングは、既報のプロトコル8に従いました。本プロトコルで使用したすべての材料、器具、およびソフトウェアは、材料表に記載されています。
サンプルサイズの算出
サンプルサイズは、同一の人造溝モデルおよびスコアリングシステムを用いた先行研究26に基づいて決定しました。その研究では、事前のパワー分析（効果量 = 0.6, α = 0.05, power = 0.95）により、各群 n = 12 であることが示されましたが、著者は脱落の可能性を考慮してこれを 15 に増やしました。精度を高めるため、本研究では各群 n = 20 とし、合計 400 個の溝を用いました。この算出は除去技法の主効果を対象としたものであり、技法 × シーラーの交互作用について個別の事前算出は行っていません。Scheirer-Ray-Hare 統計量のカイ二乗分布（statsmodels 0.14.6）に基づく事後の感度分析の結果、各領域で分析した 200 個の溝は、効果量 w = 0.24（自由度 4）の交互作用および w = 0.20（自由度 1）のシーラーの主効果を検出するために 80% のパワー（α = 0.05）を有していることが示されました。したがって、これらよりも小さく、Cohen の中程度の効果量である w = 0.3 を下回る効果は見逃された可能性があります。
サンプルの選定基準
抽出された200本のヒト上顎中切歯を使用した。抜去後、歯を2% NaOClで消毒し、蒸留水で洗浄し、使用時までチモール溶液中に保存した。単根管で直線的であり、根尖が完全な歯を対象とし、単根管であることを放射線写真で確認した。湾曲、石灰化、治療歴、吸収がある歯、または初期根尖径が#30以上の歯は除外した。歯冠を標準的な長さに切断し、作製長を18 mmとした。ランダム化は、ウェブベースの乱数生成器（random.org）を用いて2段階で行った。まず200本の歯を2種類のシーラーに割り当て（各n = 100）、次に各シーラーの歯を5つの除去法に割り当てた（各群n = 20）。これにより、シーラーによる層別割り当てを行った。乱数シーケンスの生成および適用は、スコアリングを行わない研究者が担当し、観察者がシーラーおよび除去法の両方を盲検化できるよう、検体にはコード化された識別番号を付した。
注意：抽出されたヒトの歯は潜在的なバイオハザードとなります。手袋、マスク、保護メガネを含む適切な個人用保護具を着用して、すべての検体を扱ってください。
サンプルの調製
ISOサイズ10のKファイルで開通性を確認した後、3%次亜塩素酸ナトリウム（NaOCl）で灌流しながら、回転式エンドドンティック・インストゥルメンテーション・システムを用いて根管を作動長までサイズ40/0.04に拡大し、続いて3% NaOCl 5 mLおよび17%エチレンジアミン四酢酸（EDTA）5 mLで洗浄した。すべてのNaOCl溶液は、5.25%のストック溶液を蒸留水で希釈して調製した。3% NaOClは5.25% NaOClと蒸留水を体積比4:3で混合し（例：5.25% NaOCl 100 mLと蒸留水75 mL）、5% NaOClは体積比20:1で混合した（例：5.25% NaOCl 100 mLと蒸留水5 mL）。
注意：次亜塩素酸ナトリウムは皮膚、目、および粘膜に対して腐食性があります。すべての溶液の調製および取り扱いは、手袋と保護メガネを着用して行い、根尖孔を超えて押し出されないようにしてください。
遠心管内の印象材に根管を埋入し、ダイヤモンドディスクを用いて、根管腔に達しないように縦方向に切断した。切断中に根管腔に達した根は除外して同様に作製した歯と交換することとしたが、本シリーズではこの基準に該当する根はなかった。歯科用手術顕微鏡下で、ピエゾ電気超音波根管治療装置に装着したプロフィラキシス・スケーリングチップを用い、出力40%で、根管壁に長さ4 mm、幅0.2 mm、深さ0.5 mmの人工的な溝を2本作成した。 ×20倍の倍率。根管壁の対側に、根尖から2～6mmおよび10～14mmの箇所にグルーブ（溝）を作成した（図1）。溝の形成後、2 mLの17% EDTAを用いてスメア層を除去した。
100本の歯の根管溝にCeraSealを、残りの100本の根管溝にBioRoot Flowをガッタパーチャポイントを用いて充填した。根管溝への完全な充填は、歯科用手術顕微鏡を用いて×20倍の倍率で確認した。根の半分をエッペンドルフチューブ内で再結合させ、アクセスキャビティを暫定充填材で封鎖し、根尖孔と根表面をワックスで覆った後、検体を37 °C、湿度100%で30日間保存した。その後、シーラーの硬化を歯科用手術顕微鏡を用いて×20倍の倍率で確認した。
除去手順
各シーラーの検体は、5種類の除去手法（各群 n = 20）に割り当てられ、SNIを非活性化コントロールとした。SNI、PUI、R-SWEEPS、およびEr,Cr:YSGG群は共通の洗浄レジメンとして、5% NaOClによる3サイクルの洗浄と、それに続く17% EDTAによる3サイクルの洗浄からなる計6回の送液・活性化サイクルを行った。各サイクルにおいて、洗浄液 5 mLを洗浄ポンプを用いて 2 mL/min の速度で 150 s かけて送液し、その後、根管を満たしている洗浄液をテスト対象の手法で 20 s 活性化させた。3サイクルのNaOCl洗浄を完了してから3サイクルのEDTA洗浄を行ったため、各検体には 5% NaOCl 15 mLおよび 17% EDTA 15 mL（合計 30 mL）が投与され、20 s の活性化が6回（洗浄液あたり3回、合計 120 s）行われた。したがって、3つの活性化群における処理時間は約 17 min（送液 150 s × 6回 ＋ 活性化 20 s × 6回）となった。
SNI群では、洗浄液を30-G針を用いて作業長から2 mm短い位置に配置し、活性化させずに注入しました。この群では、活性化群と同じ量、流量、および洗浄液の順序で注入を行いましたが、活性化期間の代わりに注入間の待機時間を設けていないため、総曝露時間は約15分（6 × 150 s）となりました。
PUI群では、圧電超音波根管治療ユニットに装着したIrriSafeサイズ20チップを用い、出力40%で洗浄液を活性化させた。チップは作動長から2 mm短く配置し、洗浄液1種類につき20秒間のサイクルを3回繰り返した。
R-SWEEPS群では、根管口に保持したラジアルチップ（直径400 µm、長さ14 mm）を用い、根管内には挿入せずに、エアおよびウォータースプレーをオフにした状態で、洗浄液1種類につき20秒間のサイクルを3回、2940 nm Er:YAGレーザーのR-SWEEPSモードで活性化させた。このモードでは、15 mJの各パルスが同期したペアとして15 Hzのパルスペア反復率（1ペアあたり30 mJ）で照射され、平均出力0.45 W、20秒間の活性化あたり9 J、検体あたり54 Jとなる。このパルスエネルギーは、400 µmのチップ先端面において11.9 J/cm2のエネルギー密度に相当する。
Er,Cr:YSGG群では、RFT2ラジアル発射チップを作業長から2 mm短く保持し、空気および水スプレーをオフにした状態で、Hモード（1パルスあたり25 mJ、50 Hz、1.25 W；20秒間の活性化につき25 J、1検体あたり150 J）の2780 nm Er,Cr:YSGGレーザーを用いて、灌流剤を1種類につき20秒間を3サイクル活性化した。両レーザー群において、レーザーを活性化させる前にポンプで灌流剤を根管内に充填し、パラメータはメーカーで設定された根管灌流剤活性化用のプリセット設定をそのまま適用した。表1に、1パルスあたりのエネルギー、エネルギー密度、および総照射エネルギーを含む完全な照射パラメータを示す。
GentleWave G4群では、再構築した検体を遠心チューブ内に保持し、根管口と根管内洗浄器具との間に気密シールを作成するため、メーカー製のSoundSealレジンを用いて根尖端にプラットフォームを構築した。その後、ProControlソフトウェアを搭載したGentleWave G4システムによる自動処置サイクルを、メーカー指定の処置液を用いて以下の順序で実施した：3% NaOClを5 min、蒸留水を30 s、8% EDTAを2 min、最後に蒸留水で30 sのすすぎ（合計約8 min）。処置器具は、全サイクルを通じてプラットフォームによって固定された。洗浄液の濃度、流量、脱気、およびサイクル時間はメーカーによってプリセットされており、オペレーターが変更することはできない。そのため、本群は他の4群とは洗浄液の濃度、量、および処置時間が異なっていた（考察セクションを参照）。
残留シーラーの評価
根の半分に分離したものを、歯科用手術顕微鏡下で以下のように観察した。 ×20倍の倍率で観察した。各溝に残存するシーラーを4段階のスケールでスコア化した。29：0は溝にシーラーがない、1は半分未満にシーラーがある、2は半分以上にシーラーがある、3は溝全体が充填されている。シーラーおよび除去法についてブラインド化された2名の校正済み観察者が、独立して溝のスコアリングを行った。観察者間の一致度は κ = 0.92（コエンのカッパ係数）。不一致については、コンセンサスによって解決した。
統計解析
データ分析にはPython 3.9.6を用い、SciPy 1.13.1、statsmodels 0.14.6、およびscikit-posthocs 0.14.0ライブラリを使用した。根尖側および歯冠側の溝は個別に分析した。10群における残存シーラーのスコアは、Kruskal-Wallis検定で比較し、次いでBonferroni補正を伴うDunn検定を行った。効果量はEpsilon-squaredとして算出した。シーラーおよび除去技法の影響、およびそれらの相互作用については、Scheirer-Ray-Hare検定を用いて検討した。各除去技法において、2種類のシーラーをBonferroni補正を伴うMann-Whitney U検定で比較し、ブートストラップ法による95%信頼区間を伴うCliff's deltaを効果量として報告した。有意水準は5%に設定した。
結果
残留シーラーの評価
合計400本の溝（根尖側200本、歯冠側200本）を刻み、手順中に紛失した検体はありませんでした。
両領域において、10群間で残存シーラースコアに差が認められた（p < 0.001; Table 2）。SNIでは、すべての溝が完全に充填されたままであった。両領域のどちらのシーラーにおいても中央値は3.0であり、針のみで洗浄した80箇所の溝の中でスコア0に達したものはなかった。GentleWave G4では中央値が最も低く、根尖領域ではCeraSealで0.5、BioRoot Flowで1.0であり、歯冠領域では両シーラーともに0.0であった。GentleWave G4による完全除去は、根尖領域のCeraSeal塗布溝で50%（20例中10例）、歯冠領域で75%（20例中15例）に認められ、対応するBioRoot Flow塗布溝ではそれぞれ45%（20例中9例）および60%（20例中12例）であった。PUI、R-SWEEPS、Er,Cr:YSGGの中央値は1.0から3.0の間であり、完全除去率は10%（20例中2例）から35%（20例中7例）の間であった。
除去手法間の比較
両方のシーラーおよび両方の領域において、GentleWave G4はSNIと有意な差があり（p < 0.001）、またBioRoot Flowを用いたPUIよりも低いスコアを示した（根尖側でp < 0.001、根冠側でp = 0.004；表2）。CeraSealを用いた場合、R-SWEEPSおよびEr,Cr:YSGGは両方の領域でSNIと有意差が認められた（根尖側でp = 0.020およびp = 0.004、根冠側でp = 0.001およびp = 0.011）。一方、BioRoot Flowを用いた場合は、根尖側でのEr,Cr:YSGGとの比較のみが有意であった（p = 0.028）。PUIは、BioRoot Flowを用いたSNIとはどちらの領域でも差がなく、またCeraSealを用いたSNIとも根冠側で差が認められなかった（表2）。各領域における全45回のペア比較に対するボンフェローニ補正後のp値は、補足ファイル3に記載されている。
シーラーの種類および技法とシーラーの相互作用の影響
いずれの領域においても、シーラーによる統計的に有意な影響は認められなかったが、歯冠部の比較は閾値に近かった（p = 0.065）。また、シーラーと除去技法の間の相互作用に有意差は認められなかった（表 2）。各技法内において、多重比較補正後の2つのシーラー間に有意差は認められなかった（p > 0.05; 補足ファイル 3）。
すべての群において、少なくとも1つの溝にシーラーの残留が認められました。シーラーが除去された溝の割合が最も高かったのは、歯冠部でGentleWave G4を用いて処理したCeraSealの75%（20箇所のうち15箇所）であり、最も低かったのは、針のみで灌流した両方のシーラーの0%でした（図2）。
これらの結果は、試験条件下において、器具で到達不可能な溝に残存したシーラーの量が除去技法に依存していたことを示しています。シーラーの組成による統計的に有意な影響は検出されず、5つの技法のいずれにおいても、すべての溝を完全に空にすることはできませんでした。GentleWave G4群は、洗浄剤の濃度、治療時間、およびレジメンにおいても他の群と異なっていたため、技法間の差を単に活性化エネルギーのみに起因するものとするとは言えません。
データの可用性：
本研究の結果を裏付ける生データは、Supplementary File 4で入手可能です。
図1人工溝モデルの概略図. (A作動長18 mmで準備した根管の反対側の壁に、根尖溝（根尖から2～6 mm）と根冠溝（根尖から10～14 mm）をそれぞれ1つずつ作成した。B) シーラーで充填した、長さ4 mm、幅0.2 mm、深さ0.5 mmの溝の横断面。 こちらの図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図 2: 5つの手法で除去した後の、CeraSeal (A, C) および BioRoot Flow (B, D) における根尖側 (A, B) および根冠側 (C, D) の溝における残留シーラースコアの分布. スコアは0（溝にシーラーなし）から3（溝が完全に充填）の範囲。1群あたり n = 20。略語：PUI = 受動的超音波洗浄、SNI = シリンジ針洗浄。 こちらのリンクをクリックして、この図の拡大版を表示してください。
| パラメータ | R-SWEEPS | Er,Cr:YSGG |
| レーザーの種類 | Er:YAG | Er,Cr:YSGG |
| 波長 (nm) | 2940 | 2780 |
| 装置 | LightWalker AT-S | Waterlase iPlus |
| モード | R-SWEEPS (パルス状、同期ペアパルス) | H mode (パルス状、シングルパルス) |
| 1パルスあたりのエネルギー (mJ) | 15 | 25 |
| 1パルスペアあたりのエネルギー (mJ) | 30 | 適用外 (シングルパルス) |
| 繰り返し周波数 (Hz) | 15 (パルスペア) | 50 |
| 平均出力 (W) | 0.45 | 1.25 |
| チップ | ラジアル、直径 400 µm、長さ 14 mm | RFT2 ラジアル発射チップ |
| チップ先端面のエネルギー密度 (J/cm²) | 11.9 | 未定義 (ラジアル発射チップによる側方照射) |
| チップの位置 | 根管口、根管内へは挿入しない | 作業長から 2 mm 短い位置 |
| エア/ウォータースプレー | オフ/オフ | オフ/オフ |
| 活性化 | 洗浄液1種類につき 3 × 20 s (検体1つにつき 6 × 20 s) | 洗浄液1種類につき 3 × 20 s (検体1つにつき 6 × 20 s) |
| 20 s の活性化あたりのエネルギー (J) | 9 | 25 |
| 検体1つあたりの総エネルギー (J) | 54 | 150 |
表1：R-SWEEPS群およびEr,Cr:YSGG群で使用したレーザー照射パラメータ。数値は灌流剤活性化のためのメーカー設定パラメータであり、変更せずに適用した。R-SWEEPSモードでは、15 mJの各パルスが同期したペアの一つとして照射されるため、パルスペアの15 Hzの繰り返し周波数により0.45 W（2 × 15 mJ × 15 Hz）の平均出力となる。エネルギー密度はパルスエネルギーをチップ先端面の断面積で除した値である。ラジアル照射チップは側方に照射し、先端面の値が定義されていないため、400 µmチップのみについて記載している。総エネルギーは平均出力に総活性化時間（1標本あたり6 × 20 s）を乗じたものである。パルス幅は各装置の選択したモードによって固定されており、変更していない。いずれのレーザー群においても、灌流剤は灌流ポンプを用いて別途供給し、レーザーはエア・ウォータースプレーをオフにした状態で照射した。略語：R-SWEEPS = resonant shock wave enhanced emission photoacoustic streaming（共鳴衝撃波増強放出光音響ストリーミング）。
| 手法 | シーラー | 心尖部中央値（四分位範囲） | 根尖スコア0, n (%) | 冠状断中央値（四分位範囲） | 冠状断スコア 0, n (%) |
| 選択的神経切断術（SNI） | CeraSeal | 3.0 (3.0-3.0)c | 0 (0) | 3.0 (3.0-3.0)日 | 0 (0) |
| BioRoot Flow | 3.0 (3.0-3.0)c | 0 (0) | 3.0 (3.0-3.0)日 | 0 (0) | |
| パワー超音波照射（PUI） | CeraSeal | 2.0 (0.8-3.0)ab | 5 (25) | 2.0 (0.0-3.0)bcd | 6 (30) |
| BioRoot Flow | 3.0 (3.0-3.0)bc | 2 (10) | 3.0 (1.8-3.0)cd | 4 (20) | |
| GentleWave G4 | CeraSeal | 0.5 (0.0-1.2)a | 10 (50) | 0.0 (0.0-0.2)a | 15 (75) |
| BioRoot Flow | 1.0 (0.0-1.2)a | 9 (45) | 0.0 (0.0-1.0)ab | 12 (60) | |
| R-SWEEPS | CeraSeal | 2.0 (1.0-3.0)ab | 3 (15) | 1.0 (0.0-2.2)abc | 7 (35) |
| BioRoot Flow | 2.5 (1.8-3.0)bc | 2 (10) | 2.5 (0.0-3.0)bcd | 6 (30) | |
| Er,Cr:YSGG | CeraSeal | 2.0 (1.0-3.0)ab | 4 (20) | 1.5 (0.8-3.0)abc | 5 (25) |
| BioRoot Flow | 2.0 (1.0-3.0)ab | 4 (20) | 3.0 (1.0-3.0)cd | 4 (20) |
表2：5つの手法で除去した後の根尖側および根冠側溝におけるシーラー残留スコア。スコアは0（溝にシーラーなし）から3（溝全体が充填）の範囲であり、スコア0は完全に除去されたことを示す。n = 各群20。スコアは、領域ごとに個別にKruskal-Wallis検定を行い、続いてBonferroni補正を用いたDunn検定で比較した。根尖側：H = 80.66, p < 0.001, epsilon-squared = 0.377。根冠側：H = 84.80, p < 0.001, epsilon-squared = 0.399。シーラーの効果およびシーラーと手法の相互作用は、Kruskal-Wallis検定の拡張であるScheirer-Ray-Hare検定で検証したが、どちらの領域においても有意ではなかった（シーラー：根尖側 p = 0.147, 根冠側 p = 0.065；相互作用：根尖側 p = 0.478, 根冠側 p = 0.890）。同一の肩付き文字は、領域内での群間に有意差がないことを示し、異なる文字は有意差があることを示す。すべてのペア比較における正確な補正済みp値は、補足ファイル3に記載されている。略語：IQR = 四分位範囲、PUI = パッシブ超音波洗浄、SNI = シリンジ針洗浄。
補足ファイル 1：本研究における PRILE 2021 チェックリストこちらのリンクからファイルをダウンロードしてください。
補足ファイル2：実験ワークフローをまとめたPRILE 2021フローチャート。 こちらをクリックしてファイルをダウンロードしてください。
補足ファイル 3：ボンフェローニ補正済みp値。各領域における10群間の全45通りのペア比較に対するダン（Dunn）検定のボンフェローニ補正済みp値、および各手法内の2種類のシーラー間におけるマン・ホイットニーのU検定の比較（Cliffのデルタおよびブートストラップ法による95%信頼区間を含む）。こちらをクリックしてファイルをダウンロードしてください。
補足ファイル 4：全 400 個の溝におけるシーラー残存量の生スコア。 こちらをクリックしてファイルをダウンロードしてください。
ディスカッション
除去手法によって残存シーラー量に差が生じた一方、シーラーの種類およびシーラーと手法の相互作用による統計的に有意な影響は認められなかったため、第一の帰無仮説は棄却され、他の二つの帰無仮説は採択された。GentleWave G4は残存シーラーが最も少なく、最大75%の検体においてグルーブを完全に清掃したが、SNIでは全く除去されなかった。二種類のレーザーおよびPUIはその中間に位置し、ニードルに対する優位性は領域およびシーラーによって異なっていた。
人工的な溝を選択したのは、関心のある変数を単独で評価できるためである。固定された寸法の溝を用いることで、器具が接触しない部位に一定量のシーラーを再現性高く保持でき、その結果、スコアは切削作用ではなく、洗浄液を通じて伝達されたエネルギーを反映することになる。8,16この分離状態を維持するためには、本プロトコルのいくつかのステップが極めて重要であり、それぞれに対応する是正処置が設けられています。まず、溝の寸法を正確に再現しなければなりません。規定よりも深く、または広く切削された溝では、封鎖剤の保持量が異なるため、検体間でスコアを比較することができなくなります。溝の作製は、歯科用手術顕微鏡下で以下の条件で行われました。 ×20倍の倍率とし、分割時に根管腔を貫通した根は除外することをプロトコルで事前に規定した。第二に、凝固前に溝を完全に充填させなければならない。設置時に空隙が残っている場合は除去物質として採点されるため、半分に分けた試料を再接合する前に、歯科用手術顕微鏡下で完全充填を確認した。第三に、部分的にしか凝固していないシーラーは容易に脱落するため、除去を開始する前にシーラーが完全に凝固していなければならない。したがって、30日間の保存期間後、歯科用手術顕微鏡下で凝固を確認した。第四に、チップの位置とスプレー設定が、実際に溝に到達するエネルギーを左右するため、レーザーおよび超音波チップを上述の規定の深さに配置し、空気および水スプレーはオフにし、灌流液はポンプにより別途供給した。最後に、採点は観察者によるばらつき（オブザーバー・ドリフト）の影響を最も受けやすい工程である。そのため、採点前に2名の観察者のキャリブレーションを行い、グループ分けを伏せたたまま（ブラインド状態で）採点し、意見が一致しない場合は合意によって解決した。その結果、観察者間一致度は κ = 0.92であった。この一致度は、分割歯評価を制限する主観性を解消するものである。3マスターコーンを用いずにシーラーを充填したため、残留物はガッタパーチャではなくシーラーのみとなった。26.
いかなる手技を用いてもすべての溝を完全に除去できないことは、既存の文献と一致している。これらのシーラーの完全な除去は、針による洗浄、超音波活性化、または回転式再治療では達成されておらず1,8,9、残留物はアクセスと液交換が最も不十分な根尖側に集中する1,20。SNIの挙動は最も明確な結果であった。活性化なしに投与した場合、すべての溝にシーラーが残存しており、洗浄液の量と接触時間（15分間で30 mL）だけでは、器具が届かない陥凹部から硬化したシーラーを排除することはできず、何らかのエネルギーが必要であることが確認された8,18。
GentleWave G4は、どちらのシーラーおよびどちらの領域においてもSNIと有意な差があり、またBioRoot FlowにおいてはPUIを下回るスコアとなりました。この流体プラットフォームは、脱気した洗浄液を根管全体に循環させ、チップと管壁の接触によって減衰することのない広帯域音響エネルギーを生成します。これは、PUIにおいて根尖側で効果が弱まるメカニズムです19,21,22。レーザーは光音響ストリーミングvia を介して作用し、主にCeraSealにおいてニードルと比較してスコアを低下させました。BioRoot Flowへの影響については、Er,Cr:YSGGを用いた根尖側のみで有意差が認められました。PUIはBioRoot Flowにおいて、いずれの領域でもSNIと差がなく、これは超音波活性化がこれらのシーラーに対して普遍的に有効ではないという報告と一致しています5。壊死した卵円形根管を用いた以前の組織学的研究において、GentleWave G4を含む同じ2種類のレーザーが組織残渣の除去に使用されました27。手法の順位は本研究でも同様で、GentleWave G4が1位、ニードルが最後、レーザーがその間に位置しましたが、レーザーとGentleWave G4の差はより拡大していました。この違いは基質によるものです。壊死組織やデブリは緩く付着しており、拡大済みの根管内に存在しますが、硬化したケイ酸カルシウム系シーラーは、ストリーミングが進入しなければならない深さ0.5 mmの陥凹部の象牙質に結合しています。そのため、GentleWave G4による持続的な根管全体の流体交換が、レーザーのパルス状でチップ中心のストリーミングよりも優位になります。また、評価指標も異なり、前回の研究では組織形態計測的な割合を用いていたのに対し、本研究では順序スコアを用いていたため、これら2つの研究を数値的に比較することはできません。
いずれの手法においても、2種類のシーラー間に統計的な有意差は認められず、また、残留スコアが最も低かった手法はシーラーによって異なりませんでした。これは、2種類のシーラー間で最も効果的な補助的手法が異なると報告したPeña-Bengoaら5の結果と対照的ですが、彼らは相互作用の正式な検証は行っていません。CeraSealとBioRoot Flowはいずれもケイ酸トリカルシウムベースであり2,7、除去性は材料が凝結時に獲得する物理的強度に関連しており、それは組成に依存します5,6。本研究では凝結強度の測定を行っていないため、同等のスコアを同様の凝結強度に起因するものとすることはできません。これらの結果は、試験条件下において、2つの製剤間の除去性の差が、1群あたり20本の溝では検出できないほど小さかったことのみを示しており、歯冠部の比較（p = 0.065）からは、BioRoot Flowの方がわずかに多くの残留物を残す可能性が示唆されます。CeraSealは他の研究で低い評価を受けており2、この問題を解決するには、より大きなサンプル数または凝結した材料の直接的な測定が必要となるでしょう。
本研究は単根歯を用いてin vitroで実施されており、そのスコアは完全な根管ではなく人工的なグルーブ（溝）を記述しているため、得られた知見を臨床的な再根管治療に直接適用することはできません。グルーブは、主根管から直接的に流体がアクセス可能な、形状が固定された平壁の陥凹部ですが、天然の根にあるイスムス、フィン、および側枝はより狭く、長く、また主根管への接続の予測可能性も低いため、グルーブを用いた評価は、あらゆる手法が臨床的に達成し得る成果を過大評価している可能性があります。したがって、本研究で転移可能な結果となるのは、絶対的な除去率ではなく、各手法のランキングです。臨床的には、このような陥凹部に残留したシーラーが、消毒から残留微生物を保護したり、新しい洗浄剤やシーラーと象牙質との接触を制限したりする可能性があるため、本研究のGentleWave G4のようにグルーブをより効率的に空にする手法は、再根管治療中の根管系の清掃性を向上させる可能性があります。ただし、これらの差異が根尖周囲の治癒に及ぼす影響については、依然として検証が必要です。グルーブにはガッタパーチャを伴わずシーラーのみが充填されており、順序尺度による2次元的な評価が行われました。このスコアは本モデルにおいて確立されたアウトカムであり8,16,26,29、その信頼性は観察者間の一致度によって裏付けられていますが、走査型電子顕微鏡を用いればより高倍率でシーラーと象牙質の界面を観察でき、マイクロCTを用いれば残留量を3次元的に定量化できたと考えられます。レーザーパラメータはメーカーのプリセット設定であり、パルス幅、パルスエネルギー、および繰り返し周波数は変更しませんでした。しかし、これらの設定は、チップの設計および位置とともに、キャビテーションおよびレーザー活性化洗浄の結果に影響を与えます24,30。主な制約はGentleWave G4群に関するものです。そのプロトコルはメーカーによって固定されており、3% NaOClと8% EDTAを約8分間使用しますが、他の群では5% NaOClと17% EDTAを約17分間（活性化時間を設けないSNI群では15分間）使用しています。GentleWave G4は、濃度が低く時間が短かったにもかかわらず最も低いスコアを達成したため、この交絡因子の方向性は保守的であると言えます。しかし、本設計では装置とその洗浄レジメンを分離することができず、手法間の差異を活性化エネルギーのみに帰することはできません。今後の研究では、システム間で洗浄剤と曝露時間を統一し、完全に充填された根管においてこれらの知見を確認する必要があります。
本プロトコルは、一定の範囲内で修正可能です。比較するグループ間で一定に保たれている限り、他の課題に対処するために、シーラー、除去前の保存期間、洗浄剤とその濃度、活性化装置およびそのパラメータを変更できます。GentleWave G4アームは、その制約を例示しています。洗浄レジメンはメーカーによって固定されているため、他の手法と比較する場合、洗浄剤および時間の違いが生じ、それを明記する必要があります。モデルを定義する以下の3つの要素は、修正すべきではありません。まず、シーラーの量およびチップからの距離を決定するグルーブの寸法（4 × 0.2 × 0.5 mm）と位置8,16です。次に、除去前の完全な充填と硬化の確認です。そして、校正された2名の観察者による、4段階評価尺度を用いたグルーブの盲検スコアリングです29。マスターコーンを使用してグルーブを充填したり、溶剤を添加したりした場合、スコアでシーラーを他の変数から分離できなくなるため、その実験は本プロトコルではなく、再根管治療モデルとして報告されるべきです。トラブルシューティングは主に組み立てに関するものです。チューブ内の印象材とワックスシールは、活性化中の再組み立て箇所での漏れを防ぎます。漏れが生じた検体は、除外するのではなく、処置前に再度シールする必要があります。上述の2つの方向性に加え、この人工グルーブプロトコルは、完全な再根管治療研究を行う前の新しいシーラー処方、溶剤、またはキレート剤のスクリーニング、同一の洗浄条件下でのレーザー設定（パルスエネルギー、パルス持続時間、繰り返し回数、チップ設計、チップ位置）または超音波チップの比較、水酸化カルシウムなどの根管内薬剤の除去試験16、順序スコアと同一グルーブのマイクロCTまたは走査電子顕微鏡による評価の組み合わせ、さらにはグルーブの形状を変更することによる、イスムスや側枝根管などの器具が到達不可能な他の部位のモデル化に利用できます。
結論
本in vitro研究の限界内において、人工的な溝からのケイ酸カルシウムベースシーラーの除去は手技に依存していましたが、試験条件下でシーラーによる統計的に有意な影響は認められませんでした。GentleWave G4で最も多くのシーラーが除去され、SNIで最も除去量が少なく、レーザーとPUIはその中間に位置しました。GentleWave G4のレジメンは洗浄液と時間も異なっていたため、その優位性を活性化エネルギーのみに起因するものとすることはできません。すべての検体において完全なシーラー除去を達成できた手技はなく、したがって、これらの材料の再根管治療は、選択した方法に関わらず不完全なままとなります。
開示事項
著者らは、本研究に関連する利益相反がないことを表明します。
著者貢献度:
Taha Özyürekは、概念化、方法論、監督、および原稿の校閲と編集に貢献しました。Mustafa Gündoğarは、方法論、調査、および原稿の校閲と編集に貢献しました。Olcay Özdemirは、調査および形式分析に貢献しました。Ali Aminimofradは、調査およびデータキュレーションに貢献しました。Hande Özyürekは、形式分析および原案の執筆に貢献しました。
謝辞
本研究は、公的、商業的、または非営利セクターの資金提供機関から特定の助成金を受けていません。
材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| BioRoot Flow | Septodont, サンモー＝デ＝フォッセéフランス | 340S/0.5 | 即用型ケイ酸カルシウム系シーラー |
| CeraSeal | Meta Biomed、大韓民国清州市 | ロット 230521-01 | 即用型ケイ酸カルシウムベースシーラー |
| Chloraxid 5.25% | Cerkamed, ポーランド、スタロヴァ・ヴォラ | ロット 1105261 | 次亜塩素酸ナトリウム溶液（3%および5%に希釈） |
| CleanFlowプロシージャ用装置 | Sonendo Inc.（米国カリフォルニア州ラグナヒルズ） | GW-PST-PI10 | GentleWave G4システムの使い捨て処置器具 |
| 歯科用手術顕微鏡 OMS 3200 R2 | Zumax、中国、蘇州 | 該当なし | 溝の形成、完全な充填およびシーラーの凝固の確認、ならびに剰剰シーラーの除去を、すべて ×20倍の倍率 |
| エンドソリューション | Cerkamed, ポーランド、スタロヴァ・ヴォラ | ロット 2105261 | 17% EDTA洗浄液 |
| GentleWave G4 | Sonendo Inc.、米国カリフォルニア州ラグナヒルズ | 10053 | Multisonic 超精密洗浄システム |
| IrriSafeチップ サイズ20 | Satelec, Acteon Group, メリニャック, フランス | F43806 | パッシブ超音波洗浄チップ |
| LightWalker AT-S | Fotona, リュブリャナ, スロベニア | 該当なし | 2940 nm Er:YAGレーザー、R-SWEEPSモード |
| 30ゲージ針 | Ultradent Products Inc.（米国ユタ州サウスジョーダン） | 利用不可 | シリンジ針による洗浄 |
| Newtron P5 XS B.LED 超音波ユニット | Satelec, Acteon Group, Merignac, France | 該当なし | 根管形成およびパッシブ・ウルトラソニック・イリゲーション用の超音波発生装置 |
| 予防処置用スケーリングチップ（Newtron） | Satelec, Acteon Group, メリニャック, フランス | 利用不可 | 人工溝の作製（出力40%） |
| Python 3.9.6 | Python Software Foundation, Beaverton, OR, USA | 該当なし | 統計解析 |
| 放射状チップ、 400 µm × 14 mm | Fotona、リュブリャナ、スロベニア | ロット003029 | Er:YAGレーザー照射チップ |
| 乱数シーケンス生成器 | random.org | 該当なし | ウェブベースの検体グループ割り付け |
| RFT2放射状ファイアリングチップ | BIOLASE Inc.（米国カリフォルニア州フットヒルランチ） | ロット 2217Q | Er,Cr:YSGGレーザー照射チップ |
| scikit-posthocs 0.14.0 | オープンソースのPythonライブラリ | 該当なし | ボンフェローニ補正を伴うダン検定 |
| SciPy 1.13.1 | オープンソースのPythonライブラリ | 該当なし | クラスカル・ウォリス検定およびマン・ホイットニーのU検定 |
| サウンドシール | Sonendo Inc.、米国カリフォルニア州ラグナ・ヒルズ | GW-SYS-SOSE | 処置器具を検体に密封するプラットフォームの作製に使用するレジン |
| statsmodels 0.14.6 | オープンソースのPythonライブラリ | 該当なし | シャイラー・レイ・ヘア検定 |
| VDW.ROTATE | VDW、ドイツ、ミュンヘン | MSTVROT325AST | 回転式ニッケルチタンシステム、サイズ 40/.04 |
| Waterlase iPlus | BIOLASE Inc.（米国カリフォルニア州フットヒルランチ） | 該当なし | 2780 nm Er,Cr:YSGGレーザー、Hモード |
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