高度に湾曲した複雑な根管系を模擬したin vitroでの洗浄効果に及ぼすEr:YAG活性化潅流時のパルスエネルギー、チップデザイン、および挿入深さの影響

Influence of pulse energy, tip design and insertion depth during Er:YAG-activated irrigation on cleaning efficacy in simulated severely curved complex root canal systems in vitro.

抄録

目的:

3Dプリンターで模擬した根管において、パルスエネルギー、先端形状、先端位置が、音波活性化(EDDY)および従来のニードル灌流(NI)と比較して、レーザー活性化灌流(LAI)の洗浄性能に及ぼす影響を調査すること。

AIM: To investigate the influence of pulse energy, tip geometry and tip position in simulated 3D-printed root canals with multiple side canals at different levels in all directions on the cleaning performance of laser-activated irrigation (LAI) compared to sonic activation (EDDY) and conventional needle irrigation (NI).

方法:

根尖から2、5、8mmの位置に側管（直径0.2mm）を有する3Dプリント根管模型（25/.06、長さ20mm、曲率60°、半径5mm）に、着色したバイオフィルム模倣ハイドロゲルを充填した。LAI（Morita AdvErL Evo、京都、日本）は、6つの設定で行った（n=20；パルスエネルギー、パルス/秒[PPS]、先端位置）：LAI1（50mJ、25PPS、P400FL、カナルエントランス［CE］）、LAI2（LAI1と同じ、ただし挿入深度はアピカルエンドポイント［AE］［第1側管の1mm上に相当］の9mm手前）、LAI3（80mJ、25PPS、P400FL、AEの9mm手前）、LAI4（LAI3と同じ、ただしCEで）、LAI5（LAI3と同じ、ただしCEで）をそれぞれ3×20回ずつ各20秒、LAI5（50mJ、25PPS、P400FL、2×20秒、CE＆R200T（30mJ、25PPS、1×20秒、AE前9mm）、LAI6（30mJ、25PPS、R200T、AE前9mm、3×20秒）。灌流サイクルには蒸留水を用いた連続灌流（3mL/20s）が併用された。NIとEDDY（各3×20s；3mL/20s灌流、挿入AEマイナス1mm、振幅4mm）は対照群とした。バイオフィルムを模倣したハイドロゲルの除去（ImageJ, NIH）は、マイクロスコープ（Expert DN, Müller-Optronic）による標準化された写真を用いて、システム全体、中心管および側管について評価し、Kruskal-Wallis検定およびDunn検定を用いて統計的に分析した（p=.05）。また、瘻孔外への潅注剤の滲出も記録した。

METHODOLOGY: 3D-printed root canal models (25/.06, length 20 mm, curvature 60°, radius 5 mm) with side canals (diameter 0.2 mm) at 2, 5 and 8 mm from the apex were filled with coloured biofilm-mimicking hydrogel. LAI (Morita AdvErL Evo, Kyoto, Japan) was performed with six settings (n = 20; pulse-energy, pulses per second [PPS], tip position): LAI1 (50 mJ, 25 PPS, P400FL, canal entrance [CE]), LAI2 (same as LAI1, but insertion depth 9 mm before the apical endpoint [AE] [corresponding to 1 mm above the first lateral canals]), LAI3 (80 mJ, 25 PPS, P400FL, 9 mm before AE), LAI4 (same as LAI 3, but at CE) for 3 × 20 s each, LAI5 (50 mJ, 25 PPS, P400FL 2 × 20 s, CE & R200T (30 mJ, 25 PPS, 1 × 20 s, 9 mm before AE), LAI6 (30 mJ, 25 PPS, R200T, 9 mm before AE, 3 × 20 s). A continuous irrigation (3 mL/20 s) using distilled water accompanied the irrigation cycles. NI and EDDY (3 × 20 s each; 3 mL/20 s irrigation, insertion AE minus 1 mm, amplitude 4 mm) served as control groups. Biofilm-mimicking hydrogel removal (ImageJ, NIH) was assessed for the entire system, the central canal and the lateral canals using standardized photographs with a microscope (Expert DN, Müller-Optronic) and statistically analysed was performed using Kruskal-Wallis and Dunn tests (p = .05). Irrigant extrusion beyond the foramina was also recorded.

結果:

LAI2（99.08％；四分位範囲[IQR]：96.85～100.00）とLAI3（97.50％；96.24～100.00）は、すべてのLAI構成の中で、根管系全体からのハイドロゲルの除去率が有意に最も高く、LAI6（80.08％；73.41～84.69）は有意に最も低かった（p<.05）。LAI6、EDDY(72.89%; 67.49-76.22)、手動灌流(54.39%; 51.01-56.94)の間には有意差はなかった(p>.05)。R200Tレーザーチップは、他のすべての手技と比較して、灌流液の溢出が有意に多かった（p<.05）。

RESULTS: LAI2 (99.08%; interquartile range [IQR]: 96.85-100.00) and LAI3 (97.50%; 96.24-100.00) achieved the significantly best and LAI6 (80.08%; 73.41-84.69) the significantly worst removal of hydrogel from the entire root canal system amongst all LAI configurations (p < .05). There were no significant differences between LAI6, EDDY (72.89%; 67.49-76.22) and manual irrigation (54.39%; 51.01-56.94) (p > .05). R200T laser tip caused significantly more often irrigant extrusion than all other techniques (p < .05).

結論:

チップのデザイン、エネルギー設定、およびレーザーチップを管腔入り口より下に配置することにより、LAIの洗浄性能が向上した。しかし、小型のR200Tチップは、高濃度エネルギーのため、処置エラー（潅注剤の押し出し）が有意に多かった。

CONCLUSION: Tip design, energy settings, and the positioning of the laser tip below the canal entrance caused an improvement in cleaning performance of the LAI. However, the small R200T tip created significantly more procedural errors (irrigant extrusion) due to higher concentrated energy.