*Marek Mazur1, Kacper Bolesta1, Wiktoria Wieczorek1, Dominika Portka1, Maja Olborska1, Piotr Regulski2, Marcin Aluchna3
Porównanie zastosowania micro-CT i CBCT w przygotowaniu zębów do roli próbek w badaniach in vitro
Comparison of micro-CT and CBCT in the preparation of teeth for the role of samples in in vitro research
1Studenckie Koło Naukowe, Zakład Stomatologii Zachowawczej, Warszawski Uniwersytet Medyczny
2Zakład Radiologii Stomatologicznej i Szczękowo-Twarzowej, Warszawski Uniwersytet Medyczny
Kierownik Zakładu: prof. dr hab. n. med. Kazimierz Szopiński
3Zakład Stomatologii Zachowawczej, Warszawski Uniwersytet Medyczny
Kierownik Zakładu: prof. dr hab. n. med. Agnieszka Mielczarek
Streszczenie
Wstęp. Grubość zębiny stanowi ważny czynnik wpływający na wyniki otrzymywane w badaniach eksperymentalnych. Odpowiednio precyzyjna i powtarzalna metoda jego pomiaru ma kluczowe znaczenie w zapewnieniu rzetelności i wiarygodności pracy badawczej.
Cel pracy. Celem niniejszego badania było porównanie zastosowania tomografii komputerowej wiązką stożkową i mikrotomografi w przygotowaniu zębów do roli próbek w badaniach medycznych.
Materiał i metody. Spośród 100 usuniętych zębów wyselekcjonowano 4 o odpowiednich cechach budowy potwierdzonych na obrazach pochodzących z CBCT. Zostały one zatopione w masie silikonowej i przecięte w płaszczyźnie horyzontalnej w taki sposób, by płaszczyzna przecięcia była równoległa do płaszczyzny wyznaczonej przez szczyty rogów miazgi. Następnie próbki zostały poddane badaniom tomografii komputerowej wiązką stożkową oraz mikrotomografii. Dwóch autorów niezależnie wykonywało pomiary odległości pomiędzy płaszczyzną przecięcia a szczytami rogów miazgi na otrzymanych przekrojach czołowych i strzałkowych. Otrzymane wartości pomiarów zostały opracowane statystycznie.
Wyniki. Wartości pomiarów wykonywanych na przekrojach CBCT były większe niż wartości uzyskane z pomiarów wykonywanych w micro-CT. W przypadku dwóch z czterech próbek uzyskano istotne statystycznie różnice w wartościach pomiarów.
Wnioski. Badanie CBCT nie jest wystarczającym narzędziem w precyzyjnym przygotowaniu zębów do roli próbek badawczych.
Summary
Introduction. The thickness of dentine is an important factor affecting the results of experimental studies. An adequately precise and repeatable method for its measurement is of key importance for ensuring the reliability and credibility of research.
Aim. The aim of this study was to compare conical beam computed tomography (CBCT) and microtomography (micro-CT) for the preparation of teeth as specimens in medical research.
Material and methods. From among 100 extracted teeth, 4 teeth with appropriate structural features confirmed in CBCT images were selected. They were embedded in silicone mass and cut in a horizontal plane in such a way that the intersection plane was parallel to the plane defined by the pulp horns. Next, the samples were subjected to conical beam computed tomography and microtomography. Two authors independently measured the distance between the plane of intersection and the pulp horns on the obtained frontal and sagittal sections. The obtained measurements were statistically processed.
Results. The values obtained with CBCT were higher than those obtained with micro-CT. Statistically significant differences were found for two of four samples.
Conclusions. CBCT is not sufficient for precise preparation of teeth for the role of research specimens.
Słowa kluczowe: mikrotomografia rentgenowska, tomografia komputerowa wiązką stożkową, dokładność pomiarów przestrzennych, grubość zębiny
Key words: X-Ray Microtomography, Cone-Beam Computed Tomography, Dimensional Measurement Accuracy, Dentine Thickness
Wstęp
Zęby usunięte są często stosowanym materiałem w badaniach in vitro. Po odpowiednim przygotowaniu mogą bardzo wiarygodnie symulować warunki występujące w czasie opracowywania i wypełniania ubytków w praktyce klinicznej. Stosując zęby usunięte w badaniach, konieczne jest odpowiednio precyzyjne i powtarzalne przygotowanie próbek (1). Szczególnie istotne dla wyników prowadzonych badań jest uzyskanie określonej i powtarzalnej dla wszystkich próbek grubości zębiny. Czynniki, takie jak przewodność temperatury czy przepuszczalność dla substancji chemicznych, są bezpośrednio powiązane z grubością izolującej warstwy zębiny. Jest ona jednym z najważniejszych czynników, które wpływają na zachowanie żywotności miazgi zęba podczas opracowania i wypełniania ubytków (2).
W dostępnych publikacjach najczęściej badacze podają głębokość preparacji danego ubytku. Takie postępowanie nie pozwala na dokładne określenie grubości zębiny pomiędzy powierzchnią dna ubytku a komorą miazgi. Złotym standardem pomiarów w badaniach naukowych jest analiza zdjęć mikroskopowych. Niestety metody tej nie można wykorzystać w przygotowaniu próbek, gdyż wiąże się ona ze zniszczeniem badanych obiektów. W literaturze można znaleźć kilka nieinwazyjnych metod pozwalających na określenie grubości pozostałej zębiny. Najbardziej rozpowszechnione i najczęściej używane są metody oparte na wykorzystaniu promieniowania rentgenowskiego. Zdjęcie zębowe, będące najprostszym narzędziem służącym obrazowaniu tkanek zmineralizowanych zęba, może być zawodne, gdyż będąc zdjęciem sumacyjnym, daje nakładanie się obrazu wszystkich struktur na przebiegu promienia, w tym rogów miazgi. Zdecydowanie większe możliwości w tym zakresie oferuje badanie CBCT (tomografia komputerowa wiązką stożkową). Po rekonstrukcji daje ona obraz w trzech wymiarach przestrzennych. Ograniczeniem tego narzędzia jest jednak relatywnie niska rozdzielczość. Obecnie duże nadzieje pokładane są w micro-CT (mikrotomografia rentgenowska). Narzędzie to z powodzeniem wykorzystywane jest w licznych badaniach naukowych i pozwala na precyzję pomiarów porównywalną z mikroskopem stereoskopowym (3).
Cel pracy
Celem niniejszej pracy jest sprawdzenie, czy CBCT spełnia kryteria wymaganej jakości obrazowania dla uzyskania dokładnego pomiaru grubości pozostałej zębiny w czasie przygotowywania próbek do badań naukowych.
Materiał i metody
W ciągu dwóch miesięcy zebrano łącznie 100 zębów trzecich trzonowych usuniętych z przyczyn periodontologicznych, ortodontycznych i chirurgicznych. Zęby były przechowywane w 1% roztworze tymolu przez 1 miesiąc w temperaturze pokojowej. Spośród wszystkich zębów wyselekcjonowano 15, które były wolne od próchnicy i wad rozwojowych szkliwa. Wybrane zęby zostały oczyszczone z resztek tkanek miękkich przy pomocy 2% roztworu podchlorynu sodu oraz skalera piezoelektrycznego (Woodpecker, Chiny), po czym starannie je wypolerowano przy pomocy zawiesiny pumeksu i szczotki osadzonej w kątnicy.
Następnie korzenie wyselekcjonowanych zębów zostały całkowicie zatopione w masie silikonowej (3M Express XT Putty Soft, USA) do wysokości połączenia szkliwno-cementowego. Na bloczku silikonowym oznaczono rzędy za pomocą liter alfabetu łacińskiego (A-D), zaś kolumny za pomocą cyfr arabskich (1-4) (ryc. 1). Gotowy bloczek silikonowy poddano badaniu tomografii komputerowej wiązką stożkową (Vatech Pax-i 3D, Korea Południowa). Wstępne badanie CBCT miało na celu wyselekcjonowanie zębów o określonej budowie anatomicznej, umożliwiającej takie ustawienie płaszczyzny horyzontalnej w czasie analizowania badania, by przechodziła ona przez szczyty dokładnie trzech wybranych guzków. Po ustaleniu takiej płaszczyzny przesuwano ją równolegle dowierzchołkowo aż do uwidocznienia rogów miazgi. Wybierano tylko te zęby, w których płaszczyzna przechodząca przez szczyty wybranych guzków była równoległa do płaszczyzny przechodzącej przez szczyty wszystkich rogów miazgi. Na podstawie analizy obrazów CBCT wyselekcjonowano 4 zęby spełniające powyższe założenia. Zależności przestrzenne przedstawiono na rycinie 2.
Ryc. 1. Zęby przygotowane do wstępnego CBCT
Ryc. 2. Stosunki przestrzenne płaszczyzn wyznaczonych w próbkach
Wybrane zęby zostały wyjęte z materiału silikonowego. Zidentyfikowano guzki wyznaczające płaszczyznę horyzontalną (linia najwyższa na rycinie 2). Następnie każdy ząb umieszczono na płaskiej powierzchni płytki szklanej w taki sposób, by oznaczone guzki kontaktowały się z jej powierzchnią. Wykonano indywidualne indeksy z masy silikonowej (3M Express XT Putty Soft, USA) w określonym uprzednio położeniu przestrzennym. Płaska powierzchnia indeksu była tożsama z płaszczyzną wyznaczoną przez szczyty guzków oraz równoległa do płaszczyzny wyznaczonej przez szczyty rogów miazgi.
Na obrazach pochodzących z CBCT zmierzono odległość między płaszczyzną wyznaczoną przez szczyty rogów miazgi a płaszczyzną wyznaczoną przez szczyty wybranych guzków (linie najwyższa i najniższa na rycinie 2). Następnie wyznaczono w każdym zębie dodatkową płaszczyznę 2 mm powyżej szczytów rogów miazgi (linia środkowa na rycinie 2), po czym zmierzono odległość pomiędzy uzyskaną w ten sposób płaszczyzną a płaszczyzną przechodzącą przez szczyty wybranych guzków. Indeksy silikonowe zostały docięte przy pomocy skalpela nr 11 (SwannMorton, Anglia) po odmierzeniu za pomocą suwmiarki (Magtoto, Chiny) wyznaczonej wcześniej odległości od płaskiej powierzchni indywidualnego indeksu silikonowego do wyznaczonej uprzednio dodatkowej płaszczyzny. Poprzez docięcie indeksów odsłonięto część korony klinicznej zęba (ryc. 3). Została ona usunięta przy pomocy wierteł diamentowych (MDT, Izrael) na wiertarce turbinowej (W&H, Austria) w taki sposób, by uzyskać płaską powierzchnię. Powierzchnia została następnie wygładzona za pomocą krążków abrazyjnych Sof-Lex (3M ESPE, USA) (ryc. 4). Odległość pomiędzy szczytami rogów miazgi a powierzchnią przecięcia próbek powinna wynosić około 2 mm.
Ryc. 3. Docięte indywidualne indeksy silikonowe
Ryc. 4. Próbka przygotowana do skanowania
Tak przygotowane zęby umieszczono na płytce szklanej i wykonano końcowe CBCT przeznaczone do pomiarów. Pomiary przeprowadzono przy pomocy oprogramowania służącego do przeglądania obrazów radiologicznych RadiAnt Viewer (Medixant, Polska) niezależnie przez dwóch autorów. Pomiar wykonywano od uprzednio przygotowanej płaskiej powierzchni prostopadle do rogu miazgi, w płaszczyźnie strzałkowej i czołowej. Pomocniczo w programie Ez 3D plus (Vatech PaX-i 3D, Korea Południowa) przeprowadzono renderowanie objętościowe z oknem kostnym i rekonstrukcję obrazów 3D, by lepiej zobrazować zależności przestrzenne topografii komory zęba. Obrazy te nie zostały użyte do wykonania pomiarów. Uzyskane obrazy ukazują ryciny 5 i 6. W kolejnym etapie próbki zostały poddane badaniu mikrotomografii (SkyScan, Belgia). Odległości zostały zmierzone w analogiczny sposób i przez tych samych autorów prowadzących pomiary wykonywane w oparciu o obrazy CBCT.
Ryc. 5. Renderowanie objętościowe z oknem kostnym
Ryc. 6. Rekonstrukcja trójwymiarowa
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
24 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
59 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
119 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 28 zł
Piśmiennictwo
1. Fernandez-Estevan L, Millan-Martinez D, Fons-Font A et al.: Methodology in specimen fabrication for in vitro dental studies: Standardization of extracted tooth preparation. J Clin Exp Dent 2017; 9(7): e897-e900.
2. Yasa E, Atalayin C, Karacolak G et al.: Intrapulpal temperature changes during curing of different bulk-fill restorative materials. Dent Mater J 2017; 36(5): 566-572.
3. Capar ID, Gok T, Uysal B, Keles A: Comparison of microcomputed tomography, cone beam tomography, stereomicroscopy, and scanning electron microscopy techniques for detection of microcracks on root dentin and effect of different apical sizes on microcrack formation. Microsc Res Tech 2019; 82(10): 1748-1755.
4. Mizutani R, Suzuki Y: X-ray microtomography in biology. Micron 2012; 43(2-3): 104-115.
5. Sousa-Neto MD, Silva-Sousa YC, Mazzi-Chaves JF et al.: Root canal preparation using micro-computed tomography analysis: a literature review. Braz Oral Res 2018; 32(suppl 1): e66.
6. Mangione F, Meleo D, Talocco M et al.: Comparative evaluation of the accuracy of linear measurements between cone beam computed tomography and 3D microtomography. Ann Ist Super Sanita 2013; 49(3): 261-265.
7. Tayman MA, Kamburoglu K, Kucuk O et al.: Comparison of linear and volumetric measurements obtained from periodontal defects by using cone beam-CT and micro-CT: an in vitro study. Clin Oral Investig 2019; 23(5): 2235-2244.
8. Ferrare N, Leite AF, Caracas HC et al.: Cone-beam computed tomography and microtomography for alveolar bone measurements. Surg Radiol Anat 2013; 35(6): 495-502.
9. Demirel A, Demirci O, Okte Z: Accuracy of In Vitro Radiographs in Determining the Remaining Dentin Thickness below Deep Dentin Caries in Deciduous Molars. Balkan Journal of Dental Medicine 2020; 24 (3): 18-153.
10. Suassuna FCM, Maia AMA, Melo DP et al.: Comparison of microtomography and optical coherence tomography on apical endodontic filling analysis. Dentomaxillofac Radiol 2018; 47(2): 20170174.
11. Krause F, Kohler C, Ruger C et al.: Visualization of the pulp chamber roof and residual dentin thickness by spectral-domain optical coherence tomography in vitro. Lasers Med Sci 2019; 34(5): 973-980.
12. Majkut P, Sadr A, Shimada Y et al.: Validation of Optical Coherence Tomography against Micro-computed Tomography for Evaluation of Remaining Coronal Dentin Thickness. J Endod 2015; 41(8): 1349-1352.
13. Savas S, Botsali MS, Kucukyilmaz E, Sari T: Evaluation of temperature changes in the pulp chamber during polymerization of light-cured pulp-capping materials by using a VALO LED light curing unit at different curing distances. Dent Mater J 2014; 33(6): 764-769.
