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Edson Alfredo
Avaliação
in vitro
da aplicação do
laser
diodo 980 nm na dentina
intra-radicular em diferentes parâmetros de
potência e freqüência
Tese apresentada ao Programa de Pós-Graduação em
Odontologia da Universidade de Ribeirão Preto, como
parte dos requisitos para obtenção do título de Doutor
em Odontologia, área de concentração Endodontia.
Orientadora: Prof
a
. Dr
a
. Yara T. C. Silva Sousa
Ribeirão Preto
2007
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Ficha catalográfica preparada pelo Centro de Processamento Técnico
da Biblioteca Central da UNAERP
- Universidade de Ribeirão Preto -
Alfredo, Edson, 1953.
A29a Avaliação
in vitro
da aplicação do
laser
diodo 980 nm na
dentina intra-radicular em diferentes parâmetros de potência e
freqüência / Edson Alfredo. - - Ribeirão Preto, 2007.
115 f. : + anexos.
Orientadora: Profª. Drª. Yara Teresinha Corrêa Silva Sousa.
Tese (Doutorado) – Programa de Pós-Graduação em
Odontologia da Universidade de Ribeirão Preto, área de
concentração: Endodontia. Ribeirão Preto, 2007.
1. Odontologia. 2. Endodontia. 3. Canal Radicular. 4.
Laser
em Odontologia. I. Título.
CDD: 617.6342
Este trabalho foi realizado no Laboratório de Pesquisas em
Odontologia e no Centro de Estudos em Laser na Odontologia da
Universidade de Ribeirão Preto – UNAERP.
Desconheço fato mais encorajador
que a habilidade inquestionável do homem
para melhorar sua vida por meio do esforço consciente.
Henry D. Thoreau
Dedicatórias
Cristina,
Poesia, mulher na concepção da palavra, companheira
persistente, carinhosa e paciente. Obrigado pela
compreensão, dedicação, presença doce e
amiga de todos os momentos
e pelo amor de toda
uma vida.
Às minhas amadas filhas
Camila, Fabiana e Natália
, razão maior de minha
vida, surpresa diária de alegria, de afeto e de carinho, responsáveis pelo
redimensionamento constante de todo o significado da minha existência ... vocês são
meus maiores presentes de Deus.
“ É preciso amar não só por um instante,
casualmente, mas sempre até o fim.”
Dostoievsky
Aos
meus pais, Elias (in memorian) e Carmélia
, pelo amor incondicional
que me traz força e coragem ..., pela educação, formação e exemplos de honestidade,
dignidade, bondade e justiça ..., por seus aconchegos, carinhos e dedicação ..., pela
determinação e renúncia de outros sonhos em razão da formação dos filhos.
A vida não poderia ter sido mais generosa comigo do que dando-me vocês
como pais.
Aos
meus irmãos, Alfredo, Elias, Carmen Lúcia e Fauze
, pela grande
admiração, exemplo, amor, carinho, afeto, compreensão e amizade
.
Uns, já no Oriente
Eterno, cobrem os que aqui permanecem, de enormes saudades, mas, ao mesmo
tempo, banham-nos de luz e serenidade para que possamos completar nossas missões.
Aos
meus queridos sogros, Nadim e Mariza
, e à nossa
querida bisavó
Mafalda
, pelo apoio e carinho com todos nós e por estarem presentes nos momentos
importantes da minha vida.
Aos
meus cunhados, Ricardo, Gisela, Neide e Ana Paula
, pelo carinho e
amizade a mim reservados e pelas palavras de incentivo dadas à minha carreira.
Aos
meus sobrinhos: Thalia, Mariana, Luiza e Gabriel
e
afilhados:
Gabriel, Eduardo, Paulo e Patrícia
pelo carinho, afeto e por tornarem meus dias
mais felizes e joviais.
Agradecimentos Especiais
À minha orientadora, coordenadora do Programa de Pós-Graduação em
Odontologia e responsável pelo Laboratório de Pesquisas em Odontologia da UNAERP,
Prof
a
. Dr
a
. Yara Teresinha Corrêa Silva Sousa
, pelos exemplos dignos de uma
profissional capaz, dedicada e amiga, pelo grande incentivo, estímulo e orientação
durante todo o processo de elaboração desta tese e por presentear-me com sua
referência de orientadora competente, conseguindo um comportamento de equilíbrio
perfeito entre o dinamismo e a serenidade necessários para o desempenho de seu papel
como coordenadora.
Ao
Prof. Dr. Manoel D. de Sousa Neto
, líder dedicado, competente,
abnegado, responsável e comprometido não somente com as tarefas diretamente sob
sua responsabilidade, mas com toda a instituição. Suas obras à frente da Pós-Graduação
transcenderam certamente as fronteiras da Odontologia Nacional. Obrigado pelo
convívio sadio nestes 6 anos de companheirismo e pelas inúmeras oportunidades que
me proporcionou, nunca medindo esforços em auxiliar-me sempre da melhor forma em
qualquer tarefa, independentemente da sua relevância. Com sua imensa colaboração
nesta pesquisa em particular e em todas as outras que executei como pesquisador, foi
possível a concretização de mais uma etapa em minha vida profissional.
Agradecimentos
A
DEUS
, pela bênção da vida e por dar-me tempo para desenvolver a virtude
de receber e exercitar um pouco da sabedoria que partilha do vosso trono.
À
Universidade de Ribeirão Preto – UNAERP,
por meio de sua Magnífica
Reitora Elmara Lúcia de Oliveira Bonini Corauci, pela liderança, brilhantismo e
eficácia com que conduz suas equipes de trabalho e pelas inúmeras oportunidades que
possibilitaram o meu desenvolvimento profissional dentro da instituição.
À
Prof
a
. Dr
a
. Neide Aparecida de Souza Lefheld,
Diretora de Ensino,
Pesquisa e Extensão da Universidade de Ribeirão Preto – UNAERP, pelo incentivo,
interesse, ensinamento e apoio dado à minha carreira profissional na Universidade.
Aos
Irmãos da Augusta e Respeitável Loja Simbólica Estrella
D’Oeste,
por entenderem e desculparem-me pelas ausências freqüentes em nossas
reuniões nos 3 últimos anos. A todos os perseguidores da Arte Real, evolucionistas e
escultores da moral, obrigado pelo exercício da prática da Amizade Fraterna,
desinteressada e que visa sempre o bem e o progresso do outro.
Aos professores do Curso de Doutorado em Endodontia da Universidade de
Ribeirão Preto - UNAERP:
Manoel D. de Sousa Neto, Yara Teresinha Corrêa Silva
Sousa, Luiz Pascoal Vansan, Antônio Miranda Cruz Filho, Danyel Elias da Cruz
Perez, Ricardo Gariba Silva, Silvio Rocha Corrêa da Silva, Silvana Maria
Paulino, Neide Aparecida de Souza Lefheld, Lucélio Bernardes Couto,
Suzelei de Castro França, Rosimeire Cristina Linhari Rodrigues Pietro, Manoel
Henrique Cintra Gabarra
pelos ensinamentos, incentivos e ajuda na minha formação
como doutor.
A
todos os professores
do Curso de Odontologia da Universidade de
Ribeirão Preto – UNAERP, por meio do
Prof. Dr. Antônio Miranda Cruz Filho
,
Coordenador do Curso de Graduação em Odontologia dessa Universidade, pelos
exemplos diários de dedicação e comprometimento na construção de uma educação de
qualidade aos nossos alunos.
Aos professores e amigos
José Roberto de Freitas, Aline Evangelista de
Souza Gabriel, Danyel Elias da Cruz Perez, Melissa A. Marchesan,
Celso
Bernardo de Souza Filho, Silvio Rocha Corrêa da Silva, José Carlos Dal Secco
Leandrini e Paulo Roberto Vieira Alves,
pelos seus exemplos de companheirismo,
empenho, caráter solidário e grande auxílio na elaboração dos trabalhos da minha tese.
Ao
Prof. Dr. Aldo Brugnera Júnior
pela grande cooperação na parte
experimental de minha pesquisa e exemplo de incentivo na busca do conhecimento.
Ao
meu estimado amigo e colega,
Prof. Dr.
Joubert Magalhães de
Pádua,
pela sua enorme e desinteressada ajuda profissional, pela grandeza de espírito,
competência e dedicação como docente e cirurgião-dentista e por ter sido o responsável
por apresentar-me à Universidade de Ribeirão Preto – UNAERP, onde meus primeiros
sonhos como educador e pesquisador se tornaram realidade.
Aos Doutorandos, colegas da primeira turma de Pós-Graduação em
Odontologia, sub-área Endodontia, da UNAERP:
Álvaro Henrique Borges, Ângela D.
Bittencourt Garrido
,
Bráulio Pasternak Júnior,
Cláudia Kallás Gonçalves,
Cleonice da Silveira Teixeira, José Antônio Saadi Salomão, Marcos Porto de
Arruda, Melissa Andréia Marchesan e Michele Regina Nadalin
, pela
determinação, seriedade, amizade, companheirismo e momentos de alegria e
descontração que passamos juntos, tornando mais fácil a superação das nossas
dificuldades.
Ao amigo
José Marcelo Auler
pelo valioso apoio e grande colaboração no
preparo da apresentação dessa tese.
Aos colegas
José Estevam Vieira Ozório, Alcides Gomes de Oliveira,
Fuad Jacob A. R. Júnior, Alessandro Rogério Giovani e Felipe Barros Matoso
companheiros dedicados do Laboratório de Pesquisas em Odontologia da UNAERP e
exemplos da nova geração de pesquisadores comprometidos, talentosos e promissores.
À colega
Gisele Aihara Haragushiku
pelo importante auxílio na parte
experimental de minha pesquisa.
Aos funcionários da Pós-Graduação e Graduação do Curso de Odontologia:
Cecília Maria Zanferdini, Marina Janólio Ferreira, Valéria Rodrigues da Silva,
Vinicius Bianchi de Castro, Evaldo Antônio Evangelista,
Sérgio Pereira de
Mendonça, Fabíola Domenes de Sousa e Luciana Antico da Silva
pela atenção,
dedicação e competência que realizam seus trabalhos.
A
todos
que de uma forma ou de outra colaboraram nesta tese.
Sumário
Resumo
Summary
Introdução Geral............................................................................................... 01
Proposição........................................................................................................ 10
Capítulos:......................................................................................................... 12
Capítulo 1: Temperature variation at the external root surface during 980-nm
diode laser irradiation in the root canal...............................................................
13
Capítulo 2: Ultrastructural alterations of radicular dentine pretreated with different
irrigating solutions and irradiated with 980 nm diode laser...................................
31
Capítulo 3: Bond strength of AH Plus and Epiphany sealers on root dentine
irradiated with 980 nm diode laser ....................................................................
50
Considerações Finais.......................................................................................... 71
Referências Bibliográficas................................................................................... 78
Anexos
- Detalhamento da Metodologia
Capítulo 1
Capítulo 2
Capítulo 3
- Parecer do Comitê de Ética
- Confirmação de envio dos trabalhos para publicação
Resumo
O objetivo do presente estudo foi avaliar,
in vitro,
os efeitos do
laser
diodo 980 nm na
dentina intra-radicular em relação às variações de temperatura, alterações ultra-
estruturais e adesividade de cimentos endodônticos. Para tanto, duzentas e dez raízes
de caninos humanos foram submetidas ao preparo biomecânico. A avaliação das
variações de temperatura foi realizada por meio de termopares conectados à parede
radicular externa de 90 raízes distribuídas em 3 grupos (n=30), em função da potência
(1,5 W, 3,0 W e 5,0 W), e subdivididas em 3 subgrupos (n=10), em função da
freqüência (modo contínuo - CW, 100 Hz e 1000 Hz). A irradiação do
laser
foi realizada
com o canal preenchido com água destilada em metade dos espécimes, e seco na outra.
Para o estudo das alterações ultra-estruturais, por meio de MEV, 2 grupos (n=30) foram
formados de acordo com a irrigação final: NaOCl 1% e EDTA 17%. Cada grupo foi
subdividido em 5 (n=6) de acordo com a potência (1,5 W e 3,0 W), freqüência (CW e
100 Hz) e sem irradiação. Para análise da adesividade, discos de dentina de 4 mm de
espessura, obtidos a partir da secção transversal de 60 raízes, foram distribuídos em 5
grupos (n=12), sendo um sem irradiação e 4 irradiados com diferentes potências (1,5 W
e 3,0 W) e freqüências (CW e 100 Hz). Metade dos espécimes em cada grupo teve seus
canais preenchidos com AH Plus ou Epiphany e foram submetidos ao teste de
push-out
.
Os resultados da temperatura evidenciaram que os grupos irradiados com 5,0 W
apresentaram os maiores valores, seguidos dos irradiados com 3,0 W e 1,5 W,
estatisticamente diferentes entre si (p<0,01). Em relação à freqüência, os maiores
valores foram obtidos com o modo contínuo em comparação aos pulsados (p<0,01),
independentemente dos canais estarem secos ou úmidos. Os resultados da MEV
mostraram que nos espécimes tratados com NaOCl e irradiados houve a prevalência de
superfície modificada com camada de
smear
remanescente, fissuras e túbulos
dentinários não expostos, enquanto que nos tratados com EDTA e irradiados observou-
se ausência da camada de
smear
, túbulos dentinários parcialmente expostos e áreas de
fusão. Para a adesividade, o teste de Tukey (p<0,05) evidenciou valores superiores para
o AH Plus em relação ao Epiphany nos mesmos parâmetros de irradiação e em relação
ao seu controle, no entanto, o Epiphany não apresentou diferença em relação ao seu
controle (p>0,05). Concluíu-se que a determinação dos parâmetros de irradiação é
importante para sua aplicação segura no interior do canal. Este
laser
promove
alterações ultra-estruturais dependentes da solução química empregada para
tratamento das paredes dentinárias, interferindo na adesividade de cimentos
endodônticos.
Summary
The purpose of the present study was to assess,
in vitro
, the effect of 980-nm diode
laser on intraradicular dentine considering the temperature variations, ultrastructural
alterations and bond strength of endodontic sealers. Two-hundred and ten human
canine roots were submitted to biomechanical preparation. The temperature values
were collected by thermocouples located at external walls of 90 roots, which were
assigned to 3 groups (n=30) according to the laser potency (1.5 W, 3.0 W and 5.0 W)
and subdivided into 3 subgroups (n=10) according to the laser frequency (continuous
wave - CW, 100 Hz and 1000 Hz). In half of the specimens, the laser irradiation were
performed in dry canals and in the other half, in canals filled with distilled water. For the
ultrastructural analysis using SEM, two groups (n=30) were formed according to the
final irrigation of radicular canals: 1% NaOCl and 17% EDTA. Each group were
subdivided into 5 groups (n=6) considering the parameter of irradiation: 1.5 W/CW; 1.5
W/100 Hz; 3.0 W/CW; 3.0 W/100 Hz and without irradiation. For the bond strength
analysis, 60 roots were sectioned to obtain discs of 4-mm thick that were divided into 5
groups (n=12) according to the laser potency (1.5 W and 3.0 W) and frequency (CW
and 100 Hz) and without irradiation (control). Half of the specimens of each group had
the canals filled with AH Plus or Epiphany and were submitted to push out test. As
regards to temperature analysis, the results showed that groups irradiated with 5.0 W
presented the greatest temperature variation, followed by 3.0 W and 1.5 W, which were
statistically different between themselves (p<0.01). Considering the frequency, the
highest values were verified in the continuous mode (p<0.01) when compared to pulsed
modes, regardless of the canals were dry or not. The SEM results showed that the
specimens treated with NaOCl showed a laser-modified surface with smear layer,
fissures and no visible tubules. Those treated with EDTA and laser-irradiated presented
absence of smear layer, tubules partially exposed and melting areas. Regarding the
bond strength analysis, the Tukey (p<0.05) showed that the specimens filled with AH
Plus presented significantly higher bond strength values than filled with Epiphany and
the non-irradiated controls, however, the specimens filled with Epiphany did not differ
from the control (p>0.05). It may be concluded that the determination of parameter
settings for irradiation is important for safe application of laser energy in the radicular
canal. This laser system provides ultrastructural alterations depending on the chemical
solution used the treat the dentine walls, interfering in the adhesion of endodontic
sealer.
Introdução geral
Introdução
2
A Endodontia é regida por alguns conceitos básicos onde diagnóstico, abertura
coronária, limpeza, desinfecção, modelagem e obturação do sistema de canais
radiculares são os pilares que sustentam essa ciência (BARBIZAM et al., 2002).
Nos últimos anos, essa especialidade tem avançado científica e tecnologicamente.
A melhor compreensão das matérias básicas que suportam essa disciplina, os ensaios e
testes mais rigorosos de materiais e instrumentais utilizados e os estudos
epidemiológicos longitudinais resultaram em conhecimento baseado em evidências e
comprovações científicas. Em relação aos avanços tecnológicos, nas últimas décadas, as
ferramentas para o endodontista passaram por aperfeiçoamentos significativos, como o
surgimento da liga de níquel-titânio, que possibilitou o desenvolvimento de instrumentos
com profundas alterações de
design
e o aperfeiçoamento das técnicas de
instrumentação com movimento rotatório (THOMPSON, 2000; HÜLSMANN et al., 2005),
a incorporação do microscópio clínico operatório (TSESIS et al., 2006), o ultra-som
associado a pontas especiais como as de zircônia e titânio (NAVARRE; STEIMAN, 2002),
localizadores apicais eletrônicos (GORDON; CHANDLER, 2004; TSELNIK et al., 2005), a
radiografia digital (AKDENIZ; SOGUR, 2005; KOSITBOWORNCHAI et al., 2006;
MIKROGEORGIS et al., 2006) e o
laser,
como um promissor aliado na remoção ou
modificação dos tecidos dentários (KNAPE et al., 2004; SANTOS et al., 2005),
possibilitando a realização do tratamento endodôntico com maior precisão e eficiência.
O processo básico de Amplificação da Luz por Emissão Estimulada de Radiação,
denominado
LASER
, foi primeiramente descrito por Charles H. Townes e Arthur L.
Introdução
3
Schawlow, em 1958, baseado em postulados apresentados por Albert Einstein em 1916,
sendo que, coube a Theodore Maiman (1960) o desenvolvimento do primeiro aparelho
de
laser
(MISERENDINO; PICK, 1995).
O fenômeno de amplificação da luz ocorre pela excitação de elementos químicos
ou moléculas de determinados materiais colocados no interior de uma câmara
denominada de cavidade ou ressonador óptico, por meio de uma fonte externa de
energia (geralmente elétrica, luz ou reação química). As diversas possibilidades de
meios ativos é que geram os vários tipos de aparelhos
laser
disponíveis, sendo que cada
meio proporciona a ação
laser
em certo comprimento de onda. Cada tipo tem suas
características peculiares, que os tornam adequados para determinadas aplicações. No
interior da cavidade óptica, os materiais ficam entre 2 espelhos refletores que
intensificam a interação entre o campo eletromagnético produzido e o meio excitado,
resultando na emissão da radiação
laser
com intensidades consideráveis de potência
(BRUGNERA-JÚNIOR; PINHEIRO, 1998; BORNSTEIN, 2004; COLUZZI et al., 2004;
BAGNATO, 2005).
Essa radiação apresenta três importantes propriedades:
coerência
, onde todas as
ondas estão em fase no tempo e no espaço, possibitando que as diferentes porções
sucessivas de uma mesma onda luminosa oscilem entre valores máximos e mínimos
(amplitude) de forma sincronizada;
colimação
, em que o feixe de radiação emitido é
praticamente paralelo, diferentemente da luz comum em que sua divergência acarreta
uma perda de energia que aumenta com o quadrado da distância; e
Introdução
4
monocromaticidade
, em que os fótons têm o mesmo comprimento de onda, freqüência
e energia. Essas propriedades reunidas possibitam a produção de potências elevadas,
podendo atingir milhões de
Watts
nos chamados
lasers
pulsados, quantidade essa com
capacidade energética de promover alterações na substância alvo, tal como o tecido
humano (COLUZZI, 2000; YEH et al., 2005).
Vários fatores interferem na absorção do
laser
pelo tecido, destacando-se o
comprimento de onda do
laser
, a composição do tecido irradiado, as densidades de
potência e energia (determinadas pelos valores de potência usados, diâmetro da fibra e
spot
), a duração da aplicação e o modo de operação (YEH et al., 2005; GULSOY et al.,
2006).
A utilização do
laser
na Odontologia tem sido frequentemente pesquisada,
especificamente na Endodontia, sendo que vários tipos têm sido testados com eficiência
para procedimentos nessa especialidade, tais como, Nd:YAG, Diodo 810 nm, Er:YAG e
CO
2
(SCHOOP et al., 2006).
Os
lasers
de pequeno comprimento de onda, pertencentes à região do
infravermelho-próximo do espectro eletromagnético (família dos Diodos e Nd:YAG)
possuem baixo coeficiente de absorção na água e hidroxiapatita, portanto, não
promovem tão bem a ablação de tecidos duros devido às fracas interações com as
estruturas mineralizadas. Entretanto, apresentam alto coeficiente de absorção em meio
escuro, tal como hemoglobina, resultando em boa coagulação e mínimo sangramento
(CHANTHABOURY; IRINAKIS, 2005).
Introdução
5
As pesquisas com o
laser
Nd:YAG têm se intensificado com as mais diversas
finalidades, destacando-se a capacidade de redução antimicrobiana em infecções
endodônticas (MORITZ et al., 1999; BERKITEN et al., 2000; BARBERINI et al., 2001); a
capacidade de limpeza do canal radicular (LEVY, 1992; ITO et al., 1993; HARASHIMA et
al., 1997; TAKEDA et al., 1998); o aumento da microdureza da dentina (HOSSAIN et al.,
2001; YOKOYAMA et al., 2001); a diminuição da permeabilidade dentinária
(MISERENDINO et al., 1995; ANIC et al., 1996; SILVA; AUN, 2001; GEKELMAN et al.,
2002; BASSILI et al., 2003; BRUGNERA-JÚNIOR et al., 2003); a diminuição da infiltração
marginal (CARVALHO et al., 2002; DEPRAET et al., 2005; RIBEIRO et al., 2005; OBEIDI
et al., 2005), bem como as alterações estruturais na dentina radicular (DEDERICH et al.,
1984; MISERENDINO et al., 1995; ANIC et al., 1996; KHAN et al., 1997; LIU et al.,
1997; ANIC et al., 1998; BARBAKOW et al., 1999; LAN et al., 2000; TURKMEN et al.,
2000; ARISU et al., 2004; MORYAMA et al., 2004; GLAUCHE et al., 2005; SANTOS et al.,
2005). Estudos por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV) têm
demonstrado que as principais alterações morfológicas na dentina radicular causadas
pelo
laser
Nd:YAG são: presença de fusão, formação de crateras e selamento de túbulos
dentinários (BARBAKOW et al., 1999; LAN et al., 2000; TURKMEN et al., 2000; SANTOS
et al., 2005).
Com relação ao
laser
Er:YAG 2940 nm, um dos mais comumente investigado
atualmente na Odontologia, seu comprimento de onda situa-se na porção inicial do
infravermelho-médio, juntamente com o do Er,Cr:YSGG 2790 nm, possuindo maior
Introdução
6
coeficiente de absorção para a água e hidroxiapatita, entretanto, possui menor poder de
penetração nos tecidos. A vaporização da água no interior das estruturas mineralizadas,
provocada pelo aquecimento rápido devido à irradiação, produz expansão e aumento de
pressão, originando microexplosões e, com isso, retira tecido mineralizado, fenômeno
denominado de ablação, possibilitando sua aplicação em estruturas mineralizadas com
mínimo dano térmico, uma vez que induz pouco aquecimento nos tecidos adjacentes
(COLUZZI, 2000; BORNSTEIN, 2004).
Dentre as aplicações e efeitos do
laser
de Er:YAG no interior do canal radicular,
destacam-se as pesquisas sobre limpeza pela remoção da camada de
smear
e dentina
intertubular, ampliando a abertura dos túbulos dentinários (TAKEDA et al., 1999;
PÉCORA et al., 2000; BIEDMA et al., 2005); redução microbiana (MORITZ et al., 1999;
PERIN et al., 2004; VEZZANI, et al., 2006); permeabilidade dentinária (BRUGNERA-
JÚNIOR et al., 2003); adesividade (PÉCORA et al., 2001; SOUSA-NETO et al., 2002;
SOUSA-NETO et al., 2005) e alterações morfológicas na dentina (PÉCORA et al., 2001;
SOUSA-NETO et al., 2002; BRUGNERA-JÚNIOR et al., 2003; SOUSA-NETO et al., 2005).
Na região final do infravermelho-médio situam-se os
lasers
de CO
2
– 10.600 nm e
9.600 nm, também muito pesquisados nas áreas de saúde, principalmente em cirurgias
de tecido mole. Apresentam alto coeficiente de absorção na água e matéria orgânica,
removendo tecido mole com rapidez e com pequeno poder de penetração nas camadas
da mucosa bucal (99 % são absorvidos em 0,2 mm da superfície irradiada). Possuem
um alto coeficiente de absorção na hidroxiapatita, cerca de 1000 vezes maior que a
Introdução
7
família do Érbio (COLUZZI, 2000; TUNÉR; HODE, 2004). Têm ação semelhante à do
laser
Nd:YAG, uma vez que o aquecimento gerado durante sua aplicação pode causar
sérios danos às estruturas do periápice, sendo necessária a adoção de protocolo na
terapêutica endodôntica que minimize a elevação de temperatura para proteger as
estruturas adjacentes (ANIC et al., 1996; KHAN et al., 1997; ANIC et al., 1998; LAN et
al., 2000; TURKMEN et al., 2000). As pesquisas realizadas com o
laser
de CO
2
têm
evidenciado sua capacidade de promover desinfecção do canal radicular (ZAKARIASEN
et al., 1986; KESLER et al., 1999; LE GOFF et al., 1999), aumentar a permeabilidade da
dentina coronária (PASHLEY et al., 1992) e alterar, ultra-estruturalmente, a dentina
radicular, fusionando a superfície (ANIC et al., 1996; ISRAEL et al., 1997; TAKAHASHI et
al., 1998; KIMURA et al., 2000a; SASAKI et al., 2002; GOUW-SOARES et al., 2004),
promovendo a formação de crateras (ANIC et al., 1996; TAKAHASHI et al., 1998;
SASAKI et al., 2002), selando túbulos dentinários (TANI; KAWADA, 1987; GOUW-
SOARES et al., 2004) e vaporizando a camada de
smear
na dentina intertubular (TANI;
KAWADA, 1987; AZAM KHAN et al., 1997; TAKAHASHI et al., 1998).
Um outro grupo de
lasers
, os Diodos, atualmente vem ganhando importância por
apresentar baixo custo de aquisição e de manutenção e maior versatilidade devido ao
tamanho compacto (NIKFARJAM et al., 2005), sendo recomendado para o tratamento
endodôntico por ser transmitido por fibras flexíveis e finas, que se adaptam
perfeitamente às dimensões reduzidas e formas curvas dos canais radiculares
Introdução
8
(COLUZZI, 2000; KIMURA et al., 2000b; COLUZZI; GOLDSTEIN, 2004; STABHOLZ et al.,
2004, DA COSTA RIBEIRO et al., 2007).
Recentemente, foi lançado no mercado europeu o
laser
diodo 980 nm que,
segundo seu fabricante The Dental Company SIRONA (Alemanha), é produzido a partir
de um material semicondutor quando da aplicação de potencial elétrico ao material.
Esse
laser
ocupa pouco espaço físico quando comparado aos demais
lasers
de alta
intensidade, possui fibra óptica flexível e é indicado para uso na Endodontia, Periodontia
e Cirurgia.
Algumas pesquisas com o
laser
diodo 980 nm vêm sendo realizadas, destacando-
se entre seus efeitos a capacidade de redução microbiana no canal radicular
(GUTKNECHT et al. 2004; SCHOOP et al., 2006); a remoção da camada de
smear
da
dentina intra-radicular e diminuição da infiltração apical (WANG et al., 2005) e a
realização de pulpotomia (SALTZMAN et al., 2005). O comprimento de onda desse
laser
confere-lhe um elevado poder de penetração com alto pico de absorção na melanina e
hemoglobina e baixa interação com a água e hidroxiapatita. Isto permite que sua
energia ultrapasse a água intra e intercelular (baixo coeficiente de absorção) e produza
efeitos térmicos hemostáticos e necróticos bem mais profundos nos tecidos com
pigmentação escura, comparativamente ao
laser
de Er:YAG (BORNSTEIN, 2004;
COLUZZI; GOLDSTEIN, 2004).
Desde o desenvolvimento dos primeiros aparelhos de
laser,
vários estudos foram
realizados no sentido de verificar a aplicabilidade dessa nova modalidade de energia na
Introdução
9
terapêutica endodôntica. Os autores foram concordantes que, na dependência de
inúmeras variáveis (comprimento de onda, modo de operação, composição do tecido
irradiado, potência e duração da irradiação), a interação dessa energia com os tecidos
dentários produziu diferentes efeitos térmicos e alterações ultra-estruturais
(MISERENDINO et al., 1995; COLUZZI, 2000; KIMURA et al., 2000b; BORNSTEIN, 2004;
COLUZZI; GOLDSTEIN, 2004; COLUZZI, 2005), o que dificulta a extrapolação de
resultados de um estudo para outro quando se trata de diferentes
lasers
, ou até para
um mesmo
laser
com parâmetros distintos.
Dessa forma, cuidados com o controle de temperatura devem ser tomados para
utilização do
laser
diodo 980 nm no interior do canal radicular, uma vez que o calor
gerado pela interação de sua energia com o tecido dentinário pode se tornar fator
limitante nas aplicações em Endodontia. Após a determinação desse protocolo clínico,
torna-se relevante também avaliar as alterações provocadas na dentina, bem como a
interferência das mesmas na adesividade dos cimentos endodônticos.
Proposição
Proposição
11
O presente estudo propôs-se a avaliar os efeitos da aplicação do
laser
diodo 980
nm no canal radicular, em relação a:
1- Variações de temperatura na superfície radicular externa durante sua
irradiação no canal radicular, com potências de 1,5 W, 3,0 W e 5,0 W e
modos de operação contínuo e pulsados com 100 Hz e 1000 Hz;
2- Alterações ultra-estruturais, por meio de microscopia eletrônica de varredura,
produzidas pela sua irradiação na dentina radicular humana, tratada
previamente com diferentes substâncias irrigantes, nas potências de 1,5 W e
3,0 W e modos de operação contínuo e pulsado com 100 Hz;
3- Adesividade dos cimentos endodônticos AH Plus e Epiphany, por meio do
teste de
push-out
, na dentina intra-radicular irradiada com potências de 1,5 W
e 3,0 W e modos de operação contínuo e pulsado com 100 Hz.
Para atingir esses objetivos, este estudo foi dividido em 3 experimentos
1
, conforme
descritos nos capítulos a seguir.
________________________
1
Esta tese foi dividida em capítulos, na forma de artigos, que apresentam os resultados obtidos em cada
etapa deste estudo. Cada capítulo foi formatado de acordo com a revista a qual foi submetido.
Capítulos
Capítulo 1
13
CAPÍTULO 1
Temperature variation at the external root surface during 980-nm diode
laser irradiation in the root canal
Artigo submetido à revista: Journal of Dentistry.
- Artigo encontra-se formatado de acordo com as normas da revista, com exceção das
figuras e tabelas que se apresentam no texto para facilitar a leitura e o entendimento
(acessada em 14 de setembro de 2007).
- Enviado no dia 17 de setembro de 2007.
- Aceito para publicação em 26 de março de 2008 (carta em anexo).
Capítulo 1
14
Temperature variation at the external root surface during 980-nm diode laser
irradiation in the root canal
Short title: Temperature increase and 980-nm diode laser irradiation
E. Alfredo
a
, M. A. Marchesan
a
, M. D. Sousa-Neto
b
, A. Brugnera-Júnior
a
, Y. T. C. Silva-
Sousa
a,*
.
a
. School of Dentistry, University of Ribeirão Preto – UNAERP, Ribeirão Preto, SP, Brazil
b
. Department of Restorative Dentistry, School of Dentistry, University of São Paulo – USP,
Ribeirão Preto, Brazil.
* Correspondence to: Dra. Yara T. C. Silva Sousa, Rua Célia de Oliveira Meireles 350, Jd
Canadá, 14024-070 Ribeirão Preto, SP, Brazil. Tel: +55-16-3630-7986. e-mail:
Capítulo 1
15
Temperature variation at the external root surface during 980-nm diode laser irradiation in
the root canal
Summary
Objective: To assess the temperature variation in the cervical, middle and apical thirds of root
external wall, cause by 980-nm diode laser irradiation with different parameters. Methods: The
roots of 90 canines, had their canals instrumented and were randomly distributed into 3 groups
(n=30) according to the laser potency (1.5W, 3.0W and 5.0W). Each group was subdivided into 3
(n=10) according to the frequency (CM, 100Hz and 1000Hz), and each subgroup divided into 2
(n=5): dried canal or filled with distilled water. The maximum temperature values were collected
by 3 thermocouples located at each third of the root external wall and recorded by digital
thermometers. Results: The groups irradiated in the continuous mode (CM) presented the highest
values (11.82±5.78), regardless of the canals were dry or not, which were statistically different
(p<0.01) from those obtained with 100Hz (6.22±3.64) and 1000Hz (6.00±3.36), which presented
no statistical difference between them (p>0.01). The groups irradiated with 5.0W presented the
greatest temperature variation (12.15±5.14), followed by 3.0W (7.88 ± 3.92) and 1.5W
(4.02±2.16), differing between them (p<0.01). The cervical third of the root presented the highest
temperature rises (9.68±5.80), followed by the middle (7.66 ± 4.87) and apical (6.70 ± 4.23), with
statistically difference among them (p<0.01). After 30s from the end of irradiation, all the
specimens presented temperature variation lower than 10°C. Conclusions: Application of 980-nm
diode laser in the root, at 1.5W in all operating modes, and 3.0W, in the pulsed mode, for 20s,
can safely be used in endodontic treatment, irrespective of the presence of humidity.
Keywords: Diode laser, temperature increase, intrapulpar irradiation, Endodontics.
Capítulo 1
16
Introduction
The root canal disinfection process begins with biomechanical preparation, by means of
the mechanical action of instruments and chemical action of irrigant solutions. However, this
stage does not completely eliminate the microorganisms present in long-standing infectious
processes
1
or in canals that have flattened areas and accentuated curves, which difficult the access
by instruments and irrigant solutions.
2
Thus, microbial control also requires the use of intracanal
medication, with the purpose of eliminating the microorganisms not attained by biomechanical
preparation.
1,3
In spite of their antimicrobial potential, the chemical substances used in intracanal
irrigation and medication are able to penetrate only up to 100 µm of the dentinal canaliculi,
4
an
insufficient depth, since the bacteria colonize the canaliculi to a depth of up to 1100 µm.
5
A therapeutic resource that has been researched in Endodontics is laser system,
6-7
a type
of nonionizing light with highly concentrated energy which, in contact with live tissues, may
cause a great variety of effects, depending mainly on the wavelength and the optic properties of
the irradiated tissue. Among the different types of laser, Er:YAG and Nd:YAG have shown
capacity for microbial reduction, smear layer removal and alter dentine surface.
6,8
Diode lasers have been gaining importance in Endodontics because of being transmitted
by flexible, thin fibers, which perfectly adapt to the reduced dimensions and curved from root
canals, and because of presenting low acquisition and maintenance costs and being more versatile
due to their compact size.
9
In spite of their flexibility and small diameter, the fibers continue to
be one of the limiting factors for use in endodontic therapy, since they irradiate the light in the
direction of their long axis, which reduces their efficiency along the dentinal tubules.
10
Capítulo 1
17
Recently, a new laser of the diode family was introduced to the field of oral applications,
the 980-nm diode.
11-13
The wavelength of this laser gives it a high power of penetration into the
tissue with a high absorption peak in melanin and hemoglobin, and low interaction with water
and hydroxyapatite. This characteristic allows its energy to overtake intra and intercellular water
(low coefficient of absorption) and produces a deep haemostatic and necrotic thermal effects in
tissues with dark pigmentation, in comparison with Er:YAG laser.
14-15
One of the concerns about laser application inside the root canals is the conversion of
light energy into caloric energy during the interaction with dentinal structures, which could
generate a temperature increase in the external portion of the root and adjacent structures. Among
the possible consequences of the thermal variations, damage to the cement layer is outstanding,
predisposing to reabsorption of roots and periodontal ligament fibers, alveolar bone necrosis and
pain. The severity of these effects is determined by the quantity of heat generated and the time
that it persists in the region.
16-19
Eriksson et al.
20
described that temperatures above 56 – 60°C were capable of causing
protein denaturing in hard tissues. According to Eriksson; Albrektsson
16
the temperature of 47°C
(10°C above body temperature) for 1 minute is sufficient to cause necrosis of the alveolar bone.
Ramsköld et al.
21
also related that the increase in temperature could be deleterious to
tissues adjacent to the tooth, since elevations of 10
o
C, for 1 minute, are still considered safe for
periodontal tissue, which is less susceptible to thermal damage when compared with bone tissue,
due to its high degree of vascularization.
21-22
Recently, a study conducted by Castro et al.
23
indicated that diode lasers could cause
severe damage to the root surface and that some of its effects have not yet been completely
determined, making it relevant to determine parameters, in vitro, which minimize thermal
Capítulo 1
18
damage in order to enable safe and efficient use of this technology in the root canal system in
vivo.
Considering the afore-mentioned facts, and due to the few reports in the literature about
the use of this laser in Endodontics, the aim of the present study was to assess, in vitro, the
variations in temperature at the cervical, middle and apical thirds of the external root wall caused
by 980-nm diode laser irradiation, at 1.5 W, 3.0 W and 5.0 W, and continuous and pulsed modes
with 100 Hz and 1000 Hz.
Materials and Methods
Ninety human uniradicular canines, with single straight canals, and absence of
calcifications or reabsorptions were cross-sectioned in the cervical portion, close to the amelo-
cement junction, using a double-faced diamond disk (KG Sorensen, Barueri, SP, Brazil),
standardizing the roots at a 17 mm length.
The roots were submitted to biomechanical preparation by the Crown-Down technique,
with apical stop made with a # 50 K- type file (Dentsply-Maillefer, Ballaigues, Switzerland) at 1
mm from the apex. Every time the file was changed, irrigation was performed with 2 mL of
distilled and deionized water, and 10 mL for final irrigation.
After biomechanical preparation, the roots were positioned in an aluminum mold (16 x 16
x 27 mm) and had their apical portion embedded in acrylic resin. The roots were radiographed in
the vestibulo-lingual direction to measure the density and thickness of the proximal walls, by
means of the digital radiographic system for Windows (DIGORA; Soredex-Finndent-Orion
Corporation, Helsinki, Finland).
Capítulo 1
19
The specimens were randomly distributed into 3 groups (n=30) according to the laser
potency (1.5 W, 3.0 W and 5.0 W) and each group subdivided into 3 (n=10) according to the
frequency (continuous mode, 100 Hz and 1000 Hz). Each subgroup was finally divided into 2
(n=5) considering the aspect of root canal during the irradiation: completely dry or full of
distilled water.
The laser used was the 980-nm diode (SIROlaser 2.2 – SIRONA Dental, Bensheim,
Germany), with flexible fiber optic 200 µm in diameter.
For laser application, the specimens were placed in an adjustable acrylic device, which
kept them in a standardized vertical position, and allowed 3 K- type thermocouples -
Chromel/Alumel to be fixed, coupled to 2 digital thermometers, one model MT-600 - 2 data
channels and the other MT-505 – 1 data channel (MINIPA, São Paulo, Brazil), to collect the
temperature at the external root walls at 15 mm, 9 mm and 3 mm above the root apex (Figure 1).
Figure 1 – Schematic illustration of the set of appliances used (2 thermometers and the diode
laser), the root fixed in a standardized support, and 3 thermocouples positioned on the cemental
wall at 3 mm, 9 mm and 15 mm from the root apex.
Capítulo 1
20
A thermal paste (Implastec, Votorantim, Brazil) was placed at the extremities of the pairs
to optimize their contact with the cement surface. The laser device was calibrated according to
the manufacture’s instructions before irradiation to guarantee that the settings showed on the
display matched with those delivered by the fiber tip.
Laser irradiation was applied for 20 seconds in each specimen, the fiber tip being
displaced at a speed of approximately 1.5 mm/s, from the most apical part of the canal, in
helicoidal movements along it, up to the cervical part and then returning to the apex. For each
specimen, the back and forth movement along the canal was made only once, at all times
endeavoring the keep the fiber tip in contact with the dentine wall. After each subgroup was
irradiated, 2 mm were cut from the extremity of the laser fiber to start a new application.
The experiment was conducted in a room with an ambient temperature controlled at 26ºC.
After each test specimen was irradiated, one waited for the entire measuring system temperature
to return to this value to start a new radiation.
The physical density and dentinal wall thickness, and temperature variation results
obtained were submitted to Analysis of Variance (ANOVA) and Tukey tests.
Results
The proximal root wall density and thickness values in the cervical, middle and apical
thirds are expressed in Table I. The ANOVA revealed that there was no significant difference
among the studied groups (p>0.05), indicating that the samples used in this research were similar
with regard to the mentioned factors.
The temperature variation values in
o
C, obtained during the 20 s of laser irradiation are
described in Table II. Statistical analysis showed significant difference among groups (p<0.01),
Capítulo 1
21
with regard to the delivery modes (CM, 100 Hz and 1000 Hz) and the potency used (1.5 W, 3.0
W and 5.0 W).
Table I - Maximum, minimum, median, mean and standard deviation values of the dentinal wall
density and thickness (DIGORA).
Dentinal wall thickness (mm)
Parameters
Density
(1 to 256)
Cervical third Middle third Apical third
Mean
204. 73 2.04 1.60 1.17
Median
203.45 2.05 1.60 1.20
Maximum Value
236.34 2.60 2.00 1.60
Minimum Value
162.63 1.50 1.20 0.80
Standard Deviation 14.47 0.25 0.18 0.17
Table II – Mean, median, maximum, minimum values and standard deviation (SD) values of the
temperature variations (
o
C) of the groups and subgroups studied.
Tukey test showed that the groups irradiated in the continuous mode (CM) presented the
highest temperature variation values (11.82 ± 5.78), statistically different (p<0.01) when
Parameter
1.5 W
CW
1.5 W
100Hz
1.5 W
1000Hz
3.0 W
CW
3.0 W
100 Hz
3.0 W
1000Hz
5.0 W
CW
5.0 W
100 Hz
5.0 W
1000Hz
Mean
6.06 2.85 3.15 11.91 5.94 5.77 17.50 9.87 9.09
Median
6.70 2.50 3.00 11.50 5.50 5.20 16.55 10.35 8.80
Maximum
10.00 5.70 5.50 19.30 9.90 10.00 29.00 15.30 16.00
Minimum
1.60 1.40 1.90 6.50 1.80 3.20 11.80 5.20 2.30
S D
2.33 1.22 0.96 3.13 2.49 2.07 4.42 2.58 3.20
Capítulo 1
22
compared with the modes pulsed with 100 Hz (6.22 ± 3.61) and 1000 Hz (6.00 ± 3.32), and the
pulsed groups presented no statistically significant difference between them (p>0.01). With
regard to the power values, the groups irradiated with 5.0 W presented highest temperature
variations (12.15 ± 5.14), followed by 3.0 W (7.87 ± 3.85) and 1.5 W (4.02 ± 2.16), with
statistically significant difference between them (p<0.01).
The results of the specimens with dry canals (7.83 ± 5.38) and canals filled with water
(8.0 ± 4.2) indicated that were no statistically significant difference among them (p>0.01).
Considering the 3 root thirds, the cervical third presented the highest temperature rises
(9.65 ± 5.77), followed by the middle (7.67 ± 4.87) and apical (6.73 ± 4.23) thirds, with
statistically significant difference among the 3 thirds (p<0.01).
The highest temperature values attained 56.5
o
C, 53.9
o
C and 46.5
o
C, respectively in the
cervical, middle and apical thirds, and occurred in specimens irradiated with 5.0 W, in continuous
mode, and with the dry canal (Figure 2). In addition to the maximum temperature values that
occurred during the 20 s of laser irradiation in the cervical, middle and apical thirds of all the
specimens, the temperature values obtained during the 60 seconds immediately after laser
irradiation were also recorded. With regard to this period, there was a gradual decrease in
temperature in all the specimens, and in none of them did temperature variations higher than
10
o
C remain for more than 30 seconds.
Capítulo 1
23
Figure 2 – Graph of the temperature values (
o
C) recorded in the cervical (maximum of 56.5
o
C),
middle (maximum of 53.9
o
C) and apical (maximum of 46.3
o
C), during the 20 s of laser
irradiation, followed by a 60 s interruption, for the test specimens that attained higher
temperature rises (5.0 W, continuous mode and dry canal).
Discussion
The root canal system disinfection process consists of reducing the microorganisms in
order to enable tissue repair. The complex anatomy of root canals, however, offers opportunity
and conditions for the growth, multiplication and interaction of microorganisms in pulp
infections.
2,24
Capítulo 1
24
Currently, laser technology has been incorporated into the therapeutic arsenal in
Endodontics because of presents the capacity for microbial reduction in the root canal at depths
of up to 1 mm in the dentinal canaliculi, a higher distance than that achieved by chemical
substances, thus justifying its use in endodontic therapy.
4,5,25
One of the aspects that should be pointed out with regard to the methodology use
concerns standardization of the dentinal wall thickness and density, since dentin and water are the
main components involved in transferring the heat produced by irradiation in the root canals, as
they have different heat absorption and conduction properties. Since the quantity of water present
in dentine can be affected by its degree of sclerosis, determination of parameters such as density
and dentinal volume available for energy absorption becomes relevant.
21
The temperature measurements of our study were performed in isolated root samples at
room temperature, as also used by other authors.
12,22
The thermal bath was not used because the
contact of the thermocouples and laser tip with water during irradiation in root canal might hinder
the execution of the experiment, since the temperature was measured on cervical, middle and
apical third using 3 thermocouples in contact with the root surface simultaneously to the
helicoidal movements with the laser tip in the interior of root canals. Besides, some authors
21
consider that the thermal bath is less similar to the in vivo situation, due to the freely circulating
water and to the large volume of cooling liquid available in the water bath.
In the present study, the application of 980-nm diode laser inside the root canal, for 20
seconds, at 1.5 W in all operating modes (CM, 100 Hz and 1000 Hz), and 3.0 W in pulsed mode
(100 Hz and 1000 Hz), did not result in temperature rises higher than 10°C. With 3.0 W in
continuous mode, and 5.0 W in all modes, there were temperature rises of over 10°C, which
makes it unfeasible to use them safely in endodontic therapy. These results can be explained
because the highest potency value provided a larger quantity of light energy, which generates
Capítulo 1
25
higher alterations in temperature. Similarly, the continuous operating mode produces
uninterrupted heat, when compared with the pulsed modes, which present alternating periods of
energy and rest, consequently producing less tissue heating.
14-15
These results are in agreement with those described by Gutknecht et al.
22
in their study
with 810 nm diode laser, in which they concluded that application in continuous mode presented
higher temperature rises in irradiated tissues in comparison with pulsed modes. However, in their
study, the increase in frequency resulted in higher temperature rises, contrary to the results of the
present study, which did not show difference. This divergence can be explained by the difference
in the modes of production and emission of the laser system. The laser used in this study
produces a continuous wave with a constant maximum value in all the operating modes. The
emission in the chopped mode is achieved by means of a mechanical device, thus maintaining its
peak value unchanged; whereas the laser operating mode used by Gutknecht et al.
22
was pulsed
wave, that can produce large peak of laser energy in extremely short time intervals, resulting in
higher temperature values, as the frequency of the pulses rises.
Bahcall et al.,
26
when investigating the histological effect on the periapex in dogs, after
irradiating the root canals with 1064 nm Nd:YAG laser (3 W / 30 s), demonstrated necrosis of the
periodontal ligament followed by bone reabsorption and akylosis. These results correlate
positively with the temperature variations observed in the present study, in which the application
of 980-nm diode laser, with the same potency value and mode of operation resulted in
temperature rises above the limit recommended by the literature, with an irradiation time of 20
seconds. Although the studies used different types of lasers, their wavelengths are very close,
which allow the interaction with dental tissues.
Another important factor in heat conduction between the canal and the periradicular
tissues is the thickness of the dentinal walls, since the thicker walls make the passage of heat
Capítulo 1
26
more difficult. Kreisler et al.
18
demonstrated that irrespective of the heat source, the thickness of
the dentin layer has a significant effect on the alteration of temperature and its subsequent
histologic reactions. In the present study, the thicknesses found were, in decreasing order: 2.04 ±
0.24 mm (cervical third), followed by the middle (1.60 ± 0.18) and apical (1.17 ± 0.17), however,
the highest temperature variation values were recorded in the cervical third (9.65 ± 5.77),
followed by the middle (7.67± 4.87), and lastly, the apical (6.73 ± 4.23) third. These results are
not in agreement with the findings of the mentioned authors, however, they can be explained
because roots without crowns were used, which enable greater inclination of the laser fiber in the
cervical region, directing the light beam more perpendicularly to the dentinal wall, and thus,
achieving greater efficiency in energy delivery than in the other thirds.
Anic et al.
8
concluded that the light beam positioned parallel to the dentine surface
produced fewer morphological alterations on this surface in comparison with the more
perpendicular position. In accordance with the morphology of the root canal, the greater quantity
of laser energy was found in the axial direction of the irradiated beam, and less or no energy was
found perpendicularly to the fiber tip, directly incident on the dentinal wall. In the present study,
another factor that also justifies the higher temperature values obtained in the cervical third, was
making spiral movements with the fiber tip touching the dentinal walls from the apical to the
cervical and then returning to the apical region. This kinetics resulted in irradiation staying longer
and continuously in the cervical third, causing higher temperature rises.
In this experiment, when root canals were irradiated with a laser, half of them were dry
and the other half were full of distilled water. According to recent studies,
14-15,17,21
lasers with
small wavelengths, belonging to the infrared region – close to the electromagnetic spectrum, into
which the diode family fits, have a low coefficient of absorption in water and hydroxyapatite, and
therefore, a high transmission through them, interfering little in the temperature variations. This
Capítulo 1
27
explanation confirms the results observed in the present study, in which there was no statistically
significant difference (p<0.01) between the groups with water (8.20 ± 4.87) and the dry groups
(7.83 ± 5.38).
Considering the difficulties of experimental reproduction of the oral conditions, the great
diversity in the existent laser systems, each with different and specific properties, as well as the
variety of parameters that can be adopted, it becomes complex and difficult to extrapolate the
results of studies that use different laser systems. However, it would appear that the investigated
laser might be acceptable for endodontic application, but requires clinical evaluation to be sure.
Therefore, the results obtained in the present study open perspectives to new
investigations considering the parameters that provide temperature increases within the safety
limits of periapical tissues. Besides, further researches can be developed to observe the structural
alterations promoted by laser irradiation on the root dentine surface, and its interferences in the
bonding of filling sealers.
Conclusion
Under the conditions of this study, it may be concluded that the application of 980 nm
diode laser in the root canal, at 1.5W in all operating modes, and 3.0W, in the chopped mode for
20s, can safely be used in Endodontic treatment, irrespective of the presence of humidity.
Capítulo 1
28
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Capítulo 2
31
CAPÍTULO 2
Ultrastructural alterations of radicular dentine pretreated with different
irrigating solutions and irradiated with 980 nm diode laser
Artigo submetido à revista: Oral Surgery, Oral Medicine, Oral Pathology, Oral
Radiology and Endodontology.
- Artigo encontra-se formatado de acordo com as normas da revista, com exceção das
figuras e tabelas que se apresentam no texto para facilitar a leitura e o entendimento
(acessada em 28 de setembro de 2007).
- Enviado no dia 01 de outubro de 2007 (recibo de envio em anexo).
Capítulo 2
32
Ultrastructural alterations of radicular dentine pretreated with different irrigating
solutions and irradiated with 980 nm diode laser
Edson Alfredo
a
, DDS, MSc; Aline Evangelista Souza-Gabriel
a
, DDS, MSc; Manoel Damião
Sousa-Neto
b
, DDS, PhD; Aldo Brugnera-Júnior
a
, DDS, PhD; Yara Teresinha Correa Silva-
Sousa
a
, DDS, PhD
a
. School of Dentistry, University of Ribeirão Preto – UNAERP, Ribeirão Preto, SP, Brazil
b
. Department of Restorative Dentistry, School of Dentistry, University of São Paulo – USP,
Ribeirão Preto, Brazil.
* Corresponding author: Dr. Yara T. C. Silva Sousa, Rua Célia de Oliveira Meireles 350, Jd
Canadá, 14024-070 Ribeirão Preto, SP, Brazil. Tel: +55-16-3603-6717.
E-mail: [email protected]
Capítulo 2
33
Ultrastructural alterations of radicular dentine pretreated with different irrigating
solutions and irradiated with 980 nm diode laser
ABSTRACT
Objective: To evaluate the alterations of the dentine pretreated with NaOCl or EDTA and
irradiated with 980 nm diode laser at different parameters. Study Design: Roots of 60 canines
were prepared and divided according to the pretreatment of dentine: NaOCl or EDTA. Groups
were subdivided according to the laser parameters: 1.5W/CW; 1.5W/100Hz; 3.0W/CW;
3.0W/100Hz and no irradiation (control). The roots were splited longitudinally and analyzed by
SEM in a quali-quatitative way. The scores were submitted to Kruskal-Wallis and Dunn's tests.
Results: The statistical analysis did not demonstrate significant difference among the groups
(p>0.05). The specimens treated with NaOCl showed a laser-modified surface with smear layer,
fissures and little or no visible tubules. Those treated with EDTA and laser-irradiated presented
absence of smear layer, tubules partially exposed and melting areas. Conclusions: The tested
parameters of 980 nm diode laser promoted similar alterations on dentine morphology. The laser
irradiation on dentine surface pretreaded with EDTA solution caused more intense modifications.
Capítulo 2
34
INTRODUCTION
One of the major goals of biomechanical preparation is to clean, disinfect and shape the
radicular canals. This process occurs through the mechanical action of the endodontic instruments
combined with the chemical and physical properties of the irrigating substances, which act on
intracanal dentine dissolving the organic tissue (vital or necrotic) and removing debris and
microorganisms.
1,2
However, during biomechanical preparation, the smear layer, an amorphous
structure constituted of inorganic and organic tissue, is adhered to radicular canal walls as a
consequence of canal instrumentation.
3
Several chemical substances have been used as an adjunct to mechanical preparation in
order to remove the smear layer from root canals. The sodium hypochlorite (NaOCl) dissolves
organic tissue, neutralize toxical products and has deodorant and antimicrobial properties.
4,5
The
ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA) is a chelating agent of calcium ions that promotes
dentine demineralization and smear layer removal.
6
Nevertheless, the total cleaning of root
internal surface is still a challenge.
To solve this problem, some laser systems currently available, as Nd:YAG, Er:YAG and
CO
2
, have been investigated in the endodontic field, demonstrating the potential of cleaning and
disinfecting root canal system.
7-10
Recently, it was introduced on the market an innovative wavelength, 980 nm diode laser,
which presents flexible and fine fiber that perfectly adapts to the reduced dimensions and curves
of the radicular canals.
11-13
This new system gained importance due to its compactness and low
cost.
9,14-16
This laser also has a high penetration power, high absorption pick in melanin and
hemoglobin and low interaction with water and hydroxyapatite. This fact allows the energy to
Capítulo 2
35
cross intra and intercellular water space (low absorption coefficient) and produces deep
hemostatic effects in dark pigmented tissues.
17
Few studies report the interaction of the 980 nm diode laser energy with the dentine walls
and the structural alterations after its application in surfaces previously treated with chemical
substances.
12,13
The association of the irrigating solutions with laser can optimize the results in
endodontic therapy.
Considering the afore-mentioned facts, the aim of this in vitro study was to investigate the
ultrastructural changes of radicular dentine pretreated with 1% NaOCl or 17% EDTA and
irradiated with 980 nm diode laser at different parameters, using scanning electron microscopy
(SEM).
METHODS
Sixty human mandibular canines with single root canals and no calcifications or
resorptions (radiographically confirmed) were used in this study. The teeth were sectioned at the
cementoenamel junction using a double-faced diamond disc (KG Sorensen, Barueri, SP, Brazil)
and each root length was standardize at 17 mm.
Conventional access was made and a #10 K-file (Dentsply-Maillefer, Ballaigues,
Switzerland) was introduced into the canal until it appeared at the apical foramen. The working
length was established by subtracting 1.0 mm from this measurement. Biomechanical preparation
of root canals was performed using the Crown-Down technique up to a #50 K-file (master apical
file). The teeth were irrigated with 2 ml of 1% NaOCl between files and final irrigation was done
with 10 mL of distilled water.
The specimens were randomly divided into 2 groups (n=30) according to the pretreatment
of intraradicular dentine walls: 2 mL of 1% NaOCl or 2 mL of 17% EDTA. These solutions were
Capítulo 2
36
kept in the canals during 5 min, following the irrigation with distilled water for 1 min. Groups
were subdivided into 5 groups (n=6) according to the 980-nm diode laser system (SIROlaser 2.2;
Sirona Dental Systems GmbH, Bensheim, Germany) parameters: 1.5 W/ CW (continuous mode);
1.5 W/100 Hz; 3.0 W/CW; 3.0 W/100 Hz and without irradiation (control).
For laser application, a 200-µm fiber optic tip was introduced until the apical region. The
laser was activated and gently withdrawn from the root canal to the coronary region with
helicoidal movements, re-introduced to the apex and withdrawn for a total laser irradiation cycle
of 20 s. During the irradiation, the root canals were filled with distilled water.
A diamond disk (KG Sorensen, Barueri, SP, Brazil), at low speed (Dabi Atlante, Ribeirão
Preto, SP, Brazil), was used to make longitudinal sulcus along buccal and palatal surfaces of the
tooth, careful not to reach the root canal. The teeth were fractured longitudinally with a bi-tapered
chisel and a surgical hammer exposing the entire root canal.
One hemi section of each root was randomly chosen, dehydrated at 37
o
C for 48 h and
then fixed on stubs with double-faced carbon tape (3M, São Paulo, Brasil), covered with a 30 µm
gold-platinum layer (Bal-Tec SCD 005, Zurich, Switzerland) in a vacuum apparatus (SDC 050,
Balzers, Liechtenstein).
The specimens were examined with a scanning electron microscope
(JEOL JSM model
5410; Jeol Technic Co., Tokyo, Japan), operating at 15kV. Initially, the specimens were analyzed
in a panoramic vision, and latter, photomicrographs were accomplished with several
magnifications, being standardized at 1000X. To select the representative illustrations of each
group, photomicrographs were taken at 2 mm, 8 mm and 15 mm from the apex representing
apical, middle and cervical regions, respectively.
Capítulo 2
37
The photomicrographs were evaluated in a double-blind manner by three examiners,
previously calibrated by one of this paper’s authors. For calibration, photomicrographs of a pilot
study and other studies were used. Ultrastructural analysis scores were established based on a
modified classification of Wang et al.
12
and are described on Table 1. Statistical analysis was
performed using the GraphPad InStat software (GraphPad Software Inc., San Diego, USA). The
Kruskal-Wallis and Dunn's multiple comparisons tests were used at a 5% significance level. A
qualitative analysis of the photomicrographs was also done to complement the results.
Table 1. Scores used to analyze of the ultrastructural alterations in root canal dentine treated by
NaOCl or EDTA followed by the diode laser irradiation
Score Description
1 Smear layer covering the surface, no tubule orifices, regular aspect
2 Some smear layer covering the specimen, laser modified-layer, fissures, little or no tubule
visibility, no visible melting
3 Little or no smear layer covering the specimen, laser modified-layer, some visible tubules,
visible melting
4 Little or no smear layer covering the specimen, laser modified-layer, visible tubules, no
visible melting
5 Little or no smear layer on the surface, opened tubules, regular aspect
RESULTS
Photomicrographs of the specimens pretreated with NaOCl or EDTA followed by the
diode laser irradiation are respectively shown in Figures 1 and 2. Scores attributed to each group
are reported in Tables 2 and 3.
Capítulo 2
38
Table 2. Frequency distribution of scores attributed to the groups treated with 1% NaOCl
Irradiated groups (980 nm diode laser)
1.5 W 3.0 W
Scores
Non-irradiated
group (control)
CW 100 Hz CW 100 Hz
1 6 0 0 0 0
2 0 5 5 4 5
3 0 0 0 0 0
4 0 1 1 2 1
5 0 0 0 0 0
(∆) (□) (□) (□) (□)
Different symbols indicated statistical difference (p < 0.05)
Table 3. Frequency distribution of scores attributed to the groups treated with 17% EDTA
Irradiated groups (980 nm diode laser)
1.5 W 3.0 W
Scores
Non-irradiated
group (control)
CW 100 Hz CW 100 Hz
1 0 0 0 0 0
2 0 1 2 0 0
3 0 0 0 4 3
4 0 5 4 2 3
5 6 0 0 0 0
(◊) (⌂) (⌂) (⌂) (⌂)
Different symbols indicated statistical difference (p < 0.05)
SEM analysis showed that the ultrastrutural aspect of the specimens treated only with 1%
NaOCl or 17% EDTA (control groups) were statistically different (p<0.05) from the laser-
irradiated specimens, regardless of the parameter setting.
Capítulo 2
39
Overall, no significant difference (p>0.05) was observed among the root canal thirds
(cervical, middle and apical) irradiated with the diode laser, regardless of the laser parameter or
the irrigating solution used to treat the dentine surface.
The statistical analysis of the scores did not demonstrate significant statistical difference
(p>0.05) among the specimens treated with NaOCl and irradiated with diode laser at different
parameter settings. However, in the qualitative analysis, it were verified the prevalence of a laser-
modified layer with remaining smear layer, fissures distributed along the dentine surface and no
visible tubules (Fig. 1B, 1C 1D and 1E), differing for the control group in which the surface was
covered by the smear layer (Fig. 1A). There was a tendency of intensification on the alterations
observed in specimens treated with NaOCl and irradiated with diode laser at 3.0W, thus, these
groups exhibited an erosive aspect of the dentine surface (Fig. 1D and 1E).
The statistical analysis of the scores from the specimens treated with EDTA did not
demonstrate significant difference among them (p>0.05). Nevertheless, in the specimens
irradiated at 1.5 W/CW and 1.5 W/100Hz, it was observed little or absence of the smear layer and
prevalence of laser-modified layer, with an irregular topography. The dentine tubules were
visible and fissures were not found (Fig. 2B and 2C). Conversely, in the non-irradiated group
(control), it was observed absence of smear layer, opened tubules and regular aspect (Fig. 2A).
The laser effects on surface morphology were intensified when the parameter was increased from
1.5W to 3.0W in the pulsed and continuous mode. In these groups, it were verified a laser-
modified surface with absence of smear layer, partial obliteration of dentine tubules (Fig. 2D and
2E) and melting areas (Fig. 2D).
Capítulo 2
40
Figure 1. Photomicrographs of dentine pretreated with 1% NaOCl (1000X). A – Without laser
irradiation (control): Homogeneous and regular smear layer covering the surface. B and C –
Irradiated with 980 nm diode laser at 1.5W/CW and 1.5W/100Hz, respectively: Presence of laser-
modified layer, fissures (circles) and little or no visible tubules. D and E - Irradiated with diode laser
at 3.0W/CW and 3.0W/100Hz, respectively: Presence of laser-modified surface with remanning
smear layer, eroded aspect, higher amont of fissures (circles) and little or no visible tubules.
Capítulo 2
41
Figure 2. Photomicrographs of dentine pretreated with 17% EDTA (1000X). Without laser
irradiation (control): Homogeneous surface, with visible dentine tubules and without smear layer.
B and C – Irradiated with 980 nm diode laser at 1.5W/CW and 1.5W/100Hz, respectively: Laser-
modified surface with different depth levels and some visible tubules (arrows). D - Irradiated
with diode laser at 3.0W/CW: Laser-modified surface with some visible tubules and melting
areas (asterisks). E - Irradiated with diode laser at 3.0W/100Hz: Laser-modified surface with
some visible tubules (arrows).
Capítulo 2
42
DISCUSSION
Laser technology has been investigated in Endodontic therapy, and several laser systems,
as Nd:YAG, Er:YAG and CO
2
, have demonstrated the ability of cleaning and reducing
microrganism from root canals.
9,18
Due to its practical application and potential applicability, the
980 nm diode laser has been evaluated in Endodontic field.
9,14,15
According to the manufacturer (Sirona Dental Systems), the power of this device ranges
from 0.5-7.0 W and from 1 to 10.000 Hz, with operating modes of continuous wave (CW), which
is an uninterrupted laser beam that provides power control, pulsed power output, in which a
longer cooling time is allowed, and chopped mode. The parameter settings used in this study (1.5
and 3.0 W in CW and pulsed with 100 Hz) were defined based on previous studies that evaluated
the temperature variation in the radicular dentine when these parameters were applied inside the
root canal.
19
The application of the 980 nm diode laser in the different output powers and delivery
modes provided ultrastructural alterations in the intraradicular surface, when compared to the
non-irradiated specimens (control groups). Remaining smear layer with regular and homogeneous
pattern was observed in specimens where the NaOCl was applied solely on dentine surface
(control group). This finding is corroborated by the literature,
4,20
which describes that the sodium
hypoclorite is a selective solution that dissolves only the organic portion of the smear layer,
leaving the inorganic matrix unaltered.
The laser irradiation in groups treated with NaOCl, regardless of the parameters used,
modified the smear layer and created fissures along surface. The temperature increase caused by
the laser irradiation probably promoted the union of the smear layer particles, which due to the
previous treatment with NaOCl solution, present high mineral content.
4
The smear layer appeared
to be in a process that occurs before fusion, characterizing a modified organic matrix layer with
Capítulo 2
43
an amorphous form. According to Santos et al.,
21
the heat deposition on lased-irradiated tissue
caused drying and contraction of the surface, which could contribute to fissured aspect of these
specimens.
In groups where the specimens were irradiated after the application of EDTA solution, it
were verified the prevalence of laser-modified surface and opened dentinal tubules, regardless of
the delivery mode. On the other hand, when power was increased to 3.0W, the surface was
melted with partial exposure of dentinal tubules. This resolidification process is caused during the
quick dental tissue cooling and is responsible for some alterations on hydroxyapatite structure,
such as the formation of tricalcium phosphate and other high temperature phases.
22
According to Bornstein,
17
the action mechanism of the diode laser (980 nm) in dentine
substrate is similar of the Nd:YAG laser (1064 nm), since both systems are in near infrared
portion of the electromagnetic spectrum. In this wavelength band, part of the energy is absorbed
by the mineral structures of dentine as phosphate and carbonate, disarranging the crystalline
arrangement due to the thermochemical ablation and promoting melting on dentine tissue.
21,23
These transformations are more intense when higher parameters are used.
24
In the CW, the laser energy is delivered to the tissue in an uninterrupted way, while in the
chopped mode; there is a time interval among pulses that dissipates the heat.
17
When the diode
laser is used in the chopped mode, the amount of energy settled in dental tissue is the half of the
energy of the continuous way.
12,25,26
In this study, although the qualitative analyses of the photomicrographs showed an
intensification of the morphologic alterations in the CW mode, the statistical analysis of the
scores was not able to distinguish such differences. Therefore, the statistical analysis revealed
that the laser-irradiated groups were different from the control groups, but were similar among
Capítulo 2
44
themselves. This was probably attributed to the fact that the energy increment (from 1.5W to
3.0W) was not sufficient to significantly alter the dentine surface pattern.
In the groups treated with EDTA and irradiated with laser, the photothermical alterations
in dentine surface were different from those observed in the NaOCl group, probably due to the
fact that the irradiated surfaces exhibit different characteristics. In the specimens treated with
NaOCl, the dentine surface was covered by the smear layer, slightly adhered to the surface, with
larger inorganic content,
4
which absorbed part of the laser energy and modify the surface
topography. Conversely, in the specimens treated with EDTA, the laser energy was delivered and
transformed in thermal energy directly in the dentinal matrix that presented a low mineral content
due to the action of EDTA.
6
The laser irradiation at 3.0 W in these specimens resulted in
ultrastructural alterations characterized by the prevalence of melting in peri- and intertubular
dentine, decreasing the number and the diameter of the dentine tubules.
The application of the laser in the three thirds (cervical, middle and apical) of radicular
canal did not present difference in the morphological pattern in spite of the inherent structural
characteristics to each area, regardless of the parameter. This can be explained by the fact that the
diode laser wavelength of 980 nm is little absorbed by the hydroxyapatite, being transmitted to
the dentine tissue and acting more in depth than superficially.
14,15,17
Part of the absorbed energy
might have been dissipated along the canal, producing a homogeneous effect in all its extension.
Some studies evidenced that the results in the apical third are more favorable in relation to the
obliteration of the tubules and decrease the infiltration due to the small number of tubules per
unit of area.
23,27
Overall, the results of the present study agree with findings of Wang et al.
12
that observed
localized areas of melting and fissures; however, these authors verified the exposure of dentine
tubules after the irrigation with 5% NaOCl and 3% hydrogen peroxide followed by 980 nm diode
Capítulo 2
45
laser irradiation with 5 W for 7 seconds. Moritz et al.
28
reported that the 809 nm diode laser was
able to clean the root canal walls, melting the dentine surface and closing the dentine tubules
completely. The different laser wavelengths, delivery modes, output power, irradiation times and
fiber diameter can explain such differences in the results. However, better comparisons could not
be accomplished due to the few researches with the 980 nm diode laser.
The dentine modifications observed in the present study can interfere in the performance
of endodontic materials. Melting areas found in the laser irradiated-dentine can alter the surface
permeability and decrease the bond strength of filling material. On the other hand, the removal of
the smear layer and exposure of dentine tubules can facilitate the antimicrobial effect of the
intracanal dressing, improving the adaptation of the endodontic materials to root canal walls.
Therefore, new studies should be conducted in the attempt to evaluate the real advantages
of the use of 980 nm diode laser combined with irrigating solutions, aiming to improve the
application technique and establish the ideal parameter for each purpose.
CONCLUSIONS
The tested parameters of 980 nm diode laser promoted similar alterations on dentine
morphology. The laser irradiation on dentine surface pretreaded with EDTA solution caused
more intense modifications.
Based on these findings, and within the limitations of an in vitro study, it may be
concluded that:
The 980 nm diode laser promoted ultrastructural alterations in intraradicular dentine
surface when compared
The alterations in radicular dentine morphology caused by the 980 nm diode laser were
dependent to the type of surface pretreatment output parameters.
Capítulo 2
46
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Capítulo 3
50
CAPÍTULO 3
Bond strength of AH Plus and Epiphany sealers on root dentine
irradiated with 980 nm diode laser
Artigo submetido à revista: International Endodontic Journal.
- Artigo encontra-se formatado de acordo com as normas da revista, com exceção das
figuras e tabelas que se apresentam no texto para facilitar a leitura e o entendimento
(acessada em 15 de setembro de 2007).
- Enviado no dia 24 de setembro de 2007.
- Aceito para publicação em 15 de fevereiro de 2008 (carta em anexo).
Capítulo 3
51
Bond strength of AH Plus and Epiphany sealers on root dentine irradiated with 980 nm
diode laser
E. Alfredo
1
, S. R. C. Silva
1
, J. E. V. Osório
1
, M. D. Sousa-Neto
2
, A. Brugnera-Júnior
1
& Y. T. C.
Silva-Sousa
1
1
School of Dentistry, University of Ribeirão Preto, Ribeirão Preto, SP, Brazil
2
Department of Restorative Dentistry, School of Dentistry of Ribeirão Preto, University of São
Paulo, Ribeirão Preto, Brazil.
Running Title: Bond strength of AH Plus and Epiphany sealers to irradiated dentine
Key Words: 980 nm diode laser, root canal sealers, push-out test, bond strength.
Address Correspondence and Offprint Requests to:
Profa. Dra. Yara T. C. Silva Sousa, Rua Célia de Oliveira Meireles 350, Jardim Canadá, 14024-
070 Ribeirão Preto, SP, Brazil. Phone/Fax: +55-16-3630-7986. e-mail: [email protected]
Capítulo 3
52
ABSTRACT
Aim To evaluate the bond strength of AH Plus and Epiphany sealers to human root canal dentine
irradiated with a 980 nm diode laser at different power and frequency parameters, using the push-
out test.
Methodology 60 canine roots were sectioned transversally below the cementoenamel junction to
provide 4-mm-thick dentine discs that had their root canals prepared with a tapered bur and
irrigated with NaOCl, EDTA and distilled water. The specimens were randomly assigned to 5
groups (n=12): one control (no laser) and four experimental groups that were submitted to 980-
nm GaAlAs diode laser irradiation at different power (1.5W and 3.0W) and frequency (CW and
100Hz) parameters. Half of specimens in each group had their canals filled with AH Plus sealer
and half with Epiphany. The push-out test was performed in an Instron machine and data (in
MPa) were analyzed statistically by ANOVA and Tukey’s test (p<0.05). The specimens were
split longitudinally and examined under SEM to asses the failure modes after sealer
displacement.
Results The specimens irradiated with the diode laser and filled with AH Plus had significantly
higher bond strength values (8.69±2.44) than those irradiated and filled with Epiphany
(3.28±1.58) and the non-irradiated controls (3.86±0.60). The specimens filled with Epiphany did
not differ significantly to each other or to the control (1.75±0.69). There was a predominance of
adhesive failures at Epiphany-dentine interface (77%) and mixed failures at AH Plus-dentine
interface (67%).
Conclusions 980-nm diode laser irradiation of human root canal dentine increased the bond
strength of AH Plus sealer, but did not affect the adhesion of Epiphany sealer.
Capítulo 3
53
INTRODUCTION
Adhesion of an endodontic sealer is defined as its capacity to adhere to the root canal
walls and promote the union of the gutta-percha cones to each other and to the dentine (Sousa-
Neto et al. 2005). This property may be influenced by the treatment performed on the root canal
walls as well as by the type of sealer used.
An important factor to consider in root canal treatment is the presence of smear layer on
dentine surfaces. According to White et al. (1984) and Kennedy et al. (1986), smear layer is a
negative factor in root canal sealing because it forms an interface between the filling material and
the root canal walls, hence reducing the adhesion of sealers.
Several chemical substances used as irrigants during biomechanical preparation of the
root canal system might affect the characteristics of dentine substrate. Among the most
commonly used irrigants, sodium hypochlorite (NaOCl) has the capacity to dissolve organic
tissues, saponificate fats and neutralize toxic products as well as having an antimicrobial and
deodorizing action (Spanó et al. 2002; Yamashita et al. 2003), while ethylenediaminetetraacetic
acid disodium salt (EDTA) has a calcium ion chelating capacity and promotes dentine
demineralization and smear layer removal (Hülsmann et al. 2003).
In addition to the routinely used chemical substances, other technologies have been
investigated for the treatment of root canal dentine, such as laser irradiation. New lasers with a
wide range of characteristics (Nd:YAG, 810-nm diode , Er:YAG and CO
2
) are available and
their potential applications in the field of Endodontics have been investigated. It has been
demonstrated effective results in smear layer removal, antibacterial activity and sealer adhesion
(Takeda et al. 1999, Berkiten et al. 2000, Gutknecht et al. 2004, Stabholz et al. 2004, Schoop et
al. 2006).
Capítulo 3
54
A new 980-nm wavelength diode laser has been launched recently to the market
(Romanos et al. 2004, Wang et al. 2005, Schoop et al. 2006). This laser transmits energy through
thin flexible fibres compatible with the dimensions and curved shapes of root canals. Diode laser
units have a low purchasing and maintenance cost as well as greater versatility due to their
compact size (Stabholz et al. 2004, Nikfarjam et al. 2005). Diode laser wavelengths have good
penetration potential, with high absorption peaks in melanin and haemoglobin and low interaction
with water and hydroxyapatite (Wang et al. 2005, Schoop et al. 2006). Gutknecht et al. (2004)
and Lee et al. (2006) reported a reduction of the microbial content in hard-to-reach areas, such as
dentinal tubules, after diode laser irradiation. Bornstein (2004) have reported that diode lasers
(810-980 nm wavelength range) have a depth of penetration per pulse 10.000 times greater than
that of Er:YAG laser, and may act more deeply within the dentinal tubules. Nevertheless, the
findings of these studies are not consistent enough to elucidate their mechanism of action on root
canal structures and the possible alterations on endodontic sealer adhesion.
Advances in adhesive technology have reinforced the search for means to minimize apical
and coronal marginal leakage by improving sealer adhesion to root canal walls (Tay et al. 2005)
and thus reducing the susceptibility of root filled teeth to fracture (Teixeira et al. 2004). A new
cement supplied with a self-etching primer has been developed recently to fulfil this purpose.
Epiphany (Pentron Clinical Technologies, Wallingford, CT, USA) is a dual-cure methacrylate
resin-based sealer used with a solid material named Resilon (Resilon Research LLC, Madison,
CT, USA), which contains a blend of synthetic thermoplastic polyester polymers. Canal filling
using the Epiphany/Resilon system is claimed to create a seal with the dentinal tubules within the
root canal system (Shipper et al. 2004, Ezzie et al. 2006, Versiani et al. 2006). In essence, it has
the potential to produce a “monoblock” effect, where the core material (Resilon), sealer
(Epiphany) and dentinal tubules become a single solid structure. Shipper et al. (2004) have
Capítulo 3
55
suggested that this monoblock could provide a thorough seal of the root canal system as it would
be able to minimize cervical marginal infiltration in case of loss or fracture of the temporary
coronal restoration. Laboratory (Shipper et al. 2004) and in vivo (Shipper et al. 2005) studies
have demonstrated the resistance of the Epiphany/Resilon system monoblock to bacterial
leakage.
Epoxy resin-based cements perform well as root canal sealers (Schafer and Zandbiglari
2003, Eldeniz et al. 2005). For example, AH Plus has been shown to have satisfactory
physicochemical properties, low solubility and disintegration (Schafer and Zandbiglari 2003),
good adhesion (Eldeniz et al. 2005), antimicrobial action (Kayaoglu et al. 2005) and good
biological properties (Willershausen et al. 2000).
The purpose of this laboratory study was to evaluate the adhesion of AH Plus and
Epiphany endodontic sealers to human root canal dentine submitted to irradiation with a 980-nm
diode laser at different parameters of power (1.5 W and 3.0 W) and frequency (CW – continuous
wave and 100 Hz), using the push-out test.
MATERIALS AND METHODS
Sixty roots of maxillary/mandibular canines were sectioned transversally four millimetres
below the cementoenamel junction to provide 4-mm-thick dentine discs that were centred inside
aluminium rings (16 mm diameter and 4 mm high) and embedded in acrylic resin. The
aluminium rings containing the dentine discs were placed in a parallelometer and their coronal
and apical surfaces were flattened and polished using wet 100-,
180-, 220- and 300-grit
sandpapers (Bosch, São Paulo, SP, Brazil) for 15 s each. The root canal of each specimen was
prepared using a tapered diamond bur (PM720G; KG Sorensen Ind. e Com. Ltda, Barueri, São
Paulo, SP, Brazil) attached to a low-speed handpiece that was coupled to the arm of the
Capítulo 3
56
parallelometer. This arm was lowered to a predetermined depth and a space for sealer placement
was created with the following dimensions: larger diameter = 2.70 mm; smaller diameter = 2.30
mm; length = 4 mm. During preparation, the canals were irrigated with distilled water and then
flooded with 2 mL 1% NaOCl (5 minutes), 17% EDTA (5 minutes) and flushed again with
distilled water for 1 minute.
Next, the specimens were randomly assigned to 5 groups (n=12), one control group (no
laser irradiation) and four experimental groups that were submitted to laser irradiation with
different parameters of power (1.5 W and 3.0 W) and frequency (CW and 100 Hz), as follows:
1.5 W/CW; 1.5 W/100 Hz; 3.0 W/CW; 3.0 W/100 Hz. The laser source was a gallium-aluminium
arsenide (GaAlAs) semiconductor 980-nm diode laser (SIROlaser 2.2; SIRONA Dental,
Bensheim, Germany). The laser beam was delivered to the root canal walls of each specimen
using a 200-µm-diameter flexible optical fibre with helicoidal movements along the canal at a
delivery rate of approximately 1.0 mm/s within 8 s. Only a single forward-backward movement
was performed maintaining the fibre tip in contact with the root canal dentine wall. Next, 2 mm
of the tip of the laser fibre were removed and a new application was performed. The canals
remained dry during laser irradiation.
Thereafter, half of the specimens in each group had their canals filled with AH Plus sealer
(Dentsply, Rio de Janeiro, RJ, Brazil) and half with Epiphany (Pentron Clinical Technologies
LLC, Wallingford, CT, USA), which were handled according to the manufacturers’ instructions.
The specimens were placed immediately at 37ºC and 95% humidity for a period three times
greater than the regular setting time of the sealer to assure a complete polymerization of each
sealer before the specimens were submitted to the push out test (Sousa-Neto et al. 2002, Sousa-
Neto et al. 2005).
Capítulo 3
57
Subsequently, the specimens were fixed securely in a metallic apparatus by two screws in
the horizontal plane. For the push-out test, a stainless steel support was used to hold the samples
(metallic ring + dentine cylinder) in an Instron 4444 universal testing machine (Instron
Corporation, Canton, MA, USA) in such a way that the side with the smaller diameter of the root
canal faced upwards and was aligned to the shaft that would exert pressure load on the sealer
(apical-coronally). This method assured the alignment of the specimen in a reproducible manner,
and also avoided contact of the shaft with the dentine during testing. The machine was calibrated
at a constant speed of 1 mm/minute with 1.4-mm-diameter stainless steel cylindrical tip. A
constant load was applied until sealer dislodgement was judged to have occurred. The maximum
load was then converted to stress by dividing this load by the area of sealer union (Figure 1).
These data were submitted to statistical analysis by ANOVA and Tukey’s test (P < 0.05).
Figure 1. Schematic illustration of the sample positioned on the apparatus for alignment and
application of load in the Universal testing machine.
Capítulo 3
58
After the push-out test, a longitudinal groove was prepared on each specimen using a
double-faced diamond disc (KG Sorensen) at a low-speed handpiece (Dabi Atlante, Ribeirão
Preto, Brazil) with care not to reach the interior of the root canals. The specimens were fractured
using a double-bevel chisel and a surgical hammer to expose the internal portion of the canals.
The specimens were examined with a scanning electron microscope (Jeol JSM 5410; Jeol
Technic Co., Tokyo, Japan) to evaluate the presence/absence of sealer inside the dentinal tubules
and to determine the failure modes (adhesive, cohesive, mixed) that occurred for displacement of
the sealer from the specimen.
RESULTS
The means, medians, maximum, minimum and standard deviations of the bond strength
values (in MPa) for displacement of the sealer from the specimens in the push-out test are given
on Table 1.
There was statistically significant difference (p<0.05) among the groups regarding the
root canal sealers. Tukey’s test showed that the specimens irradiated with the diode laser using
the different combinations of power and frequency (1.5 W/CW, 1.5 W/100 Hz, 3.0 W/CW and
3.0 W/100 Hz) and filled with AH Plus had significantly higher bond strength values than the
specimens irradiated with the same power/frequency settings but filled with Epiphany.
Regardless of the power (1.5 W and 3.0 W) or frequency (CW and 100 Hz), the
specimens irradiated with the diode laser and filled with AH Plus sealer had significantly higher
bond strength values (p<0.05) than the respective control group (no laser irradiation). On the
other hand, regardless of the power/frequency settings, the laser-irradiated specimens filled with
Epiphany did not differ significantly from the respective control group. There was no statistically
significant difference (p>0.05) between the control groups (no laser irradiation).
Capítulo 3
59
Table 1. Bond strength values in MPa for displacement of the sealer from the specimens.
Diode laser irradiation
No laser
(control)
1.5W/CW 1.5W/100Hz 3.0W/CW 3.0W/100Hz
Mean
3.86 9.33 10.94 7.01 7.48
Median
3.8 9.47 10.98 6.62 7.94
AH Plus
Maximum
4.79 10.82 14.74 11.39 9.2
Minimum
3.19 7.17 7.99 4.73 4.77
SD
0.6 1.4 2.3 2.44 1.61
Mean
1.75 4.42 2.76 1.8 4.15
Median
1.7 4.54 3.18 1.91 4.33
Epiphany
Maximum
2.65 5.84 5.26 2.27 5.53
Minimum
1.07 2.7 0.12 1.29 2.56
SD
0.69 1.12 1.83 0.34 1.15
The failure modes observed at the dentine/sealer interface are given on Table 2.
Irrespective of laser application, there was a predominance of mixed failures for AH Plus (67 %)
and adhesive failures for Epiphany (77 %). Figures 2 and 3 show photomicrographs of the
dentine/sealer interface after the push out test in lased-irradiated groups of both sealer.
Capítulo 3
60
Table 2. Type and number of failure at the sealer-dentin interface for the different groups.
AH Plus Sealer Epiphany Sealer
Failure
modes
Laser
irradiation
No laser
(control)
n (%)
Laser
irradiation
No laser
(control)
n (%)
Adhesive 0 1 1 (3) 19 4 23 (77)
Cohesive 8 1 9 (30) 0 0 0 (0)
Mixed 16 4 20 (67) 5 2 7 (23)
Total 24 6 30 (100) 24 6 30 (100)
Capítulo 3
61
Figure 2. SEM micrographs of the interface of the root canal dentine wall of specimens
irradiated with 1.5 W and 3.0 W and filled with AH Plus. A = (15X - 1.5 W) and B (50X - 1.5
W): Sealer adhered to the whole dentinal wall - cohesive failure. C = (50X - 3.0 W): Sealer
adhered to regions of the dentinal wall (white arrow) and presence of dentinal tubules (black
arrows) - mixed failure.
Capítulo 3
62
Figure 3. SEM micrographs of the interface of the root canal dentine wall of specimens
irradiated with 1.5 W and 3.0 W and filled with Epiphany. A = (15X - 1.5 W) and B = (50X - 1.5
W): Root canal dentine wall without sealer - adhesive failure. C = (50X - 3.0 W): Sealer adhered
to part of the dentinal wall (white arrow) and absent in the remainder (black arrow) - mixed
failure.
Capítulo 3
63
DISCUSSION
Recent advances in dental research have incorporated laser technology as an adjunct in
root canal treatment (Moritz et al. 2001, Stabholz et al. 2004), aimed at reducing the number of
microorganisms within the root canal system and removing smear layer in order to improve
sealer adhesion to the root canal walls (Sousa-Neto et al. 2005, Wang et al. 2005).
The GaAlAs diode laser used in the present study has a 980 nm wavelength, output power
within the 0.5-7.0 W range and can emit energy in both continuous mode (CW) and pulsed
(chopped) mode (frequency ranging from 1-10.000 Hz). The choice for the power (1.5 W and 3.0
W) and frequency (CW and 100 Hz) parameter settings used in this work were based on the
results of a recent study (Alfredo et al. 2007) that demonstrated that these parameters yielded a
temperature raise approximately 10
o
C, which does not exceed the limit supported by the
periapical tissues (Eriksson & Albrektsson 1983).
The findings of the present study showed that the specimens irradiated with the 980-nm
diode laser required a greater load to displace AH Plus sealer from the dentinal walls, compared
to the non-lased specimens. This result might be attributed to the alterations caused by the laser
on dentine surface, such as fissures and topographic changes (Wang et al. 2005). These effects
are consistent with those observed by Turkmen et al. (2000) and Sousa-Neto et al. (2005), who
reported that the application of Nd:YAG and Er:YAG lasers, respectively, in root canals
increased the surface area due to creation of microirregularities on dentine. In addition, AH Plus
sealer penetrates deeper into these microirregularities because of its high flow rate and longer
setting time (Saleh et al. 2002, 2003). The favourable diffusion of the sealer through the dentinal
tubules allied to the cohesion between the sealer molecules (Sousa-Neto et al. 2002) increase the
resistance to removal and/or displacement from dentine surface. In the present study, this meant
higher adhesion.
Capítulo 3
64
Epiphany sealer had the lowest bond strength values in both irradiated and non-irradiated
groups, which may be explained by the occurrence of physicochemical interferences during
polymerization and primer interaction with the root canal walls submitted to different laser
treatments. Composite resin polymerization is inhibited by the presence of oxygen and
approximately 40 to 60% of the carbon bonds remain unsaturated (Finger et al. 1996, Franco et
al. 2002). It is likely that it inhibited the polymerization of Epiphany at sealer/dentine interface
and inside the dentinal tubules.
Failures at the sealer-dentine interface may also occur due to the polymerization of the
methacrylate-based resin sealer immediately after its placement into the root canal (Tay et al.
2005). In addition, the coronal photoactivation of the sealer, following the manufacturer’s
instructions, may reduce its flow and limit its contact with the primer and hence its penetration
into the dentinal tubules.
Another aspect that may interfere with the polymerization reaction of the sealer is the lack
of photoactivation throughout the specimen extension, which contributes to its incomplete
polymerization, leaving residual monomers in the sealer at the deepest regions of the specimen.
Regarding the primer, there may be interferences in the chemical reaction with traces of chemical
substances during biomechanical preparation, as well as with the substrate, resulting from the
treatment of the dentinal walls.
The physicochemical interferences may explain the large number of adhesive failures
(77%) at the Epiphany sealer-dentine interface On the other hand, AH Plus sealer had a larger
number of mixed failures (67%), which indicates a greater adhesion. The statistical analysis
revealed that the specimens irradiated with the diode laser and filled with AH Plus had a
significantly higher bond strength. The results obtained for Epiphany sealer in the present study
Capítulo 3
65
were not higher than those obtained with AH Plus sealer, which is consistent with the findings of
Gesi et al. (2005).
The different laser parameter settings used in the present study did not interfere with
sealer adhesion because the energy increments were probably not sufficient to promote
ultrastructural alterations that could differentiate the bond strength of the sealers to dentine.
Another aspect that should be considered in the analysis of the obtained results is that the
goal of this study was to evaluate the adhesion AH Plus and Epiphany sealers to laser-irradiated
dentine. The heat deposition on lased-irradiated tissue may cause drying and contraction, which
could contribute to a fissured surface (Türkmen et al. 2000). Besides, in laser irradiated-surfaces,
the absence of smear layer and exposure of dentine tubules (Takeda et al. 1999) can facilitate the
adaptation of the endodontic materials to root canal walls, thus improving the bond strength
(Sousa Neto et al. 2005). The Epiphany/Resilon system was not used in this experimental model
because its monoblock effect could interfere with the bond strength values (Teixeira et al., 2004).
In the present study, 980-nm diode laser irradiation produced alterations on dentine
surfaces that increased the bond strength of AH Plus sealer. However, Schoop et al. (2006) have
reported that this energy is poorly absorbed by the mineralized dental surfaces, thus allowing its
propagation throughout the dentine substrate. Gutknecht et al. (2004) have suggested that the
action of this laser occurs in depth up to 500 µm. Further research is required to investigate
whether the potential action in depth of this laser may reduce the microbial content within the
dentinal tubules of the root canal.
Capítulo 3
66
CONCLUSION
The application of 980-nm diode laser in the human root canal dentine increased the bond
strength of AH Plus sealer, but did not affect the adhesion of Epiphany sealer.
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Considerações Finais
Considerações Finais
72
A aplicação da tecnologia
laser
na Endodontia é resultado da busca de inúmeros
pesquisadores pelo desenvolvimento e aprimoramento de novas técnicas e
instrumentos, podendo ser essa nova energia uma importante aliada nos procedimentos
terapêuticos realizados nessa especialidade.
Recentemente foi lançado no mercado um novo comprimento de onda, o
laser
diodo 980 nm, que apresenta pequenas dimensões, ocupando pouco espaço físico
quando comparado aos demais
lasers
de alta intensidade e fibra óptica fina e flexível
que se adapta às dimensões reduzidas e formas curvas dos canais radiculares.
A energia luminosa produzida pelo
laser
, quando interage com o tecido
dentinário, transforma-se em energia térmica (KREISLER et al., 2002; DE MOOR et al.,
2005) e promove alterações na estrutura da dentina (SASAKI et al., 2002; SOUSA-NETO
et al., 2005; SANTOS et al., 2005) que podem resultar em efeitos diversos na terapia
endodôntica.
Desta forma, foram avaliados no presente estudo os efeitos da irradiação do
laser
diodo 980 nm no interior do canal radicular em relação às variações de temperatura na
parede dentinária externa, uma vez que os efeitos produzidos por essa energia estão
baseados em interações térmicas com os tecidos sendo necessário um controle efetivo
dos mesmos no sentido de se evitar calor excessivo sobre os tecidos adjacentes ao
irradiado. Estudaram-se também as alterações ultra-estruturais na dentina intra-
radicular irradiada e os seus efeitos sobre a adesividade dos cimentos endodônticos.
Considerações Finais
73
A padronização da amostra e da metodologia é importante para obtenção de
resultados fidedignos. Em relação à metodologia aplicada neste experimento, alguns
aspectos merecem ser destacados. Para o estudo das variações de temperatura, houve
a preocupação de se obter grupos homogêneos em relação à espessura e densidade das
paredes dentinárias, uma vez que esses fatores podem interferir na transmissão de
calor e afetar a fidelidade dos resultados. Dessa forma, esses parâmetros foram
avaliados por meio do sistema radiográfico digital DIGORA
for windows
e estes dados
submetidos à análise estatística buscando a igualdade entre os grupos. Para o estudo
da adesividade, utilizou-se como corpo-de-prova a dentina radicular interna, como
proposto por SOUSA-NETO et al. (2005), possibilitando a irradiação
laser
mais próximo
da realidade clínica, diferentemente dos outros trabalhos que incidem o
laser
perpendicular à parede dentinária. Segundo BRUGNERA JÚNIOR et al. (2003); PÉCORA
et al. (2003); ALVES et al. (2005), o efeito do
laser
está na dependência do ângulo de
incidência da fibra óptica do
laser
com a superfície dentinária.
Os resultados obtidos com o estudo das variações de temperatura demonstraram
que a utilização do
laser
diodo 980 nm no interior do canal radicular com até 3,0 W no
modo pulsado de operação promoveu elevações de temperatura inferiores aos limites
relatados na literatura. A utilização de potências mais elevadas que 3,0 W, no modo
contínuo, ultrapassaram o limite máximo de elevação de temperatura considerado
aceitável. Segundo ERIKSSON; ALBREKTSSON (1983), temperatura de 47
o
C, por 1
minuto, produz necrose do osso alveolar, sendo esse tecido mais susceptível aos danos
Considerações Finais
74
térmicos que o ligamento periodontal, por apresentar menor grau de vascularização
(RAMSKÖLD et al., 1997).
A energia luminosa produzida pelo
laser
, quando interage com o tecido
dentinário, transforma-se em energia térmica gerando aumento de temperatura
(KREISLER et al., 2002; DE MOOR et al., 2005), o que pode provocar reabsorções no
cemento, lesões nas fibras colágenas do ligamento periodontal, necrose do osso
alveolar e dor. A quantidade de calor gerado e o tempo que o mesmo persiste na
região determinarão a gravidade dos efeitos produzidos.
É importante salientar que, em todos os parâmetros testados, foi observado um
rápido decréscimo de temperatura após a interrupção da irradiação
laser
, sendo que
após 30 segundos nenhum espécime apresentou elevações superiores ao limite de 10
o
C.
Os parâmetros de potência e freqüência considerados seguros em relação à
variação térmica definiram os valores empregados nos experimentos que avaliaram as
alterações ultra-estruturais na superfície dentinária e a adesividade dos cimentos
endodônticos, apresentados nesta tese.
Os resultados obtidos com a análise das alterações ultra-estruturais mostraram
que a aplicação do
laser
, independentemente dos parâmetros utilizados, resultou em
morfologia da dentina diferente das observadas nos espécimes tratados apenas com as
soluções propostas e não irradiadas.
Nos espécimes cujas paredes foram tratadas com NaOCl e irradiadas com
laser
,
houve predomínio de camada modificada pelo
laser
com remanescente de
smear
,
Considerações Finais
75
fissuras distribuídas pela superfície e túbulos dentinários não visíveis. Nos tratados com
EDTA e irradiados com
laser
, observou-se ausência da camada de
smear
e predomínio
de dentina modificada pelo
laser
com túbulos dentinários visíveis. A irradiação com 3,0
W promoveu a formação de áreas de fusão, mostrando diferenças na atuação deste
laser
dependendo das características da superfície tratada.
De modo geral, os efeitos da irradiação na superfície dentinária intensificaram-se
quando os parâmetros foram aumentados de 1,5 W para 3,0 W e do modo pulsado para
contínuo, independentemente da solução utilizada para tratamento da dentina. No
entanto, a análise quantitativa dos escores não foi capaz de detectar estas diferenças.
As alterações ultra-estruturais podem ser explicadas provavelmente, pelo super-
aquecimento e subseqüente resfriamento da superfície. A superfície fundida é descrita
na literatura como sendo uma forma re-solidificada da hidroxiapatita composta por
fosfato tricálcico e outras fases obtidas com altas temperaturas (MORIYAMA etal.,
2004). A interpretação desses resultados pode ser complementada pelos dados obtidos
na análise da variação de temperatura, em que valores mais elevados de potência
somados ao modo contínuo de aplicação, resultaram em maiores temperaturas e efeitos
mais intensos na superfície dentinária.
Essas alterações ultra-estruturais ratificam os resultados obtidos por MARCHESAN
(2007) que, ao analisar a permeabilidade da dentina tratada com
laser
diodo 980 nm
nos mesmos parâmetros deste estudo, verificou a diminuição da permeabilidade
dentinária nos espécimes em que ocorreu fusão da superfície.
Considerações Finais
76
Vários estudos têm avaliado os efeitos da irradiação de diferentes tipos de
laser
na dentina, sendo que alterações como fusão, derretimento e recristalização da
superfície dentinária foram observadas com o
laser
Nd:YAG (MISERENDINO et al., 1995;
SANTOS et al., 2005), formação de trincas e crateras com o emprego do CO
2
e Nd:YAG
(WANG-HONG et al., 2000) e remoção da camada de
smear
e exposição dos túbulos
dentinários com o Er:YAG (DE MOOR et al., 2005).
De acordo com estudos de WANG et al. (2005), o emprego de soluções irrigantes
para tratamento das paredes dentinárias (NaOCl e H
2
O
2
) seguido de irradiação
laser
diodo 980 nm, promoveu a remoção da camada de
smear,
exposição dos túbulos
dentinários, e modificações na superfície do canal radicular. Os autores ressaltaram que
essas alterações podem melhorar a adaptação de cimentos obturadores nas paredes do
canal, resultando em melhor selamento na obturação.
Em função das alterações verificadas nas paredes dentinárias com a aplicação do
laser
diodo 980 nm, procurou-se, no terceiro experimento, pesquisar a interferência
destas modificações na adesividade dos cimentos endodônticos AH Plus e Epiphany à
dentina intra-radicular, por meio do teste de
push-out
. As falhas ocorridas após o
deslocamento dos cimentos foram avaliadas por meio de MEV.
Os resultados demonstraram que a irradiação do
laser
promoveu aumento na
adesividade do cimento AH Plus e não interferiu na adesão do cimento Epiphany. A
análise das falhas demonstrou predomínio das adesivas entre o cimento Epiphany e a
Considerações Finais
77
dentina, contrariamente ao cimento AH Plus que apresentou maior número do tipo
mista, justificando sua maior adesão aos tecidos dentinários.
Considerando-se que o
laser
diodo promoveu superfície com aspectos micro-
retentivos em função das fissuras e túbulos expostos, pode-se supor que o aumento na
adesividade obtida com o cimento AH Plus está relacionado com seu escoamento e
elevado tempo de polimerização (SOUSA-NETO et al., 2002), que proporcionou maior
embricamento desse cimento à superfície dentinária irradiada (WANG et al., 2005). Em
contrapartida, essas modificações na superfície não contribuíram para o aumento da
adesividade do cimento Epiphany.
Diante do exposto, os resultados apresentados no presente estudo confirmam
que o
laser
diodo 980 nm tem aplicabilidade na Endodontia e abrem perspectivas para
novas pesquisas. Estudos devem ser conduzidos a fim de se avaliar as interações deste
laser
com os tecidos dentinários, utilizando-se outros parâmetros e variáveis como,
velocidade, cinemática e direção da incidência da irradiação, bem como, a associação
com diferentes soluções irrigantes, visando aprimorar sua técnica de aplicação e
estabelecer parâmetros ideais para cada finalidade desejada.
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Anexos
Anexos – Capítulo 1
Detalhamento da Metodologia
Capítulo 1: Estudo das variações de temperatura ocorridas na superfície radicular
externa durante a irradiação do
laser
diodo 980 nm no canal radicular.
Foram utilizados 90 caninos humanos, unirradiculares que foram radiografados
no sentido proximal com o objetivo de selecionar espécimes com canais retos e únicos,
excluindo-se aqueles que apresentaram calcificações ou reabsorções.
Inicialmente os dentes foram seccionados transversalmente na junção amelo-
cementária com disco diamantado dupla-face (KG Sorensen, Barueri, SP, Brasil),
padronizando as raízes com comprimento de 17 mm.
O preparo biomecânico foi realizado pela técnica Crown-Down, sendo o batente
apical confeccionado com uma lima tipo K (Dentsply-Maillefer, Ballaigues, Suíça) # 50 a
1 mm do ápice. A irrigação foi feita com 2 mL de água destilada deionizada a cada troca
de lima e 10 mL para irrigação final.
Após o preparo biomecânico, as raízes foram posicionadas em matriz de alumínio
(16 x 16 x 27 mm) e tiveram seus 2 mm apicais incluídos em resina acrílica para
confecção dos corpos-de-prova (Figura 1).
Anexos – Capítulo 1
A
B C
Figura 1. Inclusão das raízes em resina acrílica em uma matriz de alumínio
(A) para preparo dos corpos-de-prova (B e C: vistas superior e lateral).
Anexos – Capítulo 1
Os 90 corpos-de-prova foram distribuídos aleatoriamente em 3 grupos (n = 30)
em função da potência
laser
a ser empregada (GI = 1,5 W, GII = 3,0 W e GIII = 5,0
W) e, com o objetivo de se obter homogeneidade dos mesmos, suas raízes foram
radiografadas no sentido vestíbulo-lingual para mensuração da densidade e espessura
das paredes proximais, por meio do sistema radiográfico digital DIGORA
for Windows
(Soredex-Finndent-Orion Corporation, Helsinki, Finlândia) (Figura 2).
Figura 2. Imagens radiográficas dos corpos-de-prova para
medição e padronização de suas espessuras e densidade (A e
B), por meio do Sistema Digital Digora.
A
B
Anexos – Capítulo 1
Os dados obtidos foram submetidos a análise estatística. Cada grupo foi
subdividido em 3 (n = 10) de acordo com a freqüência (modo contínuo, 100 Hz e 1000
Hz) e cada subgrupo dividido em 2 (n = 5), em função do canal radicular estar seco ou
repleto de água destilada quando da irradiação do
laser.
O
laser
utilizado foi o diodo 980 nm (SIROlaser 2.2 – SIRONA Dental, Bensheim,
Alemanha), com fibra óptica flexível de 200 µm de diâmetro.
Para a aplicação do
laser
, os corpos-de-prova foram posicionados em um
dispositivo acrílico ajustável que os mantinha em posição padronizada e permitia a
fixação de 3 termopares tipo K - Chromel/Alumel (MINIPA, São Paulo, Brasil) para
coletar a temperatura nas paredes radiculares externas nos terços cervical, médio e
apical, a 15 mm, 9 mm e 3 mm acima do ápice radicular, respectivamente (Figura 3).
Anexos – Capítulo 1
Figura 3. Corpo-de-prova montado em suporte acrílico (A) para medição de
temperatura durante a irradiação do
laser
diodo 980 nm – SIROLaser (B).
A
B
Anexos – Capítulo 1
A irradiação
laser
foi aplicada por 20 segundos em cada corpo-de-prova, iniciando
com a ponta da fibra colocada na parte mais apical do canal e realizando movimento
helicoidal ao longo do mesmo até à cervical, retornando, em seguida, ao ápice com
velocidade aproximada de 1,5 mm/s. O movimento de ida e volta ao longo do canal,
para cada corpo-de-prova foi realizado somente uma vez, procurando sempre manter a
ponta da fibra em contato com a parede dentinária. As potências do
laser
foram
aferidas, a cada subgrupo estudado, por meio de um sistema de calibração do próprio
aparelho. Após a irradiação de cada subgrupo, foram cortados 2 mm da extremidade da
fibra do
laser
para se iniciar uma nova aplicação, pelo fato do seu revestimento ter
apresentado pequenas áreas queimadas.
Os valores de temperatura máximo e mínimo obtidos para cada corpo-de-prova
foram medidos por meio de termômetros digitais MT-600 - 2 canais de dados e MT-505
– 1 canal de dados (MINIPA, São Paulo, Brasil) (Figura 3).
O experimento foi realizado em sala com temperatura ambiente controlada e
mantida próxima a 26 ºC. Após a irradiação de cada corpo-de-prova (Figura 4) foi
aguardado o retorno da temperatura de todo o sistema de medição a esse valor para
iniciar uma nova irradiação.
Anexos – Capítulo 1
Fi
g
ura 4. Corpo-de-prova sendo irradiado pelo
lase
r
diodo 980 nm.
Anexos – Capítulo 2
Capítulo 2: Avaliação
in vitro
, por meio de microscopia eletrônica de varredura, das
alterações ultra-estruturais na dentina radicular humana tratada por diferentes soluções
irrigantes e irradiada com
laser
diodo 980 nm.
Neste estudo foram utilizados 60 caninos humanos, unirradiculares que foram
radiografados no sentido proximal com o objetivo de selecionar espécimes com canais
retos e únicos, excluindo-se aqueles que apresentaram calcificações ou reabsorções.
Inicialmente os dentes foram seccionados transversalmente na junção amelo-
cementária com disco diamantado dupla-face (KG Sorensen, Barueri, SP, Brasil), a fim
de descartar a coroa e padronizar as raízes com 17 mm de comprimento. Foi realizado
preparo biomecânico pela técnica Crown-Down, sendo o batente apical confeccionado
com uma lima tipo K (Dentsply-Maillefer, Ballaigues, Suíça) # 50 a 1 mm do ápice. A
irrigação foi feita com 2 mL de hipoclorito de sódio a 1% a cada troca de lima e com
água destilada, por 1 minuto, como irrigação final.
As raízes foram distribuídas aleatoriamente em 2 grupos (n=30), em função das
soluções químicas empregadas para tratamento das paredes dentinárias dos canais: GI
e GII irrigadas com 2 mL de NaOCl 1% e EDTA 17%, respectivamente (Figura 1).
Anexos – Capítulo 2
Essas soluções foram mantidas nos canais por 5 minutos sendo lavados, em
seguida, por 1 minuto com água destilada. Cada grupo foi subdividido em 5 subgrupos
(n = 6) em função dos parâmetros usados: 1,5 W / CW; 1,5 W / 100 Hz; 3,0 W / CW;
3,0 W / 100 Hz e sem irradiação
laser
.
Figura 1. Irrigação do canal radicular (A) dos
corpos-de-prova com EDTA 17% (B) e NaOCl 1%
(C).
A
B
C
Anexos – Capítulo 2
O
laser
utilizado foi o diodo 980 nm (SIROlaser 2.2 – SIRONA Dental, Bensheim,
Alemanha), com fibra óptica flexível de 200 µm de diâmetro. Para a aplicação do
mesmo nas paredes dentinárias, os dentes foram posicionados em um dispositivo que
permitia suas apreensões em posição padronizada, mantendo os canais radiculares na
direção vertical.
A irradiação
laser
foi aplicada por 20 segundos em cada corpo-de-prova, iniciando
com a ponta da fibra colocada na parte mais apical do canal e realizando movimento
helicoidal ao longo do mesmo até à cervical, retornando, em seguida, ao ápice com
velocidade aproximada de 1,5 mm/s. O movimento de ida e volta ao longo do canal,
para cada corpo-de-prova foi realizado somente uma vez, procurando sempre manter a
ponta da fibra em contato com a parede dentinária. As potências do
laser
foram
aferidas, a cada subgrupo estudado, por meio de um sistema de calibração do próprio
aparelho. Após a irradiação de cada subgrupo, foram cortados 2 mm da extremidade da
fibra do
laser
para se iniciar uma nova aplicação. Durante a irradiação, todos os canais
estavam preenchidos com água destilada (Figura 2).
Anexos – Capítulo 2
Foram realizados sulcos de orientação nas faces vestibular e lingual das raízes, no
sentido longitudinal, com um disco diamantado dupla face (KG Sorensen, São Paulo,
Brasil), em baixa rotação (Dabi Atlante, Ribeirão Preto, Brasil), tomando-se o cuidado de
não atingir o interior dos canais radiculares. Posteriormente, com o auxílio de um cinzel
bi-biselado e de um martelo cirúrgico, as raízes foram fraturadas longitudinalmente de
modo a deixar exposta a dentina radicular interna que foi irradiada pelo
laser
.
Figura 2. Corpo-de-prova sendo irradiado pelo
laser
diodo 980
nm
Anexos – Capítulo 2
Uma hemi-secção de cada raiz, escolhida aleatoriamente, foi preparada para
MEV. Cada espécime foi levado ao aparelho metalizador para ser recoberto por uma fina
camada de liga de ouro-paládio. As fotomicrografias foram realizadas em microscópio
eletrônico de varredura JEOL JSM 5410 (Jeol Technic Co., Tokyo, Japão) (Figura 3).
Figura 3. Aparelho metalizador utilizado para aplicação de camada de
liga ouro-paládio nas hemi-secções (A e B). Microscópio eletrônico de
varredura empregado para análise das superfícies dentinárias irradiadas
(C).
C
A
B
Anexos – Capítulo 2
Inicialmente, os espécimes foram analisados em visão panorâmica para
localização das áreas irradiadas e, posteriormente, em maiores aumentos para
visualização das alterações estruturais. Foram realizadas fotomicrografias com diversos
aumentos, tendo sido padronizado o de 1000X, nos diferentes terços da raiz.
A análise quali-quantitativa das fotomicrografias foi realizada em estudo duplo-
cego, por três examinadores previamente calibrados. Os padrões de alteração ultra-
estrutural promovida pelo
laser
na dentina radicular foram classificados em escores de 1
a 5, adaptados do proposto por Wang et al. (2005), de acordo com a intensidade das
alterações: presença ou não da camada de smear, túbulos dentinários expostos ou não,
fissuras e fusão. Posteriormente, foi realizada a comparação dos valores atribuídos pelos
examinadores, prevalecendo, para cada grupo, o escore de concordância. Os resultados
dos escores atribuídos aos grupos tratados com NaOCl 1%, assim como com EDTA
17%, e irradiados com
laser
foram submetidos aos testes estatísticos de Kruskal-Wallis
com nível de significância de 5%.
Anexos – Capítulo 3
Capítulo 3: Avaliação
in vitro
da adesividade dos cimentos obturadores AH Plus e
Epiphany na dentina radicular humana irradiada com
laser
diodo 980 nm, em diferentes
parâmetros de potência e freqüência, por meio do teste de
push-out
.
No presente estudo foram utilizados 60 caninos humanos, unirradiculares,
seccionados transversalmente na junção amelo-cementária com disco diamantado
dupla-face (KG Sorensen, Barueri, SP, Brasil), a fim de separar a coroa e padronizar as
raízes com 17 mm de comprimento.
Essas raízes foram novamente seccionadas transversalmente a 4 mm da primeira
secção em direção apical, criando discos de dentina (Figura 1) que foram centralizados
no interior de anéis de alumínio (16 mm de diâmetro e 4 mm de altura) e fixados aos
mesmos por meio de resina acrílica.
Anexos – Capítulo 3
Após a fixação, os espécimes foram colocados em um paralelômetro e tiveram,
nos 2 planos seccionados, suas superfícies planificadas e polidas com lixas d’água n
o
100,
180, 220 e 300 (Bosch, São Paulo, Brasil) por 15 segundos cada. Em seguida, os
canais foram preparados com broca diamantada tronco-cônica nº PM720G (KG Sorensen
Ind. e Com. Ltda, Barueri, São Paulo, Brasil) em caneta de baixa rotação acoplada à
A
B
C
Figura 1. Canino humano (A) sendo seccionado na junção
amelocementária (B) e a 4 mm da mesma (C). Confecção de retenções
nas paredes laterais da raiz (D).
4 mm
D
Anexos – Capítulo 3
haste de um paralelômetro, obtendo-se um espaço para colocação dos cimentos com as
seguintes dimensões: diâmetro maior = 2,70 mm, diâmetro menor = 2,30 mm e
comprimento igual a 4 mm (Figura 2).
Durante o preparo, os canais foram irrigados com água destilada. Em seguida, os
canais foram irrigados com 2 mL de NaOCl 1% mantendo a solução dentro dos
mesmos por mais 5 minutos. Nova irrigação foi realizada com solução de EDTA 17%
Figura 2. Inclusão da raiz em anel metálico com resina acrílica (A), polimento
com lixas d’água (B) e preparo do canal com broca diamantada tronco-cônica –
KG-Sorensen 720G (diâmetro maior = 2,70 mm e menor = 2,30 mm) (C e D).
A
B
C
D
Anexos – Capítulo 3
mantendo-a, também, no interior dos canais por mais 5 minutos, sendo posteriormente
lavados por 1 minuto com água destilada.
Os 60 corpos-de-prova foram distribuídos aleatoriamente em 5 grupos (n =
12), sendo um sem irradiação e 4 irradiados com diferentes potências (1,5 W e 3,0 W) e
freqüências (CW e 100 Hz).
O
laser
utilizado foi o l
aser
diodo 980 nm (SIROlaser 2.2 – SIRONA Dental,
Bensheim, Alemanha), aplicado às paredes dentinárias com fibra óptica flexível de 200
µm de diâmetro. Para sua aplicação, os corpos-de-prova foram posicionados em um
dispositivo acrílico ajustável que os mantinha em posição padronizada, mantendo os
canais radiculares na direção vertical.
A irradiação
laser
foi aplicada por 8 segundos em cada corpo-de-prova, iniciando
com a ponta da fibra colocada na parte mais apical do canal e realizando movimento
helicoidal ao longo do mesmo até à cervical, retornando, em seguida, ao ápice com
velocidade aproximada de 1,0 mm/s (Figura 3).
Anexos – Capítulo 3
O movimento de ida e volta ao longo do canal, para cada corpo-de-prova foi
realizado somente uma vez, procurando sempre manter a ponta da fibra em contato
com a parede dentinária. As potências do
laser
foram aferidas, a cada subgrupo
estudado, por meio de um sistema de calibração do próprio aparelho. Após a irradiação
de cada subgrupo, foram cortados 2 mm da extremidade da fibra do
laser
para se iniciar
uma nova aplicação, pelo fato do seu revestimento ter apresentado pequenas áreas
queimadas. Durante a irradiação
laser
os canais foram mantidos sem irrigação.
Fi
g
ura 3. Corpo-de-prova sendo irradiado pelo
laser
diodo 980 nm
Anexos – Capítulo 3
Em seguida, metade dos corpos-de-prova de cada grupo teve seus canais
preenchidos com cimento AH Plus (Dentsply, Rio de Janeiro, Brasil) e a outra metade
com cimento Epiphany (Pentron Clinical Technologies LLC, Wallingford, CT USA), de
acordo com as recomendações dos fabricantes (Figura 4), sendo levados a uma estufa a
37ºC e 95% de umidade, por um período de três vezes o tempo de endurecimento
desses cimentos.
Anexos – Capítulo 3
Para a realização do teste de
push-out,
os corpos-de-prova foram posicionados
de modo a permanecerem com o canal em posição vertical, evitando-se a produção de
forças horizontais, e para tal, um suporte de aço inoxidável foi usado para manter as
Figura 4. Preenchimento dos canais preparados com cimento AH Plus e com
Epiphany.
Anexos – Capítulo 3
amostras na Máquina Universal de Ensaios Instron 4444 (Instron Corporation, Canton,
MA, USA), de tal forma que o lado com diâmetro menor do canal preparado ficou com a
face voltada para receber a força da máquina (apical-coronária). Este método assegurou
o alinhamento do corpo-de-prova de maneira reprodutível e padronizada, e também
evitou o contato da haste da máquina com a dentina durante os testes. A máquina
Instron foi calibrada para aplicar força a uma velocidade de 1 mm / minuto, com uma
ponta cilíndrica de aço de diâmetro de 1,4 mm. A força foi aplicada e a tensão requerida
para causar o deslocamento do cimento foi calculada em megapascal (MPa), pela
divisão da respectiva força pela área do canal (Figura 5). Os resultados obtidos foram
submetidos à análise estatística.
Figura 5. Realização do teste de
push-out
na máquina Instron – 4444
(
A e B
)
. Cimentos deslocados dos canais a
p
ós o teste
(
C
)
.
B
C
Anexos – Capítulo 3
Após o teste de
push-out
, as paredes dentinárias dos corpos-de-prova foram
analisadas em MEV. Para tanto, os mesmos foram parcialmente seccionados no sentido
longitudinal com um disco diamantado dupla face (KG Sorensen, São Paulo, Brasil), em
baixa rotação (Dabi Atlante, Ribeirão Preto, Brasil), tomando-se o cuidado de não atingir
o interior dos canais radiculares. Com o auxílio de um cinzel bi-biselado e de um martelo
cirúrgico, as corpos foram fraturadas de modo a deixar exposta a região interna do
canal.
Foram fixados com fita adesiva dupla face (3M, São Paulo, Brasil) em
stub
metálico circular, de 10 mm de diâmetro e 5 mm de altura, e levados ao aparelho
metalizador para serem recobertos por uma fina camada de liga de ouro-paládio.
A análise foi realizada em microscópio eletrônico de varredura JEOL JSM 5410
(Jeol Technic Co., Tokyo, Japão), onde foram observadas a presença ou não de cimento
nos túbulos e os tipos de falhas que ocorreram no deslocamento do cimento (adesiva,
coesiva ou mista).
Anexos
Anexos
Ref.: Ms. No. JJOD-D-07-00400R1
Temperature variation at the external root surface during 980-nm diode laser irradiation in the
root canal
Journal of Dentistry
Dear Prof Alfredo,
I am pleased to tell you that your work has now been accepted for publication in the Journal of
Dentistry . Thank you for submitting your work to this journal.
With kind regards
Prof Walmsley
Editor in Chief
Journal of Dentistry
Anexos
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