The Quality of Root Canal Obturation Following Exposure to Thermal and Mechanical Changes Using Micro-CT and Push-Out Bond Strength Test
No Thumbnail Available
Date
2025
Authors
Almousa, Abdulkarim M
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Saudi Digital Library
Abstract
ملخص البحث
المقدّمة
إن فقدان الإغلاق التاجي أو تأخّره قد يعرّض منظومة القناة الجذرية لتقلّبات حرارية وإجهادات وظيفية، مما قد يضعف جودة الإحكام ثلاثي الأبعاد والالتصاق عند الواجهة. ويُعدّ التدوير الحراري ومحاكاة المضغ نموذجين مخبريين لهذه الإجهادات، فيما تتيح الأشعة المقطعية الدقيقة ثلاثية الأبعاد تقييماً غير هدمي للحشو. كما تفرض تقنيات الحشو تواريخ حرارية مختلفة، وتختلف السيلرات في تركيبها وخواصها الفيزيائية؛ فالسيلرات الإيبوكسية كارهة للماء، بينما تخضع أنظمة سيليكات الكالسيوم لترطيب يعتمد على الرطوبة. وقد ثبت أن اقتران المادة بالتقنية يستجيب بصورة متباينة عند التحدّي الحراري‑الميكانيكي
الهدف
تقييم أثر تسعين يوماً من التدوير الحراري ومحاكاة المضغ في غياب الإغلاق التاجي على مؤشرات الأشعة المقطعية الدقيقة وهي: النسبة المئوية للفجوات الكلّية، ونسبة امتلاء القناة الجذرية، ودرجة الكثافة المعيارية؛ وعلى قوة الربط بالدفع عبر أربع توليفات من السيلر والتقنية
المواد والطُرق
جُهِّزت ضواحك سفلية وحيدة الجذر في مبرد من حجم واحد من نظام بروتيبر جولد، ثم أُجري الإحكام بطرق مختلفة: المجموعة الأولى: سيلر إيبوكسي من نوع (اي اتش بلس) مع تقنية الموجةالحرارية المستمرة، المجموعة الثانية: سيلر إيبوكسي مماثل للمجموعة الأولى مع تقنية المخروط الواحد، المجموعة الثالثة: سيلر سيليكات الكالسيوم الهيدروليكي مع تقنية المخروط الواحد. المجموعة الرابعة: سيلر مختلط بيوسراميك مع ايبوكسي مع تقنية المخروط الواحد
قيسَت المؤشرات الثلاثة بالأشعة المقطعية الدقيقة قبل المحاكاة وبعدها. كما استُخدمت عينات شاهدة مطابقة وأخرى بعد المحاكاة لقياس قوة الربط بالدفع. وصُنِّفت أنماط الفشل بالمجهر المجسَّم وأكّدها المجهر الإلكتروني الماسح إلى فشل لاصق، وتماسكِي، ومختلط
النتائج
أظهرت الأشعة المقطعية الدقيقة انخفاضاً عاماً في درجة الكثافة المعيارية في جميع المجموعات بعد التدوير الحراري ومحاكاة المضغ. وتبدّلت النسبة المئوية للفجوات الكلّية ونسبة امتلاء القناة الجذرية تبعاً للمادة والتقنية والثلث الذروي من القناة. في المجموعة الأولى مع الموجة الحرارية المستمرة ازداد حدوث الفجوات في الثلث الذروي مع انخفاض نسبة الامتلاء في الثلثين الأوسط والذروي. وفي المجموعة الثانية انخفضت الفجوات وارتفعت نسبة الامتلاء تاجياً. أما المجموعة الثالثة فأظهرت انخفاضاً تاجياً مشابهاً، لكنه أبدى زيادة في الفجوات مع انخفاض في الامتلاء ذروياً. بينما ابدت المجموعة الرابعة ثباتًا في مؤشرَي الفجوات والامتلاء مع انخفاض في درجة الكثافة المعيارية. وفي المقارنات البينية ظهرت أفضلية المجموعة الثالثة على المجموعة الأولى مع عند المستوى التاجي (فجوات أقل وامتلاء أعلى) مع مزايا إضافية في الثلثين الأوسط والذروي، في حين لم تظهر المجموعة الرابعة تغيرات في مؤشري الفجوات والامتلاء. ميكانيكياً، انخفضت قوة الربط بالدفع في مجموعتي الايبوكسي (الأولى والثانية) وازدادت عبر الأثلاث مع المجموعة الثالثة ، وبقيت منخفضة نسبياً وغير متغيرة مع المجموعة الرابعة. . ساد الفشل المختلط قبل المحاكاة وبعدها؛ وأكّد المجهر الإلكتروني الماسح تصنيفات المجهر المجسَّم وكشف فجوات لاصقة دقيقة وامتدادات داخل الأنابيب العاجية. ولم تُرصد ارتباطات ذات دلالة بين مؤشرات التصوير الثلاثة وبين قوة الربط بالدفع
الاستنتاجات
ضمن حدود هذا النموذج المخبري، أدّت تسعون يوماً من التدوير الحراري ومحاكاة المضغ دون إغلاق تاجي إلى انخفاض شامل في درجة الكثافة المعيارية وتحولات خاصّة بالمادة والتقنية في نسبة الفجوات ونسبة الامتلاء. أظهرت مجموعتا الايبوكسي فقداناً في مقاومة الواجهة ولا سيما في الثلث الذروي. في حين اكتسب سيلر سيليكات الكالسيوم الهيدروليكي مع المخروط الواحد (المجموعة الثالثة) قوة ربط بالدفع، وبقي السيلر الايبوكسي البوسيراميكي (المجموعة الرابعة) مستقراً في نسبة الفجوات ونسبة الامتلاء مع ملاحظة التصاق ضعيف قبل المحاكاة وبعدها. ويشير غياب الارتباط بين مؤشرات التصوير وقوة الربط إلى أن الاكتناز الظاهر في الصور لا يكفي منفرداً لاستنتاج متانة الربط
الأهمية السريرية
عندما يُحتمل تأخر الإغلاق التاجي أو يصعب ضبط الرطوبة، تبدو مواءمة سيلر سيليكات الكالسيوم الهيدروليكي مع تقنية المخروط الواحد أكثر تحمّلاً للتحدّي الحراري‑الميكانيكي. وعلى النقيض، يُظهر سيلر الايبوكسي قابلية أكبر للضعف في الثلث الذروي. ولا ينبغي افتراض أن الحشو ذو المظهر الكثيف يمتلك بالضرورة رباطاً متيناً؛ إذ يظل الإغلاق التاجي المبكّر عالي الجودة أمراً حاسماً
Description
Abstract
Introduction
The loss or delay of the coronal seal can jeopardize the success of root canal treatment (RCT) (1–3). Such loss has been directly associated with microbial penetration of the root canal filling (RCF) into the periapical tissues (4,5). Moreover, the integrity of the RCF is critical for preserving periapical health (6,7). When exposed to the oral environment, the RCF is subjected to multiple stresses, including thermal and mechanical fluctuations, which may compromise the quality of three-dimensional obturation and weaken interfacial adhesion (8,9). Thermal cycling and chewing simulation (T&C) are widely employed as in-vitro models to replicate these stresses (10–12). Micro-computed tomography (micro-CT) enables non-destructive, three-dimensional assessment of obturation quality (13,14), whereas the push-out bond strength test measures the adhesive resistance of RCF to dentin (15). Obturation techniques generate distinct thermal profiles, and sealers vary in their composition and physicochemical behavior (16). For instance, epoxy resins are hydrophobic (17), whereas calcium-silicate–based sealers rely on moisture-induced hydration reactions (18). The interaction between material type and obturation technique has been shown to influence their performance under thermomechanical challenge (8,9,19).
Objective
To assess the effect of 90 days of T&C without a coronal seal on micro-CT metrics—total voids percentage (TV%), root-canal filling percentage (RCF%), standardized density score (SDS)—and on push-out bond strength (POBS) across four sealer–obturation technique combinations.
Materials and Methods
Single canal system mandibular premolars were prepared using ProTaper Gold F4 and then obturated with different methods: Group 1 used AH Plus with continuous-wave (AH Plus-CW); Group 2 used AH Plus with a single cone (AH Plus-SC); Group 3 applied EndoSequence BC Sealer with a single cone (BC-SC); and Group 4 used AH Plus Bioceramic with a single cone (AHPBC-SC). Micro-CT imaging measured TV%, RCF%, and SDS before (S1) and after T&C (S2). POBS was evaluated on matched controls and post-simulation specimens. Failure modes were classified stereomicroscopically and confirmed by scanning electron microscopy (SEM) into adhesive, cohesive, and mixed failures.
Results
Micro-CT revealed that SDS decreased in all groups after T&C, while TV% and RCF% varied with material, technique, and canal level. AH Plus-CW showed increased apical TV% with reduced middle/apical RCF%; AH Plus-SC had decreased coronal TV% with increased coronal RCF%; BC-SC showed reduced coronal but increased apical TV%, with increased coronal and reduced apical RCF%; AHPBC-SC remained stable in TV% and RCF% while SDS declined. Intergroup analysis demonstrated that BC Sealer SC consistently outperformed other sealers in the apical third, with significantly lower TV% and higher RCF% both before and after T&C (p < 0.001). In the middle third, differences were less consistent and significant only post-T&C. No group differences were found in SDS.
Push-out bond strength analysis showed that AH Plus CW decreased significantly in the apical third after T&C, while AH Plus SC decreased across all thirds. Conversely, BC Sealer SC increased significantly in all regions, whereas AHPBC-SC remained unchanged. Intergroup comparisons indicated that, before T&C, BC Sealer SC and AHPBC-SC had lower bond strength than AH Plus CW and SC, especially in coronal and middle thirds. After T&C, AHPBC-SC showed the lowest bond strength across regions. Mixed failures predominated, with SEM confirming stereomicroscopic findings and revealing fine adhesive gaps. No significant correlations were found between micro-CT indices and POBS.
Conclusions
Within the limits of this in-vitro model, 90 days of T&C without a coronal seal produced a universal SDS decline and sealer-/technique-specific shifts in TV%/RCF%. AH Plus (CW/SC) exhibited a loss in interfacial resistance—particularly apically. BC-SC gained POBS, while AHPBC-SC remained stable in both TV% and RCF%, albeit with weak adhesion observed in both pre- and post-simulation phases. The absence of correlation between micro-CT metrics and POBS indicates that imaging-based “compactness” should not be used alone to infer durable bonding.
Clinical Significance
When coronal sealing may be delayed or adequacy is uncertain, pairing a hydraulic calcium-silicate sealer with a single-cone technique (BC-SC) appears more resilient under thermomechanical challenge. In contrast, AH Plus—mainly when used with heat—shows apical vulnerability. A dense-appearing fill (higher RCF%/SDS with lower TV%) should not be assumed to possess durable adhesion; timely, high-quality coronal sealing remains essential.
Keywords
Coronal seal, Sealer, Thermal cycling, chewing simulation