Changements morphologiques du tissu dentaire dur préparé par laser Er:YAG

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1 Changements morphologiques du tissu dentaire dur préparé par Er:YAG Auteurs_Dr Snejana Ts. Tsanova & Dr Georgi T. Tomov, Bulgarie Fig. 1a Figs. 1a c_dents extraites présentant des lésions carieuses. 12 I Fig. 1b Fig. 1c _Ces dernières années,la prévention et la détection précoce des caries, ainsi que les avancées dans la compréhension des fondements chimiques et biologiques des processus de déminéralisation du tissu dentaire dur et de reminéralisation possible des lésions carieuses, ont supplanté l approche opératoire classique du traitement des caries préconisée par Black, et encouragé la préparation micro-invasive. Les principales techniques de préparation micro-invasive englobent les pièces à main et les fraises rotatives, le nettoyage chimiomécanique par le gel Carisolv, l aéroabrasion et les s dentaires. 1,2 La propension à chercher des solutions autres que la méthode de préparation conventionnelle a mis en relief l impact de ces autres techniques, sur le tissu dentaire dur et la pulpe dentaire sous-jacente. Les méthodes de préparation micro-invasive prétendent être en mesure de procéder à l ablation contrôlée de la dentine infectée et affaiblie, tout en préservant le tissu dentaire dur encore sain, et d y parvenir avec un minimum d inconfort pour le patient. Toutefois, les données actuelles contiennent des preuves contradictoires au regard des répercussions des techniques de préparation micro-invasives sur le tissu dentaire dur, comparées à la préparation conventionnelle. La multitude d études expérimentales et les difficultés de la normalisation des résultats de la recherche clinique y jouent peut-être un rôle. Il est intéressant de souligner que les études ayant évalué le plus positivement les variantes de préparation (Carisolv, ) s appuient principalement sur les critères d évaluation cliniques (perception et tolérance des patients, bruit, préparation atraumatique, couleur et texture de la dentine au sondage, etc.), lesquels sont des preuves plutôt subjectives. Alors que de nouvelles et meilleures versions de méthodes de préparation commerciales diverses revendiquent leur haute efficacité clinique, on ne dispose encore que de peu d informations à leur propos (le gel Carisolv transparent modifié, les s haute énergie multifréquence, l aéroabrasion). Il est donc nécessaire d actualiser périodiquement la recherche dans ce domaine prometteur de la dentisterie, en constante évolution. La présente étude in vitrovisait à évaluer les changements ultrastructuraux du tissu dentaire dur, traité par plusieurs autres techniques d élimination et de préparation des caries, au moyen de la microscopie électronique à balayage (MEB). _Matériaux et méthodes L étude a utilisé 20 dents humaines, toutes récemment extraites en raison d une maladie parodontale à un stade avancé. Les préparations concernaient des lésions carieuses naturelles sur la face dentaire (Figs. 1a c). Les dents ont été réparties dans quatre groupes de cinq dents (n = 5), selon la technique de préparation : Groupe 1 : préparation par un instrument rotatif mécanique avec fraises en acier/micromoteur Groupe 2 : préparation par un instrument rotatif mécanique avec fraises diamantées/turbine à air Groupe 3 : préparation chimio-mécanique avec le gel Carisolv transparent (MediTeam AB ; Figs. 2a c) Groupe 4 : préparation par le Er:YAG (Lite-Touch, Syneron ; Figs. 3a c)

2 compte rendu _ changements morphologiques I La préparation a été réalisée en suivant strictement les instructions du fabricant. L élimination des caries a été cliniquement confirmée par un examen et un sondage. Après préparation, les dents ont été immergées dans une solution de fixateur à base de glutaraldéhyde tamponné à 4 % (0,075 M, ph 7,3) pendant une heure. Elles ont ensuite été rincées à l eau distillée et placées dans un tampon de cacodylate de sodium froid (0,02 M, ph 7,2, 660 mosm) pendant 90 minutes, afin de fixer la matière organique. Une déshydratation subséquente a été réalisée par passages successifs dans des bains d éthanol de concentration croissante (30, 50, 70, 80, 95 et 100 %) à raison d une heure par bain. Les dents ont alors été séchées au point critique dans un dessiccateur. Les échantillons séchés ont été montés sur un support métallique et recouvert d'or ( nm) par atomisation cathodique sous vide. L examen microscopique a été réalisé au moyen d un microscope électronique à balayage (MEB) (modèle 515 SEM, Philips), avec une tension d'accélération de 25 kv en mode d'émission secondaire. Pour chaque échantillon, nous avons pris cinq photographies de zones choisies de manière aléatoire, avec le même grossissement (x 2.000) et diverses photographies à différents grossissements. Les photomicrographies MEB nous ont permis d évaluer, de décrire et de comparer les résultats morphologiques et les différences entre les tissus dentinaires et amélaires, après le traitement des dents, au moyen de diverses techniques d élimination des caries et de préparation des cavités. _Résultats Lors de l analyse des photomicrographies MEB des échantillons à l essai, nous avons observé que la méthode de préparation conventionnelle de la cavité avec des fraises en acier et des micromoteurs à faible vitesse, sans refroidissement à l eau (Groupe 1), avait produit une surface contaminée par une boue pariétale épaisse de débris dentinaires, sans aucune entrée visible des canalicules dentinaires, quelles que soient les surfaces traitées (Figs. 4a & b). Les parois des cavités étaient régulières et arrondies et la limite entre l émail et la dentine était à peine perceptible. Fig. 2a Fig. 2b La préparation avec des fraises diamantées, une turbine à air et un refroidissement à l eau (Groupe 2) a conduit à une boue pariétale mince et régulière, ne recouvrant pas certains endroits (Fig. 5a). Dans la zone de turbulence de l eau, on observait des entrées de canalicule dentinaire fonctionnelles, mais sans contour bien défini des lumières canaliculaires ou sans dentine péricanaliculaire et intercanaliculaire (Fig. 5b). La limite entre l émail et la dentine était incertaine et la cavité présentait des contours réguliers. La topographie de la surface dentaire, après une préparation chimio-mécanique avec le gel Carisolv (Groupe 3), était clairement plus grossière par comparaison avec celle des Groupes 1 et 2. Les entrées des canalicules dentinaires étaient visibles et presque aucune boue pariétale n était présente (Fig. 6a). La préparation de la matrice organique à l'aide du gel Carisolv de préparation chimio-mécanique, tout en préservant le tissu dentaire minéralisé, a donné lieu à un aspect rugueux des surfaces traitées et une microrétention considérable (Figs. 6b et c). Des fibres de collagène dénaturé et une contamination superficielle étaient présentes à certains endroits, bloquant les entrées des canalicules dentinaires (Fig. 6d). La forme de la cavité dans le Groupe 3, correspondait aux formes des lésions carieuses initiales sans aller au-delà de leurs limites. Les formes des cavités préparées avec le Er:YAG (Groupe 4) étaient caractérisées par un manque de configuration géométrique bien définie et d éléments cavitaires délimités (Fig. 7a). On observait une surface rugueuse et irrégulière sans boue pariétale (Fig. 7b). Les Fig. 2c Figs. 2a c_préparation avec le Er:YAG LiteTouch en mode tissu dur (400 mj/20 Hz, 8 W). Figs. 3a c_préparation chimio-mécanique avec le gel Carisolv transparent et des excavateurs manuels. Fig. 3a Fig. 3b Fig. 3c I13

3 Fig. 4a Fig. 4b Fig. 5a Fig. 5b Figs. 4a et b_photomicrographies MBE des faces dentaires préparées avec des fraises en acier La surface est recouverte d une couche de débris et les entrées des canalicules dentinaires ne sont pas visibles. Figs. 5a et b_une boue pariétale mince et régulière, recouvre les faces dentaires préparées avec des fraises diamantées et une turbine à air. Des contaminants partiellement éliminés et de simples lumières des canalicules dentinaires ont été observés dans la zone de turbulence de l eau 14 I canalicules dentinaires étaient clairement visibles. La dentine intercanaliculaire était plus ablatée que la dentine péritubulaire, ce qui donnait aux canalicules dentinaires un aspect plus proéminent (Fig. 7c). Au niveau de l émail, on observait l architectonique typique des prismes amélaires regroupés en faisceaux. L ablation d une partie de l émail avait conféré aux surfaces une capacité de rétention très élevée (Figs. 7d et e). _Discussion L approche de la préparation micro-invasive repose sur plusieurs principes : l élimination exclusive du tissu dentaire irrémédiablement endommagé et l évitement d une préparation favorisant une macro-rétention au niveau du tissu sain. 1 Par ailleurs, les techniques de préparation micro-invasive doivent protéger la pulpe sous-jacente et laisser la surface traitée en condition adéquate pour un collage. 1 Les effets bactéricides des différentes techniques de préparation ne doivent pas être inférieurs à ceux de la nécrotomie standard au moyen d instruments rotatifs, et devraient même être supérieurs. 1 De nos jours, les dispositifs disponibles pour l usage clinique, sont capables d effectuer l ablation efficace et contrôlée du tissu dentaire dur. 2 Certains essais cliniques ont indiqué que le gel Carisolv est extrêmement efficace pour éliminer les caries et laisse des surfaces dentinaires propres et rétentives. 2 Il n en demeure pas moins que certains chercheurs ne soutiennent pas ces résultats. Par conséquent, de telles études doivent être périodiquement revues en raison de la constante introduction de nouvelles technologies. Les résultats expérimentaux de la présente étude ont révélé des différences significatives dans la morphologie de surface des échantillons étudiés, lesquelles différences pourraient compromettre la réalisation d un collage efficace. Ces différences morphologiques dépendent très fortement du mécanisme d'action des systèmes spécifiques de préparation. Les dispositifs utilisent une variété de milieux physiques comme sources génératrices des différentes longueurs d'onde qui peuvent être absorbées par les molécules spécifiques des tissus humains et interagir avec ces molécules. En ce qui concerne l ablation des tissus durs, l eau qu ils contiennent s évapore au contact du rayonnement, ce qui crée une pression interne élevée et conduit à des micro-explosions consécutives. Un refroidissement à l eau insuffisant dans le cadre de cette interaction du rayonnement avec les tissus, peut conduire à des effets thermiques indésirables. 3 En fonction de certains paramètres, tels que l énergie et la fréquence des impulsions, les s au dioxyde de carbone (CO 2 ), les Nd:YAG et les s Er:YAG sont la cause de modifications de l émail et de la dentine, lesquelles peuvent prendre la forme de rugosités, de cratères, de craquelures, de stries, ou de phénomènes de carbonisation, de fonte et de recristallisation, comme le décrivent de multiples études antérieures. 4-6 Ces modifications dépendent du type de, du mode opératoire, du système de refroidissement à l eau et du fonctionnement proprement dit. 3 En outre, selon plusieurs études expérimentales, la capacité d ablation de la dentine et de l émail carieux varie grandement. 4-6 On ne dispose pas de données suffisantes sur la capacité des s à fluorure d'argon et des s à excimère, à éliminer les caries dentaires. 5 Il a été démontré que le à excimère de fluorure de krypton, qui émet dans l ultraviolet, permet l ablation de la dentine, mais pas celle de l émail. 5 Le Er:YAG haute puissance et haute fréquence (LiteTouch), utilisé dans la présente étude est doté d un système hydrocinétique de pointe, que l on considère

4 compte rendu _ changements morphologiques I capable d effectuer l ablation efficace et sans danger du tissu dentaire dur. Le LiteTouch fonctionne avec un logiciel unique, qui permet de travailler avec la plage la plus complète de réglages d énergie et de fréquence. Sa pièce à main exceptionnelle prévient les pertes énergétiques, et parallèlement au contrôle précis de la durée des impulsions, de l énergie des impulsions et de la fréquence de répétition optimale, il permet de réaliser un large éventail de procédures sur les tissus durs. LiteTouch est le premier à ne pas causer d effets thermiques indésirables, 3 et le premier à être pleinement considéré comme une opportunité permettant d éviter le mordançage à l'acide du tissu dentaire dur, et ses effets indésirables associés sur la dentine et la pulpe sous-jacentes. Carisolv est une méthode chimio-mécanique, micro-invasive, qui permet de ramollir sélectivement la carie de la dentine et son ablation subséquente avec des excavateurs manuels. 16 Le système consiste en un gel contenant trois acides aminés (glutamine, lysine et leucine) et un liquide transparent (hypochlorite de sodium - NaOCl - à 0,5 %), qui sont mélangés immédiatement avant leur application. Les acides aminés chlorés obtenus, dégradent sélectivement les fibres de collagène détériorées dans la dentine carieuse, sans causer de dommages au collagène sous-jacent déminéralisé, mais non dénaturé. Après macération, la dentine infectée est éliminée manuellement au moyen d excavateurs. Le gel Carisolv est incolore et sa concentration en acides aminés est deux fois plus faible, alors que la concentration en hypochlorite de sodium est deux fois plus élevée. Le mécanisme d'action du gel Carisolv est fondé essentiellement sur l effet protéolytique de NaOCl, qui dissout le collagène dénaturé dans la lésion carieuse. 16 On pense que les trois acides aminés renforcent l effet de NaOCl sur le collagène et réduisent l atteinte du tissu dentaire sain. Les effets chimiques de Carisolv sur la pulpe sous-jacente sont sans danger, et le ph alcalin (~11) du gel neutralise les acides et produit un effet bactéricide sur la flore cariogène. 1, 16 La présence de NaOCl dans le gel Carisolv est cependant problématique en raison du risque d inhibition de la polymérisation des agents de collage par ce composé. Un autre problème clinique est l inaptitude de Carisolv à agir sur l émail et l élimination des caries requiert donc l association du gel avec des instruments excavateurs rotatifs. 16 Par ailleurs, diverses études qui évaluaient la capacité d élimination de la boue pariétale du gel Carisolv, ont abouti à des résultats contradictoires. Selon les conclusions de certaines, Carisolv élimine presque complètement la boue pariétale et rend les canalicules 15, 17 dentinaires visibles et fonctionnels. Selon les conclusions d une autre étude, Carisolv ne parvient pas à éliminer cette boue et ne rend visible aucun canalicule dentinaire fonctionnel. 18 Les chercheurs de cette dernière étude, menée sur une surface dentinaire non carieuse, ont observé une boue pariétale irrégulière sur l émail et la dentine, ainsi que la présence de débris dans toutes les entrées des canalicules dentinaires. Un troisième groupe de chercheurs est parvenu à des résultats intermédiaires : Carisolv n élimine pas complétement la boue pariétale, ces chercheurs ayant observé des canalicules dentinaires partiellement fonctionnels et des résidus de boue pariétale contaminant la surface dentinaire. 2 Dans la présente étude, les surfaces dentinaires traitées par Carisolv et observées au microscope électronique à balayage, étaient propres, exemptes de boue pariétale et présentaient quelques débris de fibres de collagène dénaturé. Les fraises rotatives conventionnelles ont formé une boue pariétale sur la surface dentaire, alors que Carisolv a accru la rugosité de la surface, la laissant relativement propre. Après l application de Carisolv, la topographie de la dentine s est révélée granulaire et grossière, par rapport à la préparation avec des instruments rotatifs, et d une rugosité similaire à Figs. 6a et b_les surfaces dentinaires traitées par le gel Carisolv sont propres et extrêmement rétentives, avec de nombreux canalicules dentinaires visibles et ouverts (grossissement x 500 ; 2.000). Figs. 6c et d_les surfaces dentinaires traitées par le gel Carisolv sont rugueuses, granulaires et extrêmement rétentives. De simples fibrilles de collagène apparaissent dans certaines zones (grossissement x 3.000). Fig. 6a Fig. 6b Fig. 6c Fig. 6d I15

5 Fig. 7a Fig. 7b Fig. 7c _Conclusion Fig. 7d Fig. 7a_Une cavité préparée avec le Er:YAG, présente des contours mal définis et des ombres de cratères imbriquées (grossissement x 20). On ne distingue aucun élément cavitaire précis. Figs. 7b et c_les surfaces dentinaires traitées par sont propres et exemptes de débris et tous les canalicules dentinaires sont ouverts. Les surfaces sont également irrégulières et rugueuses et sont donc fortement rétentives. Au grossissement supérieur, on observe une ablation plus efficace de la dentine intercanaliculaire, ce qui fait apparaître les canalicules dentinaires sous une forme convexe Figs. 7d et e_les surfaces amélaires traitées par le Er:YAG, révèlent une caractéristique architectonique de faisceaux de prismes amélaires avec différentes orientations. La surface est fortement rétentive et exempte de contaminants et de boue pariétale (grossissement x 2.000; 500). 16 I Fig. 7e celle observée après une préparation. Les changements structurels marqués du tissu dentaire et la rugosité de la surface observés dans notre étude peuvent jouer un rôle déterminant dans l adhésion d un matériau composite, permettant éventuellement de ne pas devoir recourir à des agents de morçandage. Toutefois, les données de la littérature sur les changements structurels après l application de Carisolv varient grandement et nous pouvons conclure que cette méthode d ablation chimio-mécanique de la carie dentaire, est probablement sensible à la technique utilisée pour l application, à la minéralisation 2, 19 et à d autres caractéristiques dentinaires. Les résultats de certaines études contemporaines ont démontré que, de manière générale et malgré les différences d une étude à l autre, la quantité de boue pariétale après un traitement par Er:YAG et Carisolv est, dans l'ensemble des cas, inférieure à celle que l on observe après une préparation par des instruments rotatifs conventionnels. Les changements de surface sont caractérisés par une topographie sensiblement 2, 3, 12, 15 grossière. Les caractéristiques morphologiques du tissu dentaire dur observé dans notre étude, nous ont permis d établir globalement, que la préparation de la cavité par le Er:YAG et le gel Carisolv, est conforme aux principes de la préparation micro-invasive, laissant les surfaces propres et dotées d une puissante propriété de micro-rétention, adaptée au collage d une restauration. Il reste à mener de nouvelles études pour confirmer les hypothèses sur les bénéfices des diverses techniques de préparation micro-invasive du tissu dentaire aux fins du collage d une restauration. L analyse par la microscopie électronique à balayage du tissu dentaire dur traité par des fraises en acier et des fraises diamantées, a révélé des surfaces recouvertes d une épaisse couche de débris, susceptible de compromettre l adhésion de matériaux d'obturation. Les entrées des canalicules dentaires étaient obstruées par les débris, à l'exception des zones de turbulence de l eau où les débris étaient partiellement éliminés. Le gel Carisolv n affecte pas l émail ou la dentine saine. La topographie de la surface dentinaire restante, après complète élimination de la carie au moyen de Carisolv, s est révélée plus rugueuse que la surface obtenue après une préparation conventionnelle au moyen de fraises rotatives. Aucune boue pariétale caractéristique n a été observée, mais de fines plaques de contaminants, beaucoup moins proéminentes qu après un fraisage, étaient visibles. Aucun des échantillons traités par ne présentait de signes de dommages d'origine thermique, de carbonisation ou de fonte. L examen au microscope électronique à balayage, a révélé des micro-irrégularités caractéristiques de la surface dentinaire préparée au, ne présentant pas de boue pariétale mais par contre, des canalicules dentinaires ouverts. L ablation de la dentine intercanaliculaire était supérieure à celle de la dentine péricanaliculaire, ce qui semblait conduire à une meilleure exposition des canalicules dentinaires. Le Er:YAG a permis l ablation efficace de l émail, laissant les prismes amélaires bien exposés et sans débris. Les surfaces présentaient de très bonnes caractéristiques de rétention. contact Dr Georgi Tomov Medical University Plovdiv Faculty of Dental Medicine Oral Pathology Department 3 Hristo Botev Blvd Plovdiv, Bulgarie