Μελέτη της ροής υγρών διακλυσμού σε ριζικούς σωλήνες με εφαρμογή μεθόδων υπολογιστικής ρευστοδυναμικής

Abstract

The aim of this thesis was to investigate the flow of irrigants inside the root canal during root canal treatment using a Computational Fluid Dynamics model. Clinically realistic data on the pressure and flow rate of the irrigant were acquired through ex vivo measurements. Accurate measurements of the dimensions of the endodontic irrigation needles were conducted by Scanning Electron Microscopy. These data were used to set up a Computational Fluid Dynamics model. The model was validated by comparison with experimental measurements and subsequently used to investigate the effect of needle tip design, needle insertion depth, apical preparations size and root canal taper on the irrigant flow. The flow pattern of the open-ended needles was different from the closed-ended needles resulting in more irrigant replacement in front of the open-ended needles but also higher apical pressure. Root canal enlargement to sizes larger than 25 appeared to improve the performance of syringe irrigation. Adequate space between the needle and the canal wall should be ensured to allow for an effective reverse flow of the irrigant towards the canal orifice. An increase in the root canal taper was found to improve irrigant replacement and wall shear stress while reducing the risk for irrigant extrusion. Irrigant flow in a minimally-tapered root canal with a large apical preparation size appeared more advantageous than in the tapered root canals with a smaller apical preparation size.

Ο σκοπός της διατριβής ήταν η μελέτη της ροής υγρών διακλυσμού στο εσωτερικό ριζικών σωλήνων με τη βοήθεια ενός μοντέλου Υπολογιστικής Ρευστοδυναμικής (ΥΡ). Κλινικώς ρεαλιστικά δεδομένα για την πίεση και την παροχή του υγρού κατά τον διακλυσμό προσδιορίστηκαν μέσω ex vivo μετρήσεων. Ακριβείς μετρήσεις των διαστάσεων των βελόνων διακλυσμού έγιναν με τη βοήθεια Ηλεκτρονικού Μικροσκοπίου Σάρωσης. Τα παραπάνω δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση της ροής με ένα μοντέλο ΥΡ. Η ακρίβεια του μοντέλου επιβεβαιώθηκε μέσω σύγκρισης με πειραματικά δεδομένα. Το μοντέλο χρησιμοποιήθηκε για την μελέτη της επίδρασης του τύπου της βελόνας, του βάθους τοποθέτησης της βελόνας, του εύρους και της κωνικότητας του ριζικού σωλήνα στην ροή του υγρού διακλυσμών. Η μορφή της ροής που αναπτύχθηκε από τις βελόνες με ανοικτό άκρο ήταν διαφορετική από την αντίστοιχη των βελόνων με κλειστό άκρο και οδήγησε σε πιο αποτελεσματική ανανέωση του υγρού αλλά και υψηλότερη πίεση στο ακρορριζικό τρήμα. Η προπαρασκευή σε μέγεθος μεγαλύτερο του 25 ενδέχεται να βελτιώνει σημαντικά την αποτελεσματικότητα των διακλυσμών με σύριγγα. Απαιτείται επαρκής χώρος μεταξύ της βελόνας και του τοιχώματος του ριζικού σωλήνα για την ροή του υγρού διακλυσμών. Η αύξηση της κωνικότητας του ριζικού σωλήνα βρέθηκε ότι βελτιώνει την ανανέωση του υγρού διακλυσμών και την κατανομή της διατμητικής τάσης στα τοιχώματα, ενώ παράλληλα ελαττώνει τον κίνδυνο εξόδου του υγρού προς τους περιακρορριζικούς ιστούς. Ωστόσο, η ροή του υγρού ήταν πιο ευνοϊκή σε ριζικούς σωλήνες μεγάλου μεγέθους και μικρής κωνικότητας παρά σε σωλήνες μικρού μεγέθους και μεγάλης κωνικότητας.