Influence of needle design and irrigation depth in the presence of vapor lock: A computational fluid dynamics analysis in human oval roots with apical ramification

Abstract

Este artículo tiene como objetivo estudiar la eliminación de una burbuja de vapor ubicada en la ramificación apical de una raíz distal ovalada de un molar mandibular humano, simulando diferentes agujas y profundidades de irrigación mediante dinámica de fluidos computacional. Se utilizó una reconstrucción geométrica del micro-CT del molar con una forma adaptada a un instrumento WaveOne Gold Medium. Se incorporó una burbuja de vapor ubicada en los 2 mm apicales. Se crearon geometrías con agujas de presión positiva (ventilada lateralmente [SV], plana o ventilada frontalmente [FV] y con muescas [N]) y la microcánula EndoVac (MiC) para realizar las simulaciones. Se compararon los parámetros clave de irrigación (patrón de flujo, velocidad del irrigante, presión apical, esfuerzo cortante en la pared) y la eliminación de la burbuja de vapor entre las diferentes simulaciones. Cada aguja se comportó de manera diferente; FV eliminó la burbuja de vapor de una ramificación y obtuvo los valores más altos de presión apical y esfuerzo cortante; SV eliminó la burbuja de vapor en el conducto principal pero no en la ramificación y alcanzó la presión apical más baja de las agujas de presión positiva; N no pudo eliminar completamente la burbuja de vapor y mostró baja presión apical y esfuerzo cortante; MiC eliminó la burbuja de vapor de una ramificación, tuvo presión apical negativa y el valor máximo más bajo de esfuerzo cortante. La principal conclusión es que ninguna de las agujas mostró una eliminación completa de la burbuja de vapor. MiC, N y FV lograron eliminar parcialmente la burbuja de vapor de una de las tres ramificaciones. Sin embargo, la aguja SV fue la única simulación que mostró un alto esfuerzo cortante con baja presión apical.

This paper aims to study the removal of a vapor lock located in the apical ramification of an oval distal root of a human mandibular molar, simulating different needles and irrigation depths with computational fluid dynamic. A geometric reconstruction of the micro-CT of the molar shaped up to a WaveOne Gold Medium instrument was used. A vapor lock located in the apical 2 mm was incorporated. Geometries with positive pressure needles (side-vented [SV], flat or front-vented [FV] and notched [N]) and the EndoVac microcannula (MiC) were created to run the simulations. Irrigation key parameters (flow pattern, irrigant velocity, apical pressure, wall shear stress) and vapor lock removal were compared among the different simulations. Each needle behaved differently that is, FV removed the vapor lock from one ramification and had the highest apical pressure and shear stress values; SV removed the vapor lock in the main root canal but not in the ramification and reached the lowest apical pressure from the positive pressure needles; N was not able to completely remove the vapor lock and showed low apical pressure and shear stress; MiC removed the vapor lock from one ramification, had negative apical pressure and the lowest maximum shear stress. The main conclusion is that none of the needles showed complete removal of vapor lock. MiC, N, and FV were able to partially remove the vapor lock from one out of the three ramifications. However, SV needle was the only simulation that showed high shear stress with low apical pressure.