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ANÁLISIS MEDIANTE TOMOGRAFÍA CONE BEAM DE LOS TEJIDOS DENTALES Y PERIODONTALES DE CERDO (SUS DOMESTICUS) SOMETIDOS A ALTAS TEMPERATURAS.


CONE BEAM TOMOGRAPHY ANALYSIS OF DENTAL AND PERIODONTAL TISSUES OF PIG (SUS DOMESTICUS) SUBMITTED TO HIGH TEMPERATURES.



Autores

Sebastián Medina
Odontología de la Universidad del Valle (Cali, Colombia).

Nathalia Correa
Odontología de la Universidad del Valle (Cali, Colombia).

Estefanía Cuellar
Odontología de la Universidad del Valle (Cali, Colombia).

Sandra Henao
Odontología de la Universidad del Valle (Cali, Colombia).

Juan-Esteban Gutiérrez
Odontología de la Universidad del Valle (Cali, Colombia).

Carolina López
Odontología de la Universidad del Valle (Cali, Colombia).

Viviana Muñoz
Odontología de la Universidad del Valle (Cali, Colombia).

Verónica Parra
Odontología de la Universidad del Valle (Cali, Colombia).

Adriana Herrera
Profesora Escuela de Odontología, Facultad de Salud de la Universidad del Valle (Cali, Colombia).

Freddy Moreno
Profesor Departamento de Ciencias Básicas de la Salud, Facultad de Ciencias de la Salud Pontificia Universidad Javeriana (Cali, Colombia); profesor Escuela de Odontología, Facultad de Salud de la Universidad del Valle (Cali, Colombia).

Recibido 22 de Junio 2013/Enviado para modificación 02 de Agosto 2013/Aceptado 22 de Agosto 2013


RESUMEN


Objetivo.
Describir los cambios mediante tomografía cone beam de los tejidos dentales y periodontales de cerdo (Sus domesticus) sometidos a altas temperaturas. Métodos. Se realizó un estudio observacional descriptivo de naturaleza pseudo-experimental In vitro para observar los cambios mediante tomografía cone beam de los tejidos dentales y periodontales en 60 dientes de cerdo doméstico sometidos a altas temperaturas (200ºC, 400ºC, 600ºC, 800ºC, 1000ºC). Resultados. Los tejidos dentales y periodontales estudiados presentan gran resistencia a las altas temperaturas sin variar considerablemente su micro-estructura, de tal manera que los cambios físicos (estabilidad dimensional, fisuras, grietas y fracturas) que ocurren en la medida que aumenta la temperatura pueden describirse a través de tomografía cone beam mediante proyecciones de imágenes multicorte. Se hizo análisis de frecuencias para determinar la prevalencia de los cambios tomográficos en la muestra. Conclusiones. El análisis radiográfico de los dientes articulados en sus respectivos alveolos se constituye en un mecanismo para determinar la temperatura a la cual estuvo sometido un diente, lo que puede ser empleado durante el proceso de identificación odontológica y documentación de la necropsia médico-legal para el caso de cadáveres o restos humanos quemados, carbonizados e incinerados. El cerdo domestico (Sus domesticus) se constituye en un modelo animal experimental adecuado para estudiar dichos cambios, sin embargo, se recomienda realizar un estudio en dientes humanos articulados en su respectiva unidad alveolar, para determinar si los hallazgos tomográficos descritos se repiten y son extrapolables.

Palabras clave: Odontología forense; cerdo doméstico; (Sus domesticus), tejidos dentales y periodontales; altas temperaturas; tomografía cone beam; modelo experimental animal.


ABSTRACT


Objective.
To determine cone beam tomography changes of dental and periodontal tissues of pig (Sus domesticus) subjected to high temperatures in vitro. Methods. This descriptive and pseudo-experimental study determined the cone beam tomography changes on dental and periodontal tissue in 60 specimens of domestic swine subjected to diverse ranks of temperature (200ºC, 400ºC, 600ºC, 800ºC, 1000ºC). Results. Dental and periodontal tissues presented important resistance to high temperatures without showing considerably changes in the microstructure with exception of maximum temperature test. Therefore, the physical changes (dimensional stability, fissures, cracks and fractures) occurring with increasing the temperature could be described through cone beam tomography. Conclusions. The temperature of which to a tooth was exposed could be established by the analysis of its cone beam tomography changes a process that might be useful for forensic identification of human remains. The domestic pig (Sus domesticus) constitutes a suitable experimental animal model to study temperature changes, however, it is recommended to conduct studies with humans to determine whether the cone beam tomography findings described are consistent.

Key words:
Forensic dentistry; pig (Sus domesticus); dental and periodontal tissues; high temperatures; cone beam tomography; animal experimental model.




INTRODUCCIÓN


La evaluación de los tejidos dentales (esmalte, dentina y cemento) y periodontales (mucosa oral, hueso compacto alveolar y hueso esponjoso alveolar) mediante diferentes métodos y técnicas se constituye en una valiosa fuente de información post-mortem para identificación a partir de los dientes (1-3). Hasta el momento los diferentes estudios reportados en la literatura han descrito los cambios de los tejidos dentales mediante fotografía digital, microscopía electrónica de barrido y radiografía convencional, de allí que el propósito de este estudio sea analizar el comportamiento mediante tomografía cone-beam de premolares mandibulares de cerdo doméstico (Sus domesticus) articulados en sus respectivos alvéolos sometidos a altas temperaturas (200ºC, 400ºC, 600ºC, 800ºC y 1000ºC), con el fin de implementar un modelo experimental animal que permita explicar los cambios tomográficos de los tejidos dentales y periodontales, de tal manera que se puedan identificar y obtener marcadores repetitivos que puedan ser extrapolables al ser humano y que contribuyan con los procesos forenses de identificación odontológica y de documentación de la necropsia médico-legal, lo que podrá brindar notable información durante el registro dental postmortem (tiempo exposición a las altas temperaturas, máxima temperatura alcanzada, relación entre los tejidos dentales y periodontales) y su cotejo con los registros dentales antemortem, para el caso de cadáveres o restos humanos quemados, carbonizados o incinerados.

MATERIALES Y MÉTODOS

Este es un estudio observacional transversal de tipo descriptivo y de naturaleza pseudo-experimental que analizó mediante tomografía cone beam, 60 premolares mandibulares de cerdo domestico (Sus domesticus) sometidos a altas temperaturas (200ºC, 400ºC, 600ºC, 800ºC y 1000ºC) cuyos tejidos dentales (esmalte, dentina y cemento) y periodontales (mucosa oral, hueso compacto alveolar y hueso esponjoso alveolar) se encontraran clínicamente sanos. Durante los procesos de obtención (biopsia), manipulación (sometimiento a altas temperaturas) y observación (radiografías convencionales) no se perdió ningún espécimen.

Recolección de la muestra
Una vez que el Comité de Ética Animal de la Universidad del Valle de acuerdo con la Resolución 8430 del Ministerio de Protección Social (4) dio el aval para dar inicio al estudio, dado que éste no representa ningún riesgo para animales debido a que las mandíbulas de cerdo se obtuvieron de centrales de alimentos y no de animales de experimentación, se procedió a la recolección por conveniencia de la muestra.

Manejo y conservación de la muestra
Una vez obtenidas las mandíbulas de cerdo y antes que se interrumpiera la cadena de frío, fueron obtenidos los premolares articulados en su respectiva unidad alveolar, a partir de secciones sagitales en sentido longitudinal mediante el empleo de una sierra manual, preservando la mucosa oral de revestimiento, el tejido óseo y los tejidos periodentales. Cada espécimen fue depositado de forma individual en un recipiente plástico con formol buferado (100 ml de formol al 37%, 900 ml de agua destilada, 0.4 ml de sodio-fosfato monobásico y 0.65 ml de sodio-fosfato dibásico) (5). Antes de la aplicación de altas temperaturas, a cada uno de los especímenes se les tomó una tomografía cone beam en un equipo 3-D Dental Imaging System i-CAT® con cortes cada 1mm, tamaño del voxel 0.2, tiempo de exposición 14.7 segundos, imágenes en tamaño real 1:1 y distorsión transversal del 0%, orientando el espécimen con su superficie vestibular de frente al equipo.

Aplicación de altas temperaturas
Este procedimiento se realizó con base al protocolo técnico y científico establecido en la Unidad de Materiales Dentales del Departamento de Odontoestomatología de la Universidad de Pavia (Italia) (6) y con base en los estudios realizados por el Grupo de Investigación Cirugía Oral y Maxilofacial de la Universidad del Valle a través de la Línea en Antropología Dental y Odontología Forense (7,8). Luego de fijados los especímenes, estos fueron clasificados de forma aleatoria en dos grupos, diez especímenes conformaron un grupo control a los que no se les sometió a altas temperaturas y 50 especímenes conformaron el grupo intervención a los que se les sometió a altas temperaturas. De esta forma, los especímenes del grupo intervención se colocaron en bandejas individuales de revestimiento refractario (Cera-Fina® Whipmix®) para facilitar su manipulación y se sometieron al calor directo dentro de un horno tipo mufla (Thermolyne®) previamente calibrado a cinco diferentes rangos de temperatura (200ºC, 400ºC, 600ºC, 800ºC, 1000ºC) con una tasa de ascenso de 10ºC por minuto desde una temperatura inicial de 30ºC hasta alcanzar cada una de las temperaturas propuestas. Por ejemplo, se introdujeron los diez especímenes correspondientes al grupo de 200ºC, cada uno en su respectiva bandeja, en un rango de temperatura de 30ºC a 200ºC, se dejó enfriar el horno de nuevo a temperatura ambiente y se procedió a sacar las bandejas con los especímenes. Luego se introdujeron los diez especímenes del grupo 200ºC, cada uno en su respectiva bandeja, en un rango de temperatura de 30ºC a 200ºC, se dejó enfriar el horno de nuevo a temperatura ambiente y se procedió a sacar las bandejas con los especímenes. Así sucesivamente para los grupos de los especímenes de 400ºC, 600ºC, 800ºC y 1000ºC.

Un diente articulado en su respectivo alvéolo al ser expuesto a altas temperaturas puede sufrir los siguientes cambios: a. Quedar intacto; b. Quemado (cambio de color y formación de fisuras y grietas); c. Carbonizado (reducido a carbón por combustión incompleta); d. Incinerado (reducido a cenizas); y e. Estallado (estallido dental -radicular y coronal- y óseo), por lo tanto los especímenes fueron rociados con laca para cabello con el fin de conferirles solidez estructural y facilitar su manipulación (9).
Observación
Posterior a la aplicación de la temperatura, las muestras fueron embebidas en resina acrílica transparente de autopolimerización New Stetic® para tomarles una tomografía cone beam con las mismas especificaciones que las tomadas inicialmente.

Análisis estadístico
A través del software SPSS® Ver. 15.0 se hizo análisis de frecuencias para determinar la prevalencia de los cambios tomográficos en la muestra. Las variables que se tuvieron en cuenta fueron temperatura; fisuras y grietas en el esmalte, la dentina y el cemento; interfase esmalte-dentina; espacio del ligamento periodontal, continuidad (fisuras y grietas) del hueso compacto y alteración (fisuras y grietas) del trabeculado del hueso esponjoso (tabla 1).

RESULTADOS

El análisis tomográfico se realizó comparando la tomografía inicial con la tomografía de los especímenes después de ser sometidos a altas temperaturas. En una hoja electrónica de Excel® se diligenciaron los cambios en los tejidos dentales (esmalte, dentina y su interfase), periodontales (hueso alveolar y espacio del ligamento periodontal) y óseos (hueso compacto y esponjoso), teniendo como referencia la temperatura a la que fue sometido cada espécimen y en términos de integridad estructuras, teniendo en cuenta su densidad (radiopacidad y radiolucidez).

200ºC
En los especímenes sometidos a esta temperatura se observa la superficie del esmalte irregular con pequeñas líneas radiolúcidas, compatibles con fisuras, que comprometen el esmalte. No se observaron cambios en la dentina, en la densidad ósea, ni en el espacio del ligamento periodontal.

 400ºC
Se observa pérdida de la densidad del esmalte y un patrón irregular de fisuras en toda su superficie. En la dentina se observa una red de líneas radiolúcidas compatibles con micro-fracturas. En el 80% de los especímenes se observan líneas longitudinales radiolúcidas compatibles con grietas que incluyen el esmalte y la dentina. En el 100% de los especímenes se observa una banda radiolúcida discontinua entre el esmalte y la dentina de la región cervical compatible con la separación del esmalte a nivel de la unión amelo-dentinaria; si bien este cambio se observa en todos los especímenes de este grupo, la extensión de esta banda varía en su dimensión en sentido coronal. Se observa pérdida de densidad ósea y no hay cambios evidentes en el espacio del ligamento periodontal (figura 1).

Figura 1. A. Tomografía cone beam de un especímen. B. Tomografía cone beam del mismo espécimen sometido a 400ºC

600ºC
Se observa el esmalte con mayor pérdida de densidad, lo cual le confiere un aspecto rugoso a la superficie debido a una red de líneas radiolúcidas compatibles con micro-fracturas. De igual forma en toda su extensión, el esmalte presenta líneas longitudinales radiolúcidas que se continúan con la dentina y que lo fragmentan en varios tramos. La dentina presenta innumerables líneas radiolúcidas compatibles con grietas que cursan en diferentes direcciones. Entre el esmalte y la dentina se observa una amplia banda radiolúcida continua que corresponde con la separación del esmalte a nivel de la unión amelo-dentinaria, más evidente en los tercios cervicales coronales. Se observa pérdida de densidad y altura ósea, líneas radiolúcidas compatibles con fracturas tanto óseas como radiculares y pérdida de continuidad del espacio periodontal (figura 2).

Figura 2. A. Tomografía cone beam de un especímen. B. Tomografía cone beam del mismo espécimen sometido a 600ºC

800ºC
Se observa en los especímenes pérdida de continuidad del esmalte asociado a fracturas y alteración de la integridad estructural; en dos especímenes no se observan rastros del esmalte asociado a estallido coronal. La dentina coronal y radicular se observa invadida de líneas radiolúcidas compatibles con fracturas que se dirigen en todos los sentidos. En todos los especímenes se observa una amplia línea radiolúcida que cruza la región de la furca compatible con una fuerte fractura en esta región anatómica. En los especímenes que retuvieron fragmentos de esmalte se observa una amplia banda radiolúcida que separa  el esmalte  de la dentina a nivel de la unión amelo-dentinaria. El tejido óseo ha perdido densidad y se observa alteración del patrón trabecular del hueso esponjoso; de igual forma se observan líneas transversales y longitudinales radiolúcidas compatibles con fracturas que incluyen las corticales óseas. El espacio del ligamento periodontal se encuentra alterado, ya que en algunos segmentos se aprecia un aumento en su espesor, contrario a  la dentina que presenta disminución de su espesor (figura 3).

Figura 3. A. Tomografía cone beam de un especímen. B. Tomografía cone beam del mismo espécimen sometido a 800ºC

1000ºC
Los especímenes experimentaron estallido coronal debido a la fragmentación de la dentina; sin embargo algunos especímenes mantuvieron la integridad de la dentina coronal pero perdieron totalmente el esmalte debido a su separación a nivel de unión amelo-dentinaria y posterior fragmentación. En la dentina coronal remanente se observa un entramado de líneas radiolúcidas compatibles con micro-fracturas. Se observa fractura radicular (de una o de las dos raíces). El tejido óseo se observa con pérdida  de densidad y alteración del trabeculado del hueso esponjoso (se observa mas radiolúcido), múltiples líneas radiolúcidas en todos los sentidos compatibles con fisuras y grietas, y pérdida de sustancia ósea por fragmentación (figura 4).

Figura 4. A. Tomografía cone beam de un especímen. B. Tomografía cone beam del mismo espécimen sometido a 1000ºC

 

DISCUSIÓN

Debido a las propiedades tafonómicas de los dientes, teniendo en cuenta que pese a las condiciones de muerte son las estructuras que mejor se conservan y que los tejidos dentales son los más resistentes del cuerpo humano preservándose en situaciones extremas como pH, salinidad, humedad y altas temperaturas (1), estos son comúnmente empleados como método de identificación fehaciente para el caso de cadáveres quemados, carbonizados o incinerados (10,11).

Sin embargo y pese a su gran resistencia, al subir la temperatura, los tejidos dentales y periodontales van experimentando cambios estructurales que pueden ser descritos a través de métodos microscópicos o macroscópicos. Así mismo, diferentes autores han reportado la importancia de la imagenología intra y extra oral como métodos de identificación odontológica a partir del análisis de diferentes estructuras duras y blandas que constituyen el sistema estomatognático (12,13), del mismo modo que los tejidos dentales y algunos tratamientos odontológicos, han sido descritos a partir de sus cambios y empleados para guiar y documentar procesos de identificación odontológica forense en el caso de cadáveres quemados, carbonizados e incinerados (14).

Es así como en 2006, Merlati et al (14), sometieron a altas temperaturas (200ºC, 400ºC, 600ºC, 800ºC, 1000ºC y 1100ºC) 90 dientes humanos a altas temperaturas para describir los cambios a partir de radiografías periapicales convencionales considerando los criterios de forma, dimensiones y relaciones entre radiopacidad y radiolucidez. De esta forma, los tejidos dentales a 200ºC no presentaron cambios radiográficos significativos, mientras que a 400ºC se observaron una serie de líneas radiolúcidas en la dentina coronal compatibles con fisuras y fracturas. A 600ºC, en algunos especímenes se observó la separación del esmalte fragmentado de la dentina (una amplia banda radiolúcida entre ambos tejidos compatible con la unión amelo-dentinaria) y una red de líneas radiolúcidas compatibles con un patrón reticular de fisuras. A los 800ºC la corona de los dientes se observaron fragmentadas y después de los 1000ºC los dientes se observaron fragmentados y los tejidos dentales con fisuras y fracturas en todos los sentidos. Es así como los autores concluyeron que el patrón de fisuras y fracturas es progresivo conforme aumenta la temperatura, lo cual en las temperaturas más alta ocasiona la fragmentación de los tejidos dentales y la separación del esmalte de la dentina.

Si bien todos estos cambios en los tejidos dentales (esmalte y dentina) concuerdan en su mayoría con lo descrito en este estudio, hay que tener en cuenta que a diferencia de otros estudios reportados en la literatura (6-8,15-17), en este estudio no se trataron dientes aislados sino articulados en su respectivo hueso alveolar, con lo que se describieron los cambios el tejido compacto y esponjoso, y se comprobó in Vitro lo propuesto por Delettre (9), quien manifestó que los tejidos blandos, los tejidos periodontales y el hueso alveolar protegen los tejidos dentales de la acción de las altas temperaturas en el caso de cadáveres quemados, carbonizados o incinerados. Todo esto resulta válido para implementar un modelo animal de experimentación a partir de cerdo doméstico (sus domesticus), dado que los tejidos de este son muy similares a los del ser humano (17).  

Otro aspecto importante a resaltar es que la radiografía convencional describe los cambios estructurales en un solo plano, superponiendo estructuras y alteraciones como fisuras, grietas y fracturas, lo cual la tomografía cone beam permite, no solo corregir sino también seguir la continuidad de la alteración en cada corte. Es así como a los 400ºC es posible identificar que fisuras en el esmalte que no se continúa con la dentina debido a que son disipadas por la unión amelo-dentinaria, cuya interfase solo ha sido alterada a nivel del tercio cervical; mientras que desde los 600ºC la pérdida de continuidad de la unión amelo-dentinaria permite que las grietas y líneas de fractura pasen del esmalte a la dentina. Ya a los 1.000ºC este mismo fenómeno se puede ver entre el cemento y la dentina, e inclusive, fracturas del hueso compacto se continúan con el hueso esponjoso. Sin embargo no se observan fracturas que desde el tejido óseo se proyecten hacia las raíces de los dientes, lo cual puede ser asociado al grosor de la cortical que constituye el alveolo dental y a la disipación de la fuerza de la fractura por parte del espacio del ligamento periodontal, lo que igualmente soporta lo propuesto por por Delettre (9).

El fenómeno de la separación de la unión amelo-dentinaría por la acción de la temperatura, ocurre porque la dentina, con un alto contenido orgánico y  de agua, se contrae por la deshidratación al ser sometido a altas temperaturas, mientras que el esmalte, el cual tiene un alto contenido inorgánico (representado en una estructura mineral conformada por gran cantidad fosfato de calcio en forma de cristales de apatita), tiene mayor estabilidad dimensional. Esta discrepancia en el comportamiento de los tejidos respecto a su estabilidad dimensional ocasiona que en el tercio cervical el esmalte se fracture a los 200ºC, que se separe de la dentina a partir de los 400ºC y que finalmente se desprenda la corona a manera de un casquete una vez la dentina se carboniza y reduce considerablemente el volumen radicular desde los 800ºC (6,7,15). A nivel microscópico, Moreno et al (18), identificaron los cambios en la dentina a partir de la sinterización de los cristales de hidroxiapatita y la desnaturalización del colágeno.

En este estudio, desde los 400ºC es posible observar una línea densa entre el esmalte y la dentina compatible con la separación de la unión amelo-dentinaria, la cual es posible seguir en los diferentes cortes, de tal forma que la tomografía cone beam permite inferir que este fenómeno esta ocurriendo desde el tercio cervical hasta el tercio apical en toda la corona del diente.

Conclusiones

A través de tomografía cone beam se pueden describir cambios en los tejidos dentales y periodontales que ocurren de forma específica en cada temperatura, de tal forma que el análisis de los dientes articulados en sus respectivos alveolos a través de imágenes multicorte se constituye en un mecanismo para determinar la temperatura a la cual estuvo sometido un diente mucho mas eficiente (en cuanto a resolución y proyección) que la radiografía convencional, de tal forma que puede ser empleado durante el proceso de identificación odontológica y documentación de la necropsia médico-legal para el caso de cadáveres o restos humanos quemados, carbonizados e incinerados.

Quizás el hallazgo más importante es la correlación que existe entre la pérdida de continuidad de la unión amelo-dentinaria y el recorrido de las líneas de fractura desde la dentina hasta el esmalte y viceversa, lo cual ocasiona la separación de este último y la fragmentación de la corona.

Esta investigación comprueba que el cerdo domestico (Sus domesticus) puede constituir un modelo animal experimental para estudiar el comportamiento de los tejidos dentales cuando sometidos a altas temperaturas, ya que los cambios que estos experimentan son iguales a los tejidos dentales humanos, sin embargo, se recomienda realizar un estudio en dientes humanos articulados en su respectiva unidad alveolar, obtenidos de muestra de morgue, para determinar si los hallazgos tomográficos descritos se repiten y son extrapolables.

Agradecimientos
Esta investigación fue financiada por la Vicerrectoría de Investigaciones de la Universidad del Valle a través de la Convocatoria Interna para la Conformación del Banco de Proyectos de Investigación - 2011.


REFERENCIAS

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http://www.minproteccionsocial.gov.co/vbecontent/library/documents/DocNewsNo267711.pdf

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18. Moreno F. Comportamiento in vitro de la interfase esmalte-dentina en premolares humanos sometidos a altas temperaturas. [Tesis de maestría]. Cali: Universidad del Valle; 2012.