Багатошарний аналіз трьох ротаційних інструментів, виготовлених за технологією електричного розрядного оброблення

Анотація

Мета: Це дослідження мало на меті порівняти три ротаційні інструменти, виготовлені за допомогою процесу EDM, з термічно обробленою системою ProTaper Gold щодо дизайну, металургії, механічних властивостей та здатності до формування.

Методологія: Інструменти HyFlex EDM (25/~), Neoniti (25/.06), EDMax (25/.06) та ProTaper Gold (25/.08v) (n = 58 на групу) були порівняні за дизайном, металургією та механічними характеристиками. Непідготовлені ділянки каналів були розраховані для кожної системи після підготовки мезіобукальних, мезіолінгвальних та дистальних каналів нижніх молярів (15 каналів на групу) з використанням технології мікро-КТ. Статистичні аналізи були проведені за допомогою одностороннього ANOVA з пост-хок тестами Тьюкі та Крускала-Уолліса з пост-хок тестами Данна (α = 5%).

Результати: Усі інструменти мали асиметричні леза, без радіальних земель, без великих дефектів та майже екватомні співвідношення нікелю/титану, але різні дизайни перетину, геометрії наконечників та поверхневі вигляди. Хоча інструменти мали різні криві температури трансформації, вони показали кристалографічну мартенситну структуру при 21°C та змішану аустенітну плюс R-фазу при температурі тіла. Neoniti та HyFlex EDM показали подібні результати у всіх механічних тестах (p > .05), тоді як EDMax та ProTaper Gold мали подібний час до руйнування (p = .841), максимальне навантаження на вигин (p = .729) та здатність до різання (p = .985). ProTaper Gold показав найвищий момент до руйнування (p < .001), а HyFlex EDM мав найнижчу стійкість до вигину (p < .001). Середні відсотки непідготовлених ділянок каналів коливалися від 20.4% до 25.7% у мезіальних каналах та від 20.8% до 26.2% у дистальному каналі, без статистичних відмінностей між системами (p > .05).

Висновки: Геометрія інструментів та температури фазових перетворень вплинули на результати механічних випробувань, але не на їх здатність до формування.

Вступ

Поліпшення металургії нікель-титану (NiTi) дозволило розробити різноманітні нові ендодонтичні інструменти з різними дизайнами, що призвело до підвищення ефективності не лише в контролі іатро­genних помилок, таких як відхилення та перфорація, але й у формуванні кореневих каналів, роблячи цей процес швидшим, легшим і з кращими клінічними результатами в порівнянні з традиційною підготовкою за допомогою ручних інструментів з нержавіючої сталі (Bürklein & Arias, 2022). Проте, інструменти NiTi все ще схильні до деформацій та/або переломів, що є небажаною подією, яка може бути предиктором стійкого апікального періодонтиту та відповідного невдачі при лікуванні інфікованих зубів (McGuigan et al., 2013; Ng et al., 2011). Щоб подолати ці проблеми, виробники розробили кілька стратегій для покращення властивостей сплаву NiTi, включаючи зміни в кінематиці, дизайні інструментів та обробці поверхні (Martins, Martins, et al., 2022). В останні роки виробники також розробили різні методи виробництва, що відрізняються від традиційного методу шліфування, такі як скручування, формування, лазерне різання та електричне розрядне оброблення (EDM) (Arias & Peters, 2022). У процесі EDM інструменти виготовляються шляхом неконтактної термічної ерозії через контрольовані іскри, які виникають між електродом та металевою заготовкою в присутності діелектричної рідини (Arias & Peters, 2022; Pirani et al., 2016). Цей процес «плавить» поверхню сплаву нікель-титану, частково випаровуючи невеликі порції металу та залишаючи еродовану поверхню. Інструмент потім підлягає термічній обробці при температурах від 300 до 600°C протягом 10 хвилин до 5 годин, до або після ультразвукового очищення та кислотної ванни (Gavini et al., 2018). Цей унікальний процес не використовує фізичний контакт для видалення матеріалу, а локальну випаровування металу, запобігаючи утворенню мікротріщин, і може оптимізувати ріжучу здатність, гнучкість та стійкість до циклічної втоми ротаційних інструментів (Arias & Peters, 2022; Gavini et al., 2018; Pedullá et al., 2016; Pirani et al., 2016).

Першим ротаційним інструментом NiTi, який вийшов на ринок і був виготовлений за допомогою процесу EDM, був розширювач отворів під назвою Initial (Neolix SAS) (Mallet, 2012). У наступному році та ж компанія випустила систему Neoniti (Neolix SAS), набір ротаційних інструментів, також виготовлених методом EDM (Stanurski, 2013). HyFlex EDM (Coltene/Whaledent) був запущений через 2 роки (Müller, 2015), і початкові дослідження продемонстрували вищу стійкість до циклічної втоми в порівнянні з іншими інструментами, виготовленими з супереластичних або мартенситних сплавів NiTi (Gündoğar & Özyürek, 2017; Silva et al., 2020; Thu et al., 2020). Нещодавно багатопараметрове дослідження не виявило різниці між механічною поведінкою інструментів HyFlex EDM та Neoniti (Silva et al., 2020). У поточному році на ринок була представлена система EDMax (Neolix SAS), ще один набір ротаційних інструментів, виготовлених тим же процесом. Однак, за словами виробника, ця система має суттєві відмінності в порівнянні з Neoniti, включаючи смугасті ріжучі краї, неректангульний змінний паралелограмний перетин з гострими ріжучими краями та загартовану і абразивну поверхню (https://bit.ly/3SJPOef). Крім того, інструменти EDMax підлягають термічній обробці, що призводить до активних лез з блакитним кольором, на відміну від жовтуватого кольору інструментів Neoniti та HyFlex EDM. Ці модифікації були впроваджені в цю систему з метою покращення їх механічної ефективності та формувальної здатності; але, до цього часу, немає наукових доказів, які б підтверджували цю заяву. Тому метою цього дослідження було використання багатопараметричного підходу для оцінки дизайну, металургії, механічних характеристик та формувальної здатності 3 систем підготовки, виготовлених за допомогою процесу EDM (HyFlex EDM, Neoniti та EDMax), використовуючи систему ProTaper Gold (Dentsply Sirona) як еталон для порівняння. Нульова гіпотеза, що перевірялась, полягала в тому, що не буде різниць між протестованими інструментами щодо їх механічних властивостей.

Матеріали та методи

Рукопис цього лабораторного дослідження був написаний відповідно до рекомендацій Preferred Reporting Items for Laboratory studies in Endodontology (PRILE) 2021 (Nagendrababu et al., 2021) (Рисунок 1). Всього було протестовано 232 нових 25-мм NiTi інструменти (58 на групу) з систем HyFlex EDM (25/~), Neoniti (25/0.06), EDMax (25/0.06) та ProTaper Gold (25/0.08v) щодо дизайну, металургійних характеристик та механічних властивостей, в той час як 100 інструментів (HyFlex EDM [n = 20], Neoniti [n = 25], EDMax [n = 25], та ProTaper Gold [n = 30]) були додатково використані для порівняння формуючої здатності кожної системи в кореневих каналах видалених нижніх молярів, використовуючи послідовність інструментування, рекомендовану виробниками. Інструменти були попередньо перевірені під стереомікроскопом (×13.6 збільшення; Opmi Pico, Carl Zeiss Surgical) на наявність дефектів, які б виключали їх з тестування, але жоден не був виключений.

Дизайн

Три нові інструменти по 25 мм на систему (n = 12) були оцінені за допомогою звичайної скануючої електронної мікроскопії (SEM) (S-2400, Hitachi) щодо симетрії леза (симетричне або асиметричне) (×20 збільшення), геометрії наконечника (активний або неактивний) (×40), перетворної форми (×80) та наявності поверхневих знаків, деформацій або дефектів, що виникають в процесі виробництва (×200).

Металургія

Напівкількісний елементний аналіз був проведений на 3 приладах з кожної тестованої системи для оцінки співвідношення нікелю та титану в сплаві, або наявності інших елементів, за допомогою скануючого електронного мікроскопа (S-2400; Hitachi), оснащеного енергодисперсійною рентгенівською спектроскопією (EDS) (Bruker Quantax; Bruker Corporation), налаштованого на 20 кВ та 3.1 А. Аналіз проводився на кожному приладі на відстані 25 мм від поверхні площею 400 μm² за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення з корекцією ZAF (Systat Software Inc.). Метод диференціальної скануючої калориметрії (DSC) (DSC 204 F1 Phoenix; Netzsch-Gerätebau GmbH) був застосований для визначення температур фазових перетворень сплаву NiTi (ASTM International, 2004). Фрагменти довжиною 2-3 мм (5–10 мг), отримані з корональної активної леза двох приладів з кожної системи, піддавалися хімічному травленню (25% фтороводнева кислота, 45% азотна кислота та 30% дистильована вода) протягом 2 хвилин і монтувалися на алюмінієву чашку всередині пристрою DSC, при цьому порожня чашка слугувала контролем. Кожен термічний цикл проводився в атмосфері газоподібного азоту зі швидкістю 10°C/хв з температурами від −150°C до 150°C, а температури фазових перетворень аналізувалися за допомогою програмного забезпечення Netzsch Proteus Thermal Analysis (Netzsch-Gerätebau GmbH). У кожній групі тест DSC проводився двічі.

Механічні випробування

Механічні характеристики обраних систем оцінювалися за допомогою випробувань на циклічну втомленість, різальну здатність, крутний момент, згинання та опір прогинанню. Розміри вибірки були розраховані на основі найбільшої різниці, отриманої двома інструментами після шести початкових вимірювань з помилкою типу альфа 0.05 та потужністю 80%. Для часу до руйнування (Neoniti проти EDMax; розмір ефекту 0.80), максимального крутного моменту (Neoniti проти EDMax; розмір ефекту 1.0), кута обертання (Neoniti проти EDMax; розмір ефекту 0.85), максимального навантаження на згинання (Neoniti проти EDMax; розмір ефекту 0.87), опору прогинанню (Neoniti проти EDMax; розмір ефекту 0.54) та різальної здатності (Neoniti проти EDMax; розмір ефекту 0.88) розміри вибірки становили 5, 4, 5, 5, 10 та 5 відповідно. Отже, було визначено загалом 10 інструментів на групу для кожної залежної змінної.

Випробування на циклічну втомленість проводилося відповідно до методології, описаної в попередньому дослідженні (Martins, Silva та ін., 2022), і проводилося при кімнатній температурі відповідно до рекомендацій Американського товариства з випробувань і матеріалів (ASTM International, 2004) та поточної пропозиції стандарту ISO (Peters та ін., 2020). Усі інструменти були активовані в статичному режимі за допомогою мотора з контролем крутного моменту (VDW Silver; VDW), налаштованого на 300 об/хв і 1.5 Н. Руйнування виявлялося візуально та слухово, час до руйнування (в секундах) фіксувався за допомогою цифрового хронометра, а розмір фрагмента (в мм) вимірювався цифровим штангенциркулем (роздільна здатність 0.01 мм; Mitutoyo) для експериментального контролю. Випробування на крутний момент і згинання проводилися відповідно до міжнародних стандартів (ISO 3630-3631, 2008) для оцінки максимального крутного моменту (в N.cm), кута обертання перед руйнуванням (в градусах) та максимального навантаження, необхідного для зміщення інструмента на 45° (в грам-силах; gf) відповідно. Випробування на прогинання проводилося відповідно до попередньої публікації (Lopes та ін., 2012). Діаграма навантаження (N) × деформація (мм) була отримана для кожного інструмента, і максимальне навантаження, необхідне для виклику еластичного зміщення інструмента до 1 мм, було розраховане. Випробування на різальну ефективність проводилося відповідно до методології, запропонованої Plotino та ін. (2014). Кожен інструмент живився електричним мотором (Reciproc Silver; VDW GmbH), встановленим на тримачі, що вільно падає, і активувався (300 об/хв; 3.0 Н) у безпосередньому контакті з акриловим блоком протягом 1 хв. Аналіз глибини різання в блоках проводився за допомогою цифрового штангенциркуля (Mitutoyo).

Форма здатності

Після затвердження цього дослідницького проекту місцевим етичним комітетом (Протокол CAAE 57369521.9.0000.5283) було обрано 20 двокореневих нижніх молярів, які мали мезіальні та дистальні кореневі канали з помірною кривизною (Schneider, 1971) та конфігураціями типу IV та I відповідно. Критерії включення також передбачали зуби з повністю сформованими верхівками, без внутрішньої резорбції, кальцифікації, попереднього ендодонтичного лікування або переломів коренів. Усі зуби були зображені в мікро-КТ пристрої (SkyScan 1174v.2; Bruker-MicroCT) та реконструйовані (NRecon v.1.6.9; Bruker-microCT) з використанням стандартизованих параметрів, відповідно до попереднього дослідження (Silva et al., 2020). Потім була отримана інформація про об'єм (в мм³), площу поверхні (в мм²) та конфігурації мезіальних і дистальних кореневих каналів (CTAn v.1.14.4; Bruker-microCT), щоб створити 4 анатомічно відповідні групи (n = 15 каналів на групу). Після підготовки звичайної доступної порожнини була підтверджена апікальна прохідність за допомогою файлу K-розміру 10 (Dentsply Sirona Endodontics), а шлях для ковзання був виконаний за допомогою файлу K-розміру 15 (Dentsply Sirona Endodontics) до робочої довжини (WL), встановленої на 1 мм від апікального отвору. Один набір кожної протестованої системи використовувався для підготовки 1 зуба (3 канали) відповідно до наступних протоколів:

• HyFlex EDM система: Після коронального розширення (інструмент 25/.12; 500 об/хв, 2.5 Н.см), інструменти 10/.05 (300 об/хв 1.8 Н.см) та 25/~ (500 об/хв, 2.5 Н.см) використовувалися до WL.
• Neoniti система: Після коронального розширення (інструмент 25/.12; 300 об/хв, 1.5 Н.см), інструменти 15/.03 (300 об/хв, 1.5 Н. см), 20/.06 (300 об/хв, 1.5 Н.см) та 25/.06 (300 об/хв, 1.5 Н.см) використовувалися до WL.
• EDMax система: після коронального розширення (інструмент 20/.10; 500 об/хв, 1.5 Н.см), інструменти 15/.03 (500 об/хв, 1.5 Н. см), 20/.06 (500 об/хв, 1.5 Н.см) та 25/.06 (500 об/хв, 1.5 Н.см) використовувалися до WL.
• ProTaper Gold система: Після коронального розширення (інструмент SX 19/.04v; 300 об/хв, 5.0 Н.см), інструменти S1 (18/.02v; 300 об/хв, 1.5 Н.см), S2 (20/.04v; 300 об/хв, 1.5 Н.см), F1 (20/.07v; 300 об/хв, 1.5 Н.см) та F2 (25/.08v; 300 об/хв, 3.0 Н.см) використовувалися до WL.

Враховуючи, що фізіологічний діаметр дистальних каналів нижніх молярів на апікальній третині, за повідомленнями, коливається від 0.39 до 0.46 мм (Wolf et al., 2017), ці канали були додатково розширені за допомогою інструмента розміру 40 кожної системи (HyFlex EDM 40/.04, Neoniti 40/.04, EDMax 40/.04 та ProTaper Gold 40/.06v).

Інструменти активувалися електричним мотором (VDW Silver; VDW) і використовувалися в повільному вхідно-вихідному руху з амплітудою близько 3 мм з легким тиском у напрямку до апексу. Після трьох рухів інструмент був вилучений з каналу і очищений. WL було досягнуто після 3 хвиль інструментування. Кожен інструмент використовувався в одному зубі і викидався. Поливання проводилося з загальною кількістю 15 мл 2,5% NaOCl на канал, після чого проводилося фінальне промивання 5 мл 17% EDTA (3 хв) і 5 мл дистильованої води за допомогою шприца з голкою 30-G NaviTip (Ultradent), розташованою на відстані 2 мм від WL. Усі процедури виконувалися досвідченим оператором під збільшенням (×12.5; Zeiss OPMI Pico). Після підготовки канали були трохи висушені паперовими точками, і було виконано фінальне сканування та реконструкція з використанням раніше згаданих параметрів. Набори даних, отримані до і після підготовки, були спільно зареєстровані, і кореневі канали були оцінені щодо об'єму, площі поверхні та непідготовлених площ поверхні. Останнє визначалося за формулою (Au/Ab)*100, де Au і Ab представляють непідготовлену площу та площу каналу до підготовки відповідно.

Статистичний аналіз

Тести Шапіро–Уілка та Лілліфора були використані для перевірки нормальності даних. В залежності від розподілу даних, результати були підсумовані як середнє (стандартне відхилення) або медіана (інтерквартильний діапазон). Однофакторний дисперсійний аналіз та пост-хок тести Тьюкі були проведені для порівняння часу до відмови, кута обертання, опору вигину, опору кручення, різальної здатності, об'єму, площі поверхні та незайманих ділянок каналу, тоді як тести Крускала–Уолліса та пост-хок тести Данна з корекцією Бонферроні для коригування на множинні порівняння були використані для порівняння максимального крутного моменту до відмови. Рівень значущості був встановлений на 5% (SPSS v25.0 для Windows; SPSS Inc.).

Результати

Дизайн

SEM-аналізи показали, що всі інструменти мали асиметричні леза без радіальних ділянок. Перетворення дизайнів EDMax (непрямокутний паралелограм з легким позитивним кутом різання), Neoniti (паралелограм з формою, схожою на прямокутник) та ProTaper Gold (випуклий трикутник) були симетричними, тоді як HyFlex EDM був асиметричним (трапецієподібний/нерегулярний випуклий шестикутник). Інструменти EDMax, Neoniti та ProTaper Gold показали трохи округлений кут переходу на кінчику, тоді як HyFlex EDM продемонстрував іншу особливість кінчика, більш активну. Інструменти HyFlex EDM, Neoniti та EDMax мали регулярно розподілені кратери, типову ізотропну поверхню, що спостерігається в матеріалах, які піддаються процесу електричного розрядного оброблення. На відміну від цього, ProTaper Gold продемонстрував дуже виразну обробку поверхні з ознаками, що виникли в процесі виробництва (шліфування). Лише незначні дефекти, такі як шипи на ріжучому краї, були виявлені у всіх інструментах (Рисунок 2).

Металургія

Аналізи EDS/SEM виявили майже еквівалентне співвідношення нікелю/титану в інструментах HyFlex EDM (1.062), Neoniti (1.065), EDMax (1.028) та ProTaper Gold (1.001), без жодного іншого відстежуваного металевого елемента. Аналізи DCS показали чіткі криві температури трансформації (Рисунок 3). HyFlex EDM та Neoniti мали порівнянні результати щодо охолодження R-фази до трансформації мартенситу B19’, що відрізнялося від EDMax та ProTaper Gold. HyFlex EDM та Neoniti також показали майже ідеально перекриті трансформації мартенситу B19’ та R-фази в аустеніт-B2 при нагріванні, тоді як інші інструменти мали подвійну пікову трансформацію. Температури початку охолодження R-фази (Rs) та закінчення R-фази (Rf) були різними серед інструментів, коливаючись від 44.8°C (ProTaper Gold) до 46.7°C (HyFlex EDM), і від 28.7°C (ProTaper Gold) до 35.2°C (HyFlex EDM) відповідно. Усі протестовані інструменти мали кристалографічну R-фазу при температурі випробування (21°C) та змішану аустеніт плюс R-фазу при температурі тіла. При нагріванні найнижчі та найвищі температури початку аустеніт (As) були зафіксовані з ProTaper Gold (10.1°C) та HyFlex EDM (42.7°C) відповідно, тоді як найвищі температури закінчення аустеніт (Af) спостерігалися в інструментах HyFlex EDM (56.8°C) та Neoniti (57.2°C).

Механічні характеристики

Neoniti та HyFlex EDM показали подібні результати в усіх механічних тестах (p > .05), тоді як EDMax та ProTaper Gold мали подібний час до руйнування (p = .841), максимальне навантаження на вигин (p = 0.729) та глибину різання (p = 0.985). Найвищий час до руйнування та кут обертання спостерігалися у інструментів Neoniti та HyFlex EDM (p < .001), тоді як EDMax та ProTaper Gold продемонстрували найвищу навантаження на вигин (менша гнучкість) та глибину різання (p < .001). ProTaper Gold показав найвищий крутний момент до руйнування (p < .001), а HyFlex EDM мав найнижчу стійкість до вигину (p < .001) (Таблиця 1).

Форма здатності

Гомогенність груп щодо об'єму та площі поверхні мезіальних і дистальних каналів була підтверджена (p > .05). Середні відсотки непідготовлених ділянок каналу коливалися від 20.4% до 25.7% у мезіальних каналах і від 20.8% до 26.2% у дистальному каналі, без статистичних відмінностей серед протестованих інструментів (p > .05) (Таблиця 2, Малюнок 4).

Обговорення

Це дослідження представляє оригінальні результати, що порівнюють механічну поведінку трьох ротаційних інструментів, виготовлених за процесом EDM, з відомою системою ProTaper Gold щодо циклічної втоми, різальної здатності, крутильного, вигинального та стійкості до згинання. Однак всебічне розуміння результатів стало можливим лише завдяки подальшій оцінці їх загальних конструкцій, обробки поверхні та кристалографічних структур металевих сплавів, проведеної відповідно до міжнародних стандартів (ASTM International, 2004; ISO 3630-3631, 2008) або добре встановлених і перевірених методологій (Lopes et al., 2012; Plotino et al., 2014; Versiani et al., 2018). Цей багатосторонній підхід уникає явища «компартменталізації знань», забезпечуючи всебічне розуміння кожного методу, використовуючи їхні сильні сторони та мінімізуючи слабкості для покращення внутрішньої валідації дослідження (Hunter & Brewer, 2015). У цьому дослідженні Neoniti та HyFlex EDM показали подібні результати у всіх механічних випробуваннях (Таблиця 1), підтверджуючи попереднє дослідження (Silva et al., 2020), в якому ці два інструменти також порівнювалися щодо циклічної втоми та крутильної стійкості. Ці результати можуть бути пояснені тим, що, хоча вони можуть мати невеликі відмінності у своїх перетвореннях, ці інструменти мають порівнянні розміри (пік і конус), якість виготовлення (Рисунок 2), та металургійні властивості, що підтверджується аналізами EDS та DSC (Рисунок 3). З іншого боку, результати виявили відмінності в їх механічних властивостях у порівнянні з інструментами EDMax та ProTaper Gold (Таблиця 1), і нульова гіпотеза була відхилена. Можна припустити, що склад сплаву не вплинув на механічні характеристики інструментів, враховуючи, що всі системи були виготовлені з подібними кількостями елементів нікелю та титану, без слідів інших металів. З іншого боку, комбінація загальної геометрії, оціненої за допомогою стереомікроскопії та SEM, і кристалографічної структури сплаву, визначеної аналізом температури фазових перетворень DSC, може частково пояснити майже всі механічні результати.

Під час підготовки вигнутих каналів інструменти з NiTi піддаються послідовним циклам напруги та стиснення, що може скоротити їхній термін служби, створюючи поверхневі мікротріщини, які можуть прогресувати, явище, яке можна змоделювати за допомогою тесту на циклічну втомленість, методу, що використовує чітко визначений набір експериментальних умов. У цих же клінічних умовах гнучкість, оцінювана за допомогою тесту на опір вигину, також є важливою, оскільки дозволяє інструментам зберігати оригінальний шлях каналу під час його розширення. Крім того, під час підготовки кореневих каналів іноді необхідно застосовувати легкий тиск уздовж осі інструмента, щоб дозволити його просуванню до верхівки. Цю властивість оцінюють за допомогою тесту на вигин, методу, розробленого для оцінки здатності інструмента витримувати стиснене навантаження в напрямку його власної осі (Martins, Martins та ін., 2022). У цьому дослідженні циклічна втомленість і гнучкість HyFlex EDM і Neoniti були подібними, але вищими, ніж у ProTaper Gold і EDMax (Таблиця 1). Основні змінні, які впливають на результати цих тестів, - це металургійні властивості та розміри інструментів (Martins, Martins та ін., 2022), і, отже, результати тестів на циклічну втомленість і опір вигину можна пояснити малими розмірами Neoniti та HyFlex EDM (25/.06), найнижчою температурою початку аустеніту ProTaper Gold (10.1°C) (Рисунок 3), а також процесом EDM, який зазвичай виробляє високогнучкі інструменти (Pedullá та ін., 2016; Pirani та ін., 2016), що підтверджує результати попередніх досліджень (Kaval та ін., 2016; Silva та ін., 2020). З іншого боку, хоча EDMax також був виготовлений методом EDM і мав подібні розміри (Рисунок 1), він показав менший час до руйнування та гнучкість, ніж Neoniti та HyFlex EDM (Таблиця 1), що можна пояснити відмінностями в їх термічних обробках (Рисунок 3). Нова термічна обробка, застосована до EDMax, змінила його криву температури трансформації, зменшивши його температуру початку аустеніту до 22.4°C у порівнянні з Neoniti (42.5°C) та HyFlex EDM (42.7°C) (Рисунок 3), що вказує на те, що його сплав переходить в аустеніт ближче до температури тестування (21°C), роблячи його менш гнучким і відносно жорсткішим, ніж Neoniti та HyFlex EDM. Ці відмінності в кривій нагріву (Рисунок 3) також допомагають пояснити вищий опір вигину EDMax у порівнянні з Neoniti та HyFlex EDM, тоді як найбільші розміри ProTaper Gold виправдовують його найвищі значення опору вигину (Таблиця 1).

Однією з основних цілей інструментів NiTi для ендодонтії є видалення інфікованого дентину під час процедур формування кореневого каналу (Martins, Martins та ін., 2022). Таким чином, під час просування інструмента в апікальному напрямку його ріжуча ефективність, властивість, що пов'язана зі здатністю інструмента просуватися в кореневий канал і забезпечувати бічний різ, є надзвичайно важливою. Ця властивість залежить від деяких характеристик, включаючи металургію, обробку поверхні, перетворення в поперечному розрізі, гостроту флейти та дизайн наконечника. У цьому дослідженні, однак, найменша глибина різання Neoniti та HyFlex EDM (Таблиця 1) може бути пояснена їхніми температурами фазових перетворень. Через їхні високі температури початку аустенітної фази (Рисунок 3), ці інструменти демонструють більше мартенситної поведінки, ніж EDMax та ProTaper Gold. Коли інструмент знаходиться у своїй мартенситній формі, він м'який і пластичний, і може легко деформуватися, що може вплинути на його ефективність для різання (Arias & Peters, 2022), як було спостережено тут.

Торсійна міцність визначається максимальним обертовим моментом перед руйнуванням, характеристикою, яка є актуальною для підготовки вузьких або звужених кореневих каналів, та кутом обертання, що пов'язаний зі здатністю витримувати деформацію перед руйнуванням під торсійним навантаженням (Martins, Martins та ін., 2022). Ця властивість є надзвичайно важливою під час механічної дії різання дентину, оскільки це основний механізм, який може призвести до руйнування інструментів (Sattapan та ін., 2000). Ця механічна властивість може бути під впливом кількох факторів, включаючи термомеханічний процес, застосований під час виробництва, конструкцію перетину, склад сплаву та розміри інструмента (Martins та ін., 2021; Martins, Martins та ін., 2022). У цьому тесті, однак, апікальні 3 мм інструмента зафіксовані в патроні та обертаються з постійною швидкістю до руйнування (ISO 3630-3631, 2008), методологічний аспект, який може частково пояснити отримані результати. Загалом, інструменти великого розміру на цьому специфічному рівні, як правило, витримують вищий обертовий момент (Martins, Martins та ін., 2022), що виправдовує найвищий максимальний обертовий момент, спостережуваний у інструменті ProTaper Gold (Таблиця 1). Аналогічно, схожість інструментів HyFlex, Neoniti та EDMax не лише в їхньому виробничому процесі (EDM), але й у їхньому розмірі та обробці поверхні на цьому рівні, були основними причинами, які пояснюють їх порівнянні результати. Кут обертання представляє максимальне обертання, яке інструмент зможе витримати перед його руйнуванням через торсію. Вищі значення цього параметра зазвичай спостерігаються у великих інструментах, оскільки вони, як правило, витримують високий обертовий момент, а також у термічно оброблених інструментах через підвищену здатність до деформації, що є наслідком їх високої пластичності та гнучкості (Ninan & Berzins, 2013). У цьому дослідженні найвищі кути обертання спостерігалися у інструментах HyFlex та Neoniti, можливо, через їхню вищу гнучкість внаслідок їхніх різних кривих температури трансформації (Рисунок 3).

Хоча багато досліджень спираються на механічні параметри для оцінки ефективності ротаційних NiTi систем, більш комплексне розуміння також має включати оцінку їх ефективності в підготовці системи кореневих каналів. Тому багатосторонній підхід, що поєднує результати різних механічних тестів та формувальну здатність різних NiTi систем, був би корисним для кращої інтерпретації їхньої ефективності і, відповідно, більш точної трансляції доклінічних результатів для керівництва клінічним використанням (Silva et al., 2020). У цьому дослідженні протестовані системи були порівняні щодо відсотка незайманих стінок каналів, що залишилися після підготовки мезіальних та дистальних кореневих каналів нижніх молярів, і оцінювалися за допомогою золотої стандартної технології мікро-КТ. Цей параметр має високу клінічну значущість, оскільки незаймані ділянки каналу можуть містити залишкові бактерії і слугувати потенційною причиною стійкої інфекції, що в кінцевому підсумку може призвести до захворювання після лікування (Arias & Peters, 2022; Bürklein & Arias, 2022). Насправді, наявні результати є постійною умовою в клінічній практиці, оскільки жодна система підготовки не змогла доторкнутися до всіх стінок кореневих каналів (Gagliardi et al., 2015; Martins et al., 2021; Versiani et al., 2013, 2018). Як наслідок цієї субоптимальної ефективності, важливо підкреслити, що сучасні протоколи формування каналів все ще в значній мірі залежать від дії процедур зрошення для дезінфекції всередині каналу. Попередні зусилля були зроблені для забезпечення порівнянності груп шляхом анатомічного співвідношення зразків на основі морфометричних параметрів системи кореневих каналів, включаючи конфігурацію, об'єм і площу поверхні. Цей процес зменшує анатомічне упередження, яке зазвичай спотворює результати в цьому типі дослідження, і створює надійну базу, підвищуючи внутрішню валідність дослідження (Versiani et al., 2013). Хоча металургійні та конструктивні відмінності протестованих інструментів були чітко відображені в результатах механічних тестів, оцінка мікро-CT не виявила різниці між системами в проценті непідготовлених ділянок (Рисунок 4), зі значеннями від 20.4% до 25.7% у мезіальних каналах і від 20.8% до 26.2% у дистальному каналі (Таблиця 2). Ці результати підтверджують попередні дослідження мікро-CT (Gagliardi et al., 2015; Martins et al., 2021; Silva et al., 2020; Stringheta et al., 2019; Versiani et al., 2018) і можуть бути пов'язані з попереднім балансуванням груп щодо їхньої внутрішньої морфології та вродженої анатомічної складності системи кореневих каналів нижніх молярів (Martins et al., 2021). Аналіз здатності до центрування (транспорт каналу/зсув центроїда) не проводився в даному дослідженні, оскільки критерії відбору включали лише кореневі канали з помірною кривизною, а протестовані інструменти мали дуже високу гнучкість, що підтверджується їхніми кривими температури трансформації (Рисунок 3) та результатами навантаження на вигин (Таблиця 1). У цих умовах малоймовірно, що клінічно значущі зміни в оригінальній кривизні каналу могли бути помічені, як було раніше повідомлено (Gagliardi et al., 2015; Silva et al., 2023; Silva, Lima, et al., 2022; Silva, Martins, et al., 2022). Тому в майбутніх дослідженнях пропонується порівняти здатність інструментів, виготовлених за технологією EDM, підготовлювати сильно вигнуті канали.

Головною перевагою цього дослідження був використання мультиметодичного підходу, який дозволив з'єднати результати та краще зрозуміти вплив кожного фактора на загальну продуктивність протестованих систем, що підкреслює важливість оцінки кількох змінних і не покладатися лише на один аспект поведінки інструменту. Серед обмежень, реальні розміри інструментів не були оцінені, і інші тести, такі як мікротвердість та електронно-променева рентгенівська мікроаналіз (EPMA), також могли бути використані в цьому мультиметодичному протоколі, що рекомендується включити в подальші дослідження.

Висновки

Це мультиметодичне дослідження дозволило отримати значну інформацію про основний набір інструментів трьох ротаційних систем, вироблених за технологією електричного розряду, з різних перспектив, щоб порівняти їх механічну продуктивність і ефективність формування з добре відомою системою ProTaper Gold, що піддавалася термічній обробці. Загалом, було виявлено, що геометрія інструментів і температури фазових перетворень вплинули на результати механічних тестів, але не на їх здатність до формування.

Автори: Еммануель Дж. Н. Л. Сілва, Наташа К. Аджуз, Хорхе Н. Р. Мартінс, Бернардо Р. Антунес, Кароліна О. Ліма, Віктор Т. Л. Віейра, Франциско Мануель Браз-Фернандес, Марко А. Версіяні

Посилання:

1. Аріас, А. & Пітерс, О.А. (2022) Сучасний стан та майбутні напрямки: формування каналів. Міжнародний ендодонтичний журнал, 55(Додаток 3), 637–655.
2. ASTM International. (2004) ASTM F2004–17: стандартний метод випробування для температури трансформації сплавів нікель-титан за допомогою термічного аналізу. Вест Коншохокен, Пенсильванія: Американське товариство випробувань і матеріалів.
3. Бюрклейн, С. & Аріас, А. (2022) Ефективність інструментування кореневих каналів для лікування апікальної періодонтиту: систематичний огляд та мета-аналіз. Міжнародний ендодонтичний журнал. Доступно за адресою: https://doi.org/10.1111/iej.13782 (Epub ahead of print).
4. Гаджарді, Дж., Версіяні, М.А., де Соуза-Нето, М.Д., Плазас-Гарзон, А. & Басрані, Б. (2015) Оцінка характеристик формування ProTaper gold, ProTaper NEXT та ProTaper universal у вигнуті канали. Журнал ендодонтії, 41, 1718–1724.
5. Гавіні, Г., Сантос, М.Д., Кальдейра, К.Л., Мачадо, М.Е.Л., Фрейре, Л.Г., Іглеціас, Е.Ф. та ін. (2018) Інструменти з нікель-титану в ендодонтії: стисле огляд сучасного стану. Бразильське дослідження в галузі стоматології, 32, e67.
6. Гюндагар, М. & Озюре, Т. (2017) Опір циклічній втомі інструментів OneShape, HyFlex EDM, WaveOne gold та Reciproc blue з нікель-титану. Журнал ендодонтії, 43, 1192–1196.
7. Хантер, А. & Бруер, Дж.Д. (2015) Проектування багатопроцесного дослідження. У: Хессе-Бібер, С. & Джонсон, Р.Б. (Ред.) Оксфордський посібник з багатопроцесного та змішаного дослідження. Оксфорд, Великобританія: Оксфордський університетський прес.
8. ISO 3630-3631. (2008) Стоматологія—інструменти для кореневих каналів—частина 1: загальні вимоги та методи випробувань. Женева, Швейцарія: Міжнародна організація зі стандартизації.
9. Кавал, М.Е., Чапар, І.Д. & Ерташ, Х. (2016) Оцінка циклічної втоми та крутильного опору нових ротаційних інструментів з нікель-титану з різними властивостями сплаву. Журнал ендодонтії, 42, 1840–1843.
10. Лопес, Х.П., Еліас, С.Н., Манґеллі, М., Лопес, В.С.П., Амарал, Г., Соуза, Л.Ц. та ін. (2012) Опір до зламування інструментів для пошуку шляхів. Журнал ендодонтії, 38, 402–404.
11. Малле, Дж.П. (2012) Початковий Neolix: французька інновація. Endo Tribune, 4, 19.
12. Мартінс, Дж.Н.Р., Мартінс, Р.Ф., Браз Фернандес, Ф.М. & Сілва, Е. (2022) Яку значущу інформацію надають нам механічні випробування інструментів? Комплексний огляд. Журнал ендодонтії, 48, 985–1004.
13. Мартінс, Дж.Н.Р., Сілва, Е., Маркес, Д. та ін. (2022) Проектування, металургійні характеристики та механічна поведінка інструментів NiTi з п'яти різних систем ротаційної термообробки. Матеріали, 15, 1009.
14. Мартінс, Дж.Н.Р., Сілва, Е.Й.Н.Л., Маркес, Д., Белладонна, Ф., Сімоєш-Карвальо, М., Віейра, В.Т.Л. та ін. (2021) Проектування, металургійні характеристики, механічні характеристики та підготовка каналів шести ротаційних інструментів. Міжнародний ендодонтичний журнал, 54, 1623–1637.
15. МакГіган, М.Б., Луца, К. & Дункан, Х.Ф. (2013) Вплив зламаних ендодонтичних інструментів на результати лікування. Британський стоматологічний журнал, 214, 285–289.
16. Мюллер, Б. (2015) Коротка історія революції NiTi файлів. Roots, 11, 42–46.
17. Нагендрабабу, В., Мюррей, П.Е., Ордінола-Запата, Р., Пітерс, О.А., Рокас, І.Н., Сікейра, Дж.Ф., молодший та ін. (2021) PRILE 2021 рекомендації щодо звітування про лабораторні дослідження в ендодонтії: пояснення та розширення. Міжнародний ендодонтичний журнал, 54, 1491–1515.
18. Нг, Й.Л., Манн, В. & Гулабівала, К. (2011) Перспективне дослідження факторів, що впливають на результати неоперативного лікування кореневих каналів: частина 1: періапікальне здоров'я. Міжнародний ендодонтичний журнал, 44, 583–609.
19. Нінан, Е. & Берзінс, Д.В. (2013) Властивості кручення та вигину інструментів з пам'яті форми та супереластичних нікель-титанових ротаційних інструментів. Журнал ендодонтії, 39, 101–104.
20. Педулла, Е., Ло Савіо, Ф., Бонінеллі, С. та ін. (2016) Опір крутильній та циклічній втомі нового інструмента з нікель-титану, виготовленого електричним розрядом. Журнал ендодонтії, 42, 156–159.
21. Пітерс, О.А., Аріас, А. & Чой, А. (2020) Механічні властивості нового інструмента для кореневих каналів з нікель-титану: стаціонарні та динамічні випробування. Журнал ендодонтії, 46, 994–1001.
22. Піран, Ч., Іаконо, Ф., Дженералі, Л., Сассателлі, П., Нуччі, Ч., Лусваргі, Л. та ін. (2016) HyFlex EDM: поверхневі характеристики, металургійний аналіз та опір втомі інноваційних електрично оброблених NiTi ротаційних інструментів. Міжнародний ендодонтичний журнал, 49, 483–493.
23. Плотіно, Г., Джанзірокуса Рубіні, А., Гранде, Н.М., Тестареллі, Л. & Гамбаріні, Г. (2014) Ріжуча ефективність інструментів Reciproc та waveOne. Журнал ендодонтії, 40, 1228–1230.
24. Саттапан, Б., Нерво, Г.Й., Палама, Дж.Е. & Мессер, Х.Х. (2000) Дефекти ротаційних нікель-титанових файлів після клінічного використання. Журнал ендодонтії, 26, 161–165.
25. Шнайдер, С.В. (1971) Порівняння підготовки каналів у прямих і вигнутіх кореневих каналах. Оральна хірургія, оральна медицина, оральна патологія, 32, 271–275.
26. Сілва, Е.Й.Н.Л., Ліма, К.О., Барбоза, А.Ф.А., Лопес, Р.Т., Сассоне, Л.М. & Версіяні, М.А. (2022) Вплив інструментів TruNatomy та ProTaper gold на збереження перірадикулярного дентину та на розширення апікального каналу нижніх молярів. Журнал ендодонтії, 48, 650–658.
27. Сілва, Е.Й.Н.Л., Мартінс, Дж.Н.Р., Аджуз, Н.К., Антунес, Х.С., Віейра, В.Т.Л., Браз Фернандес, Ф.М. та ін. (2022) Багатопроцесна оцінка нової кастомізованої системи ротаційних файлів з нікель-титану з термообробкою. Матеріали, 15, 5288.
28. Сілва, Е.Й.Н.Л., Мартінс, Дж.Н.Р., Аджуз, Н.К., до Сантос Антунес, Х., Віейра, В.Т.Л., Браз-Фернандес, Ф.М. та ін. (2023) Проектування, металургія, механічні властивості та здатність до формування 3 термооброблених ротаційних систем: багатопроцесне дослідження. Клінічні оральні дослідження. Доступно за адресою: https://doi.org/10.1007/s00784-023-04899-2 (Epub ahead of print).
29. Сілва, Е.Й.Н.Л., Мартінс, Дж.Н.Р., Ліма, К.О., Віейра, В.Т.Л., Браз Фернандес, Ф.М., Де-Деус, Г. та ін. (2020) Механічні випробування, металургійна характеристика та здатність до формування ротаційних інструментів з нікель-титану: багатопроцесне дослідження. Журнал ендодонтії, 46, 1485–1494.
30. Станурскі, А. (2013) Новий процес виробництва нових NiTi ротаційних файлів. Roots, 9, 2013.
31. Стрінгета, С.П., Буено, К.Е.С., Като, А.С., Фрейре, Л.Г., Іглеціас, Е.Ф., Сантос, М. та ін. (2019) Мікро-комп'ютерна томографічна оцінка здатності до формування чотирьох систем інструментування в вигнуті кореневі канали. Міжнародний ендодонтичний журнал, 52, 908–916.
32. Тху, М., Ебіхара, А., Маки, К., Мікі, Н. & Окіджі, Т. (2020) Опір циклічній втомі ротаційних та рециркуляційних інструментів з нікель-титану, підданих статичним та динамічним випробуванням. Журнал ендодонтії, 46, 1752–1757.
33. Версіяні, М.А., Карвальо, К.К.Т., Мацці-Чавес, Дж.Ф. & Соуза-Нето, М.Д. (2018) Мікро-комп'ютерна томографічна оцінка здатності до формування систем XP-endo shaper, iRaCe та EdgeFile в довгих овальних каналах. Журнал ендодонтії, 44, 489–495.
34. Версіяні, М.А., Штейер, Л., Де-Деус, Г., Тассані, С., Пекора, Дж.Д. & Соуза-Нето, М.Д. (2013) Дослідження мікро-комп'ютерної томографії овальних каналів, підготовлених саморегульованим файлом, Reciproc, WaveOne та Protaper universal системами. Журнал ендодонтії, 39, 1060–1066.
35. Вольф, Т.Г., Паке, Ф., Свен Патина, М., Віллерсгаузен, Б. & Брисено-Маррокін, Б. (2017) Трьохвимірний аналіз фізіологічної геометрії отвору верхніх і нижніх молярів за допомогою мікро-КТ. Міжнародний журнал оральних наук, 9, 151–157.