Характеристика термообработанной ротационной системы ProTaper Ultimate с учетом особенностей файлов

Аннотация

Цель: Сравнить дизайн, металлургию и механические характеристики системы ProTaper (PT) Ultimate с инструментами аналогичных размеров из систем ProGlider, PT Gold и PT Universal.

Методология: Новые инструменты PT Ultimate (n = 248) были сравнены с инструментами аналогичных размеров из ProGlider (n = 31), PT Gold (n = 155) и PT Universal (n = 155) по количеству спиралей, углу наклона, симметрии лезвий, геометрии наконечников, отделке поверхности, соотношению никель/титан, температурам фазовых превращений и механическим характеристикам. Для статистического сравнения использовались односторонний дисперсионный анализ и непараметрические тесты медианы Муда (α = 5%).

Результаты: Все инструменты имели симметричные лезвия без радиальных граней или плоских сторон, аналогичную отделку поверхности и почти эквивалентное соотношение никель/титан, в то время как количество спиралей, углы наклона и геометрия наконечников различались. Инструменты PT Ultimate показали 3 различных термических обработки, которые соответствовали цвету их металлической проволоки. Инструменты Slider и ProGlider имели аналогичные температуры начала R-фазы (Rs) и окончания R-фазы (Rf). Инструменты SX, F1, F2, F3 и Shaper показали эквивалентные термические обработки (Rs ~45.6°C и Rf ~28.3°C), которые были схожи с их аналогами PT Gold (Rs ~47.9°C и Rf ~28.2°C), но полностью отличались от PT Universal (Rs ~16.2°C и Rf ~−18.2°C). Среди инструментов PT Ultimate наименьшие максимальные крутящие моменты были зафиксированы у SX (0.44 N cm), Slider (0.45 N cm) и Shaper (0.60 N cm), в то время как наибольший был отмечен у FXL (4.90 N cm). PT Ultimate Slider и ProGlider имели аналогичные крутящие (~0.40 N cm) и изгибные нагрузки (~145.0 gf) (p = 1.000), в то время как другие инструменты PT Ultimate показали статистически значимо более низкий максимальный крутящий момент, больший угол вращения и более низкую изгибную нагрузку (большая гибкость), чем их аналоги из систем PT Universal и PT Gold.

Выводы: Система PT Ultimate состоит из инструментов с 3 различными термическими обработками, которые показали аналогичные температуры фазовых превращений по сравнению с их термически обработанными аналогами. Инструменты PT Ultimate продемонстрировали более низкую крутящую силу и превосходную гибкость по сравнению с их аналогами, в то время как максимальный крутящий момент, угол вращения и изгибные нагрузки постепенно увеличивались с их размерами.

Введение

Инструменты из никель-титана (NiTi) широко используются для механического расширения системы корневого канала. На протяжении нескольких лет в эти инструменты были внесены последовательные улучшения, включая различные термические обработки, применяемые в процессе производства (Rubio et al., 2022; Zupanc et al., 2018). Эти изменения могут привести к различным кристаллографическим структурам сплава NiTi при определенных температурах, что в конечном итоге влияет на механическое поведение этих инструментов (Martins et al., 2022).

Некоторые примеры термически обработанных сплавов - это M-wire (Dentsply Tulsa Dental), который включает термическую обработку перед производством сплава, и термически обработанные проволоки Gold и Blue (Dentsply Tulsa Dental), которые получают термическую обработку после шлифовки (Zupanc et al., 2018). Согласно Gao et al. (2012), ожидаются различные механические поведения при использовании инструментов аналогичных размеров, изготовленных из аустенитного NiTi, M-wire или термически обработанных проволок Blue. В таких случаях инструменты M-wire, как правило, имеют более высокие максимальные крутящие моменты, в то время как термически обработанные проволоки Blue демонстрируют более низкое сопротивление изгибу (высокую гибкость) и более высокую циклическую усталостную прочность и степень вращения при крутящем напряжении (De-Deus et al., 2017; Duke et al., 2015). Аналогично, термически обработанные инструменты Gold обычно демонстрируют превосходную циклическую усталостную прочность и гибкость, но более низкую крутящую силу по сравнению с обычными (аустенитными) инструментами из NiTi аналогичных размеров (Elnaghy & Elsaka, 2016; Plotino et al., 2017). Эти улучшения могут считаться актуальными в клинической практике, так как они могут продлить срок службы инструментов, одновременно сохраняя оригинальный путь основного корневого канала (Zupanc et al., 2018). Кроме того, разработка инструментов с различными характеристиками дает клиницистам возможность выбрать наиболее подходящий для конкретной морфологии корня или канала.

Ротационные инструменты NiTi из семейства ProTaper (PT) вероятно, являются самыми известными и долговечными системами, доступными на рынке в настоящее время. В 2001 году, когда была запущена первая генерация этой системы, инструменты были изготовлены из обычного сплава NiTi с инновационным дизайном, использующим несколько увеличивающихся или уменьшающихся процентных конусов на одном файле (Ruddle, 2005). Эта система изначально состояла из 3 формирующих (SX [19/.04v], S1 [18/.02v] и S2 [20/.04v]) и 3 финишных (F1 [20/.07v], F2 [25/.08v] и F3 [30/.09v]) инструментов с острыми режущими кромками и без радиальных площадок. Позже к этому набору были добавлены 2 больших финишных инструмента (F4 [40/.06v] и F5 [50/.05v]), и система изменила свое название на PT Universal (Dentsply Maillefer). Следующее поколение было запущено в 2013 году, PT Next (Dentsply Sirona Endodontics), и состояло из 5 инструментов (размеры 17/.04v, 25/.06v, 30/.07v, 40/.06v и 50/.06v), изготовленных из M-wire и разработанных с учетом смещенного дизайна для улучшения гибкости и минимизации взаимодействия между инструментом и дентином (Ruddle et al., 2013). Используя преимущества технологических достижений в металлургии, система PT Universal эволюционировала в PT Gold (Dentsply Sirona Endodontics) в 2014 году, систему, в которой инструменты имеют одинаковую геометрию, но сплав термомеханически обработан (Gold Wire), что приводит к улучшенной гибкости и устойчивости к циклической усталости (Elnaghy & Elsaka, 2016). В этом же году был также представлен ProGlider (16/.02v) (Dentsply Sirona Endodontics), вспомогательный ротационный инструмент, использующий технологию M-Wire, для механической подготовки пути скольжения (Ruddle et al., 2014).

Новая ротационная система PT Ultimate (Dentsply Sirona Endodontics) является последним поколением семейства PT и одной из первых систем, которая использует различные кристаллографические структуры, вызванные специфической технологией термообработки, для производства набора инструментов с различным механическим поведением, с целью обеспечения баланса между гибкостью и прочностью. Согласно производителю, 8 инструментов, входящих в эту систему (Slider [16/.02v], SX [20/.03v], Shaper [20/.04v], F1 [20/.07v], F2 [25/.08v], F3 [30/.09v], FX [35/.12v] и FXL [50/.10v]), изготавливаются с использованием 3 различных термообработанных сплавов: M-wire (Slider), Gold-wire (SX, Shaper, F1, F2, F3) и Blue heat-treated wire (FX и FXL) (Dentsply Sirona, 2022). Учитывая недостаток знаний о данной системе, был проведен многометодный исследовательский подход для сравнения дизайна, металлургических характеристик и механических свойств системы PT Ultimate с инструментами аналогичного размера из систем ProGlider, PT Gold и PT Universal. Нулевая гипотеза, которую необходимо было проверить, заключалась в том, что не будет различий в механическом поведении между этими различными инструментами.

Материалы и методы

Выбор образцов

Всего было выбрано 248 новых случайно выбранных ротационных инструментов NiTi из новейшей серии PT Ultimate (31 инструмент каждого размера – Slider, SX, Shaper, F1, F2, F3, FX, FXL – распределенных по проектированию, металлургическим и механическим характеристикам), которые были сравнены по их дизайну, металлургическим характеристикам и механическому поведению с аналогичными инструментами систем ProGlider (n = 31), PT Gold (n = 155; 31 инструмент каждого размера – SX, S2, F1, F2, F3) и PT Universal (n = 155; 31 инструмент каждого размера – SX, S2, F1, F2, F3) после предварительной проверки на наличие крупных деформаций (таких как раскручивание или значительные разрывы лезвий), которые исключили бы их из исследования. Все инструменты имели длину 25 мм, кроме SX (19 мм). Никаких крупных деформаций не было обнаружено под операционным микроскопом (×13.6) (OPMI Pico; Carl Zeiss Surgical) ни у одного инструмента, и поэтому ни один из них не был исключен.

Дизайн

Микроскопическая оценка дизайна проводилась при увеличении ×13.6 (OPMI Pico) на 6 инструментах каждого размера из всех протестированных систем, в которых определялись количество лезвий и средние спиральные углы из 6 самых корональных спиралей (Image J v1.50e; Лаборатория оптических и вычислительных инструментов). Эти же инструменты дополнительно оценивались с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) (Hitachi S-2400; Hitachi) для исследования симметрии лезвий, наличия радиальных площадок или плоских сторон (×20), а также дизайна и типа (активные или неактивные) кончиков (×40). Также была оценена отделка поверхности (×150) на наличие микродефектов, таких как металлические перекаты или спиральные разрывы.

Металлургия

Энергетически дисперсионная рентгеновская спектроскопия (EDS) проводилась на 3 приборах каждой тестируемой системы на обычном СЭМ-устройстве (DSM-962 Carl Zeiss Microscopy GmbH), оснащенном детектором EDS Inca X-act (Oxford Instruments NanoAnalysis) и установленным на 20 кВ и 3,1 ампера. Начальный вакуум создавался в течение 10 минут, а сбор данных осуществлялся в области 500 × 400 мкм в течение 1 минуты на рабочем расстоянии 25 мм. В анализах использовалась ZAF-коррекция, а пропорции металлических элементов были получены в специализированном программном обеспечении (Microanalysis Suite v.4.14; Oxford Instruments NanoAnalysis). Также проводились испытания дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC) (DSC 204 F1 Phoenix; NETZSCH-Gerätebau GmbH) для определения температур фазовых превращений (ASTM F2004-17, 2004) с использованием 2 приборов каждого размера из всех тестируемых систем. Фрагмент длиной 4–5 мм (весом 5–10 мг) был получен от активного лезвия каждого прибора и помещен в травильную ванну (45% азотной кислоты, 25% фтороводородной кислоты и 30% дистиллированной воды) на 2 минуты. После этого кислотный раствор нейтрализовался дистиллированной водой, и каждый образец был установлен на алюминиевой чашке внутри устройства DSC, имея пустую чашку в качестве контроля. Каждый отдельный термический цикл длился 1 час 40 минут и проходил под защитой газообразного азота (N2). Температуры цикла варьировались от −150°C до 150°C с темпом 10°C в минуту. Результаты DSC и графики были получены с использованием программного обеспечения NETZSCH Proteus Thermal Analysis (NETZSCH-Gerätebau GmbH). Второе испытание было проведено для подтверждения результатов первого испытания.

Механические испытания

Механическое поведение инструментов оценивалось путем испытания их крутящего момента и сопротивления изгибу в соответствии с международными стандартами (ANSI/ADA Specification No. 28, 2002; ISO 3630-3631, 2008). Расчеты размера выборки для механических испытаний были определены с учетом наибольших различий в результатах, полученных двумя из оцененных инструментов системы PT Ultimate после 6 начальных измерений. Учитывая ошибку типа альфа 0.05 и мощность 80%, определенные размеры выборки для максимального крутящего момента (размер эффекта: 4.45 ± 2.38; Slider против FXL), угла поворота (размер эффекта: 279.88 ± 162.04; Shaper против FXL) и максимальной нагрузки на изгиб (размер эффекта: 245.42 ± 129.27; Shaper против FX) составили 6, 7 и 6 инструментов соответственно. Окончательный размер выборки для каждого теста был установлен как 10 инструментов для всех групп.

В крутильном тесте инструменты были установлены в прямом положении на торсиометре (TT100; Odeme Dental Research) и зажаты на их апикальных 3 мм. Затем они вращались с постоянной скоростью 2 об/мин по часовой стрелке до разрушения. Максимальный крутящий момент, выдержанный перед разрывом (в Н см), и угол поворота (в градусах) оценивались с помощью специального программного обеспечения (Odeme Analysis TT100, Odeme Dental Research). В испытании на изгиб инструменты были установлены в держателе файлов и расположены под углом 45° относительно пола, в то время как их апикальные 3 мм были прикреплены к проводу, соединенному с универсальным испытательным аппаратом (DL-200 MF; EMIC). Испытание проводилось с использованием нагрузки 20 Н, приложенной с постоянной скоростью 15 мм/мин до тех пор, пока инструмент не достиг 45° смещения. Максимальная нагрузка, необходимая для вызова этого смещения, была зарегистрирована в граммах/силе (gf) с использованием программного обеспечения Tesc v3.04 (Mattest Automação e Informática).

Статистический анализ и отчетность

Нормальность данных оценивалась с использованием теста Шапиро-Уилка и представлена как среднее значение (стандартное отклонение) или медиана (межквартильный диапазон) в зависимости от их распределения. Для оценки различий в средних спиральных углах использовались односторонние ANOVA с пост-хок тестами Тьюки, в то время как непараметрический медианный тест Муда применялся для сравнения максимального крутящего момента, угла вращения и максимальной изгибающей нагрузки среди инструментов (SPSS v22.0 для Windows; SPSS Inc.). Уровень значимости был установлен на уровне 5%. Настоящая рукопись была написана в соответствии с Руководящими принципами по предпочтительным отчетным элементам для лабораторных исследований в эндодонтии (PRILE) 2021 года (Рисунок 1) (Nagendrababu et al., 2021).

Результаты 

Дизайн

В таблице 1 представлены результаты анализа дизайна, в то время как на рисунке 2 показаны изображения SEM оцененных инструментов. Все протестированные файлы имели симметричные лезвия без радиальных граней или плоских сторон.

PT Ultimate Slider был похож на ProGlider по размеру наконечника, отделке поверхности и спиральному углу, но имел более короткую активную область с меньшим количеством лопастей и параллелограммным сечением, в то время как ProGlider имел квадратное горизонтальное сечение. Количество лопастей у PT Ultimate Shaper и Finishers (F1, F2 и F3) уменьшалось (с 18 до 12) по мере увеличения диаметра и было выше, чем у их аналогов, у которых спирали также уменьшались с 11 (S2) до 9 (F3). В целом, спиральные углы были схожи среди инструментов, однако PT Ultimate F1 и F2 показали значительно более низкие углы, чем их эквиваленты PT Universal и PT Gold (Таблица 1). PT Ultimate Shaper и Finishers имели смещенное параллелограммное сечение, в то время как все аналогичные инструменты имели выпуклую треугольную форму сечения, за исключением инструментов F3, которые имели вогнутое треугольное сечение. PT Ultimate FX и FXL имели наименьшее количество лопастей и спиральные углы среди протестированных систем, но аналогичные сечения с другими инструментами PT Ultimate. Наконечники PT Ultimate Shaper и Finishers были схожи, но отличались от Slider, FX и FXL, в то время как в других системах геометрия наконечников была различной. Ни один из наконечников не мог быть четко идентифицирован как активный.

Визуальный и микроскопический анализ всех инструментов не выявил серьезных деформаций или дефектов. В целом, отделка поверхности была схожа, с параллельными следами на всех инструментах и лишь очень немногими микро дефектами.

Металлургия

Тесты энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии показали почти эквивалентное соотношение элементов никеля и титана во всех инструментах без других металлических элементов. DSC-анализы 8 инструментов системы PT Ultimate выявили 3 различных термических обработки, которые соответствовали цвету их металлического сплава (Рисунок 3). Инструменты Slider и ProGlider имели схожие температуры начала R-фазы (Rs) и окончания R-фазы (Rf). Инструменты SX, F1, F2, F3 и Shaper показали эквивалентные термические обработки (Rs ~45.6°C и Rf ~28.3°C), которые были схожи с их аналогами PT Gold (Rs ~47.9°C и Rf ~28.2°C), но полностью отличались от PT Universal (Rs ~16.2°C и Rf ~−18.2°C). Инструменты PT Ultimate FX и FXL показали схожие DSC-кривые с температурами фазовых превращений, варьирующими от 29.4°C (Rs) и 19.8°C (Rf) при охлаждении, и 7.7°C (начало аустенита [As]) и 36.4°C (окончание аустенита [Af]) при нагревании (Таблица 2, Рисунок 3).

Механические испытания

Среди инструментов PT Ultimate наименьшие максимальные крутящие моменты были зафиксированы у инструментов SX (0.44 N см), Slider (0.45 N см) и Shaper (0.60 N см), в то время как наибольший был отмечен у FXL (4.90 N см) (Таблица 1). Наименьшие и наибольшие углы вращения были зафиксированы у инструмента Shaper (418°) и FXL (712°) соответственно. Хотя испытание на изгиб показало общую тенденцию инструментов становиться менее гибкими с увеличением размера, самый крупный инструмент этой системы (FXL) показал максимальную нагрузку, значительно меньшую (294.4 gf), чем инструмент FX (410.9 gf), который был наименее гибким среди инструментов длиной 25 мм (Таблица 1, Рисунок 4). Инструменты PT Ultimate Slider и ProGlider показали аналогичные результаты по крутящему моменту (p = 1.000) и нагрузке на изгиб (p = 1.000), в то время как в целом другие инструменты PT Ultimate показали статистически значимо более низкий максимальный крутящий момент, больший угол вращения и меньшую нагрузку на изгиб (большая гибкость) по сравнению с их аналогами из систем PT Universal и PT Gold (Таблица 1, Рисунок 4).

Обсуждение 

Это исследование представляет оригинальные данные о недавно запущенной системе ротационных файлов PT Ultimate, специально обработанных термически, с использованием концепции многометодного исследования, подхода, который предоставляет больше информации, лучшее понимание и превосходную внутреннюю и внешнюю валидацию по сравнению с оценкой с использованием одного или двух методов (Martins et al., 2021c). В целом, концепция системы PT Ultimate, похоже, сочетает в себе несколько характеристик предыдущих инструментов, разработанных той же компанией, включая переменный конус (ProTaper), так называемую концепцию «Глубокой формы» или увеличенный апикальный конус (ProTaper), смещенное параллелограммное сечение (PT Next, TruNatomy), крупный конусный вспомогательный инструмент (ProFile GT) и использование металлических сплавов, обработанных термически, таких как M-Wire (ProGlider, PT Next), золотая проволока (PT Gold, WaveOne Gold) и синяя проволока (Vortex Blue, Reciproc Blue). Среди инструментов PT Ultimate было замечено, что максимальный крутящий момент, который можно выдержать перед разрушением, и максимальные изгибные нагрузки увеличивались с размером инструментов (Таблица 1, Рисунок 4), что является ожидаемым результатом, учитывая предыдущие исследования многофайловых систем, сообщающие о более высоких крутящих моментах и меньшей гибкости у более крупных инструментов (Kramkowski & Bahcall, 2009; Ninan & Berzins, 2013; Pedulla et al., 2018; Viana et al., 2010; Wycoff & Berzins, 2012). В отличие от этого, не удалось продемонстрировать закономерность в угле вращения в зависимости от размера инструментов, но смешанные результаты по этому механическому параметру также были сообщены несколькими авторами (Kramkowski & Bahcall, 2009; Ninan & Berzins, 2013; Pedulla et al., 2018; Wycoff & Berzins, 2012). Однако различные кристаллографические структуры инструментов PT Ultimate, похоже, не влияли на их механическое поведение, поскольку эти результаты в основном можно объяснить различиями в размерах инструментов. Исключение было замечено у самого большого инструмента системы PT Ultimate, FXL (50/.10v), который был более гибким, чем FX (35/.12v), инструмент, изготовленный из того же сплава с термической обработкой, но с меньшими размерами (Таблица 1, Рисунок 3). Этот кажущийся противоречивый результат можно объяснить тем, что активная часть FXL имеет всего 7 мм в длину, и, следовательно, результат испытания на изгиб отражал поперечный диаметр его неактивной части, который меньше (1 мм), чем у инструмента FX (1,2 мм на D16).

Механические характеристики протестированных инструментов можно частично объяснить различиями, наблюдаемыми в их геометрии, в основном потому, что изменения в конструкции новой системы PT Ultimate не позволяют проводить прямое сравнение со старыми версиями инструментов ProTaper, подчеркивая важность многометодного анализа для правильного понимания их механического поведения. Настоящие результаты продемонстрировали, что PT Ultimate Shaper и Finishers (F1, F2 и F3) имели меньшую крутящую силу и превосходную гибкость (больший угол вращения и меньшая нагрузка на изгиб) по сравнению с их аналогами (Таблица 1, Рисунок 4), и нулевая гипотеза была отвергнута. Учитывая сходства протестированных инструментов в отношении соотношения никель/титан и обработки поверхности, результаты этих инструментов PT Ultimate могут быть в основном объяснены не только их различными конструкциями, такими как большое количество спиралей (McSpadden, 2007) (Таблица 1) и смещенное параллелограммное сечение (Martins et al., 2020) (Рисунок 2), но и их кристаллографическим расположением по сравнению с полным аустенитным PT Universal, поскольку сплав системы PT Gold имеет аналогичную термическую обработку (Рисунок 3, Таблица 2). По сравнению с другими протестированными инструментами, сниженная гибкость инструментов SX (Таблица 1, Рисунок 4) может быть связана с их меньшей длиной (19 мм), что привело к экспоненциальному увеличению напряжения, необходимого для приложения силы во время стандартизированного теста на изгиб.

Сплавы NiTi могут иметь три различных микроструктурных фазы, названные аустенитом, R-фазой и мартенситом, которые могут непосредственно влиять на механическое поведение эндодонтических инструментов (Elnaghy & Elsaka, 2016; Plotino et al., 2017; Zupanc et al., 2018). Аустенитная фаза сплава NiTi относительно жесткая, твердая и имеет ограниченную гибкость. Когда на этот тип инструмента оказывается нагрузка, может произойти преобразование от аустенитного к мартенситному кристаллографическому расположению в процессе, называемом стресс-индуцированной мартенситной трансформацией. Эта атомная реорганизация приводит к характеристике, известной как суперэластичность, которая характеризуется изменением формы, позволяющим инструменту вернуться к своей первоначальной форме без какой-либо окончательной деформации, когда индуцированное напряжение прекращается или уменьшается (Shen et al., 2011), что означает, что его более низкий модуль упругости по сравнению с инструментами из нержавеющей стали обеспечивает превосходную гибкость (Zupanc et al., 2018). Аустенитная форма и ее характеристики суперэластичности характеризуют традиционный сплав NiTi, который использовался в системах, таких как ProTaper Universal, протестированный в этом исследовании.

Кристаллографическое расположение сплава NiTi, наблюдаемое в более высоком температурном диапазоне, определяется как аустенитная фаза и характеризуется решеткой типа B2 (кубическая симметрия). Когда температура сплава снижается ниже диапазона температур превращения, происходит мартенситное превращение из аустенитной фазы в мартенситную. Эта мартенситная фаза демонстрирует моноклинную решетку (тип B19'), которую можно вернуть в решетку типа B2, нагревая сплав выше диапазона температур превращения (Thompson, 2000). Это явление изменения физических свойств, позволяющее деформированному сплаву NiTi восстанавливать свою первоначальную форму при нагревании, известно как эффект памяти формы (Zupanc et al., 2018). Компании используют это свойство для производства мартенситных инструментов, которые подвергаются термической обработке в процессе их изготовления, чтобы повысить температуры их фазовых превращений. В результате эти инструменты становятся более мягкими, более пластичными и обладают превосходной гибкостью, устойчивостью к циклической усталости и меньшей прочностью на кручение по сравнению с инструментами с аустенитными кристаллографическими структурами. Несколько обозначений было дано этим термически обработанным сплавам NiTi, таким как M-wire, CM wire, Gold wire, Blue wire или MaxWire (Zupanc et al., 2018). Несмотря на то, что все они имеют схожие мартенситные характеристики, у них разные кристаллографические структуры при рабочей температуре и, следовательно, различное механическое поведение (Zupanc et al., 2018), как показано в настоящих результатах (Таблица 1, Рисунки 3 и 4). Другой тип мартенситного превращения, который происходит между полностью аустенитными и полностью мартенситными формами, это превращение R-фазы, которое также может рассматриваться как мартенситная форма (Kuhn & Jordan, 2002). Оно состоит из ромбической атомной структуры с термоэластичными мартенситными характеристиками и, подобно мартенситной фазе, может быть вызвано напряжением или температурой. Многие производители использовали это превращение R-фазы для производства инструментов с некоторой пластичностью, но с улучшенной гибкостью и прочностью на циклическую усталость по сравнению с обычными инструментами NiTi (Zhou et al., 2013; Zupanc et al., 2018).

Одной из инноваций системы PT Ultimate была термообработка, специфичная для файлов, основанная на размерах инструментов с использованием термообработанных проводов M-wire (Slider), Gold (SX, Shaper и Finishers F1, F2 и F3) и Blue (Auxiliary Finishers FX и FXL), то есть инструментов, представляющих 3 различных кристаллографических расположения своих металлических сплавов (смешанные аустенитные, R-фаза и мартенситные формы в зависимости от температуры инструмента) в одной системе, что подтверждено в данном исследовании (Рисунок 3). Идея этого подхода заключается в том, чтобы использовать различные кристаллографические фазы сплава NiTi для создания инструментов с улучшенными свойствами в соответствии с их требованиями к использованию. Инструменты Slider и ProGlider показали эквивалентные DSC-кривые, которые были согласованы с инструментами M-wire (Martins et al., 2021a; Martins et al., 2021b), но отличались от других инструментов системы PT Ultimate (Таблица 2, Рисунок 3). Slider имеет аустенитное плюс R-фазное кристаллографическое расположение как при комнатной, так и при температуре тела, и, следовательно, можно ожидать незначительных изменений в его механическом поведении в этом диапазоне рабочих температур. Shaper и Finishers (F1, F2 и F3) системы PT Ultimate, по-видимому, имеют мартенситное кристаллографическое расположение при комнатной температуре после производства и склонны приобретать смешанные аустенитные плюс R-фазные характеристики при достижении температуры тела, что означает, что при более высоких температурах инструменты могут развивать некоторые характеристики аустенитного сплава. Эти инструменты демонстрируют R-фазную трансформацию при охлаждении (между 44.3°C [Rs] и 28.3°C [Rf]) с переходом к B19' при очень низкой температуре (ниже −50°C), но с двойной DSC-кривой от B19' к R-фазе и к B2 при нагревании в более проксимальном температурном диапазоне (между 9.4°C и 50.1°C) (Рисунок 3). Эти температуры трансформации были схожи с их аналогами инструментов PT Gold, но отличались от инструментов PT Universal (Таблица 2, Рисунок 3) и соответствовали предыдущим отчетам, тестирующим инструменты из золотого провода (Martins et al., 2021b).

Вспомогательные инструменты FX и FXL системы PT Ultimate показали кривые DSC и температуры фазовых превращений между 29.4°C (Rs) и 19.8°C (Rf) при охлаждении и 7.7°C (As) и 36.4°C (Af) при нагревании (Таблица 2), что подтверждает предыдущие исследования, тестировавшие проволочные инструменты, обработанные синим теплом (Martins et al., 2021b). Эти 2 инструмента имеют мартенситное кристаллографическое строение при комнатной температуре, которое, как правило, меняется на аустенитную форму при температуре тела. Поэтому ожидается, что при повышении температуры этих инструментов во время процедур подготовки корневых каналов их аустенитные характеристики увеличатся, что приведет к снижению их гибкости (Oh et al., 2020) и способности выдерживать высокий максимальный крутящий момент (Silva et al., 2018). Однако эти результаты вызывают сомнения относительно решения производителя использовать проволоку, обработанную синим теплом, в вспомогательных инструментах FX и FXL. Одним из возможных аргументов может быть намерение увеличить их аустенитную фазу, что, в свою очередь, улучшит их сопротивление крутящему моменту. Но это не имеет смысла, поскольку оба инструмента рекомендуются для использования только в анатомически прямых и крупных каналах, которые были предварительно расширены другими инструментами (Ruddle, 2022), что является условием, при котором они подвергаются только низкому крутящему напряжению. Поэтому от производителя все еще отсутствует надлежащее объяснение преимущества использования проволоки, обработанной синим теплом, в этих вспомогательных инструментах. Учитывая, что системы PT Gold и PT Universal не имеют инструментов с аналогичными размерами FX и FXL, сравнения с другими инструментами не могли быть проведены.

Основные ограничения этого исследования включают отсутствие оценки таких параметров, как циклическая усталостная прочность, эффективность резания и формообразующая способность, которые должны быть включены в будущие исследования. Кроме того, также не удалось определить реальное влияние различных поперечных сечений на механические свойства протестированных инструментов. С другой стороны, основными преимуществами были предоставление важной информации о дизайне, металлургии и механическом поведении недавно запущенной системы PT Ultimate, которая включает инструменты с особыми термическими обработками и различными кристаллографическими структурами их металлических сплавов, через многометодическое исследование с использованием хорошо установленных международных стандартов (ANSI/ADA Specification No. 28, 2002; ASTM F2004-17, 2004; ISO 3630-3631, 2008). Этот методологический подход позволяет более полно понять результаты, поскольку он преодолевает присущие ограничения каждого теста. Учитывая, что новая система PT Ultimate показала более низкую крутильную прочность и большую гибкость по сравнению с аналогами, клиницисты могут извлечь выгоду из этой системы в клинических случаях, требующих этих характеристик, таких как изогнутые и неконстриктированные корневые каналы, вместо PT Universal или PT Gold; однако, учитывая нехватку информации о недавно запущенной системе, дальнейшие исследования все еще необходимы для формирования клинических рекомендаций.

Выводы

Новая система PT Ultimate включает инструменты с тремя различными термическими обработками, которые показали разные конструкции, но схожую отделку поверхности, соотношение никеля/титана и температуры фазовых превращений по сравнению с их термообработанными аналогами. В то время как Slider и ProGlider имели схожее механическое поведение, другие инструменты PT Ultimate продемонстрировали меньшую крутящую прочность и превосходную гибкость по сравнению с их аналогами, в то время как максимальный крутящий момент, угол вращения и изгибные нагрузки постепенно увеличивались с их размерами.

Авторы: Хорхе Н. Р. Мартинс, Эммануэль Жоао Ногейра Леал Силва, Дуарте Маркес, Наташа Ажуз, Марио Рито Перейра, Руй Перейра да Коста, Франсиско Мануэл Браз Фернандес, Марко Aurélio Версиниани

Ссылки:

1. ANSI/ADA Спецификация № 28-2002. (2002) Инструменты для корневых каналов и реамеры, тип K для ручного использования.
2. ASTM F2004-17. (2004) ASTM International. Стандартный метод испытания для температуры превращения сплавов никель-титан с помощью термического анализа: 1–5.
3. De-Deus, G., Silva, E.J., Vieira, V.T., Belladonna, F.G., Elias, C.N., Plotino, G. и др. (2017) Синяя термомеханическая обработка оптимизирует сопротивление усталости и гибкость файлов Reciproc. Журнал эндодонтии, 43, 462–466.
4. Dentsply Sirona. ProTaper Ultimate эндодонтические файлы [WWW документ]. Доступно по адресу: https://www.dentsplysirona.com/en-gb/ categories/endodontics/protaper-ultimate-files.html [Дата доступа 13 июля 2022].
5. Duke, F., Shen, Y., Zhou, H., Ruse, N.D., Wang, Z.J., Hieawy, A. и др. (2015) Циклическая усталость файлов ProFile Vortex и Vortex Blue в одиночных и двойных кривых. Журнал эндодонтии, 41, 1686–1690.
6. Elnaghy, A.M. & Elsaka, S.E. (2016) Механические свойства ротационных инструментов ProTaper Gold из никель-титана. Международный эндодонтический журнал, 49, 1073–1078.
7. Gao, Y., Gutmann, J.L., Wilkinson, K., Maxwell, R. & Ammon, D. (2012) Оценка влияния сырьевых материалов на усталость и механические свойства ротационных инструментов ProFile Vortex. Журнал эндодонтии, 38, 398–401.
8. ISO 3630-3631. (2008) Стоматология – Инструменты для корневых каналов – Часть 1: Общие требования и методы испытаний.
9. Kramkowski, T.R. & Bahcall, J. (2009) Сравнительное исследование крутящего напряжения и сопротивления циклической усталости ротационных никель-титановых файлов ProFile GT и ProFile GT Series X in vitro. Журнал эндодонтии, 35, 404–407.
10. Kuhn, G. & Jordan, L. (2002) Усталость и механические свойства эндодонтических инструментов из никель-титана. Журнал эндодонтии, 28, 716–720.
11. Martins, J.N.R., Silva, E., Marques, D., Belladonna, F., Simoes-Carvalho, M., Camacho, E. и др. (2021a) Сравнение конструкции, металлургии, механической производительности и способности формообразования реплик и подделок инструментов системы ProTaper Next. Международный эндодонтический журнал, 54, 780–792.
12. Martins, J.N.R., Silva, E., Marques, D., Belladonna, F., Simoes-Carvalho, M., Vieira, V.T.L. и др. (2021b) Конструкция, металлургические характеристики, механическая производительность и подготовка каналов шести ротационных инструментов. Международный эндодонтический журнал, 54, 1623–1637.
13. Martins, J.N.R., Silva, E., Marques, D., Pereira, M.R., Arantes-Oliveira, S., Martins, R.F. и др. (2021c) Оценка конструкции, металлургии, микротвердости и механических свойств инструментов для создания направляющей: многометодический подход. Журнал эндодонтии, 47, 1917–1923.
14. Martins, J.N.R., Silva, E., Marques, D., Pereira, M.R., Vieira, V.T.L., Arantes-Oliveira, S. и др. (2022) Конструкция, металлургические характеристики и механическое поведение эндодонтических инструментов NiTi из пяти различных термообработанных ротационных систем. Материалы, 15, 1009.
15. Oh, S., Kum, K.Y., Kim, H.J., Moon, S.Y., Kim, H.C., Chaniotis, A. и др. (2020) Сопротивление изгибу и циклической усталости инструментов WaveOne Gold, Reciproc Blue и HyFlex EDM. Журнал стоматологических наук, 15, 472–478.
16. Pedulla, E., Lo Savio, F., La Rosa, G.R.M., Miccoli, G., Bruno, E., Rapisarda, S. и др. (2018) Сопротивление циклической усталости, крутящему моменту и металлургические характеристики файлов M3 Rotary и M3 Pro Gold NiTi. Восстановительная стоматология и эндодонтия, 43, e25.
17. Plotino, G., Grande, N.M., Mercade Bellido, M., Testarelli, L. & Gambarini, G. (2017) Влияние температуры на сопротивление циклической усталости ротационных файлов ProTaper Gold и ProTaper Universal. Журнал эндодонтии, 43, 200–202.
18. Rubio, J., Zarzosa, J., Aranda, S., Casino, A. & Pallarés, A. (2022) Сравнительное исследование циклической усталости 6 эндодонтических систем. Исследование in vitro. Журнал клинической и экспериментальной стоматологии, 14, e560–e565.
19. Ruddle, C.J. (2005) Техника ProTaper. Темы эндодонтии, 10, 187–190.
20. Ruddle, C.J. (2022) Система Ultimate shaping: открытие для 3D очистки и заполнения корневых каналов [WWW документ]. Доступно по адресу: https://www.oralhealthgroup.com/features/the-ultimate-shaping-system-an-opening-for-3d-cleaning-and-filling- root-canals/ [Дата доступа 7 сентября 2022]
21. Ruddle, C.J., Machtou, P. & West, J.D. (2013) Движение формообразования: технология пятого поколения. Dentistry Today, 32, 94–99.
22. Ruddle, C.J., Machtou, P. & West, J.D. (2014) Подготовка эндодонтических каналов: инновации в управлении направляющей и формообразовании каналов. Dentistry Today, 33, 118–123.
23. Shen, Y., Zhou, H.M., Zheng, Y.F., Campbell, L., Peng, B. & Haapasalo, M. (2011) Металлургическая характеристика ротационных инструментов из никель-титана с контролируемой памятью. Журнал эндодонтии, 37, 1566–1571.
24. Martins, S., Garcia, P., Viana, A., Buone, V. & Santos, L. (2020) Геометрия с смещенным центром и влияние на производительность эндодонтических файлов NiTi, оцененная с помощью метода конечных элементов. Журнал материалов инженерии и производительности, 29, 2095–2102.
25. McSpadden, J.T. (2007) Освоение дизайна инструментов. В: McSpadden, J.T. (Ред.) Освоение инструментов эндодонтии. Чаттануга, США: Институт Клаудленд, стр. 37–97.
26. Nagendrababu, V., Murray, P.E., Ordinola-Zapata, R., Peters, O.A., Rôças, I.N., Siqueira, J.F., Jr. и др. (2021) Рекомендации PRILE 2021 по отчетности лабораторных исследований в эндодонтии: объяснение и уточнение. Международный эндодонтический журнал, 54, 1491–1515.
27. Ninan, E. & Berzins, D.W. (2013) Свойства кручения и изгиба инструментов из никель-титана с памятью формы и суперэластичных ротационных инструментов. Журнал эндодонтии, 39, 101–104.
28. Silva, E., Hecksher, F., Antunes, H.D.S., De-Deus, G., Elias, C.N. & Vieira, V.T.L. (2018) Сопротивление крутящей усталости инструментов с синей термообработкой. Журнал эндодонтии, 44, 1038–1041.
29. Thompson, S.A. (2000) Обзор сплавов никель-титана, используемых в стоматологии. Международный эндодонтический журнал, 33, 297–310.
30. Viana, A.C., Craveiro, C., de Melo, M., de Azevedo, G., Bahia, M. & Lopes Buono, V.T. (2010) Взаимосвязь между гибкостью и физическими, химическими и геометрическими характеристиками ротационных инструментов из никель-титана. Оральная хирургия, оральная медицина, оральная патология, оральная радиология и эндодонтия, 110, 527–533.
31. Wycoff, R.C. & Berzins, D.W. (2012) Сравнительное исследование свойств крутящего напряжения трех различных ротационных файлов из никель-титана с аналогичным поперечным сечением. Журнал эндодонтии, 38, 1118–1120.
32. Zhou, H., Peng, B. & Zheng, Y. (2013) Обзор механических свойств эндодонтических инструментов из никель-титана. Темы эндодонтии, 29, 42–54.
33. Zupanc, J., Vahdat-Pajouh, N. & Schafer, E. (2018) Новые термомеханически обработанные сплавы NiTi – обзор. Международный эндодонтический журнал, 51, 1088–1103.