Мультиметодный анализ трех ротационных инструментов, изготовленных с использованием технологии электродуговой обработки

Аннотация

Цель: Целью данного исследования было сравнить три ротационных инструмента, произведенных методом EDM, с термообработанной системой ProTaper Gold по дизайну, металлургии, механическим свойствам и способности формировать канал.

Методология: Инструменты HyFlex EDM (25/~), Neoniti (25/.06), EDMax (25/.06) и ProTaper Gold (25/.08v) (n = 58 в группе) были сравнены по дизайну, металлургии и механическим характеристикам. Необработанные участки каналов были рассчитаны для каждой системы после подготовки мезобуккальных, мезолингвальных и дистальных каналов нижних моляров (15 каналов в группе) с использованием технологии микро-КТ. Статистический анализ проводился с использованием одностороннего ANOVA с пост-хок тестами Тьюки и Крускала-Уоллиса с пост-хок тестом Данна (α = 5%).

Результаты: Все инструменты имели асимметричные лезвия, не имели радиальных площадок, крупных дефектов и почти экватомные соотношения никеля/титана, но отличались по дизайну поперечного сечения, геометрии кончика и внешнему виду поверхности. Хотя инструменты имели различные кривые температурной трансформации, они показали кристаллографическую мартенситную структуру при 21°C и смешанную аустенитную плюс R-фазу при температуре тела. Neoniti и HyFlex EDM показали схожие результаты во всех механических тестах (p > .05), в то время как EDMax и ProTaper Gold имели схожее время до разрушения (p = .841), максимальную нагрузку на изгиб (p = .729) и режущую способность (p = .985). ProTaper Gold показал наибольший крутящий момент до разрушения (p < .001), а HyFlex EDM имел наименьшую устойчивость к изгибу (p < .001). Средние проценты необработанных участков каналов варьировались от 20.4% до 25.7% в мезиальных каналах и от 20.8% до 26.2% в дистальном канале, без статистически значимых различий между системами (p > .05).

Выводы: Геометрия инструментов и температуры фазовых превращений оказали влияние на результаты механических испытаний, но не на их формообразующую способность.

Введение

Улучшения в металлургии никель-титана (NiTi) позволили разработать разнообразные новые эндодонтические инструменты с различными дизайнами, что привело к повышению эффективности не только в контроле иатрогенных ошибок, таких как отклонение и перфорация, но и в формировании корневого канала, делая его более быстрым, легким и с лучшими клиническими результатами по сравнению с традиционной подготовкой с использованием ручных файлов из нержавеющей стали (Bürklein & Arias, 2022). Тем не менее, инструменты из NiTi все еще подвержены деформациям и/или поломкам, что является нежелательным событием, которое может служить предиктором персистирующего апикального периодонтита и последующей неудачи при лечении инфицированных зубов (McGuigan et al., 2013; Ng et al., 2011). Чтобы преодолеть эти проблемы, производители разработали несколько стратегий для улучшения свойств сплава NiTi, включая изменения в кинематике, дизайне инструментов и обработке поверхности (Martins, Martins, et al., 2022). В последние годы производители также разработали различные методы производства, отличные от традиционного метода шлифования, такие как скручивание, формообразование, лазерная резка и электроэрозионная обработка (EDM) (Arias & Peters, 2022). В процессе EDM инструменты изготавливаются путем неконтактной термической эрозии с помощью контролируемых искр, которые возникают между электродом и металлической заготовкой в присутствии диэлектрической жидкости (Arias & Peters, 2022; Pirani et al., 2016). Этот процесс «плавит» поверхность сплава никель-титана, частично испаряя небольшие порции металла и оставляя за собой эродированную поверхность. Затем инструмент подвергается термообработке при температурах от 300 до 600°C в течение 10 минут до 5 часов, до или после ультразвуковой очистки и кислотной ванны (Gavini et al., 2018). Этот уникальный процесс не использует физический контакт для удаления материала, а локальную vaporization металла, предотвращая образование микротрещин, и может оптимизировать резательные способности, гибкость и сопротивление циклической усталости ротационных инструментов (Arias & Peters, 2022; Gavini et al., 2018; Pedullá et al., 2016; Pirani et al., 2016).

Первым ротационным инструментом из NiTi, выпущенным на рынок и изготовленным с использованием процесса EDM, был расширитель отверстий под названием Initial (Neolix SAS) (Mallet, 2012). В следующем году та же компания выпустила систему Neoniti (Neolix SAS), набор ротационных инструментов, также произведенных методом EDM (Stanurski, 2013). HyFlex EDM (Coltene/Whaledent) был выпущен через 2 года (Müller, 2015), и первоначальные исследования продемонстрировали более высокую устойчивость к циклической усталости по сравнению с другими инструментами, произведенными из суперэластичных или мартенситных сплавов NiTi (Gündoğar & Özyürek, 2017; Silva et al., 2020; Thu et al., 2020). Совсем недавно многометодическое исследование показало, что нет различий между механическим поведением инструментов HyFlex EDM и Neoniti (Silva et al., 2020). В текущем году на рынок была представлена система EDMax (Neolix SAS), еще один набор ротационных инструментов, произведенных тем же процессом. Однако, по словам производителя, эта система имеет заметные отличия по сравнению с Neoniti, включая полосатые режущие кромки, неректангулярное переменное сечение параллелограмма с острыми режущими кромками и закаленную и абразивную поверхность (https://bit.ly/3SJPOef). Кроме того, инструменты EDMax подвергаются термической обработке, в результате которой активные лезвия имеют синеватый цвет, в отличие от желтоватого цвета инструментов Neoniti и HyFlex EDM. Эти модификации были внедрены в эту систему с целью улучшения их механической эффективности и способности к формообразованию; однако на данный момент нет научных доказательств, подтверждающих это утверждение. Поэтому целью данного исследования было использование многометодического подхода для оценки дизайна, металлургии, механических характеристик и способности к формообразованию 3 систем подготовки, изготовленных с использованием процесса EDM (HyFlex EDM, Neoniti и EDMax), с использованием системы ProTaper Gold (Dentsply Sirona) в качестве эталона для сравнения. Нулевая гипотеза, которая была проверена, заключалась в том, что не будет различий между протестированными инструментами в отношении их механических свойств.

Материалы и методы

Рукопись этого лабораторного исследования была написана в соответствии с Руководящими принципами по предпочтительным отчетным элементам для лабораторных исследований в эндодонтии (PRILE) 2021 года (Nagendrababu et al., 2021) (Рисунок 1). Всего было протестировано 232 новых никель-титановых инструментов размером 25 мм (58 на группу) от систем HyFlex EDM (25/~), Neoniti (25/0.06), EDMax (25/0.06) и ProTaper Gold (25/0.08v) по дизайну, металлургическим характеристикам и механическим свойствам, в то время как 100 инструментов (HyFlex EDM [n = 20], Neoniti [n = 25], EDMax [n = 25], и ProTaper Gold [n = 30]) были дополнительно использованы для сравнения способности формировать корневые каналы у извлеченных нижних моляров, используя последовательность инструментов, рекомендованную производителями. Инструменты предварительно исследовались под стереомикроскопом (×13.6 увеличение; Opmi Pico, Carl Zeiss Surgical) на наличие дефектов, которые могли бы исключить их из тестирования, но ни один не был исключен.

Дизайн

Три новых инструмента по 25 мм на систему (n = 12) были оценены с использованием обычной сканирующей электронной микроскопии (SEM) (S-2400, Hitachi) в отношении симметрии лезвия (симметричное или асимметричное) (увеличение ×20), геометрии наконечника (активный или неактивный) (×40), формы поперечного сечения (×80) и наличия поверхностных отметок, деформаций или дефектов, вызванных производственным процессом (×200).

Металлургия

Полуколичественный элементный анализ был проведен на 3 приборах из каждой тестируемой системы для оценки соотношения никеля и титана в сплаве, а также наличия других элементов, с использованием сканирующего электронного микроскопа (S-2400; Hitachi), оснащенного рентгеновской спектроскопией с энергодисперсным анализом (EDS) (Bruker Quantax; Bruker Corporation), установленного на 20 кВ и 3.1 А. Анализ проводился на каждом приборе на расстоянии 25 мм от поверхности площадью 400 μm² с использованием специализированного программного обеспечения с коррекцией ZAF (Systat Software Inc.). Метод дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC) (DSC 204 F1 Phoenix; Netzsch-Gerätebau GmbH) был применен для определения температур фазовых превращений сплава NiTi (ASTM International, 2004). Фрагменты длиной от 2 до 3 мм (5–10 мг), полученные из корональной активной лопасти двух инструментов из каждой системы, подвергались химическому травлению (25% фтороводородной кислоты, 45% азотной кислоты и 30% дистиллированной воды) в течение 2 минут и помещались на алюминиевую чашку внутри устройства DSC, при этом пустая чашка служила контролем. Каждый термический цикл проводился в атмосфере газообразного азота с темпом 10°C/мин при температурах от −150°C до 150°C, а температуры фазовых превращений анализировались с помощью программного обеспечения Netzsch Proteus Thermal Analysis (Netzsch-Gerätebau GmbH). В каждой группе тест DSC проводился дважды.

Механические испытания

Механическая производительность выбранных систем оценивалась по циклической усталости, способности к резанию, крутящему моменту, изгибу и сопротивлению к прогибу. Размеры выборки рассчитывались на основе наибольшей разницы, полученной двумя инструментами после шести первоначальных измерений с ошибкой типа альфа 0.05 и мощностью 80%. Для времени до разрушения (Neoniti против EDMax; размер эффекта 0.80), максимального крутящего момента (Neoniti против EDMax; размер эффекта 1.0), угла вращения (Neoniti против EDMax; размер эффекта 0.85), максимальной нагрузки на изгиб (Neoniti против EDMax; размер эффекта 0.87), сопротивления к прогибу (Neoniti против EDMax; размер эффекта 0.54) и способности к резанию (Neoniti против EDMax; размер эффекта 0.88) размеры выборки составили 5, 4, 5, 5, 10 и 5 соответственно. Таким образом, для каждой зависимой переменной было определено всего 10 инструментов в группе.

Тест на циклическую усталость проводился по методологии, описанной в предыдущем исследовании (Martins, Silva и др., 2022) и проводился при комнатной температуре в соответствии с рекомендациями Американского общества по испытаниям и материалам (ASTM International, 2004) и текущим предложением ISO нормы (Peters и др., 2020). Все инструменты активировались в статическом режиме с помощью мотора с контролем крутящего момента (VDW Silver; VDW), установленного на 300 об/мин и 1.5 Н. Разрушение фиксировалось визуально и аудиально, время до разрушения (в секундах) записывалось с помощью цифрового хронометра, а размер фрагмента (в мм) измерялся с помощью цифрового штангенциркуля (разрешение 0.01 мм; Mitutoyo) для экспериментального контроля. Испытания на крутильное и изгибное сопротивление проводились в соответствии с международными стандартами (ISO 3630-3631, 2008) для оценки максимального крутящего момента (в N.cm), угла вращения перед разрушением (в градусах) и максимальной нагрузки, необходимой для смещения инструмента на 45° (в грамм-силах; gf) соответственно. Испытание на прогиб проводилось в соответствии с предыдущей публикацией (Lopes и др., 2012). Для каждого инструмента был получен график нагрузки (N) × деформация (мм), и была рассчитана максимальная нагрузка, необходимая для вызова упругого смещения инструмента до 1 мм. Тест на эффективность резания проводился по методологии, предложенной Plotino и др. (2014). Каждый инструмент приводился в действие электрическим мотором (Reciproc Silver; VDW GmbH), установленным на свободно падающем держателе и активировался (300 об/мин; 3.0 Н) в непосредственном контакте с акриловым блоком в течение 1 минуты. Анализ глубины резания в блоках проводился с использованием цифрового штангенциркуля (Mitutoyo).

Способность к формированию

После одобрения этого исследовательского проекта местным этическим комитетом (Протокол CAAE 57369521.9.0000.5283) были выбраны 20 двухкорневых нижних моляров, имеющих мезиальные и дистальные корневые каналы с умеренной кривизной (Schneider, 1971) и конфигурациями типа IV и I по Вертуcci соответственно. Критерии включения также включали зубы с полностью сформированными верхушками, без внутренней резорбции, кальцификации, предыдущего эндодонтического лечения или перелома корня. Все зубы были отсканированы в микрокомпьютерном томографе (SkyScan 1174v.2; Bruker-MicroCT) и реконструированы (NRecon v.1.6.9; Bruker-microCT) с использованием стандартизированных параметров, согласно предыдущему исследованию (Silva et al., 2020). Затем была получена информация о объеме (в мм³), площади поверхности (в мм²) и конфигурациях мезиальных и дистальных корневых каналов (CTAn v.1.14.4; Bruker-microCT), чтобы создать 4 анатомически сопоставленные группы (n = 15 каналов на группу). После подготовки обычного доступа к полости, была подтверждена апикальная проходимость с помощью K-файла размера 10 (Dentsply Sirona Endodontics), и был выполнен путь скольжения с использованием K-файла размера 15 (Dentsply Sirona Endodontics) до рабочей длины (WL), установленной на 1 мм от апикального отверстия. Один комплект каждой тестируемой системы использовался для подготовки 1 зуба (3 канала) в соответствии со следующими протоколами:

• HyFlex EDM система: После коронарного расширения (инструмент 25/.12; 500 об/мин, 2.5 Н.см), инструменты 10/.05 (300 об/мин 1.8 Н.см) и 25/~ (500 об/мин, 2.5 Н.см) использовались до WL.
• Neoniti система: После коронарного расширения (инструмент 25/.12; 300 об/мин, 1.5 Н.см), инструменты 15/.03 (300 об/мин, 1.5 Н. см), 20/.06 (300 об/мин, 1.5 Н.см) и 25/.06 (300 об/мин, 1.5 Н.см) использовались до WL.
• EDMax система: после коронарного расширения (инструмент 20/.10; 500 об/мин, 1.5 Н.см), инструменты 15/.03 (500 об/мин, 1.5 Н. см), 20/.06 (500 об/мин, 1.5 Н.см) и 25/.06 (500 об/мин, 1.5 Н.см) использовались до WL.
• ProTaper Gold система: После коронарного расширения (инструмент SX 19/.04v; 300 об/мин, 5.0 Н.см), инструменты S1 (18/.02v; 300 об/мин, 1.5 Н.см), S2 (20/.04v; 300 об/мин, 1.5 Н.см), F1 (20/.07v; 300 об/мин, 1.5 Н.см) и F2 (25/.08v; 300 об/мин, 3.0 Н.см) использовались до WL.

Учитывая, что физиологический диаметр дистальных каналов нижних моляров в апикальной трети, как сообщается, составляет от 0.39 до 0.46 мм (Wolf et al., 2017), эти каналы были дополнительно расширены с использованием инструмента размером 40 каждой системы (HyFlex EDM 40/.04, Neoniti 40/.04, EDMax 40/.04 и ProTaper Gold 40/.06v).

Инструменты активировались электрическим мотором (VDW Silver; VDW) и использовались в медленном движении вперед-назад с амплитудой около 3 мм с легким давлением в апикальном направлении. После трех движений инструмент удалялся из канала и очищался. Рабочая длина (WL) была достигнута после 3 волн инструментирования. Каждый инструмент использовался в одном зубе и утилизировался. Ирригация проводилась с использованием в общей сложности 15 мл 2,5% NaOCl на канал, за которой следовал финальный промыв с 5 мл 17% EDTA (3 мин) и 5 мл дистиллированной воды с использованием шприца, оснащенного иглой NaviTip 30-G (Ultradent), расположенной на 2 мм от WL. Все процедуры выполнялись опытным оператором под увеличением (×12,5; Zeiss OPMI Pico). После подготовки каналы слегка сушились бумажными точками, и проводилось финальное сканирование и реконструкция с использованием ранее упомянутых параметров. Наборы данных, полученные до и после подготовки, были со-регистрированы, и корневые каналы оценивались по объему, площади поверхности и неподготовленным поверхностям. Последние определялись по формуле (Au/Ab)*100, где Au и Ab представляют собой неподготовленную площадь и площадь канала до подготовки соответственно.

Статистический анализ

Для проверки нормальности данных использовались тесты Шапиро–Уилка и Лиллиефорса. В зависимости от распределения данных результаты были обобщены в виде среднего (стандартное отклонение) или медианного (межквартильный размах) значений. Для сравнения времени до отказа, угла вращения, сопротивления изгибу, сопротивления кручению, режущей способности, объема, площади поверхности и незатронутых участков канала были проведены односторонний ANOVA и пост-хок тесты Тьюки, в то время как для сравнения максимального крутящего момента до отказа использовались тесты Краскала–Уоллиса и пост-хок тесты Данна с коррекцией Бонферрони для учета множественных сравнений. Уровень значимости был установлен на уровне 5% (SPSS v25.0 для Windows; SPSS Inc.).

Результаты

Дизайн

SEM-анализы показали, что все инструменты имели асимметричные лезвия без радиальных площадок. Дизайны поперечного сечения EDMax (непрямоугольный параллелограмм с небольшим положительным углом наклона), Neoniti (параллелограмм с прямоугольной формой) и ProTaper Gold (выпуклый треугольник) были симметричными, в то время как HyFlex EDM был асимметричным (трапециевидный/нерегулярный выпуклый шестиугольник). Инструменты EDMax, Neoniti и ProTaper Gold показали слегка закругленный угол перехода на кончике, в то время как HyFlex EDM продемонстрировал другую особенность кончика, более активную. Инструменты HyFlex EDM, Neoniti и EDMax имели регулярно распределенные кратеры, типичную изотропную поверхность, наблюдаемую в материалах, подвергнутых процессу электрического разрядного механического обработки. В отличие от этого, ProTaper Gold показал очень четкую отделку поверхности с отметками, возникающими в результате производственного процесса (шлифовка). Только небольшие дефекты, такие как зазубрины на режущем крае, были обнаружены во всех инструментах (Рисунок 2).

Металлургия

Анализы EDS/SEM показали почти эквивалентное соотношение никеля и титана в инструментах HyFlex EDM (1.062), Neoniti (1.065), EDMax (1.028) и ProTaper Gold (1.001), без каких-либо других прослеживаемых металлических элементов. Анализы DCS показали различные кривые температур трансформации (Рисунок 3). HyFlex EDM и Neoniti показали сопоставимые результаты при охлаждении R-фазы до трансформации мартенсита B19’, что отличалось от EDMax и ProTaper Gold. HyFlex EDM и Neoniti также продемонстрировали почти полностью перекрывающиеся трансформации мартенситной B19’ и R-фазы в аустенит-B2 при нагревании, в то время как другие инструменты имели двойной пик трансформации. Температуры начала охлаждения R-фазы (Rs) и окончания R-фазы (Rf) были различны среди инструментов, варьируясь от 44.8°C (ProTaper Gold) до 46.7°C (HyFlex EDM), и от 28.7°C (ProTaper Gold) до 35.2°C (HyFlex EDM) соответственно. Все протестированные инструменты имели кристаллографическую R-фазу при температуре испытания (21°C) и смешанную аустенит плюс R-фазу при температуре тела. При нагревании самые низкие и самые высокие температуры начала аустенита (As) были отмечены у ProTaper Gold (10.1°C) и HyFlex EDM (42.7°C) соответственно, в то время как самые высокие температуры окончания аустенита (Af) были наблюдаемы в инструментах HyFlex EDM (56.8°C) и Neoniti (57.2°C).

Механические характеристики

Neoniti и HyFlex EDM показали схожие результаты во всех механических тестах (p > .05), в то время как EDMax и ProTaper Gold имели схожее время до разрушения (p = .841), максимальную изгибающую нагрузку (p = 0.729) и глубину резания (p = 0.985). Наибольшее время до разрушения и угол вращения наблюдались у инструментов Neoniti и HyFlex EDM (p < .001), в то время как EDMax и ProTaper Gold продемонстрировали наибольшую изгибающую нагрузку (меньшая гибкость) и глубину резания (p < .001). ProTaper Gold показал наибольший крутящий момент до разрушения (p < .001), а HyFlex EDM имел наименьшую устойчивость к изгибу (p < .001) (Таблица 1).

Способность формировать

Однородность групп по объему и площади поверхности медиальных и дистальных каналов была подтверждена (p > .05). Средние проценты неподготовленных участков канала варьировались от 20.4% до 25.7% в медиальных каналах и от 20.8% до 26.2% в дистальном канале, без статистически значимых различий между протестированными инструментами (p > .05) (Таблица 2, Рисунок 4).

Обсуждение

Это исследование представляет оригинальные результаты, сравнивающие механическое поведение трех ротационных инструментов, произведенных методом EDM, с хорошо известной системой ProTaper Gold в отношении циклической усталости, резательной способности, сопротивления крутящему моменту, изгибу и прогибу. Однако полное понимание результатов стало возможным только благодаря дальнейшей оценке их общего дизайна, отделки поверхности и кристаллографических структур металлических сплавов, выполненной в соответствии с международными стандартами (ASTM International, 2004; ISO 3630-3631, 2008) или хорошо установленными и проверенными методологиями (Lopes et al., 2012; Plotino et al., 2014; Versiani et al., 2018). Этот многометодный подход избегает феномена «разделения знаний», обеспечивая при этом всестороннее понимание каждого метода, используя их сильные стороны и минимизируя их слабости для улучшения внутренней валидации исследования (Hunter & Brewer, 2015). В этом исследовании Neoniti и HyFlex EDM показали аналогичные результаты во всех механических испытаниях (Таблица 1), подтверждая предыдущее исследование (Silva et al., 2020), в котором эти два инструмента также сравнивались по циклической усталости и сопротивлению крутящему моменту. Эти результаты могут быть объяснены тем, что, хотя они могут иметь небольшие различия в своих поперечных сечениях, эти инструменты имеют сопоставимые размеры (кончик и конусность), качество производства (Рисунок 2) и металлургические свойства, как показано в анализах EDS и DSC (Рисунок 3). С другой стороны, результаты показали различия в их механических свойствах по сравнению с инструментами EDMax и ProTaper Gold (Таблица 1), и нулевая гипотеза была отвергнута. Можно предположить, что состав сплава не оказал влияния на механическую производительность инструментов, учитывая, что все системы были изготовлены с аналогичными количествами никеля и титана, без следов других металлов. С другой стороны, комбинация общей геометрии, оцененной с помощью стереомикроскопии и СЭМ, и кристаллографической структуры сплава, определенной анализом температуры фазового превращения DSC, может частично объяснить почти все механические результаты.

Во время подготовки изогнутых каналов инструменты из никель-титанового сплава подвергаются последовательным циклам растяжения и сжатия, что может сократить их срок службы, создавая поверхностные микротрещины, которые могут распространяться, явление, которое можно смоделировать с помощью теста на циклическую усталость, метода, использующего четко определенный набор экспериментальных условий. В тех же клинических условиях гибкость, оцениваемая с помощью теста на сопротивление изгибу, также важна, так как она позволяет инструментам сохранять оригинальный путь канала во время его расширения. Кроме того, во время подготовки корневого канала иногда необходимо применять легкое давление вдоль оси инструмента, чтобы позволить ему продвигаться к апексу. Эта характеристика оценивается с помощью теста на прогиб, метода, разработанного для оценки способности инструмента выдерживать сжимающую нагрузку в направлении своей оси (Martins, Martins и др., 2022). В этом исследовании циклическая усталость и гибкость HyFlex EDM и Neoniti были схожи, но выше, чем у ProTaper Gold и EDMax (Таблица 1). Основные переменные, влияющие на результаты этих тестов, - это металлургические свойства и размеры инструментов (Martins, Martins и др., 2022), и, следовательно, результаты тестов на циклическую усталость и сопротивление изгибу могут быть объяснены малыми размерами Neoniti и HyFlex EDM (25/.06), самой низкой температурой начала аустенита у ProTaper Gold (10.1°C) (Рисунок 3), и процессом EDM, который обычно производит высокогибкие инструменты (Pedullá и др., 2016; Pirani и др., 2016), что подтверждает результаты предыдущих исследований (Kaval и др., 2016; Silva и др., 2020). С другой стороны, хотя EDMax также был произведен методом EDM и имел схожие размеры (Рисунок 1), он показал меньшее время до разрушения и гибкость, чем Neoniti и HyFlex EDM (Таблица 1), что можно объяснить различиями в их термических обработках (Рисунок 3). Новая термическая обработка, примененная к EDMax, изменила его кривую температуры превращения, снизив его температуру начала аустенита до 22.4°C по сравнению с Neoniti (42.5°C) и HyFlex EDM (42.7°C) (Рисунок 3), что указывает на то, что его сплав переходит в аустенит ближе к температуре испытания (21°C), что делает его менее гибким и относительно более жестким, чем Neoniti и HyFlex EDM. Эти различия в кривой нагрева (Рисунок 3) также помогают объяснить более высокое сопротивление прогибу EDMax по сравнению с Neoniti и HyFlex EDM, в то время как большие размеры ProTaper Gold оправдывают его самые высокие значения сопротивления прогибу (Таблица 1).

Одной из основных задач инструментов NiTi для эндодонтии является удаление инфицированной дентинной ткани во время процедур формования корневого канала (Martins, Martins и др., 2022). Таким образом, во время продвижения инструмента в апикальном направлении его режущая эффективность, свойство, связанное с возможностью инструмента продвигаться в корневой канал и обеспечивать боковое резание, имеет первостепенное значение. Это свойство зависит от некоторых характеристик, включая металлургию, обработку поверхности, поперечный дизайн, остроту канавки и дизайн наконечника. В данном исследовании, однако, наименьшая глубина резания Neoniti и HyFlex EDM (Таблица 1) может быть объяснена их температурами фазового превращения. Из-за их высоких температур начала аустенита (Рисунок 3) эти инструменты проявляют больше мартенситного поведения, чем EDMax и ProTaper Gold. Когда инструмент находится в своей мартенситной форме, он мягкий и пластичный и может легко деформироваться, что может повлиять на его эффективность резания (Arias & Peters, 2022), как было отмечено здесь.

Крутильная прочность определяется максимальным крутящим моментом перед разрушением, характеристикой, которая имеет значение для подготовки узких или суженных корневых каналов, и углом вращения, связанным с способностью выдерживать деформацию перед разрушением под крутильным напряжением (Martins, Martins и др., 2022). Эта собственность имеет большое значение во время механического действия резки дентин, так как это основной механизм, который может привести к разрушению инструментов (Sattapan и др., 2000). Эта механическая собственность может быть затронута несколькими факторами, включая термомеханический процесс, применяемый во время производства, конструкцию поперечного сечения, состав сплава и размеры инструмента (Martins и др., 2021; Martins, Martins и др., 2022). В этом тесте, однако, апикальные 3 мм инструмента зажимаются в патроне и вращаются с постоянной скоростью до разрушения (ISO 3630-3631, 2008), что является методологическим аспектом, который может частично объяснить настоящие результаты. В общем, инструменты большого размера на этом конкретном уровне, как правило, выдерживают более высокий крутящий момент (Martins, Martins и др., 2022), что оправдывает самый высокий максимальный крутящий момент, наблюдаемый у инструмента ProTaper Gold (Таблица 1). Аналогично, сходство инструментов HyFlex, Neoniti и EDMax не только в их процессе производства (EDM), но и в их размере и отделке поверхности на этом уровне, были основными причинами, объясняющими их сопоставимые результаты. Угол вращения представляет собой максимальное вращение, которое инструмент сможет выдержать перед его разрушением от кручения. Более высокие значения этого параметра обычно наблюдаются у больших инструментов, так как они, как правило, выдерживают высокий крутящий момент, а также у термообработанных инструментов из-за увеличенной способности к деформации, возникающей из-за их высокой пластичности и гибкости (Ninan & Berzins, 2013). В этом исследовании самые высокие углы вращения были наблюдаемы у инструментов HyFlex и Neoniti, возможно, из-за их большей гибкости в результате их различных кривых температур трансформации (Рисунок 3).

Хотя многие исследования полагаются на механические параметры для оценки эффективности ротационных систем NiTi, более полное понимание должно также включать оценку их эффективности в подготовке системы корневых каналов. Поэтому многометодный подход, объединяющий результаты различных механических испытаний и формообразующую способность различных систем NiTi, будет полезен для лучшей интерпретации их работы и, следовательно, более точного переноса предклинических данных для руководства клиническим использованием (Silva et al., 2020). В этом исследовании протестированные системы сравнивались по проценту нетронутых стенок каналов, оставшихся после подготовки мезиальных и дистальных корневых каналов нижних моляров, и оценивались с использованием золотого стандарта технологии микро-КТ. Этот параметр имеет высокую клиническую значимость, поскольку нетронутые области канала могут содержать остаточные бактерии и служить потенциальной причиной стойкой инфекции, что в конечном итоге может привести к заболеваниям после лечения (Arias & Peters, 2022; Bürklein & Arias, 2022). Фактически, настоящие результаты являются постоянным условием в клинической практике, поскольку ни одна система подготовки не смогла затронуть все стенки корневого канала (Gagliardi et al., 2015; Martins et al., 2021; Versiani et al., 2013, 2018). В результате этой субоптимальной работы важно подчеркнуть, что текущие протоколы формообразования канала все еще в значительной степени зависят от действия процедур ирригации для дезинфекции внутри канала. Были предприняты предварительные усилия для обеспечения сопоставимости групп путем анатомического соответствия образцов на основе морфометрических параметров системы корневых каналов, включая конфигурацию, объем и площадь поверхности. Этот процесс снижает анатомический уклон, который обычно искажает результаты в этом типе исследования, и создает надежную базу, повышая внутреннюю валидность исследования (Versiani et al., 2013). Хотя металлургические и конструктивные различия протестированных инструментов были явно отражены в результатах механических испытаний, оценка микро-КТ не выявила различий между системами в проценте неприготовленных областей (Рисунок 4), с значениями от 20.4% до 25.7% в мезиальных каналах и от 20.8% до 26.2% в дистальном канале (Таблица 2). Эти результаты подтверждают предыдущие исследования микро-КТ (Gagliardi et al., 2015; Martins et al., 2021; Silva et al., 2020; Stringheta et al., 2019; Versiani et al., 2018) и могут быть объяснены предыдущим балансированием групп относительно их внутренней морфологии и присущей анатомической сложности системы корневых каналов нижних моляров (Martins et al., 2021). Анализ способности центрирования (транспортировка канала/смещение центроида) не проводился в настоящем исследовании, поскольку критерии отбора включали только корневые каналы со средней кривизной, а протестированные инструменты имели очень высокую гибкость, что было продемонстрировано их кривыми температурных превращений (Рисунок 3) и результатами изгибных нагрузок (Таблица 1). В этих условиях маловероятно, что клинически значимые изменения в оригинальной кривизне канала могли бы быть замечены, как было ранее сообщено (Gagliardi et al., 2015; Silva et al., 2023; Silva, Lima, et al., 2022; Silva, Martins, et al., 2022). Поэтому в будущих исследованиях предлагается сравнить способность инструментов, произведенных с использованием технологии EDM, готовить сильно изогнутые каналы.

Основной силой этого исследования был использование многометодического подхода, который позволил связать результаты и лучше понять влияние каждого фактора на общую производительность тестируемых систем, что подчеркивает важность оценки нескольких переменных и недопустимость полагаться только на один аспект поведения инструмента. В качестве ограничений не были оценены реальные размеры инструментов, и другие тесты, такие как микроhardness и микроанализ с помощью электронного зондирования рентгеновских лучей (EPMA), также могли быть использованы в этом многометодическом протоколе, которые рекомендуется включить в дальнейшие исследования.

Заключения

Этот многометодический исследование позволило получить значимую информацию о основном наборе инструментов трех ротационных систем, произведенных с помощью технологии электрического разряда, с разных точек зрения для сравнения их механической производительности и эффективности формообразования с хорошо известной термообработанной системой ProTaper Gold. В целом было отмечено, что геометрия инструментов и температуры фазовых превращений влияли на результаты механических испытаний, но не на их способность к формообразованию.

Авторы: Эммануэль Дж. Н. Л. Силва, Наташа К. Ажуз, Жорже Н. Р. Мартинс, Бернардо Р. Антунес, Каролина О. Лима, Виктор Т. Л. Виейра, Франсиско Мануэль Браз-Фернандес, Марко А. Версиани

Ссылки:

1. Ариас, А. & Питерс, О.А. (2022) Текущий статус и будущие направления: формирование каналов. Международный эндодонтический журнал, 55(Дополнение 3), 637–655.
2. ASTM International. (2004) ASTM F2004–17: стандартный метод испытания для температуры трансформации никель-титановых сплавов методом термического анализа. Уэст Коншохокен, Пенсильвания: Американское общество по испытаниям и материалам.
3. Бюрклейн, С. & Ариас, А. (2022) Эффективность инструментов для корневых каналов при лечении апикального периодонтита: систематический обзор и мета-анализ. Международный эндодонтический журнал. Доступно по адресу: https://doi.org/10.1111/iej.13782 (Epub ahead of print).
4. Гальярди, Дж., Версиани, М.А., де Соуза-Нето, М.Д., Плазас-Гарзон, А. & Басрани, Б. (2015) Оценка характеристик формирования ProTaper gold, ProTaper NEXT и ProTaper universal в изогнутых каналах. Журнал эндодонтии, 41, 1718–1724.
5. Гавини, Г., Сантос, М.Д., Кальдейра, К.Л., Мачадо, М.Е.Л., Фрейре, Л.Г., Иглесиас, Е.Ф. и др. (2018) Инструменты из никель-титана в эндодонтии: краткий обзор современного состояния. Бразильские оральные исследования, 32, e67.
6. Гюндогар, М. & Озюрек, Т. (2017) Устойчивость к циклической усталости инструментов OneShape, HyFlex EDM, WaveOne gold и Reciproc blue из никель-титана. Журнал эндодонтии, 43, 1192–1196.
7. Хантер, А. & Бруэр, Дж.Д. (2015) Проектирование многометодных исследований. В: Хессе-Бибер, С. & Джонсон, Р.Б. (Ред.) Оксфордский справочник по многометодным и смешанным методам исследования. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета.
8. ISO 3630-3631. (2008) Стоматология—инструменты для корневых каналов—часть 1: общие требования и методы испытаний. Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации.
9. Кавал, М.Е., Чапар, И.Д. & Эрташ, Х. (2016) Оценка циклической усталости и крутильной устойчивости новых ротационных файлов из никель-титана с различными свойствами сплава. Журнал эндодонтии, 42, 1840–1843.
10. Лопес, Х.П., Элиас, С.Н., Манжелли, М., Лопес, В.С.П., Амарал, Г., Соуза, Л.Ц. и др. (2012) Устойчивость к изгибу инструментов для поиска пути в эндодонтии. Журнал эндодонтии, 38, 402–404.
11. Малле, Ж.П. (2012) Начальный Neolix: французская инновация. Endo Tribune, 4, 19.
12. Мартинс, Ж.Н.Р., Мартинс, Р.Ф., Браз Фернандес, Ф.М. & Силва, Е. (2022) Какую значимую информацию дают нам механические испытания инструментов? Обширный обзор. Журнал эндодонтии, 48, 985–1004.
13. Мартинс, Ж.Н.Р., Силва, Е., Маркес, Д. и др. (2022) Дизайн, металлургические характеристики и механическое поведение инструментов NiTi из пяти различных термообработанных ротационных систем. Материалы, 15, 1009.
14. Мартинс, Ж.Н.Р., Силва, Е.Й.Н.Л., Маркес, Д., Белладонна, Ф., Симойнс-Карвальо, М., Виейра, В.Т.Л. и др. (2021) Дизайн, металлургические характеристики, механическая производительность и подготовка каналов шести ротационных инструментов. Международный эндодонтический журнал, 54, 1623–1637.
15. МакГуиган, М.Б., Луца, К. & Дункан, Х.Ф. (2013) Влияние сломанных эндодонтических инструментов на результат лечения. Британский стоматологический журнал, 214, 285–289.
16. Мюллер, Б. (2015) Краткая история революции файлов NiTi. Roots, 11, 42–46.
17. Нагендрабабу, В., Мюррей, П.Е., Ординола-Запата, Р., Питерс, О.А., Рокас, И.Н., Сикейра, Дж.Ф., мл. и др. (2021) Рекомендации PRILE 2021 для отчетности о лабораторных исследованиях в эндодонтии: объяснение и уточнение. Международный эндодонтический журнал, 54, 1491–1515.
18. Нг, Й.Л., Манн, В. & Гулабивала, К. (2011) Проспективное исследование факторов, влияющих на результаты неоперативного лечения корневых каналов: часть 1: перiapical здоровье. Международный эндодонтический журнал, 44, 583–609.
19. Нинан, Е. & Берзинс, Д.В. (2013) Свойства кручения и изгиба инструментов из никель-титана с памятью формы и суперэластичных ротационных инструментов. Журнал эндодонтии, 39, 101–104.
20. Педулла, Е., Ло Савио, Ф., Бонинелли, С. и др. (2016) Устойчивость к крутильной и циклической усталости нового инструмента из никель-титана, изготовленного методом электрического разряда. Журнал эндодонтии, 42, 156–159.
21. Питерс, О.А., Ариас, А. & Чой, А. (2020) Механические свойства нового инструмента для корневых каналов из никель-титана: стационарные и динамические испытания. Журнал эндодонтии, 46, 994–1001.
22. Пирани, Ч., Иаконо, Ф., Дженерали, Л., Сассателли, П., Нуччи, Ч., Лусварги, Л. и др. (2016) HyFlex EDM: поверхностные характеристики, металлургический анализ и усталостная устойчивость инновационных ротационных инструментов из NiTi, изготовленных методом электрического разряда. Международный эндодонтический журнал, 49, 483–493.
23. Плотино, Г., Джиансиракуза Рубини, А., Гранде, Н.М., Тестарелли, Л. & Гамбарини, Г. (2014) Режущая эффективность инструментов Reciproc и waveOne. Журнал эндодонтии, 40, 1228–1230.
24. Саттапан, Б., Нерво, Г.Й., Паламира, Дж.Е. & Мессер, Х.Х. (2000) Дефекты ротационных никель-титановых файлов после клинического использования. Журнал эндодонтии, 26, 161–165.
25. Шнайдер, С.В. (1971) Сравнение подготовки каналов в прямых и изогнутых корневых каналах. Оральная хирургия Оральная медицина Оральная патология, 32, 271–275.
26. Силва, Е.Й.Н.Л., Лима, К.О., Барбоза, А.Ф.А., Лопес, Р.Т., Сассоне, Л.М. & Версиани, М.А. (2022) Влияние инструментов TruNatomy и ProTaper gold на сохранение перирадикулярного дентита и на расширение апикального канала нижних моляров. Журнал эндодонтии, 48, 650–658.
27. Силва, Е.Й.Н.Л., Мартинс, Ж.Н.Р., Ажуз, Н.К., Антунес, Х.С., Виейра, В.Т.Л., Браз Фернандес, Ф.М. и др. (2022) Многометодная оценка новой индивидуальной термообработанной системы ротационных файлов из никель-титана. Материалы, 15, 5288.
28. Силва, Е.Й.Н.Л., Мартинс, Ж.Н.Р., Ажуз, Н.К., дос Сантос Антунес, Х., Виейра, В.Т.Л., Браз-Фернандес, Ф.М. и др. (2023) Дизайн, металлургия, механические свойства и формообразующая способность 3 термообработанных ротационных систем: многометодное исследование. Клинические оральные исследования. Доступно по адресу: https://doi.org/10.1007/s00784-023-04899-2 (Epub ahead of print).
29. Силва, Е.Й.Н.Л., Мартинс, Ж.Н.Р., Лима, К.О., Виейра, В.Т.Л., Браз Фернандес, Ф.М., Де-Деус, Г. и др. (2020) Механические испытания, металлургическая характеристика и формообразующая способность ротационных инструментов из никель-титана: многометодное исследование. Журнал эндодонтии, 46, 1485–1494.
30. Станурски, А. (2013) Новый процесс производства новых ротационных файлов NiTi. Roots, 9, 2013.
31. Стрингета, С.П., Буэно, К.Е.С., Като, А.С., Фрейре, Л.Г., Иглесиас, Е.Ф., Сантос, М. и др. (2019) Микро-компьютерная томографическая оценка формообразующей способности четырех систем инструментов в изогнутых корневых каналах. Международный эндодонтический журнал, 52, 908–916.
32. Тху, М., Эбихара, А., Маки, К., Мики, Н. & Окидзи, Т. (2020) Устойчивость к циклической усталости ротационных и рециркулирующих инструментов из никель-титана, подвергнутых статическим и динамическим испытаниям. Журнал эндодонтии, 46, 1752–1757.
33. Версиани, М.А., Карвальо, К.К.Т., Мадзи-Шавес, Дж.Ф. & Соуза-Нето, М.Д. (2018) Микро-компьютерная томографическая оценка формообразующей способности систем XP-endo shaper, iRaCe и EdgeFile в длинных овальных каналах. Журнал эндодонтии, 44, 489–495.
34. Версиани, М.А., Штейер, Л., Де-Деус, Г., Тассани, С., Пекора, Дж.Д. & Соуза-Нето, М.Д. (2013) Исследование с использованием микро-компьютерной томографии овальных каналов, подготовленных с помощью саморегулируемого файла, Reciproc, WaveOne и Protaper universal. Журнал эндодонтии, 39, 1060–1066.
35. Вольф, Т.Г., Паке, Ф., Свен Патина, М., Виллерсхаузен, Б. & Брисено-Маррокин, Б. (2017) Трехмерный анализ физиологической геометрии форамена верхних и нижних моляров с помощью микро-КТ. Международный журнал оральной науки, 9, 151–157.