Una valutazione multimodale di un nuovo sistema di strumenti rotanti in nichel-titanio trattati termicamente e personalizzati

Abstract

Questo studio mirava a confrontare tre sistemi endodontici rotanti. I nuovi strumenti Genius Proflex (25/0.04), Vortex Blue (25/0.04) e TruNatomy (26/0.04v) (n = 41 per gruppo) sono stati analizzati riguardo al design, alla metallurgia e alle prestazioni meccaniche, mentre la capacità di modellatura (pareti del canale intatte, volume di dentina rimossa e detriti di tessuto duro) è stata testata in 36 canali radicolari anatomici abbinati di molari mandibolari. I risultati sono stati confrontati utilizzando ANOVA unidirezionale, test post hoc di Tukey e test di Kruskal-Wallis, con un livello di significatività fissato al 5%. Tutti gli strumenti hanno mostrato sezioni trasversali simmetriche, con lame asimmetriche, senza superfici radiali, senza difetti maggiori e rapporti di nichel-titanio quasi equiatomici. Sono state notate differenze nel numero di lame, angoli elicoidali, design della sezione trasversale e geometria della punta. Gli strumenti Genius Proflex e TruNatomy avevano le temperature di inizio e fine della fase R più alte e più basse, così come il tempo e i cicli per la rottura più alti e più bassi (p < 0.05), rispettivamente. Il TruNatomy aveva la massima flessibilità (p < 0.05), mentre non sono state osservate differenze tra Genius Proflex e Vortex Blue (p > 0.05). Non sono state osservate differenze tra i sistemi testati riguardo al massimo torque, angolo di rotazione prima della rottura e capacità di modellatura (p > 0.05). Gli strumenti hanno mostrato somiglianze e differenze nel loro design, metallurgia e proprietà meccaniche. Tuttavia, la loro capacità di modellatura era simile, senza errori clinicamente significativi. Comprendere queste caratteristiche può aiutare i clinici a prendere decisioni riguardo a quale strumento scegliere per una particolare situazione clinica.

Introduzione

La tecnologia alla base della metallurgia delle leghe di nichel-titanio (NiTi) ha permesso lo sviluppo di nuovi strumenti endodontici rotanti con una varietà di design e una maggiore efficienza e sicurezza, miranti a ridurre gli incidenti iatrogeni, come deviazioni o perforazioni. Attualmente, le procedure di modellatura che utilizzano strumenti rotanti in NiTi sono più prevedibili e più facili rispetto alla preparazione manuale con strumenti in acciaio inossidabile. Le leghe di NiTi utilizzate per produrre strumenti endodontici hanno un rapporto quasi equiatomico di elementi di nichel e titanio e possono avere tre fasi microstrutturali, vale a dire austenite, fase R e martensite, responsabili del loro comportamento meccanico. La lega di NiTi superelastica convenzionale ha una struttura austenitica predominante sia a temperatura ambiente (20˚C) che a temperatura corporea (37˚C), e per questo motivo è relativamente rigida, dura e ha una flessibilità limitata. Per superare questa limitazione, sono stati sviluppati nuovi processi di fabbricazione utilizzando il trattamento termico per produrre strumenti endodontici in NiTi con maggiori quantità della fase martensitica stabile. Nella sua forma martensitica, la lega di NiTi è morbida, duttile e può essere facilmente deformata, mentre la trasformazione in fase R appare comunemente come una fase intermedia nella maggior parte dei fili NiTi disponibili in commercio. Rispetto agli strumenti austenitici, è stato riportato che gli strumenti in NiTi trattati termicamente hanno una maggiore resistenza alla fatica ciclica, forza e flessibilità, presentando carichi di flessione inferiori nei test di flessione.

Nell'ultimo decennio, le proprietà ottimizzate degli strumenti in NiTi trattati termicamente hanno portato le aziende a lanciare diversi nuovi sistemi rotanti sul mercato. Vortex Blue (Dentsply Sirona, Baillagues, Svizzera) è stato introdotto nel 2011, e il trattamento termico proprietario ha migliorato le sue proprietà meccaniche rispetto al suo predecessore, realizzato con lega M-Wire. Gli strumenti rotanti TruNatomy trattati termicamente (Denstply Sirona, Ballaigues, Svizzera) hanno un cono variabile con un design della sezione trasversale a parallelogramma decentrato, e studi hanno riportato la loro capacità di preservare la dentina radicolare durante la preparazione meccanica del canale radicolare. Genius Proflex (Medidenta, Las Vegas, NV, USA) è un sistema rotante multi-file recentemente lanciato composto da strumenti con diverse sezioni trasversali e sottoposti a trattamenti termici distinti, risultando in lame attive di diversi colori (violaceo, bluastro e giallastro), con l'obiettivo di garantire un equilibrio tra flessibilità e resistenza, a seconda della massa metallica di ciascun strumento nella serie (https://bit.ly/3rgSqEH (accessed on 25 May 2022)). Finora, non ci sono prove scientifiche disponibili a supporto della sua efficienza o sicurezza. Pertanto, l'obiettivo di questo studio era, utilizzando un approccio multimodale, valutare il design, la metallurgia, le prestazioni meccaniche e la capacità di modellamento degli strumenti rotanti Vortex Blue, TruNatomy e Genius Proflex. L'ipotesi nulla da testare nella presente ricerca era che non ci sarebbero state differenze tra questi strumenti riguardo alle proprietà valutate.

Materiali e Metodi

Nuovi strumenti in NiTi da 25 mm (n = 123) provenienti da 3 sistemi rotativi (41 per gruppo; Genius Proflex (25/0.04), TruNatomy (26/0.04v) e Vortex Blue (25/0.04)) (Figura 1) sono stati confrontati in relazione a design, caratteristiche metallurgiche e comportamento meccanico. Inoltre, 48 strumenti (16 per gruppo) sono stati impiegati per testare la capacità di modellatura di ciascun sistema nei canali radicolari di molari mandibolari estratti. Gli strumenti sono stati precedentemente esaminati sotto un stereomicroscopio (×13.6 ingrandimento; Opmi Pico, Carl Zeiss Surgical, Oberkochen, Germania) alla ricerca di difetti che li avrebbero esclusi dai test, ma nessuno è stato escluso.

Progettazione degli Strumenti

Il numero di lame attive (in unità) e gli angoli elicoidali (in gradi) nelle 6 flauti più coronali di 6 file endodontiche selezionate casualmente da ciascun sistema sono stati valutati sotto stereomicroscopia (×13.6 ingrandimento; Opmi Pico) utilizzando il software ImageJ v1.50e (Laboratorio per Strumentazione Ottica e Computazionale, Madison, WI, USA). Questi stessi strumenti sono stati ulteriormente immaginati in un microscopio elettronico a scansione convenzionale (Hitachi S-2400, Hitachi, Tokyo, Giappone) a diversi ingrandimenti (×100 e ×500) per valutare il design delle lame (terreni radiali e simmetria), la forma della sezione trasversale, la geometria della punta (attiva o non attiva) e la finitura superficiale.

Caratterizzazione Metallurgica

L'analisi elementare semi-quantitativa di 3 strumenti di ciascun sistema testato è stata effettuata per valutare il rapporto tra nichel e titanio, o la presenza di qualsiasi altro elemento, utilizzando un microscopio elettronico a scansione (S-2400; Hitachi) montato con un dispositivo di spettroscopia a raggi X a dispersione di energia (EDS) (Bruker Quantax; Bruker Corporation, Billerica, MA, USA) impostato a 20 kV e 3.1 A. L'analisi è stata eseguita per ciascun strumento a una distanza di 25 mm da un'area superficiale di 400 µm2 utilizzando un software adeguato con correzione ZAF (Systat Software Inc., San Jose, CA, USA).

Il metodo della calorimetria a scansione differenziale (DSC) (DSC 204 F1 Phoenix; Netzsch-Gerätebau GmbH, Selb, Germania) è stato utilizzato per determinare le temperature di trasformazione di fase della lega NiTi seguendo le linee guida della American Society for Testing and Materials. Frammenti di 2-3 mm di lunghezza (5-10 mg), rimossi dalla lama attiva coronale di 2 strumenti di ciascun sistema, sono stati esposti per 2 minuti a un'incisione chimica costituita da una miscela di 45% di acido nitrico, 25% di acido fluoridrico e 30% di acqua distillata. Successivamente, sono stati montati in una padella di alluminio all'interno del dispositivo DSC, con una padella vuota che fungeva da controllo. Il ciclo termico è stato eseguito sotto atmosfera di azoto gassoso a un ritmo di 10˚C/min con temperature che variavano da -150˚C a 150˚C. Le temperature di trasformazione di fase sono state analizzate tramite il software di analisi termica Netzsch Proteus (Netzsch-Gerätebau GmbH). Per ciascun gruppo, il test DSC è stato eseguito due volte per confermare i risultati. Gli strumenti testati includevano TruNatomy dimensione 26/0.04v, Vortex Blue dimensione 25/0.04, e l'intero set di strumenti Genius Proflex (dimensioni 25/0.06, 13/0.03, 17/0.05, 25/0.04 e 35/0.04) a causa delle differenze nel loro trattamento termico, come dichiarato dal produttore (https://bit.ly/38DxX6J (accesso il 25 maggio 2022)).

Test Meccanici

Le prestazioni meccaniche dei sistemi selezionati sono state valutate attraverso test di fatica ciclica, resistenza torsionale e flessione. Per ogni test, la dimensione del campione è stata calcolata con un errore di tipo alpha di 0,05 e una potenza dell'80%, basata sulla differenza più alta tra 2 sistemi dopo 6 misurazioni iniziali. Per il tempo di rottura (TruNatomy vs. Genius Proflex; dimensione dell'effetto di 217,8 ± 118,8), coppia massima (TruNatomy vs. Vortex Blue; dimensione dell'effetto di 0,15 ± 0,22), angolo di rotazione (TruNatomy vs. Genius Proflex; dimensione dell'effetto di 6,2 ± 48,2) e carico massimo di flessione (TruNatomy vs. Vortex Blue; dimensione dell'effetto di 67,7 ± 37,2), le dimensioni finali del campione di 6, 36, 949 e 6 strumenti sono state determinate, rispettivamente. Anche se 36 e 949 strumenti sono stati calcolati per la coppia massima e l'angolo di rotazione, è stata definita una dimensione finale del campione di 10 strumenti per gruppo per ciascun parametro, poiché una differenza identificabile solo in un campione così grande può essere considerata di poca rilevanza clinica.

Il test di fatica ciclica è stato condotto su un apparecchio a tubo curvo in acciaio inossidabile non conico (raggio di 6 mm e angolo di 86˚) utilizzando glicerina come lubrificante, secondo studi precedenti. Gli strumenti testati sono stati adattati a un manipolo a riduzione 6:1 (Sirona Dental Systems GmbH, Bensheim, Germania) e attivati in modalità statica da un motore controllato da coppia (VDW Silver; VDW GmbH) impostato a 400 rpm e 2.0 N (Genius Proflex), 500 rpm e 1.5 N (TruNatomy), e 500 rpm e 1.0 N (Vortex Blue), secondo le indicazioni dei produttori. Il test è stato condotto a temperatura ambiente (20˚C) seguendo le linee guida della American Society for Testing and Materials riguardo ai test di tensione dei materiali superelastici in NiTi. La frattura è stata rilevata sia tramite ispezione uditiva che visiva. Il tempo fino alla frattura è stato registrato in secondi utilizzando un cronometro digitale, e la dimensione del frammento è stata misurata in millimetri con un calibro digitale per il controllo sperimentale. I test di resistenza torsionale e di flessione sono stati eseguiti secondo standard internazionali. Nel test torsionale, gli strumenti sono stati bloccati a 3 mm dalla punta e ruotati in senso orario a un ritmo costante di 2 rotazioni al minuto per valutare la coppia massima (misurata in N.cm) e l'angolo di rotazione (registrato in gradi) prima della frattura. Nel test di flessione, ogni strumento è stato montato nel supporto per file del motore e posizionato a 45˚ rispetto al pavimento, mentre era attaccato a un filo (3 mm dalla punta) collegato a una macchina universale di prova (Instron 3400; Instron Corporation, Canton, MA, USA). Il carico massimo necessario per uno spostamento di 45˚ dello strumento, utilizzando un carico di 20 N e 15 mm/min di velocità costante, è stato registrato in grammi-forza (gf).

Capacità di modellatura

Dopo l'approvazione di questo progetto di ricerca da parte del comitato etico locale (Protocollo CE- FMDUL 13/10/20), sono stati selezionati casualmente 120 molari mandibolari a due radici con apici completamente formati da un pool di denti estratti e inizialmente scansionati a una dimensione di pixel di 11,93 µm in un dispositivo di tomografia computerizzata micro (micro-CT) (SkyScan 1173; Bruker-microCT, Kontich, Belgio) impostato a 70 kV, 114 µA, rotazione di 360˚ con passi di 0,7˚, utilizzando un filtro in alluminio spesso 1 mm. Il primo passo nell'acquisizione delle immagini ha comportato il fissaggio del campione su un supporto per campioni con cera dentale per evitare movimenti durante la scansione. Le proiezioni acquisite sono state ricostruite in sezioni trasversali assiali utilizzando parametri standardizzati di levigatura, coefficiente di attenuazione (0,05–0,007), indurimento del fascio (20%) e correzioni degli artefatti ad anello (NRecon v.1.6.9; Bruker-microCT). È stato creato un modello tridimensionale (3D) dell'anatomia interna di ciascun dente (CTAn v.1.14.4; Bruker-microCT) e valutato qualitativamente (CTVol v.2.2.1; Bruker-microCT) riguardo alla configurazione del canale radicolare. Successivamente, e considerando i denti con la stessa lunghezza di lavoro dalla giunzione cemento-smalto all'apice, e lo stesso volume e area superficiale dai canali mesiali e distali, sono stati calcolati, all'interno di questi due punti di riferimento anatomici. Sulla base di questi parametri, i campioni sono stati abbinati anatomici per creare 3 gruppi di 4 denti (12 canali per gruppo) che sono stati assegnati casualmente a un gruppo sperimentale in base al sistema di preparazione: Genius Proflex, TruNatomy e Vortex Blue.

Dopo la preparazione della cavità d'accesso, è stata confermata la patenza apicale con un K-file di dimensione 10 (Dentsply Sirona Endodontics) e il percorso di scorrimento è stato eseguito utilizzando un K-file di dimensione 15 (Dentsply Sirona Endodontics) fino alla lunghezza di lavoro (WL), stabilita a 1 mm dal forame apicale. Nel gruppo Genius Proflex, è stata eseguita l'espansione coronale con uno strumento di dimensione 25/0.06 (350 rpm, 2.5 N.cm), seguito da strumenti di dimensioni 13/0.03 (250 rpm, 1.5 N.cm) e 25/0.04 (400 rpm, 2 N.cm) fino alla WL. Nel gruppo TruNatomy, tutti gli strumenti sono stati utilizzati a 500 rpm e 1.5 N.cm. Dopo l'espansione coronale con uno strumento di dimensione 20/0.08, sono stati utilizzati strumenti di 17/0.02v (Glider) e 26/0.04v (Prime) fino alla WL. Nel gruppo Vortex Blue, sono stati utilizzati strumenti di dimensioni 15/0.04 (500 rpm, 0.7 N.cm), 20/0.04 (500 rpm, 0.7 N.cm) e 25/0.04 (500 rpm, 1 N.cm), utilizzati sequenzialmente fino alla WL. Poi, in tutti i gruppi, i canali distali sono stati ulteriormente ingranditi con strumenti di dimensioni 35/0.05 (gruppo Genius Proflex; 400 rpm, 2.5 N.cm), 36/0.03v (gruppo TruNatomy), 30/0.04 e 35/0.04 (gruppo Vortex Blue; 500 rpm, 1.0 N.cm e 1.3 N.cm, rispettivamente). Gli strumenti sono stati attivati da un motore elettrico (VDW Silver; VDW, Monaco di Baviera, Germania) e utilizzati in un movimento lento di picchiettamento in entrata e uscita di circa 3 mm di ampiezza con leggera pressione in direzione apicale. Dopo 3 movimenti di picchiettamento, lo strumento è stato rimosso dal canale e pulito. La WL è stata raggiunta dopo 3 onde di strumentazione. Ogni strumento è stato utilizzato su un dente e poi scartato. L'irrigazione è stata eseguita con un totale di 15 mL di NaOCl al 2.5% per canale, seguita da un risciacquo finale con 5 mL di EDTA al 17% (3 min) e 5 mL di acqua distillata utilizzando una siringa dotata di un ago NaviTip da 30-G (Ultradent, South Jordan, UT, USA) posizionato a 2 mm dalla WL. Tutte le procedure sono state eseguite da un operatore esperto sotto ingrandimento (×12.5; ZEISS OPMI Pico, Jena, Germania).

I canali sono stati leggermente asciugati con punti di carta e una scansione finale e ricostruzione sono state eseguite utilizzando i parametri precedentemente menzionati. I set di dati prima e dopo la preparazione sono stati co-registrati (software 3D Slicer 4.3.1; http://www.slicer.org (accesso il 25 maggio 2022)) e la capacità di modellatura è stata valutata misurando 3 parametri: il volume di dentina rimossa dopo la preparazione (in mm3), il volume di detriti di tessuto duro creati dai protocolli di preparazione (in mm3) e la percentuale di pareti del canale non preparate. Un esaminatore cieco rispetto ai protocolli di modellatura ha eseguito tutte le analisi escludendo le interconnessioni dei canali e le anatomie accessorie.

Analisi Statistica

I test di Shapiro–Wilk e Lilliefors sono stati utilizzati per verificare la normalità dei dati. A seconda della distribuzione dei dati, i risultati sono stati riassunti come valori medi (deviazione standard) o mediani (intervallo interquartile). È stata eseguita un'ANOVA unidirezionale e test post hoc di Tukey per confrontare l'angolo di rotazione, le pareti del canale non toccate, il volume (canale radicolare, dentina rimossa, detriti di tessuto duro) e l'area superficiale (canale radicolare) dei canali mesiali, mentre il test di Kruskal–Wallis, combinato con il test di Dunn, è stato utilizzato per confrontare l'angolo elicoidale, il tempo fino alla frattura, la coppia massima per frattura, il carico di flessione massimo e il volume di dentina rimossa e detriti di tessuto duro nel canale distale. Il livello di significatività è stato fissato al 5% (SPSS v25.0 per Windows; SPSS Inc., Chicago, IL, USA).

Risultati

Progettazione dello strumento

L'analisi stereomicroscopica dello strumento riguardo al numero di lame e agli angoli elicoidali ha mostrato che il Vortex Blue (11 lame; 17.8˚ (17.3–18.9˚)) aveva un angolo elicoidale significativamente più basso rispetto al TruNatomy (17 lame; 21.3˚ (19.5–22.1˚)) e al Genius (9 lame; 21.7˚ (19.8–23.1˚)) (p < 0.05). L'analisi SEM (Figura 1) ha rivelato che tutti gli strumenti avevano lame asimmetriche, senza superfici radiali, e sezioni trasversali simmetriche, con profili quadrati (TruNatomy), convessi (Vortex Blue) e a forma di S (Genius Proflex). Nessuna delle punte poteva essere identificata come attiva, e la geometria complessiva e gli angoli di transizione della lama variavano tra gli strumenti. Mentre le punte degli strumenti TruNatomy e Vortex Blue erano piatte alle estremità, il Genius Proflex aveva una forma simile a un proiettile. Con un ingrandimento maggiore, tutti gli strumenti mostravano una finitura superficiale simile, con un motivo di segni paralleli creati dal processo di produzione per rettifica. Era anche possibile osservare alcune rollover metallici sulle lame, ma il Vortex Blue mostrava più irregolarità rispetto agli altri (Figura 1).

Caratteristiche Metallurgiche

L'analisi EDS/SEM ha rivelato un rapporto quasi equiatomico degli elementi nichel e titanio negli strumenti Genius Proflex (1.061), TruNatomy (1.014) e Vortex Blue (1.016), senza alcun altro elemento metallico rintracciabile. Le analisi DCS (Figura 2A) hanno mostrato curve di temperatura di trasformazione distinte. Sebbene nessuno strumento avesse caratteristiche austenitiche complete alla temperatura di prova (20˚C), Vortex Blue e TruNatomy hanno mostrato questa caratteristica a temperatura corporea (36˚C). Le temperature di inizio e fine della fase R più alta (45.4˚C) e più bassa (25.9˚C) sono state osservate rispettivamente nel Genius Proflex e nel TruNatomy (Figura 2A). Il Vortex Blue ha avuto la temperatura di inizio austenitica più bassa (3.3˚C) e il Genius Proflex ha mostrato la temperatura di fine austenitica più alta (50.3˚C). I test DSC degli strumenti Genius Proflex (Figura 2B) hanno dimostrato un trattamento termico simile tra di loro, con lievi differenze nelle temperature di trasformazione della fase R, nella trasformazione di raffreddamento della martensitica B19′ e nella trasformazione austenitica durante le curve di riscaldamento. Differenze significative sono state osservate nel riscaldamento del Genius Proflex 13/0.03, con un inizio austenitico più basso (3.6˚C) rispetto a quello degli altri strumenti (Figura 2B).

Prestazioni Meccaniche

Il Genius Proflex ha mostrato il tempo più alto (252 s) e il numero di cicli (1680) fino alla frattura (p < 0.05), mentre il tempo più basso (41 s) e il numero di cicli (341.7) fino alla frattura sono stati osservati con il TruNatomy (p < 0.05). La coppia massima e l'angolo di rotazione prima della frattura non hanno rivelato differenze significative tra i gruppi (p > 0.05). Il TruNatomy ha mostrato la massima flessibilità (108.5 gf) rispetto agli altri strumenti testati (p < 0.05) (Tabella 1).

Capacità di modellamento

È stata confermata l'omogeneità dei gruppi riguardo al volume e all'area superficiale dei canali mesiali e distali (p > 0.05) (Tabella 2). Non sono state osservate differenze statisticamente significative tra i gruppi in tutti i parametri testati (p > 0.05). Le percentuali medie delle aree di canale non preparate variavano dal 50.5% al 60.4% nel canale mesiale e dal 57.8% al 68.7% nel canale distale (Tabella 2, Figura 3).

Discussione

L'indagine attuale, utilizzando un approccio di ricerca multimodale, ha valutato il design geometrico complessivo, la composizione elementare, le temperature di trasformazione di fase, il comportamento meccanico e la capacità di modellatura di 3 sistemi rotativi in NiTi trattati termicamente (Genius Proflex, TruNatomy e Vortex Blue). Questo approccio metodologico consente una valutazione più completa riguardo alle proprietà degli strumenti testati, poiché evita la ‘compartimentazione della conoscenza’, un fenomeno in cui le strutture di conoscenza su un dominio specifico sono composte da diverse parti separate.

Tutti i test hanno seguito rigorose linee guida internazionali o metodologie con alta validità interna, consentendo una comprensione più robusta e affidabile delle prestazioni dei sistemi. Sebbene siano state osservate somiglianze tra gli strumenti riguardo alla composizione di nichel e titanio, alla risposta torsionale (Tabella 1) e alla capacità di modellatura (Tabella 2, Figura 3), sono state osservate differenze negli angoli elicoidali, nel numero di lame, nelle sezioni trasversali, nella geometria della punta (Figura 1), nelle fasi di transizione della temperatura (Figura 2), nella fatica ciclica e nei test di resistenza alla flessione (Tabella 1). Pertanto, l'ipotesi nulla è stata respinta.

Le differenze nel comportamento meccanico degli strumenti testati dovrebbero essere analizzate considerando molteplici fattori, che possono essere rilevanti a seconda del test. Poiché tutti gli strumenti erano realizzati con leghe di NiTi quasi equiatomiche, il loro comportamento meccanico può essere spiegato da differenze nel design e negli arrangiamenti cristallografici, rappresentati dalle loro distinte temperature di trasformazione di fase (Figura 2A). Considerando che tutti i test meccanici sono stati eseguiti a temperatura ambiente (20,0 ± 1˚C), che è all'interno dell'intervallo di temperatura di servizio dello strumento, e in conformità con le raccomandazioni ASTM, le temperature Rs del Genius Proflex (45,4˚C), Vortex Blue (34,5˚C) e TruNatomy (25,9˚C) indicano che nessuno di essi aveva caratteristiche austenitiche complete alla temperatura di test. D'altra parte, questa temperatura di base tende ad aumentare e avvicinarsi alla temperatura corporea (circa 36˚C) in condizioni cliniche. In tali casi, gli strumenti Vortex Blue e TruNatomy potrebbero subire un riarrangiamento cristallografico che porta a un aumento maggiore della quantità di fase austenitica rispetto al Genius Proflex. Pertanto, la maggiore composizione martensitica e il nucleo metallico più piccolo (rappresentato dalla sezione trasversale a forma di S e dal numero inferiore di lame) degli strumenti Genius Proflex, rispetto al TruNatomy e al Vortex Blue, potrebbero spiegare la sua maggiore resistenza alla fatica ciclica (Tabella 1). Sfortunatamente, i risultati del Genius Proflex non possono essere confrontati con la letteratura, poiché non esiste ancora una pubblicazione scientifica sulle sue proprietà meccaniche. D'altra parte, i confronti tra il TruNatomy e il Vortex Blue hanno mostrato risultati contrastanti. Mentre in uno studio non è stata osservata alcuna differenza statistica nel numero medio di cicli fino alla frattura nel Vortex Blue (523,9) e nel TruNatomy (436,8), in un altro studio, il TruNatomy ha mostrato un numero medio di cicli fino alla frattura più elevato (1238,8) rispetto al Vortex Blue (529,5). Questi studi sono stati condotti a temperatura corporea (35–37˚C), e queste dissimilarità potrebbero essere spiegate da differenze negli angoli di curvatura dei canali simulati (90˚ vs. 60˚).

Sebbene siano state osservate differenze nel test di fatica ciclica, gli strumenti hanno mostrato risultati simili nell'assay di resistenza torsionale. Questo test ha seguito le linee guida ISO 3630-3631 che raccomandano di misurare la resistenza torsionale di uno strumento solo a 3 mm dalla sua punta. Questo aspetto metodologico può spiegare le somiglianze osservate poiché, a questo livello specifico, le minori differenze tra gli strumenti riguardo al conico (0.04v per TruNatomy e 0.04 per Vortex Blue e Genius Proflex) sono compensate dal loro design trasversale dissimile e dal nucleo metallico. Sebbene ci sia poco dibattito riguardo a questo aspetto metodologico, è possibile che analisi della resistenza torsionale eseguite a altri livelli degli strumenti possano portare a risultati diversi da quelli ottenuti qui.

In questo studio, è stata osservata una scoperta interessante nel test di flessione. Sebbene ci si aspetterebbe che strumenti altamente flessibili performassero meglio nel test di resistenza alla fatica ciclica, il TruNatomy era lo strumento più flessibile, ma aveva il minor numero di cicli fino alla frattura (Tabella 1). Questo apparente risultato contraddittorio può essere spiegato a causa delle differenze nel piccolo diametro del filo di NiTi utilizzato per produrre il TruNatomy (0.8 mm) rispetto al Genius Proflex e al Vortex Blue (1.0 mm e 1.2 mm, rispettivamente). Considerando che nel test di flessione, tutti gli strumenti sono fissati nel portafile, il filo più piccolo può avere un'influenza diretta su questo risultato.

L'idea alla base degli strumenti Genius Proflex è sfruttare le diverse fasi cristallografiche della lega NiTi, a seconda delle esigenze cliniche. Ad esempio, ci si aspetterebbe che, durante il percorso di scorrimento, lo strumento subisca un sovraccarico torsionale, richiedendo un'alta resistenza al torque per evitare fratture inaspettate, mentre, per l'ingrandimento apicale, specialmente nei canali curvi, la resistenza alla fatica flessionale sarebbe più rilevante del sovraccarico torsionale. In questo modo, se tutti gli strumenti di un set fossero sottoposti allo stesso trattamento termico, i cambiamenti metallurgici ottenuti sarebbero più benefici per alcuni strumenti rispetto ad altri. Pertanto, il presente studio mirava anche ad analizzare tutti i set di strumenti del sistema Genius Proflex (25/0.06; 13/0.03; 17/0.05; 25/0.04; 35/0.04) riguardo alle loro temperature di trasformazione di fase (Figura 2B). I diversi profili di temperatura di trasformazione negli strumenti personalizzati trattati termicamente Genius Proflex sono stati mostrati dallo strumento per il percorso di scorrimento (13/0.03), che ha presentato una trasformazione molto distinta dalla fase R alla martensite B19′ durante il raffreddamento (Figura 2B), rispetto al 25/0.06 (colore della lama giallastro) e al 35/0.04 (colore della lama bluastro).

Oltre ai test meccanici, questo studio ha anche valutato la capacità di modellatura dei sistemi rotanti selezionati utilizzando la tecnologia micro-CT gold-standard non distruttiva. Questo strumento analitico consente la standardizzazione della selezione dei campioni, evitando bias legati alla morfologia del canale radicolare, e la valutazione di diversi parametri morfometrici dopo la preparazione del canale radicolare. Sebbene siano state osservate differenze nel design e nel comportamento meccanico tra gli strumenti testati (Tabella 1), tutti i protocolli di preparazione erano simili in termini di dentina rimossa dopo la preparazione, detriti di tessuto duro creati dai protocolli di preparazione e pareti del canale non preparate. Inoltre, non è stata osservata alcuna frattura dello strumento o deviazione significativa dal percorso originale del canale. Le dimensioni simili della punta e del conico degli strumenti testati potrebbero spiegare questi risultati, che sono in linea con studi precedenti che utilizzano strumenti di dimensioni e conici equivalenti. Nella letteratura, sia i sistemi TruNatomy che Vortex Blue sono stati valutati riguardo alla loro capacità di modellatura utilizzando la tecnologia micro-CT. Sebbene siano state utilizzate diverse strategie metodologiche in questi studi, nel complesso, i loro risultati erano simili a quelli della presente ricerca riguardo alle ampie percentuali di aree di pareti di canali non toccati (TruNatomy: 50%; Vortex Blue: 58.8%), alla bassa quantità di rimozione della dentina dopo la preparazione del canale e al piccolo accumulo di detriti di tessuto duro (sistema Vortex Blue: 0.16 mm3).

La ricerca multimodale può essere vista come uno dei principali punti di forza della presente ricerca, che ha permesso una valutazione più completa dei profili e dei comportamenti degli strumenti. Inoltre, l'uso della DSC ha consentito una comprensione più ampia della questione della temperatura, rispetto ai test basati su una singola temperatura, qualunque essa sia. Tra le limitazioni del presente studio vi è il fatto che non sono stati condotti altri test rilevanti, come l'efficienza di taglio, la microdurezza e la resistenza al buckling. Studi futuri che utilizzano l'approccio multimodale dovrebbero includere questi test aggiuntivi per confrontare e giustificare questa nuova tendenza dei produttori a produrre set di strumenti con leghe di NiTi trattate termicamente su misura. Conoscere le caratteristiche di questi strumenti può aiutare i clinici a prendere una decisione migliore riguardo a quali strumenti selezionare in una particolare situazione clinica.

Conclusioni

Gli strumenti Genius Proflex, Vortex Blue e TruNatomy hanno mostrato differenze riguardo al numero di lame, angoli elicoidali, design della sezione trasversale, geometria della punta, temperature di trasformazione di fase, resistenza alla fatica ciclica e flessibilità, ma erano simili in termini di rapporti nichel–titanio, coppia massima, angolo di rotazione prima della frattura e capacità di modellamento.

Autori: Emmanuel J. N. L. Silva, Jorge N. R. Martins, Natasha C. Ajuz, Henrique S. Antunes, Victor T. L. Vieira, Francisco M. Braz Fernandes, Felipe G. Belladonna e Marco A. Versiani

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