Caracterização do sistema rotatório ProTaper Ultimate tratado termicamente específico para arquivos

Resumo

Objetivo: Comparar o design, metalurgia e desempenho mecânico do sistema ProTaper (PT) Ultimate com instrumentos de dimensões semelhantes dos sistemas ProGlider, PT Gold e PT Universal.

Metodologia: Novos instrumentos PT Ultimate (n = 248) foram comparados com instrumentos de dimensões semelhantes dos sistemas ProGlider (n = 31), PT Gold (n = 155) e PT Universal (n = 155) em relação ao número de espirais, ângulo helicoidal, simetria da lâmina, geometria da ponta, acabamento superficial, proporção níquel/titânio, temperaturas de transformação de fase e desempenho mecânico. Testes de anova unidirecional e medianas não paramétricas de Mood foram utilizados para comparação estatística (α = 5%).

Resultados: Todos os instrumentos apresentaram lâminas simétricas sem superfícies radiais ou laterais planas, acabamento superficial semelhante e uma proporção de níquel/titânio quase equiatômica, enquanto o número de espirais, ângulos helicoidais e a geometria da ponta eram diferentes. Os instrumentos PT Ultimate mostraram 3 tratamentos térmicos distintos que correspondiam à cor de seu fio metálico. Os instrumentos Slider e ProGlider tiveram temperaturas de início da fase R (Rs) e de término da fase R (Rf) semelhantes. Os instrumentos SX, F1, F2, F3 e Shaper mostraram tratamentos térmicos equivalentes (Rs ~45.6°C e Rf ~28.3°C) que eram semelhantes aos seus equivalentes PT Gold (Rs ~47.9°C e Rf ~28.2°C), mas completamente distintos dos PT Universal (Rs ~16.2°C e Rf ~−18.2°C). Entre os instrumentos PT Ultimate, os menores torques máximos foram observados nos instrumentos SX (0.44 N cm), Slider (0.45 N cm) e Shaper (0.60 N cm), enquanto o maior foi notado no FXL (4.90 N cm). Os instrumentos PT Ultimate Slider e ProGlider tiveram cargas torsionais semelhantes (~0.40 N cm) e cargas de flexão (~145.0 gf) (p = 1.000), enquanto os outros instrumentos PT Ultimate mostraram torque máximo estatisticamente significativamente menor, maior ângulo de rotação e menor carga de flexão (maior flexibilidade) do que seus equivalentes dos sistemas PT Universal e PT Gold.

Conclusões: O sistema PT Ultimate compreende instrumentos com 3 tratamentos térmicos distintos que mostraram temperaturas de transformação de fase semelhantes às suas contrapartes tratadas termicamente. Os instrumentos PT Ultimate apresentaram menor resistência torsional e superior flexibilidade em comparação com seus equivalentes, enquanto o torque máximo, o ângulo de rotação e as cargas de flexão aumentaram progressivamente com seus tamanhos.

Introdução

Instrumentos de níquel-titânio (NiTi) têm sido amplamente utilizados para realizar o alargamento mecânico do sistema de canal radicular. Ao longo de vários anos, melhorias sucessivas foram introduzidas nesses instrumentos, incluindo diferentes tratamentos térmicos empregados durante o processo de fabricação (Rubio et al., 2022; Zupanc et al., 2018). Essas mudanças podem levar a arranjos cristalográficos distintos da liga NiTi em temperaturas específicas, influenciando, em última análise, o comportamento mecânico desses instrumentos (Martins et al., 2022).

Alguns exemplos de ligas tratadas termicamente são o M-wire (Dentsply Tulsa Dental), que incorpora um tratamento térmico antes da produção da liga, e os fios Gold e Blue tratados termicamente (Dentsply Tulsa Dental), que recebem um tratamento térmico pós-molagem (Zupanc et al., 2018). De acordo com Gao et al. (2012), comportamentos mecânicos diferentes são esperados ao abordar instrumentos de dimensões semelhantes fabricados a partir de NiTi austenítico, M-wire ou ligas tratadas termicamente Blue. Nesses casos, os instrumentos M-wire tendem a ter torques máximos mais altos, enquanto os fios tratados termicamente Blue apresentam menor resistência à flexão (alta flexibilidade) e maior resistência à fadiga cíclica e grau de rotação sob estresse de torção (De-Deus et al., 2017; Duke et al., 2015). Da mesma forma, instrumentos tratados termicamente Gold geralmente apresentam superior resistência à fadiga cíclica e flexibilidade, mas menor resistência torsional quando comparados com instrumentos de liga NiTi convencional (austenítico) de dimensões semelhantes (Elnaghy & Elsaka, 2016; Plotino et al., 2017). Essas melhorias podem ser consideradas relevantes em um ambiente clínico, pois podem estender a vida útil dos instrumentos, ao mesmo tempo em que preservam o caminho original do principal canal radicular (Zupanc et al., 2018). Além disso, o desenvolvimento de instrumentos com características diferentes oferece aos clínicos a oportunidade de escolher o mais apropriado para uma morfologia específica de raiz ou canal.

Os instrumentos rotatórios de NiTi da família ProTaper (PT) são provavelmente os sistemas mais conhecidos e duradouros disponíveis atualmente no mercado. Em 2001, quando a primeira geração deste sistema foi lançada, os instrumentos eram feitos de uma liga de NiTi convencional com um design inovador que utilizava múltiplos afunilamentos de porcentagens crescentes ou decrescentes em um único arquivo (Ruddle, 2005). Este sistema originalmente compreendia 3 instrumentos de modelagem (SX [19/.04v], S1 [18/.02v] e S2 [20/.04v]) e 3 instrumentos de finalização (F1 [20/.07v], F2 [25/.08v] e F3 [30/.09v]) com bordas de corte afiadas e sem superfícies radiais. Mais tarde, 2 instrumentos de finalização maiores (F4 [40/.06v] e F5 [50/.05v]) foram adicionados a este conjunto e o sistema mudou seu nome para PT Universal (Dentsply Maillefer). A próxima geração foi lançada em 2013, o PT Next (Dentsply Sirona Endodontics), e compreendia 5 instrumentos (tamanhos 17/.04v, 25/.06v, 30/.07v, 40/.06v e 50/.06v) fabricados em M-wire e projetados para ter um design desalinhado para melhorar a flexibilidade e minimizar o engajamento entre o instrumento e a dentina (Ruddle et al., 2013). Aproveitando os avanços tecnológicos em metalurgia, o sistema PT Universal evoluiu para PT Gold (Dentsply Sirona Endodontics) em 2014, um sistema em que os instrumentos têm as mesmas geometrias, mas a liga é tratada termomecanicamente (Gold Wire), resultando em uma flexibilidade melhorada e resistência à fadiga cíclica (Elnaghy & Elsaka, 2016). Neste mesmo ano, o ProGlider (16/.02v) (Dentsply Sirona Endodontics), um instrumento rotatório auxiliar que utiliza a tecnologia M-Wire, também foi introduzido para a preparação de caminho de deslizamento mecânico (Ruddle et al., 2014).

O novo sistema rotatório PT Ultimate (Dentsply Sirona Endodontics) é a última geração da família PT e é um dos primeiros sistemas a aproveitar arranjos cristalográficos distintos induzidos por uma tecnologia de tratamento térmico específico para produzir um conjunto de instrumentos com diferentes comportamentos mecânicos, visando garantir um equilíbrio entre flexibilidade e resistência. De acordo com o fabricante, os 8 instrumentos que compõem este sistema (Slider [16/.02v], SX [20/.03v], Shaper [20/.04v], F1 [20/.07v], F2 [25/.08v], F3 [30/.09v], FX [35/.12v] e FXL [50/.10v]) são fabricados utilizando 3 ligas diferentes tratadas termicamente: M-wire (Slider), Gold-wire (SX, Shaper, F1, F2, F3) e Blue heat-treated wire (FX e FXL) (Dentsply Sirona, 2022). Considerando a falta de conhecimento em relação a este sistema, uma abordagem de pesquisa multimétodo foi conduzida para comparar o design, as características metalúrgicas e o desempenho mecânico do sistema PT Ultimate com instrumentos de tamanhos semelhantes dos sistemas ProGlider, PT Gold e PT Universal. A hipótese nula a ser testada era que não haveria diferença no comportamento mecânico entre esses diferentes instrumentos.

Material e métodos

Seleção de amostras

No total, 248 novos instrumentos rotatórios de NiTi selecionados aleatoriamente do novo PT Ultimate (31 instrumentos de cada tamanho – Slider, SX, Shaper, F1, F2, F3, FX, FXL – distribuídos entre avaliações de design, metalúrgicas e mecânicas) foram comparados em relação ao seu design, características metalúrgicas e comportamento mecânico com instrumentos semelhantes dos sistemas ProGlider (n = 31), PT Gold (n = 155; 31 instrumentos de cada tamanho – SX, S2, F1, F2, F3) e PT Universal (n = 155; 31 instrumentos de cada tamanho – SX, S2, F1, F2, F3) após terem sido previamente verificados quanto a deformações maiores (como desenrolamento ou descontinuidade significativa da lâmina) que os excluiriam do estudo. Todos os instrumentos tinham 25 mm de comprimento, exceto o SX (19 mm). Nenhuma deformação significativa foi observada sob o microscópio operatório (×13.6) (OPMI Pico; Carl Zeiss Surgical) em nenhum dos instrumentos e, portanto, nenhum deles foi excluído.

Design

A avaliação microscópica do design foi realizada com aumento de ×13.6 (OPMI Pico) em 6 instrumentos de cada tamanho de todos os sistemas testados, nos quais o número de lâminas e os ângulos helicoidais médios das 6 espirais mais coronais foram determinados (Image J v1.50e; Laboratório de Instrumentação Óptica e Computacional). Esses mesmos instrumentos foram adicionalmente avaliados por microscopia eletrônica de varredura (SEM) (Hitachi S-2400; Hitachi) para investigar a simetria das lâminas, a presença de superfícies radiais ou laterais planas (×20) e o design e tipo (ativo ou não ativo) das pontas (×40). O acabamento superficial também foi avaliado (×150) quanto à existência de microdefeitos, como reviravoltas de metal ou descontinuidades espirais.

Metalurgia

A espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS) foi realizada em 3 instrumentos de cada sistema testado em uma unidade SEM convencional (DSM-962 Carl Zeiss Microscopy GmbH) equipada com um detector EDS Inca X-act (Oxford Instruments NanoAnalysis) e configurada para 20 kV e 3,1 amperes. O vácuo inicial foi realizado por 10 min, e a aquisição de dados foi realizada em uma área de 500 × 400 μm por 1 min a uma distância de trabalho de 25 mm. As análises utilizaram a correção ZAF e as proporções dos elementos metálicos foram obtidas em um software dedicado (Microanalysis Suite v.4.14 software; Oxford Instruments NanoAnalysis). Testes de calorimetria diferencial de varredura (DSC) (DSC 204 F1 Phoenix; NETZSCH-Gerätebau GmbH) também foram realizados para determinar as temperaturas de transformação de fase (ASTM F2004-17, 2004) usando 2 instrumentos de cada tamanho de todos os sistemas testados. Um fragmento de 4–5 mm de comprimento (pesando 5–10 mg) foi obtido da lâmina ativa de cada instrumento e submetido a um banho de ataque (45% de ácido nítrico, 25% de ácido fluorídrico e 30% de água destilada) por 2 min. Após isso, a solução ácida foi neutralizada com água destilada e cada espécime foi montado em uma panela de alumínio dentro do dispositivo DSC, tendo uma panela vazia como controle. Cada ciclo térmico individual teve duração de 1 h 40 min e foi realizado sob proteção de nitrogênio gasoso (N2). As temperaturas do ciclo variaram de −150°C a 150°C com um ritmo de 10°C por minuto. Os resultados e gráficos do DSC foram obtidos usando o software NETZSCH Proteus Thermal Analysis (NETZSCH-Gerätebau GmbH). Um segundo teste foi realizado para confirmar os resultados do primeiro teste.

Testes mecânicos

O comportamento mecânico dos instrumentos foi avaliado testando suas resistências à torção e à flexão de acordo com especificações internacionais (Especificação ANSI/ADA nº 28, 2002; ISO 3630-3631, 2008). Os cálculos do tamanho da amostra para os testes mecânicos foram determinados levando em consideração as maiores diferenças nos resultados obtidos por 2 dos instrumentos avaliados do sistema PT Ultimate após 6 medições iniciais. Considerando um erro do tipo alfa de 0,05 e um poder de 80%, os tamanhos de amostra determinados para o torque máximo (tamanho do efeito: 4,45 ± 2,38; Slider vs. FXL), ângulo de rotação (tamanho do efeito: 279,88 ± 162,04; Shaper vs. FXL) e carga máxima de flexão (tamanho do efeito: 245,42 ± 129,27; Shaper vs. FX) foram 6, 7 e 6 instrumentos, respectivamente. O tamanho final da amostra para cada teste foi definido como 10 instrumentos para todos os grupos.

No teste de torção, os instrumentos foram montados em uma posição reta em um torsiômetro (TT100; Odeme Dental Research) e fixados em seus 3 mm apicais. Em seguida, foram girados a uma velocidade constante de 2 rpm no sentido horário até a fratura. O torque máximo suportado antes da ruptura (em N cm) e o ângulo de rotação (em graus) foram avaliados com um software dedicado (Odeme Analysis TT100, Odeme Dental Research). No teste de flexão, os instrumentos foram montados no suporte de arquivos e posicionados a 45° em relação ao chão, enquanto seus 3 mm apicais estavam conectados a um fio ligado a uma máquina de teste universal (DL-200 MF; EMIC). O teste foi realizado utilizando uma carga de 20 N aplicada a uma velocidade constante de 15 mm/min até que o instrumento alcançasse um deslocamento de 45°. A carga máxima necessária para induzir esse deslocamento foi registrada em grama/força (gf) usando o software Tesc v3.04 (Mattest Automação e Informática).

Análise estatística e relatórios

A normalidade dos dados foi avaliada usando o teste de Shapiro-Wilk e apresentada como média (desvio padrão) ou mediana (intervalo interquartil), dependendo de sua distribuição. Testes post hoc de Tukey para ANOVA de uma via foram utilizados para avaliar diferenças nos ângulos helicoidais médios, enquanto o teste da mediana de Mood, não paramétrico, foi empregado para comparar o torque máximo, o ângulo de rotação e a carga máxima de flexão entre os instrumentos (SPSS v22.0 para Windows; SPSS Inc.). O nível de significância foi estabelecido em 5%. O presente manuscrito foi escrito de acordo com as diretrizes dos Itens de Relato Preferenciais para Estudos de Laboratório em Endodontia (PRILE) 2021 (Figura 1) (Nagendrababu et al., 2021).

Resultados 

Design

A Tabela 1 resume as análises de design, enquanto a Figura 2 mostra as imagens de MEV dos instrumentos avaliados. Todos os arquivos testados tinham lâminas simétricas sem superfícies radiais ou lados planos.

O PT Ultimate Slider era semelhante ao ProGlider em termos de tamanho da ponta, acabamento da superfície e ângulo helicoidal, mas tinha uma área ativa mais curta com um número menor de lâminas e uma seção transversal em paralelogramo, enquanto o ProGlider tinha uma seção transversal horizontal quadrada. O número de lâminas do PT Ultimate Shaper e dos Finalizadores (F1, F2 e F3) diminuiu (de 18 para 12), à medida que o diâmetro aumentava, e era maior do que seus equivalentes, cujas espirais também diminuíram de 11 (S2) para 9 (F3). No geral, os ângulos helicoidais eram semelhantes entre os instrumentos, no entanto, o PT Ultimate F1 e F2 apresentaram ângulos significativamente menores do que seus equivalentes PT Universal e PT Gold (Tabela 1). O PT Ultimate Shaper e os Finalizadores tinham uma seção transversal em paralelogramo desalinhada, enquanto todos os instrumentos análogos tinham uma forma triangular convexa na seção transversal, exceto pelos instrumentos F3 que tinham uma seção transversal triangular côncava. O PT Ultimate FX e FXL tinham o menor número de lâminas e ângulos helicoidais entre os sistemas testados, mas seções transversais semelhantes aos outros instrumentos PT Ultimate. As pontas do PT Ultimate Shaper e dos Finalizadores eram semelhantes, mas diferentes do Slider, FX e FXL, enquanto nos outros sistemas, a geometria das pontas era distinta entre si. Nenhuma das pontas pôde ser claramente identificada como ativa.

Análises visuais e microscópicas de todos os instrumentos não revelaram deformações ou defeitos significativos. Em geral, o acabamento superficial foi semelhante, com marcas de fabricação paralelas em todos os instrumentos e apenas alguns microdefeitos.

Metalurgia

Testes de espectroscopia de raios X por dispersão de energia mostraram uma relação de elementos níquel/titânio quase equiatômica em todos os instrumentos, sem outro elemento metálico. Análises de DSC dos 8 instrumentos do sistema PT Ultimate revelaram 3 tratamentos térmicos distintos que corresponderam à cor de sua liga metálica (Figura 3). Os instrumentos Slider e ProGlider apresentaram temperaturas de início da fase R (Rs) e fim da fase R (Rf) semelhantes. Os instrumentos SX, F1, F2, F3 e Shaper mostraram tratamentos térmicos equivalentes (Rs ~45,6°C e Rf ~28,3°C) que foram semelhantes aos seus equivalentes PT Gold (Rs ~47,9°C e Rf ~28,2°C), mas completamente distintos dos PT Universal (Rs ~16,2°C e Rf ~−18,2°C). Os instrumentos PT Ultimate FX e FXL mostraram curvas de DSC semelhantes, com temperaturas de transformação de fase variando de 29,4°C (Rs) e 19,8°C (Rf) durante o resfriamento, e 7,7°C (início austenítico [As]) e 36,4°C (fim austenítico [Af]) durante o aquecimento (Tabela 2, Figura 3).

Testes mecânicos

Entre os instrumentos PT Ultimate, os menores torques máximos foram observados nos instrumentos SX (0,44 N cm), Slider (0,45 N cm) e Shaper (0,60 N cm), enquanto o maior foi notado no FXL (4,90 N cm) (Tabela 1). Os menores e maiores ângulos de rotação foram observados nos instrumentos Shaper (418°) e FXL (712°), respectivamente. Embora o teste de flexão tenha revelado uma tendência geral dos instrumentos a se tornarem menos flexíveis à medida que aumentavam de tamanho, o maior instrumento deste sistema (FXL) mostrou uma carga máxima significativamente menor (294,4 gf) do que o instrumento FX (410,9 gf), que foi o menos flexível entre os instrumentos de 25 mm (Tabela 1, Figura 4). O PT Ultimate Slider e o ProGlider apresentaram resultados de carga torsional (p = 1,000) e carga de flexão (p = 1,000) semelhantes, enquanto, em geral, os outros instrumentos PT Ultimate mostraram torque máximo estatisticamente significativamente menor, maior ângulo de rotação e menor carga de flexão (maior flexibilidade) do que seus equivalentes dos sistemas PT Universal e PT Gold (Tabela 1, Figura 4).

Discussão 

Este estudo apresenta dados originais sobre o sistema rotatório específico de arquivo PT Ultimate, recentemente lançado, utilizando o conceito de pesquisa multimétodo, uma abordagem que fornece mais informações, melhor compreensão e validação interna e externa superior do que uma avaliação de método único ou duplo (Martins et al., 2021c). No geral, o conceito do sistema PT Ultimate parece combinar várias características de instrumentos anteriores desenvolvidos pela mesma empresa, incluindo o afunilamento variável (ProTaper), o chamado conceito de ‘Deep Shape’ ou afunilamento apical aumentado (ProTaper), a seção transversal de paralelogramo fora do centro (PT Next, TruNatomy), o instrumento auxiliar FXL de grande afunilamento (ProFile GT) e o uso de ligas metálicas tratadas termicamente M-Wire (ProGlider, PT Next), Gold wire (PT Gold, WaveOne Gold) e Blue wire (Vortex Blue, Reciproc Blue). Entre os instrumentos PT Ultimate, foi observado que o torque máximo sustentável antes da fratura e as cargas de flexão máximas aumentaram com o tamanho dos instrumentos (Tabela 1, Figura 4), um resultado esperado considerando estudos anteriores sobre sistemas de múltiplos arquivos que relatam torques mais altos e menos flexibilidade em instrumentos maiores (Kramkowski & Bahcall, 2009; Ninan & Berzins, 2013; Pedulla et al., 2018; Viana et al., 2010; Wycoff & Berzins, 2012). Em contraste, nenhum padrão pôde ser demonstrado no ângulo de rotação de acordo com o tamanho dos instrumentos, mas resultados mistos nesse parâmetro mecânico também foram relatados por vários autores (Kramkowski & Bahcall, 2009; Ninan & Berzins, 2013; Pedulla et al., 2018; Wycoff & Berzins, 2012). No entanto, os diferentes arranjos cristalográficos dos instrumentos PT Ultimate não pareceram influenciar seu comportamento mecânico, uma vez que esses resultados poderiam ser explicados principalmente por diferenças nas dimensões dos instrumentos. Uma exceção foi observada no maior instrumento do sistema PT Ultimate, o FXL (50/.10v), que era mais flexível do que o FX (35/.12v), um instrumento feito com a mesma liga de tratamento térmico, mas com dimensões menores (Tabela 1, Figura 3). Este resultado aparentemente contraditório pode ser explicado considerando que a parte ativa do FXL tem apenas 7 mm de comprimento e, portanto, o resultado do teste de flexão refletiu o diâmetro da seção transversal de sua porção não ativa, que é menor (1 mm) do que o instrumento FX (1,2 mm em D16).

A performance mecânica dos instrumentos testados pode ser parcialmente explicada pelas dessemelhanças observadas em sua geometria, principalmente porque as mudanças no design do novo sistema PT Ultimate não permitem uma comparação direta com as versões antigas dos instrumentos ProTaper, destacando a importância de uma análise multimétodo para entender adequadamente seu comportamento mecânico. Os resultados apresentados demonstraram que o PT Ultimate Shaper e os Finishers (F1, F2 e F3) tiveram menor resistência à torção e superior flexibilidade (maior ângulo de rotação e menor carga de flexão) em comparação com seus equivalentes (Tabela 1, Figura 4) e a hipótese nula foi rejeitada. Considerando as semelhanças dos instrumentos testados em termos de relação níquel/titânio e acabamento superficial, os resultados desses instrumentos PT Ultimate podem ser explicados principalmente não apenas por seus designs diferentes, como o alto número de espirais (McSpadden, 2007) (Tabela 1) e a seção transversal de paralelogramo fora do centro (Martins et al., 2020) (Figura 2), mas também por seu arranjo cristalográfico em comparação com o PT Universal totalmente austenítico, uma vez que a liga do sistema PT Gold possui tratamento térmico semelhante (Figura 3, Tabela 2). Comparado com os outros instrumentos testados, a flexibilidade reduzida dos instrumentos SX (Tabela 1, Figura 4) pode estar relacionada ao seu comprimento mais curto (19 mm), o que levou a um aumento exponencial na tensão necessária para aplicar a força durante o teste de flexão padronizado.

As ligas de NiTi podem ter três fases microestruturais distintas chamadas austenita, fase R e martensita, que podem influenciar diretamente o comportamento mecânico dos instrumentos endodônticos (Elnaghy & Elsaka, 2016; Plotino et al., 2017; Zupanc et al., 2018). A fase austenítica da liga de NiTi é relativamente rígida, dura e tem flexibilidade limitada. Quando uma tensão é aplicada a esse tipo de instrumento, pode ocorrer uma transformação da arrumação cristalográfica austenítica para a martensítica em um processo chamado transformação martensítica induzida por tensão. Essa reorganização atômica leva a uma característica conhecida como superelasticidade, caracterizada por uma reorganização de forma que pode devolver o instrumento à sua forma original sem qualquer deformação definitiva quando a tensão induzida é interrompida ou reduzida (Shen et al., 2011), o que significa que seu módulo elástico mais baixo, em comparação com instrumentos de aço inoxidável, proporciona flexibilidade superior (Zupanc et al., 2018). A forma austenítica e suas características de superelasticidade caracterizam a liga convencional de NiTi que tem sido utilizada em sistemas como o ProTaper Universal testado neste estudo.

O arranjo cristalográfico da liga NiTi observado em uma faixa de temperatura mais alta é definido como a fase austenítica e é caracterizado por uma rede do tipo B2 (simetria cúbica). Quando a temperatura da liga diminui abaixo da faixa de temperatura de transformação, a transformação martensítica ocorre da fase austenítica para a fase martensítica. Esta fase martensítica exibe uma rede monoclínica (tipo B19') que pode ser revertida para a rede do tipo B2 ao aquecer a liga acima da faixa de temperatura de transformação (Thompson, 2000). Este fenômeno de mudança das propriedades físicas que permite que uma liga NiTi deformada recupere sua forma original quando aquecida é conhecido como memória de forma (Zupanc et al., 2018). As empresas aproveitam essa propriedade para produzir instrumentos martensíticos que são tratados termicamente durante sua fabricação para elevar suas temperaturas de transformação de fase. Como resultado, esses instrumentos são mais macios, mais dúcteis e têm superior flexibilidade, resistência à fadiga cíclica e menor resistência ao estresse torsional do que instrumentos com arranjos cristalográficos austeníticos. Várias designações foram dadas a essas ligas NiTi tratadas termicamente, como M-wire, CM wire, Gold wire, Blue wire ou MaxWire (Zupanc et al., 2018). Não obstante o fato de que todos eles compartilham características martensíticas semelhantes, eles têm arranjos cristalográficos distintos em temperatura de serviço e, consequentemente, comportamentos mecânicos diferentes (Zupanc et al., 2018), conforme ilustrado pelos resultados presentes (Tabela 1, Figuras 3 e 4). Outro tipo de transformação martensítica, que ocorre entre formas totalmente austeníticas e totalmente martensíticas, é a transformação de fase R, que também pode ser considerada uma forma martensítica (Kuhn & Jordan, 2002). Consiste em uma disposição atômica romboédrica com características martensíticas termoelásticas e, assim como a fase martensítica, pode ser induzida por estresse ou temperatura. Muitos fabricantes têm utilizado essa transformação de fase R para produzir instrumentos com alguma ductilidade, mas com flexibilidade e resistência à fadiga cíclica aprimoradas, em comparação com instrumentos convencionais de NiTi (Zhou et al., 2013; Zupanc et al., 2018).

Uma das inovações do sistema PT Ultimate foi o tratamento térmico específico para arquivos com base nas dimensões dos instrumentos, apresentando fios tratados termicamente de M-wire (Slider), Gold (SX, Shaper e Finishers F1, F2 e F3) e Blue (Auxiliary Finishers FX e FXL), ou seja, instrumentos que apresentam 3 arranjos cristalográficos distintos de suas ligas metálicas (formas austeníticas mistas, R-phase e martensíticas dependendo da temperatura do instrumento) no mesmo sistema, uma característica confirmada neste estudo (Figura 3). A ideia por trás dessa abordagem é aproveitar as diferentes fases cristalográficas da liga NiTi para criar instrumentos com propriedades aprimoradas de acordo com os requisitos de uso. Os instrumentos Slider e ProGlider mostraram curvas DSC equivalentes que foram consistentes com os instrumentos de M-wire (Martins et al., 2021a; Martins et al., 2021b), mas distintas dos outros instrumentos do sistema PT Ultimate (Tabela 2, Figura 3). O Slider possui um arranjo cristalográfico austenítico mais R-phase tanto em temperatura ambiente quanto em temperatura corporal e, portanto, mudanças menores em seu comportamento mecânico podem ser esperadas nessa faixa de temperatura de serviço. Os Shapers e Finishers (F1, F2 e F3) do sistema PT Ultimate parecem apresentar um arranjo cristalográfico martensítico à temperatura ambiente após a fabricação e tendem a adquirir características mistas austeníticas mais R-phase ao atingir a temperatura corporal, significando que, em temperaturas mais altas, os instrumentos podem desenvolver algumas características da liga austenítica. Esses instrumentos apresentam uma transformação de R-phase ao esfriar (entre 44,3°C [Rs] e 28,3°C [Rf]) com uma transição para B19' a uma temperatura muito baixa (abaixo de −50°C), mas com uma curva DSC dupla de B19' para R-phase e para B2 ao aquecer em uma faixa de temperatura mais proximal (entre 9,4°C e 50,1°C) (Figura 3). Essas temperaturas de transformação foram semelhantes às de seus instrumentos análogos PT Gold, mas distintas dos PT Universal (Tabela 2, Figura 3), e seguiram relatórios anteriores testando instrumentos de fio de ouro (Martins et al., 2021b).

Os instrumentos auxiliares FX e FXL do sistema PT Ultimate mostraram curvas DSC e temperaturas de transformação de fase entre 29,4°C (Rs) e 19,8°C (Rf) durante o resfriamento e 7,7°C (As) e 36,4°C (Af) durante o aquecimento (Tabela 2), corroborando com estudos anteriores que testaram instrumentos de fio tratado a quente Blue (Martins et al., 2021b). Esses 2 instrumentos apresentam um arranjo cristalográfico martensítico à temperatura ambiente, que tende a mudar para uma forma austenítica à temperatura do corpo. Portanto, espera-se que a incorporação de mais características austeníticas nesses instrumentos ocorra se sua temperatura aumentar durante os procedimentos de preparação do canal radicular, diminuindo sua flexibilidade (Oh et al., 2020) e sua capacidade de suportar altos torques máximos (Silva et al., 2018). No entanto, esses resultados levantam dúvidas quanto à decisão do fabricante de usar o fio tratado a quente Blue nos instrumentos auxiliares FX e FXL. Um possível argumento seria a intenção de aumentar sua fase austenítica, melhorando, consequentemente, sua resistência à torção. Mas isso não faz sentido, uma vez que ambos os instrumentos são recomendados para serem usados apenas em canais anatômicos retos e grandes que foram previamente alargados por outros instrumentos (Ruddle, 2022), uma condição na qual eles são submetidos apenas a uma baixa tensão de torção. Portanto, ainda falta uma explicação adequada do fabricante sobre a vantagem de usar o fio tratado a quente Blue nesses instrumentos auxiliares. Considerando que os sistemas PT Gold e PT Universal não possuem instrumentos com dimensões semelhantes às de FX e FXL, nenhuma comparação com outros instrumentos pôde ser feita.

As principais limitações deste estudo incluem não avaliar parâmetros como resistência à fadiga cíclica, eficiência de corte e capacidade de conformação, que devem ser incluídos em estudos futuros. Além disso, também não foi possível determinar a real influência das diferentes seções transversais nas propriedades mecânicas dos instrumentos testados. Por outro lado, os principais pontos fortes foram fornecer informações essenciais sobre o design, metalurgia e comportamento mecânico do PT Ultimate, um sistema que compreende instrumentos com tratamentos térmicos específicos e arranjos cristalográficos distintos de suas ligas metálicas, por meio de uma pesquisa multimétodo utilizando diretrizes internacionais bem estabelecidas (ANSI/ADA Specification No. 28, 2002; ASTM F2004-17, 2004; ISO 3630-3631, 2008). Essa abordagem metodológica permite uma compreensão mais abrangente dos resultados, uma vez que supera as limitações inerentes a cada teste. Considerando que o novo sistema PT Ultimate apresentou menor resistência à torção e maior flexibilidade do que seus equivalentes, os clínicos podem se beneficiar desse sistema em casos clínicos que requerem essas características, como canais radiculares curvados e não constritos, em vez do PT Universal ou PT Gold; no entanto, considerando a falta de informações sobre esse sistema recentemente lançado, mais estudos ainda são necessários para orientar as recomendações clínicas.

Conclusões

O novo sistema PT Ultimate compreende instrumentos com três tratamentos térmicos distintos que mostraram design diferente, mas acabamento superficial semelhante, proporções de níquel/titânio e temperaturas de transformação de fase em relação aos seus análogos tratados termicamente. Enquanto Slider e ProGlider apresentaram comportamento mecânico semelhante, os outros instrumentos PT Ultimate mostraram menor resistência à torção e superior flexibilidade em comparação com seus equivalentes, enquanto o torque máximo, ângulo de rotação e cargas de flexão aumentaram progressivamente com seus tamanhos.

Autores: Jorge N. R. Martins, Emmanuel João Nogueira Leal Silva, Duarte Marques, Natasha Ajuz, Mário Rito Pereira, Rui Pereira da Costa, Francisco Manuel Braz Fernandes, Marco Aurélio Versiani

Referências:

1. ANSI/ADA Especificação No. 28-2002. (2002) Arquivos e alargadores de canal radicular, tipo K para uso manual.
2. ASTM F2004-17. (2004) ASTM International. Método de teste padrão para temperatura de transformação de ligas de níquel-titânio por análise térmica:1–5.
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