Uma Avaliação Multimétodo de um Novo Sistema de Arquivos Rotatórios de Níquel-Titânio Tratados Termicamente Personalizados

Resumo

Este estudo teve como objetivo comparar três sistemas rotatórios endodônticos. Os novos instrumentos Genius Proflex (25/0.04), Vortex Blue (25/0.04) e TruNatomy (26/0.04v) (n = 41 por grupo) foram analisados quanto ao design, metalurgia e desempenho mecânico, enquanto a capacidade de conformação (paredes de canal intocadas, volume de dentina removida e detritos de tecido duro) foi testada em 36 canais radiculares anatomica mente correspondentes de molares mandibulares. Os resultados foram comparados usando ANOVA de uma via, teste post hoc de Tukey e teste de Kruskal-Wallis, com um nível de significância estabelecido em 5%. Todos os instrumentos mostraram seções transversais simétricas, com lâminas assimétricas, sem superfícies radiais, sem defeitos maiores e quase razões equiatômicas de níquel-titânio. Diferenças foram observadas no número de lâminas, ângulos helicoidais, design da seção transversal e geometria da ponta. Os instrumentos Genius Proflex e TruNatomy apresentaram as temperaturas de início e fim da fase R mais alta e mais baixa, bem como o maior e o menor tempo e ciclos até a fratura (p < 0.05), respectivamente. O TruNatomy teve a maior flexibilidade (p < 0.05), enquanto nenhuma diferença foi observada entre o Genius Proflex e o Vortex Blue (p > 0.05). Nenhuma diferença entre os sistemas testados foi observada em relação ao torque máximo, ângulo de rotação antes da fratura e capacidade de conformação (p > 0.05). Os instrumentos mostraram semelhanças e diferenças em seu design, metalurgia e propriedades mecânicas. No entanto, sua capacidade de conformação foi semelhante, sem erros clinicamente significativos. Compreender essas características pode ajudar os clínicos a tomar decisões sobre qual instrumento escolher para uma situação clínica particular.

Introdução

A tecnologia por trás da metalurgia de ligas de níquel-titânio (NiTi) permitiu o desenvolvimento de novos arquivos endodônticos rotatórios com uma variedade de designs e eficiência e segurança aprimoradas, visando reduzir acidentes iatrogênicos, como desvio ou perfuração. Atualmente, os procedimentos de conformação usando instrumentos rotatórios de NiTi são mais previsíveis e mais fáceis quando comparados à preparação manual com arquivos de aço inoxidável. As ligas de NiTi usadas para produzir instrumentos endodônticos têm uma proporção quase equiatômica de elementos de níquel e titânio e podem ter três fases microestruturais, a saber, austenita, fase R e martensita, responsáveis pelo seu comportamento mecânico. A liga de NiTi superelástica convencional tem uma estrutura de austenita predominante tanto em temperatura ambiente (20˚C) quanto em temperatura corporal (37˚C), e por essa razão, é relativamente rígida, dura e tem flexibilidade limitada. Para superar essa limitação, novos processos de fabricação utilizando tratamento térmico foram desenvolvidos para produzir instrumentos endodônticos de NiTi com maiores quantidades da fase martensita estável. Em sua forma martensita, a liga de NiTi é macia, dúctil e pode ser facilmente deformada, enquanto a transformação da fase R comumente aparece como uma fase intermediária na maioria dos fios de NiTi disponíveis comercialmente. Comparado a instrumentos austeníticos, foi relatado que instrumentos de NiTi tratados termicamente têm resistência aumentada à fadiga cíclica, resistência e flexibilidade, apresentando cargas de flexão mais baixas nos testes de flexão.

Na última década, as propriedades otimizadas dos instrumentos de NiTi tratados termicamente levaram as empresas a lançar vários novos sistemas rotatórios no mercado. O Vortex Blue (Dentsply Sirona, Baillagues, Suíça) foi introduzido em 2011, e o tratamento térmico proprietário melhorou suas propriedades mecânicas em comparação com seu predecessor, fabricado com a liga M-Wire. Os instrumentos rotatórios TruNatomy tratados termicamente (Denstply Sirona, Ballaigues, Suíça) possuem um afunilamento variável com um design de seção transversal de paralelogramo desalinhado, e estudos relataram sua capacidade de preservar a dentina radicular durante a preparação mecânica do canal radicular. O Genius Proflex (Medidenta, Las Vegas, NV, EUA) é um sistema rotatório multi-lâmina recentemente lançado, composto por instrumentos com diferentes seções transversais e submetidos a tratamentos térmicos distintos, resultando em lâminas ativas com cores diferentes (arroxeadas, azuladas e amareladas), visando garantir um equilíbrio entre flexibilidade e resistência, dependendo da massa metálica de cada instrumento na série (https://bit.ly/3rgSqEH (acessado em 25 de maio de 2022)). Até agora, não há evidências científicas disponíveis para apoiar sua eficiência ou segurança. Portanto, o objetivo deste estudo foi, utilizando uma abordagem multimétodo, avaliar o design, metalurgia, desempenho mecânico e capacidade de conformação dos instrumentos rotatórios Vortex Blue, TruNatomy e Genius Proflex. A hipótese nula a ser testada na presente pesquisa era que não haveria diferenças entre esses instrumentos em relação às propriedades avaliadas.

Materiais e Métodos

Novos instrumentos de NiTi de 25 mm (n = 123) de 3 sistemas rotatórios (41 por grupo; Genius Proflex (25/0.04), TruNatomy (26/0.04v) e Vortex Blue (25/0.04)) (Figura 1) foram comparados em relação ao design, características metalúrgicas e comportamento mecânico. Além disso, 48 instrumentos (16 por grupo) foram utilizados para testar a capacidade de conformação de cada sistema em canais radiculares de molares mandibulares extraídos. Os instrumentos foram previamente examinados sob um estereomicroscópio (×13.6 de aumento; Opmi Pico, Carl Zeiss Surgical, Oberkochen, Alemanha) em busca de defeitos que os excluíssem dos testes, mas nenhum foi excluído.

Design de Instrumentos

O número de lâminas ativas (em unidades) e os ângulos helicoidais (em graus) nas 6 flautas mais coronais de 6 arquivos endodônticos selecionados aleatoriamente de cada sistema foram avaliados sob estereomicroscopia (×13.6 de ampliação; Opmi Pico) utilizando o software ImageJ v1.50e (Laboratório de Instrumentação Óptica e Computacional, Madison, WI, EUA). Esses mesmos instrumentos foram posteriormente analisados em um microscópio eletrônico de varredura convencional (Hitachi S-2400, Hitachi, Tóquio, Japão) em diferentes ampliações (×100 e ×500) para avaliar seu design de lâmina (terras radiais e simetria), forma da seção transversal, geometria da ponta (ativa ou não ativa) e acabamento superficial.

Caracterização Metalúrgica

A análise elemental semi-quantitativa de 3 instrumentos de cada sistema testado foi realizada para avaliar a proporção de níquel e titânio, ou a presença de qualquer outro elemento, utilizando um microscópio eletrônico de varredura (S-2400; Hitachi) equipado com um dispositivo de espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS) (Bruker Quantax; Bruker Corporation, Billerica, MA, EUA) configurado para 20 kV e 3.1 A. A análise foi realizada para cada instrumento a uma distância de 25 mm de uma área de superfície de 400 µm2 utilizando um software apropriado com correção ZAF (Systat Software Inc., San Jose, CA, EUA).

O método de calorimetria diferencial de varredura (DSC) (DSC 204 F1 Phoenix; Netzsch-Gerätebau GmbH, Selb, Alemanha) foi utilizado para determinar as temperaturas de transformação de fase da liga NiTi seguindo as diretrizes da American Society for Testing and Materials. Fragmentos de 2 a 3 mm de comprimento (5–10 mg), removidos da lâmina ativa coronal de 2 instrumentos de cada sistema, foram expostos por 2 min a um ataque químico consistindo em uma mistura de 45% de ácido nítrico, 25% de ácido fluorídrico e 30% de água destilada. Em seguida, foram montados em uma panela de alumínio dentro do dispositivo DSC, com uma panela vazia servindo como controle. O ciclo térmico foi realizado sob atmosfera de nitrogênio gasoso a uma taxa de 10˚C/min com temperaturas variando de −150˚C a 150˚C. As temperaturas de transformação de fase foram analisadas pelo software de Análise Térmica Netzsch Proteus (Netzsch-Gerätebau GmbH). Para cada grupo, o teste DSC foi realizado duas vezes para confirmar os resultados. Os instrumentos testados incluíram TruNatomy tamanho 26/0.04v, Vortex Blue tamanho 25/0.04, e todo o conjunto de instrumentos Genius Proflex (tamanhos 25/0.06, 13/0.03, 17/0.05, 25/0.04 e 35/0.04) devido a diferenças em seu tratamento térmico, conforme afirmado pelo fabricante (https://bit.ly/38DxX6J (acessado em 25 de maio de 2022)).

Testes Mecânicos

O desempenho mecânico dos sistemas selecionados foi avaliado por meio de testes de fadiga cíclica, resistência torsional e testes de flexão. Para cada teste, o tamanho da amostra foi calculado com um erro do tipo alfa de 0,05 e um poder de 80%, com base na maior diferença entre 2 sistemas após 6 medições iniciais. Para o tempo até a fratura (TruNatomy vs. Genius Proflex; tamanho do efeito de 217,8 ± 118,8), torque máximo (TruNatomy vs. Vortex Blue; tamanho do efeito de 0,15 ± 0,22), ângulo de rotação (TruNatomy vs. Genius Proflex; tamanho do efeito de 6,2 ± 48,2) e carga máxima de flexão (TruNatomy vs. Vortex Blue; tamanho do efeito de 67,7 ± 37,2), os tamanhos finais das amostras de 6, 36, 949 e 6 instrumentos foram determinados, respectivamente. Embora 36 e 949 instrumentos tenham sido calculados para o torque máximo e ângulo de rotação, um tamanho final da amostra de 10 instrumentos por grupo foi definido para cada parâmetro, uma vez que uma diferença identificável apenas em um tamanho de amostra tão grande pode ser considerada de pouca relevância clínica.

O teste de fadiga cíclica foi realizado em um aparelho de tubo curvo de aço inoxidável não afunilado (raio de 6 mm e ângulo de 86˚) utilizando glicerina como lubrificante, de acordo com estudos anteriores. Os instrumentos testados foram adaptados a um micromotor de redução 6:1 (Sirona Dental Systems GmbH, Bensheim, Alemanha) e ativados em modo estático por um motor controlado por torque (VDW Silver; VDW GmbH) configurado para 400 rpm e 2,0 N (Genius Proflex), 500 rpm e 1,5 N (TruNatomy), e 500 rpm e 1,0 N (Vortex Blue), conforme as diretrizes dos fabricantes. O teste foi realizado à temperatura ambiente (20˚C) seguindo as diretrizes da Sociedade Americana para Testes e Materiais em relação ao teste de tensão de materiais NiTi superelásticos. A fratura foi detectada por inspeção auditiva e visual. O tempo até a fratura foi registrado em segundos usando um cronômetro digital, e o tamanho do fragmento foi medido em milímetros com um paquímetro digital para controle experimental. Testes de resistência à torção e à flexão foram realizados de acordo com normas internacionais. No teste de torção, os instrumentos foram fixados a 3 mm da ponta e rotacionados no sentido horário a um ritmo constante de 2 rotações por minuto para avaliar o torque máximo (medido em N.cm) e o ângulo de rotação (registrado em graus) antes da fratura. No teste de flexão, cada instrumento foi montado no suporte do motor e posicionado a 45˚ em relação ao chão, enquanto estava conectado a um fio (3 mm da ponta) ligado a uma máquina de teste universal (Instron 3400; Instron Corporation, Canton, MA, EUA). A carga máxima necessária para um deslocamento de 45˚ do instrumento, utilizando uma carga de 20 N e 15 mm/min de velocidade constante, foi registrada em força-gravidade (gf).

Capacidade de Modelagem

Após a aprovação deste projeto de pesquisa pelo comitê de ética local (Protocolo CE- FMDUL 13/10/20), 120 molares mandibulares de duas raízes com ápices totalmente formados foram selecionados aleatoriamente de um conjunto de dentes extraídos e inicialmente escaneados com um tamanho de pixel de 11,93 µm em um dispositivo de tomografia computadorizada micro (micro-CT) (SkyScan 1173; Bruker-microCT, Kontich, Bélgica) configurado para 70 kV, 114 µA, rotação de 360˚ com passos de 0,7˚, utilizando um filtro de alumínio de 1 mm de espessura. O primeiro passo na aquisição de imagens envolveu fixar o espécime em um suporte de amostra com cera dental para evitar movimento durante o escaneamento. As projeções adquiridas foram reconstruídas em seções transversais axiais usando parâmetros padronizados de suavização, coeficiente de atenuação (0,05–0,007), endurecimento do feixe (20%) e correções de artefatos de anel (NRecon v.1.6.9; Bruker-microCT). Um modelo tridimensional (3D) da anatomia interna de cada dente foi criado (CTAn v.1.14.4; Bruker-microCT) e avaliado qualitativamente (CTVol v.2.2.1; Bruker-microCT) em relação à configuração do canal radicular. Em seguida, e considerando dentes com o mesmo comprimento de trabalho da junção cemento-esmalte até o ápice, e o mesmo volume e área de superfície dos canais mesial e distal, foram calculados, dentro desses dois marcos anatômicos. Com base nesses parâmetros, os espécimes foram pareados anatomicamente para criar 3 grupos de 4 dentes (12 canais por grupo) que foram aleatoriamente atribuídos a um grupo experimental de acordo com o sistema de preparação: Genius Proflex, TruNatomy e Vortex Blue.

Após a preparação da cavidade de acesso, a patência apical foi confirmada com um arquivo K tamanho 10 (Dentsply Sirona Endodontics) e o caminho de deslizamento foi realizado usando um arquivo K tamanho 15 (Dentsply Sirona Endodontics) até o comprimento de trabalho (WL), estabelecido a 1 mm do forame apical. No grupo Genius Proflex, a alargamento coronal foi realizado com um instrumento tamanho 25/0.06 (350 rpm, 2.5 N.cm), seguido por instrumentos nos tamanhos 13/0.03 (250 rpm, 1.5 N.cm) e 25/0.04 (400 rpm, 2 N.cm) até o WL. No grupo TruNatomy, todos os instrumentos foram usados a 500 rpm e 1.5 N.cm. Após o alargamento coronal com um instrumento tamanho 20/0.08, foram utilizados instrumentos de 17/0.02v (Glider) e 26/0.04v (Prime) até o WL. No grupo Vortex Blue, instrumentos dos tamanhos 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) foram usados sequencialmente até o WL. Em seguida, em todos os grupos, os canais distais foram ainda mais alargados com instrumentos nos tamanhos 35/0.05 (grupo Genius Proflex; 400 rpm, 2.5 N.cm), 36/0.03v (grupo TruNatomy), 30/0.04 e 35/0.04 (grupo Vortex Blue; 500 rpm, 1.0 N.cm e 1.3 N.cm, respectivamente). Os instrumentos foram ativados por um motor elétrico (VDW Silver; VDW, Munique, Alemanha) e usados em um movimento de picote lento de entrada e saída de cerca de 3 mm de amplitude com leve pressão na direção apical. Após 3 movimentos de picote, o instrumento foi removido do canal e limpo. O WL foi alcançado após 3 ondas de instrumentação. Cada instrumento foi usado em um dente e depois descartado. A irrigação foi realizada com um total de 15 mL de NaOCl 2,5% por canal, seguida de uma lavagem final com 5 mL de EDTA 17% (3 min) e 5 mL de água destilada usando uma seringa equipada com uma agulha NaviTip 30-G (Ultradent, South Jordan, UT, EUA) posicionada a 2 mm do WL. Todos os procedimentos foram realizados por um operador experiente sob magnificação (×12.5; ZEISS OPMI Pico, Jena, Alemanha).

Os canais foram levemente secos com pontos de papel e uma varredura final e reconstrução foram realizadas usando os parâmetros mencionados anteriormente. Os conjuntos de dados antes e depois da preparação foram co-registrados (software 3D Slicer 4.3.1; http://www.slicer.org (acessado em 25 de maio de 2022)) e a capacidade de modelagem foi avaliada medindo 3 parâmetros: o volume de dentina removida após a preparação (em mm3), o volume de detritos de tecido duro criados pelos protocolos de preparação (em mm3) e a porcentagem de paredes de canal não preparadas. Um examinador cego em relação aos protocolos de modelagem realizou todas as análises excluindo interconexões de canais e anatomias acessórias.

Análise Estatística

Os testes de Shapiro–Wilk e Lilliefors foram utilizados para verificar a normalidade dos dados. Dependendo da distribuição dos dados, os resultados foram resumidos como média (desvio padrão) ou mediana (intervalo interquartil). ANOVA de uma via e testes post hoc de Tukey foram realizados para comparar o ângulo de rotação, paredes de canal não tocadas, volume (canal radicular, dentina removida, detritos de tecido duro) e área de superfície (canal radicular) dos canais mesiais, enquanto o teste de Kruskal–Wallis, combinado com o teste de Dunn, foi utilizado para comparar o ângulo helicoidal, tempo até a fratura, torque máximo até a fratura, carga de flexão máxima e volume de dentina removida e detritos de tecido duro no canal distal. O nível de significância foi estabelecido em 5% (SPSS v25.0 para Windows; SPSS Inc., Chicago, IL, EUA).

Resultados

Design do Instrumento

A análise estereomicroscópica do instrumento, tanto do número de lâminas quanto dos ângulos helicoidais, mostrou que o Vortex Blue (11 lâminas; 17,8˚ (17,3–18,9˚)) tinha um ângulo helicoidal significativamente menor em comparação com o TruNatomy (17 lâminas; 21,3˚ (19,5–22,1˚)) e o Genius (9 lâminas; 21,7˚ (19,8–23,1˚)) (p < 0,05). A análise de SEM (Figura 1) revelou que todos os instrumentos tinham lâminas assimétricas, sem superfícies radiais, e seções transversais simétricas, com perfis quadrados (TruNatomy), convexos (Vortex Blue) e em forma de S (Genius Proflex). Nenhuma das pontas pôde ser identificada como ativa, e a geometria geral e os ângulos de transição da lâmina variaram entre os instrumentos. Enquanto as pontas dos instrumentos TruNatomy e Vortex Blue eram planas em suas extremidades, o Genius Proflex tinha uma forma semelhante a uma bala. Sob maior ampliação, todos os instrumentos mostraram acabamento de superfície semelhante, com um padrão de marcas paralelas criadas pelo processo de fabricação por moagem. Também foi possível observar alguns rebarbas metálicas nas lâminas, mas o Vortex Blue apresentou mais irregularidades do que os outros (Figura 1).

Características Metalúrgicas

A análise EDS/SEM revelou uma relação quase equiatômica dos elementos níquel e titânio nos instrumentos Genius Proflex (1.061), TruNatomy (1.014) e Vortex Blue (1.016), sem qualquer outro elemento metálico rastreável. As análises DCS (Figura 2A) mostraram curvas de temperatura de transformação distintas. Embora nenhum instrumento apresentasse características austeníticas completas na temperatura de teste (20˚C), o Vortex Blue e o TruNatomy mostraram essa característica na temperatura corporal (36˚C). As temperaturas de início e fim da fase R mais alta (45,4˚C) e mais baixa (25,9˚C) foram observadas no Genius Proflex e no TruNatomy, respectivamente (Figura 2A). O Vortex Blue teve a menor temperatura de início austenítico (3,3˚C) e o Genius Proflex mostrou a maior temperatura de fim austenítico (50,3˚C). Os testes DSC dos instrumentos Genius Proflex (Figura 2B) demonstraram um tratamento térmico semelhante entre eles, com pequenas diferenças nas temperaturas de transformação da fase R, na transformação de resfriamento da martensita B19′ e na transformação austenítica durante as curvas de aquecimento. Diferenças significativas foram observadas no aquecimento do Genius Proflex 13/0.03, com um início austenítico mais baixo (3,6˚C) em comparação com o dos outros instrumentos (Figura 2B).

Desempenho Mecânico

O Genius Proflex teve o maior tempo (252 s) e ciclos (1680) até a fratura (p < 0,05), enquanto o menor tempo (41 s) e ciclos (341,7) até a fratura foram observados com o TruNatomy (p < 0,05). O torque máximo e o ângulo de rotação antes da fratura não revelaram diferenças significativas entre os grupos (p > 0,05). O TruNatomy mostrou a maior flexibilidade (108,5 gf) em comparação com os outros instrumentos testados (p < 0,05) (Tabela 1).

Capacidade de Modelagem

A homogeneidade dos grupos em relação ao volume e área de superfície dos canais mesial e distal foi confirmada (p > 0,05) (Tabela 2). Nenhuma diferença estatisticamente significativa foi observada entre os grupos em todos os parâmetros testados (p > 0,05). As porcentagens médias de áreas de canal não preparadas variaram de 50,5% a 60,4% no canal mesial e de 57,8% a 68,7% no canal distal (Tabela 2, Figura 3).

Discussão

A presente investigação, utilizando uma abordagem de pesquisa multimétodo, avaliou o design geométrico geral, a composição elemental, as temperaturas de transformação de fase, o comportamento mecânico e a capacidade de conformação de 3 sistemas rotatórios de NiTi tratados termicamente (Genius Proflex, TruNatomy e Vortex Blue). Essa abordagem metodológica permite uma avaliação mais abrangente em relação às propriedades dos instrumentos testados, pois evita a 'compartimentalização do conhecimento', um fenômeno em que as estruturas de conhecimento sobre um domínio específico são compostas por várias partes separadas.

Todos os testes seguiram diretrizes ou metodologias internacionais rigorosas com alta validade interna, permitindo uma compreensão mais robusta e confiável do desempenho dos sistemas. Embora semelhanças tenham sido observadas entre os instrumentos em relação à composição de níquel e titânio, resposta torsional (Tabela 1) e capacidade de conformação (Tabela 2, Figura 3), diferenças foram observadas nos ângulos helicoidais, número de lâminas, seções transversais, geometria da ponta (Figura 1), fases de transição de temperatura (Figura 2), fadiga cíclica e testes de resistência à flexão (Tabela 1). Portanto, a hipótese nula foi rejeitada.

As diferenças no comportamento mecânico dos instrumentos testados devem ser analisadas considerando múltiplos fatores, que podem ser relevantes dependendo do teste. Como todos os instrumentos foram feitos de ligas de NiTi quase equiatômicas, seu comportamento mecânico pode ser explicado por diferenças no design e nos arranjos cristalográficos, representados por suas distintas temperaturas de transformação de fase (Figura 2A). Considerando que todos os testes mecânicos foram realizados à temperatura ambiente (20,0 ± 1˚C), que está dentro da faixa de temperatura de serviço do instrumento, e de acordo com as recomendações da ASTM, as temperaturas Rs do Genius Proflex (45,4˚C), Vortex Blue (34,5˚C) e TruNatomy (25,9˚C) indicam que nenhum deles apresentava características totalmente austeníticas na temperatura do teste. Por outro lado, essa temperatura de base tende a aumentar e se aproximar da temperatura corporal (cerca de 36˚C) em condições clínicas. Nesses casos, os instrumentos Vortex Blue e TruNatomy podem sofrer um rearranjo cristalográfico levando a um aumento maior na quantidade de fase austenítica em comparação com o Genius Proflex. Portanto, a maior composição martensítica e o menor núcleo metálico (representado pela seção transversal em forma de S e menor número de lâminas) dos instrumentos Genius Proflex, em comparação com o TruNatomy e o Vortex Blue, poderiam explicar sua maior resistência à fadiga cíclica (Tabela 1). Infelizmente, os resultados do Genius Proflex não podem ser comparados à literatura, pois ainda não há publicação científica sobre suas propriedades mecânicas. Por outro lado, comparações entre o TruNatomy e o Vortex Blue mostraram resultados contrastantes. Enquanto em um estudo, nenhuma diferença estatística foi observada na média de ciclos até a fratura no Vortex Blue (523,9) e TruNatomy (436,8), em outro estudo, o TruNatomy apresentou um maior número médio de ciclos até a fratura (1238,8) em comparação com o Vortex Blue (529,5). Esses estudos foram realizados à temperatura corporal (35–37˚C), e essas dissimilaridades poderiam ser explicadas por diferenças nos ângulos de curvatura dos canais simulados (90˚ vs. 60˚).

Embora diferenças tenham sido observadas no teste de fadiga cíclica, os instrumentos mostraram resultados semelhantes no ensaio de resistência torsional. Este teste seguiu as diretrizes ISO 3630-3631 que recomendam medir a resistência torsional de um instrumento apenas a 3 mm de sua ponta. Este aspecto metodológico pode explicar as semelhanças observadas, uma vez que, neste nível específico, pequenas diferenças entre os instrumentos em relação ao afunilamento (0.04v para TruNatomy, e 0.04 para Vortex Blue e Genius Proflex) são compensadas pelo seu design transversal dissimilar e núcleo metálico. Embora haja pouco debate sobre este aspecto metodológico, é possível que análises de resistência torsional realizadas em outros níveis dos instrumentos possam resultar em desfechos diferentes dos obtidos aqui.

Neste estudo, uma descoberta interessante foi observada no teste de flexão. Embora se esperasse que instrumentos altamente flexíveis apresentassem melhor desempenho no teste de resistência à fadiga cíclica, o TruNatomy foi o instrumento mais flexível, mas teve o menor número de ciclos até a fratura (Tabela 1). Este resultado aparentemente contraditório pode ser explicado por diferenças no pequeno diâmetro do fio de NiTi usado para produzir o TruNatomy (0.8 mm) em comparação com o Genius Proflex e Vortex Blue (1.0 mm e 1.2 mm, respectivamente). Considerando que no teste de flexão, todos os instrumentos são fixados no suporte de arquivos, o fio menor pode ter uma influência direta neste resultado.

A ideia por trás dos instrumentos Genius Proflex é aproveitar as diferentes fases cristalográficas da liga NiTi, dependendo das necessidades clínicas. Por exemplo, espera-se que, durante o caminho de deslizamento, o instrumento sofra uma sobrecarga torsional, exigindo uma alta resistência ao torque para evitar fraturas inesperadas, enquanto, para o alargamento apical, especialmente em canais curvados, a resistência à fadiga flexional seria mais relevante do que a sobrecarga torsional. Dessa forma, se todos os instrumentos de um conjunto fossem submetidos ao mesmo tratamento térmico, as mudanças metalúrgicas realizadas seriam mais benéficas para alguns instrumentos do que para outros. Assim, o presente estudo também teve como objetivo analisar todos os conjuntos de instrumentos do sistema Genius Proflex (25/0.06; 13/0.03; 17/0.05; 25/0.04; 35/0.04) em relação às suas temperaturas de transformação de fase (Figura 2B). Os diferentes perfis de temperatura de transformação nos instrumentos personalizados tratados termicamente Genius Proflex foram mostrados pelo instrumento de caminho de deslizamento (13/0.03), que apresentou uma transformação de fase R muito distinta para martensita B19′ durante o resfriamento (Figura 2B), em comparação com o 25/0.06 (cor da lâmina amarelada) e 35/0.04 (cor da lâmina azulada).

Além dos testes mecânicos, este estudo também avaliou a capacidade de modelagem dos sistemas rotatórios selecionados usando a tecnologia de micro-CT padrão ouro não destrutiva. Esta ferramenta analítica permite a padronização da seleção de espécimes, evitando viés relacionado à morfologia do canal radicular, e a avaliação de vários parâmetros morfométricos após a preparação do canal radicular. Embora diferenças tenham sido observadas no design e no comportamento mecânico entre os instrumentos testados (Tabela 1), todos os protocolos de preparação foram semelhantes em termos de dentina removida após a preparação, detritos de tecido duro criados pelos protocolos de preparação e paredes de canal não preparadas. Além disso, nenhuma fratura de instrumento ou desvio significativo do caminho original do canal pôde ser observado. Os tamanhos semelhantes de ponta e afunilamento dos instrumentos testados podem explicar esses resultados, que estão em linha com estudos anteriores que utilizaram instrumentos com tamanhos e afunilamentos equivalentes. Na literatura, tanto os sistemas TruNatomy quanto Vortex Blue foram avaliados quanto à sua capacidade de modelagem usando a tecnologia de micro-CT. Embora diferentes estratégias metodológicas tenham sido usadas nesses estudos, em conjunto, seus resultados foram semelhantes à pesquisa atual em relação às grandes áreas percentuais das paredes de canais intocados (TruNatomy: 50%; Vortex Blue: 58,8%), à baixa quantidade de remoção de dentina após a reparação do canal e ao pequeno acúmulo de detritos de tecido duro (sistema Vortex Blue: 0,16 mm3).

A pesquisa multimétodo pode ser vista como uma das principais forças da pesquisa atual, que permitiu uma avaliação mais abrangente dos perfis e comportamentos dos instrumentos. Além disso, o uso de DSC permitiu uma compreensão mais ampla da questão da temperatura, quando comparado a testes baseados em uma única temperatura, seja qual for. Entre as limitações do presente estudo está o fato de que outros testes relevantes, como eficiência de corte, microdureza e resistência ao flambagem, não foram realizados. Estudos futuros utilizando a abordagem multimétodo devem incluir esses testes adicionais para comparar e justificar essa nova tendência dos fabricantes de produzir conjuntos de instrumentos com ligas de NiTi tratadas termicamente de forma personalizada. Conhecer as características desses instrumentos pode ajudar os clínicos a tomar uma melhor decisão sobre quais instrumentos selecionar em uma situação clínica particular.

Conclusões

Os instrumentos Genius Proflex, Vortex Blue e TruNatomy mostraram diferenças em relação ao número de lâminas, ângulos helicoidais, design da seção transversal, geometria da ponta, temperaturas de transformação de fase, resistência à fadiga cíclica e flexibilidade, mas foram semelhantes em termos de proporções de níquel-titânio, torque máximo, ângulo de rotação antes da fratura e capacidade de modelagem.

Autores: 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

Referências:

1. Arias, A.; Peters, O.A. Status atual e direções futuras: Modelagem de canais. Int. Endod. J. 2022, 55 (Suppl. 3), 637–655. [CrossRef] [PubMed]
2. Hülsmann, M.; Peters, O.A.; Dummer, P.M. Preparação mecânica de canais radiculares: Objetivos de modelagem, técnicas e meios. Endod. Top. 2005, 10, 30–76. [CrossRef]
3. Zhou, H.; Peng, B.; Zheng, Y. Uma visão geral das propriedades mecânicas dos instrumentos endodônticos de níquel-titânio. Endod. Top. 2013, 29, 42–54. [CrossRef]
4. Gavini, G.; Dos Santos, M.; Caldeira, C.L.; Machado, M.E.D.L.; Freire, L.G.; Iglecias, E.F.; Peters, O.; Candeiro, G. Instrumentos de níquel-titânio em endodontia: Uma revisão concisa do estado da arte. Braz. Oral Res. 2018, 32, e67. [CrossRef]
5. Zupanc, J.; Vahdat-Pajouh, N.; Schafer, E. Novas ligas de NiTi tratadas termomecanicamente—Uma revisão. Int. Endod. J. 2018, 51, 1088–1103. [CrossRef] [PubMed]
6. Miller, D.A.; Lagoudas, D.C. Influência do trabalho a frio e do tratamento térmico no efeito de memória de forma e no desenvolvimento de deformação plástica do NiTi. Mater. Sci. Eng. 2001, 308, 161–175. [CrossRef]
7. Duke, F.; Shen, Y.; Zhou, H.; Ruse, N.D.; Wang, Z.-J.; Hieawy, A.; Haapasalo, M. Fadiga cíclica de arquivos de níquel-titânio ProFile Vortex e Vortex Blue em curvaturas simples e duplas. J. Endod. 2015, 41, 1686–1690. [CrossRef]
8. Martins, J.N.R.; Silva, E.J.N.L.; Marques, D.; Pereira, M.R.; Vieira, V.T.L.; Arantes-Oliveira, S.; Martins, R.F.; Fernandes, F.B.; Versiani, M. Design, características metalúrgicas e comportamento mecânico de instrumentos endodônticos de NiTi de cinco sistemas rotatórios diferentes tratados termicamente. Materials 2022, 15, 1009. [CrossRef] [PubMed]
9. Silva, E.J.N.L.; Rodrigues, C.; Vieira, V.T.; Belladonna, F.G.; De-Deus, G.; Lopes, H.P. Resistência à flexão e fadiga cíclica de um novo instrumento reciprocante tratado termicamente. Scanning 2016, 38, 837–841. [CrossRef]
10. Martins, J.N.R.; Silva, E.J.N.L.; Marques, D.; Belladonna, F.G.; Simões-Carvalho, M.; da Costa, R.P.; Ginjeira, A.; Fernandes, F.M.B.; Versiani, M.A. Comparação de cinco sistemas rotatórios em relação ao design, metalurgia, desempenho mecânico e preparação de canais—Uma pesquisa multimétodo. Clin. Oral Investig. 2022, 26, 3299–3310. [CrossRef] [PubMed]
11. Morales, M.d.L.N.P.; Sánchez, J.A.G.; Olivieri, J.G.; Elmsmari, F.; Salmon, P.; Jaramillo, D.E.; Terol, F.D.-S. Avaliação micro-tomográfica computadorizada e estudo comparativo da capacidade de modelagem de 6 arquivos de níquel-titânio: Um estudo in vitro. J. Endod. 2021, 47, 812–819. [CrossRef] [PubMed]
12. Silva, E.J.N.L.; Lima, C.O.; Barbosa, A.F.A.; Lopes, R.T.; Sassone, L.M.; Versiani, M.A. O impacto dos instrumentos TruNatomy e ProTaper Gold na preservação da dentina perirradicular e na ampliação do canal apical de molares mandibulares. J. Endod. 2022, 48, 650–658. [CrossRef]
13. ASTM:F2004-7; Método de Teste Padrão para Temperatura de Transformação de Ligas de Níquel-Titânio por Análise Térmica. ASTM International: West Conshohocken, PA, EUA, 2004.
14. Silva, E.J.; Martins, J.N.; Lima, C.O.; Vieira, V.T.; Fernandes FM, B.; De-Deus, G.; Versiani, M.A. Testes mecânicos, caracterização metalúrgica e capacidade de modelagem de instrumentos rotatórios de NiTi: Uma pesquisa multimétodo. J. Endod. 2020, 46, 1485–1494. [CrossRef] [PubMed]
15. ASTM:F2516-07; Métodos de Teste Padrão para Testes de Tensão de Materiais Superelásticos de Níquel-Titânio. ASTM International: West Conshohocken, PA, EUA, 2007.
16. ANSI/ADA Especificação N◦ 28-2002. Arquivos e Reamers de Canal Radicular, Tipo K para Uso Manual; ANSI/ADA: Chicago, IL, EUA, 2002.
17. ISO 3630-3631:2008; Odontologia—Instrumentos de Canal Radicular—Parte 1: Requisitos Gerais e Métodos de Teste. ISO: Genebra, Suíça, 2008.
18. Paqué, F.; Laib, A.; Gautschi, H.; Zehnder, M. Análise de acúmulo de detritos de tecido duro por meio de tomografias computadorizadas de alta resolução. J. Endod. 2009, 35, 1044–1047. [CrossRef] [PubMed]
19. De-Deus, G.; Belladonna, F.G.; Silva, E.J.N.L.; Marins, J.R.; Souza, E.M.; Perez, R.; Neves AD, A. Avaliação micro-CT de áreas de canal não instrumentadas com diferentes ampliações realizadas por sistemas de NiTi. Braz. Dent. J. 2015, 26, 624–629. [CrossRef] [PubMed]
20. Schoenfeld, A. Sobre ter e usar conhecimento geométrico. In Conhecimento Conceitual e Procedimental: O Caso da Matemática, 1ª ed.; Hiebert, J., Ed.; Lawrence Erlbaum Associates: Hillsdale, NJ, EUA, 1986.
21. Versiani, M.A.; Leoni, G.B.; Steier, L.; De-Deus, G.; Tassani, S.; Pécora, J.D.; de Sousa-Neto, M.D. Estudo de micro-tomografia computadorizada de canais em forma oval preparados com o arquivo autoajustável, Reciproc, WaveOne e sistemas ProTaper universais. J. Endod. 2013, 39, 1060–1066. [CrossRef] [PubMed]
22. Martins JN, R.; Silva, E.J.N.L.; Marques, D.; Belladonna, F.; Simões-Carvalho, M.; Camacho, E.; Versiani, M.A. Comparação de design, metalurgia, desempenho mecânico e capacidade de modelagem de instrumentos semelhantes a réplicas e falsificações do sistema ProTaper Next. Int. Endod. J. 2021, 54, 780–792. [CrossRef]
23. Elnaghy, A.M.; Elsaka, S.E.; Elshazli, A.H. Resistência à fadiga cíclica dinâmica e torsional do TruNatomy comparada com diferentes instrumentos rotatórios de níquel-titânio. Aust. Endod. J. 2020, 46, 226–233. [CrossRef]
24. Elnaghy, A.M.; Elsaka, S.E.; Mandorah, A.O. Comparação in vitro da resistência à fadiga cíclica do TruNatomy em canais de curvatura simples e dupla em comparação com diferentes instrumentos rotatórios de níquel-titânio. BMC Oral Health 2020, 20, 38. [CrossRef]
25. Martins, J.N.R.; Silva, E.; Marques, D.; Belladonna, F.; Simoes-Carvalho, M.; Vieira, V.T.L.; Antunes, H.S.; Braz Fernandes, F.M.B.; Versiani, M.A. Design, características metalúrgicas, desempenho mecânico e preparação de canais de seis instrumentos reciprocantes. Int. Endod. J. 2021, 54, 1623–1637. [CrossRef]
26. Azim, A.A.; Piasecki, L.; da Silva Neto, U.X.; Cruz, A.T.G.; Azim, K.A. XP Shaper, Um Novo Instrumento Rotatório de Núcleo Adaptativo: Análise Micro-Tomográfica de Suas Capacidades de Modelagem. J. Endod. 2017, 43, 1532–1538. [CrossRef] [PubMed]
27. Jensen, L.E.; Murphy, S.; Williamson, A.E.; Teixeira, F.B.; Johnson, W.T.; Friedl, C.C.; Peters, O.A. Preparação de canal radicular em pré-molares mandibulares com TRUShape e Vortex Blue: Um estudo de micro-tomografia computadorizada. Aust. Endod. J. 2019, 45, 12–19. [CrossRef] [PubMed]