Testes Mecânicos, Caracterização Metalúrgica e Capacidade de Modelagem de Instrumentos Rotatórios de Níquel-Titânio: Uma Pesquisa Multimétodo

Resumo

Introdução: Este estudo teve como objetivo comparar as propriedades mecânicas e metalúrgicas e a capacidade de conformação de diferentes sistemas rotatórios utilizando uma abordagem multimétodo.

Métodos: Novos instrumentos rotatórios NeoNiti A1 (Neolix SAS, Châtres-La-Forêt, França), HyFlex EDM One File (Coltène/ Whaledent, Altstätten, Suíça), ProTaper Gold F2 (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Suíça) e ProTaper Universal F2 (Dentsply Maillefer) foram testados em relação à fadiga cíclica, resistência à torção, design e características morfológicas utilizando microscopia eletrônica de varredura, caracterização de ligas metálicas utilizando calorimetria diferencial de varredura e espectroscopia de raios X por energia dispersiva. Além disso, sua capacidade de conformação na preparação de 48 canais de molares maxilares foi avaliada utilizando tecnologia de microtomografia computadorizada. Análises mecânicas e metalúrgicas foram comparadas utilizando testes de Tukey pós-hoc de análise de variância, enquanto o teste t de Student independente foi utilizado para comparar a capacidade de conformação dos sistemas ProTaper ou dos instrumentos tratados termomecanicamente. O nível de significância foi estabelecido em 5%.

Resultados: A maior fadiga cíclica foi observada com os instrumentos NeoNiti e HyFlex EDM (P > .05), enquanto o HyFlex EDM teve a maior rotação angular até a fratura (P < .05). Análises de microscopia eletrônica de varredura/espectroscopia de raios X por dispersão de energia confirmaram semelhanças no design dos instrumentos e uma composição quase equiatômica dos sistemas. A calorimetria diferencial de varredura mostrou que o ProTaper Gold teve temperaturas de transformação mais altas do que o ProTaper Universal, enquanto uma transformação semelhante foi observada entre NeoNiti e HyFlex. A análise de tomografia computadorizada micro–computacional revelou que, apesar de nenhum dos sistemas ser capaz de preparar todas as paredes do canal radicular, nenhuma diferença estatística foi observada em nenhum dos sistemas ProTaper (P > .05) ou nos instrumentos tratados termomecanicamente (P > .05).

Conclusões: Além das diferenças nos testes mecânicos e na caracterização metalúrgica, sistemas com dimensões de instrumentos e protocolos de preparação comparáveis mostraram uma porcentagem semelhante de áreas de superfície não tocadas na preparação do canal radicular de molares maxilares. (J Endod 2020;46:1485–1494.)

A introdução de instrumentos rotatórios de níquel-titânio (NiTi) na prática endodôntica trouxe muitas vantagens em comparação com instrumentos de aço inoxidável, incluindo melhor eficiência de corte, tempo de preparação mais rápido e melhor capacidade de centralização do canal. No entanto, seu uso apresenta o risco de fratura por estresse torsional ou fadiga cíclica, o que pode contribuir negativamente para o resultado do tratamento de canal radicular. Assim, vários métodos foram propostos para melhorar as propriedades mecânicas dos instrumentos de NiTi, incluindo mudanças não apenas em seu design de seção transversal e cinemática, mas também o tratamento térmico da liga de NiTi. Durante o tratamento térmico, o instrumento de NiTi passa por um complexo tratamento de aquecimento-resfriamento que permite o controle das temperaturas de transição, criando uma liga com memória de forma.

ProTaper Gold (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Suíça) é um sistema rotatório de NiTi que apresenta o mesmo design geométrico do ProTaper Universal (Dentsply Maillefer), mas, devido ao seu tratamento de liga proprietário, é mais flexível e mais resistente à fadiga. Por outro lado, a alta tenacidade e o comportamento superelástico único da liga de NiTi tornaram suas características de usinagem bastante complicadas. Portanto, uma tecnologia de fabricação especial conhecida como máquina de descarga elétrica (EDM) foi desenvolvida. Consiste em faíscas produzidas por descargas elétricas de alta energia e alta frequência entre a peça de trabalho metálica e um eletrodo, que leva ao derretimento e evaporação do material da peça de trabalho localmente, resultando no produto acabado da geometria desejada, que pode ser usado para produzir instrumentos de NiTi com bordas de corte afiadas, propriedades abrasivas integradas, perfis de mudança variável e alta flexibilidade. Instrumentos HyFlex EDM (Coltène/Whaledent, Altstätten, Suíça) e NeoNiti (Neolix SAS, Châtres-La-Forêt, França) são exemplos de sistemas rotatórios de NiTi produzidos com esse tipo de tecnologia. Em estudos anteriores, esses instrumentos mostraram maior resistência à fadiga cíclica em comparação com outros produzidos com ligas de NiTi martensíticas convencionais ou outras.

As propriedades mecânicas dos instrumentos rotatórios de NiTi têm sido frequentemente avaliadas em estudos científicos para classificar diferentes sistemas em relação à sua segurança ou desempenho. Apesar do fato de que os parâmetros testados nesses estudos podem ser úteis para entender sua flexibilidade e resistência à torção, a relevância clínica desses testes mecânicos isolados tem sido considerada baixa, pois o uso clínico pode ser afetado por vários outros fatores. Consequentemente, uma abordagem multimétodo que combine os resultados de diferentes testes mecânicos e a capacidade de conformação de diferentes sistemas de NiTi seria benéfica para uma melhor interpretação de seu desempenho e, consequentemente, uma tradução mais precisa das descobertas pré-clínicas para guiar o uso clínico.

Portanto, o presente estudo teve como objetivo comparar os sistemas rotatórios NeoNiti (Neolix SAS, Châtres-La-Forêt, França), HyFlex EDM (Coltène/Whaledent, Altstätten, Suíça), ProTaper Gold e ProTaper Universal em relação à sua fadiga cíclica e resistência à torção, design de fabricação, características metalúrgicas e capacidade de conformação. As hipóteses nulas a serem testadas eram de que não havia diferenças entre os sistemas testados em relação ao seu desempenho mecânico, caracterização metalúrgica e capacidade de conformação.

Materiais e Métodos

Testes Mecânicos

Novos instrumentos NeoNiti A1 (tamanho 25, 0,08 de afunilamento nos primeiros 4 mm; Neolix SAS), HyFlex EDM One File (tamanho 25, 0,08 de afunilamento nos primeiros 4 mm; Coltène/Whaledent), ProTaper Gold F2 (tamanho 25, 0,08 de afunilamento nos primeiros 3 mm; Dentsply Maillefer) e ProTaper Universal F2 (tamanho 25, 0,08 de afunilamento nos primeiros 3 mm; Dentsply Maillefer) foram testados em relação à fadiga cíclica e resistência à torção. Antes dos testes, os instrumentos foram examinados quanto a deformidades sob um estereomicroscópio com aumento de X20 (Stemi 2000-C; Carl Zeiss, Jena, Alemanha), e nenhum instrumento foi descartado. Com base em dados de estudos anteriores, foi realizada uma análise de potência (G*Power 3.1; Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Düsseldorf, Alemanha) que indicou que o tamanho da amostra para cada grupo deveria ser de no mínimo 10 instrumentos para ambos os testes.

Fadiga Cíclica

O teste de fadiga cíclica foi realizado utilizando um dispositivo feito sob medida que permitia uma simulação reproduzível de um instrumento confinado em um canal curvo. O canal artificial foi criado em um tubo de aço inoxidável de 19 mm sem afunilamento. Este tubo tinha 3 segmentos. O primeiro era reto e tinha 7 mm de comprimento. O segundo era curvo (comprimento de 9 mm, raio de 6 mm e curvatura de 86°) com a posição de máxima tensão no meio de seu comprimento. O último era um segmento reto de 3 mm. As paredes de aço tinham 1,3 mm de espessura com um diâmetro interno de 1,4 mm. O bloco contendo o canal artificial foi conectado a uma estrutura principal à qual um suporte móvel para a peça de mão foi acoplado para permitir uma colocação precisa e reproduzível dos instrumentos na mesma profundidade dentro do canal simulado. Os instrumentos de cada sistema testado (n = 10 por grupo) foram ativados com uma peça de mão de redução 6:1 (Sirona Dental Systems GmbH, Bensheim, Alemanha) alimentada por um motor controlado por torque (VDW Silver; VDW GmbH, Munique, Alemanha) com uma rotação contínua no sentido horário a 250 rpm e torque de 1,5-N.cm. Todos os instrumentos foram testados continuamente utilizando um lubrificante à temperatura ambiente até que a ruptura ocorresse. O tempo até a fratura foi registrado em segundos com um cronômetro digital e interrompido quando a fratura do arquivo foi detectada visualmente e/ou audivelmente. O número de ciclos até a falha (NCF) de cada arquivo foi calculado a 250 rpm usando a seguinte fórmula: NCF = revoluções por minuto (rpm) X tempo (segundos)/60. O tamanho dos segmentos fraturados foi registrado apenas para o controle experimental.

Resistência Torcional

A carga torsional foi aplicada até a fratura para estimar a resistência torcional máxima média e o ângulo de rotação dos instrumentos testados (n = 10 por grupo) usando um dispositivo feito sob medida produzido de acordo com a ISO 3630-1. Cada instrumento foi preso a uma distância de 3 mm da ponta usando um mandril conectado a uma célula de carga sensível ao torque. Em seguida, o eixo do instrumento foi fixado em um mandril oposto capaz de ser rotacionado com um motor de passo. Todos os instrumentos foram girados na direção horária a uma velocidade de 2 rpm até que a fratura ocorresse. A carga torsional (N.cm) e a rotação angular (°) foram registradas continuamente usando um torsiômetro (ODEME, Luzerna, SC, Brasil), e a resistência torcional máxima e o ângulo de rotação na falha foram fornecidos por um software computacional especificamente projetado (ODEME Analysis TT, ODEME).

Caracterização Metalúrgica

Microscopia Eletrônica de Varredura

Um microscópio eletrônico de varredura (JSM 5800; JEOL, Tóquio, Japão) foi utilizado para avaliar novos instrumentos de cada sistema testado em relação à sua ponta, borda de corte, canal e design intermediário e transversal com ampliação de X100, enquanto as características topográficas das superfícies de fratura de todos os instrumentos foram avaliadas após testes cíclicos e torsionais em ampliações de X250 e X1000.

Espectroscopia de Dispersão de Energia Três instrumentos novíssimos de cada sistema testado foram avaliados em relação à análise espectroscópica de dispersão de energia (EDS) usando um microscópio eletrônico de varredura (Hitachi S-2400; Hitachi High-Tech Corporation, Tóquio, Japão) equipado com um espectrômetro de raios X de dispersão de energia com um detector de elementos leves (Bruker Quantax; Bruker Corporation, Billerica, MA), conectado a um computador desktop Dell Precision T3500 (Dell Inc, Round Rock, TX). As configurações dos parâmetros operacionais incluíram uma tensão de aceleração de 20 kW e uma corrente de filamento de 3,1 A a uma distância de trabalho de 25 mm. A amostragem consistiu em uma área de 400 X 400 mm dos instrumentos, e as aquisições foram feitas com um tempo de vida de 60 segundos com aproximadamente 30% de tempo morto. Os dados foram avaliados usando o software Sigma Scan (Systat Software Inc, San Jose, CA), e as proporções de níquel e titânio foram obtidas por um espectro típico produzido pelo software.

Calorimetria Diferencial de Varredura A análise de calorimetria diferencial de varredura (DSC) seguiu as recomendações da American Society for Testing and Materials. Um fragmento de 5 mm pesando 15–20 mg da porção ativa coronária de cada instrumento testado foi submetido a um banho de ataque químico com ácido fluorídrico seguido de ácido nítrico e finalizando com água destilada por aproximadamente 2 minutos. As amostras foram pesadas (M-Power Microbalance; Sartorius, Göttingen, Alemanha) e colocadas em uma panela de alumínio. Uma panela de alumínio vazia serviu como controle. O teste foi realizado em um calorímetro diferencial de varredura (DSC 204 F1 Phoenix; Netzsch-Gerätebau GmbH, Selb, Alemanha) conectado a um computador desktop Asus (Asus, Taipei, Taiwan) de onde o software de Análise Térmica Netzsch Proteus (Netzsch-Gerätebau GmbH) foi acessado e gráficos de DSC extraídos. Esses gráficos permitiram a análise visual das temperaturas de início de austenita, término de austenita, início de martensita e término de martensita.

Cada teste de ciclo térmico teve duração de aproximadamente 1 hora e 40 minutos. Começou com uma estabilização da temperatura ambiente por 5 minutos, seguida pelo aquecimento até 150°C a uma taxa de 10°C por minuto. No nível máximo de temperatura, foi realizado um platô de estabilização por 2 minutos e, em seguida, iniciou-se um ciclo de resfriamento, que diminuiu até -150°C a uma taxa de 10°C por minuto, seguido por um platô de estabilização de 5 minutos. Uma nova fase de aquecimento foi induzida até 150°C a uma taxa de 10°C mais uma vez, seguida novamente por um platô de estabilização de 2 minutos. No final, a temperatura diminuiu para a temperatura ambiente, e um platô de estabilização final de 2 minutos foi realizado. Dois testes em 2 instrumentos diferentes do mesmo sistema foram conduzidos. O segundo teste teve a intenção de confirmar o resultado do primeiro. Um terceiro teste foi realizado se as fases de transformação dos 2 testes anteriores não fossem concordantes em mais de 10°C.

Capacidade de Modelagem

Seleção de Amostras e Grupos

Um teste de amostras independentes a priori foi selecionado da família do t (G*Power 3.1 para Macintosh; Heinrich-Heine-Universität-Du€sseldorf). O tamanho do efeito (0,91) foi determinado usando dados de De-Deus et al, nos quais a capacidade de modelagem foi avaliada. Outros parâmetros foram utilizados da seguinte forma: um erro tipo alfa de 0,05 e um poder beta de 0,95. Dezesseis canais radiculares (n = 8 por grupo) foram indicados como o tamanho da amostra necessário para observar diferenças significativas entre um par de grupos. Doze canais radiculares por grupo foram utilizados para prevenir possíveis perdas durante os procedimentos experimentais.

Dezesseis primeiros molares maxilares humanos com três raízes, com ápices totalmente formados e um único canal radicular em cada raiz (48 canais radiculares) foram selecionados de um conjunto de dentes extraídos e imagens foram obtidas com um tamanho de pixel de 19 mm usando um dispositivo de tomografia computadorizada micro (micro-CT) (SkyScan 1174v.2; Bruker microCT, Kontich, Bélgica). Os parâmetros do scanner foram configurados em 50 kV, 800 mA, rotação de 180° ao redor do eixo vertical e um passo de rotação de 0,6° usando um filtro de alumínio de 1 mm de espessura. As imagens de projeção foram reconstruídas em cortes transversais usando o software NRecon v.1.6.9 (Bruker-microCT) com uma correção de endurecimento do feixe de 15%, suavização de 3, correção de artefato de anel de 3 e um coeficiente de atenuação variando de 0,01 a 0,15.

Modelos tridimensionais pré-operatórios da raiz e dos canais radiculares foram renderizados (CTVol v.2.2.1, Bruker-microCT) e avaliados qualitativamente quanto à configuração dos canais radiculares. Em seguida, os parâmetros 3D dos canais radiculares (comprimento, volume, área de superfície e índice de modelo de estrutura) foram calculados do nível da junção cemento-esmalte até o ápice usando o software CTAn v.1.14.4 (Bruker-microCT). Para aumentar a validade interna do experimento, os espécimes selecionados foram emparelhados para criar 2 conjuntos de 8 dentes (n = 24 canais) com base nos aspectos morfológicos dos canais radiculares. Então, cada conjunto de dentes foi atribuído a grupos de ProTaper (ProTaper Universal e ProTaper Gold) ou tratados termomecanicamente (NeoNiti e HyFlex EDM) e subdivididos aleatoriamente em 2 subgrupos experimentais (n = 12 canais) de acordo com os sistemas de preparação. Os parâmetros morfométricos 3D analisados dos canais radiculares em cada conjunto de dentes apresentaram distribuição normal (teste de Shapiro-Wilk) e homocedasticidade (teste de Levene), e o grau de homogeneidade (linha de base) dos subgrupos foi estatisticamente confirmado (P > .05, teste t para amostras independentes).

Preparação do Canal Radicular

Cavidades de acesso convencionais foram preparadas, os canais foram acessados e a permeabilidade foi confirmada com um arquivo K de tamanho 10 (Dentsply Maillefer). Quando a ponta do instrumento estava visível através do forame principal, 0,5 mm foram subtraídos para determinar o comprimento de trabalho (WL). Em seguida, um caminho de deslizamento foi alcançado até o WL com um arquivo K de tamanho 15 (Dentsply Maillefer). Todos os instrumentos foram levados ao WL em uma rotação contínua no sentido horário gerada por uma peça de mão de ângulo 6:1 (Sirona Dental Systems GmbH) alimentada por um motor elétrico (VDW Silver Motor, VDW GmbH) de acordo com as direções dos fabricantes. Durante os procedimentos de preparação, após 3 movimentos suaves de entrada e saída em direção apical, o instrumento foi removido do canal e limpo. Isso foi repetido até que o WL fosse alcançado, e então o instrumento foi descartado. No grupo NeoNiti (n = 12), os canais foram alargados até o WL usando tamanhos de instrumentos 20/.06 e 25/.08v (A1) nos canais bucais, enquanto o canal palatino foi alargado até um tamanho 40/.04. No grupo HyFlex EDM (n = 12), os canais bucais foram preparados com tamanhos de instrumentos 20/.05 e 25/.08v (One File) até o WL, enquanto o canal palatino foi alargado até um tamanho 40/.04. A sequência de instrumentos nos grupos ProTaper Gold (n = 12) e ProTaper Universal (n = 12) foi S1, S2, F1 e F2 (25/.08v) até o WL nos canais bucais, enquanto o canal palatino foi adicionalmente alargado com o instrumento F4 (40/.06v). Após cada etapa, os canais foram irrigados com 5 mL de hipoclorito de sódio a 2,5% usando uma seringa descartável equipada com uma agulha NaviTip de 30-G (Ultradent, South Jordan, UT) colocada a 1 mm do WL. Um enxágue final com 5 mL de EDTA a 17% foi seguido por um enxágue de 5 mL com água destilada. Em seguida, os canais foram secos com pontos de papel (Dentsply Maillefer), imagéticos com um sistema de micro-CT e reconstruídos usando os mesmos parâmetros mencionados anteriormente. Um conjunto de instrumentos foi usado para preparar 3 canais, e todos os procedimentos de preparação foram realizados por um operador treinado.

Avaliação de Micro-CT

Modelos pré e pós-operatórios dos canais foram renderizados (CTAn v.1.14.4) e co-registrados com seus respectivos conjuntos de dados pré-operatórios usando o módulo de registro rígido do software 3D Slicer 4.3.1 (disponível em http://www.slicer.org). Uma comparação qualitativa entre os grupos foi realizada com o software CTVol v.2.2.1 usando modelos codificados por cores dos canais radiculares correspondentes (as cores amarela e roxa indicam as superfícies dos canais pré e pós-operatórias, respectivamente). Os parâmetros 3D pós-operatórios também foram avaliados (CTAn v.1.14.4). Modelos de superfície espacialmente registrados das raízes foram então comparados em relação à área não preparada das paredes do canal radicular, que foi calculada usando as distâncias entre a superfície dos canais radiculares antes e depois da preparação determinadas em cada ponto da superfície. Em seguida, a porcentagem da área de superfície não preparada restante foi determinada usando a fórmula (A_u/A_b)*100, onde A_u representa a área do canal não preparado e A_b a área do canal radicular antes da preparação. Comparações específicas entre sistemas de preparação semelhantes em termos de dimensões e a sequência dos instrumentos (NeoNiti X HyFlex EDM e ProTaper Gold X ProTaper Universal) foram realizadas. Um examinador cego em relação aos protocolos de preparação realizou todas as análises.

Análise Estatística

Os testes de Shapiro-Wilk e Levene foram utilizados para avaliar a suposição de normalidade e a igualdade de variância dos conjuntos de dados.

Considerando que os resultados foram distribuídos normalmente (P > .05), eles foram apresentados como a média, desvio padrão e intervalo de variação. Para as análises de caracterização mecânica e metalúrgica, os resultados foram comparados estatisticamente entre os grupos utilizando análise de variância e testes post hoc de Tukey. Para a capacidade de conformação, NeoNiti X HyFlex EDM e ProTaper Gold X ProTaper Universal foram comparados utilizando o teste t  de Student independente. O nível de significância foi estabelecido em 5% (SPSS v18.0 para Windows; SPSS Inc., Chicago, IL).

Resultados

Testes Mecânicos

Os resultados do NCF, rotação angular até a fratura (°) e o torque necessário para a fratura (N.cm) estão apresentados na Tabela 1. Os maiores valores de NCF foram observados com os instrumentos NeoNiti A1 (1042 ± 184) e HyFlex EDM One File (999 ± 208) (P > .05), enquanto o ProTaper Universal F2 apresentou os menores valores de NCF (160 ± 38) (P < .05). O HyFlex EDM One File teve uma rotação angular até a fratura maior em comparação com os outros instrumentos (P < .05), enquanto o ProTaper Universal F2 apresentou a menor rotação angular até a fratura (P < .05). O ProTaper Universal F2 também exigiu os maiores valores de torque para fraturar entre os instrumentos testados (P < .05).

Caracterização Metalúrgica No geral, a aparência da qualidade da superfície dos instrumentos NeoNiti A1 e HyFlex EDM One File foi semelhante. Esses instrumentos mostraram uma superfície isotrópica caracterizada por um cratera de distribuidor regular, que é frequentemente observada em materiais que passaram pelo processo de usinagem por descarga elétrica. Apenas um pequeno número de defeitos, como farpas na borda de corte, pôde ser observado. O HyFlex EDM One File apresentou uma seção transversal trapezoidal, enquanto uma seção transversal retangular foi observada no instrumento NeoNiti A1. Além disso, o instrumento NeoNiti apresentou um leve arredondamento no ângulo de transição da ponta, enquanto o HyFlex EDM tinha uma característica de ponta mais ativa (Fig. 1A e B).

Em relação aos sistemas ProTaper, uma superfície lisa foi observada, demonstrando uma boa qualidade de acabamento geral, com apenas um pequeno número de defeitos/porosidades detectados nas bordas de corte e flautas. O tratamento térmico dos instrumentos ProTaper Gold resultou em uma superfície de acabamento lisa e aprimorada. Tanto os instrumentos ProTaper Universal quanto os ProTaper Gold tinham uma seção transversal triangular convexa e um leve ângulo de transição arredondado na ponta (Fig. 1C e D).

A microscopia eletrônica de varredura das superfícies de fratura dos instrumentos mostrou características semelhantes e típicas de fadiga cíclica e falha torsional (Fig. 2). Para ambos os testes, as superfícies de fratura apresentaram características do tipo dúctil. No entanto, diferenças nos mecanismos de fratura levaram a aspectos superficiais distintos. Embora microvazios estivessem distribuídos por toda a área superficial dos instrumentos submetidos ao teste de fadiga cíclica (Fig. 2A–H), as superfícies de fratura exibiram 2 zonas após o experimento de resistência torsional: a primeira com microvazios localizados no centro dos instrumentos (núcleo) e a segunda representada por uma deformação plástica ao redor dos microvazios (Fig. 2I–P) devido às tensões de cisalhamento originadas durante a torção. Análises de EDS e DSC revelaram uma composição equiatômica semelhante dos elementos titânio e níquel para todos os sistemas testados (Tabela 2) e características de transformação semelhantes dos instrumentos NeoNiti e HyFlex EDM (Fig. 3A), respectivamente. Por outro lado, o ProTaper Gold apresentou temperaturas de transformação mais altas e picos de transformação muito mais agudos e bem definidos do que o ProTaper Universal no teste de DSC (Fig. 3B).

Capacidade de Modelagem

Nenhuma diferença estatística foi observada em relação a todos os parâmetros 3D testados, antes ou depois da preparação, ao comparar a capacidade de modelagem dos sistemas ProTaper (ProTaper Universal e ProTaper Gold) ou tratados termomecanicamente (NeoNiti e HyFlex EDM) (Tabela 3) (P > .05). Nenhum dos protocolos de preparação foi capaz de preparar todas as paredes do canal radicular (Fig. 4) com uma porcentagem de área de superfície não preparada variando de 11,1% (NeoNiti) a 27,1% (ProTaper Gold) (Tabela 3).

Discussão

Recentemente, o valor científico dos estudos sobre a resistência à fadiga de instrumentos rotativos e reciprocantes foi questionado. Foi destacado que os resultados desses estudos eram inúteis para leitores que buscavam um sistema de preparação específico em NiTi, considerando que a grande variabilidade dos protocolos testados tornaria a comparação difícil e problemática entre os estudos. Também foi apontado que esse tipo de pesquisa não se assemelha à realidade, pois a rotação pura dentro de um canal artificial sem qualquer torque no instrumento, como nos testes de fadiga cíclica, era improvável de acontecer em um cenário clínico. Embora essas afirmações sejam verdadeiras, é importante enfatizar que os testes de fadiga cíclica e resistência torsional permitem que as variáveis sejam isoladas e testadas individualmente, aumentando a validade interna e a reprodutibilidade do estudo, o que está de acordo com os conceitos básicos do método científico. No entanto, apesar de esses testes permitirem uma avaliação adequada do comportamento de resistência dos instrumentos em NiTi, também é verdade que avaliar apenas esses resultados pode fornecer informações apenas parciais aos leitores sobre os sistemas de preparação testados. Portanto, o presente estudo utilizou uma abordagem de pesquisa multimétodo, incluindo testes puramente mecânicos com a caracterização metalúrgica dos sistemas testados, associada à avaliação de sua capacidade de conformação em dentes extraídos usando tecnologia de micro-CT não destrutiva, para uma melhor e mais completa compreensão de seu desempenho.

Neste estudo, a resistência à fadiga cíclica do HyFlex EDM One File e do NeoNiti A1 foi semelhante, mas superior aos instrumentos ProTaper F2 (Tabela 1). A liga de NiTi tratada termomecanicamente e o tratamento EDM do HyFlex EDM e NeoNiti, associados às maiores dimensões do instrumento ProTaper F2, podem explicar essa constatação. Resultados semelhantes também foram observados por Kaval et al, que relataram resistência à fadiga cíclica superior do HyFlex EDM em comparação com os instrumentos ProTaper Universal e ProTaper Gold. Os resultados semelhantes de resistência à fadiga entre HyFlex EDM e NeoNiti podem ser explicados pelo fato de que, apesar de pequenas diferenças em seu design de seção transversal, esses instrumentos apresentam não apenas dimensões comparáveis (ponta e afunilamento) e qualidade de fabricação (Fig. 1), mas também propriedades metalúrgicas semelhantes, conforme observado em ensaios de EDS e DSC (Tabela 2 e Fig. 3). Em contraste, o ProTaper Gold apresentou um NCF notável em comparação com o ProTaper Universal. Para esses instrumentos, a influência do design (Fig. 1) ou da composição da razão Ni/Ti (Tabela 2) nos resultados pode ser excluída como fatores variáveis, considerando que eles diferem apenas em relação ao processo de fabricação termomecânico. Foi demonstrado que ligas de NiTi martensíticas, como nos instrumentos ProTaper Gold, apresentam alta maleabilidade e, consequentemente, superaram ligas de NiTi austeníticas convencionais em testes de resistência. Além disso, o ProTaper Universal era totalmente austenítico à temperatura ambiente e, portanto, apresenta comportamento superelástico à temperatura ambiente e acima, conforme confirmado pela análise DSC (Fig. 3). O ProTaper Gold apresentou temperaturas de transformação mais altas devido à presença da fase R e picos de transformação muito mais agudos e bem definidos do que o ProTaper Universal (Fig. 3), indicando que os instrumentos ProTaper Gold foram submetidos a uma temperatura mais alta e/ou a um tratamento térmico final (envelhecimento) de maior duração.

Os resultados do teste de resistência torsional demonstraram que a resistência torsional máxima do ProTaper Universal (1,64 ± 0,23 N.cm) foi significativamente maior do que todos os outros instrumentos testados (Tabela 1). Essa descoberta sugere que, em uma situação clínica em que a ponta de um instrumento se prende ao canal, o instrumento ProTaper Universal exigirá uma força maior para se romper. No entanto, isso pode ser comprometido pela sua menor rotação angular até a fratura (375,1° ± 39,2°), explicada pela sua estrutura totalmente austenítica à temperatura ambiente (Fig. 3). Por outro lado, a maior rotação angular até a fratura do HyFlex EDM (630,2 ± 50,5°) e do NeoNiti (524,4° ± 29,2°) em comparação com os instrumentos ProTaper (Tabela 1) pode ser útil na prática como um indicador de deformação plástica e fratura iminente.

Além disso, as diferenças na rotação angular até a fratura entre os instrumentos HyFlex EDM e NeoNiti só puderam ser explicadas pelas ligeiras diferenças em seus designs de seção transversal e qualidade de acabamento superficial (Fig. 1), pois ambos os instrumentos mostraram características de transformação que eram virtualmente equivalentes (Fig. 3). Portanto, considerando as diferenças observadas nos testes mecânicos e na caracterização metalúrgica, as primeiras e segundas hipóteses nulas testadas foram rejeitadas.

Apesar do fato de que métodos de testes mecânicos e caracterização metalúrgica têm sido usados sistematicamente em vários estudos, fornecendo informações importantes e comparáveis sobre as propriedades físicas de diferentes instrumentos de NiTi, também é importante complementar esses dados avaliando a capacidade de conformação usando metodologias não destrutivas atualizadas, como o sistema de imagem micro-CT, a fim de simular o uso clínico. No presente estudo, foram feitas tentativas para garantir a comparabilidade dos grupos, criando uma linha de base homogênea e confiável de acordo com dados quantitativos 3D adquiridos por meio da digitalização prévia de todas as amostras, o que aumentou a validade interna do método e reduziu o viés anatômico que geralmente confunde os resultados. A capacidade de conformação foi realizada comparando apenas instrumentos com sequências e dimensões semelhantes (ou seja, sistemas HyFlex X NeoNiti e ProTaper Universal X ProTaper Gold). Este é um aspecto metodológico importante, considerando que diferenças na preparação do canal radicular foram associadas às dimensões dos instrumentos. De fato, os resultados presentes corroboraram essas descobertas (Tabela 3). Embora comparações tenham sido realizadas entre sistemas com diferenças notáveis (ProTaper Universal X ProTaper Gold) ou semelhanças (HyFlex X NeoNiti) em relação às propriedades da liga de NiTi, nenhuma diferença nos resultados de conformação foi observada (Tabela 3), e a terceira hipótese nula foi aceita. Este resultado pode ser explicado pelas dimensões semelhantes dos instrumentos, protocolos de preparação e, mais importante, pela cinemática utilizada em morfologias de canal correspondentes. A variação dos resultados observados nos grupos pode ser explicada pelas pequenas diferenças nas irregularidades anatômicas das paredes do canal radicular inerentes aos dentes molares maxilares. Consequentemente, como era de se esperar, nenhum dos protocolos de preparação foi capaz de preparar todas as paredes do canal radicular. Também é importante destacar que, apesar do fato de que nenhuma diferença foi observada nas comparações realizadas, a porcentagem de paredes não tocadas nos canais preparados com os instrumentos ProTaper foi maior do que a dos sistemas tratados termomecanicamente, o que pode ser explicado pelas diferenças na morfologia dos canais radiculares antes dos procedimentos experimentais (Tabela 3). Neste estudo, os canais foram pareados com base em parâmetros anatômicos 3D para permitir a comparação de sistemas de NiTi com sequências e dimensões semelhantes. Portanto, essa descoberta apoia estudos anteriores que demonstraram que variações na geometria do canal antes dos procedimentos de conformação tiveram um efeito maior nas mudanças que ocorreram durante a preparação do que as técnicas de instrumentação. Finalmente, nenhuma separação de instrumentos ou transporte significativo do caminho original do canal com base em uma avaliação qualitativa dos modelos 3D foi observada, o que está de acordo com publicações sobre preparação de canais radiculares com instrumentos rotatórios de liga de NiTi especiais usados por clínicos experientes seguindo os protocolos dos fabricantes.

Na literatura, não é incomum observar tentativas de classificar instrumentos de NiTi com base simplesmente em seu desempenho mecânico. O presente estudo combinou as propriedades físicas e a capacidade de conformação de instrumentos com designs e/ou ligas semelhantes. Foi demonstrado que, apesar das diferenças observadas entre eles em relação à resistência à fadiga e propriedades metalúrgicas, nenhuma diferença foi observada em sua capacidade de conformação (ou seja, o principal objetivo para o qual esses instrumentos têm sido desenvolvidos). Isso significa que, se instrumentos com dimensões e/ou protocolos de preparação comparáveis forem utilizados em anatomias de canal semelhantes, é provável que se comportem de maneira semelhante em termos de resultado de conformação e segurança, mesmo que apresentem diferenças estatísticas em suas propriedades físicas. Estudos adicionais são necessários para testar essa hipótese, avaliando outros sistemas em diferentes condições anatômicas, incluindo instrumentos falsificados e semelhantes a réplicas recentemente lançados no mercado.

Conclusão

Além das diferenças nos testes mecânicos e na caracterização metalúrgica, sistemas com dimensões de instrumentos e protocolos de preparação comparáveis (HyFlex X NeoNiti e ProTaper Universal X ProTaper Gold) mostraram porcentagens semelhantes de áreas de superfície não tocadas na preparação de canais radiculares de molares maxilares.

Autores: Emmanuel J. N. L. Silva, Jorge N. R. Martins, Carolina O. Lima, Victor T. L. Vieira, Francisco M. Braz Fernandes, Gustavo De-Deus, Marco A. Versiani

Referências:

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