Análise multimétodo de três instrumentos rotatórios produzidos pela tecnologia de usinagem por descarga elétrica

Resumo

Objetivo: Este estudo teve como objetivo comparar três instrumentos rotatórios produzidos pelo processo EDM com o sistema ProTaper Gold tratado termicamente em relação ao design, metalurgia, propriedades mecânicas e capacidade de conformação.

Metodologia: Os instrumentos HyFlex EDM (25/~), Neoniti (25/.06), EDMax (25/.06) e ProTaper Gold (25/.08v) (n = 58 por grupo) foram comparados em relação ao design, metalurgia e desempenho mecânico. As áreas de canal não preparadas foram calculadas para cada sistema após a preparação dos canais mesiobucais, mesiolinguais e distais de molares mandibulares (15 canais por grupo) utilizando tecnologia de micro-CT. Análises estatísticas foram realizadas usando o teste One-way anova post-hoc Tukey e o teste Kruskal–Wallis post-hoc Dunn's (α = 5%).

Resultados: Todos os instrumentos apresentaram lâminas assimétricas, sem superfícies radiais, sem defeitos maiores e quase relações equiatômicas de níquel/titânio, mas com diferentes designs de seção transversal, geometrias de ponta e aparências de superfície. Embora os instrumentos tivessem curvas de temperatura de transformação distintas, mostraram arranjo martensítico cristalográfico a 21°C e uma mistura de austenita mais fase R à temperatura corporal. Neoniti e HyFlex EDM mostraram resultados semelhantes em todos os testes mecânicos (p > .05), enquanto EDMax e ProTaper Gold tiveram tempos de fratura semelhantes (p = .841), carga máxima de flexão (p = .729) e capacidade de corte (p = .985). ProTaper Gold mostrou o maior torque até a falha (p < .001) e HyFlex EDM teve a menor resistência ao flambagem (p < .001). As porcentagens médias de áreas de canal não preparadas variaram de 20,4% a 25,7% nos canais mesiais e de 20,8% a 26,2% no canal distal, sem diferenças estatísticas entre os sistemas (p > .05).

Conclusões: A geometria dos instrumentos e as temperaturas de transformação de fase influenciaram os resultados dos testes mecânicos, mas não sua capacidade de conformação.

Introdução

Melhorias na metalurgia do níquel-titânio (NiTi) permitiram o desenvolvimento de uma variedade de novos instrumentos endodônticos com diferentes designs, o que resultou em uma eficiência aprimorada não apenas no controle de acidentes iatrogênicos, como desvio e perfuração, mas também na conformação do canal radicular, tornando-o mais rápido, fácil e com melhores resultados clínicos em comparação com a preparação convencional com limas manuais de aço inoxidável (Bürklein & Arias, 2022). Mesmo assim, os instrumentos de NiTi ainda são suscetíveis a deformações e/ou fraturas, um evento indesejado que pode representar um preditor de periodontite apical persistente e consequente falha ao tratar dentes infectados (McGuigan et al., 2013; Ng et al., 2011). Para superar esses problemas, os fabricantes desenvolveram várias estratégias para melhorar as propriedades da liga de NiTi, incluindo mudanças na cinemática, design dos instrumentos e tratamento de superfície (Martins, Martins, et al., 2022). Nos últimos anos, os fabricantes também desenvolveram diferentes métodos de produção em relação ao método de moagem tradicional, como torção, definição de forma, corte a laser e usinagem por descarga elétrica (EDM) (Arias & Peters, 2022). Através do processo de EDM, os instrumentos são fabricados por erosão térmica sem contato através de faíscas controladas que ocorrem entre um eletrodo e uma peça de metal na presença de um fluido dielétrico (Arias & Peters, 2022; Pirani et al., 2016). Este processo “derrete” a superfície da liga de níquel-titânio, evaporando parcialmente pequenas porções do metal e deixando para trás uma superfície erodida. O instrumento é então tratado termicamente a temperaturas entre 300 e 600°C por 10 min a 5 h, antes ou depois da limpeza ultrassônica e do banho ácido (Gavini et al., 2018). Este processo único não utiliza contato físico para a remoção de material, mas a vaporização local do metal, prevenindo a formação de microfissuras, e pode otimizar a capacidade de corte, flexibilidade e resistência à fadiga cíclica de instrumentos rotatórios (Arias & Peters, 2022; Gavini et al., 2018; Pedullá et al., 2016; Pirani et al., 2016).

O primeiro instrumento rotatório de NiTi lançado no mercado e fabricado usando o processo EDM foi um abridor de orifícios chamado Initial (Neolix SAS) (Mallet, 2012). No ano seguinte, a mesma empresa lançou o sistema Neoniti (Neolix SAS), um conjunto de instrumentos rotatórios também produzidos pelo método EDM (Stanurski, 2013). O HyFlex EDM (Coltene/Whaledent) foi lançado 2 anos depois (Müller, 2015) e estudos iniciais demonstraram uma resistência à fadiga cíclica superior em comparação com outros instrumentos produzidos com ligas de NiTi superelásticas ou martensíticas (Gündoğar & Özyürek, 2017; Silva et al., 2020; Thu et al., 2020). Mais recentemente, um estudo multimétodo não mostrou diferença entre o comportamento mecânico dos instrumentos HyFlex EDM e Neoniti (Silva et al., 2020). No ano atual, o sistema EDMax (Neolix SAS), outro conjunto de instrumentos rotatórios produzidos pelo mesmo processo, foi introduzido no mercado. No entanto, de acordo com o fabricante, este sistema possui diferenças marcantes em comparação com o Neoniti, incluindo bordas de corte estriadas, seção transversal de paralelogramo variável não retangular com bordas de corte afiadas, e superfície endurecida e abrasiva (https://bit.ly/3SJPOef). Além disso, os instrumentos EDMax são submetidos a um tratamento térmico que resulta em lâminas ativas com cor azulada, em contraste com a cor amarelada dos instrumentos Neoniti e HyFlex EDM. Essas modificações foram implementadas neste sistema com o objetivo de melhorar sua eficiência mecânica e capacidade de conformação; mas, até o momento, não há evidências científicas que sustentem essa afirmação. Portanto, este estudo teve como objetivo usar uma abordagem multimétodo para avaliar o design, metalurgia, desempenho mecânico e capacidade de conformação de 3 sistemas de preparação fabricados usando o processo EDM (HyFlex EDM, Neoniti e EDMax), usando o sistema ProTaper Gold (Dentsply Sirona) como referência para comparação. A hipótese nula testada foi que não haveria diferenças entre os instrumentos testados em relação às suas propriedades mecânicas.

Materiais e Métodos

O manuscrito deste estudo laboratorial foi escrito de acordo com as diretrizes dos Itens de Relato Preferenciais para Estudos Laboratoriais em Endodontia (PRILE) 2021 (Nagendrababu et al., 2021) (Figura 1). Um total de 232 novos instrumentos de NiTi de 25 mm (58 por grupo) dos sistemas rotatórios HyFlex EDM (25/~), Neoniti (25/0.06), EDMax (25/0.06) e ProTaper Gold (25/0.08v) foram testados quanto ao design, características metalúrgicas e desempenho mecânico, enquanto 100 instrumentos (HyFlex EDM [n = 20], Neoniti [n = 25], EDMax [n = 25], e ProTaper Gold [n = 30]) foram adicionalmente utilizados para comparar a capacidade de conformação de cada sistema em canais radiculares de molares mandibulares extraídos, utilizando a sequência de instrumentação recomendada pelos fabricantes. Os instrumentos foram previamente examinados sob um estereomicroscópio (×13.6 de ampliação; Opmi Pico, Carl Zeiss Surgical) em busca de defeitos que os excluíssem dos testes, mas nenhum foi excluído.

Design

Três novos instrumentos de 25 mm por sistema (n = 12) foram avaliados sob microscopia eletrônica de varredura convencional (SEM) (S-2400, Hitachi) em relação à simetria da lâmina (simétrica ou assimétrica) (×20 aumento), a geometria da ponta (ativa ou não ativa) (×40), a forma da seção transversal (×80) e a presença de marcas de superfície, deformações ou defeitos produzidos pelo processo de fabricação (×200).

Metalurgia

A análise elementar semi-quantitativa foi realizada em 3 instrumentos de cada sistema testado para avaliar a proporção de níquel e titânio na liga, ou a presença de outros elementos, utilizando um microscópio eletrônico de varredura (S-2400; Hitachi) equipado com espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS) (Bruker Quantax; Bruker Corporation) configurado para 20 kV e 3,1 A. A análise foi realizada em cada instrumento a uma distância de 25 mm de uma área de superfície de 400 μm² usando software dedicado com correção ZAF (Systat Software Inc.). O método de calorimetria diferencial de varredura (DSC) (DSC 204 F1 Phoenix; Netzsch-Gerätebau GmbH) foi aplicado para determinar as temperaturas de transformação de fase da liga NiTi (ASTM International, 2004). Fragmentos de 2 a 3 mm de comprimento (5–10 mg) adquiridos da lâmina ativa coronal de dois instrumentos de cada sistema foram expostos a um ataque químico (ácido fluorídrico a 25%, ácido nítrico a 45% e água destilada a 30%) por 2 min e montados em uma panela de alumínio dentro do dispositivo DSC, com uma panela vazia servindo como controle. Cada 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, e as temperaturas de transformação de fase foram analisadas pelo software de Análise Térmica Netzsch Proteus (Netzsch-Gerätebau GmbH). Em cada grupo, o teste DSC foi realizado duas vezes.

Testes mecânicos

O desempenho mecânico dos sistemas selecionados foi avaliado por meio de testes de fadiga cíclica, capacidade de corte, resistência à torção, resistência à flexão e resistência ao flambagem. Os tamanhos das amostras foram calculados com base na maior diferença obtida por dois instrumentos após seis medições iniciais com um erro do tipo alfa de 0,05 e potência de 80%. Para o tempo até a fratura (Neoniti vs. EDMax; tamanho do efeito de 0,80), torque máximo (Neoniti vs. EDMax; tamanho do efeito de 1,0), ângulo de rotação (Neoniti vs. EDMax; tamanho do efeito de 0,85), carga máxima de flexão (Neoniti vs. EDMax; tamanho do efeito de 0,87), resistência ao flambagem (Neoniti vs. EDMax; tamanho do efeito de 0,54) e capacidade de corte (Neoniti vs. EDMax; tamanho do efeito de 0,88), os tamanhos das amostras foram 5, 4, 5, 5, 10 e 5, respectivamente. Portanto, um total de 10 instrumentos por grupo foi definido para cada variável dependente.

O teste de fadiga cíclica seguiu a metodologia relatada em um estudo anterior (Martins, Silva, et al., 2022) e foi realizado à temperatura ambiente de acordo com as recomendações da American Society for Testing and Materials (ASTM International, 2004) e uma proposta de norma ISO atual (Peters et al., 2020). Todos os instrumentos foram ativados em modo estático por um motor controlado por torque (VDW Silver; VDW) ajustado para 300 rpm e 1,5 N. A fratura foi detectada por inspeção visual e auditiva, o tempo até a fratura (em segundos) foi registrado usando um cronômetro digital, e o tamanho do fragmento (em mm) foi medido com um paquímetro digital (resolução de 0,01 mm; Mitutoyo) para controle experimental. Os testes de resistência à torção e à flexão foram realizados de acordo com normas internacionais (ISO 3630-3631, 2008) para avaliar o torque máximo (em N.cm), o ângulo de rotação antes da fratura (em graus) e a carga máxima necessária para um deslocamento de 45° do instrumento (em grama/força; gf), respectivamente. O teste de flambagem foi realizado de acordo com uma publicação anterior (Lopes et al., 2012). Um diagrama de carga (N) × deformação (mm) foi obtido para cada instrumento e a carga máxima necessária para induzir o deslocamento elástico do instrumento até 1 mm foi calculada. O teste de eficiência de corte foi realizado seguindo a metodologia proposta por Plotino et al. (2014). Cada instrumento foi alimentado por um motor elétrico (Reciproc Silver; VDW GmbH) montado em um suporte de queda livre e ativado (300 rpm; 3,0 N) em contato direto com um bloco de Plexiglass por 1 min. A análise da profundidade de corte nos blocos foi realizada usando um paquímetro digital (Mitutoyo).

Capacidade de modelagem

Após a aprovação deste projeto de pesquisa pelo Comitê de Ética local (Protocolo CAAE 57369521.9.0000.5283), foram selecionados 20 molares mandibulares de duas raízes apresentando canais radiculares mesiais e distais com curvatura moderada (Schneider, 1971) e configurações do Tipo IV e I de Vertucci, respectivamente. Os critérios de inclusão também incluíram dentes com ápices totalmente formados, sem reabsorção interna, calcificação, tratamento endodôntico prévio ou fratura radicular. Todos os dentes foram imagados em um dispositivo de micro-CT (SkyScan 1174v.2; Bruker-MicroCT) e reconstruídos (NRecon v.1.6.9; Bruker-microCT) usando parâmetros padronizados, de acordo com um estudo anterior (Silva et al., 2020). Em seguida, informações sobre volume (em mm³), área de superfície (em mm²) e configurações dos canais radiculares mesiais e distais (CTAn v.1.14.4; Bruker-microCT) foram obtidas para criar 4 grupos anatomicamente correspondentes (n = 15 canais por grupo). Após a preparação da cavidade de acesso convencional, a patência apical foi confirmada com um arquivo K de tamanho 10 (Dentsply Sirona Endodontics) e o caminho de deslizamento foi realizado usando um arquivo K de tamanho 15 (Dentsply Sirona Endodontics) até o comprimento de trabalho (WL), estabelecido a 1 mm do forame apical. Um conjunto de cada sistema testado foi usado para preparar 1 dente (3 canais) de acordo com os seguintes protocolos:

• HyFlex EDM system: Após o alargamento coronal (instrumento 25/.12; 500 rpm, 2.5 N.cm), os instrumentos 10/.05 (300 rpm 1.8 N.cm) e 25/~ (500 rpm, 2.5 N.cm) foram utilizados até o WL.
• Neoniti system: Após o alargamento coronal (instrumento 25/.12; 300 rpm, 1.5 N.cm), os instrumentos 15/.03 (300 rpm, 1.5 N. cm), 20/.06 (300 rpm, 1.5 N.cm) e 25/.06 (300 rpm, 1.5 N.cm) foram utilizados até o WL.
• EDMax system: após o alargamento coronal (instrumento 20/.10; 500 rpm, 1.5 N.cm), os instrumentos 15/.03 (500 rpm, 1.5 N. cm), 20/.06 (500 rpm, 1.5 N.cm) e 25/.06 (500 rpm, 1.5 N.cm) foram utilizados até o WL.
• ProTaper Gold system: Após o alargamento coronal (instrumento SX 19/.04v; 300 rpm, 5.0 N.cm), os instrumentos S1 (18/.02v; 300 rpm, 1.5 N.cm), S2 (20/.04v; 300 rpm, 1.5 N.cm), F1 (20/.07v; 300 rpm, 1.5 N.cm) e F2 (25/.08v; 300 rpm, 3.0 N.cm) foram utilizados até o WL.

Considerando que o diâmetro fisiológico dos canais distais dos molares mandibulares no terço apical foi relatado como variando de 0.39 a 0.46 mm (Wolf et al., 2017), esses canais foram ainda mais alargados utilizando o instrumento de tamanho 40 de cada sistema (HyFlex EDM 40/.04, Neoniti 40/.04, EDMax 40/.04 e ProTaper Gold 40/.06v).

Os instrumentos foram ativados por um motor elétrico (VDW Silver; VDW) e utilizados em um movimento lento de entrada e saída com uma amplitude de cerca de 3 mm, com leve pressão na direção apical. Após três movimentos de picote, o instrumento foi removido do canal e limpo. O WL foi alcançado após 3 ondas de instrumentação. Cada instrumento foi utilizado em um dente e descartado. A irrigação foi realizada com um total de 15 mL de NaOCl a 2,5% por canal, seguida de um enxágue final com 5 mL de EDTA a 17% (3 min) e 5 mL de água destilada usando uma seringa equipada com uma agulha NaviTip de 30-G (Ultradent) posicionada a 2 mm do WL. Todos os procedimentos foram realizados por um operador experiente sob magnificação (×12,5; Zeiss OPMI Pico). Após a preparação, 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 adquiridos antes e depois da preparação foram co-registrados e os canais radiculares foram avaliados quanto ao volume, área de superfície e áreas de superfície não preparadas. Esta última foi determinada pela fórmula (Au/Ab)*100, onde Au e Ab representam a área não preparada e a área do canal antes da preparação, respectivamente.

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 valores de média (desvio padrão) ou mediana (intervalo interquartil). Testes ANOVA de uma via e testes post-hoc de Tukey foram realizados para comparar o tempo até a falha, o ângulo de rotação, a resistência à flexão, a resistência ao flambagem, a capacidade de corte, o volume, a área de superfície e as áreas de canal não tocadas, enquanto os testes de Kruskal–Wallis e os testes post-hoc de Dunn com correção de Bonferroni para ajustar múltiplas comparações foram usados para comparar o torque máximo até a falha. O nível de significância foi definido em 5% (SPSS v25.0 para Windows; SPSS Inc.).

Resultados

Design

Análises de SEM revelaram que todos os instrumentos tinham lâminas assimétricas sem superfícies radiais. Os designs da seção transversal dos instrumentos EDMax (paralelogramo não retangular com um leve ângulo de ataque positivo), Neoniti (paralelogramo com uma forma semelhante a um retângulo) e ProTaper Gold (triângulo convexo) eram simétricos, enquanto o HyFlex EDM era assimétrico (hexágono convexo trapezoidal/irregular). Os instrumentos EDMax, Neoniti e ProTaper Gold mostraram um ângulo de transição de ponta levemente arredondado, enquanto o HyFlex EDM apresentou uma característica de ponta diferente, mais ativa. Os instrumentos HyFlex EDM, Neoniti e EDMax tinham crateras distribuídas regularmente, uma superfície isotrópica típica observada em materiais submetidos ao processo de usinagem por descarga elétrica. Em contraste, o ProTaper Gold exibiu um acabamento de superfície muito distinto com marcas resultantes do processo de fabricação (moldagem). Apenas pequenos defeitos, como farpas na borda de corte, foram observados em todos os instrumentos (Figura 2).

Metalurgia

Análises de EDS/SEM revelaram uma razão quase equiatômica de níquel/titânio nos instrumentos HyFlex EDM (1.062), Neoniti (1.065), EDMax (1.028) e ProTaper Gold (1.001), sem qualquer outro elemento metálico rastreável. Análises de DCS mostraram curvas de temperatura de transformação distintas (Figura 3). HyFlex EDM e Neoniti apresentaram resultados comparáveis na transformação de fase R para martensita B19’ durante o resfriamento, que foi diferente de EDMax e ProTaper Gold. HyFlex EDM e Neoniti também mostraram transformações martensíticas B19’ e de fase R quase perfeitamente sobrepostas para austenita-B2 ao aquecer, enquanto os outros instrumentos apresentaram uma transformação de pico duplo. As temperaturas de início da fase R durante o resfriamento (Rs) e de finalização da fase R (Rf) foram distintas entre os instrumentos, variando de 44.8°C (ProTaper Gold) a 46.7°C (HyFlex EDM), e de 28.7°C (ProTaper Gold) a 35.2°C (HyFlex EDM), respectivamente. Todos os instrumentos testados apresentaram uma disposição cristalográfica da fase R na temperatura de teste (21°C) e uma mistura de austenita mais fase R na temperatura corporal. Ao aquecer, as temperaturas de início da austenita (As) mais baixa e mais alta foram observadas com ProTaper Gold (10.1°C) e HyFlex EDM (42.7°C), respectivamente, enquanto as temperaturas de finalização da austenita (Af) mais altas foram observadas nos instrumentos HyFlex EDM (56.8°C) e Neoniti (57.2°C).

Desempenho mecânico

Neoniti e HyFlex EDM mostraram resultados semelhantes em todos os testes mecânicos (p > .05), enquanto EDMax e ProTaper Gold tiveram tempos de fratura semelhantes (p = .841), carga máxima de flexão (p = 0.729) e profundidade de corte (p = 0.985). O maior tempo até a fratura e ângulo de rotação foi observado nos instrumentos Neoniti e HyFlex EDM (p < .001), enquanto EDMax e ProTaper Gold apresentaram a maior carga de flexão (menor flexibilidade) e profundidade de corte (p < .001). ProTaper Gold mostrou o maior torque até a falha (p < .001) e HyFlex EDM teve a menor resistência ao flambagem (p < .001) (Tabela 1).

Capacidade de modelagem

A homogeneidade dos grupos em relação ao volume e área de superfície dos canais mesiais e distais foi confirmada (p > .05). As porcentagens médias de áreas de canais não preparadas variaram de 20,4% a 25,7% nos canais mesiais, e de 20,8% a 26,2% no canal distal, sem diferenças estatísticas entre os instrumentos testados (p > .05) (Tabela 2, Figura 4).

Discussão

Este estudo apresenta resultados originais comparando o comportamento mecânico de três instrumentos rotatórios produzidos pelo processo EDM com o bem conhecido sistema ProTaper Gold em relação à fadiga cíclica, capacidade de corte, resistência à torção, flexão e flambagem. No entanto, uma compreensão abrangente dos resultados só foi possível devido à avaliação adicional de seus designs gerais, acabamentos de superfície e arranjos cristalográficos de ligas metálicas, realizados de acordo com diretrizes internacionais (ASTM International, 2004; ISO 3630-3631, 2008) ou metodologias bem estabelecidas e validadas (Lopes et al., 2012; Plotino et al., 2014; Versiani et al., 2018). Esta abordagem multimétodo evita o fenômeno da ‘compartimentalização do conhecimento’ enquanto fornece um conhecimento abrangente de cada método, aproveitando suas forças e minimizando suas fraquezas a fim de melhorar a validação interna da pesquisa (Hunter & Brewer, 2015). Neste estudo, Neoniti e HyFlex EDM mostraram resultados semelhantes em todos os testes mecânicos (Tabela 1), corroborando um estudo anterior (Silva et al., 2020) no qual esses dois instrumentos também foram comparados em relação à fadiga cíclica e resistência à torção. Esses achados podem ser explicados considerando que, embora possam apresentar pequenas diferenças em seus designs de seção transversal, esses instrumentos têm dimensões comparáveis (ponta e afilamento), qualidade de fabricação (Figura 2) e propriedades metalúrgicas, conforme demonstrado por ensaios de EDS e DSC (Figura 3). Por outro lado, os resultados revelaram diferenças em suas propriedades mecânicas em comparação com os instrumentos EDMax e ProTaper Gold (Tabela 1), e a hipótese nula foi rejeitada. Pode-se supor que a composição da liga não teve impacto no desempenho mecânico dos instrumentos, considerando que todos os sistemas foram feitos com quantidades semelhantes de elementos de níquel e titânio, sem vestígios de outros metais. Por outro lado, a combinação da geometria geral, avaliada por estereomicroscopia e SEM, e o arranjo cristalográfico da liga, determinado pela análise da temperatura de transformação de fase do DSC, pode explicar parcialmente quase todos os achados mecânicos.

Durante a preparação de canais curvos, instrumentos de NiTi são submetidos a ciclos consecutivos de tensão e compressão que podem reduzir seu ciclo de vida ao criar microfissuras na superfície que podem se propagar, um fenômeno que pode ser simulado pelo teste de fadiga cíclica, um método que utiliza um conjunto bem definido de condições experimentais. Nessas mesmas condições clínicas, a flexibilidade, avaliada pelo teste de resistência à flexão, também é importante, pois permite que os instrumentos mantenham o trajeto original do canal enquanto realizam sua ampliação. Além disso, durante a preparação do canal radicular, às vezes é necessário aplicar uma leve pressão ao longo do eixo do instrumento para permitir sua progressão em direção ao ápice. Essa propriedade é avaliada pelo teste de flambagem, um método desenvolvido para avaliar a capacidade de um instrumento de suportar uma carga compressiva na direção de seu próprio eixo (Martins, Martins, et al., 2022). Neste estudo, a fadiga cíclica e a flexibilidade do HyFlex EDM e do Neoniti foram semelhantes, mas superiores ao ProTaper Gold e ao EDMax (Tabela 1). As principais variáveis que afetam os resultados desses testes são as propriedades metalúrgicas e o tamanho dos instrumentos (Martins, Martins, et al., 2022) e, portanto, os resultados dos testes de fadiga cíclica e resistência à flexão podem ser explicados pelas pequenas dimensões do Neoniti e do HyFlex EDM (25/.06), a menor temperatura de início de Austenita do ProTaper Gold (10.1°C) (Figura 3), e pelo processo EDM, que geralmente produz instrumentos de alta flexibilidade (Pedullá et al., 2016; Pirani et al., 2016), corroborando os resultados de estudos anteriores (Kaval et al., 2016; Silva et al., 2020). Por outro lado, embora o EDMax também tenha sido produzido pelo método EDM e tivesse dimensões semelhantes (Figura 1), apresentou menor tempo até a fratura e flexibilidade do que o Neoniti e o HyFlex EDM (Tabela 1), uma constatação que pode ser explicada por diferenças em seus tratamentos térmicos (Figura 3). O novo tratamento térmico aplicado ao EDMax alterou sua curva de temperatura de transformação, reduzindo sua temperatura de início de Austenita para 22.4°C quando comparado ao Neoniti (42.5°C) e ao HyFlex EDM (42.7°C) (Figura 3), indicando que sua liga se converte em austenita próxima à temperatura do teste (21°C), tornando-a menos flexível e relativamente mais rígida do que o Neoniti e o HyFlex EDM. Essas diferenças na curva de aquecimento (Figura 3) também ajudam a explicar a maior resistência à flambagem do EDMax em comparação com o Neoniti e o HyFlex EDM, enquanto as maiores dimensões do ProTaper Gold justificam seus valores mais altos de resistência à flambagem (Tabela 1).

Um dos principais objetivos dos instrumentos endodônticos de NiTi é a remoção da dentina infectada durante os procedimentos de moldagem do canal radicular (Martins, Martins, et al., 2022). Assim, durante a progressão do instrumento na direção apical, sua eficiência de corte, uma propriedade relacionada à capacidade de um instrumento de avançar no canal radicular e proporcionar corte lateral, é de extrema importância. Essa propriedade depende de algumas características, incluindo metalurgia, tratamento de superfície, design da seção transversal, afiação da lâmina e design da ponta. Neste estudo, no entanto, a menor profundidade de corte do Neoniti e do HyFlex EDM (Tabela 1) pode ser explicada por suas temperaturas de transformação de fase. Devido às suas altas temperaturas de início austenítico (Figura 3), esses instrumentos apresentam um comportamento mais martensítico do que o EDMax e o ProTaper Gold. Quando o instrumento está em sua forma de martensita, ele é macio e dúctil e pode ser facilmente deformado, o que pode afetar sua eficiência de corte (Arias & Peters, 2022), como observado aqui.

A resistência à torção é determinada pelo torque máximo antes da fratura, uma característica que é relevante para preparar canais radiculares estreitos ou constritos, e o ângulo de rotação, relacionado à capacidade de suportar deformação antes da fratura sob uma tensão de torção (Martins, Martins, et al., 2022). Esta propriedade é altamente relevante durante a ação mecânica de corte da dentina, pois é o principal mecanismo que pode levar à fratura dos instrumentos (Sattapan et al., 2000). Esta propriedade mecânica pode ser afetada por vários fatores, incluindo o processo termomecânico aplicado durante a fabricação, o design da seção transversal, a composição da liga e a dimensão do instrumento (Martins et al., 2021; Martins, Martins, et al., 2022). Neste teste, no entanto, os 3 mm apicais do instrumento são fixados em um mandril e girados a um ritmo constante até a fratura (ISO 3630-3631, 2008), um aspecto metodológico que pode explicar parcialmente os resultados presentes. Em geral, instrumentos de grande porte neste nível específico tendem a suportar torques mais altos (Martins, Martins, et al., 2022), o que justifica o maior torque máximo observado no instrumento ProTaper Gold (Tabela 1). Da mesma forma, as semelhanças dos instrumentos HyFlex, Neoniti e EDMax em termos não apenas do seu processo de fabricação (EDM), mas também em seu tamanho e acabamento de superfície neste nível, foram as principais razões para explicar seus resultados comparáveis. O ângulo de rotação representa a rotação máxima que um instrumento seria capaz de suportar antes de sua fratura por torção. Valores mais altos neste parâmetro são geralmente observados em instrumentos grandes, uma vez que tendem a suportar altos torques, assim como em instrumentos tratados termicamente devido à maior capacidade de deformação resultante de sua alta ductilidade e flexibilidade (Ninan & Berzins, 2013). Neste estudo, os maiores ângulos de rotação foram observados nos instrumentos HyFlex e Neoniti, possivelmente devido à sua maior flexibilidade como resultado de suas distintas curvas de temperatura de transformação (Figura 3).

Embora muitos estudos se baseiem em parâmetros mecânicos para avaliar o desempenho de sistemas rotatórios de NiTi, uma compreensão mais abrangente também deve incluir a avaliação de sua eficácia na preparação do sistema de canal radicular. Portanto, 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 dos achados pré-clínicos para orientar o uso clínico (Silva et al., 2020). Neste estudo, os sistemas testados foram comparados em relação à porcentagem de paredes de canal não tocadas deixadas após a preparação dos canais radiculares mesiais e distais de molares mandibulares e avaliados utilizando a tecnologia de micro-CT padrão ouro. Este parâmetro tem uma alta relevância clínica, uma vez que áreas de canal não tocadas podem abrigar bactérias residuais e servir como uma causa potencial de infecção persistente, que, em última análise, pode levar a doenças pós-tratamento (Arias & Peters, 2022; Bürklein & Arias, 2022). De fato, os achados presentes são uma condição sempre presente na prática clínica, uma vez que nenhum sistema de preparação foi capaz de tocar todas as paredes do canal radicular (Gagliardi et al., 2015; Martins et al., 2021; Versiani et al., 2013, 2018). Como consequência desse desempenho subótimo, é importante enfatizar que os protocolos atuais de conformação de canais ainda dependem em grande parte da ação de procedimentos de irrigação para desinfecção intracanal. Esforços preliminares foram feitos para garantir a comparabilidade dos grupos, combinando os espécimes com base em parâmetros morfométricos do sistema de canal radicular, incluindo configuração, volume e área de superfície. Este processo reduz o viés anatômico que geralmente confunde os resultados neste tipo de estudo e cria uma linha de base confiável, aumentando a validade interna do estudo (Versiani et al., 2013). Embora as dessemelhanças metalúrgicas e de design dos instrumentos testados tenham sido claramente refletidas nos resultados dos testes mecânicos, a avaliação por micro-CT não revelou diferença entre os sistemas na porcentagem de áreas não preparadas (Figura 4), com valores variando de 20,4% a 25,7% nos canais mesiais e de 20,8% a 26,2% no canal distal (Tabela 2). Esses achados corroboram estudos anteriores de micro-CT (Gagliardi et al., 2015; Martins et al., 2021; Silva et al., 2020; Stringheta et al., 2019; Versiani et al., 2018) e podem ser atribuídos ao balanceamento anterior dos grupos em relação à sua morfologia interna e à complexidade anatômica inerente do sistema de canal radicular de molares mandibulares (Martins et al., 2021). A análise da capacidade de centralização (transporte do canal/deslocamento do centróide) não foi realizada no presente estudo porque os critérios de seleção incluíam apenas canais radiculares com curvatura moderada e os instrumentos testados tinham uma flexibilidade muito alta, demonstrada por suas curvas de temperatura de transformação (Figura 3) e resultados de carga de flexão (Tabela 1). Nessas condições, é improvável que mudanças clinicamente relevantes na curvatura original do canal possam ser notadas, como relatado anteriormente (Gagliardi et al., 2015; Silva et al., 2023; Silva, Lima, et al., 2022; Silva, Martins, et al., 2022). Portanto, estudos futuros são sugeridos para comparar a capacidade de instrumentos produzidos pela tecnologia EDM para preparar canais severamente curvados.

A principal força deste estudo foi o uso de uma abordagem de pesquisa multimétodo que permitiu a interconexão dos resultados e uma melhor compreensão da influência de cada fator no desempenho geral dos sistemas testados, o que destaca a importância de avaliar várias variáveis e não se basear em um único aspecto do comportamento do instrumento. Como limitações, as dimensões reais dos instrumentos não foram avaliadas e outros testes, como microdureza e microanálise de raios X por sonda eletrônica (EPMA), poderiam também ter sido utilizados neste protocolo multimétodo, os quais são recomendados para serem incluídos em estudos futuros.

Conclusões

Esta pesquisa multimétodo permitiu obter informações notáveis sobre o conjunto principal de instrumentos de três sistemas rotativos produzidos pela tecnologia de máquina de descarga elétrica através de diferentes perspectivas, a fim de comparar seu desempenho mecânico e eficiência de conformação com o bem conhecido sistema ProTaper Gold tratado termicamente. No geral, observou-se que a geometria dos instrumentos e as temperaturas de transformação de fase influenciaram os resultados dos testes mecânicos, mas não sua capacidade de conformação.

Autores: Emmanuel J. N. L. Silva, Natasha C. Ajuz, Jorge N. R. Martins, Bernardo R. Antunes, Carolina O. Lima, Victor T. L. Vieira, Francisco Manuel Braz-Fernandes, Marco A. Versiani

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