Riassunto analitico
Introduzione: l’avvento degli strumenti in Nichel Titanio in Endodonzia ha rivoluzionato il trattamento endodontico. Nonostante i numerosi vantaggi, gli strumenti NiTi si possono separare all’interno del canale radicolare e tale evento si correla ad una prognosi infausta. La frattura può avvenire fatica ciclica flessionale o per frattura torsionale, ovvero taper lock. I produttori ed i ricercatori si sono profusi in molti sforzi per ridurre il rischio di frattura: apportando migliorie nel disegno dello strumento, nella sezione trasversale, nei processi produttivi, nei trattamenti superficiali e nei movimenti utilizzati. Recentemente i trattamenti termici sono stati indicati allo scopo di aumentare la flessibilità e la resistenza a fatica. Essi producono uno strato di ossidi di titanio colorato. Il fabbricante dichiara che il trattamento termico Blue conferisce aumentata resistenza a fatica e flessibilità. I test di fatica ciclica, insieme alle caratterizzazioni metallurgiche sono ritenuti metodi d’indagine affidabili per comparare la performance degli strumenti NiTi. Obiettivo: lo scopo del presente lavoro era quello di valutare l’influenza del trattamento termico Blue sui files Reciproc in lega M-Wire. I files reciprocanti Reciproc R25 (VDW) e Reciproc Blue R25 (VDW, Monaco, Germania) sono stati sottoposti ad un test di fatica ciclica, un’analisi al SEM ed una caratterizzazione metallografica. L’ipotesi nulla è che i Reciproc Blue possiedano un’eguale flessibilità e resistenza a fatica ciclica rispetto ai Reciproc M-Wire. Materiali e metodi: Reciproc R25, 25/.08 alla punta e con conicità variabile e Reciproc Blue R25 con le stesse caratteristiche geometriche sono stati selezionati per lo studio. Entrambi gli strumenti sono stati testati in un setting ex-vivo in denti molari umani permanenti con curvature severe (da 40° a 70°). I campioni usati nei canali e quelli nuovi di entrambe le categorie sono stati esaminati al microscopio elettronico a scansione (SEM) per verificare la presenza o l’assenza di despiralizzazioni, micro cricche, difetti di limatura, deformazioni del bordo tagliente o aberrazioni della punta. Una microanalisi chimica EDS è stata condotta per definire la composizione chimica e distinguere la superficie ed i contaminanti. Il test di fatica è stato eseguito mediante un apparecchio customizzato costituito da un porta-manipolo ed un canale artificiale di acciaio martensitico temprato, con un angolo di 60° ed un raggio di 4mm. Reciproc e Reciproc Blue nuovi sono stati sottoposti a test di fatica fino alla frattura e si è proceduti a successiva analisi fractografica per determinarne il meccanismo. Mediante uno spettro micro Raman degli strumenti nuovi e usati sono state indagate la superficie e lo strato di ossidi di titanio. Un’analisi metallografica ed una tecnica di Diffrazione dei raggi X (XRD) sono state condotte per determinare la composizione di fase a temperatura ambiente. Un’analisi di Calorimetria differenziale a scansione (DSC) ha permesso di identificare le temperature del cambio di fase. Una nanoindentazione a rilevazione di profondità ha misurato la durezza ed il modulo elastico. I risultati sono stati analizzati statisticamente con il test t di Student. Risultati: Gli strumenti Reciproc Blue R25 hanno mostrato una resistenza a fatica significativamente più alta dei Reciproc R25 (P < .001). L’indagine fractografica ha rivelato un tipo di frattura sia fragile che duttile. I Reciproc Blue hanno mostrato una microdurezza più bassa rispetto a quella dei Reciproc M-Wire. Conclusioni e rilevanza clinica: L’ipotesi nulla è respinta. Gli strumenti Reciproc Blue trattati termicamente hanno dimostrato un significativo aumento della resistenza a fatica ciclica rispetto ai Reciproc. Si può ipotizzare che l’uso di strumenti trattati termicamente possa essere raccomandato in caso di severe curvature radicolari per ridurre l’incidenza di frattura per fatica ciclica.
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Abstract
Introduction: The use of Nickel-titanium instruments in Endodontics have revolutioned the root canal treatment. Despite the several undeniable advantages, separation of Nickel-titanium instruments inside the canal can still occur and correlates with a poor prognosis. It can occur via rotational bending, i.e., cyclic flexional fatigue, or via shear fracture, i.e. taper lock. Various attempts have been made by researchers and manufacturers in order to reduce the risk of fracture of the instruments, like: design, cross-sectional shape, manufacturing process, surface treatments, utilization motions. Recently thermal treatments have been particularly stressed in order to improve flexibility and fatigue resistance. These treatments produce a coloured titanium oxide layer. Blue heat-treated wire is claimed by manufacturer to have increased cyclic fatigue resistance and flexibility. Cyclic fatigue test followed by metallurgical characterization are recognized to be reliable investigation methods to compare the performance of NiTi instruments.
Objective: The aim of the present work was to evaluate the influence of Blue thermal treatment on the M-Wire Reciproc files. Reciproc R25 (VDW) and Reciproc Blue R25 (VDW, Munich, Germany) reciprocating endodontic files, undergone a cyclic flexional fatigue test, an ESEM analysis and a metallurgical characterization. The null hypothesis was that Reciproc Blue possess equal flexibility and resistance to cyclic fatigue than Reciproc M-Wire.
Materials and methods: Reciproc R25, 25/.08 at the tip and variable taper, and Reciproc Blue R25 with the same design were selected for the study. A set of each Reciproc and Reciproc Blue were tested in an ex-vivo setting in permanent human molar teeth recruited with severe canal curvature (ranging 40-70°). Then used and as-received instruments of both categories were examined under scanning electron microscope (SEM) to ensure the presence or the absence of unwinding, micro-cracks, milling defects, blade deformation or tip disruption. An EDS-chemical microanalysis was taken to define the chemical composition, surface layer and contaminants. In order to determine cyclic fatigue resistance, a custom made device with a handpiece holder and a calibrated artificial canal of 60° angle and 4 mm radius of curvature of quenched martensitic carbon steel plate was realized. Reciproc and Reciproc Blue fresh files undergone static cyclic fatigue test until fracture occurred and then a fractographic analysis was conducted to determine fracture mechanisms. A micro-Raman spectra has been acquired of new and used instruments, in order to investigate the surface and the titanium oxide layer in heat treated files. Thereafter a metallographic analysis was conducted, followed by an X-Ray Diffraction analysis in order to assess the phase composition at room temperature. To identify phase transformation temperatures consequences of proprietary heat treatment for M-Wire and Blue instruments, a Differential Scanning Calorimetry (DSC) analysis was performed. Finally, a depth-sensing nano-indentation was realized for new and used instruments to study the effect of fatigue of wire and the differences in terms of hardness and elastic modulus. Results were statistically analysed using Student t test.
Results: Reciproc Blue R25 instruments had significantly higher cyclic fatigue resistance than Reciproc R25 instruments (P < .001). Fractographic investigation revealed characteristics of both ductile and brittle fracture. Reciproc Blue showed lower microhardness than the original Reciproc.
Conclusion and clinical significance: The null-hypothesis is rejected. Blue heat treated Reciproc instruments have demonstrated significative improved cyclic fatigue resistance than the M-wire Reciproc. It can be speculated that the use of heat-treated instruments can be recommended in case of severe root curvatures in order to reduce incidence of cyclic fatigue fracture.
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