Eine multimethodische Bewertung eines neuen maßgeschneiderten wärmebehandelten Nickel-Titan-Rotationsfeilsystems

Zusammenfassung

Diese Studie hatte zum Ziel, drei endodontische Rotationssysteme zu vergleichen. Die neuen Instrumente Genius Proflex (25/0.04), Vortex Blue (25/0.04) und TruNatomy (26/0.04v) (n = 41 pro Gruppe) wurden hinsichtlich Design, Metallurgie und mechanischer Leistung analysiert, während die Formungsfähigkeit (unberührte Kanalwände, Volumen des entfernten Dentins und harter Gewebetrümmer) in 36 anatomisch passenden Wurzelkanälen von mandibularen Molaren getestet wurde. Die Ergebnisse wurden mit einer einseitigen ANOVA, post hoc Tukey- und Kruskal-Wallis-Tests verglichen, wobei ein Signifikanzniveau von 5 % festgelegt wurde. Alle Instrumente zeigten symmetrische Querschnitte, asymmetrische Klingen, keine radialen Flächen, keine größeren Defekte und nahezu äquiatomische Nickel-Titan-Verhältnisse. Unterschiede wurden in der Anzahl der Klingen, den helikalen Winkeln, dem Querschnittdesign und der Spitzengeometrie festgestellt. Die Genius Proflex- und die TruNatomy-Instrumente hatten die höchsten bzw. niedrigsten R-Phasen-Start- und Endtemperaturen sowie die höchste und niedrigste Zeit und Zyklen bis zum Bruch (p < 0,05). Die TruNatomy hatte die höchste Flexibilität (p < 0,05), während keine Unterschiede zwischen der Genius Proflex und der Vortex Blue beobachtet wurden (p > 0,05). Es wurden keine Unterschiede zwischen den getesteten Systemen hinsichtlich des maximalen Drehmoments, des Drehwinkels vor dem Bruch und der Formungsfähigkeit beobachtet (p > 0,05). Die Instrumente zeigten Ähnlichkeiten und Unterschiede in ihrem Design, ihrer Metallurgie und ihren mechanischen Eigenschaften. Ihre Formungsfähigkeit war jedoch ähnlich, ohne klinisch signifikante Fehler. Das Verständnis dieser Eigenschaften kann den Klinikern helfen, Entscheidungen darüber zu treffen, welches Instrument für eine bestimmte klinische Situation gewählt werden soll.

Einführung

Die Technologie hinter der Metallurgie von Nickel-Titan (NiTi) Legierungen ermöglichte die Entwicklung neuer rotierender endodontischer Instrumente mit einer Vielzahl von Designs sowie verbesserter Effizienz und Sicherheit, mit dem Ziel, iatrogen bedingte Missgeschicke wie Abweichungen oder Perforationen zu reduzieren. Derzeit sind Formungsverfahren mit NiTi-Rotationsinstrumenten im Vergleich zur manuellen Vorbereitung mit Edelstahlinstrumenten vorhersehbarer und einfacher. Die NiTi-Legierungen, die zur Herstellung endodontischer Instrumente verwendet werden, haben ein nahezu äquiatomisches Verhältnis von Nickel- und Titan-Elementen und können drei mikrostrukturelle Phasen aufweisen, nämlich Austenit, R-Phase und Martensit, die für ihr mechanisches Verhalten verantwortlich sind. Die konventionelle superelastische NiTi-Legierung hat sowohl bei Raumtemperatur (20˚C) als auch bei Körpertemperatur (37˚C) eine vorherrschende Austenitstruktur, und aus diesem Grund ist sie relativ steif, hart und hat eine begrenzte Flexibilität. Um diese Einschränkung zu überwinden, wurden neue Herstellungsverfahren unter Verwendung von Wärmebehandlung entwickelt, um endodontische NiTi-Instrumente mit größeren Mengen der stabilen Martensitphase zu produzieren. In ihrer Martensitform ist die NiTi-Legierung weich, duktil und kann leicht verformt werden, während die R-Phasen-Transformation häufig als Zwischenphase in den meisten kommerziell verfügbaren NiTi-Drahtformen auftritt. Im Vergleich zu austenitischen Instrumenten wurde berichtet, dass wärmebehandelte NiTi-Instrumente eine erhöhte zyklische Ermüdungsbeständigkeit, Festigkeit und Flexibilität aufweisen, wobei sie in den Biegetests niedrigere Biegelasten präsentieren.

Im letzten Jahrzehnt führten die optimierten Eigenschaften von wärmebehandelten NiTi-Instrumenten dazu, dass Unternehmen mehrere neue rotierende Systeme auf den Markt brachten. Vortex Blue (Dentsply Sirona, Ballaigues, Schweiz) wurde 2011 eingeführt, und die proprietäre Wärmebehandlung verbesserte seine mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu seinem Vorgänger, der aus M-Wire-Legierung hergestellt wurde. Die wärmebehandelten TruNatomy-Rotationsinstrumente (Dentsply Sirona, Ballaigues, Schweiz) haben eine variable Taper mit einem dezentralen Parallelogramm-Querschnittsdesign, und Studien haben berichtet, dass sie in der Lage sind, das radikuläre Dentin während der mechanischen Aufbereitung des Wurzelkanals zu erhalten. Genius Proflex (Medidenta, Las Vegas, NV, USA) ist ein kürzlich eingeführtes Multi-File-Rotationssystem, das aus Instrumenten mit unterschiedlichen Querschnitten besteht und verschiedenen Wärmebehandlungen unterzogen wurde, was zu aktiven Klingen mit unterschiedlichen Farben (purpur, blau und gelb) führt, um ein Gleichgewicht zwischen Flexibilität und Widerstand zu gewährleisten, abhängig von der Metallmasse jedes Instruments in der Serie (https://bit.ly/3rgSqEH (abgerufen am 25. Mai 2022)). Bisher gibt es keine verfügbaren wissenschaftlichen Beweise, die seine Effizienz oder Sicherheit unterstützen. Daher war das Ziel dieser Studie, durch einen multimethodischen Ansatz das Design, die Metallurgie, die mechanische Leistung und die Formungsfähigkeit der Vortex Blue-, TruNatomy- und Genius Proflex-Rotationsinstrumente zu bewerten. Die zu testende Nullhypothese in der vorliegenden Forschung war, dass es keine Unterschiede zwischen diesen Instrumenten hinsichtlich der bewerteten Eigenschaften geben würde.

Materialien und Methoden

Neue 25-mm NiTi-Instrumente (n = 123) aus 3 Rotationssystemen (41 pro Gruppe; Genius Proflex (25/0.04), TruNatomy (26/0.04v) und Vortex Blue (25/0.04)) (Abbildung 1) wurden hinsichtlich Design, metallurgischen Eigenschaften und mechanischem Verhalten verglichen. Darüber hinaus wurden 48 Instrumente (16 pro Gruppe) verwendet, um die Formungsfähigkeit jedes Systems in Wurzelkanälen extrahierter mandibularer Molaren zu testen. Die Instrumente wurden zuvor unter einem Stereomikroskop (×13,6 Vergrößerung; Opmi Pico, Carl Zeiss Surgical, Oberkochen, Deutschland) auf Defekte untersucht, die sie von der Prüfung ausschließen würden, aber es wurden keine ausgeschlossen.

Instrumentendesign

Die Anzahl der aktiven Klingen (in Einheiten) und die spiralförmigen Winkel (in Grad) an den 6 koronalsten Rillen von 6 zufällig ausgewählten endodontischen Feilen aus jedem System wurden unter Stereomikroskopie (×13,6 Vergrößerung; Opmi Pico) mit der Software ImageJ v1.50e (Labor für optische und computergestützte Instrumentierung, Madison, WI, USA) bewertet. Diese gleichen Instrumente wurden zusätzlich in einem herkömmlichen Rasterelektronenmikroskop (Hitachi S-2400, Hitachi, Tokio, Japan) bei verschiedenen Vergrößerungen (×100 und ×500) abgebildet, um ihr Klingen-Design (radiale Flächen und Symmetrie), die Querschnittsform, die Geometrie der Spitze (aktiv oder nicht aktiv) und die Oberflächenbearbeitung zu bewerten.

Metallurgische Charakterisierung

Die semi-quantitative Elementaranalyse von 3 Instrumenten aus jedem getesteten System wurde durchgeführt, um das Nickel- und Titanverhältnis oder das Vorhandensein eines anderen Elements zu bewerten, unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (S-2400; Hitachi), das mit einem energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDS)-Gerät (Bruker Quantax; Bruker Corporation, Billerica, MA, USA) ausgestattet war, das auf 20 kV und 3,1 A eingestellt war. Die Analyse wurde für jedes Instrument in einem Abstand von 25 mm von einer Fläche von 400 µm2 mit einer geeigneten Software mit ZAF-Korrektur (Systat Software Inc., San Jose, CA, USA) durchgeführt.

Die Methode der Differenzkalorimetrie (DSC) (DSC 204 F1 Phoenix; Netzsch-Gerätebau GmbH, Selb, Deutschland) wurde verwendet, um die Phasentransformationstemperaturen der NiTi-Legierung gemäß den Richtlinien der American Society for Testing and Materials zu bestimmen. Fragmente von 2 bis 3 mm Länge (5–10 mg), die von der koronalen aktiven Klinge von 2 Instrumenten aus jedem System entnommen wurden, wurden 2 Minuten lang einer chemischen Ätzung ausgesetzt, die aus einer Mischung von 45% Salpetersäure, 25% Flusssäure und 30% destilliertem Wasser bestand. Anschließend wurden sie in einer Aluminiumwanne im DSC-Gerät montiert, wobei eine leere Wanne als Kontrolle diente. Der thermische Zyklus wurde unter einer gasförmigen Stickstoffatmosphäre mit einer Geschwindigkeit von 10˚C/min bei Temperaturen von −150˚C bis 150˚C durchgeführt. Die Phasentransformationstemperaturen wurden mit der Netzsch Proteus Thermal Analysis-Software (Netzsch-Gerätebau GmbH) analysiert. Für jede Gruppe wurde der DSC-Test zweimal durchgeführt, um die Ergebnisse zu bestätigen. Getestete Instrumente umfassten TruNatomy Größe 26/0.04v, Vortex Blue Größe 25/0.04 und das gesamte Set von Genius Proflex-Instrumenten (Größen 25/0.06, 13/0.03, 17/0.05, 25/0.04 und 35/0.04) aufgrund von Unterschieden in ihrer Wärmebehandlung, wie vom Hersteller angegeben (https://bit.ly/38DxX6J (abgerufen am 25. Mai 2022)).

Mechanische Tests

Die mechanische Leistung der ausgewählten Systeme wurde durch zyklische Ermüdung, torsionale Widerstandsfähigkeit und Biegetests bewertet. Für jeden Test wurde die Stichprobengröße mit einem Alpha-Fehler von 0,05 und einer Power von 80 % berechnet, basierend auf dem größten Unterschied zwischen 2 Systemen nach 6 anfänglichen Messungen. Für die Zeit bis zum Bruch (TruNatomy vs. Genius Proflex; Effektgröße von 217,8 ± 118,8), das maximale Drehmoment (TruNatomy vs. Vortex Blue; Effektgröße von 0,15 ± 0,22), den Drehwinkel (TruNatomy vs. Genius Proflex; Effektgröße von 6,2 ± 48,2) und die maximale Biegelast (TruNatomy vs. Vortex Blue; Effektgröße von 67,7 ± 37,2) wurden die endgültigen Stichprobengrößen von 6, 36, 949 und 6 Instrumenten bestimmt. Obwohl 36 und 949 Instrumente für das maximale Drehmoment und den Drehwinkel berechnet wurden, wurde eine endgültige Stichprobengröße von 10 Instrumenten pro Gruppe für jeden Parameter definiert, da ein Unterschied, der nur in einer so großen Stichprobe identifizierbar ist, als klinisch wenig relevant angesehen werden kann.

Der zyklische Ermüdungstest wurde an einem nicht konischen, gebogenen Edelstahlrohrgerät (Radius von 6 mm und 86˚ Winkel) unter Verwendung von Glycerin als Schmiermittel durchgeführt, gemäß früheren Studien. Die getesteten Instrumente wurden an einen 6:1 Reduktions-Handstück (Sirona Dental Systems GmbH, Bensheim, Deutschland) angepasst und im statischen Modus von einem drehmomentgesteuerten Motor (VDW Silver; VDW GmbH) bei 400 U/min und 2,0 N (Genius Proflex), 500 U/min und 1,5 N (TruNatomy) sowie 500 U/min und 1,0 N (Vortex Blue) aktiviert, gemäß den Anweisungen der Hersteller. Der Test wurde bei Raumtemperatur (20˚C) unter Berücksichtigung der Richtlinien der American Society for Testing and Materials bezüglich der Zugprüfung von superelastischen NiTi-Materialien durchgeführt. Der Bruch wurde sowohl durch akustische als auch visuelle Inspektion festgestellt. Die Zeit bis zum Bruch wurde in Sekunden mit einem digitalen Chronometer aufgezeichnet, und die Fragmentgröße wurde in Millimetern mit einem digitalen Messschieber zur experimentellen Kontrolle gemessen. Torsions- und Biegefestigkeitstests wurden gemäß internationalen Standards durchgeführt. Im Torsionstest wurden die Instrumente 3 mm von ihrer Spitze eingespannt und im Uhrzeigersinn mit einer konstanten Geschwindigkeit von 2 Umdrehungen pro Minute gedreht, um das maximale Drehmoment (gemessen in N.cm) und den Drehwinkel (in Grad aufgezeichnet) vor dem Bruch zu bewerten. Im Biegetest wurde jedes Instrument im Datei-Halter des Motors montiert und in einem Winkel von 45˚ zur Bodenfläche positioniert, während es an einem Draht (3 mm von seiner Spitze) befestigt war, der mit einer universellen Prüfmaschine (Instron 3400; Instron Corporation, Canton, MA, USA) verbunden war. Die maximale Last, die für eine 45˚ Verschiebung des Instruments benötigt wurde, unter Verwendung einer Last von 20 N und einer konstanten Geschwindigkeit von 15 mm/min, wurde in Grammkraft (gf) aufgezeichnet.

Formungsfähigkeit

Nach der Genehmigung dieses Forschungsprojekts durch das lokale Ethikkomitee (Protokoll CE- FMDUL 13/10/20) wurden 120 zweiradikale mandibuläre Molaren mit vollständig ausgebildeten Wurzelspitzen zufällig aus einem Pool extrahierter Zähne ausgewählt und zunächst mit einer Pixelgröße von 11,93 µm in einem mikro-Computertomographen (Mikro-CT) (SkyScan 1173; Bruker-microCT, Kontich, Belgien) bei 70 kV, 114 µA, einer Rotation von 360˚ mit Schritten von 0,7˚ und einem 1 mm dicken Aluminiumfilter gescannt. Der erste Schritt bei der Bildakquisition bestand darin, das Präparat mit zahnärztlichem Wachs auf einem Probenhalter zu fixieren, um Bewegungen während des Scannens zu vermeiden. Die erfassten Projektionen wurden unter Verwendung standardisierter Parameter für Glättung, Dämpfungskoeffizienten (0,05–0,007), Strahlenhärtung (20%) und Ringartefaktkorrekturen (NRecon v.1.6.9; Bruker-microCT) in axiale Querschnitte rekonstruiert. Ein dreidimensionales (3D) Modell der inneren Anatomie jedes Zahns wurde erstellt (CTAn v.1.14.4; Bruker-microCT) und qualitativ bewertet (CTVol v.2.2.1; Bruker-microCT) hinsichtlich der Wurzelkanalkonfiguration. Dann wurden Zähne mit derselben Arbeitslänge vom Zement-Schmelz-Übergang zur Spitze und demselben Volumen und Oberflächenbereich von den mesialen und distalen Kanälen innerhalb dieser beiden anatomischen Landmarken berechnet. Basierend auf diesen Parametern wurden die Proben anatomisch angepasst, um 3 Gruppen von 4 Zähnen (12 Kanäle pro Gruppe) zu erstellen, die zufällig einer Versuchsgruppe entsprechend dem Vorbereitungssystem zugewiesen wurden: Genius Proflex, TruNatomy und Vortex Blue.

Nach der Präparation der Zugangskavität wurde die apikale Durchgängigkeit mit einer K-Datei der Größe 10 (Dentsply Sirona Endodontics) bestätigt und der Gleitpfad wurde mit einer K-Datei der Größe 15 (Dentsply Sirona Endodontics) bis zur Arbeitslänge (WL), die 1 mm vom apikalen Foramen festgelegt wurde, durchgeführt. In der Genius Proflex-Gruppe wurde eine koronale Erweiterung mit einem Instrument der Größe 25/0.06 (350 U/min, 2.5 N.cm) durchgeführt, gefolgt von Instrumenten der Größen 13/0.03 (250 U/min, 1.5 N.cm) und 25/0.04 (400 U/min, 2 N.cm) bis zur WL. In der TruNatomy-Gruppe wurden alle Instrumente mit 500 U/min und 1.5 N.cm verwendet. Nach der koronalen Erweiterung mit einem Instrument der Größe 20/0.08 wurden Instrumente der Größen 17/0.02v (Glider) und 26/0.04v (Prime) bis zur WL verwendet. In der Vortex Blue-Gruppe wurden Instrumente der Größen 15/0.04 (500 U/min, 0.7 N.cm), 20/0.04 (500 U/min, 0.7 N.cm) und 25/0.04 (500 U/min, 1 N.cm) nacheinander bis zur WL verwendet. Dann wurden in allen Gruppen die distalen Kanäle mit Instrumenten der Größen 35/0.05 (Genius Proflex-Gruppe; 400 U/min, 2.5 N.cm), 36/0.03v (TruNatomy-Gruppe), 30/0.04 und 35/0.04 (Vortex Blue-Gruppe; 500 U/min, 1.0 N.cm und 1.3 N.cm, jeweils) weiter erweitert. Die Instrumente wurden von einem elektrischen Motor (VDW Silver; VDW, München, Deutschland) aktiviert und in einer langsamen Ein- und Auswärtsbewegung mit einer Amplitude von etwa 3 mm und leichtem Druck in apikaler Richtung verwendet. Nach 3 Bewegungen wurde das Instrument aus dem Kanal entfernt und gereinigt. Die WL wurde nach 3 Wellen der Instrumentierung erreicht. Jedes Instrument wurde in einem Zahn verwendet und dann entsorgt. Die Spülung wurde mit insgesamt 15 ml 2.5% NaOCl pro Kanal durchgeführt, gefolgt von einer abschließenden Spülung mit 5 ml 17% EDTA (3 min) und 5 ml destilliertem Wasser unter Verwendung einer Spritze mit einer 30-G NaviTip-Nadel (Ultradent, South Jordan, UT, USA), die 2 mm von der WL positioniert war. Alle Verfahren wurden von einem erfahrenen Operator unter Vergrößerung (×12.5; ZEISS OPMI Pico, Jena, Deutschland) durchgeführt.

Die Kanäle wurden leicht mit Papierpunkten getrocknet und eine abschließende Scannung sowie Rekonstruktion wurden unter Verwendung der zuvor genannten Parameter durchgeführt. Datensätze vor und nach der Vorbereitung wurden ko-registeriert (3D Slicer 4.3.1 Software; http://www.slicer.org (abgerufen am 25. Mai 2022)) und die Formungsfähigkeit wurde durch die Messung von 3 Parametern bewertet: das Volumen des nach der Vorbereitung entfernten Dentins (in mm3), das Volumen der durch die Vorbereitungsprotokolle erzeugten harten Gewebetrümmer (in mm3) und der Prozentsatz der unvorbereiteten Kanalwände. Ein Prüfer, der über die Formungsprotokolle im Unklaren war, führte alle Analysen durch, indem er Kanalverbindungen und zusätzliche Anatomien ausschloss.

Statistische Analyse

Die Shapiro–Wilk- und Lilliefors-Tests wurden verwendet, um die Normalität der Daten zu überprüfen. Abhängig von der Datenverteilung wurden die Ergebnisse als Mittelwert (Standardabweichung) oder Median (Interquartilsbereich) zusammengefasst. Eine einfaktorielle ANOVA und post hoc Tukey-Tests wurden durchgeführt, um den Drehwinkel, unberührte Kanalwände, Volumen (Wurzelkanal, entferntes Dentin, harte Gewebetrümmer) und Oberfläche (Wurzelkanal) der mesialen Kanäle zu vergleichen, während der Kruskal–Wallis-Test, kombiniert mit dem Dunn-Test, verwendet wurde, um den helixförmigen Winkel, die Zeit bis zum Bruch, das maximale Drehmoment bis zum Bruch, die maximale Biegebelastung und das Volumen des entfernten Dentins und der harten Gewebetrümmer im distalen Kanal zu vergleichen. Das Signifikanzniveau wurde auf 5 % festgelegt (SPSS v25.0 für Windows; SPSS Inc., Chicago, IL, USA).

Ergebnisse

Instrumentendesign

Die instrumentelle stereomikroskopische Analyse sowohl der Anzahl der Klingen als auch der spiralförmigen Winkel zeigte, dass der Vortex Blue (11 Klingen; 17,8˚ (17,3–18,9˚)) einen signifikant niedrigeren spiralförmigen Winkel im Vergleich zum TruNatomy (17 Klingen; 21,3˚ (19,5–22,1˚)) und dem Genius (9 Klingen; 21,7˚ (19,8–23,1˚)) hatte (p < 0,05). Die SEM-Analyse (Abbildung 1) zeigte, dass alle Instrumente asymmetrische Klingen hatten, ohne radiale Flächen, und symmetrische Querschnitte mit quadratischen (TruNatomy), konvexen (Vortex Blue) und S-förmigen (Genius Proflex) Profilen. Keine der Spitzen konnte als aktiv identifiziert werden, und die gesamte Geometrie sowie die Übergangswinkel der Klinge variierten zwischen den Instrumenten. Während die Spitzen der TruNatomy- und Vortex Blue-Instrumente an ihren Enden flach waren, hatte der Genius Proflex eine kugelartige Form. Bei höherer Vergrößerung zeigten alle Instrumente eine ähnliche Oberflächenbearbeitung, mit einem Muster aus parallelen Linien, die durch den Schleifprozess entstanden. Es war auch möglich, einige Metallüberstände auf den Klingen zu beobachten, aber Vortex Blue zeigte mehr Unregelmäßigkeiten als die anderen (Abbildung 1).

Metallurgische Eigenschaften

EDS/SEM-Analysen zeigten ein nahezu äquiatomisches Verhältnis von Nickel- und Titanelementen in den Instrumenten Genius Proflex (1.061), TruNatomy (1.014) und Vortex Blue (1.016), ohne andere nachweisbare Metallelemente. DCS-Analysen (Abbildung 2A) zeigten ausgeprägte Transformations-Temperaturkurven. Obwohl kein Instrument vollständige austenitische Eigenschaften bei der Testtemperatur (20˚C) aufwies, zeigten Vortex Blue und TruNatomy dieses Merkmal bei Körpertemperatur (36˚C). Die höchsten (45,4˚C) und niedrigsten (25,9˚C) R-Phasen-Start- und -Endtemperaturen (34,6˚C und 13,5˚C) wurden im Genius Proflex und im TruNatomy beobachtet, respektive (Abbildung 2A). Der Vortex Blue hatte die niedrigste austenitische Starttemperatur (3,3˚C) und der Genius Proflex zeigte die höchste austenitische Endtemperatur (50,3˚C). DSC-Tests der Genius Proflex-Instrumente (Abbildung 2B) demonstrierten eine ähnliche Wärmebehandlung untereinander, mit geringfügigen Unterschieden in den R-Phasen-Transformations-Temperaturen, in der Kühltransformation von martensitischem B19′ und in der austenitischen Transformation während der Heizkurven. Größere Unterschiede wurden beim Heizen des Genius Proflex 13/0.03 beobachtet, mit einer niedrigeren austenitischen Starttemperatur (3,6˚C) im Vergleich zu den anderen Instrumenten (Abbildung 2B).

Mechanische Leistung

Der Genius Proflex hatte die höchste Zeit (252 s) und Zyklen (1680) bis zum Bruch (p < 0.05), während die niedrigste Zeit (41 s) und Zyklen (341.7) bis zum Bruch mit dem TruNatomy beobachtet wurden (p < 0.05). Das maximale Drehmoment und der Drehwinkel vor dem Bruch zeigten keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen (p > 0.05). Das TruNatomy zeigte die höchste Flexibilität (108.5 gf) im Vergleich zu den anderen getesteten Instrumenten (p < 0.05) (Tabelle 1).

Formungsfähigkeit

Die Homogenität der Gruppen hinsichtlich des Volumens und der Oberfläche der mesialen und distalen Kanäle wurde bestätigt (p > 0,05) (Tabelle 2). Es wurden keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen in allen getesteten Parametern beobachtet (p > 0,05). Die durchschnittlichen Prozentsätze der unpräparierten Kanalbereiche lagen im mesialen Kanal zwischen 50,5 % und 60,4 % und im distalen Kanal zwischen 57,8 % und 68,7 % (Tabelle 2, Abbildung 3).

Diskussion

Die vorliegende Untersuchung, die einen multimethodischen Forschungsansatz verwendet, bewertete das gesamte geometrische Design, die elementare Zusammensetzung, die Phasenübergangstemperaturen, das mechanische Verhalten und die Formungsfähigkeit von 3 wärmebehandelten NiTi-Rotationssystemen (Genius Proflex, TruNatomy und Vortex Blue). Dieser methodische Ansatz ermöglicht eine umfassendere Bewertung der Eigenschaften der getesteten Instrumente, da er die 'Wissensteilung' vermeidet, ein Phänomen, bei dem Wissensstrukturen über ein bestimmtes Gebiet aus mehreren separaten Teilen bestehen.

Alle Tests folgten strengen internationalen Richtlinien oder Methoden mit hoher interner Validität, was ein robusteres und vertrauenswürdigeres Verständnis der Leistung der Systeme ermöglicht. Während Ähnlichkeiten zwischen den Instrumenten hinsichtlich der Nickel- und Titanzusammensetzung, der torsionalen Reaktion (Tabelle 1) und der Formungsfähigkeit (Tabelle 2, Abbildung 3) beobachtet wurden, wurden Unterschiede in den helikalen Winkeln, der Anzahl der Klingen, den Querschnitten, der Spitzengeometrie (Abbildung 1), den Temperaturübergangsphasen (Abbildung 2), der zyklischen Ermüdung und den Biegefestigkeitstests (Tabelle 1) festgestellt. Daher wurde die Nullhypothese verworfen.

Die Unterschiede im mechanischen Verhalten der getesteten Instrumente sollten unter Berücksichtigung mehrerer Faktoren analysiert werden, die je nach Test relevant sein können. Da alle Instrumente aus nahezu äquiatomaren NiTi-Legierungen hergestellt wurden, kann ihr mechanisches Verhalten durch Unterschiede im Design und in den kristallographischen Anordnungen erklärt werden, die durch ihre unterschiedlichen Phasenübergangstemperaturen dargestellt werden (Abbildung 2A). Da alle mechanischen Tests bei Raumtemperatur (20,0 ± 1˚C) durchgeführt wurden, die innerhalb des Temperaturbereichs des Instruments liegt, und gemäß den ASTM-Empfehlungen, zeigen die Rs-Temperaturen der Genius Proflex (45,4˚C), Vortex Blue (34,5˚C) und TruNatomy (25,9˚C), dass keines von ihnen vollständige austenitische Eigenschaften bei der Testtemperatur hatte. Andererseits neigt diese Basistemperatur dazu, zu steigen und sich der Körpertemperatur (ca. 36˚C) unter klinischen Bedingungen zu nähern. In solchen Fällen könnten die Vortex Blue und TruNatomy Instrumente eine kristallographische Umordnung erfahren, die zu einem höheren Anstieg der Menge an austenitischer Phase im Vergleich zur Genius Proflex führt. Daher könnte die höhere martensitische Zusammensetzung und der kleinere Metallkern (dargestellt durch den S-förmigen Querschnitt und die geringere Anzahl an Klingen) der Genius Proflex Instrumente im Vergleich zu TruNatomy und Vortex Blue ihre höhere zyklische Ermüdungsbeständigkeit erklären (Tabelle 1). Leider können die Ergebnisse der Genius Proflex nicht mit der Literatur verglichen werden, da es bisher keine wissenschaftliche Veröffentlichung zu ihren mechanischen Eigenschaften gibt. Andererseits haben Vergleiche zwischen TruNatomy und Vortex Blue gegensätzliche Ergebnisse gezeigt. Während in einer Studie kein statistischer Unterschied in den mittleren Zyklen bis zum Bruch bei Vortex Blue (523,9) und TruNatomy (436,8) beobachtet wurde, zeigte eine andere Studie, dass TruNatomy eine höhere mittlere Anzahl an Zyklen bis zum Bruch (1238,8) im Vergleich zu Vortex Blue (529,5) aufwies. Diese Studien wurden bei Körpertemperatur (35–37˚C) durchgeführt, und diese Unterschiede könnten durch Unterschiede in den Krümmungswinkeln der simulierten Kanäle (90˚ vs. 60˚) erklärt werden.

Obwohl Unterschiede im zyklischen Ermüdungstest beobachtet wurden, zeigten die Instrumente ähnliche Ergebnisse im Torsionswiderstandstest. Dieser Test folgte den ISO 3630-3631 Richtlinien, die empfehlen, den Torsionswiderstand eines Instruments nur 3 mm von seiner Spitze entfernt zu messen. Dieser methodologische Aspekt könnte die beobachteten Ähnlichkeiten erklären, da bei diesem spezifischen Niveau geringfügige Unterschiede zwischen den Instrumenten hinsichtlich der Konizität (0,04v für TruNatomy und 0,04 für Vortex Blue und Genius Proflex) durch ihr unterschiedliches Querschnittsdesign und den Metallkern ausgeglichen werden. Während es wenig Diskussionen über diesen methodologischen Aspekt gibt, ist es möglich, dass Analysen des Torsionswiderstands, die auf anderen Ebenen der Instrumente durchgeführt werden, zu anderen Ergebnissen führen als die hier erhaltenen.

In dieser Studie wurde ein interessantes Ergebnis im Biegetest beobachtet. Während man erwarten würde, dass hochflexible Instrumente im Test zur zyklischen Ermüdungsbeständigkeit besser abschneiden, war das TruNatomy das flexibelste Instrument, hatte jedoch die niedrigste Anzahl an Zyklen bis zum Bruch (Tabelle 1). Dieses scheinbar widersprüchliche Ergebnis könnte durch Unterschiede im kleinen Durchmesser des NiTi-Drahts erklärt werden, der zur Herstellung des TruNatomy verwendet wird (0,8 mm) im Vergleich zu Genius Proflex und Vortex Blue (1,0 mm und 1,2 mm, respektive). Da im Biegetest alle Instrumente im Datei-Halter fixiert sind, kann der kleinere Draht einen direkten Einfluss auf dieses Ergebnis haben.

Die Idee hinter den Genius Proflex-Instrumenten besteht darin, die verschiedenen kristallographischen Phasen der NiTi-Legierung je nach klinischem Bedarf zu nutzen. Beispielsweise wäre zu erwarten, dass das Instrument während des Gleitrwegs einer torsionalen Überlastung ausgesetzt ist, was eine hohe Drehmomentbeständigkeit erfordert, um unerwartete Brüche zu vermeiden, während bei der apikalen Erweiterung, insbesondere in gebogenen Kanälen, die Biegeermüdungsbeständigkeit relevanter wäre als die torsionale Überlastung. Auf diese Weise wären, wenn alle Instrumente in einem Set derselben Wärmebehandlung unterzogen würden, die erreichten metallurgischen Veränderungen für einige Instrumente vorteilhafter als für andere. Daher hatte die vorliegende Studie auch zum Ziel, alle Instrumentensets des Genius Proflex-Systems (25/0.06; 13/0.03; 17/0.05; 25/0.04; 35/0.04) hinsichtlich ihrer Phasenübergangstemperaturen zu analysieren (Abbildung 2B). Die unterschiedlichen Übergangstemperaturprofile in den maßgeschneiderten wärmebehandelten Genius Proflex-Instrumenten wurden durch das Gleitrweg-Instrument (13/0.03) gezeigt, das einen sehr ausgeprägten R-Phasen- zu Martensit B19′-Übergang beim Abkühlen aufwies (Abbildung 2B), im Vergleich zu 25/0.06 (gelbliche Klingenfarbe) und 35/0.04 (bläuliche Klingenfarbe).

Zusätzlich zu den mechanischen Tests bewertete diese Studie auch die Formungsfähigkeit der ausgewählten rotierenden Systeme mithilfe der nicht-destruktiven Mikro-CT-Goldstandardtechnologie. Dieses analytische Werkzeug ermöglicht die Standardisierung der Probenauswahl, um Verzerrungen im Zusammenhang mit der Morphologie des Wurzelkanals zu vermeiden, und die Bewertung mehrerer morphometrischer Parameter nach der Wurzelkanalaufbereitung. Obwohl Unterschiede im Design und im mechanischen Verhalten der getesteten Instrumente beobachtet wurden (Tabelle 1), waren alle Aufbereitungsprotokolle hinsichtlich des nach der Aufbereitung entfernten Dentins, der durch die Aufbereitungsprotokolle erzeugten harten Gewebetrümmer und der unvorbereiteten Kanalwände ähnlich. Darüber hinaus konnte keine Instrumentenfraktur oder signifikante Abweichung vom ursprünglichen Kanalverlauf beobachtet werden. Die ähnlichen Spitzen- und Konusgrößen der getesteten Instrumente könnten diese Ergebnisse erklären, die mit früheren Studien übereinstimmen, die Instrumente mit vergleichbaren Größen und Konusformen verwendeten. In der Literatur wurden sowohl die TruNatomy- als auch die Vortex Blue-Systeme hinsichtlich ihrer Formungsfähigkeit unter Verwendung der Mikro-CT-Technologie bewertet. Während in diesen Studien unterschiedliche methodologische Strategien verwendet wurden, waren ihre Ergebnisse insgesamt ähnlich wie die der vorliegenden Forschung hinsichtlich der großen prozentualen Flächen unberührter Kanalwände (TruNatomy: 50%; Vortex Blue: 58,8%), der geringen Menge an entferntem Dentin nach der Kanalaufbereitung und der geringen Ansammlung von harten Gewebetrümmern (Vortex Blue-System: 0,16 mm3).

Die Multimethodenforschung kann als eine der Hauptstärken der vorliegenden Studie angesehen werden, die eine umfassendere Bewertung der Profile und Verhaltensweisen der Instrumente ermöglichte. Darüber hinaus erlaubte die Verwendung von DSC ein breiteres Verständnis des Temperaturproblems im Vergleich zu Tests, die auf einer einzelnen Temperatur basieren, egal welche das sein mag. Zu den Einschränkungen der vorliegenden Studie gehört, dass andere relevante Tests, wie Schneideeffizienz, Mikrohärte und Knickfestigkeit, nicht durchgeführt wurden. Zukünftige Studien, die den multimethodischen Ansatz verwenden, sollten diese zusätzlichen Tests einbeziehen, um diesen neuen Trend der Hersteller zu vergleichen und zu rechtfertigen, Instrumentensets mit maßgeschneiderten wärmebehandelten NiTi-Legierungen herzustellen. Das Wissen um die Eigenschaften dieser Instrumente kann den Klinikern helfen, eine bessere Entscheidung darüber zu treffen, welche Instrumente in einer bestimmten klinischen Situation ausgewählt werden sollen.

Fazit

Die Instrumente Genius Proflex, Vortex Blue und TruNatomy wiesen Unterschiede hinsichtlich der Anzahl der Klingen, der helikalen Winkel, des Querschnittsdesigns, der Spitzengeometrie, der Phasenübergangstemperaturen, der zyklischen Ermüdungsbeständigkeit und der Flexibilität auf, waren jedoch in Bezug auf die Nickel-Titan-Verhältnisse, das maximale Drehmoment, den Drehwinkel vor dem Bruch und die Formungsfähigkeit ähnlich.

Autoren: 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 und Marco A. Versiani

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