Einfluss der Kinematik auf die zyklische Ermüdungsbeständigkeit von replikaähnlichen und originalen rotierenden Instrumenten

Zusammenfassung

Einleitung: Ziel dieser Studie war es, den zyklischen Ermüdungswiderstand von 3 replikaähnlichen rotierenden Instrumenten im Vergleich zu ihren Originalmarkensystemen unter Verwendung von kontinuierlicher Rotation und optimalem Drehmomentrücklauf (OTR) Kinematik zu bewerten.

Methoden: Neue F1 rotierende Instrumente (n = 20 pro Gruppe) von ProTaper Universal (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz) und ProTaper Gold (Dentsply Maillefer) Originalmarkensystemen wurden mit 3 replikaähnlichen Instrumenten (U-File [Dentmark, Ludhiana, Indien], Super Files [Shenzhen Flydent Medical, Shenzhen, China] und Super Files Blue [Shenzhen Flydent Medical]) hinsichtlich des zyklischen Ermüdungswiderstands verglichen. In jeder Gruppe wurden die ausgewählten Instrumente zufällig in 2 Untergruppen (n = 10) entsprechend der Kinematik verteilt. In der rotierenden Gruppe (ROT) wurden die Instrumente mit einer kontinuierlichen Drehung im Uhrzeigersinn (300 U/min, 1,5 Ncm) aktiviert, während in der OTR-Gruppe eine asymmetrische oszillierende Bewegung durchgeführt wurde, wobei die OTR-Funktion auf 300 U/min eingestellt und die Drehmomentgrenze auf das minimale Niveau mit dem TriAuto ZX2 Motor (J Morita, Kyoto, Japan) eingestellt wurde. Die Zeit bis zum Bruch wurde aufgezeichnet und statistisch verglichen, basierend auf der Kinematik (ROT X OTR) und dem Instrumenttyp (replikaähnlich X Originalmarke) unter Verwendung des unabhängigen Stichproben t -Tests (α = 0,05). Darüber hinaus wurde die Charakterisierung der Metalllegierung jedes Systems durch Differential Scanning Calorimetry und energiedispersive Röntgenspektroskopie durchgeführt.

Ergebnisse: Die statistische Analyse ergab eine signifikant höhere Zeit bis zum Bruch für alle getesteten rotierenden Systeme im OTR-Modus im Vergleich zur kontinuierlichen Rotation (P ˂ .05) mit einem durchschnittlichen prozentualen Anstieg von 52,1% (ProTaper Gold) bis 156,7% (U-File). Die Replikate zeigten eine signifikant höhere Zeit bis zum Bruch im Vergleich zu den jeweiligen Originalmarkeninstrumenten, sowohl im ROT- als auch im OTR-Modus (P ˂ .05). Replikate wiesen austenitische Temperaturen auf, die über denen der Originalmarken lagen, und ein nahezu äquiatomisches Verhältnis zwischen Nickel- und Titan-Elementen.

Schlussfolgerungen: Der OTR-Modus verbesserte signifikant die Ermüdungsbeständigkeit sowohl der Original- als auch der Replikatsysteme. Die Replikate zeigten eine höhere zyklische Ermüdungsbeständigkeit als die Originalmarkeninstrumente und höhere Übergangstemperaturen zur austenitischen Phase. (J Endod 2020;46:1136–1143.)

Die Vorbereitung des Wurzelkanalsystems wird als eine der wichtigsten Phasen in der Wurzelkanalbehandlung anerkannt und umfasst die Entfernung von vitalem und/oder nekrotischem Gewebe aus dem Wurzelkanalsystem sowie infiziertem Wurzel-Dentin¹. Obwohl dieses Ziel durch die Verwendung verschiedener Instrumententypen und Techniken erreicht werden kann, hat die Entwicklung von Nickel-Titan (NiTi) rotierenden Systemen zweifellos zu einem signifikanten Fortschritt in der mechanischen Vorbereitung des Wurzelkanalraums geführt. NiTi-Rotationsinstrumente sind aufgrund ihrer Elastizität und Schneideffizienz beliebt geworden, um Wurzelkanäle zu formen. In Kliniken bleibt jedoch die Instrumententrennung während der Wurzelkanalbehandlung ein großes Anliegen, und selbst neue Instrumente können bei ihrer ersten Verwendung unerwartete Brüche aufweisen.

Obwohl die Instrumententrennung sowohl auf übermäßige Torsion als auch auf zyklische Ermüdung zurückgeführt wurde, wurde Letzteres direkter mit unerwarteten Bruchfällen von NiTi-Rotationsinstrumenten in Verbindung gebracht, wahrscheinlich aufgrund von Mängeln in der Nähe der Oberfläche wie Bearbeitungsrillen oder unter der Oberfläche liegenden Defekten, die während des Herstellungsprozesses entstanden sind. Der Begriff zyklische Ermüdung wird verwendet, um den Bruch von NiTi-Instrumenten nach kontinuierlicher Rotation in einem gekrümmten Kanal zu beschreiben und tritt als Ergebnis der abwechselnden Zug- und Druckzyklen auf, denen die Instrumente ausgesetzt sind, wenn sie im Bereich der maximalen Krümmung des Kanals gebogen werden. Im Laufe der Jahre wurden mehrere Verbesserungen bei NiTi-Instrumenten vorgeschlagen, um diese Einschränkungen zu überwinden. Fortschritte in der Metallurgie und den Herstellungsprozessen haben die Entwicklung von Instrumenten ermöglicht, die flexibler und bruchfester sind, aufgrund ihres innovativen Designs und ihrer Wärmebehandlungen, aber auch die Art der Bewegung wurde als ein wichtiger Faktor angesehen, der die Ermüdungsbeständigkeit beeinflussen kann.

Vor kurzem wurde das optimale Drehmoment-Rückwärts (OTR) als alternative Kinematik für den Einsatz mit im Uhrzeigersinn schneidenden rotierenden NiTi-Instrumenten eingeführt, um die Instrumentermüdung sowie die Möglichkeit eines Bruchs zu reduzieren. Die OTR-Bewegung wurde in einen kabellosen Motor (TriAuto ZX2; J Morita, Kyoto, Japan) integriert und ermöglicht die kontinuierliche Drehung des Instruments im Uhrzeigersinn, wenn ein minimaler Widerstand an Last erreicht wird. Sobald die aktuellen Drehmomentwerte überschritten werden (Auslösemoment), kehrt das Instrument automatisch die Drehung um 90° in die gegen den Uhrzeigersinn gerichtete Richtung um und fährt dann in die Schneidrichtung für 180° fort, bis das Drehmoment weniger als der eingestellte Wert wird. Vorläufige Ergebnisse zeigten eine signifikante Verbesserung der zyklischen Ermüdungsbeständigkeit verschiedener rotierender Instrumente unter Verwendung der OTR-Bewegung im Vergleich zur kontinuierlichen Rotation.

Derzeit sind viele verschiedene Marken von NiTi-Rotationsinstrumenten auf dem Markt erhältlich. In letzter Zeit haben jedoch mehrere Unternehmen begonnen, NiTi-Präparationssysteme herzustellen und/oder zu vertreiben, die den ursprünglichen von bekannten Unternehmen produzierten sehr ähnlich sind.

Angesichts der Tatsache, dass dies ein neues Phänomen in der Endodontie ist, bietet die Literatur keine Terminologie, um diese Gruppe von Instrumenten angemessen zu beschreiben; in der aktuellen Studie werden sie als replikaähnliche Systeme bezeichnet. Diese replikaähnlichen Systeme werden weltweit von lokalen Vertriebsunternehmen oder über das Internet vermarktet und haben in der Regel niedrigere Preise im Vergleich zu den Originalinstrumenten. Sowohl die Hersteller als auch die Vertriebsunternehmen sind in ihren eigenen Ländern legal, und die Instrumente werden normalerweise von bekannten Unternehmen vermarktet. Bis heute gibt es trotz der Tatsache, dass replikaähnliche Instrumente weltweit verkauft und täglich verwendet werden, keine wissenschaftliche Studie, die ihre mechanische Leistung bewertet. Daher war das Ziel der vorliegenden Studie, den zyklischen Ermüdungswiderstand von 3 replikaähnlichen rotierenden Instrumenten im Vergleich zu ihren Originalmarkensystemen unter Verwendung von kontinuierlicher Rotation und OTR-Kinematik zu bewerten. Darüber hinaus wurde, um eine umfassende Analyse der Ergebnisse zu erreichen, eine Charakterisierung der Metalllegierung der getesteten rotierenden Systeme auch durchDifferentialscanningkalorimetrie (DSC) und energiedispersive Röntgenspektroskopie durchgeführt. Die zu testenden Nullhypothesen lauteten wie folgt: (1) Es gibt keine Unterschiede im zyklischen Ermüdungswiderstand zwischen kontinuierlicher Uhrzeigerrichtung und OTR-Bewegung und (2) Es gibt keine Unterschiede im zyklischen Ermüdungswiderstand von Originalmarken- und replikaähnlichen Instrumenten.

Materialien und Methoden

Replicalaike und Originalmarken-Rotationssysteme

Ein hundert brandneue originale und replicalaike F1-Rotations-NiTi-Instrumente (n = 20 pro Rotationssystem) wurden zufällig ausgewählt (Tabelle 1). Im Rahmen der vorliegenden Studie wurde unabhängig von der Präsentation unter verschiedenen Namen und Marken ein replicalaike Instrument definiert als eines, das

1. die exakt gleiche Anzahl von Instrumenten des Originalmarkensystems aufweist,
2. die gleiche Farbkennzeichnung der Instrumente des Originalmarkensystems hat und
3. die gleiche oder vergleichbare Instrumentennomenklatur des Originalmarkensystems aufweist (Abb. 1 und 2). Alle Instrumente wurden zunächst unter einem Stereomikroskop bei X13.6 (Opmi Pico; Carl Zeiss Surgical, Jena, Deutschland) beobachtet, um solche mit offensichtlichen größeren Deformationen oder Defekten auszuschließen.

Zyklischer Ermüdungstest

Der zyklische Ermüdungswiderstandstest wurde mit einem maßgefertigten Gerät durchgeführt, das eine reproduzierbare Bewertung eines Instruments ermöglichte, das lose in einem gekrümmten Kanal rotiert, bis es bricht. Der Block mit dem künstlichen Kanal war mit einem Hauptrahmen verbunden, an den auch eine mobile Halterung für das Handstück angeschlossen war, um eine präzise und reproduzierbare Platzierung der Instrumente in derselben Tiefe im künstlichen Kanal zu ermöglichen. Der künstliche Kanal wurde auf einem nicht konischen Edelstahlrohr mit einer Länge von 19 mm erstellt, das aus 3 Segmenten besteht. Die initialen und finalen geraden Segmente sind jeweils 7 mm und 3 mm lang. Dazwischen befindet sich ein gekrümmtes Segment (6-mm Radius und 86° Krümmung) mit einer Länge von 9 mm, wobei die Position der maximalen Belastung in der Mitte der Krümmung liegt. Die Stahlwände haben eine Dicke von 1,3 mm und einen Innendurchmesser von 1,4 mm.

In jeder Gruppe (Tabelle 1) wurden die 20 ausgewählten Instrumente zufällig in 2 Untergruppen (n = 10) entsprechend der Kinematik verteilt: kontinuierliche Rotation (die ROT-Gruppe) oder reziproke OTR-Bewegung (die OTR-Gruppe). In der ROT-Gruppe wurden die Instrumente mit dem TriAuto ZX2-Motor bei einer kontinuierlichen Drehung im Uhrzeigersinn mit 300 U/min und einem Drehmoment von 1,5 Ncm aktiviert, indem die Auto-Stopp- und Auto-Rückwärtsfunktionen deaktiviert wurden. In der OTR-Gruppe wurde die reziproke Bewegung mit demselben Motor im OTR-Modus bei 300 U/min durchgeführt und die Drehmomentgrenze auf das minimale Niveau eingestellt, um eine reziproke Bewegung ohne eine Phase der kontinuierlichen Rotation gemäß Pèdulla et al. zu erzeugen.

Alle Instrumente wurden kontinuierlich getestet, wobei Glycerin als Schmiermittel bei Raumtemperatur verwendet wurde, bis es zu einem Bruch kam. Die Zeit bis zum Bruch wurde in Sekunden mit einem digitalen Chronometer aufgezeichnet und gestoppt, als der Bruch des Instruments visuell und/oder akustisch erkannt wurde. Die Anzahl der Zyklen bis zum Versagen wurde nicht berechnet, da die OTR-Bewegung eine gemischte Bewegung darstellt, die eine asymmetrische oszillierende Bewegung nach dem Auslösen des anfänglichen voreingestellten Drehmoments zeigt und daher nicht als kontinuierliche Rotation betrachtet wurde. Die Größe der gebrochenen Segmente wurde nur für die experimentelle Kontrolle aufgezeichnet.

Energiestreuungsspektroskopie

Drei neue F1-Instrumente aus jedem rotierenden System wurden zuvor durch Eintauchen in ein Acetonbad für 2 Minuten gereinigt und mit einem Rasterelektronenmikroskop (Hitachi S-2400; Hitachi High-Tech Corporation, Tokio, Japan) analysiert, das mit einem Bruker Quantax energiedispersiven Röntgenspektrometer (Bruker Corporation, Billerica, MA) mit einem Detektor für leichte Elemente ausgestattet war. Die Betriebsbedingungen waren eine Beschleunigungsspannung von 20 kV mit einem Filamentstrom von 3,1 A bei einem Arbeitsabstand von 25 mm. Ein Bereich von 400 mm x 400 mm wurde in jedem Instrument gescannt. Die Daten wurden mit der Sigma Scan-Software (Systat Software Inc, San Jose, CA) ausgewertet, um die Anteile von Nickel und Titan zu extrahieren, die jedes Instrument ausmachten.

DSC

Der DSC-Test wurde an 5-mm-Fragmenten mit einem Gewicht von 15–20 mg durchgeführt, die aus dem aktiven Teil der getesteten F1-Instrumente entnommen wurden. Jedes Fragment wurde einem chemischen Ätzbad aus einer Mischung von 25% Flußsäure, 45% Salpetersäure und 30% destilliertem Wasser für etwa 2 Minuten ausgesetzt; mit destilliertem Wasser neutralisiert; und auf einer M-Power-Mikrowaage (Sartorius, Göttingen, Deutschland) gewogen. Zwei Aluminiumtiegel (38 mg und 5 mm Durchmesser) wurden vorbereitet, einer mit dem zu testenden Fragment und der andere leer (Kontrolle). Der thermische Zyklustest wurde an einem Differenzialscanning-Kalorimeter (DSC 204 F1 Phoenix; Netzsch-Gerätebau GmbH, Selb, Deutschland) für etwa 1 Stunde und 40 Minuten durchgeführt. Während dieses Zeitraums wurde jedes Fragment Temperaturen von 2150°C bis 150°C ausgesetzt, mit Temperaturstabilisierungen von 2 Minuten an beiden Extremen. Der Test wurde in einer gasförmigen Stickstoffatmosphäre durchgeführt. Die endgültigen Daten wurden mit der Netzsch Proteus Thermal Analysis (Netzsch-Gerätebau GmbH) Software ausgewertet, aus der die austenitischen Start- und Endtemperaturen (Af) extrahiert wurden. Zwei Tests wurden an 2 verschiedenen Instrumenten durchgeführt, um die Ergebnisse zu bestätigen. Ein dritter Test wurde nur durchgeführt, wenn die ursprünglichen Tests nicht innerhalb von 10°C lagen.

Statistische Analyse

Die Ergebnisse zeigten eine normale Verteilung (Shapiro-Wilk-Test, P ˃ .05) und einen statistischen Vergleich der Zeit bis zum Bruch zwischen den ROT- und OTR-Gruppen sowie zwischen replikaähnlichen Instrumenten und ihren jeweiligen Originalmarkensystemen, der unter Verwendung des unabhängigen Stichproben t Tests (SPSS v17.0 für Windows; IBM Corp, Armonk, NY) durchgeführt wurde. Die Nullhypothese wurde auf 5% festgelegt. Die anfängliche Stichprobengröße wurde auf 10 Instrumente festgelegt, die jeder Untergruppe entsprechend der Kinematik zugewiesen wurden, mit dem Ziel, anschließend eine Stichprobengrößenberechnung basierend auf den anfänglichen Ergebnissen durchzuführen; da jedoch alle experimentellen Gruppen konsequent Unterschiede zeigten, waren keine weiteren Tests erforderlich.

Ergebnisse

Zyklischer Ermüdungstest

Die statistische Analyse ergab eine signifikant höhere Zeit bis zum Bruch für alle getesteten rotierenden Systeme in OTR-Bewegung im Vergleich zur kontinuierlichen Rotation (P ˂ .05), mit einem durchschnittlichen prozentualen Anstieg von 52,1% (ProTaper Gold; Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz) bis 156,7% (U-File; Dentmark, Ludhiana, Indien) (Tabelle 2). Was den Vergleich zwischen NiTi-Systemen betrifft, so haben die replikaähnlichen Instrumente eine signifikant höhere Zeit bis zum Bruch im Vergleich zu den jeweiligen Originalmarkeninstrumenten in der ROT- oder OTR-Gruppe gezeigt (P ˂ .05) (Tabelle 3). Die durchschnittlichen Größen der gebrochenen Segmente betrugen 7,20 ± 1,79 mm (Super Files Blue F1; Shenzhen Flydent Medical, Shenzhen, China), 7,45 ± 0,57 mm (U-File), 7,43 ± 0,72 mm (Super Files F1, Shenzhen Flydent Medical), 7,35 ± 0,51 mm (ProTaper Gold F1, Dentsply Maillefer) und 7,75 ± 0,30 mm (ProTaper Universal F1, Dentsply Maillefer) ohne statistische Unterschiede zwischen den Gruppen (P ˃ .05).

Energie-Dispersive Spektroskopie und DSC-Tests

Tabelle 4 fasst die Ergebnisse der energie-dispersiven Spektroskopie und DSC-Tests zusammen. Alle getesteten Instrumente zeigten ein nahezu äquiatomisches Verhältnis zwischen Nickel- und Titan-Elementen. Alle replikaähnlichen Instrumente wiesen austenitische Umwandlungstemperaturen auf, die über denen der Originalinstrumente lagen. Das einzige F1-Instrument mit einer Af-Umwandlungstemperatur unter Raumtemperatur war das ProTaper Universal (Dentsply Maillefer) (Af: 11°C), während der höchste Wert bei den Super Files Blue (Af: 57°C) beobachtet wurde.

Diskussion

Seit die erste NiTi-Rotationssystem für die Wurzelkanalaufbereitung entwickelt wurde, wurden mehr als 160 mechanische Systeme auf den Markt gebracht. Zunächst wurden alle in gut entwickelten Ländern produziert, in denen die entsprechende Technologie verfügbar war.

In letzter Zeit wurde jedoch ein neues Phänomen beobachtet. Fabriken in großen aufstrebenden Volkswirtschaften in Ostasien, wie China und Indien, florieren, indem sie zahnmedizinische Produkte für die gesamte Welt herstellen. Die Hauptgründe dafür werden auf die niedrigeren Produktionskosten, die günstigeren Arbeitskräfte, die höhere Produktionskapazität in kürzerer Zeit und die einfacheren Möglichkeiten zur Markterweiterung zurückgeführt. Auf der anderen Seite, trotz der Tatsache, dass es bekannte Marken gibt, die Produkte herstellen, die als hochwertig gelten und hohe Preise verlangen, gibt es auch eine Nachfrage nach minderwertigen Produkten in westlichen Ländern, was zu einer allgemeinen Wahrnehmung führt, dass einige dieser Produkte aus minderwertigen Materialien hergestellt werden. In Übereinstimmung mit diesem Trend begannen auch zahnmedizinische Unternehmen, die in diesen Ländern ansässig sind, endodontische Instrumente herzustellen und zu verkaufen, einschließlich rotierender und reziproker NiTi-Systeme. Obwohl neue Instrumente mit innovativen Designs produziert wurden, gibt es auch Systeme, die das physische Erscheinungsbild anderer bekannter Produkte kopieren oder imitieren, jedoch nicht den Markennamen oder das Logo einer Marke kopieren (hier als replikaähnliche Systeme bezeichnet). Leider erlaubt die Nichtexistenz internationaler Spezifikationen zur Anleitung der Produktion von NiTi-Instrumenten für die Wurzelkanalaufbereitung nicht, Standards für die Qualitätskontrolle und Mechanismen zur Überwachung der Umsetzung von Regulierungsinstrumenten und Bewertungskriterien für die regulatorische Qualität dieser Produkte durchzusetzen.

Folglich sind sich Kliniker oft nicht der Risiken bewusst, die sie eingehen, indem sie Produkte kaufen, für die keine Literatur zu ihren metallurgischen Eigenschaften und ihrem mechanischen Verhalten verfügbar ist. Daher präsentiert diese Studie, angesichts der zunehmenden Anzahl von replikaähnlichen Systemen, die auf dem Markt erhältlich sind, und der hohen Häufigkeit von Trennungen rotierender Instrumente, die in der Literatur berichtet werden, vorläufige, aber originale Ergebnisse zur Ermüdungsbeständigkeit von 3 replikaähnlichen Instrumenten im Vergleich zu ihren bekannten Originalmarkensystemen und schlägt einen alternativen Ansatz vor, um ihre Sicherheit in der Anwendung zu erhöhen.

In dieser Studie wurde die Zeit bis zum Bruch während des zyklischen Ermüdungstests verglichen, als die ausgewählten Instrumente im kontinuierlichen Rotations- oder OTR-Modus verwendet wurden. Obwohl die benötigte Drehmomentmenge zur Durchführung eines zyklischen Ermüdungstests nie festgelegt wurde, wurde während der Tests im OTR-Modus das Auslösemoment auf einen niedrigen Wert (0,2 N) eingestellt, wie in früheren Studien berichtet, um sicherzustellen, dass der Motor nur OTR-reziproke Bewegung ohne eine kontinuierliche Rotationsphase ausführte. Dies ist ein wichtiger methodologischer Aspekt, da, wenn die OTR-Bewegung zu unterschiedlichen Zeiten für jedes Instrument derselben Marke und auch von verschiedenen Marken beginnt, die Daten nicht direkt vergleichbar wären, da die Tests nicht standardisiert wären. Andererseits wurde beim Testen der kontinuierlichen Rotation die Drehmomentgrenze nicht nur festgelegt, um ihre klinische Anwendung nachzuahmen, sondern auch, um die Empfehlungen der Hersteller (1,5 N) zu befolgen, indem die Auto-Rückwärts- und Auto-Stopp-Funktionen deaktiviert wurden, um ein Zurückdrehen oder Stoppen der Rotation während des Tests zu vermeiden. Laut den Ergebnissen erhöhte die Verwendung der OTR-Bewegung signifikant die Zeit bis zum Bruch aller Systeme (Tabelle 2); daher wurde die erste Nullhypothese verworfen. Obwohl der prozentuale Anstieg der Zeit bis zum Bruch von 52,1 %–112,8 % bei den Originalmarken variierte, lag er bei den replikaähnlichen Systemen im OTR-Modus zwischen 65,3 %–156,7 % (Tabelle 2). Laut einer früheren Studie bietet die asymmetrische oszillierende Bewegung eine kleine Freisetzungsbewegung, die der Schneidrichtung entgegenwirkt, was die Rissausbreitung verlangsamen und die Ermüdungsbeständigkeit der Instrumente erhöhen kann, was hilft, die vorliegenden Ergebnisse zu erklären. Daher kann die OTR-reziproke Bewegung als alternativer Ansatz zur kontinuierlichen Rotation vorgeschlagen werden, um die Sicherheit der Verwendung von NiTi-Rotationsinstrumenten zu verbessern, insbesondere wenn keine wissenschaftlichen Daten zum mechanischen Verhalten des Systems verfügbar sind.

Interessanterweise zeigten die replikaähnlichen Instrumente eine signifikant höhere Zeit bis zum Bruch im Vergleich zu den jeweiligen Originalinstrumenten sowohl bei ROT- als auch bei OTR-Bewegungen (Tabelle 3); daher wurde die zweite Nullhypothese verworfen. Da in der Literatur oder von den Herstellern keine Informationen zu den replikaähnlichen Instrumenten verfügbar sind, muss die Interpretation der vorliegenden Ergebnisse mit Vorsicht erfolgen. Zunächst ist es wichtig zu beachten, dass die getesteten Instrumente (F1) sowohl der Original- (Abb. 1) als auch der replikaähnlichen (Abb. 2) Systeme ähnliche Designs hinsichtlich der Spitzengröße, des Tapers und der Querschnittsform aufwiesen. Daher könnten diese Ergebnisse mit der martensitisch-austenitischen Umwandlung bei einer bestimmten Temperatur in Zusammenhang stehen. Es ist bekannt, dass eine vollständig austenitische Probe der NiTi-Legierung eine geringere zyklische Ermüdungsbeständigkeit aufweist als eine teilweise martensitische, abhängig von den Eigenschaften der Instrumente. In Anbetracht der metallurgischen Tests, die in der vorliegenden Studie durchgeführt wurden, scheinen die nahezu äquiatomaren Eigenschaften aller getesteten Instrumente die Anteile von Titan und Nickel als mögliche Quelle für die beobachteten Unterschiede in ihrem mechanischen Verhalten auszuschließen. Die Ergebnisse des DSC-Tests könnten jedoch die Unterschiede erklären, die bei den getesteten Instrumenten beobachtet wurden. Das Vorhandensein der Af-Temperatur unterhalb der Raumtemperatur im ProTaper Universal-Instrument verleiht ihm eine vollständig austenitische kristalline Phasenzusammensetzung, während die höhere Af-Temperatur, die im Super Files-Instrument im Vergleich zu den ProTaper Universal- und U-File-Instrumenten beobachtet wurde, darauf hinweist, dass seine martensitischen Eigenschaften unterhalb der Raumtemperatur weiterhin vorhanden sind, was seine höheren Ergebnisse zur zyklischen Ermüdungsbeständigkeit erklärt. In Bezug auf die wärmebehandelten Instrumente und unter der Annahme einer echten blauen Behandlung des Super Files Blue-Systems (nicht vom Hersteller bestätigt oder berichtet), wäre die höhere Zeit bis zum Bruch im Vergleich zu den ProTaper Gold-Instrumenten erwartbar und wurde durch die überlegene Af-Temperatur bestätigt, ein ähnlicher Effekt wurde auch bei den konventionellen Legierungssystemen beobachtet (Tabelle 4).

Obwohl die Bruchmechanismen noch nicht vollständig verstanden sind, wurden 2 Arten von Versagensmodi von NiTi-Instrumenten identifiziert und als torsionale oder zyklische Ermüdungsversagen beschrieben. Im Hinblick auf den zyklischen Ermüdungsmodus tritt dieser häufig auf, wenn eine Datei wiederholten Zyklen von Kompression und Spannung ausgesetzt ist, was in Wurzelkanälen mit starken Krümmungen oder als Ergebnis von langanhaltendem, niedrigintensivem Spannungsstress geschieht, was auch einer Überbeanspruchung entsprechen könnte. Der durch die Spannungs- und Kompressionszyklen verursachte Verschleiß kann zu einem Instrumentenbruch führen, wobei einige Studien darauf hinweisen, dass dieses Phänomen für 93 % der Instrumententrennungen verantwortlich ist. Um den Spannungs- und Kompressionseffekt auf die Metalllegierung des Instruments in einer laborsteuerbaren Umgebung nachzuahmen, wurden verschiedene Tests zur zyklischen Ermüdungsbeständigkeit entwickelt. In dieser Art von experimentellem Setup wird das zu testende Instrument in einem stabilisierten Handstück montiert und lässt sich frei in einem künstlichen Kanal mit vordefinierten Eigenschaften und unter spezifischen Bedingungen drehen, bis das Instrument bricht. Dies ermöglicht es, verschiedene Faktoren isoliert und einzeln zu testen, ohne dass andere Variablen stören, was die interne Validität und Reproduzierbarkeit der Methode erhöht und ein besseres Verständnis des Widerstandsverhaltens von Instrumenten ermöglicht.

In Anbetracht dessen sind ein kürzlich erschienener Leitartikel, der besagt, dass die Ergebnisse von zyklischen Ermüdungstests für Kliniker nutzlos sind, und eine Überprüfung, die zu dem Schluss kommt, dass „Ermüdungswiderstandstests, die bei Raumtemperatur durchgeführt werden, als wenig aussagekräftig und somit als veraltet angesehen werden sollten“, höchst fragwürdig, da Tests, die bei Körpertemperatur durchgeführt wurden, eine signifikant niedrige Anzahl von Zyklen bis zum Bruch zeigten. Diese Schlussfolgerungen sind fragwürdig, da die zyklischen Ermüdungstests bei Raumtemperatur nicht als veraltet angesehen werden können; im Gegenteil, diese Tests haben bei jeder Temperatur eine unbestreitbare Gültigkeit. Diese Tests ermöglichen es, die Rolle, die kleine Temperaturänderungen auf das Arbeitsverhalten der Instrumente haben können, sehr klar zu identifizieren, wobei die mehr oder weniger signifikanten strukturellen Veränderungen, die bei solchen Temperaturvariationen auftreten können, berücksichtigt werden. Höchstens kann der Autor der Überprüfung die klinische Relevanz in Frage stellen, sie bei einer bestimmten Temperatur durchzuführen, die möglicherweise mit einem bestimmten klinischen Zustand in Verbindung steht oder auch nicht.

Es ist wichtig zu betonen, dass die Mehrheit der Instrumente, die zyklischen Ermüdungstests bei Körpertemperatur unterzogen werden, eine Abnahme ihrer Ermüdungsbeständigkeit erleidet, nicht aufgrund der Temperatur selbst, sondern weil die erhöhte Temperatur, die vom erwärmten künstlichen Kanal auf die Metalllegierung des Instruments übertragen wird, abhängig vom Transformationsphasenbereich des Instruments, seine kristalline Phase in austenitische Eigenschaften ändern kann, was, unabhängig davon, ob es wärmebehandelt ist oder nicht, zu einer Verringerung der Anzahl der Zyklen bis zum Bruch führen wird. Es ist auch wichtig zu betonen, dass es keine Beweise gibt, die unterstützen, dass die durch den Temperaturübergang vom Kanal zum Instrument bei einem zyklischen Ermüdungstest bei Körpertemperatur induzierten Legierungskristallveränderungen, die normalerweise mehrere Minuten dauern und es der Temperatur des Instruments ermöglichen, zu steigen und sich zu stabilisieren, dieselben sind wie die klinische Bedingung, bei der die Instrumente nur für einige Sekunden mit den Wänden des Wurzelkanals in Kontakt kommen. Darüber hinaus muss in Kliniken die Anwesenheit einer Spüllösung, die üblicherweise bei Raumtemperatur verwendet wird, sowie die thermische Isolierungseffizienz des Dentins berücksichtigt werden, die die Temperatur im Wurzelkanalraum beeinflussen kann. Daher wurde, unter Berücksichtigung der Annahme, dass der zyklische Ermüdungstest bei Körpertemperatur die klinische Bedingung besser nachahmt, die Validierung vermisst, die Raumtemperatur gewählt, um den zyklischen Ermüdungstest in dieser Studie durchzuführen, da dies die tatsächliche Temperatur ist, bei der die Instrumente in Kliniken gelagert und verwendet werden.

Eine weitere Kontroverse in der Literatur zum Thema zyklische Ermüdung ist die Verwendung eines dynamischen Modells im Gegensatz zum statischen Modell, das darauf abzielt, die klinische Situation näher zu simulieren, indem die wiederholte Ein- und Ausbewegung des Instruments genutzt wird, um die auf das Instrument ausgeübte Belastung über eine größere Fläche zu verteilen, die lokale Belastung zu vermeiden und die Anzahl der Zyklen bis zum Versagen zu erhöhen. Tatsächlich wurde das dynamische Modell mit einer geringeren internen Validität im Vergleich zum statischen Modell in Verbindung gebracht, da es schwierig sein könnte, das Instrument in einer reproduzierbaren Trajektorie zu halten, insbesondere beim Vergleich von Instrumenten mit unterschiedlichen geometrischen Eigenschaften. Obwohl die Möglichkeit besteht, die Geschwindigkeit und Amplitude der axialen Bewegung im dynamischen Modell zu standardisieren, sind diese Variablen vom Bediener abhängig und können in der Klinik nicht ordnungsgemäß reproduziert werden. Darüber hinaus würde das dynamische Modell unter Berücksichtigung der OTR-Bewegung einen weiteren Nachteil hinzufügen, da die Instrumente in diesem kinematischen Modus rotieren könnten, anstatt eine reine hin- und hergehende Bewegung im geraden Abschnitt des künstlichen Kanals auszuführen.

Um die Einschränkungen des dynamischen Modells zu überwinden, das anscheinend technikempfindlicher ist, und um die Verwirrung durch andere Mechanismen der Instrumententrennung neben der zyklischen Ermüdung zu minimieren, wurde im vorliegenden Studium ein statisches Modell gewählt. Diese Methode ermöglicht die Isolierung der unabhängigen Variablen (kontinuierliche Rotation und OTR-Bewegung) und minimiert andere mögliche Störvariablen. Darüber hinaus bestätigte die ähnliche Länge der Fraktursegmente die korrekte Platzierung der Instrumente im Testgerät, was die Reproduzierbarkeit dieses Modells bestätigt und einen zuverlässigen mechanischen Vergleich zwischen replikaähnlichen und Originalmarkeninstrumenten ermöglicht. Offensichtlich können, wie bei allen in vitro Teststudien, die vorliegenden Ergebnisse nicht direkt auf die klinische Situation extrapoliert werden. Weitere Forschungen zu den mechanischen Eigenschaften, der Metalllegierung, den geometrischen Merkmalen, der Formungsfähigkeit und der Schneideeffizienz anderer replikaähnlicher und gefälschter Instrumente müssen durchgeführt werden, um ihre Sicherheit im Vergleich zu den Originalmarkensystemen zu verstehen, aber es wäre auch von Vorteil für die Validierung verschiedener Kinematiken, wie der OTR-Bewegung, als alternativer Ansatz zur kontinuierlichen im Uhrzeigersinn gerichteten Rotation.

Schlussfolgerungen

Unter den Bedingungen der vorliegenden Studie führte die Verwendung der asymmetrischen oszillierenden Bewegung, die durch die OTR-Funktion bereitgestellt wurde, zu einer überlegenen zyklischen Ermüdungsbeständigkeit aller getesteten Systeme im Vergleich zur kontinuierlichen im Uhrzeigersinn gerichteten Bewegung. Darüber hinaus haben die replikaähnlichen F1-Instrumente eine signifikant höhere Widerstandsfähigkeit gegen zyklische Ermüdung im Vergleich zu den Originalmarken sowohl in OTR- als auch in rotierenden Kinematiken gezeigt.

Autoren: Jorge N. R. Martins, Emmanuel João Nogueira Leal Silva, Duarte Marques, António Ginjeira, Francisco Manuel Braz Fernandes, Gustavo De Deus, Marco Aurélio Versiani

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