Mechanische Leistung und metallurgische Eigenschaften von ProTaper Universal und 6 replikaähnlichen Systemen

Zusammenfassung

Einleitung: Diese Studie hatte zum Ziel, das ProTaper Universal (PTU; Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz) System mit 6 replikaähnlichen Instrumenten hinsichtlich des Instrumentendesigns, der mechanischen Leistung und der Legierungseigenschaften zu vergleichen.

Methoden: Neue rotierende Instrumente (Größe 20/.07v) von PTU und 6 replikaähnlichen Systemen (EdgeTaper [EdgeEndo, Johnson City, TN], U-File [Dentmark, Ludhiana, Indien], Go-Taper Universal [Access, Shenzhen, China], Super Files [Flydent, Shenzhen, China], Multitaper [Proclinic Expert, Besançon, Frankreich] und Pluri Taper [Bestdent, Shenzhen, China]) (n = 329) wurden ausgewählt und hinsichtlich ihres Designs, ihrer mechanischen Leistung und ihrer metallurgischen Eigenschaften bewertet. Die Ergebnisse wurden mit dem nichtparametrischen Mood-Median-Test und der einseitigen Varianzanalyse verglichen, wobei das Signifikanzniveau auf 0,05 festgelegt wurde.

Ergebnisse: Replikaähnliche Instrumente waren in Bezug auf Design, maximales Drehmoment bis zum Bruch (P ˃ .05) und Verhältnis von Nickel- und Titan-Elementen ähnlich wie PTU. Die Rasterelektronenmikroskopie zeigte Unterschiede in der Geometrie der Spitze und der Oberflächenbearbeitung. Die Zeit bis zum Bruch des Go-Taper Universal (50,0 Sekunden) war ähnlich wie bei PTU (44,0 Sekunden) (P ˃ .05), jedoch zeigten das U-File (63,5 Sekunden), Edge Taper (87,5 Sekunden) und Super Files (130 Sekunden) signifikant höhere Werte (P ˂ .05). Das höchste maximale Drehmoment wurde im Super Files Instrument beobachtet (P ˂ .05), aber es wurde kein statistischer Unterschied zwischen den anderen Instrumenten festgestellt (P ˃ .05). Der Drehwinkel vor dem Bruch des Multitaper (574°) und Pluri Taper (481°) war höher als bei PTU (354°) (P ˂ .05). Die differenzielle Scanning-Kalorimetrie zeigte deutliche Unterschiede bei den Umwandlungstemperaturen zwischen den getesteten Instrumenten. Die Start- und Endtemperaturen der R-Phase von PTU lagen bei 11,0°C bzw. 218,0°C.

Fazit: Insgesamt waren replikaähnliche Instrumente hinsichtlich der torsionalen Widerstandsfähigkeit, des geometrischen Designs und der nahezu äquiatomaren Proportionen von Nickel- und Titaniumelementen ähnlich wie PTU. In 3 der 4 mechanischen Tests waren die Systeme EdgeTaper (Drehmoment, Drehwinkel und Biegebelastung) und Go-Taper Universal (Bruchzeit, Drehmoment und Drehwinkel) PTU ähnlich. (J Endod 2020;■:1–10.)

Im letzten Jahrzehnt wurden von Dentalunternehmen mehrere Nickel-Titan (NiTi) Rotationssysteme für die mechanische Aufbereitung des Wurzelkanalsystems vorgeschlagen. Die Herstellung dieser Instrumente sollte einem standardisierten Ablauf interner Forschung, Entwicklung, Produktionstests und Vermarktung mit kontrollierten Qualitätsstandards folgen. Derzeit haben jedoch mehrere Unternehmen weltweit begonnen, NiTi-Instrumente mit ähnlichen Eigenschaften wie bekannte Markensysteme zu produzieren und/oder zu vertreiben, ohne klare Berichte über die Produktionskontrolle oder internationale Zertifizierungen. Diese Instrumente, obwohl sie unterschiedliche Marken sind, weisen ähnliche Eigenschaften wie die Originale auf, wie die Anzahl/Reihenfolge der Instrumente, Nomenklatur und Identifikation (Farbkodierung); sie werden als replikaähnliche Systeme bezeichnet. Replikaähnliche Systeme wurden weltweit von lokalen Vertretern vermarktet und sind über das Internet zu niedrigeren Preisen zugänglich, was für mehrere Fachleute ansprechend sein könnte, wie kürzlich von Logsdon et al. berichtet wurde. Andererseits wurde die klinische Sicherheit und Effizienz der meisten dieser Systeme aus wissenschaftlicher Sicht noch nicht bestätigt, oder die Daten sind im Vergleich zu den Originalmarken spärlich.

ProTaper Universal (PTU; Dentsply Maillefer, Ballaigues, Schweiz) ist eines der bekanntesten und langlebigsten verfügbaren rotierenden Systeme aus konventioneller NiTi-Legierung, die derzeit auf dem Markt sind. Zum Zeitpunkt seiner Einführung wurde das innovative progressive konische Design als beitragend angesehen, dass PTU eines der meistverkauften Systeme der Welt wurde; daher wurde es in mehreren Ländern zur Wurzelkanalaufbereitung verwendet.

Im Laufe der Jahre wurden daher replikaartige Systeme von PTU von verschiedenen Unternehmen hergestellt, darunter EdgeTaper (EdgeEndo, Johnson City, TN), U-File (Dentmark, Ludhiana, Indien), Go-Taper Universal (Access, Shenzhen, China), Super Files (Flydent, Shenzhen, China), Multitaper (Proclinic Expert, Besançon, Frankreich) und Pluri Taper (Bestdent, Shenzhen, China), unter anderem. Bisher gibt es trotz der kommerziellen Verfügbarkeit dieser replikaartigen Instrumente lokal auf den amerikanischen, europäischen und asiatischen Kontinenten sowie weltweit über Online-Shops einen Mangel an Informationen über deren Qualität, Leistung und Sicherheit für die klinische Anwendung in der Literatur im Vergleich zu den Originalmarkensystemen. Daher hatte dieser Artikel zum Ziel, eine umfassende laboratorische Bewertung von 6 replikaartigen Instrumenten des Original-PTU-Marken-Systems hinsichtlich Design, mechanischer Leistung und Legierungseigenschaften durchzuführen. Die zu testende Nullhypothese war, dass es keine Unterschiede zwischen den Original- und replikaartigen Instrumenten hinsichtlich ihrer mechanischen Effizienz und der Merkmale der Metalllegierung gab.

Materialien und Methoden

Insgesamt wurden 329 neue 25-mm NiTi rotierende Instrumente der Größe 20/.07v, die von einer Premium-Marke (PTU-System) und 6 replikaähnlichen Systemen (n = 47 pro Gruppe) (Tabelle 1, Abb. 1) gesammelt wurden, hinsichtlich ihres Designs, ihrer mechanischen Leistung und ihrer metallurgischen Eigenschaften bewertet.

Instrumentendesign

Sechs Instrumente aus jedem System wurden zufällig ausgewählt und einer stereomikroskopischen visuellen Inspektion unter x3.4 und x13.6 Vergrößerungen unterzogen, wobei ein zahnärztliches Operationsmikroskop (Opmi Pico; Carl Zeiss, Jena, Deutschland) mit einer Canon EOS 500D Kamera (Canon, Tokio, Japan) ausgestattet war, um die folgenden Merkmale aufzuzeichnen:

1. Die Anzahl der aktiven Klingen (in Einheiten)
2. Der Helixwinkel der aktiven Klinge basierend auf den Durchschnittsmessungen der 6 am weitesten kranialen Winkel, die dreifach bewertet wurden
3. Der Abstand (in mm) von den Spitzen der Instrumente zu den 3 Messlinien (18, 20 und 22 mm) an ihrem nicht schneidenden Teil, gemessen mit einem digitalen Messschieber mit einer Auflösung von 0,01 mm (Mitutoyo, Aurora, IL). Abweichungen wurden als signifikant angesehen, wenn die Werte mehr als 0,1 mm von der Referenzlinie abwichen. Dieser Prozess wurde 3 Mal wiederholt, und der Mittelwert wurde aufgezeichnet.
4. Die Identifizierung von größeren Defekten oder Deformationen (d.h. Datei-Verzerrungen und fehlende oder verdrehte Klingen)

Dann wurden dieselben Instrumente für die konventionelle Rasterelektronenmikroskopanalyse (S-2400; Hitachi, Tokio, Japan) vorbereitet und hinsichtlich Folgendem bewertet:

1. das spiralförmige Design im mittleren Teil des aktiven Teils (symmetrisch oder asymmetrisch),
2. die Spitze (aktiv oder nicht aktiv),
3. das Querschnittsdesign,
4. das Vorhandensein von Oberflächenmarkierungen (bearbeiteter Produktionsprozess) und
5. geringfügige Herstellungsfehler oder Deformationen.

Mechanische Tests

Zyklische Ermüdungs-, Torsions- und Biegefestigkeitstests wurden verwendet, um die mechanische Leistung der ausgewählten Systeme zu bewerten. Zunächst wurde eine Stichprobengrößenberechnung mit 80% Power und einem Alpha von 0,05 für jeden Test basierend auf dem höchsten Unterschied, der in den 6 ursprünglichen Messungen zwischen der Originalmarke (PTU) und einem der replikaähnlichen Systeme erzielt wurde, durchgeführt. Für die Zeit bis zum Bruch (PTU vs Super Files) wurde eine endgültige Stichprobengröße von 7 Instrumenten basierend auf einer Effektgröße von 94,67 (657,52) bestimmt. Für das maximale Drehmoment und den Drehwinkel im Torsionstest (PTU vs Multitaper) wurden Stichprobengrößen von 12 und 7 Instrumenten festgelegt, wobei Effektgrößen von 0,30 (60,24) und 214,16 (6122,87) berücksichtigt wurden, während für die maximale Last im Biegetest (PTU vs Multitaper) eine Effektgröße von 74,16 (639,69) zu einer endgültigen Stichprobengröße von 6 Instrumenten führte. Daher wurde eine Gesamtzahl von 12 Instrumenten pro Gruppe für jede abhängige Variable definiert. Vor den Tests wurden jedoch alle Instrumente einer stereomikroskopischen visuellen Inspektion (x13,6) unterzogen, um Defekte oder Deformationen zu erkennen, die Ausschlusskriterien darstellen würden. Es wurden keine deformierten Instrumente gefunden. Alle Tests wurden bei Raumtemperatur (20°C) durchgeführt.

Der Test zur Widerstandsfähigkeit gegen zyklische Ermüdung wurde an einem stark gekrümmten künstlichen Kanal unter Verwendung zuvor getesteter statischer Modellbedingungen durchgeführt und folgte der von den Herstellern empfohlenen Rotationsbewegung.

Die Instrumente wurden an einem 6:1 Reduktionshandstück (VDW/Sirona Dental Systems, Bensheim, Deutschland) montiert, das von einem Elektromotor (Reciproc Silver; VDW GmbH, München, Deutschland) betrieben wurde, und auf einem maßgefertigten Gerätemodell montiert. Der künstliche Kanal wurde auf einem Edelstahlrohr erstellt. Das Rohr war 19 mm lang und bestand aus 3 Segmenten. Das erste Segment war ein 7 mm langes gerades koronales Segment. Das zweite war eine 9 mm lange Kurve mit einem Radius von 6 mm und 86° Krümmung, wobei die Position der maximalen Spannung in der Mitte der Krümmung lag. Das dritte war ein 3 mm langes gerades apikales Segment. Die Instrumente rotierten frei im Kanal unter Verwendung von Glycerin als Schmiermittel. Der Bruchmoment wurde sowohl visuell als auch akustisch festgestellt. Die Zeit bis zum Bruch (in Sekunden) wurde mit einem digitalen Chronometer aufgezeichnet, und die Fragmentgröße der Instrumente (in Millimetern) wurde mit einem digitalen Messschieber (Mitutoyo, Aurora, IL) gemessen. Es wurde keine Kameraufnahme verwendet. Der Test zur Torsionsbeständigkeit wurde in einem statischen Torsionsmodell gemäß den ISO 3630 und 3631 Spezifikationen durchgeführt. Die Instrumente wurden in einer geraden Position auf einem Torsiometer TT100 (Odeme Dental Research, Luzerna, Santa Catarina, Brasilien) montiert, das an ihren apikalen 3 mm geklemmt war, und wurden mit einer konstanten Geschwindigkeit von 2 U/min im Uhrzeigersinn bis zum Bruch gedreht. Das maximale Drehmoment, das vor dem Bruch gehalten wurde (in Ncm), und der Drehwinkel (in °) wurden aufgezeichnet. Der Test zur Biegefestigkeit wurde gemäß den ISO 3630 und 3631 Spezifikationen durchgeführt. Die Instrumente wurden in einem 45°-Winkel zur Bodenebene mit ihrem Griff im Datei-Halter des Motors nach unten zeigend montiert, während ihre apikalen 3 mm an einem Draht befestigt waren, der mit einer universellen Prüfmaschine (Instron EMIC DL-200 MF, São Josédos Pinhais, Brasilien) verbunden war. Der Test wurde durchgeführt, indem eine Last von 20 N mit einer konstanten Geschwindigkeit von 15 mm/min aufgebracht wurde, bis das Instrument eine Verschiebung von 45° erlitt. Die maximale Last, die erforderlich war, um die 45°-Verschiebung zu induzieren, wurde in Grammkraft (gf) aufgezeichnet (Abb. 2).

Metallurgische Charakterisierung Die metallurgische Charakterisierung der Instrumente wurde mit Hilfe der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDS) und der Differenzkalorimetrie (DSC) dargestellt. Drei Instrumente aus jedem System wurden an einem konventionellen Rasterelektronenmikroskop (Carl Zeiss) und dem Inca X-act EDS-Detektor (Oxford Instruments NanoAnalysis, Abingdon, UK) analysiert.

Die Aufnahmen wurden mit einer Lebensdauer von 60 Sekunden für optimierte Bildbedingungen bei einer ungefähren Todeszeit von 30% gemacht, wobei ein Instrumentenbereich von 500 x 400 mm abgedeckt wurde. Die elementare EDS-Analyse war semiquantitativ unter Verwendung der ZAF-Korrektur (Microanalysis Suite v.4.14 Software, Oxford Instruments NanoAnalysis), aus der die Anteile von Nickel und Titan extrahiert wurden. Für die DSC-Analyse (DSC 204 F1 Phoenix; Netzsch-Gerätebau GmbH, Selb, Deutschland), die den Richtlinien der American Society for Testing and Materials folgte, wurde ein 3- bis 5-mm-Fragment jedes Instruments von seiner koronalen aktiven Klinge entfernt, einem chemischen Ätzbad (25% Flusssäure, 45% Salpetersäure und 30% destilliertes Wasser) für ungefähr 2 Minuten ausgesetzt und individuellen thermischen Zyklen unterzogen. Der thermische Zyklus begann mit einer Stabilisierung bei Raumtemperatur für 2 Minuten und wurde dann auf 150 °C mit einer Geschwindigkeit von 10 °C/min erhitzt. Auf dem maximalen Temperaturniveau wurde ein Stabilisationsplateau von 2 Minuten durchgeführt, gefolgt von einem Kühlzyklus, der bis auf 2150 °C mit einer Geschwindigkeit von 10 °C/min abnahm, gefolgt von einem weiteren Stabilisationsplateau von 2 Minuten. Dann wurde eine neue Heizphase bis 150 °C mit einer Geschwindigkeit von 10 °C eingeleitet, gefolgt von einem Stabilisationsplateau von 2 Minuten. Schließlich sank die Temperatur auf Raumtemperatur, und ein letztes Stabilisationsplateau von 2 Minuten wurde durchgeführt. Die Ergebnisse wurden mit der Netzsch Proteus Thermal Analysis Software (Netzsch-Gerätebau GmbH) analysiert. Zwei Tests (A und B) an 2 verschiedenen Fragmenten, die aus derselben Position von 2 verschiedenen Instrumenten jeder Gruppe entfernt wurden, wurden durchgeführt. Der zweite Test (B) sollte die Ergebnisse des ersten Tests (A) bestätigen.

Statistische Analyse

Die Ergebnisse der abhängigen Variablen Helixwinkel, Bruchzeit, maximales Drehmoment, Drehwinkel und maximale Last zeigten eine nicht-Gaussche Verteilung (Shapiro-Wilk-Test, P ˂ .05) und wurden mit dem nichtparametrischen Mood-Median-Test verglichen, während die Fragmentlänge durch eine einwegige Varianzanalyse bewertet wurde (Shapiro-Wilk-Test, P ˃ .05). Das Signifikanzniveau wurde auf 0,05 festgelegt (SPSS v.22 Software; IBM Corp, Armonk, NY).

Ergebnisse

Instrumentendesign

Insgesamt waren replikaähnliche Instrumente hinsichtlich der Anzahl der Klingen und des Helixwinkels (i>P ˃ .05) ähnlich der Premium-Marke (PTU), während keine größeren Mängel oder Deformationen beobachtet wurden. Die optimalen Übereinstimmungen der Messlinien wurden bei den Marken PTU, Multitaper und Pluri Taper beobachtet, während die anderen Instrumente Abweichungen von mehr als 0,1 mm zeigten (Tabelle 2). Die Position der Messlinien war im Original-PTU konsistenter, während die meisten replikaähnlichen Instrumente abweichende Ergebnisse zeigten (Tabelle 2). Die Analyse mit Rasterelektronenmikroskopie (Abb. 3) bestätigte die Designähnlichkeiten zwischen Instrumenten mit symmetrischen Spiraldesigns ohne radiale Flächen, obwohl die Querschnittsform des Multitaper eher dreieckig war als die konvex dreieckige Form der anderen Instrumente. Die Geometrie der Spitze in allen replikaähnlichen Instrumenten unterschied sich vom ProTaper-System, wobei das nächstgelegene Design im MultiTaper-Instrument beobachtet wurde. Keines der getesteten Instrumente zeigte eine aktive Spitze, aber der Abstand von der Spitze zum Übergangswinkel der Klinge variierte von Instrument zu Instrument (Abb. 3). Bei höherer Vergrößerung war es möglich, Unterschiede in ihren Oberflächen zu beobachten. Super Files zeigten weniger Unregelmäßigkeiten und Herstellungsmarken, während die schlechteste Oberflächenbearbeitung bei den Multitaper- und Pluri Taper-Instrumenten beobachtet wurde (Abb. 4).

Mechanische Tests

Tabelle 3 und Abbildung 5 fassen die Ergebnisse der mechanischen Tests zusammen. Im zyklischen Ermüdungstest wurde kein Unterschied hinsichtlich der Länge der Fragmente beobachtet (P ˃ .05), was die korrekte Position der Instrumente im künstlichen Kanal während des Tests demonstriert. Die Zeit bis zum Bruch des Go-Taper Universal (50,0 Sekunden) war ähnlich wie die des PTU (44,0 Sekunden) (P ˃ .05), aber U-File (63,5 Sekunden), Edge Taper (87,5 Sekunden) und Super Files (130 Sekunden) zeigten signifikant höhere Werte als das Premium-Marken-System (P ˂ .05). Das höchste mediane maximale Drehmoment wurde im Super Files Instrument (1,45 Ncm) beobachtet, aber es wurde kein statistischer Unterschied zwischen den getesteten Instrumenten festgestellt (P ˃ .05). Der mediane Drehwinkel vor dem Bruch der Multitaper (574°) und Pluri Taper (481°) Instrumente war höher als der des PTU (354°) (P ˂ .05), während kein Unterschied zwischen den anderen Systemen beobachtet wurde (P ˃ .05). Im Biegetest zeigte nur EdgeTaper (411,0 gf) keinen signifikanten Unterschied im Vergleich zum PTU (395,1 gf) (P ˃ .05). Die Instrumente Go-Taper Universal (456,3 gf) und U-File (466,5 gf) zeigten höhere Werte als das PTU (P ˂ .05), während niedrigere Ergebnisse mit den Instrumenten Pluri Taper (344,4 gf), Super Files (347,6 gf) und Multitaper (321,4 gf) erzielt wurden.

Metallurgische Charakterisierung

Die EDS-Bewertung ergab, dass alle Instrumente ein nahezu äquiatomisches Verhältnis zwischen den Elementen Nickel und Titan aufwiesen. Die DSC-Analyse zeigte Unterschiede bei den Phasenübergangstemperaturen zwischen den Instrumenten, wobei einige von ihnen martensitische Eigenschaften und andere vollständige austenitische Eigenschaften bei der Testtemperatur (20°C) aufwiesen. Für das ursprüngliche PTU-Instrument lagen die Start- (Rs) und Endtemperaturen (Rf) der R-Phase bei 11,0°C bzw. 218,0°C, während der Multitaper die flachste R-Phase (Rs: 18,1°C und Rf: 245,2°C) zeigte und die Super Files die höchste Rs unter den Instrumenten (37,7°C) und die nächstgelegene Rf (14,1°C) zur Testtemperatur aufwiesen. Die Rs-Temperaturen von 3 replikaähnlichen Systemen (Pluri Taper [17,9°C], Multitaper [18,1°C] und Edge Taper [18,8°C]) lagen unter der Testtemperatur, während die anderen 3 höher waren (Super Files [37,7°C], Go-Taper Universal [27,8°C] und U-File [21,4°C]) (Abb. 6).

Diskussion

In den letzten Jahren wurde ein neues Phänomen auf dem zahnmedizinischen Markt beobachtet, bei dem Unternehmen aus großen aufstrebenden Volkswirtschaften wie China und Indien zahnmedizinische Produkte weltweit herstellen und vertreiben, einschließlich motorbetriebener endodontischer Systeme. Obwohl einige dieser Unternehmen innovative Instrumente für die mechanische Aufbereitung von Wurzelkanälen entwickelt haben, kopieren oder imitieren andere lediglich das physische Erscheinungsbild bekannter Produkte, die sogenannten replikaähnlichen Systeme. Dennoch erlaubt das Fehlen internationaler Regulierungsinstrumente nicht, Standards für die Qualitätskontrolle festzulegen, um die Produktion von rotierenden/rekiprokierenden NiTi-Systemen zu leiten, und Kliniker sind sich oft der Risiken bewusst, die mit der Verwendung von Produkten ohne wissenschaftliche Grundlage hinsichtlich ihrer Sicherheit verbunden sind.

Daher ist diese Studie die erste, die neue Einblicke in die mechanische Leistung von 6 kommerziell erhältlichen replikaähnlichen Instrumenten der Originalmarke PTU bietet (Abb. 1). Die Widerstandsfähigkeit gegen zyklische Ermüdung, das maximale Drehmoment, der Drehwinkel und das Biegeverhalten des Original-PTU-Systems wurden als Kontrolle für die Bewertung der replikaähnlichen Systeme verwendet, und angesichts der signifikanten Unterschiede in den getesteten abhängigen Variablen wurde die Nullhypothese verworfen. Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass diese Parameter mit mehreren anderen Variablen verbunden waren, einschließlich ihrer Herstellungsqualität, metallurgischen Eigenschaften und geometrischen Formen. Daher wäre der multimethodische analytische Ansatz, der in dieser Studie verwendet wurde, das am besten geeignete Verfahren für ein umfassendes Verständnis des mechanischen Verhaltens dieser motorbetriebenen NiTi-Instrumente.

Insgesamt zeigte die Analyse mit Rasterelektronenmikroskopie/EDS, dass replikaähnliche Instrumente in Bezug auf das geometrische Design (Abb. 3) und die nahezu äquiatomischen Verhältnisse von Nickel- und Titan-Elementen dem PTU ähnlich waren, was teilweise ihre Ähnlichkeiten im Torsionswiderstandstest erklärt (Abb. 5). Daher kann gefolgert werden, dass Unterschiede in den anderen getesteten abhängigen Variablen hauptsächlich mit der Qualität des Herstellungsprozesses sowie den Unterschieden in ihren martensitisch-austenitischen Phasen bei bestimmten Temperaturen zusammenhängen (Abb. 6). Zum Beispiel lagen die Rs-Temperaturen von 3 replikaähnlichen Systemen (Pluri Taper, Multitaper und Edge Taper) unter der Testtemperatur (20 °C), was ihnen eine vollständige austenitische Phasenzusammensetzung gab, während die anderen 3 (Super Files, Go-Taper Universal und U-File) höher waren, was darauf hinweist, dass einige martensitische Eigenschaften noch vorhanden waren. Daher werden diese Unterschiede teilweise die meisten der beobachteten Ergebnisse erklären.

In Kliniken tritt die zyklische Biegeermüdung eines Instruments auf, wenn es sich in einem gekrümmten Kanal durch wiederholte Zyklen von Druck- und Zugspannungen dreht, während das torsionale Versagen durch das lokale Einnisten von dentinalen Spänen in Bearbeitungsschlitzen oder das unbeabsichtigte Klemmen der Spitze des Instruments in der Wurzelkanalwand verursacht wird. Sowohl die zyklische Ermüdung als auch die Parameter des torsionalen Widerstands stellen mechanische Widerstandsmaße dar, deren Verbesserungen eine bessere klinische Leistung bei spezifischen Belastungen erwarten lassen, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines Instrumentenbruchs verringert wird. Der Wert des Drehwinkels repräsentiert die Fähigkeit, Deformationen vor dem Bruch unter torsionalem Stress zu ertragen, während der Wert der maximalen Biebelastung (weniger benötigte Biebelastung bedeutet höhere Flexibilität) ein Maß für die Flexibilität darstellt. Flexibilität wird als eine Eigenschaft akzeptiert, die in der Lage sein könnte, die Formgebung des Wurzelkanals zu verbessern, indem die Möglichkeit einer Abweichung vom ursprünglichen Wurzelkanalweg minimiert wird. Im zyklischen Ermüdungstest zeigten der Multitaper und Pluri Taper die kürzeste Zeit bis zum Bruch unter allen Instrumenten (Abb. 5), und dies könnte mit ihrer schlechteren Oberflächenbearbeitung zusammenhängen, wie in der Analyse mit dem Rasterelektronenmikroskop beobachtet (Abb. 3 und 4). Überraschenderweise wurden trotz ihrer ähnlichen austenitischen Natur zu PTU (Abb. 6) höhere Drehwinkel vor dem Bruch beobachtet, was die geringe Steifigkeit bestätigt, die im Biegetest gezeigt wurde (Abb. 5). Obwohl diese Ergebnisse widersprüchlich erscheinen, ist es möglich, dass ein anderer Aspekt, der mit ihren Designs zusammenhängt, wie der Kern-Durchmesser, die Spitzengröße, der Taper und der Prozentsatz an Verunreinigungen, die während des Herstellungsprozesses der Legierung hinzugefügt wurden und in dieser Studie nicht bewertet wurden, die Ergebnisse beeinflusst hat. Andererseits war die Zeit bis zum Bruch von Super Files und U-File signifikant höher als bei PTU (Tabelle 3, Abb. 5), möglicherweise aufgrund der vorherrschenden martensitischen Eigenschaften (Abb. 6), die als wichtiger Faktor zur Erhöhung des zyklischen Ermüdungswiderstands angesehen werden. Interessanterweise zeigte die NiTi-Legierung des Go-Taper Universal-Systems, die ebenfalls teilweise martensitisch ist (Abb. 6), eine geringe Flexibilität im Vergleich zu PTU und keinen Unterschied im zyklischen Ermüdungswiderstand (Abb. 5). Wie bereits besprochen, ist es möglich, dass ein anderer Aspekt, der mit seinem Design zusammenhängt und in der aktuellen Studie nicht bewertet wurde, die Ergebnisse beeinflusst hat. Schließlich war die Zeit bis zum Bruch von EdgeTaper höher als bei PTU, trotz ähnlicher Flexibilität (Abb. 5) und ihrer austenitischen Natur (Abb. 6). Es kann jedoch festgestellt werden, dass der Peak von EdgeTaper zur initialen Transformation von martensitisch bei 18,8 °C abgeschlossen ist, was bedeutet, dass es am Rand der Testtemperatur (20^◦C) liegt. Folglich ist es möglich, dass seine Abnutzung mit der Edelstahloberfläche des künstlichen Kanals während des zyklischen Ermüdungstests die Temperatur erhöht und die Phasen des Instruments verändert hat, was die vorliegenden Ergebnisse erklärt.

Ungeachtet der in der Literatur berichteten Variationen wurden Torsionsbelastung bis zur Trennung und Biegefestigkeitstests als zuverlässige Methoden zur Prüfung des mechanischen Verhaltens von endodontischen Instrumenten akzeptiert, da ihre Anforderungen in internationalen Richtlinien gut beschrieben sind. Im Gegensatz dazu waren zyklische Ermüdungstests über die Jahre Gegenstand umfangreicher Debatten. Grundsätzlich wird im Ermüdungstest unter Verwendung eines statischen Modells das Instrument in einem stabilisierten Handstück montiert und lässt sich frei in einem künstlichen Kanal drehen, bis es bricht. Offensichtlich ist es, wie in den meisten Laboruntersuchungen, und unter Berücksichtigung der multivariablen Natur des Instrumentenversagens, möglicherweise nicht angemessen, diese Ergebnisse auf die Klinik zu übertragen. Andererseits ermöglicht der zyklische Ermüdungstest unter denselben Bedingungen die Vermeidung von Störungen durch verschiedene Variablen, indem Faktoren isoliert und einzeln getestet werden, was die interne Validität der Methode erhöht. Eine dieser Variablen ist die Bewegungsart, bei der der dynamische Modus als Alternative zum statischen vorgeschlagen wurde. Diese Methode wurde jedoch als weniger interne Validität im Vergleich zur statischen Methode beschrieben, da es möglicherweise nicht möglich ist, die getesteten Instrumente konsistent in einer reproduzierbaren Trajektorie entlang des simulierten Kanalwegs zu halten. Eine weitere Variable ist die Testtemperatur. Eine aktuelle Überprüfung deutete darauf hin, dass das Testen der zyklischen Ermüdung bei Raumtemperatur als wenig sinnvoll und veraltet angesehen werden sollte, während andere die Verwendung der Körper-/intrakanalen Temperatur befürworteten. Es ist wichtig zu betonen, dass die meisten Instrumente, die zyklischen Ermüdungstests bei Körpertemperatur unterzogen werden, eine Abnahme ihrer Ermüdungsfestigkeit erleiden, als Ergebnis der erhöhten Temperatur, die vom erwärmten künstlichen Kanal auf die Metalllegierung des Instruments übertragen wird, was, abhängig vom Temperaturbereich der Phasenübergänge, eine partielle oder totale austenitische Bildung induzieren kann.

Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass in Kliniken die kurze Zeit, in der das Instrument mit den Wänden des Wurzelkanals in Kontakt kommt, die Temperatur auf einen Punkt ansteigen und stabilisieren würde, der Phasenänderungen induzieren könnte, die das Ergebnis weiter beeinträchtigen könnten. Außerdem sind die normalerweise bei Raumtemperatur verwendete Spüllösung und die thermische Isolierungseffizienz des Dentins ebenfalls Faktoren, die verhindern können, dass das Instrument die Körpertemperatur erreicht.

Daher fehlt es der Annahme, dass der zyklische Ermüdungstest unter Körpertemperatur durchgeführt werden muss, um ein klinisches Setup zu simulieren, noch an Validierung; Raumtemperatur wurde in dieser Studie gewählt, um die Tests durchzuführen, da dies die Temperatur ist, bei der die Instrumente normalerweise gelagert und in der Praxis verwendet werden.

In dieser Studie wurde das mechanische Verhalten der ausgewählten Instrumente hinsichtlich zyklischer Ermüdung, Torsion und Biegeeigenschaften verglichen, und ein umfassendes Verständnis der Ergebnisse war nur aufgrund der weiteren Bewertung ihrer Gesamtdesigns, Oberflächenbearbeitungen und metallurgischen Eigenschaften möglich. Es ist wichtig zu betonen, dass die vorliegenden Ergebnisse originell sind, da keine Informationen in der Literatur oder von den Herstellern bezüglich der replikaähnlichen Instrumente verfügbar sind; somit bringen unsere Ergebnisse einige Erkenntnisse über ihr mechanisches Verhalten. Die Neuheit des multimethodischen analytischen Ansatzes und die Bewertung replikaähnlicher Instrumente können als Stärken der vorliegenden Studie betrachtet werden, während andere Designfaktoren, die nicht bewertet wurden, und die Bewertung von nur 1 Instrument (20/.07v) aus jedem System Einschränkungen darstellen. Daher sollten weitere Studien nicht nur auf die Bewertung anderer replikaähnlicher Instrumente auf dem Markt, sondern auch auf gefälschte Systeme fokussieren, während sie versuchen, auch andere Designaspekte zu bewerten, einschließlich zusätzlicher Methoden zur Prüfung der Formungsfähigkeit und Schneideffizienz.

Schlussfolgerungen

Insgesamt waren replikaähnliche Instrumente in Bezug auf die torsionale Widerstandsfähigkeit, das geometrische Design und die äquiatomischen Proportionen von Nickel- und Titan-Elementen ähnlich wie PTU. EdgeTaper und Go-Taper Universal waren in 3 der 4 mechanischen Tests ähnlich wie PTU. Die Multitaper- und Pluri Taper-Instrumente hatten mehr Flexibilität, aber eine kürzere Zeit bis zum Bruch als PTU. Super Files, EdgeTaper und U-File zeigten den höchsten Widerstand gegen zyklische Ermüdung unter den getesteten Instrumenten.

Autoren: Jorge N. R. Martins, Emmanuel J. N. L. Silva, Duarte Marques, Mário Rito Pereira, António Ginjeira, Rui J. C. Silva, Francisco Manuel Braz Fernandes, Marco Aurélio Versiani

Literaturverzeichnis:

1. Gavini G, Santos MD, Caldeira CL, et al. Nickel-Titan-Instrumente in der Endodontie: eine kurze Übersicht über den Stand der Technik. Braz Oral Res 2018;32:e67.
2. Tabassum S, Zafar K, Umer F. Nickel-Titan-Rotationsfeilen-Systeme: Was gibt es Neues? Eur Endod J 2019;4:111–7.
3. Martins JN, Nogueira Leal Silva EJ, Marques D, et al. Einfluss der Kinematik auf den Widerstand gegen zyklische Ermüdung von replikaähnlichen und originalen Markenrotationsinstrumenten. J Endod 2020;46:1136–43.
4. Logsdon J, Dunlap C, Arias A, et al. Aktuelle Trends in der Verwendung und Wiederverwendung von Nickel-Titan-motorbetriebenen Instrumenten: eine Umfrage unter Endodontisten in den Vereinigten Staaten. J Endod 2020;46:391–6.
5. De-Deus G, Marins J, Silva EJ, et al. Ansammlung von Hartgewebsresten, die während der reziproken und rotierenden Nickel-Titan-Kanalpräparation produziert werden. J Endod 2015;41:676–81.
6. Elnaghy AM, Elsaka SE. Mechanische Eigenschaften von ProTaper Gold Nickel-Titan-Rotationsinstrumenten. Int Endod J 2016;49:1073–8.
7. Hieawy A, Haapasalo M, Zhou H, et al. Phasenübergangsverhalten und Widerstand gegen Biegung und zyklische Ermüdung von ProTaper Gold und ProTaper Universal Instrumenten. J Endod 2015;41:1134–8.
8. Plotino G, Grande NM, Mercade Bellido M, et al. Einfluss der Temperatur auf den Widerstand gegen zyklische Ermüdung von ProTaper Gold und ProTaper Universal Rotationsfeilen. J Endod 2017;43:200–2.
9. Ruddle CJ, Machtou P, West JD. Die Formbewegung: Technologie der fünften Generation. Dent Today 2013;32:96–9.
10. Locke M, Thomas MB, Dummer PM. Eine Umfrage zur Einführung von endodontischen Nickel-Titan-Rotationsinstrumenten Teil 1: Allgemeine Zahnärzte in Wales. Br Dent J 2013;214:E6.
11. Patil TN, Saraf PA, Penukonda R, et al. Eine Umfrage zu Nickel-Titan-Rotationsinstrumenten und deren Anwendungstechniken durch Endodontisten in Indien. J Clin Diagn Res 2017;11:ZC29–35.
12. Sydney GB, Santos IM, Batista A, et al. Die Implementierung der Verwendung von Rotationssystemen in der Endodontie. Rev Odontol Bras Central 2014;23:113–20.
13. ANSI/ADA Spezifikation Nr. 28. Wurzelkanalfeilen und Reamer, Typ K für Handgebrauch. Chicago, IL: American Dental Association; 2002.
14. ISO3630-3631:2008. Zahnheilkunde – Wurzelkanalinstrumente – Teil 1: Allgemeine Anforderungen und Prüfmethoden.
15. ASTM F2004 2 17: Standardprüfmethode für die Umwandlungstemperatur von Nickel-Titan-Legierungen durch thermische Analyse. West Conshohocken, PA: ASTM International; 2017. Verfügbar unter: www.astm.org. Abgerufen am 29. September 2020.
16. Silva E, Vieira VT, Hecksher F, et al. Zyklische Ermüdung unter Verwendung von stark gekrümmten Kanälen und torsionaler Widerstand von thermisch behandelten reziproken Instrumenten. Clin Oral Investig 2018;22:2633–8.
17. Anderson ME, Price JW, Parashos P. Bruchwiderstand von elektropolierten rotierenden Nickel-Titan-Endodontieinstrumenten. J Endod 2007;33:1212–6.
18. de Vasconcelos RA, Murphy S, Carvalho CA, et al. Beweise für den reduzierten Ermüdungswiderstand zeitgenössischer Rotationsinstrumente, die Körpertemperatur ausgesetzt sind. J Endod 2016;42:782–7.
19. De-Deus G, Silva EJ, Vieira VT, et al. Blaue thermomechanische Behandlung optimiert den Ermüdungswiderstand und die Flexibilität der reziproken Feilen. J Endod 2017;43:462–6.
20. Goo HJ, Kwak SW, Ha JH, et al. Mechanische Eigenschaften verschiedener wärmebehandelter Nickel-Titan-Rotationsinstrumente. J Endod 2017;43:1872–7.
21. Zhou H, Peng B, Zheng Y. Ein Überblick über die mechanischen Eigenschaften von Nickel-Titan-Endodontieinstrumenten. Endod Topics 2013;29:42–54.
22. Alcalde MP, Tanomaru-Filho M, Bramante CM, et al. Zyklische und torsionale Ermüdungswiderstand von reziproken Einzelfeilen, die aus verschiedenen Nickel-Titan-Legierungen hergestellt wurden. J Endod 2017;43:1186–91.
23. Ebihara A, Yahata Y, Miyara K, et al. Wärmebehandlung von Nickel-Titan-Rotationsendodontieinstrumenten: Auswirkungen auf die Biegeeigenschaften und Formungsfähigkeiten. Int Endod J 2011;44:843–9.
24. Galvao Barbosa FO, Ponciano Gomes JA, Pimenta de Araujo MC. Einfluss der vorherigen Winkelverformung auf den Biegeermüdungswiderstand von K3 Nickel-Titan-Rotationsinstrumenten. J Endod 2007;33:1477–80.
25. Hulsmann M, Donnermeyer D, Schafer E. Eine kritische Bewertung von Studien zum Widerstand gegen zyklische Ermüdung von motorbetriebenen endodontischen Instrumenten. Int Endod J 2019;52:1427–45.
26. Peters OA, Arias A, Choi A. Mechanische Eigenschaften eines neuartigen Nickel-Titan-Wurzelkanalinstruments: stationäre und dynamische Tests. J Endod 2020;46:994–1001.
27. Plotino G, Grande NM, Cordaro M, et al. Eine Übersicht über die zyklische Ermüdungsprüfung von Nickel-Titan-Rotationsinstrumenten. J Endod 2009;35:1469–76.
28. Huang X, Shen Y, Wei X, Haapasalo M. Ermüdungswiderstand von Nickel-Titan-Instrumenten, die hochkonzentriertem Hypochlorit ausgesetzt sind. J Endod 2017;43:1847–51.
29. Keles A, Eymirli A, Uyanik O, Nagas E. Einfluss von statischen und dynamischen zyklischen Ermüdungstests auf die Lebensdauer von vier reziproken Systemen bei unterschiedlichen Temperaturen. Int Endod J 2019;52:880–6.
30. Thompson SA. Ein Überblick über Nickel-Titan-Legierungen, die in der Zahnmedizin verwendet werden. Int Endod J 2000;33: 297–310.