Design, Metallurgie, mechanische Eigenschaften und Formgebungsfähigkeit von 3 wärmebehandelten reziproken Systemen: Eine multimethodische Untersuchung

Zusammenfassung

Ziel Diese Studie hatte zum Ziel, 3 reziproke Systeme hinsichtlich Design, Metallurgie, mechanischen Eigenschaften und Formungsfähigkeit zu vergleichen.

Materialien und Methoden Neue Reciproc Blue R25, WaveOne Gold Primary und REX 25 Instrumente (n=41 pro Gruppe) wurden hinsichtlich Design, Metallurgie und mechanischer Leistung analysiert, während die Formungsfähigkeit (unberührte Kanalwände, Volumen des entfernten Dentins und hartes Gewebetrümmer) in 36 anatomisch passenden Wurzelkanälen von mandibulären Molaren getestet wurde. Die Ergebnisse wurden mit einer einseitigen ANOVA nach Tukey und Kruskal-Wallis-Tests verglichen, wobei das Signifikanzniveau auf 5% festgelegt wurde.

Ergebnisse Alle Instrumente zeigten symmetrische Querschnitte mit asymmetrischen Klingen, keine radialen Flächen, keine größeren Defekte und ein nahezu äquiatomisches Verhältnis von Nickel und Titan. Die höchsten R-Phasen-Starttemperaturen wurden bei WaveOne Gold (46,1°C) und REX (44,8°C) beobachtet, während Reciproc Blue die niedrigste R-Phasen-Starttemperatur (34,5°C) und Endtemperatur (20°C) hatte. WaveOne Gold hatte die kürzeste Zeit bis zum Bruch (169 s) und die höchste maximale Belastung (301,6 gf) (P<0,05). Das maximale Drehmoment von Reciproc Blue (2,2 N.cm) und WaveOne Gold (2,1 N.cm) war ähnlich (P>0,05), aber niedriger als bei REX (2,6 N.cm) (P<0,05). Es wurden keine statistischen Unterschiede zwischen den Instrumenten im Drehwinkel (P>0,05) und in der Formungsfähigkeit sowohl in mesialen als auch in distalen Kanälen (P>0,05) beobachtet.

Fazit Obwohl das Gesamtdesign, die Temperaturübergangsphasen und die mechanischen Verhaltensparameter der getesteten Instrumente unterschiedlich waren, waren sie in Bezug auf die Formungsfähigkeit ähnlich.

Klinische Relevanz Alle getesteten wärmebehandelten NiTi-reziprokierenden Systeme zeigten eine ähnliche Formungsfähigkeit, ohne klinisch signifikante Fehler.

Einleitung

In den letzten Jahren führten die Bemühungen, die Bruchhäufigkeit von NiTi-Instrumenten zu reduzieren, zu zwei wesentlichen technologischen Fortschritten: der asymmetrischen oszillierenden Kinematik — allgemein bekannt als reziprokierende Bewegung — und der Wärmebehandlung der NiTi-Legierung. Die reziprokierende Bewegung entlastet das Instrument durch eine spezielle gegen den Uhrzeigersinn gerichtete Rotationsbewegung zum Schneiden von Dentin und eine kurze im Uhrzeigersinn gerichtete Rotation zur Entlastung des Instruments. Im Vergleich zur kontinuierlichen Rotation verlängert diese Kinematik die Lebensdauer des Instruments, indem sie dessen Widerstand gegen Ermüdung erhöht und die Häufigkeit plastischer Deformationen verringert. Die Wärmebehandlung ermöglichte es, NiTi-Instrumente mit einer kristallinen Struktur in Zwischenstufen zwischen austenitischen und martensitischen Phasen zu entwickeln, jedoch mit einer erheblichen stabilen Martensitphase bei Körpertemperatur. Die Veränderung der kristallinen Mikrostruktur der NiTi-Legierung hat einen erheblichen Einfluss auf ihre mechanischen Eigenschaften, da die martensitische Phase eine höhere Elastizität aufweist und mit relativ geringem Stress eine höhere Deformation erreichen kann im Vergleich zur austenitischen.

Reciproc Blue (VDW, München, Deutschland) und WaveOne

Gold (Dentsply Sirona Endodontics, Baillagues, Schweiz) sind Beispiele für reziproke Instrumente, die aus erheblichen Mengen Martensit bestehen, die durch proprietäre Wärmebehandlungen der NiTi-Legierung gewonnen werden. Mehrere Forschungsstudien haben die erhöhte Ermüdungsbeständigkeit und Flexibilität dieser wärmebehandelten Systeme im Vergleich zu herkömmlichen NiTi-Instrumenten bestätigt. Kürzlich wurde das REX-Reziprokalsystem (Medidenta, Las Vegas, NV, USA) auf den Markt gebracht, das NiTi-Instrumente mit unterschiedlichen Wärmebehandlungen anbietet, wodurch Flexibilität und Widerstand je nach Metallmasse jedes Instruments in der Serie konsistent ausgewogen sind (https://bit.ly/3ZcKeEK). Dieses System umfasst Instrumente für den mechanischen Gleitrouten [REX Glide Path (17/.05v)], mit der Legierung in purpurfarbener Farbe, und Instrumente, die verschiedene gelbliche Tönungen für die Formgebung präsentieren [REX 25 (25/.08v) und REX 40 (40/.06v)]. Bis heute gibt es keine wissenschaftlichen Beweise, die die Wirksamkeit oder Sicherheit dieser neuen Instrumente unterstützen. Daher hatte diese Studie zum Ziel, einen multimethodischen Ansatz zu verwenden, um die Konstruktionsmerkmale, metallurgischen Eigenschaften, mechanischen Leistungen und Formungsfähigkeiten der REX-Instrumente mit den bekannten Systemen Reciproc Blue und WaveOne Gold zu vergleichen. Die getestete Nullhypothese war, dass es keine Unterschiede zwischen den getesteten Instrumenten hinsichtlich der bewerteten Eigenschaften geben würde.

Material und Methoden

Insgesamt wurden 123 neue 25-mm NiTi-Instrumente (41 pro Gruppe) aus 3 reziproken Systemen [Reciproc Blue R25 (25/.08v), WaveOne Gold Primary (25/.07v) und REX 25 (25/.08v)] hinsichtlich Design, metallurgischen Eigenschaften und mechanischer Leistung analysiert. Darüber hinaus wurden vierundzwanzig Instrumente (8 pro Gruppe) verwendet, um die Formungsfähigkeit von Reciproc Blue [4 R25 und 4 R40 (40/.06v)], WaveOne Gold [4 Primary und 4 Large (45/.06v)] und REX [4 REX 25 und 4 REX 40 (40/.06v)] Systemen in Wurzelkanälen extrahierter mandibularer Molaren zu testen. Vor ihrer Verwendung wurden die ausgewählten Instrumente unter einem Stereomikroskop (×13.6 Vergrößerung; Opmi Pico, Carl Zeiss Surgical, Deutschland) auf Defekte untersucht, die sie von der Prüfung ausschließen würden, aber es wurde kein Instrument ausgeschlossen.

Instrumentendesign

Die Anzahl der aktiven Klingen (in Einheiten) und die helikalen Winkel (in Grad) an den 6 koronalsten Rillen von 6 zufällig ausgewählten Instrumenten aus jedem System wurden unter einem Stereomikroskop (×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 unter Rasterelektronenmikroskopie (REM) bei ×100 und ×500 Vergrößerungen (Hitachi S-2400, Hitachi, Tokio, Japan) hinsichtlich ihres aktiven Klingen-Designs (radiale Flächen und Symmetrie), Querschnittsform, Spitzengeometrie (aktiv oder nicht aktiv), Oberflächenbearbeitung, Deformationen und Defekten bewertet.

Metallurgische Charakterisierung

Die semi-quantitative Elementaranalyse von 3 Instrumenten aus jedem getesteten System wurde durchgeführt, um die Verhältnisse von Nickel, Titan oder einem anderen relevanten Element zu bewerten, unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (S-2400; Hitachi), das mit einer energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDS) (Bruker Quantax; Bruker Corporation, Billerica, MA, USA) ausgestattet ist und auf 20 kV und 3,1 A eingestellt wurde. Die Analyse wurde in einem Abstand von 25 mm von der Oberfläche (400 μm²) jedes Instruments mit einer speziellen 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 Phasenübergangstemperaturen der Legierung der Instrumente gemäß den Richtlinien der American Society for Testing and Materials und einem zuvor dokumentierten Protokoll zu bestimmen. Die Phasenübergangstemperaturen wurden mit der Netzsch Proteus Thermal Analysis Software (Netzsch-Gerätebau GmbH) analysiert. In jeder Gruppe wurde der DSC-Test zweimal durchgeführt, um die Ergebnisse zu bestätigen. Getestete Instrumente umfassen Reciproc Blue R25, WaveOne Gold Primary, REX Glide Path, REX 25 und REX 40. Im Gegensatz zu den Systemen Reciproc Blue und WaveOne Gold wurden alle Sätze von REX-Instrumenten getestet, aufgrund von Unterschieden in ihrer Wärmebehandlung, wie vom Hersteller angegeben (https://bit.ly/3ZcKeEK).

Mechanische Tests

Die mechanische Leistung der ausgewählten Systeme wurde durch zyklische Ermüdung, torsionale Widerstandsfähigkeit und Biegetests bewertet. Die Berechnung der Stichprobengröße basierte auf dem höchsten Unterschied von 2 der getesteten Systeme nach 6 anfänglichen Messungen unter Berücksichtigung eines Alpha-Fehlers von 0,05 und einer Power von 80 %. Für die Zeit bis zum Bruch, das maximale Drehmoment und den Drehwinkel (WaveOne Gold vs. REX) wurden endgültige Stichprobengrößen von 6, 10 und 70 Instrumenten basierend auf Effektgrößen von 111,8 (± 62,2), 0,6 (± 0,5) und 31,3 (± 47,2) bestimmt, während für die maximale Last im Biegetest (WaveOne Gold vs. Reciproc Blue) eine Effektgröße von 59,6 (± 36,7) zu einer endgültigen Stichprobengröße von 8 Instrumenten führte. Obwohl die Berechnung der Stichprobengröße ergab, dass 70 Instrumente benötigt würden, um den Drehwinkel zu bewerten, kann dieser hohe Wert als klinisch wenig bedeutsam angesehen werden, und daher wurde die Stichprobengröße für alle Parameter auf 10 festgelegt.

Der Test zur zyklischen Ermüdung wurde an einem nicht konischen, gebogenen Edelstahlrohrgerät (Radius von 6 mm und 86° Winkel) gemäß einer zuvor berichteten Methodik durchgeführt, wobei Glycerin als Schmiermittel verwendet wurde. Die getesteten Instrumente wurden an ein 6:1-Reduktionshandstück (Sirona Dental Systems GmbH, Bensheim, Deutschland) angepasst, das von einem drehmomentgesteuerten Motor (VDW Silver; VDW GmbH) betrieben wurde, der auf RECIPROC ALL (Reciproc Blue und REX) oder WAVEONE ALL (WaveOne Gold) Modi eingestellt und in einer statischen Position aktiviert wurde. Der Test wurde bei Raumtemperatur (20 °C) gemäß den Richtlinien der American Society for Testing and Materials durchgeführt, die auf superelastische NiTi-Materialien angewendet werden. Der Bruch wurde durch visuelle und akustische Inspektion festgestellt. Die Zeit bis zum Bruch (in Sekunden) wurde mit einem digitalen Chronometer aufgezeichnet, und die Fragmentgröße (in mm) wurde mit einem digitalen Messschieber zur experimentellen Kontrolle gemessen.

Torsions- und Biegefestigkeitstests wurden gemäß internationalen Standards durchgeführt. Im Torsionstest wurden die Instrumente an ihren apikalen 3 mm fixiert und gegen den Uhrzeigersinn mit einer konstanten Geschwindigkeit von 2 Umdrehungen pro Minute gedreht, um das maximale Drehmoment (in N.cm) und den Drehwinkel (in Grad) 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 seine apikalen 3 mm an einem Draht befestigt waren, der mit einer universellen Prüfmaschine (Instron 3400; Instron Corporation, Canton, MA, USA) verbunden war. Die maximale Last, die für eine 45°-Verschiebung des Instruments erforderlich war, wurde bei einer Last von 20 N und einer konstanten Geschwindigkeit von 15 mm/min in Gramm/Kraft (gf) aufgezeichnet.

Formungsfähigkeit

Nach Genehmigung des lokalen Ethikkomitees (Protokoll CE-FMDUL 13/10/20) wurden vierundneunzig zweirootige mandibuläre Molaren mit vollständig ausgebildeten Apices zufällig aus einem Pool extrahierter Zähne ausgewählt und mit einer Pixelgröße von 11,93 μm in einem mikro-computertomographischen Gerät (Mikro-CT) (SkyScan 1173; Bruker-microCT, Kontich, Belgien) bei 70 kV, 114 mA, einer Rotation von 360° mit Schritten von 0,7° und einem 1 mm dicken Aluminiumfilter gescannt. Die erworbenen Projektionen wurden unter Verwendung standardisierter Parameter für Glättung (1), Dämpfungskoeffizienten (0,05–0,007), Strahlenhärtung (20%) und Ringartefakt (5) Korrekturen (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. Anschließend wurden Volumen und Oberfläche der mesialen und distalen Kanäle vom Zement-Schmelz-Übergang bis zur Spitze berechnet. Basierend auf diesen Parametern wurden die Proben anatomisch angepasst, um 3 Gruppen von 4 Zähnen zu erstellen (n = 12 Kanäle). Dann wurde jedes Zahnpaar zufällig einer Versuchsgruppe entsprechend dem Vorbereitungssystem zugewiesen: Reciproc Blue, WaveOne Gold und REX.

Nach der konventionellen Präparation der Zugangshöhle wurde die apikale Patente mit einer K-Datei der Größe 10 (Dentsply Sirona Endodontics) bestätigt. Der Gleitraum wurde dann mit einer K-Datei der Größe 15 (Dentsply Sirona Endodontics) bis zur Arbeitslänge (WL) durchgeführt, die 1 mm vom apikalen Foramen festgelegt wurde. Alle Kanäle wurden zunächst mit Instrumenten der Größe 25 vorbereitet, entsprechend jeder Gruppe (Reciproc Blue R25, WaveOne Gold Primary und REX 25), und dann wurden die distalen Kanäle mit Instrumenten der Größe 40 (Reciproc Blue R40 und REX 40) oder der Größe 45 (WaveOne Gold Large) weiter erweitert. Die Instrumente wurden in einer reziproken Bewegung aktiviert, die von einem elektrischen Motor (VDW Silver; VDW) betrieben wurde, der auf die Modi „RECIPROC ALL“ (Reciproc Blue und REX) oder „WAVEONE ALL“ (WaveOne Gold) eingestellt war. Jedes Instrument wurde in Richtung Apex bewegt, wobei eine langsame Ein- und Auswärtsbewegung mit einer Amplitude von etwa 3 mm und leichtem Druck verwendet wurde. Nach 3 Klopfbewegungen 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 verworfen. Die Spülung wurde mit insgesamt 15 ml 2,5% NaOCl pro Kanal durchgeführt, gefolgt von einer abschließenden Spülung mit 5 ml 17% EDTA (3 Minuten) und 5 ml destilliertem Wasser unter Verwendung einer Spritze, die mit einer 30-G NaviTip-Nadel (Ultradent, South Jordan, UT, USA) ausgestattet war, die 2 mm von der WL positioniert war. Alle Verfahren wurden von einem Bediener mit umfangreicher Erfahrung in der Verwendung von reziproken Systemen durchgeführt.

Nach dem leichten Trocknen der Wurzelkanäle mit Papierpunkten (VDW) wurde ein abschließender Scan und eine Rekonstruktion unter Verwendung der zuvor genannten Parameter durchgeführt, gefolgt von der Ko-registration der Datensätze, die vor und nach der Vorbereitung erfasst wurden (3D Slicer 4.3.1 Software; http://www.slicer.org). Die Formungsfähigkeit wurde durch die Messung von 3 Parametern bewertet: (i) dem Volumen (in mm³) des nach der Vorbereitung entfernten Dentins, (ii) dem Volumen (in mm³) der durch die Vorbereitungsprotokolle erzeugten Hartgewebetrümmer und (iii) dem Prozentsatz der unvorbereiteten Kanalwände, gemäß den in früheren Studien veröffentlichten Methoden. Alle Analysen wurden von einem Prüfer durchgeführt, der über die Formungsprotokolle im Unklaren war. Kanalverbindungen und zusätzliche Anatomien wurden von den Analysen ausgeschlossen.

Statistische Analyse

Die Shapiro-Wilk- und Lilliefors-Tests wurden verwendet, um die Normalverteilung der Daten zu überprüfen. Eine einweg ANOVA und post hoc Tukey-Tests wurden durchgeführt, um den helikalen Winkel, die Zeit bis zum Bruch, den Drehwinkel, die maximale Biegebelastung, das Volumen und die Oberfläche des Wurzelkanals, das Volumen des entfernten Dentins, die Hartgewebetrümmer in den mesialen Kanälen und die unberührten Kanalwände zu vergleichen, während der Kruskal-Wallis-Test verwendet wurde, um das maximale Drehmoment bis zum Bruch und das Volumen der Hartgewebetrümmer in den distalen Kanälen zu bewerten, mit einem Signifikanzniveau von 5 % (SPSS v25.0 für Windows; SPSS Inc., Chicago, IL, USA). Abhängig von der Datenverteilung wurden die Ergebnisse als Mittelwert (Standardabweichung) oder Median (Interquartilsbereich) zusammengefasst.

Ergebnisse

Instrumentendesign

Die stereomikroskopische Bewertung ergab eine ähnliche Anzahl von Klingen und helikalen Winkeln in den REX- und WaveOne Gold-Instrumenten (Tabelle 1). Die SEM-Analyse (Abb. 1) zeigte, dass alle Instrumente symmetrische Querschnitte mit asymmetrischen Klingen und keinen radialen Flächen hatten. Das WaveOne Gold-Instrument hatte einen versetzten, parallelogrammförmigen Querschnitt, während REX und Reciproc Blue ein umgekehrtes S-förmiges Profil aufwiesen. Keiner der Spitzen konnte als aktiv identifiziert werden, und die gesamte Geometrie sowie die Übergangswinkel zur Klinge variierten zwischen den Instrumenten. Während die Spitze von Reciproc Blue und WaveOne Gold an ihrem Ende flach war, zeigte sie im REX-Instrument eine kugelähnliche Form. Bei höherer Vergrößerung wiesen alle Instrumente eine ähnliche Oberflächenbearbeitung mit einem Muster aus parallelen horizontalen Strichen auf, die durch den Schleifprozess entstanden. Bei den REX-Instrumenten war es auch möglich, einige Metallüberlappungen auf den Klingen zu beobachten.

Metallurgische Eigenschaften

Die EDS/SEM-Analyse ergab eine nahezu äquiatomische Zusammensetzung von Nickel- und Titan-Elementen in allen Instrumenten (Ni/Ti-Verhältnis 1,016, 1,032 und 1,028 für Reciproc Blue, WaveOne Gold und REX-Instrumente, jeweils), ohne andere nachweisbare Metall-Elemente. Die Kühl- und Heizkurven der getesteten Instrumente, die durch die DCS-Analysen erhalten wurden, sind in Abb. 2 dargestellt. Der Vergleich zwischen den Systemen (Abb. 2a) zeigte ausgeprägte Transformationstemperaturkurven, die auf das Vorhandensein der R-Phase in allen von ihnen bei der Testtemperatur (20 °C) hinweisen. Die höchsten R-Phasen-Starttemperaturen wurden bei WaveOne Gold Primary (46,1 °C) und REX 25 (44,8 °C) Instrumenten beobachtet. Reciproc Blue R25 hatte die niedrigste R-Phasen-Starttemperatur (34,5 °C) und die niedrigste R-Phasen-Finishtemperatur (20 °C) (Abbildung 2a). Die niedrigsten (8,5 °C) und höchsten (51,3 °C) austenitischen Start- und Finishtemperaturen wurden im WaveOne Gold Primary Instrument beobachtet. Der DSC-Test der REX-Instrumente (Abb. 2b) zeigte eine ähnliche Wärmebehandlung zwischen REX Glide Path und REX 25 mit geringfügigen Unterschieden in den R-Phasen-Transformationstemperaturen, in der Kühltransformation von martensitischem B19’ und in der austenitischen Transformation während der Heizkurven. Andererseits zeigte REX 40 erhebliche Unterschiede, hauptsächlich beim Abkühlen (R-Phase zu Martensit B19’-Transformation) und beim Erwärmen, mit nahezu perfekt überlappenden martensitischen B19’- und R-Phasen-Transformationen zu Austenit-B2 (Abb. 2b).

Mechanische Leistung

WaveOne Gold hatte die kürzeste Zeit bis zum Bruch und die höchste maximale Last (P < 0.05), während keine statistischen Unterschiede in diesen Parametern zwischen Reciproc Blue und REX-Instrumenten beobachtet wurden (P > 0.05). Die maximalen Drehmomentwerte von Reciproc Blue und WaveOne Gold waren ähnlich (P > 0.05), aber niedriger als das REX-Instrument (P < 0.05). Es wurden keine Unterschiede zwischen den Instrumenten im Drehwinkel beobachtet (P > 0.05) (Tabelle 1).

Formungsfähigkeit

Die Homogenität der Gruppen hinsichtlich der morphometrischen Parameter von Volumen und Oberfläche in mesialen und distalen Wurzelkanälen wurde bestätigt (P > 0.05) (Tabelle 2). Es wurden keine statistischen Unterschiede zwischen den getesteten Systemen hinsichtlich des Volumens von Hartgewebetrümmern (P > 0.05), des nach der Präparation entfernten Dentins (P > 0.05) und des Prozentsatzes der unberührten Kanalwände in beiden mesialen und distalen Kanälen (P > 0.05) beobachtet. Keines der Präparationsprotokolle war in der Lage, alle Wurzelkanaloberflächen vorzubereiten (Abb. 3) oder die Wurzelkanäle von Hartgewebetrümmern zu befreien (Tabelle 2). Die durchschnittlichen Prozentsätze der unvorbereiteten Kanalwände betrugen 21.8% (Reciproc Blue), 17.4% (REX) und 21.5% (WaveOne Gold) in den mesialen Kanälen (Tabelle 2), und 16.8% (Reciproc Blue), 13.6% (REX) und 17.0% (WaveOne Gold) in den distalen Kanälen (Tabelle 2).

Diskussion

Die vorliegende Untersuchung liefert Antworten auf eine Reihe von Fragen zum mechanischen Verhalten von 3 reziproken Systemen durch die Anwendung einer multimethodischen Forschungsanalyse. Der Hauptvorteil dieses Ansatzes besteht darin, die Schwächen jedes Tests auszugleichen und mehr Informationen, ein besseres Verständnis sowie eine überlegene interne und externe Validierung zu bieten. Darüber hinaus vermeidet dieser Ansatz das Phänomen der „Wissenskompartimentierung“, d.h. das Wissen über ein spezifisches Gebiet, das aus mehreren separaten, nicht miteinander verbundenen Teilen besteht, die normalerweise durch Einzel- oder Doppelbewertungsmethoden gewonnen werden. In dieser Studie wurden das Gesamtdesign, die Fertigungsqualität, die elementare Zusammensetzung und die Phasentransformationstemperaturen der reziproken NiTi-Systeme Reciproc Blue, WaveOne Gold und REX bewertet, um ein besseres Verständnis der in den Tests zur zyklischen Ermüdung, Torsionsbeständigkeit, Biegebelastung und Formungsfähigkeit erzielten Ergebnisse zu erreichen. Trotz der Ähnlichkeiten hinsichtlich der helikalen Winkel (Tabelle 1), der elementaren Zusammensetzung und der Formungsfähigkeit (Tabelle 2, Abb. 3), wurden signifikante Unterschiede im Gesamtdesign (Abb. 1), den mechanischen Eigenschaften (Tabelle 1) und den Temperaturübergangsphasen (Abb. 2) beobachtet, und die Nullhypothese wurde teilweise verworfen.

Die Analyse der mechanischen Leistung von NiTi-Präparationssystemen muss unter Berücksichtigung mehrerer Faktoren durchgeführt werden. Da die Legierungen der getesteten Instrumente in dieser Studie hinsichtlich ihrer elementaren Zusammensetzung ähnlich waren, sind Informationen über ihre Phasenübergangstemperaturen (austenitische und martensitische kristallographische Anordnungen) und das Design von größter Bedeutung, um ihr mechanisches Verhalten zu erklären. In Anbetracht der Unterschiede in den Abmessungen der in jedem getesteten System verfügbaren Instrumente wurde die erste DSC-Analyse nur an Instrumenten mit einer Spitzenweite von 25 durchgeführt, die das Vorhandensein der R-Phase-Legierung bei der Testtemperatur (20 °C) zeigte (Abb. 2a). Die R-Phase-Legierung ist als eine intermediäre kristalline Phase gekennzeichnet, die in einem sehr engen Temperaturbereich auf der Heiz- oder Kühlkurve zwischen martensitischen und austenitischen Formen auftritt. Dieser Phasenwechsel in der Kristallstruktur der Legierung führt zu einer geringeren Widerstandsfähigkeit gegen elastische Deformation (hohe Flexibilität und geringe Steifigkeit), was ihre Widerstandsfähigkeit gegen zyklische Ermüdung erhöht, während ihre torsionale Widerstandsfähigkeit im Vergleich zu konventionellen austenitischen Legierungen verringert wird. Die intermediäre R-Phase hat spezifische Temperaturen für ihre Bildung, die durch Rs für den Beginn der Phasenbildung und Rf für das Ende dargestellt werden. In der vorliegenden Studie hatte REX die höchste Rf-Temperatur (34,2 °C), gefolgt von WaveOne Gold (28,8 °C) und Reciproc Blue (20 °C) (Abb. 2a). Da die mechanischen Tests gemäß einer internationalen Norm zur Prüfung der Umwandlungstemperatur von Nickel-Titan-Legierungen bei Raumtemperatur (20 °C) durchgeführt wurden, wäre zu erwarten gewesen, dass alle Instrumente während des Tests martensitische Eigenschaften aufwiesen. Im Gegensatz dazu würde bei Körpertemperatur (36 °C) das Instrument, das sich am schnellsten der austenitischen kristallographischen Anordnung näherte, das Reciproc Blue sein. Daher können je nach Testtemperatur die Instrumente Veränderungen in ihrem Verhalten aufweisen. Da dies die erste Studie ist, die das REX-System bewertet, wurde die zweite DSC-Analyse an seinem Instrumentensatz durchgeführt (Abb. 2b) und bestätigte die Herstellerbehauptung, dass diese Instrumente mit unterschiedlichen maßgeschneiderten Wärmebehandlungen hergestellt werden. Die DSC-Ergebnisse deuten jedoch nur auf geringfügige Unterschiede in den R-Phase- und martensitischen B19’-Umwandlungstemperaturen sowohl beim Abkühlen als auch beim Erwärmen hin.

Ungeachtet der DSC-Analyse, die ergab, dass das REX-Instrument bei Raumtemperatur (20 °C) eine höhere martensitische Zusammensetzung hatte als Reciproc Blue (Abb. 2a), wurden zwischen ihnen keine Unterschiede in den zyklischen Ermüdungs-, Drehwinkel- (torsionaler Test) und Biegefestigkeitstests (Tabelle 1) beobachtet. Diese Ergebnisse können durch den größeren Metallkern (Abb. 1) und die größere Anzahl von Klingen (Tabelle 1) der REX-Instrumente erklärt werden. Unterschiede im Design helfen ebenfalls, das höchste maximale Drehmoment bis zum Bruch zu erklären, das während des torsionalen Widerstandstests der REX-Instrumente beobachtet wurde (Tabelle 1). Andererseits zeigte WaveOne Gold, obwohl es ebenfalls eine hohe martensitische Zusammensetzung hatte (Abb. 2a), eine kürzere Zeit bis zum Bruch (zyklische Ermüdung) und Flexibilität (Biegefestigkeit) im Vergleich zu REX und Reciproc Blue (Tabelle 1). Wiederum könnte das Design von WaveOne Gold mit seinem großen Querschnittsdesign und der Verjüngung (Abb. 1) die Ergebnisse erklären. Obwohl nur geringfügige Unterschiede in den Wärmebehandlungen der REX-Instrumente beobachtet wurden (Abb. 2b), könnten sie ihr klinisches Verhalten beeinflussen. Zum Beispiel zeigt die niedrigere As von REX Glide Path bei der Testtemperatur (20 °C) eine mehr austenitische Zusammensetzung im Vergleich zu anderen Instrumenten, was als bessere Widerstandsfähigkeit gegen Torsion interpretiert werden kann. REX 40 hatte seinerseits die höchste As unter den REX-Instrumenten. Das bedeutet, dass dieses großverjüngte, wärmebehandelte Instrument eine hohe Drehmomentfestigkeit und Flexibilität während der Formungsverfahren aufweisen kann, ein wichtiger Aspekt, der Brüche durch torsionale Belastung verhindern kann.

In den letzten Jahren scheint es eine Tendenz in der Industrie zu geben, proprietäre Wärmebehandlungen der NiTi-Legierung zu entwickeln, um ultraflexible Instrumente mit einer überlegenen martensitischen kristallographischen Anordnung bei Temperaturen über 30 °C zu schaffen und/oder durch eine Änderung des Designs mit einer erhöhten Anzahl von Spiralen und einem reduzierten Metallkern. Im Labor verbessern diese Änderungen in der Regel einige mechanische Eigenschaften des Instruments, einschließlich der zyklischen Ermüdungsbeständigkeit, des Drehwinkels und der Flexibilität (geringe Biegefestigkeit), können jedoch andererseits die Torsionsfestigkeit beeinträchtigen. Darüber hinaus müssen ultraflexible Instrumente in der klinischen Praxis in der Regel mehr apikalen Druck ausüben, um die Arbeitslänge zu erreichen, was zu frühzeitiger plastischer Deformation oder Bruch führen kann. Daher, angesichts der Unmöglichkeit, ein einzelnes Instrument zu schaffen, das alle besten metallurgischen und mechanischen Eigenschaften mit der verfügbaren Technologie kombiniert, beinhalten die neuesten Generationen von Rotationssystemen im selben Set Instrumente mit unterschiedlichen Designs und kristallographischen Anordnungen. Theoretisch ermöglicht es, ein Instrument anzupassen, um seine Bruchfestigkeit und/oder Flexibilität je nach Kanalgeometrie oder Behandlungsphase zu verbessern. Dies ist beispielsweise der Vorschlag einiger kürzlich eingeführter Systeme, einschließlich des EdgeSequel Sapphire (EdgeEndo, Albuquerque, NM), des ProTaper Ultimate (Dentsply Sirona Endodontics, Baillagues, Schweiz), des Genius Proflex (Medidenta, Las Vegas, NV), des One Endo File (NanoEndo LCC, Chattanooga, TN) und des REX-Systems, das in dieser Studie bewertet wurde. Obwohl die DSC-Analyse Unterschiede in der Wärmebehandlung unter den REX-Instrumenten zeigte, führte dies nicht zu einer besseren Formungsleistung bei extrahierten Zähnen im Vergleich zu den anderen getesteten Systemen (Tabelle 2). Die multimethodische Forschung, die auf diese Studie angewendet wurde, umfasste nicht nur die Bewertung der metallurgischen und mechanischen Eigenschaften von Instrumenten, sondern auch die Bewertung mehrerer Parameter der Formungsfähigkeit, die aus der Wurzelkanalpräparation extrahierter Molaren unter Verwendung von Mikro-CT-Bildgebung gewonnen wurden, einem analytischen Werkzeug, das die longitudinale Verfolgung einer Probe zu verschiedenen Zeitpunkten ermöglicht. Vorläufige Anstrengungen wurden unternommen, um die anatomische Übereinstimmung der Proben in jeder Gruppe gemäß einiger morphometrischer Parameter sicherzustellen, um eine zuverlässige Basislinie zu schaffen und die interne Validität der Studie zu erhöhen. Obwohl Unterschiede im Gesamtdesign der Instrumente (Abb. 1) und in ihrem mechanischen Verhalten (Tabelle 1) beobachtet werden konnten, wurden keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich des Volumens von Hartgewebetrümmern, des nach der Vorbereitung entfernten Dentins und des Prozentsatzes unberührter Kanalwände in beiden mesialen und distalen Kanälen beobachtet (Tabelle 2). Darüber hinaus wurde kein Instrumentenbruch oder signifikante Abweichung vom ursprünglichen Kanal beobachtet. Diese Ergebnisse können durch die Verwendung von Instrumenten mit ähnlichen Abmessungen, Vorbereitungsprotokollen und Kinematik in anatomisch ausgewogenen Proben erklärt werden, was die jüngsten Mikro-CT-Studien bestätigt. Keines der Vorbereitungsprotokolle war in der Lage, alle Wurzelkanaloberflächen vorzubereiten oder Wurzelkanäle von Hartgewebetrümmern zu befreien, was auch mit früheren Veröffentlichungen übereinstimmt. Darüber hinaus stimmt dieses Ergebnis mit anderen Studien überein, die ebenfalls keinen Unterschied im Prozentsatz der unberührten Kanalbereiche in extrahierten Zähnen nach der Verwendung von Reciproc Blue und WaveOne Gold zeigten. Ein Vergleich mit dem REX-System konnte nicht angestellt werden, da dies die erste Studie ist, die seine Formungsfähigkeit bewertet hat.

Die Stärken der vorliegenden Studie beruhen auf der multimethodischen Bewertung verschiedener reziproker Instrumente unter Verwendung von Methoden, die durch internationale Standards oder zuvor mit hoher interner Validität validiert wurden, was ein robustes und vertrauenswürdiges Verständnis ihrer mechanischen Leistung ermöglichte. Zu den Einschränkungen gehören das Fehlen anderer Tests wie Schneideeffizienz, Mikrohärte, Knickfestigkeit und Messungen der Abmessungen der Instrumente. Daher sollten zukünftige Studien zusätzliche Methoden einbeziehen, um andere rotierende oder reziproke NiTi-Systeme mit unterschiedlichen Designs und kristallographischen Anordnungen zu bewerten.

Schlussfolgerungen

Unter den Bedingungen dieser multimethodischen Studie waren die reziproken Systeme Reciproc Blue, WaveOne Gold und REX hinsichtlich der elementaren Zusammensetzung und Formungsfähigkeit ähnlich, wiesen jedoch signifikante Unterschiede in ihrem Gesamtdesign, den Temperaturübergangsphasen und dem mechanischen Verhalten auf.

Autoren: Emmanuel J. N. L. Silva, Jorge N. R. Martins, Natasha C. Ajuz, Henrique dos Santos Antunes, Victor Talarico Leal Vieira, Francisco Manuel Braz‑Fernandes, Felipe Gonçalves Belladonna, Marco Aurélio Versiani

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