Comparação da flexibilidade e da resistência torsional de instrumentos automatizados de níquel-titânio

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1 artigo original Comparação da flexibilidade e da resistência torsional de automatizados de níquel-titânio Weber Schmidt Pereira Lopes 1 Hélio Pereira Lopes 2 Carlos Nelson Elias 3 Marcelo Mangelli 4 Márcia Valéria Boussada Vieira 1 Resumo Introdução: esse estudo comparou a flexibilidade e a resistência a torção de dois fabricados com ligas de niquel-titânio (NiTi) especiais, com um instrumento fabricado com liga convencional. Métodos: Twisted File (TF) de liga de NiTi, contendo a fase R (SybronEndo, Orange, EUA) e Pro- File (Dentsply Tulsa Dental, Tulsa, OK, EUA) fabricados com a liga NiTi M-Wire foram comparados aos RaCe (FKG Dentaire, La Chaux-de-Fonds, Suíça), produzidos por fio de NiTi convencional. Foram realizados ensaios de flexibilidade e torção. Um total de 20 de cada fabricante foi testado, todos de 25/0,06. A análise estatística foi realizada utilizando ANOVA. Resultados: houve diferença significativa na resistência mecânica entre os testados. Os TF foram os mais flexíveis, seguidos pelos RaCe e ProFile (p < 0,01). No ensaio de torção, os ProFile suportaram maiores valores de força máxima e torque máximo antes da fratura, seguidos pelos RaCe e TF (p < 0,01). Os RaCe e TF não apresentaram diferença estatística significativa na resistência a torção (p = 0,061). Conclusão: pode-se observar que existe uma relação entre a flexibilidade com a resistência à torção (torque máximo e ângulo máximo). O instrumento mais flexível (TF) foi o menos resistente à torção. O instrumento mais resistente à torção (ProFile ) foi o menos flexível. O instrumento RaCe apresentou um resultado intermediário tanto para a flexibilidade quanto para a resistência à torção. Palavras-chave: Torção mecânica. Níquel. s odontológicos. Titânio. Como citar este artigo: Lopes WSP, Lopes HP, Elias CN, Mangelli M, Vieira MVB. Comparison of the flexibility and torsional resistance of nickel-titanium rotary instruments..» Os autores declaram não ter interesses associativos, comerciais, de propriedade ou financeiros, que representem conflito de interesse, nos produtos e companhias descritos nesse artigo. 1 Doutor em Endodontia, UNESA. 2 Livre-docente em Endodontia, UERJ. 3 Doutor em Ciência dos Materiais, IME. 4 Doutor em Endodontia, UERJ. Recebido: 31/08/2013. Aceito: 03/09/2013. Endereço para correspondência: Márcia Valéria Boussada Vieira Rua Coelho Neto, Bloco B Laranjeiras CEP: Rio de Janeiro/RJ mvieirabrasil@gmail.com 2013 Dental Press Endodontics 16

2 Lopes WSP, Lopes HP, Elias CN, Mangelli M, Vieira MVB Introdução A evolução tecnológica do processo de fabricação dos de NiTi, desde a introdução dessa liga na Endodontia, por Walia et al. 1, tem permitido o surgimento de mais flexíveis e resistentes 2,3, revolucionando o conceito da modelagem dos canais radiculares. A possibilidade de ampliar o diâmetro apical de um canal curvo, a disponibilidade de com conicidades e secções transversais diferenciadas, os preparos mais centralizados e, além disso, a diminuição da curva de aprendizagem dos sistemas, são as maiores evidências dessa mudança de paradigma 4,5. A superelasticidade e o efeito de memória de forma da liga de NiTi são, reconhecidamente, as propriedades que permitiram tal revolução 6. Os mais recentes avanços no desenvolvimento de endodônticos refletem o aprimoramento dos tratamentos térmicos da liga de NiTi, culminando no surgimento de dois tipos de ligas especiais: a liga que contem a fase R e a liga M-Wire. Os Twisted Files (TF, SybronEndo, Orange, EUA), são produzidos por torção a partir do fio de NiTi superelástico que contém a fase R. O processo de fabricação dos TF envolve o resfriamento e torção de fios NiTi trefilados em vez de usinado 7,8,9. Os ProFile (Dentsply Tulsa Dental, Tulsa, EUA) representam a nova geração da série ProFile, e são produzidos pela usinagem de fios denominados M-Wire. A fabricação dos envolve a aplicação de tensão durante ciclos térmicos de resfriamento e aquecimento Em estudos anteriores, os autores avaliaram algumas propriedades mecânicas dos TF, RaCe e 12,13. O presente trabalho teve como objetivo ampliar esses resultados por meio da avaliação do comportamento mecânico em flexão e torção de dois de NiTi (TF e ProFile ) fabricados com ligas de NiTi especiais, com um instrumento fabricado com liga convencional (RaCe, FKG Dentaire, La Chaux-de-Fonds, Suíça). Material e Métodos No presente estudo, foram utilizados 60 endodônticos de NiTi, acionados a motor, sendo 20 25/0,06 RaCe (FKG Dentaire, La Chaux-de-Fonds, Suíça), com 25mm de comprimento nominal, 20 25/0,06 Twisted File (TF) (SybronEndo, Orange, EUA), com 27mm de comprimento nominal, e 20 endodônticos 25/0,06 ProFile (Dentsply Tulsa Dental, Tulsa, EUA), com 25mm de comprimento nominal. Caracterização geométrica dos Dez de cada marca comercial foram caracterizados quanto à conicidade, ao comprimento da parte de trabalho, ao diâmetro em D0, D3 e D13, ao número total de hélices e ao número de hélices por milímetro. Para obtenção desses dados, foi utilizado um microscópio óptico Zeiss (Carl Zeiss do Brasil LTDA, Cambuci/SP) com uma câmera PixeLINK modelo PLa662 acoplada (PixeLINK, Ottawa, Canadá). As dimensões foram mensuradas com uma magnificação de 6,5x, exceto a conicidade, que foi calculada conforme método descrito por Stenman e Spangberg 14. O programa AxioVision 4.4 (Carl Zeiss MicroImaging, Nova Iorque, EUA) foi utilizado para auxiliar nas medições. Ensaio de flexibilidade A resistência à flexibilidade foi avaliada pelo ensaio de flexão em cantiléver, com uma inclinação de 45 para baixo, em relação ao plano horizontal, utilizando uma máquina universal de ensaios (EMIC, DL10000), como descrito em estudos prévios 15,16. Uma célula de carga trativa de 20N foi aplicada por meio de um fio de aço inoxidável, com comprimento de 30cm e diâmetro de 0,3mm, tendo uma das extremidades presa à cabeça da máquina de ensaio e a outra a 3mm da ponta do instrumento (ponto de aplicação da força). A velocidade do ensaio foi de 15mm/min. Ensaio de torção A torção à direita, sem carga axial, foi aplicada por meio de um dispositivo acoplado a uma máquina de ensaio universal (EMIC, DL 10000), conforme descrita em estudo prévio 17. Esse dispositivo permitiu a monitoração da rotação e a determinação da força aplicada no instrumento. Os foram imobilizados a 3mm da ponta por uma morsa de alumínio, enquanto a outra extremidade do instrumento foi fixada em um mandril específico, presente na haste de rotação do dispositivo. A torção foi aplicada mediante o enrolamento de um fio de nylon trançado, com diâmetro de 0,3mm, no eixo de rotação do dispositivo, que apresentava 2013 Dental Press Endodontics 17

3 [ artigo original ] Comparação da flexibilidade e da resistência torsional de automatizados de níquel-titânio 8mm de diâmetro. Esse fio conectou o eixo de rotação a uma célula de 20N de carga, acoplada à cabeça da máquina universal de ensaio. A tração aplicada induziu no eixo de rotação do dispositivo um movimento de rotação igual a 2rpm. A força e o deslocamento do fio até a fratura do instrumento foram registrados continuamente por um microcomputador acoplado à máquina de ensaio. Por meio do programa M test versão 1.01 (EMIC DL 10000), foi determinado o ângulo máximo de torção e o torque máximo em torção. As superfícies fraturadas foram analisadas sob o MEV para determinar o tipo de fratura e a presença de deformação plástica na haste helicoidal dos. Os valores obtidos nos ensaios de flexibilidade e torção foram submetidos à análise estatística por meio do teste paramétrico da ANOVA. Resultados Caracterização geométrica dos A média do diâmetro em D0, D3 e D13, a conicidade, o comprimento da parte de trabalho, o número total de hélices e o número de hélices por milímetros são apresentados na Tabela 1. Ensaio de flexibilidade Média e desvio-padrão da força máxima para flexionar os testados são apresentados na Tabela 2. Houve diferença estatística significativa dos valores de carga máxima entre os testados. Os TF foram os mais flexíveis, seguidos pelos RaCe e ProFile (p < 0,01). Ensaio de torção A média e o desvio-padrão da força máxima e torque máximo para a fratura são apresentados na Tabela 3. Houve diferença significativa entre os valores de força máxima e torque máximo entre os três tipos de testados. Os ProFile suportaram maiores valores de força máxima e torque máximo antes da fratura, seguidos pelos RaCe e TF (p < 0,01). A média e o desvio-padrão do ângulo máximo em torção e do número de voltas para a fratura são apresentados na Tabela 4. Os TF e RaCe apresentaram maiores ângulos e maior número de voltas para a fratura que os ProFile (p < 0,01) e não diferiram entre si (p = 0,061). Com a finalidade de comprovar a relação entre flexibilidade e torque máximo em torção, foi construído um gráfico que representa a relação entre os valores médios da flexibilidade e do torque máximo entre os testados (Fig. 1) e um outro gráfico que comprova a relação entre os valores médios do ângulo máximo com a flexibilidade (Fig. 2). Por fim, foi elaborado um gráfico que representa a Tabela 1. Valores médios dos diâmetros em D0, D3 e D13, conicidade, comprimento da parte de trabalho, número de hélices e número de hélices por milímetro. n Diâmetro (mm) H/ C CPT NH D0 D3 D13 mm RaCe 10 0,28 0,47 1,10 0,06 17,56 7 0,4 TF 10 0,23 0,41 0,97 0,06 15, ,7 ProFile 10 0,24 0,42 1,00 0,06 16, ,6 Tabela 3. Média ± desvio-padrão da força máxima e do torque máximo na fratura dos RaCe, TF e ProFile. Número de Força máxima (gf) Torque máximo (gf-mm) RaCe ,5 ± 7,61 765,71 ± 31,59 TF ,27 ± 8,50 445,19 ± 35,28 ProFile ,93 ± 31, ,39 ± 129,26 Tabela 2. Média ± desvio-padrão da carga máxima (gf) para flexibilidade dos RaCe, TF e ProFile. Numero de Carga máxima (gf) RaCe ,4 ± 16,5 TF ,4 ± 15,18 ProFile ,7 ± 29,3 Tabela 4. Média ± desvio-padrão do ângulo máximo em torção na fratura dos RaCe, TF e ProFile. Número de Âng. máximo ± graus Âng. máximo ± voltas RaCe ,88 ± 50,96 1,61 ± 0,14 TF ± 154,92 1,91 ± 0,43 ProFile ,56 ± 72,0 1,10 ± 0, Dental Press Endodontics 18

4 Lopes WSP, Lopes HP, Elias CN, Mangelli M, Vieira MVB TF TF gf Race Ângulo (graus) Race gf 200 gf-mm Figura 1. Gráfico representativo da relação entre flexibilidade (gf) e torque máximo (gf-mm). Figura 2. Gráfico representativo da relação entre o ângulo máximo (graus) e a flexibilidade (gf). A B Ângulo (graus) TF TF Race Race gf-mm C D Figura 4. Gráfico representativo da relação entre o ângulo máximo (graus) e o torque máximo (gf-mm). E F Figura 3. Aspecto das superfícies fraturadas, com reversão da hélice junto à ponta de imobilização dos RaCe (A e B), TF (C e D) e ProFile (E e F). Presença de deformação plástica, ranhuras e trincas em diferentes profundidades (A, C e E com magnificação de100x; B, D e F com magnificação de x). relação dos valores médios do ângulo máximo com o torque máximo em torção (Fig. 4). A análise de MEV revelou que os testados apresentaram característica morfológica do tipo dúctil na superfície de fratura. Deformação plástica ocorreu na haste helicoidal dos (Fig. 3). Discussão A escolha dos testados levou em consideração, além do tipo de liga de NiTi empregada na fabricação, a semelhança do desenho da secção transversal (triangular), haja vista que essa é uma variável que influencia o desempenho dos nos ensaios mecânicos 18. No presente estudo, os TF necessitaram de menor força para ser flexionados em 45. Na clínica, quanto maior a flexibilidade do instrumento, menor a possibilidade do desvio apical 19. Com base nesse resultado, é esperado que o instrumento TF apresente um melhor desempenho clínico. A maior flexibilidade do instrumento TF pode ser associada ao fato de ser produzido a partir de fios de NiTi 2013 Dental Press Endodontics 19

5 [ artigo original ] Comparação da flexibilidade e da resistência torsional de automatizados de níquel-titânio que apresentam a fase R, o que garante maior flexibilidade, menor módulo de elasticidade e menor rigidez que os produzidos com fio austenítico convencional 20,21. Assim, essa liga permite uma maior quantidade de deformação elástica e plástica, quando submetido a um torque similar, em comparação a liga convencional. Nossos resultados corroboram outros estudos 7,22,23,24. Adicionalmente a isso, o fato dos TF serem produzidos pelo método de torção os diferencia dos outros dois grupos de testados, que são produzidos por usinagem. s torcidos apresentam um número significativamente menor de defeitos de acabamento superficial que os usinados 7,9, Os resultados do ensaio de torção do presente estudo revelaram que os ProFile suportaram valores de torque significativamente maiores que os RaCe e TF. Alguns fatores podem explicar essa diferença:» A geometria da secção reta transversal dos TF e RaCe tem a forma de um triângulo equilátero e o instrumento ProFile possui a secção reta transversal em forma de um triângulo convexo.» A resistência dos de NiTi acionados a motor, para a fratura em torção, é aumentada pelo aumento da área da secção transversal e pelo momento de inércia. O instrumento Profile Votex tem maior secção transversal.» Trabalhos anteriores mostram que existe uma correlação diretamente proporcional entre o diâmetro e a área da secção reta transversal 24,25, No entanto, não analisam a área da seção transversal, a qual depende tanto do diâmetro quanto da forma.» O método de fabricação dos e o tratamento termomecânico da liga também são fatores que podem ter influenciado os resultados do torque máximo. A variação do estado termomecânico final do instrumento determina a estrutura cristalina presente (austenita, martensita ou fase R), a qual possui propriedades mecânicas diferentes. Com relação ao ângulo de rotação, os resultados do presente estudo mostraram que os TF apresentaram ângulos de rotação significativamente maiores que os ProFile. Em contrapartida, não existiu uma diferença estatística significativa entre os TF e RaCe. Muitos autores sugerem que a resistência à torção deve ser avaliada pelo ângulo de rotação, não pelo torque máximo 28,33,34. Isso ocorre porque durante o uso clínico de manuais, o ângulo de rotação (medida em graus ou em número de voltas) até a fratura pode servir como um fator de segurança no que diz respeito à fratura em torção. O controle do ângulo de torção funciona como fator de segurança quando o instrumento é acionado manualmente. Ocorrendo a imobilização da ponta do instrumento endodôntico no interior de um canal radicular, o profissional tem condições de aplicar um torque com ângulo de rotação menor do que o valor do ângulo máximo em torção, impedindo, assim, a fratura por torção. Entretanto, para acionados a motor com giro contínuo não é possível controlar o ângulo de torção. Os motores controlam o valor do torque máximo para evitar a fratura 20,24,32,35. Outro parâmetro que deve ser considerado e que explica o maior ângulo para a fratura do instrumento TF está relacionado ao processo de fabricação e o acabamento superficial do instrumento. Apesar de o instrumento TF possuir pior acabamento superficial, os defeitos de fabricação são longitudinais e perpendiculares ao plano de fratura. As trincas de fratura são nucleadas e crescem com maior facilidade na direção dos defeitos longitudinais, sem formar o plano de fratura. Após o ensaio de torção, são observadas várias trincas na superfície do instrumento TF. Nos demais, em que os defeitos de fabricação são circunferenciais, a trinca formada cresce com maior facilidade ao longo das marcas de usinagem (grooves) e formam planos de fratura com menor ângulo de torção (Fig. 3). Os resultados obtidos no presente trabalho mostraram que existiu uma relação entre o torque máximo com a resistência à flexão e com o ângulo máximo de torção até a fratura. Essa relação pode ser explicada devido à diferença na geometria, na área da secção transversal e no momento de inércia dos. O desenho da secção transversal desempenha um importante papel no processo de fratura do instrumento, pois está relacionado com o fato da tensão máxima (Tmax) ser proporcional ao raio (R) e o torque (Mt) e inversamente proporcional ao momento de inércia (I), como pode ser verificado na equação Tmax = Mt R/I Dental Press Endodontics 20