EDILENE ANDRADE ROCHA

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1 EDILENE ANDRADE ROCHA VIDA EM FADIGA DE INSTRUMENTOS WAVEONE E PROTAPER OPERADOS EM MOVIMENTOS RECIPROCANTE OU CONTÍNUO E SUBMETIDOS A TESTES DINÂMICOS E ESTÁTICOS i

2 EDILENE ANDRADE ROCHA VIDA EM FADIGA DE INSTRUMENTOS WAVEONE E PROTAPER OPERADOS EM MOVIMENTOS RECIPROCANTE OU CONTÍNUO E SUBMETIDOS A TESTES DINÂMICOS E ESTÁTICOS Dissertação apresentada à Faculdade de Odontologia da Universidade Estácio de Sá, como parte dos requisitos para a obtenção do grau de Mestre em Odontologia (Endodontia). Orientadores: José Claudio Provenzano Hélio Pereira Lopes UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ RIO DE JANEIRO 2014 ii

3 DEDICATÓRIA Dedico este trabalho à Deus, senhor de todos os senhores, que me colocou neste mundo tão complexo com uma família mais que maravilhosa. iii

4 AGRADECIMENTOS Agradeço a meu pai um ser tão iluminado, especial e maravilhoso que me ensinou os valores da vida e do estudo. Sem este ser, tão humano, correto, autêntico, forte, e com tantas outras qualidades que aqui não cabem, eu sei que eu ousaria e seria muito menos. Tenho certeza que neste momento, ao lado de Deus, ele está vibrando com mais esta conquista em minha vida. Agradeço a minha mãe, uma supermulher que sempre conduziu a todos da família no caminho do bem, da justiça e do amor ao próximo. Uma mulher ímpar, que a cada conquista minha e de todos da família, exulta e vibra de uma maneira indescritível. Agradeço a minha sogra Mariinha e a meu sogro Miltom por todo o amor incondicional, incentivo e ajuda constante na criação de meus filhos. Em todos esses anos que tomaram como seus, os nossos pequenos. Agradeço a Izabella (Dindinha Bebela) e a seu marido Bruno, sem eles a jornada teria sido muito mais difícil. Em todos os momentos que foram padrinhos, educadores e amigos. Agradeço aos meus amados filhos Yusf, Yasser, Yuri e André, e peço desculpas por todos os momentos que faltei em horas que precisavam de mim. Eles sempre souberam e entenderam como esta etapa era importante para mim. Agradeço aos meus queridos irmãos Ed, Eder e Ednei, que entenderam as minhas idas e vindas, e minha ausência em momentos importantes. E que juntos de mim viveram um pouco deste mestrado com toda a dificuldade de ordem familiar que passamos nestes momentos. iv

5 Agradeço a meu marido que é um grande companheiro, que com todo o seu carinho, cuidado e paciência me ajudou nesta grande etapa, incentivando e permanecendo à meu lado. Tomando conta do nosso lar e dos nossos quatro filhos nos momentos de minha ausência. Ao Professor Hélio Pereira Lopes, que me recebeu tão bem na área que ele domina tanto, me atendendo com todo o carinho e boa vontade. Um exemplo verdadeiro de homem e educador, que me apresentou a este mundo tão lindo, o mundo dos instrumentos endodônticos. À Professora Márcia Valéria que apesar de estar distante, colocou-se a disposição em todas as horas que necessitei de sua ajuda. Agradeço aos professores do PPGO, principalmente à Luciana Armada, Mônica Schultz e José Claudio pelas orientações e conselhos na elaboração deste trabalho. Agradeço ao Professor Siqueira, pelo seu desprendimento em ensinar. Com certeza a odontologia, principalmente a Endodontia não seria a mesma sem ele. Agradeço a equipe da minha clínica, principalmente às minhas queridas amigas Drª Marcela (minha afilhada de profissão, que me alegra com todo o seu amor pela odontologia e com todo o carinho e cuidado que tem comigo e com nosso consultório) e Drª Sandra Regina que tão prontamente me sucederam quando necessário. Agradeço também a minha amiga Branca, que me ajuda a administrar o nosso negócio. v

6 ÍNDICE PÁGINA RESUMO... ABSTRACT... LISTA DE FIGURAS... LISTA DE TABELAS... LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS... vii viii ix xi xii 1. INTRODUÇÃO REVISÃO DE LITERATURA JUSTIFICATIVA HIPÓTESE OBJETIVOS MATERIAIS E MÉTODOS RESULTADOS DISCUSSÃO CONCLUSÕES REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXO vi

7 RESUMO Objetivos: Avaliar a influência do movimento reciprocante na vida em fadiga de instrumentos endodônticos submetidos a testes estáticos e dinâmicos. Materiais e Métodos: Os instrumentos rotatórios de NiTi utilizados foram WaveOne Primário e ProTaper F2. Os instrumentos foram inicialmente submetidos a um teste de flexão em cantiléver, em seguida, aos testes de flexão rotativa estáticos e dinâmicos. Instrumentos WaveOne foram operados em movimento reciprocante e ProTaper em rotação contínua. Resultados: Os valores de resistência à flexão média (carga máxima em gramas) dos instrumentos foram os seguintes: WaveOne Primário = 544,8; ProTaper F2 = 555,4. Não foi observada diferença significativa entre os instrumentos testados (p> 0,05). O tempo médio de fratura (em segundos) dos instrumentos submetidos a testes estáticos e dinâmicos foram os seguintes: WaveOne Primário = 93,5 (estático) e 267,6 (dinâmico); ProTaper F2 = 57,8 (estático) e 94,1 (dinâmico). O teste t de Student mostrou diferenças significativas em todas as comparações entre os instrumentos testados (p <0,05). Conclusões: Os resultados revelaram que os instrumentos operados em um movimento reciprocante e no modelo de teste dinâmico apresentou vida de fadiga prolongada. Palavras-chave: teste dinâmico; teste estático; fratura por flexão rotativa; resistência à fadiga; flexibilidade; movimento reciprocante. vii

8 ABSTRACT Objective: Evaluate the influence of reciprocating movement on the fatigue life of endodontic instruments subjected to static and dynamic tests. Materials and methods: The rotary NiTi instruments used were WaveOne Primary and ProTaper F2. The instruments were initially subjected to a cantilever-bending test, then to static and dynamic fatigue tests. WaveOne instruments were operated in reciprocating movement and ProTaper in continuous rotation. Results: The mean bending resistance values (maximum load in grams) of the instruments were as follows: WaveOne Primary = 544.8; ProTaper F2 = No significant difference was observed between the instruments tested (p>0.05). The mean time to fracture (in seconds) of the instruments subjected to static and dynamic tests were as follows: WaveOne Primary = 93.5 (static) and (dynamic); ProTaper F2 = 57.8 (static) and 94.1 (dynamic). The Student s t test revealed significant differences between the instruments tested (p<0.05). Conclusions: Findings revealed that instruments operated in a reciprocating movement and in the dynamic testing model presented prolonged fatigue life. Keywords: Dynamic test; static test; fatigue fracture; fatigue resistance; flexibility; reciprocating movement. viii

9 LISTA DE FIGURAS Página Figura 1- Mola de relógio... 2 Figura 2- Representação esquemática do movimento reciprocante: instrumento WaveOne, 170 em rotação com sentido anti-horário e 50 com rotação em sentido horário (ângulo de avanço de 120 ) Figura 3- Seção reta transversal do instrumento WaveOne Primário. Região apical (à direita) e seção coronal (à esquerda) Figura 4- Seção reta transversal do instrumento ProTaper F Figura 5- Corpo de prova posicionado para o ensaio Figura 6- Imagem representativa do instrumento WaveOne Primário Figura 7- Imagem representativa do instrumento ProTaper F Figura 8- Esquema representativo da obtenção do deslocamento vertical.. 27 Figura 9- Desenho esquemático do ensaio de flexão em cantiléver Figura 10- Desenho esquemático do canal metálico a ser utilizado nos ensaios de flexão rotativa Figura 11- Dispositivo empregado para fixação do canal simulado e do motor para realização do ensaio de flexão rotativa. Vista frontal do dispositivo (A), vista lateral (B) e vista lateral aproximada (C) Figura 12- Fotografia do ensaio de flexão rotativa em execução Figura 13- Fotografia do MEV Figura 14- Fratura visualizada pelo MEV no instrumento WaveOne Primário (A) aumento em 100X e (B) aumento em 500X Figura 15- Fratura visualizada pelo MEV no instrumento ProTaper F2 (C) aumento em 100X e (D) aumento em 500X ix

10 Figura 16- Seção reta transversal nos instrumentos testados. (A) WaveOne Primário e (B) ProTaper F2 (aumento de 100X) x

11 LISTA DE TABELAS Página Tabela 1- Média (± desvio padrão) da carga máxima em grama (gf) para flexionar os instrumentos WaveOne Primário e ProTaper F Tabela 2- Média (± desvio padrão) do tempo de fratura em segundos (s) dos instrumentos testados WaveOne Primário e ProTaper F xi

12 LISTA DE SIGLAS E ABREVIAÇÕES ADA: American Dental Association ANSI: American National Standards Institute D0: Diâmetro da ponta de um instrumento endodôntico EMF: Efeito Memória de Forma gf: Grama força IME: Instituto Militar de Engenharia MEV: Microscópio eletrônico de varredura NCF: Número de ciclos para a fratura NiTi: Níquel-titânio RJ: Rio de Janeiro rpm: Rotação por minuto SCR: Sistema de Canais Radiculares SE: Superelasticidade xii

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15 1. INTRODUÇÃO A infecção do sistema de canais radiculares (SCR) possui uma particularidade em relação às outras infecções do corpo, pois está limitada a um ambiente com acesso restrito ao sistema imunológico, dificultando assim o seu combate. Assim sendo, o único meio de tratamento é o acesso interno ao SCR de forma a proporcionar uma limpeza químico-mecânica do mesmo, com o intuito de eliminar a infecção microbiana (SIQUEIRA Jr & RÔÇAS, 2011). O SCR tem uma anatomia complexa, apresentando na maioria dos casos: canais laterais, acessórios, secundários e comunicações. E quanto mais posterior na arcada o dente estiver, normalmente mais complexa é a sua anatomia. Para limpar completamente esse sistema de canais o profissional deve usar técnicas que consigam otimizar o preparo químico-mecânico, de forma a atingir a maior área possível do canal, inclusive as irregularidades (ROLDI et al., 2010). Por isso, o tratamento endodôntico, principalmente os canais curvos, é um grande desafio para os profissionais. Problemas como o transporte apical e o desvio no trajeto do canal podem ocorrer pela dificuldade que o instrumento tem em seguir o trajeto original do canal, fazendo com que o tratamento não atinja o fim necessário que é a redução da infecção a nível compatível de saúde do canal radicular (HAÏKEL et al., 1999). Os instrumentos endodônticos são fabricados em: aço carbono, aço inoxidável e níquel-titânio (NiTi). A princípio, o único material em que os instrumentos endodônticos eram fabricados era o aço carbono, que é um material que possui uma baixa flexibilidade e uma alta taxa de corrosão. Há várias décadas os instrumentos estão na sua grande maioria sendo fabricados em aço inoxidável, que são mais flexíveis, mas muitas vezes devem ser pré- 1

16 curvados para poderem acompanhar a curvatura do canal (WEINE et al., 1975). Segundo LOPES et al. (2010a), o primeiro instrumento endodôntico foi fabricado em 1838 por MAYNARD, a partir de uma mola de relógio. A mola estendida era introduzida no canal radicular e arrastada contra suas paredes, visando esvaziá-lo (Figura 1). Figura 1- Mola de relógio. De acordo com LOPES et al. (2010a), em 1958 durante a 2ª Conferência Internacional de Endodontia, foi sugerido uma padronização dos instrumentos endodônticos e a substituição dos instrumentos em uso por novos instrumentos padronizados. Até esta data os instrumentos eram fabricados pelo livre arbítrio dos fabricantes, e não existiam especificações exatas quanto ao diâmetro, conicidade, comprimento da parte de trabalho e na distribuição da numeração. Entretanto, somente em 1962 a American Dental Association (ADA) aprovou o desenho dos novos instrumentos e suas respectivas nomenclaturas, servindo de base para o desenvolvimento das normas internacionais. Foi adotada uma 2

17 padronização dos instrumentos endodônticos, levando em conta a geometria, o comprimento e a conicidade (0,02 mm/mm e uma tolerância de 0,02 mm para mais ou para menos nos diâmetros das pontas). Até 1960 todos os instrumentos endodônticos eram fabricados com aço carbono, a partir desta data o aço inoxidável passou a ser empregado com maior frequência, devido às vantagens de sua liga em comparação ao aço carbono. A liga de aço inoxidável apresenta uma maior tenacidade, dureza, capacidade de corte, resistência à corrosão e à fratura quando comparada com a liga de aço carbono. Assim sendo, em 1982 a ADA recomendou uma revisão na especificação de número 28, retirando desta os instrumentos de aço carbono (LOPES et al., 2010a). O uso da liga NiTi em Endodontia foi primeiramente descrito por WALIA et al. (1988), onde os autores empregaram um instrumento de NiTi nº 15 produzido experimentalmente a partir de fios ortodônticos para o estudo. Foram realizados três ensaios mecânicos: flexão em cantiléver, torção em sentido horário e torção em sentido anti-horário. Um instrumento de aço inoxidável padrão ISO (International Organization for Standardization) nº 15 foi usado nos mesmos testes com intuito de servir como controle. A pesquisa demonstrou ótimos resultados para a liga NiTi que tem baixo módulo de elasticidade em comparação com a liga de aço inoxidável. Em pesquisas comparando a liga NiTi e a liga de aço inoxidável, foi demonstrado que devido a alta ductilidade da liga NiTi, os instrumentos fabricados com esta liga, tiveram uma maior resistência a fratura por torção em sentido horário e sentido anti-horário (WALIA et al., 1988; HILT et al., 2000). Os benefícios dos instrumentos fabricados com a liga NiTi levaram a um aumento da instrumentação acionada a motor por dentistas de todo o mundo. 3

18 Com o aumento da utilização destes instrumentos, os fabricantes aperfeiçoam e criam a cada dia novos produtos com diferentes geometrias, tentando melhorar o desempenho clínico dos mesmos. Portanto, é importante salientar que avaliações do comportamento mecânico destes novos instrumentos, tornam-se necessárias a fim de ajudar o profissional a realizar uma seleção baseada em evidências, pois os fabricantes oferecem poucas informações sobre o comportamento destes instrumentos colocados no mercado (AL- HADLAQ et al., 2010). A fratura de instrumentos é uma grande preocupação em Endodontia. Os instrumentos de aço inoxidável na maioria das vezes demonstram alguma deformação plástica antes de sua fratura por torção, assim os profissionais podem avaliar as alterações provocadas nestes instrumentos indicando quando eles devem ser descartados, para evitar um acidente no interior do canal. No entanto, o instrumento de NiTi pode fraturar sem antes apresentar uma deformação aparente, capaz de alertar o operador quanto à fratura eminente, e assim pode causar um risco maior de falha (PRUETT et al., 1997). A fratura dos instrumentos endodônticos durante o uso clínico na preparação do canal radicular, geralmente está associada a fatores como: desconhecimento das propriedades mecânicas da liga metálica, à impossibilidade de observar defeitos de fabricação, as deformações criadas nos instrumentos e a ausência de habilidade do profissional (LOPES et al., 2000). O conhecimento sobre o comportamento mecânico dos instrumentos endodônticos de NiTi convencional e de NiTi M-Wire acionados com giro contínuo ou com movimento reciprocante, é essencial para a escolha profissional do instrumento a ser empregado no tratamento dos canais 4

19 radiculares. A falta de informação por parte do fabricante do comportamento mecânico de um instrumento dificulta na escolha do instrumento mais adequado para o tratamento. Em função do exposto este estudo buscou a realização de diversos ensaios mecânicos que visam determinar alguns comportamentos dos instrumentos endodônticos, fornecendo informações para um uso mais seguro destas ferramentas de trabalho na prática clínica. Portanto, este estudo visa avaliar e comparar através de ensaios mecânicos, a vida em fadiga dos instrumentos WaveOne Primário e ProTaper F2. 5

20 2. REVISÃO DE LITERATURA 2.1 Liga Níquel-Titânio (NiTi) BUEHLER et al. (1963) desenvolveram para a NASA (National Aeronautic and Space Administration), uma liga especial denominada NiTi para ser utilizada em peças e instrumentos destinados ao programa espacial, em virtude de suas propriedades antimagnéticas e sua resistência à corrosão. Essas ligas receberam a denominação genérica de Nitinol, pois foram desenvolvidas no Naval Ordenance Laboratory- um centro de pesquisas da Marinha Norte-Americana. A origem do nome NiTiNOL: Ni de níquel, Ti de titânio e NOL de Naval Ordenance Laboratory (Silver Springs, Maryland, EUA). A NiTiNOL representa uma família da liga NiTi que apresenta propriedades únicas como: efeito memória de forma (EMF) e superelasticidade (SE) (THOMPSON, 2000; LOPES et al., 2010a). A SE é a competência inerente da liga NiTi em recuperar a sua forma original após deformação além do seu limite elástico convencional (LOPES et al., 2010c), e o EMF é a capacidade também inerente da liga NiTi de voltar à sua posição original mesmo quando mantida por longo tempo flexionada no interior de um canal radicular. Essas características estão associadas à transformação das diferentes fases cristalinas na fabricação da liga (WEINE, 1996), fazendo com que ocorra uma mudança de sua fase no estado sólido: transformação martensítica que pode ser induzida pela aplicação de tensão ou pela redução da temperatura (THOMPSON, 2000). A SE dos instrumentos mecanizados de NiTi permite ao profissional produzir a forma do canal radicular desejável (cônica), diminuindo a tendência para o deslocamento apical. Apesar desta vantagem, os instrumentos de NiTi tem um risco elevado de fratura (CHEN & MESSER, 2002; PETERS, 2004). 6

21 Estas novas propriedades da liga NiTi (SE e EMF), permitiram a fabricação de instrumentos com novas geometrias e conicidades (GLOSSON et al., 1995; GUTMANN & GAO, 2012). A maior parte dos metais pode ser deformada elasticamente até 0,1 a 0,2% de seu comprimento inicial (Lei de Hooke). As ligas NiTi podem ser deformadas em até 8% sem apresentar deformação residual após a retirada do carregamento, esta propriedade faz com que esta liga tenha uma menor resistência à deformação elástica, tendo assim uma menor rigidez e mais facilidade em seguir a trajetória do canal radicular sem desvios apicais. Esta propriedade de SE da liga NiTi é a sua principal diferença em relação às ligas de aço inoxidável. Os instrumentos que são fabricados com o aço inoxidável possuem uma maior resistência à deformação elástica e assim uma maior rigidez, fazendo com que em canais curvos este instrumento exerça uma força excessiva contra a parede externa da curvatura do canal, apresentando um maior desvio no trajeto original do canal radicular (LOPES et al., 2010c). A maioria dos instrumentos usados em Endodontia são feitos com liga NiTi que apresenta pequeno módulo de elasticidade, cerca de 1/4 a 1/5 quando comparados com a liga de aço inoxidável, portanto, tem alta elasticidade, alta resistência a deformação plástica e uma maior resistência à fratura. A alta elasticidade da liga NiTi diminui o deslocamento apical e a modificação do trajeto original do canal radicular (SERENE et al., 1995; WEINE, 1996). Esta liga também é altamente resistente à corrosão e é biocompatível (SERENE et al., 1995). O uso da liga NiTi trouxe inúmeros benefícios para o tratamento endodôntico, propiciando uma maior ampliação do canal, principalmente em 7

22 canais com grandes curvaturas que não eram possíveis de serem preparados com instrumentos fabricados com aço inoxidável (LOPES et al., 2010c). Após a introdução da liga NiTi na fabricação de instrumentos endodônticos manuais, surgiram os instrumentos de NiTi para emprego com motores pneumáticos ou elétricos em rotação contínua ou alternada (SIQUEIRA Jr & LOPES, 2011). As características mecânicas da liga NiTi associadas com desenhos inovadores oferecidos por diferentes fabricantes, levaram a uma maior segurança e efetividade no preparo dos canais radiculares, principalmente na ampliação de canais curvos diminuindo os transportes apicais (YOSHIMINE et al., 2005). WEINE (1996) afirma que a flexibilidade da liga NiTi desempenha um papel importante no tratamento de canais curvos ou acentuadamente curvos, pois os instrumentos fabricados com esta liga acompanham com mais facilidade a anatomia do canal desde a sua entrada até o forame apical. Segundo BERENDT (2007), novos métodos de fabricação de fios produzidos com a liga NiTi tem sido desenvolvidos para melhorar as propriedades mecânicas dos instrumentos endodônticos, aumentando assim a flexibilidade e a resistência à fratura por fadiga e por torção. Entre estes novos fios, destaca-se o fio M-Wire que é produzido por uma tecnologia especial termomecânica. Depois de um estudo envolvendo metalurgia, YE & GAO (2012), declararam que os instrumentos fabricados com a liga NiTi com tecnologia M- Wire são mais resistentes do que os instrumentos fabricados com liga NiTi convencional, devido à microestrutura nano cristalina martensítica desta nova liga. 8

23 De acordo com THOMPSON (2000), a fabricação de instrumentos endodônticos de NiTi a partir de fios com tecnologia M-Wire (superelásticos) é muito mais complexa que a fabricação de instrumentos de aço inoxidável, devido à necessidade de usinagem. Depois que se obtém o lingote da liga NiTi ele é submetido a vários processos termomecânicos antes de o fio ser usinado para a fabricação do instrumento. PEREIRA et al. (2012) após um estudo comparando as propriedades físicas e mecânicas de instrumentos endodônticos fabricados com liga NiTi convencional, e instrumentos fabricados com liga NiTi com tecnologia M-Wire, notaram que os instrumentos fabricados com liga M-Wire apresentavam propriedades físicas e mecânicas que ofereciam mais flexibilidade e resistência à fadiga. De acordo com LOPES et al. (2013) duas propriedades são muito importantes para o desempenho clínico de instrumentos em canais curvos: flexibilidade e resistência à fadiga. Em 2011 foram lançados no mercado dois sistemas de instrumentos: WaveOne (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Suíça) e Reciproc (VDW, Munique, Alemanha). Estes instrumentos são de uso único, acionados com um novo tipo de movimento (oscilatório ou reciprocante) e são fabricados com liga NiTi com tecnologia termomecânica (M-Wire) (YE & GAO, 2012). O movimento reciprocante reduz a intensidade da tensão aplicada ao instrumento invertendo a rotação do giro: o instrumento Reciproc gira 150 no sentido anti-horário, seguido de uma rotação de 30 no sentido horário e o instrumento WaveOne gira 170 no sentido anti-horário, seguido de uma rotação de 50 no sentido horário, com 350 rpm (KIM et al., 2012a). No movimento reciprocante, o instrumento gira no sentido anti-horário e horário com 120 de diferença entre os dois movimentos. Para cada três ciclos, 9

24 há uma rotação completa do instrumento de 360. Quando o instrumento gira no sentido de corte (sentido anti-horário- maior ângulo), ele avança no canal e corta a dentina. Ao girar no sentido oposto (sentido horário- menor ângulo) o instrumento é liberado do esforço de corte. O resultado final promove o avanço do instrumento no sentido apical do canal de forma quase automática. Esta ação aumenta a vida em fadiga do instrumento e diminui o tempo de trabalho para a instrumentação do canal radicular (BÜRKLEIN & SCHÄFER, 2012; GAVINI et al., 2012). O desenvolvimento de instrumentos endodônticos utilizados com movimento reciprocante, foi uma maneira encontrada para reduzir a incidência de fratura. O movimento reciprocante pode ser descrito como um movimento de oscilação, em que um instrumento gira numa direção e inverte a sua direção antes de completar um ciclo completo no canal radicular. Neste movimento, o instrumento gira com uma distância angular menor do que em um movimento rotativo contínuo, submetendo o instrumento à valores mais baixos de tensão. Consequentemente, um instrumento deve ter uma vida prolongada à fadiga, quando usado em movimento oscilatório (WAN et al., 2011) Sistema WaveOne Segundo o fabricante, o sistema WaveOne é composto por apenas três instrumentos (para uso em canais atresiados, médios e amplos) e apenas um instrumento é utilizado para todo o tratamento do canal radicular (sistema de uso único). Além disto, os instrumentos já são esterilizados evitando assim a infecção cruzada. A seção transversal é triangular com perfil sinuoso, proporcionando ao instrumento um maior poder de corte e uma maior flexibilidade. Está disponível nos comprimentos úteis de 21, 25 e 31 mm e nas 10

25 conicidades e diâmetros em D0 (Diâmetro da ponta da parte de trabalho de um instrumento endodôntico) de 21/06; 25/08 e 40/08. De acordo com o fabricante o sistema WaveOne é um novo sistema endodôntico que utiliza a tecnologia alternativa ou reciprocante (Figura 2). Figura 2- Representação esquemática do movimento reciprocante: instrumento WaveOne, 170 em rotação com sentido anti-horário e 50 com rotação em sentido horário (ângulo de avanço de 120 ). O sistema WaveOne possui uma seção que varia ao longo eixo do instrumento (Figura 3), onde na parte média e mais próxima ao cabo possui formato de triângulo e na região próxima ao ápice do instrumento este triângulo sofre uma modificação devido a adição de concavidade (MACHADO et al., 2012; DE-DEUS et al., 2013). Figura 3- Seção reta transversal do instrumento WaveOne Primário. Região apical (à direita) e seção coronal (à esquerda). 11

26 . MACHADO et al. (2012) afirmaram que a seleção do instrumento do sistema WaveOne que deve ser usado, depende do instrumento manual exploratório utilizado para cada caso. Quando se usa um instrumento manual nº 10 com resistência de penetração, deve-se fazer o uso da Small, na maior parte dos casos utiliza-se a Primary e quando o instrumento exploratório nº 20 penetrar facilmente até o limite de trabalho, utiliza-se a Large. O sistema de instrumentos endodônticos WaveOne representa o conceito de um instrumento único para um único uso. Sendo capaz de fazer a limpeza dos canais radiculares com um único instrumento, conseguindo assim atingir os objetivos mecânicos e biológicos do preparo radicular, possibilitando a modelagem do canal radicular para a realização de uma boa obturação tridimensional. O sistema de acordo com os autores é composto por apenas três instrumentos: Small (amarelo- 0,21 mm de diâmetro e taper 0,06 constante), Primary (vermelho- 0,25 mm de diâmetro e taper 0,08 de D1 a D3, diminuindo gradativamente de D4 a D16) e Large (preto- 0,40 mm de diâmetro e taper 0,08 de D1 a D3, diminuindo gradativamente de D4 a D16) (WEBBER et al., 2011; MACHADO et al., 2012; RUDDLE, 2012). WEBBER et al. (2011) afirmaram que o instrumento WaveOne promove uma adequada instrumentação e modelagem em mais de 90% dos casos, mas, em alguns casos pode ser necessário usar um segundo instrumento para complementar a limpeza e a modelagem do SCR. Mesmo utilizando dois instrumentos, a técnica mostra-se mais segura e vantajosa que os sistemas de instrumentos produzidos com liga NiTi convencional (mecanizados com múltiplas limas). 12

27 2.1.2 Sistema ProTaper Universal De acordo com LOPES et al. (2010a), os instrumentos do sistema ProTaper Universal são fabricados com liga NiTi convencional pela Dentsply Instruments (Ballaigues, Suíça). O sistema é constituído por dois tipos de instrumento: os modeladores (shaping files) e os de acabamento (finishing files). Os instrumentos modeladores apresentam conicidade com dimensões variadas e crescentes ao longo da haste helicoidal cônica no sentido de D16, e mostram seção reta transversal triangular com perfil convexo (Figura 4). São empregados para alargar o corpo do canal (segmento cervical) (LOPES et al., 2010a). Figura 4- Seção reta transversal do instrumento ProTaper F2. Os instrumentos de acabamento apresentam conicidade com dimensões variáveis e decrescentes ao longo da haste helicoidal cônica no sentido de D16. Mostram seção reta transversal com duas formas diferentes ao longo de sua haste de corte helicoidal. Até 12 mm a partir da ponta, o perfil das paredes dos canais helicoidais é côncavo e a seguir até D16 é convexa. São 13

28 empregados para alargar o segmento apical dos canais radiculares (LOPES et al., 2010a) Flexibilidade dos instrumentos de NiTi A flexibilidade é considerada como a flexão elástica de um instrumento endodôntico quando é aplicada uma carga na sua extremidade, perpendicular ao eixo longitudinal do instrumento (LOPES et al., 2006). Um instrumento com maior resistência à flexão elástica é considerado menos flexível ou mais rígido e menos resistente à fratura por flexão rotativa (fadiga). A fratura por fadiga ocorre devido à compressão e tração repetidas no ponto de flexão máxima de um instrumento endodôntico ao girar no interior de um canal curvo (LOPES et al., 2011). Segundo TURPIN et al. (2000), os instrumentos fabricados com liga NiTi tem a flexibilidade influenciada pelas propriedades geométricas em que são produzidos, e pela composição e tratamento termomecânico da liga NiTi. A alta flexibilidade dos instrumentos de NiTi está relacionada ao baixo módulo de elasticidade e ao comportamento superelástico da liga NiTi. Além das mudanças nas características geométricas dos instrumentos e nas modificações na composição da liga NiTi, tratamentos térmicos foram desenvolvidos para aumentar essa característica de SE e consequentemente aumentar a resistência à fratura em fadiga (VIANA et al., 2010). A seção reta transversal dos instrumentos é um fator predominante para afetar a resistência à flexão dos mesmos. Quanto maior o diâmetro, a área da seção reta transversal e a conicidade, maior é a área total do instrumento, portanto, maior a sua rigidez (TRIPI et al., 2006; VIANA et al., 2010). Assim sendo, alguns métodos são utilizados pelos fabricantes para aumentar a flexibilidade do instrumento, como a diminuição da área da seção reta 14

29 transversal, com o aumento da profundidade dos canais helicoidais. Qualquer alteração na configuração do desenho do instrumento pode alterar o seu comportamento mecânico durante a fadiga (TRIPI et al., 2006). Quanto maior a flexibilidade de um instrumento endodôntico, normalmente menor será a probabilidade de ocorrer desvio apical durante o preparo do SCR, e maior será a sua vida em fadiga (ELIAS & LOPES, 2007). Segundo estudos de LOPES et al. (2011), um instrumento endodôntico é considerado rígido quando ao ser submetido a carga externa, momento ou torque, apresenta resistência à deformação em flexão, em dobramento ou em torção. Quando a resistência é pequena e a deformação é grande, dizemos que o corpo é flexível (apresenta baixa resistência à deformação elástica). A flexibilidade influencia na trajetória seguida pelo instrumento inserido no interior de um canal radicular. Cada instrumento irá seguir uma trajetória, com curvatura mais ou menos acentuada, dependendo de sua flexibilidade (PLOTINO et al., 2010a), e poderá seguir uma trajetória diferente da curvatura original do canal (PLOTINO et al., 2009; LOPES et al., 2010a). A resistência em flexão de um instrumento endodôntico depende de vários fatores como: geometria da sua haste de corte helicoidal cônica, natureza e módulo de elasticidade da sua liga metálica, força aplicada, comprimento da parte de trabalho do instrumento e do momento de inércia da seção reta transversal do instrumento (ELIAS & LOPES, 2007; LOPES et al., 2010d). Os instrumentos endodônticos de NiTi mecanizados de mesmo diâmetro nominal em D0 podem apresentar resistência em flexão diferente, e esta resistência em flexão pode influenciar no formato final do preparo em um canal radicular curvo, como pode também influenciar na sua resistência à fratura por 15

30 fadiga. Quanto maior a flexibilidade dos instrumentos, mais centrado ficará o preparo do canal radicular e maior será a sua resistência à fratura por fadiga (KIM et al., 2010; LOPES et al., 2010d). 2.2 Fratura dos instrumentos endodônticos em flexão rotativa A resistência à fratura por fadiga é quantificada pelo número de ciclos que um instrumento endodôntico é capaz de suportar em um nível de tensão específico até a sua fratura. O número de ciclos é obtido pela multiplicação do tempo para ocorrer à fratura pela velocidade da rotação empregada no ensaio (LOPES et al., 2009a; LOPES et al., 2010c). De acordo com LOPES et al. (2010c), o número de ciclos é cumulativo e está relacionado à intensidade das tensões trativas e compressivas impostas na região de flexão de um instrumento (geometria do canal artificial) durante o ensaio de flexão rotativa. Os instrumentos endodônticos sofrem variadas tensões durante a instrumentação de um canal radicular (LOPES et al., 2006; LOPES et al., 2011), estas tensões variam com a anatomia do canal, com a geometria dos instrumentos e com a habilidade do profissional. Tensões variadas junto com pontos concentradores de tensão podem levar à fratura dos instrumentos endodônticos durante o preparo químico-mecânico (LOPES et al., 2010c). Os instrumentos endodônticos são normalmente difíceis de serem fabricados, pois possuem pequenas dimensões, configuração geométrica complicada e variações bruscas de dimensões. Estes instrumentos apresentam na sua superfície inúmeros defeitos de acabamento (ranhuras, rebarbas e microcavidades) que podemos observar pelo Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) e que induzem no instrumento uma maior concentração de tensão (LOPES et al., 2000). 16

31 Segundo LOPES et al. (2010a) no processo de fabricação de um instrumento endodôntico por usinagem, os cristais que ficam alinhados na direção da trefilação do fio metálico são cortados promovendo uma redução do diâmetro do fio, esses cortes em conjunto aos defeitos de acabamento superficial, funcionam como pontos concentradores de tensão, fazendo com que ocorra a fratura por flexão rotativa do instrumento antes do tempo previsto. Além disso, SERENE et al. (1995) afirmaram que a usinagem do instrumento endodôntico resulta em uma superfície com alta concentração de defeitos, que podem comprometer a capacidade de corte, facilitar a corrosão e a nucleação de microtrincas. KUHN et al. (2001) demonstraram que o acabamento superficial dos instrumentos são um fator importante no processo de fratura, e afirmaram que procedimentos de polimento elétrico deveriam ser utilizados durante a fabricação para reduzir os defeitos que decorrem da usinagem do fio metálico. As fraturas de instrumentos acionados a motor podem ocorrer por torção ou por fadiga em flexão rotativa (LOPES & ELIAS, 2001). A fratura por torção ocorre quando a ponta do instrumento fica imobilizada no interior do canal, enquanto a sua haste continua em rotação (LOPES & ELIAS, 2001). O melhor recurso para reduzir a ocorrência da fratura por torção é não imobilizar o instrumento no interior do canal durante o seu uso, o que é alcançado com o conhecimento da geometria dos instrumentos, dos princípios da instrumentação mecanizada e com a habilidade e experiência do profissional (LOPES et al., 2010b). A fratura por fadiga ocorre quando um instrumento é girado no interior de um canal curvo, enquanto tensões trativas e compressivas são geradas alternadamente levando ao acúmulo de defeitos microestruturais no ponto de 17

32 flexão máxima de um instrumento endodôntico (PRUETT et al., 1997; LOPES et al., 2006; LOPES et al., 2013). Esta fratura ocorre sem deformação plástica visível, e segundo um estudo de INAN & GONULOL (2009) foi a causa de 71,58% das fraturas de instrumentos utilizados na prática clínica endodôntica durante um período de 12 meses. É impossível controlar com segurança o número de ciclos de carregamento e a intensidade das tensões na região de flexão de um instrumento endodôntico antes da sua fratura durante o uso clínico. Porém, isso pode ser diminuído empregando uma menor velocidade de rotação, diminuindo o tempo que o instrumento permanece girando em canais radiculares curvos, não flambando o instrumento no interior do canal radicular (quando se aumenta o carregamento de tal modo que a velocidade de avanço imposta ao instrumento é maior do que a sua velocidade de corte na direção apical), reduzindo o tempo de uso do instrumento, aumentando a distância de avanço e retrocesso do instrumento no interior de um segmento curvo de um canal radicular e mantendo a velocidade de avanço e giro constante (LOPES & ELIAS, 2001). 2.3 Ensaios mecânicos Os ensaios mecânicos são executados com o objetivo de se determinar a relação existente entre os esforços aplicados no material e sua reação a esses esforços. Com base nos resultados obtidos é possível predizer o comportamento e as condições de carregamento que produzem deformação e fratura nos materiais (ELIAS & LOPES, 2007). Nestes ensaios são analisadas determinadas propriedades mecânicas dos materiais ou dos produtos acabados. Não existe um ensaio capaz de fornecer todas as propriedades mecânicas dos materiais ou que simule 18

33 completamente o emprego dos instrumentos endodônticos. Quanto maior o número de propriedades mecânicas que se deseja determinar ou maior a complexidade do carregamento, mais diversificados serão os ensaios. Por este motivo, os resultados obtidos nos diferentes ensaios mecânicos são complementares (ELIAS & LOPES, 2007; LOPES et al., 2010a). Os ensaios mecânicos são realizados com corpos de prova de formas e dimensões padronizadas, e são testados em máquinas e equipamentos especiais (Figura 5). Os corpos de prova são preparados com base nas especificações das normas ou empregam-se os produtos no estado como são comercializados (como os instrumentos endodônticos). Figura 5- Corpo de prova posicionado para o ensaio Ensaio de flexão em cantiléver LOPES et al. (2010d) consideram o ensaio de flexão em cantiléver como um ensaio não destrutivo dos instrumentos, onde a força aplicada é aumentada lentamente e o tempo de ensaio é de alguns minutos. 19

34 O ensaio de flexão em cantiléver serve para avaliar a resistência à flexão do instrumento e verificar sua flexibilidade, que é um fator influenciador importante nos ensaios de flexão rotativa. Quanto maior a flexibilidade apresentada pelo instrumento, maior será sua resistência à fadiga estática ou dinâmica (PRUETT et al., 1997; LOPES et al., 2006; PARASHOS & MESSER, 2006). O ensaio de flexão em cantiléver é utilizado para determinar a rigidez dos instrumentos endodônticos. Consiste em aplicar uma carga trativa na direção perpendicular do longo eixo do instrumento e medir sua resistência ao encurvamento (valor da intensidade da carga necessária para deslocar o instrumento a uma distância pré-determinada). Quanto maior a intensidade da carga necessária, mais rígido é o instrumento (ELIAS & LOPES, 2007). A resistência em flexão de um instrumento endodôntico pode influenciar na conicidade final de um canal curvo e na sua resistência a fratura por fadiga. Vários autores demonstraram que instrumentos mais flexíveis, apresentam maior resistência a fratura por fadiga e mantém o preparo de canais curvos mais centrados (SERENE et al., 1995; KIM et al., 2010; LOPES et al., 2010d) Ensaio de flexão rotativa O ensaio de flexão rotativa possui o objetivo de determinar a resistência à fadiga de um instrumento testado. Consiste em manter o instrumento girando livremente no interior de um canal curvo com diâmetro maior do que o do instrumento. O instrumento deve girar dentro do seu regime elástico até o momento de sua fratura (LOPES et al., 2009b). O ensaio de flexão rotativa é considerado estático quando um instrumento endodôntico gira no interior de um canal curvo permanecendo em uma mesma distância, ou seja, sem deslocamento longitudinal de avanço e 20

35 retrocesso. Porém, quando um instrumento é movimentado longitudinalmente com avanço e retrocesso, este ensaio é denominado dinâmico (LOPES et al., 2010d). A especificação nº 28 da American National Standards Institute (ANSI)/ ADA de 1988, acorda que os ensaios de resistência à fadiga devem ser realizados de forma estática. Todavia, vários estudos demonstraram a importância do movimento de retrocesso e avanço do instrumento no interior do canal (movimento axial) durante o ensaio de flexão rotativa, melhorando a distribuição das tensões no corpo do instrumento e prolongando assim, sua vida em fadiga (DEDERICH & ZAKARIASEN, 1986; LOPES et al., 2013; SOARES et al., 2013). O ensaio de flexão rotativa dinâmico foi considerado uma melhor simulação da situação clínica, além de proporcionar um aumento na vida em fadiga do instrumento ensaiado (YAO et al., 2006; KIM et al., 2012b; LOPES et al., 2013; SOARES et al., 2013). A influência do movimento axial nos instrumentos em ensaios de flexão rotativa foi avaliada em um estudo, e os resultados mostraram que o ensaio de flexão dinâmico quando comparado ao ensaio de flexão estático, aumentou substancialmente a vida em fadiga dos instrumentos entre 230% e 530% (DEDERICH & ZAKARIASEN, 1986). YAO et al. (2006) em um estudo para avaliar a vida em fadiga dos instrumentos endodônticos, compararam o diâmetro da ponta do instrumento, a conicidade e a área da seção reta transversal, e concluíram que a área da seção reta transversal é o fator preponderante para a fratura em fadiga de um instrumento rotatório específico. SOARES et al. (2013) em um estudo utilizando instrumentos rotatórios de NiTi do sistema Mtwo (VDW, Munique, Alemanha), demonstraram que o 21

36 ensaio dinâmico aumentou a vida em fadiga dos instrumentos em 254%, os dados foram analisados pelo teste t de Student com um nível de significância de 5%. O ensaio de fadiga dinâmico neste estudo foi feito através de um aparelho mecânico e com o uso de um canal artificial de aço inoxidável, de uma maneira confiável, para padronizar o teste sem a interferência humana. 22

37 3. JUSTIFICATIVA A compreensão das propriedades mecânicas dos instrumentos endodônticos é essencial para guiar o profissional na escolha do sistema mais apropriado para a modelagem de canais curvos, e no desempenho de métodos mais eficazes para melhorar o tratamento endodôntico. A partir deste fato verifica-se a importância da realização de trabalhos que avaliem essas características mecânicas e proporcionem uma maior quantidade e qualidade de informações, de forma a oferecer mais segurança para os profissionais que fazem uso destes novos sistemas em sua prática clínica. 23

38 4. HIPÓTESE A natureza da liga metálica na fabricação dos instrumentos endodônticos pode influenciar na flexibilidade (resistência em flexão) e na resistência a fratura por flexão rotativa. Acredita-se que os instrumentos WaveOne Primário por serem fabricados com liga NiTi com tecnologia M-Wire (desenvolvida para melhorar as propriedades mecânicas dos instrumentos) são mais flexíveis e resistem mais à fratura por flexão rotativa (fadiga), quando comparados aos instrumentos ProTaper F2. 24

39 5. OBJETIVOS 5.1. Objetivo Geral Avaliar e comparar a resistência a fratura por flexão rotativa dos instrumentos WaveOne Primário, fabricados a partir de liga NiTi M-Wire e acionados por movimento reciprocante, com os instrumentos ProTaper F2 fabricados a partir da liga NiTi convencional e acionados com rotação contínua à direita Objetivos específicos -Avaliar e comparar os resultados obtidos por meio do ensaio de flexão em cantiléver (45 ); -Realizar os ensaios de flexão rotativa estático e dinâmico e comparar os resultados; -Analisar, por meio do MEV, a superfície de fratura e a configuração das hastes helicoidais cônicas dos instrumentos submetidos aos testes de flexão rotativa estático e dinâmico. -Os instrumentos WaveOne Primário serão acionados por meio do movimento reciprocante e o ProTaper F2 com giro contínuo à direita. 25

40 6. MATERIAIS E MÉTODOS 6.1 Instrumentos Todos os ensaios foram realizados no Instituto Militar de Engenharia (IME) do Rio de Janeiro (RJ). Foram utilizados neste estudo quarenta e quatro instrumentos rotatórios de NiTi. Sendo vinte e dois instrumentos WaveOne Primário (Figura 6) e vinte e dois instrumentos ProTaper F2 (Figura 7). Todos os instrumentos possuem um diâmetro nominal de 0,25 mm em D0, comprimento de 25 mm e 0,08 mm/mm de conicidade de D0 até D3. Foram usados dez instrumentos de cada marca em cada ensaio (estático e dinâmico) e quatro instrumentos de cada marca para avaliação da seção reta transversal (embutidos em resina acrílica). Os instrumentos WaveOne Primário foram operados em movimento alternativo reciprocante (à esquerda e à direita) e os instrumentos ProTaper F2 em rotação contínua á direita.. Figura 6- Imagem representativa do instrumento WaveOne Primário. Figura 7- Imagem representativa do instrumento ProTaper F2. 26

41 6.2 Ensaios de flexão em cantiléver O objetivo destes ensaios é avaliar a flexibilidade de um instrumento através da sua resistência à flexão em cantiléver (45 ). Quanto mais flexível o instrumento se revela no teste de flexão em cantiléver, menos resistente à flexão, e menos rígido é seu comportamento. Este ensaio mostra a medida do deslocamento elástico do instrumento, fornecendo o diagrama força (gf- grama força) X deslocamento (mm) (Figura 8). Figura 8- Esquema representativo da obtenção do deslocamento vertical. A flexibilidade dos instrumentos foi avaliada pelo teste de flexão em cantiléver descritas por SERENE et al. (1995) e modificadas por LOPES et al. (2010e). O ensaio de flexão em cantiléver foi realizado por meio do uso de uma máquina de ensaio Universal DL (Emic, São José dos Pinhais, PR, Brasil) que promoveu a aplicação de uma carga trativa concentrada na 27

42 extremidade livre do instrumento. O estado de tensão induziu uma tensão compressiva na parte superior e trativa na parte inferior da parte helicoidal cônica do instrumento endodôntico ensaiado. Nestes testes os instrumentos foram aprisionados com sua haste de fixação em uma morsa metálica com angulação de 45% em relação ao eixo horizontal que estava fixa a um torno de bancada. Em um ponto a 3 mm do ápice do instrumento, foi colocado uma morsa metálica de 6,3g onde foi aplicada a força. Para determinar o resultado final (força necessária para a flexão), foi retirado o peso da morsa metálica. A transmissão da força foi feita por meio de um fio flexível de aço inoxidável de 0,34 mm de diâmetro e 30 cm de comprimento. Uma ponta do fio foi presa no ponto de aplicação da força (3 mm do ápice do instrumento), e a outra ponta foi fixada à cabeça da máquina de ensaio universal. Neste ensaio foi empregada uma carga de 20 Newtons, com uma velocidade de deslocamento de 15 mm/min (para que a deformação produzida ficasse dentro do limite de elasticidade do material). A aplicação da carga foi feita até que o instrumento sofresse uma flexão de 45º, que foi determinada pelo deslocamento vertical do ápice do instrumento. Para o início da realização dos testes foi medido a distância da parte de trabalho dos instrumentos ensaiados. Colocando-se os valores em um triângulo retângulo e sabendo-se que a tangente de 45º é igual a 1, para obter-se coerência nos resultados o deslocamento vertical deve ser o mesmo que a distância da parte de trabalho de cada instrumento testado menos 3 mm, local de aplicação da força (Figura 9). 28

43 Figura 9- Desenho esquemático do ensaio de flexão em cantiléver. Foram ensaiados dez instrumentos de cada marca comercial (WaveOne Primário e ProTaper F2). Este ensaio não é destrutivo (não causa deformação em sua microestrutura) assim, os instrumentos ensaiados foram posteriormente usados nos ensaios de flexão rotativa (ensaio destrutivo). 6.3 Ensaios de flexão rotativa Para padronizar os testes a serem feitos, foi construído um canal artificial de aço inoxidável, medindo 19 mm de comprimento, com um segmento curvo de 9 mm e um raio de 6 mm (medido na superfície côncava interna do tubo). Entre o raio do canal foram definidos dois segmentos retos que mediram 29

44 7 mm e 3 mm (Figura 10). Figura 10- Desenho esquemático do canal metálico a ser utilizado nos ensaios de flexão rotativa (Fonte: RODRIGUES et al., 2011). Foi inserido no interior do canal artificial usado para o ensaio de flexão rotativa estático e dinâmico, com uma seringa descartável de 10 ml, uma gota de glicerina, para diminuir a fricção gerada durante a rotação ininterrupta do instrumento, e assim diminuir o calor liberado. RODRIGUES et al. (2011) descreveram os ensaios de flexão rotativa estático e dinâmico que foram usados neste estudo. 30

45 6.3.1 Ensaios de flexão rotativa estático Para os presentes estudos, os ensaios de flexão rotativa estático e dinâmico foram realizados em um aparelho mecânico fabricado pelo IME- RJ, estabelecido com padrões específicos para permitir comparações entre dois instrumentos com movimentos diferentes, e capaz de manter o canal artificial fixo durante os ensaios (dispositivo proposto por MOREIRA et al., 2002) com a minimização dos possíveis vieses causados pelos operadores durante o ensaio (Figura 11). Figura 11- Dispositivo empregado para fixação do canal simulado e do motor para realização do ensaio de flexão rotativa. Vista frontal do dispositivo (A), vista lateral (B) e vista lateral aproximada (C). 31

46 O aparelho é composto de uma base, onde se fixou uma morsa para a apreensão do canal artificial. Perpendicular à base, foi fixada uma haste metálica cilíndrica, correspondente a um eixo vertical, onde foi posicionado o suporte do conjunto (micromotor e contra ângulo), que permitiu que o instrumento girasse a uma velocidade pré-estabelecida pelos fabricantes (WaveOne Primário 350 rpm e ProTaper F2 300 rpm) sem a interferência do operador. A morsa pôde ser movimentada em um rasgo, feito na base, e fixada com parafuso de aperto manual que permitiu que ocorresse a coincidência do eixo longitudinal da parte reta do canal metálico com o trajeto vertical do instrumento testado. Os instrumentos foram colocados no contra-ângulo e inseridos dentro do canal até que o ápice do instrumento tocasse em um anteparo colocado na extremidade do canal (para uniformizar a distância de penetração do instrumento), e logo após o término do ajuste do instrumento, o anteparo foi removido. O motor foi acionado e o instrumento foi girado até que ocorresse a fratura. Esta fratura teve seu tempo marcado no momento que um único operador visualizou a fratura. Foi usado para este teste um cronômetro digital Technos (Zona franca de Manaus, AM, Brasil). Nos ensaios de flexão rotativa estático os instrumentos WaveOne Primário foram acionados por meio de um motor elétrico VDW Silver (VDW, Munique, Alemanha) operando a 350 rotações por minuto (rpm). O movimento empregado foi o reciprocante com 170 à esquerda com retorno à direita de 50. Estes ângulos permitem ao instrumento um avanço de 120 à esquerda a cada ciclo realizado. Os instrumentos ProTaper F2 foram submetidos a um 32

47 movimento de rotação contínua à direita, o motor elétrico empregado foi o TCM-3000 (Nouvag AG/ AS/ Ltd, Goldach, Suíça) a 300 rpm. Nestes ensaios foram utilizados dez instrumentos de cada marca comercial, isto é: dez instrumentos WaveOne Primário e dez instrumentos ProTaper F Ensaios de flexão rotativa dinâmico Nos ensaios de flexão rotativa dinâmico foi empregado o mesmo aparelho utilizado para o ensaio de flexão rotativa estático. Este aparelho permite que ocorra um movimento no sentido axial (descrevendo no instrumento o mesmo movimento feito pelo profissional durante o uso clínico), através de uma haste vertical que é suportada por uma peça com o eixo excêntrico e que é ativada por um motor elétrico. Este motor foi fabricado para fazer movimentos simultâneos dos instrumentos no interior do canal artificial, tanto em rotação contínua como oscilatória (Figura 12). Figura 12- Fotografia do ensaio de flexão rotativa em execução. 33

48 De acordo com LI et al. (2002), a magnitude do movimento de retrocesso e avanço deve ser de aproximadamente 3 mm com média de 2 segundos (s) entre cada movimento. Os instrumentos WaveOne Primário foram acionados com o movimento reciprocante e os instrumentos ProTaper F2 com o movimento de rotação com giro contínuo à direita, por meio dos motores já descritos no ensaio de flexão rotativa estático. O tempo mensurado até a fratura, e a colocação da glicerina no interior do canal foi feito como no ensaio estático. Nestes ensaios foram utilizados 10 instrumentos de cada marca comercial: dez instrumentos WaveOne Primário, e dez instrumentos ProTaper F Avaliações pelo MEV Os fragmentos fraturados dos instrumentos foram separados em relação aos testes que foram ensaiados. Os maiores fragmentos foram colocados em frascos de Becker contendo acetona até o momento de serem analisados pelo MEV. Destes fragmentos, foram separados três segmentos de cada grupo, para limpeza em ultra som por 12 minutos, acionados com 40 kilohertz (khz). Após a limpeza dos instrumentos fraturados, eles foram colocados em um porta-amostra e analisados pelo MEV, JSM 5800IV (JEOL, Tókio, Japão). Foram analisados: a superfície da parte fraturada, o tipo de fratura (frágil ou dúctil) e os sinais de deformação plástica nas hastes de corte helicoidais próximas ao ponto de fratura (Figura 13). 34

49 Figura 13- Fotografia do MEV (IME-RJ). Outros quatro instrumentos foram processados para avaliar a seção reta transversal (dois instrumentos de cada marca). 6.5 Análise Estatística Os dados obtidos pelos ensaios de flexão em cantiléver, de flexão rotativa estático e de flexão rotativa dinâmico foram analisados por meio do teste t de Student com nível de significância de 5 % (p < 0,05). 35

50 7. RESULTADOS 7.1. Ensaios de flexão em cantiléver Os resultados deste estudo quanto aos testes de flexão em cantiléver comparando dois instrumentos de dois sistemas diferentes: WaveOne Primário (fabricado com fios de NiTi M-Wire) e ProTaper F2 (fabricado a partir de uma liga NiTi convencional) não mostraram diferença significativa. A força máxima para encurvar em 45º os instrumentos WaveOne Primário e ProTaper F2 estão descritos na Tabela 1. Tabela 1. Média (± desvio padrão) da carga máxima (gf) para flexionar instrumentos WaveOne Primário e ProTaper F2. Instrumento Carga máxima (gf) WaveOne Primário 544,8 (19.9) ProTaper F2 555,4 (33.7) 7.2 Ensaios de flexão rotativa Os resultados dos ensaios de flexão rotativa estático e dinâmico estão descritos na Tabela 2. Tabela 2. Média (± desvio padrão) do tempo de fratura em segundo dos instrumentos testados: WaveOne Primário acionados com movimento reciprocante e ProTaper F2 acionados com movimento de giro contínuo. Ensaio WaveOne ProTaper Estático 93,5 s (19.8) 57,8 s (11.2) Dinâmico 267,6 s (27.9) 94,1 s (7.6) 36

51 Os instrumentos WaveOne Primário apresentaram uma vida em fadiga (tempo para a fratura) maior que os instrumentos ProTaper F2, tanto durante o ensaio estático quanto no dinâmico. Os dados foram analisados pelo teste t de Student com nível de significância de 5% que mostrou uma diferença significante entre os instrumentos testados. Neste estudo, os instrumentos WaveOne Primário e os instrumentos ProTaper F2 apresentaram resistência à fadiga consideravelmente superior quando submetidos a ensaio de flexão rotativa dinâmico, em comparação aos mesmos instrumentos submetidos ao ensaio de flexão rotativo estático. Considerando o tipo de movimento, os resultados mostraram que a vida em fadiga foi maior para o movimento reciprocante em comparação ao movimento contínuo. 7.3 Análises pelo MEV A análise pelo MEV foi realizada sobre as superfícies de fratura e o eixo helicoidal dos instrumentos fraturados, de forma a determinar o modo de fratura e a ocorrência de deformação plástica no eixo. Ampliações diferentes foram usadas (100X e 500X) e as fotomicrografias foram utilizadas para outras análises. A análise pelo MEV das hastes de corte helicoidal dos instrumentos analisados não mostraram deformação plástica. O tipo de fratura visualizada pelo MEV no instrumento WaveOne Primário ou no ProTaper F2 independente do tipo do ensaio, foi do tipo dúctil (Figuras 14- A e B e 15- C e D). 37

52 Figura 14- Fratura visualizada pelo MEV no instrumento WaveOne Primário. (A) aumento em 100X e (B) aumento em 500X. Figura 15- Fratura visualizada pelo MEV no instrumento ProTaper F2. (C) aumento em 100X e (D) aumento em 500X. O MEV revelou que os instrumentos testados tiveram seções retas transversais diferentes. O instrumento WaveOne Primário apresentou dois modelos com diferentes seções transversais ao longo de seu eixo helicoidal: 38

53 seção transversal triangular sinuosa na ponta e seção reta transversal triangular perto de D16. O instrumento ProTaper F2 apresentou seção reta transversal triangular convexa ao longo de todo o seu comprimento de trabalho (Figura 16). Figura -16 Seção reta transversal nos instrumentos testados. (A) WaveOne Primário e (B) ProTaper F2 (aumento de 100X). 39

54 8. DISCUSSÃO Este estudo avaliou a flexibilidade e a resistência à fadiga de dois instrumentos endodônticos: WaveOne Primário fabricado com fio M-Wire e operado com movimento oscilatório e ProTaper F2 fabricado com liga NiTi convencional e operado em movimento com giro continuo à direita. Os resultados dos testes de flexão em cantiléver não mostraram diferenças significativas entre o instrumento WaveOne Primário fabricado com liga NiTi M-Wire e o instrumento ProTaper F2 fabricado com liga NiTi convencional. Isto vem como um aparente desacordo, visto que em estudos de PEREIRA et al. (2012), a liga NiTi M-Wire apresentou propriedades físicas e mecânicas superiores às ligas NiTi convencionais, dando à liga M-Wire uma maior flexibilidade. Através de estudos, foi demonstrado que a ausência de diferenças estatisticamente significativas na flexibilidade de instrumentos fabricados com liga M-Wire e liga NiTi convencional sugere que o tipo de liga NiTi não influenciou nos resultados dos testes de flexão, pelo menos para os diâmetros dos instrumentos utilizados (JOHNSON et al., 2008; AL-HADLAQ et al., 2010). Segundo GRANDE et al. (2006), um dos métodos mais comuns para aumentar a flexibilidade no processo de fabricação de instrumentos é o aumento da profundidade do sulco dos canais helicoidais (diminuindo assim a área da seção reta transversal), isto foi feito com o instrumento ProTaper F3 que sofreu uma modificação em seu projeto inicial, aumentando sua flexibilidade e diminuindo assim o índice de fratura por fadiga. As seções retas transversais diferentes nos dois instrumentos testados (WaveOne triangular com paredes sinuosas e ProTaper triangular com paredes convexas) podem ter influenciado nos resultados obtidos no ensaio de flexão 40

55 em cantiléver, pois elas podem afetar a flexibilidade do instrumento (ZHANG et al., 2010). Vários outros estudos verificaram a correspondência entre a área de seção reta transversal e a rigidez do instrumento, indicando que a configuração da seção é um fator predominante para afetar a resistência ao dobramento dos instrumentos, supondo que, quanto maior for a área e a forma da seção reta transversal, maior será a rigidez do instrumento e menor assim a sua flexibilidade (GRANDE et al., 2006; LOPES et al., 2010d; VIANA et al., 2010; WEBBER et al., 2011). A alta flexibilidade de um instrumento permite que a carga exercida sobre suas arestas de corte em um canal curvo seja reduzida, o que por sua vez reduz as tensões no instrumento e a possibilidade de fratura. Além disso, o aumento da flexibilidade reduz o risco de transporte do canal durante o alargamento de canais curvos (SCHÄFER & SCHLINGEMANN, 2003). Todavia, considerando que os dois instrumentos não mostraram nenhuma diferença significativa no teste de resistência à flexão em cantiléver e considerando que a flexibilidade é uma propriedade que influencia a resistência à fadiga, é possível inferir que a natureza da liga (M-Wire ou NiTi convencional) não influenciou a vida em fadiga dos instrumentos nos testes. Portanto, a partir dos presentes resultados, parece possível admitir que a vida em fadiga dependa mais do movimento utilizado do que da natureza da liga (LOPES et al., 2013). Como para a resistência à fadiga, os dois parâmetros estudados são a natureza do teste (estático ou dinâmico) e o tipo de movimento (movimento oscilatório ou de rotação contínua), os resultados apresentados por este estudo revelaram que o tempo para a fratura de instrumentos endodônticos em rotação em canais curvos foi significativamente maior no ensaio dinâmico que 41

56 no ensaio estático. Segundo estudos de DE-DEUS et al. (2010), a cinemática do movimento é um dos fatores mais importantes na determinação da resistência à fadiga de um instrumento endodôntico. Independente do instrumento usado (WaveOne Primário ou ProTaper F2), do tipo de movimento (reciprocante ou giro contínuo) e da liga NiTi (M- Wire ou convencional), o ensaio de flexão rotativa dinâmico revelou uma vida maior em fadiga do que o ensaio de flexão rotativa estático. Vida em fadiga prolongada no ensaio dinâmico está provavelmente relacionada com o fato de que o instrumento é movido axialmente ao longo da curvatura, e isso permite uma melhor distribuição dos esforços de compressão e de tração ao longo do eixo dos instrumentos, enquanto que as tensões no ensaio estático se acumulam em uma única região do instrumento e isto predispõe a ocorrência de fraturas em um tempo significantemente menor (LOPES et al., 2013). LOPES et al. (2010a) reforçaram a importância do movimento de avanço e retrocesso durante a instrumentação mecanizada de canais curvos. Os autores utilizaram o instrumento ProTaper Universal S2 em ensaio de flexão rotativa estático e dinâmico. Os instrumentos foram submetidos a uma velocidade de rotação de 300 rpm em ambos os ensaios, posicionados no interior de um canal metálico de 6 mm de raio de curvatura para determinar o número de ciclos até a fratura. No ensaio estático não houve movimento axial, enquanto no dinâmico houve um movimento axial de avanço e retrocesso de amplitude de 3 mm com 2 s para cada deslocamento. O estudo demonstrou que o ensaio dinâmico obteve um número de ciclos até a fratura do instrumento significativamente maior que o ensaio estático, e a fratura ocorreu no ponto de maior flexão no interior do canal artificial. Os autores concluíram que o movimento axial aumenta significativamente a vida em fadiga do instrumento. 42

57 Como dois dentes naturais nunca terão a mesma geometria, o uso de dentes extraídos nos ensaios de flexão rotativa estático e dinâmico não permite uma comparação das propriedades mecânicas dos instrumentos, pois seria impossível controlar a intensidade das tensões exercidas sobre o instrumento em canais naturais com diferentes curvaturas (YAO et al., 2006; LOPES et al., 2009b). Diversos autores relacionaram a vida em fadiga dos instrumentos rotatórios com a geometria do canal (posição da curvatura, comprimento do arco e o raio de curvatura) (PRUETT et al., 1997; HAÏKEL et al., 1999; LOPES et al., 2007; LOPES et al., 2011). O uso de um canal metálico artificial, além de padronizar o teste (padronização da geometria do canal), também isenta do pesquisador a obrigação de buscar junto ao comitê de ética, aprovação para o uso de dentes humanos extraídos. As hastes de corte helicoidal dos instrumentos analisados pelo MEV não mostraram deformação plástica. Este fato é explicado pela utilização de um canal artificial que possui um diâmetro maior que o dos instrumentos ensaiados, garantindo a redução da resistência ao giro do instrumento durante o ensaio de flexão rotativa, impedindo assim que a fratura ocorra por torção (LOPES et al., 2010a), e também é explicado pela característica de SE da liga NiTi que aumenta o grau de deformação elástica, além do limite elástico convencional (LOPES et al., 2010c). ULMANN & PETERS (2005) avaliaram a vida em fadiga de instrumentos ProTaper submetidos à ensaios de flexão estática usando canais artificiais com 90 e 5 mm de raio de curvatura. Demonstraram que a resistência à fadiga diminuiu com o aumento do diâmetro dos instrumentos. Assim sendo, quanto maior o diâmetro dos instrumentos, maior tensão irão sofrer no ponto de flexão 43

58 e terão sua vida em fadiga diminuída. Os autores ainda recomendam o uso cauteloso de instrumentos de maiores diâmetros ou o descarte dos mesmos quando submetidos à fadiga. DE-DEUS et al. (2013) determinaram através de testes de flexão rotativa estático e dinâmico a vida em fadiga dos dois únicos sistemas do mercado operados com movimento reciprocante: o sistema Reciproc e o sistema WaveOne. Todos os instrumentos após o teste foram analisados pelo MEV para avaliar o tipo de fratura e passaram pelo teste de análise estatística. Os instrumentos do sistema Reciproc mostraram ter uma vida em fadiga maior que os instrumentos do sistema WaveOne. Os testes também mostraram que os instrumentos WaveOne tem uma menor flexibilidade que os instrumentos Reciproc, pelo menos nos instrumentos com os diâmetros utilizados nestes testes. Neste estudo os instrumentos WaveOne Primário acionados em movimento reciprocante tiveram uma vida significativamente mais longa à fadiga quando comparados com instrumentos ProTaper F2 acionados em rotação contínua. Isto vai de acordo com vários outros estudos (GAVINI et al., 2012; KIM et al., 2012a; PLOTINO et al., 2012; LOPES et al., 2013). Isto pode ser explicado pelo fato de que quando os instrumentos estão trabalhando com movimento reciprocante, em cada ciclo, as tensões de tração são distribuídas em torno de diferentes pontos da haste de trabalho do instrumento. Quando os instrumentos são submetidos à rotação contínua os pontos de tensão se concentram na mesma área do instrumento, o mais próximo do centro do arco (LOPES et al., 2013). Consequentemente, os instrumentos acionados com movimentos reciprocantes tem uma vida à fadiga maior que os instrumentos acionados com rotação contínua (WAN et al., 2011; CASTELLÓ-ESCRIVA et 44

59 al., 2012). KIM et al. (2012a) ao compararem em um estudo a resistência à fadiga em flexão entre os instrumentos de movimento recíproco (Reciproc e WaveOne) e um instrumento rotatório contínuo (ProTaper), demonstraram que o movimento recíproco apresentou propriedades mecânicas significativamente superiores ao movimento de rotação contínuo. Ao testarem os instrumentos ProTaper, WaveOne e Twisted Files (TF- SybronEndo, Orange, CA) em relação à fadiga, CASTELLÓ-ESCRIVA et al. (2012) mostraram que os instrumentos WaveOne apresentaram melhor resistência à fadiga, girando por um período maior de tempo, e consequentemente desenvolvendo maior número de voltas até à fratura. Os instrumentos foram acionados em canais artificiais com diferentes ângulos de curvatura. Neste trabalho foi comparado a resistência à fadiga de dois instrumentos de NiTi mecanizados. Os instrumentos WaveOne Primário apresentaram uma resistência à fadiga estatisticamente maior em flexão rotativa estático em relação aos instrumentos ProTaper F2. Este resultado corrobora com os estudos de PLOTINO et al. (2010b), que avaliaram a resistência à fadiga em ensaios de flexão rotativa estático em cinco sistemas rotatórios de NiTi. Foram testados os instrumentos: Mtwo, ProFile (Dentsply/Tulsa/USA), ProFile (Dentsply Maillefer, Baillaigues, Suíça), ProTaper Universal F2 e FlexMaster (VDW, Munique, Alemanha). Entretanto, esses resultados foram relacionados aos testes realizados em um canal artificial de 2 mm de raio de curvatura e 90º de ângulo de curvatura, diferente do usado no presente estudo, portanto, não podem ser diretamente comparados. 45

60 A superfície de fratura dos instrumentos analisados (ProTaper F2 e WaveOne Primário) mostraram características morfológicas do tipo dúctil, com a presença de microcavidades (dimples) geralmente arredondadas que indicaram ruptura causada por tensão trativa. O ensaio mecânico de flexão rotativa gera a indução de tensões trativas na superfície externa e tensões compressivas na superfície interna da região flexionada do instrumento. A repetição destas tensões alternadas, mesmo estando elas abaixo do limite de escoamento do material (regime elástico), induz a nucleação de trincas que crescem, coalescem e se propagam até ocorrer a fratura do instrumento por fadiga de baixo ciclo. Esta fratura se caracteriza pela aplicação de uma tensão elevada para um número baixo de ciclos (HAÏKEL et al., 1999; PARASHOS & MESSER, 2006; LOPES et al., 2007). 46

61 9. CONCLUSÕES Os resultados obtidos durante o presente trabalho possibilitou concluir que: -O instrumento WaveOne Primário apresentou maior resistência à fadiga nos ensaios de flexão rotativa estático e dinâmico em relação ao instrumento ProTaper F2. O ensaio de flexão rotativa dinâmico aumentou a vida útil dos dois instrumentos avaliados quando comparados ao ensaio de flexão rotativa estático em ambos os movimentos; -Os instrumentos ensaiados não apresentaram diferença estatística quanto ao ensaio de flexão em cantiléver; -Não ocorreu deformação plástica visível nas hastes helicoidais cônicas dos instrumentos analisados através de MEV. A superfície de fratura dos instrumentos apresentou características morfológicas do tipo dúctil. Os instrumentos testados apresentaram seções retas transversais diferentes. 47

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71 11. ANEXO 11.1 Artigo publicado 57

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