ARTICOLO
ORIGINALE
Resistenza
alla
fatica
ciclica
di
strumenti
in
lega
Nichel-Titanio
Cyclic
fatigue
resistance
of
Nickel-Titanium
instruments
Giovanni
Franciosi,
Linda
Fulceri,
Gerardo
Cafaro,
Raffaele
Paragliola,
Vittorio
Franco,
Cristiano
Fabiani,
Simone
Grandini
*
DipartimentodiOdontoiatriaConservativaedEndodonzia,TuscanSchoolofDentalMedicine,PoliclinicoLeScotte,Siena Ricevutoil18ottobre2011;accettatoil2marzo2012
Disponibileonlineil18aprile2012
PAROLECHIAVE Fatica; Ni-Ti; Rotazione; Resistenza; Conicita`. KEYWORDS Fatigue; Ni-Ti; Rotation; Resistance; Taper. Riassunto
Obiettivi: Scopodiquestostudioe` statovalutarelaresistenzaallafaticaciclicadistrumenti endodonticiutilizzaticonunmovimentodirotazionecontinuaealternata.
Materialiemetodi: Sono statiimpiegati 40FlexMastere20 MTwo.Talistrumentisono stati sottopostiatestdifatica.
Risultati: Sonostaterilevatedifferenzestatisticamentesignificativetratuttiivarigruppi. Conclusioni: Conicita` minorideterminanounamaggioreresistenzadellostrumentoallafatica ciclica. La rotazione alternata porta a un incremento della vita media dello strumento e conferisceastrumentidipariconicita` maggioreresistenzaallafaticaciclica.
ß2012Societa` ItalianadiEndodonzia.PubblicatodaElsevierSrl.Tuttiidirittiriservati.
Summary
Objectives: TheaimofthepresentstudywastoevaluatethefatigueresistanceofFlexMaster andMTwousedincontinuousrotationandinalternatemovement,andtheinfluenceofvarious parametersonthis.
Materialsandmethods: FortyFlexMasterand20MTwowereused,andsubjectedtofatiguetest. Results: Statisticallysignificantdifferenceswerefoundamongallgroups.
Conclusions: Lower taper leads toincreased resistance tocyclic fatigue of the instrument. Alternaterotationincreasestheaveragelifeoftheinstrument,andgivesgreaterresistanceto cyclicfatiguetothosewithsimilartaper.
ß2012Societa` ItalianadiEndodonzia.PublishedbyElsevierSrl.Allrightsreserved.
* Corrispondenza:PoliclinicoLeScotte,VialeBracci,Siena. E-mail:grandini@unisi.it,simogr@gmail.com(S.Grandini).
Disponibileonlineall’indirizzowww.sciencedirect.com
jo ur na l h o m ep a ge : w w w.e ls e v i er.c o m /l o c at e /gi e
1121-4171/$—seefrontmatterß2012Societa` ItalianadiEndodonzia.PubblicatodaElsevierSrl.Tuttiidirittiriservati. doi:10.1016/j.gien.2012.04.001
Introduzione
Gli strumenti in Ni-Ti negli ultimi anni hanno subito una
notevoleevoluzionesianellaprogettazionesianellatecnica
di utilizzo.La rotazione continuameccanica sottopone gli
strumentia‘‘stress’’maggioririspettoaquelliche
interes-sanogli strumentiinacciaio,cheinvecevengonousaticon
unatecnicamanuale.Leprincipali causecheprovocano la
separazionedeglistrumenticanalarisonoleforzetorsionali
(torque)e lafaticaciclica[1].Per leprime,sideve
consi-derarechelostrumentoinrotazioneall’internodelcanalee`
sottoposto di norma a un ‘‘carico torsionale’’ dipendente
dall’azioneditagliochelelamedellostrumentoesercitano
sulla paretedelcanale.Unbloccoaccidentale dellapunta
puo` provocare uno sforzo torsionale improvviso, tale da
superareil limiteelastico delmateriale[2],cosı` daavere
prima la deformazione dello strumento e poi la frattura.
L’altracausadifratturae` rappresentatadallafaticaciclica
(assai piu` importantenella pratica clinica, ove e` lacausa
principale della separazione degli strumenti) [1—5]; e` un
fenomenocomuneatutte leleghemetallichesottopostea
‘‘stress’’meccaniciripetuti.Sidevepoiaggiungereilfatto
che,quandounostrumentolavorainuncanalecurvo,viene
anchesottopostoa‘‘stress’’flessoridientita` variabileinbase
allacurvaturadelcanale.Quandoinseriamounostrumentoin
uncanalecurvo,lasuperficiechesitrovanellaparteesterna
dellacurvaturavienesottopostaastiramento,mentrequella
chesi trovanella parteinterna subisceunacompressione.
Dopo una rotazione di 1808, le zone prima sottoposte a
stiramentosubiscono una compressionee viceversa, come
e
` facilmente intuibile.L’alternarsidiforzedistiramentoe
compressionedetermina,all’internodellalega,lacomparsa
didiscontinuita` dallequalipuo` originarelafrattura,favorita
anchedalfattochelaresistenzadelmaterialepuo` esseregia`
in origine compromessa dalle incrinature e dai difetti di
fabbricazione che concorrono a causare la fatica ciclica.
Spesso, la frattura avviene senza alcun segno evidente di
cedimentoodialterazionedellamorfologiasuperficialedello
strumento[6—8].
Irisultatiriportatida Malentacca etal.[9]hannofatto
capireche, nonfacendoeseguire allostrumentouna
rota-zionecompleta(3608),sipuo` limitareilrischiodirotturaper
faticaciclicaechequestorischioe` tantominorequantopiu` si
riducel’angolodirotazione(<3608).Daqui,lapropostadiun
movimentodirotazionealternata(orario eantiorario)
per-metterebbedidiminuiregli‘‘stress’’deglistrumentiequindi
ilrischiodifrattura;conquestomovimento,pero`, siponeil
problema dell’accumulo dei detriti dentinali, che con un
movimentoalternatoesattamentesimmetriconeiduesensi
dirotazionerimarrebberoconfinatinelcanalesenzaalcuna
possibilita` diemergeredall’imboccocanalare.
Ulterioriricerchehannoindividuatounasoluzione,ovvero
quella di utilizzare angoli di rotazione oraria e antioraria
diversi(anchedipoco):cio` consentirebbeallostrumentodi
portarefuori dal canaleidetriti edarebbe anche ilmodo
all’operatoredisbloccarelostrumentoincasodibloccodella
punta[9].PropostodaYared [10]nella tecnicadi
prepara-zione canalare prospettata, prevede l’utilizzo di un unico
strumento rotante in Ni-Ti usando appunto il movimento
cosiddettoreciprocante(reciprocating).Comesuggeritoda
Yared [10) e Franco et al. [11], l’uso di un movimento
alternatoprodurrebbeduevantaggiprincipali:daunaparte,
la minore possibilita` di un avvitamento dello strumento,
dall’altrailfacilitatoavanzamento dellostessoall’interno
delcanale.
Loscopodiquesto studioe` statovalutarelaresistenza
allafaticadeglistrumentiinlegaNichel-Titanio(Ni-Ti)tipo
FlexMaster(VDW;Dentsply,Germania)e MTwo(Sweden &
Martina, Padova, Italia) impiegati con due diversi tipi
di movimento: continuo e reciprocante [12]. Secondo
l’ipotesi nulla, non esisterebbero differenze significative
nell’utilizzodistrumentiinlegaNi-Tiinmovimentocontinuo
oreciprocante.
Materiali
e
metodi
L’analisi della resistenza alla fatica di tutti gli strumenti
testati e` stata effettuata con un dispositivo creato per
l’occasione (mould metallico), costituito da una base di
supporto acui e` collegatoun sistema dibloccaggio rigido
perilmanipoloedaun’astaregolabileprovvistadivaribinari
incuilostrumentovieneinserito(fig.1).Nelnostrostudioe`
statousatoilsecondobinario,checostringeilfileaunacurva
standarddi1008con arcodicerchiodi8,5mmeraggiodi
9mm; lo strumento e` stato inserito nel binario facendo
coinciderelapuntaconlafinedellacurva,inmodochefosse
tutto contenuto nel dispositivo senza fuoriuscire; cosı`
facendo,laporzionediognistrumentotestatochesiviene
atrovarenelbinario(partelavorante)e` di13mm(fig.2).
Tuttiglistrumentihannosubitolostessotrattamentoela
strumentazione e` stata eseguita mediante un motore da
endodonziaEndoPocket(ATR,Pistoia,Italia)concontrangolo
SironaVDW6:1,programmabileinmododaeffettuare
movi-mentiinrotazionesiacontinuasiaalternata;per
quest’ul-timo, l’angolo di rotazione e` stato fissato a 1408 per la
rotazioneorariaea708perlarotazioneantioraria(parametri
usatianchedaYared[10]nelsuostudio).Lavelocita` e` stata
fissataalvalorestandarddi350rpmede` statoimpostatoil
valoreditorquemassimoerogabiledall’apparecchio.
Lo strumento e` stato fatto ruotare fino alla frattura,
facilmenteevidenziabileinquantoildispositivopermetteva
lavisibilita` dellapartelavorantedellostrumentoduranteil
test.Iltemponecessarioperilmanifestarsidellefratturee`
statoregistratousandouncronometrodigitaleal1/100sec,
azionato al momento dell’attivazione della macchina e
fermato al momento della comparsa della frattura dello
strumento.
Glistrumenti,tuttidilunghezza25mm,sonostati
suddi-visiinquattrogruppi:
Gruppo1:10strumenti25.06FlexMaster(Gruppo1a),10
strumenti 25.04 FlexMaster (Gruppo 1b), 10 strumenti
25.02FlexMaster(Gruppo1c)utilizzaticonunmovimento
reciprocante.
Gruppo 2: 10strumenti 25.06 FlexMasterfacendo
effet-tuareallostrumentodapprimaunmovimentodirotazione
continuaperil70%deltempomediodiresistenza(ricavato
daundatogia` innostropossesso)eperilrestantetempo
conunmovimentoreciprocante.
Gruppo3:10strumenti25.06MTwoinmovimento
recipro-cante.
Gruppo4:10strumenti25.06MTwoinrotazionecontinua
peril70%deltempomediodiresistenza(datogia` innostro
possesso) e per il restante tempo con un movimento
reciprocante.
Alcuni datigia` innostro possesso (Gruppo 0), riferiti a
valoridiresistenzaallafaticaciclicaperstrumentiimpiegati
inrotazionecontinua,sonostatiutilizzatiperparagonarei
datiottenuti;glistrumentiimpiegatieranoFlexMaster25.06
(Gruppo0a),FlexMaster25.04(Gruppo0b),FlexMaster25.02
(Gruppo0c)eMTwo25.06(Gruppo0d)(tabella1).
Irisultatiottenutidallostudiosonostatianalizzati
stati-sticamente con il Software SigmaStat 3.5 (free version).
L’analisi statistica e` stata condotta con il test ANOVA a
unavia,mentre perilpost-hoce` statoadoperatoiltestdi
Tukey.
Risultati
Latabella2mostraivaloridi resistenzaallafaticaciclica
ottenuti,espressiinsecondi,periGruppi1e3.Latabella3
mostraidatiottenutiperiGruppi2e4.
L’analisi statistica mostra differenze statisticamente
significativetrailGruppo4eilGruppo3e0d;trailGruppo
1ceiGruppi1ae 1b,mentre nonsonoemersedifferenze
statisticamente significative tra i Gruppi 1a e 1b e tra il
Gruppo2eiGruppi1ae0a.Inoltre,sonostateriscontrate
differenzestatisticamentesignificativetraiGruppi1ae0a,
1be0be1ce0c.
Discussione
L’ipotesi nulladeveessererigettata:esistonoinfatti
diffe-renzesignificativenell’impiegodi strumentirotantiinlega
Ni-Tiinrotazionecontinuaoalternata.
I ‘‘test’’ di fatica ciclica studiano la resistenza alla
frattura in vitro determinata dall’accumulo di cicli di
tensione/compressionealpuntodiflessionemassimadello
strumento.Larilevanzaclinicadiquestirisultatie` difficile
Figura2 Porzionelavorantedi13mmdellostrumentoinserito nelmouldmetallico.
Tabella1 Tempi(insecondi)registratiperglistrumentivalutatiinrotazionecontinua. Campione FlexMaster 25.06 (Gruppo0a) FlexMaster 25.04 (Gruppo0b) FlexMaster 25.02 (Gruppo0c) MTwo 25.06 (Gruppo0d) 1 67 93 219 89 2 47 97 321 60 3 79 76 258 73 4 49 68 359 69 5 76 63 348 93 6 70 70 348 120 7 63 93 390 63 8 68 85 317 79 9 56 99 301 86 10 61 91 417 69 Media 63,3 83,5 327,8 80,1 DS 10,6 13,2 58,9 17,8
dacomprenderecompletamente,perche´ questecondizioni
differiscono molto dallastrumentazionecanalare in vivo,
nella quale la frattura puo` avvenire per diversi fattori
concomitanti, inclusolo ‘‘stress’’ torsionale.Iltest
adot-tato in questo studio prende in considerazione un solo
aspetto che riguarda il fallimento dello strumento per
fatica ciclica. Datoche gli strumentiin lega Ni-Ti sono a
oggilargamenteusati,esistelanecessita` distandardizzare
itestperavere unametodologia uniformeecomparabile
[13]. Tuttavia,cio` non e` semplice,dato chein 15annidi
utilizzodellalegaNi-Tisonostateproposteinletteratura
variemetodologiecheprendonoinconsiderazionelevarie
causeche concorronoallafrattura dellostrumento
singo-larmente,manonnell’insieme.
NelGruppo 1e` emerso chela conicita` dello strumento
mentree` sottopostoaunmovimentodirotazionealternata
influenzalasuaresistenzaallafaticaciclica,datogia`
pre-senteperilGruppo0,usatonelconfronto.Daquestaanalisi,
infatti,risultachealridursidellaconicita` aumentailtempo
diresistenza, con unincremento significativo pergli
stru-mentidiconicita` 0.02,cherisultanoquellicon
un’aspetta-tivadiduratamaggiore.
E
` statoosservato,inoltre,chelaconicita` dellostrumento
influenza in maniera statisticamente significativa la
resi-stenza alla fatica anche con il movimento in rotazione
alternata:il tempo piu` alto si e` registrato infatti per la
conicita` di0.02(Gruppo1c),quellopiu` bassoperlaconicita`
0.04(Gruppo1b).Sonoemersedifferenzestatisticamente
significative(p<0,05)trailGruppo1ceiGruppi1ae1b,
mentretalidifferenzenonsisonoregistratetraiGruppi1ae
1b.Cio` siverificaperche´ glistrumentiaconicita` piu` bassa
(25.02, Gruppo 1c) sono anche i piu` flessibili e questa
caratteristicaconferiscelorounamaggioreresistenzaalla
fatica.
Sonostateriscontratedifferenzestatisticamente
signifi-cative(p<0,05)traiGruppi1ae0a,1be0be1ce0c:a
parita` diconicita`, quindi,larotazione alternatadetermina
unamaggioreresistenzaallafaticadellostrumentorispetto
allasemplicerotazionecontinua;perglistrumentiaconicita`
0.06,in rotazione alternata il tempo di rottura e` quasi il
triplorispettoaquelloregistratoperlarotazionecontinua,
per gli 0.04 poco meno del doppio e per gli 0.02 quasi il
doppio.Tradottointerminiditempo,ilmovimento
recipro-cante‘‘allungalavitadellostrumento’’dicirca100secper
gli0.06,dicirca55secpergli0.04ediben247secpergli
0.02(cioe` circa4minuti).
Sidevesottolineareancheunaltroaspettoimportante:in
rotazione continua, al diminuire della conicita` aumenta
progressivamentelaresistenzaallafatica(abbiamoinfatti,
inordineditempocrescente,gli0.06,gli0.04egli0.02);in
rotazionealternata, invece,sonogli 0.04cheregistrano il
tempominore,macomunquesie` vistochetraquesti egli
0.06nonvisonodifferenzestatisticamentesignificative.
Tabella3 Tempi(insecondi)registratiperiGruppi2e4 (70%deltempoinmovimentocontinuoseguitidal restante tempoconmovimentoreciprocante).
Campione MTwo 25.06 FlexMaster 25.06 1 107 105 2 154 128 3 132 212 4 118 88 5 100 147 6 98 81 7 83 132 8 99 113 9 85 111 10 94 159 Media 107 127,6 DS 22,1 38,4
Tabella2 Tempi(insecondi)registratiperiGruppi1e3usatiinmovimentoreciprocante. Campione FlexMaster 25.06 (Gruppo1a) FlexMaster 25.04 (Gruppo1b) FlexMaster 25.02 (Gruppo1c) MTwo 25.06 (Gruppo3) 1 183 124 585 121 2 157 133 351 135 3 155 142 602 145 4 197 136 560 131 5 168 99 883 130 6 196 130 389 178 7 122 190 379 124 8 134 168 687 156 9 125 128 612 137 10 183 130 701 146 Media 162 138 574,9 140,3 DS 28,1 24,9 166,3 17,0
Per ilGruppo 2si e` volutaverificarela resistenza alla
faticaciclicadeglistrumenti25.06FlexMaster,
sottoponen-doliprimaa unmovimentodi rotazionecontinua, per un
tempoparial70%deltempomediodiresistenza(datogia` in
nostropossesso)e poiaunmovimentoinrotazione
alter-nata,rilevandoiltotaletempodirottura.Questoe` risultato
pari,inmedia,a127,6sec(conunadeviazionestandarddi
38,4); quindi, rispetto al tempo di resistenza con il solo
movimentoinrotazionecontinuaabbiamounvalore
prati-camenteildoppio.Sono staterilevatedifferenze
statisti-camentesignificative(p<0,05)trailGruppo2eilGruppo
0a,deducendocheilmovimentoreciprocanteincrementa
la resistenza alla fatica ciclica dello strumento, anche
quandosegueunmovimentodirotazionecontinuaequindi
anche per strumenti gia` molto affaticati. Sono inoltre
emersedifferenze statisticamente significative(p<0,05)
traiGruppi2e1a.
PerilGruppo3abbiamoeseguitolostessotestcondottosul
Gruppo2; iltempodi rotturae` risultatopari, in media,a
107sec(conunadeviazionestandarddi22,1);quindi,rispetto
al tempo di resistenza con il solo movimento in rotazione
continuaabbiamounvaloresuperioredicirca30sec.Visono
infattidifferenzestatisticamentesignificative(p<0,05)trai
Gruppi 3 e 0d; pertanto, anche per gli MTwo valgono le
conclusionifatte perilGruppo2.IFlexMaster25.06hanno
prodottorisultatimiglioriancheperquestotipoditest.
PerilGruppo4abbiamoeseguitolostessotesteffettuato
sulGruppo2;iltempodirotturae` risultatopari,inmedia,a
107sec (con una deviazione standard di 22,1); quindi,
rispetto al tempo di resistenza con il solo movimento in
rotazione continua abbiamo un valore superiore di circa
30sec.Visonoinfattidifferenzestatisticamentesignificative
(p<0,05)traiGruppi4e0detraiGruppi4e3;pertanto,
anchepergliMTwovalgonoleconclusionifatteperilGruppo
2.IFlexMaster25.06hannoprodottorisultatimigliorianche
perquestotipoditest.
Inostri riscontrisonoin accordoconaltridella
lettera-tura;comeconfermatodaDe-Deus[14],aparita` diconicita` il
movimentodirotazionealternataconferisceallostrumento
unamaggioreresistenzaallafaticaciclicaequindidetermina
unincrementodellasuavitamedia.
Conclusioni
Entroilimitidi questostudio invitro e` possibiletrarre le
seguenticonclusioni:
1.Strumenticon conicita` minorihanno unamaggiore
resi-stenzaallafaticaciclicarispettoastrumenticonconicita`
maggiori.
2.Facendo seguire al movimento di rotazione continua
quello di rotazione alternata si ha un incremento della
vitamediadellostrumento.
3.Larotazionealternataallungalavitadellostrumento.
4.Strumenti con disegno strutturale diverso, a parita` di
conicita`,mostranoresistenzediverseallafrattura.
Rilevanza clinica: L’uso della rotazione alternata
potrebbe portare a un minor rischio di frattura dello
strumento.
Conflitto
di
interesse
Gliautoridichiaranodinonavernessunconflittodiinteressi.
Finanziamenti
allo
studio
Gli autori dichiarano di non aver ricevuto finanziamenti
istituzionaliperilpresentestudio.
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