Cyclic fatigue resistance of three reciprocating nickel-titanium instruments with heat treatment at intrachannel temperature

Introduction: the in vitro study compared the dynamic cyclic fatigue resistance of 3 reciprocating NiTi files with heat treatment. Methods: we distributed 30 new endodontic files in three groups. The endodontic files selected for this experiment were: AF Blue R3 25/06 (AFB) (Fanta Dental, Shanghai, China), X1 Blue File 25/06 (X1B) (MK Life, Porto Alegre, RS, Brazil), and Reciproc Blue 08/25 (RB) (VDW, Munich, Germany. We measured the time to file fractureand the length of the fractured fragment. ANOVA analysis was used, followed by the Tukey test for multiple comparisons, with a significance level of 5% (P < 0,05). Results: the mean time in seconds until the file fractured was 170.7 ±15,1 for AFB files, 110,4 ±26,8 for X1B, and 163,3 ±22,9 for RB files. This difference was statistically significant when comparing X1B to AFB (p: 0,000) and X1B to RB (p: 0,000). However, there are no statistically significant differences between RB and AFB (p:0,739). Conclussions: this study found that RB and AFB files exhibit similar resistance to cyclic fatigue.

Introducción: el estudio in vitro comparó la resistencia a la fatiga cíclica dinámica de 3 limas NiTi recíprocas con tratamiento térmico. Métodos: distribuimos 30 limas endodónticas nuevas en tres grupos. Las limas endodónticas seleccionadas para este experimento fueron: AF Blue R3 25/06 (AFB) (Fanta Dental, Shanghai, China), X1 Blue File 25/06 (X1B) (MK Life, Porto Alegre, RS, Brasil), y Reciproc Blue 08/25 (RB) (VDW, Munich, Alemania. Se midió el tiempo transcurrido hasta la fractura de la lima y la longitud del fragmento fracturado. Se utilizó el análisis ANOVA, seguido de la prueba de Tukey para comparaciones múltiples, con un nivel de significación del 5% (P < 0.05). Resultados: el tiempo medio en segundos hasta la fractura de la lima fue de 170.7 ±15.1 para las limas AFB, 110.4 ±26.8 para las X1B y 163.3 ±22.9 para las RB. Esta diferencia fue estadísticamente significativa al comparar X1B con AFB (p: 0.000) y X1B con RB (p: 0.000). Sin embargo, no hay diferencias estadísticamente significativas entre RB y AFB (p:0.739). Conclusiones: en este estudio se ha comprobado que las limas RB y AFB presentan una resistencia similar a la fatiga cíclica.

Propriedades em flexão de fios de liga de Ni-Ti / Bending properties of Ni-Ti alloys wires

As ligas de niquel-titânio (Ni-Ti) são usadas na fabricação de fios ortodônticos devido principalmente a sua maior resiliência e menor módulo de elasticidade quando comparadas com outras ligas metálicas, especialmente o aço inoxidável. O objetivo do presente trabalho foi comparar as propriedades mecânicas em flexão de fios de liga com memória de forma de diferentes fabricantes e lotes. Dois lotes de três fabricantes foram ensaiados em flexão três pontos de acordo com a norma ISO 15841:2006(E). Os resultados mostraram que os fios designados como termoativados geram tensões menores que os fios designados como superelásticos, observou-se variações de até 28% entre fios designados como superelásticos e 31% entre fios designados como termoativados. Na comparação dos lotes do mesmo fabricante observou-se também a não homogeneidade entre os fios.

The nickel-titanium (Ni-Ti) alloys are used in the manufacture of orthodontic wires mainly due to its greater resilience and low modulus of elasticity when compared to other alloys, particularly stainless steel. The aim of this study was to compare the mechanical properties of shape memory alloys wires in three-point bending in different manufacturers. Two lots of three manufacturers were tested in three-point bending according to ISO 15841:2006 (E). The results showed that wires designated as termoactivated generated lower tensions than the designated as superelastic, variations of up to 28% between wires designated as superelastic and 31% between wires d esignated as termoactivated were found. In the manufacturer lots comparison was also not observed homogeneity between wires.

Análisis numérico de una prótesis endobronquial utilizada para el tratamiento de cáncer pulmonar / Numerical analysis of intrabronchial prosthesis used for the treatment of lung cancer

En México, la mortalidad debido a enfermedades bronco-respiratorias se ubica en el sexto lugar según datos estadísticos dados por el Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias (INER). Esto genera la necesidad de incrementar la eficiencia en la aplicación de los tratamientos usados para este tipo de patología. Algunos de los métodos utilizados con mayor frecuencia para el tratamiento de estas dolencias hacen uso de micro dispositivos, también conocidos como válvulas endobronquiales. Este es un sistema alternativo que evita cirugías invasivas y logra prolongar e incrementar la calidad de vida de los pacientes. En este trabajo se presenta el análisis del desempeño de la válvula IBV®. Para el desarrollo del estudio numérico se determinaron las dimensiones y propiedades mecánicas del modelo a partir de catálogos del fabricante. Se desarrolló un modelo para el cual se consideraron las propiedades del Nitinol® y Silastic®. Asimismo, se propusieron dos condiciones de operación para la válvula, una anclada en el bronquio y la otra en la condición en la que se encuentra plegada dentro del broncoscopio. Se utilizó el Método del elemento finito (MEF) para simular las condiciones de trabajo de la válvula. Los resultados encontrados muestran el funcionamiento estructural y el nivel de los esfuerzos generados en el implante durante el ciclo de respiración forzada del individuo. Además, se proporcionan las bases para generar un nuevo dispositivo que pueda emular el funcionamiento de este tipo de implantes y aumente la eficiencia del tratamiento de dicha patología.

In Mexico, the mortality rate due to bronchial respiratory sickness is placed in the sixth position, according to statistics from the National Institute of Breathing Sickness (INER), so it is convenient to increment the efficiency of treatments for those pathologies. The intrabronchial valve is a recommended alternative method; being it main objective to avoid invasive surgery and increase the time and quality of patient´s life. Within this work a biomechanical analysis of an IBV® valve is carried out. Regarding the numerical analysis, the dimensions and mechanical properties of the valve were proposed based on catalogues published by the manufacturer as more reliable information was not available in the open literature. As a result, a new model was developed in which both materials Nitinol® and Silastic® are considered as the main valve materials. The proposed working conditions assume that the valve is implanted in folded form at the bronchus and then anchored when it is unfolded. Finite Element Method (FEM) was used to simulate the proposed working conditions. Results obtained show the structural performance and the level of stress generated in the implant during the breathing cycle. In addition, it provides the knowledge to generate a new device that could emulate the performance of these implants and develop a more efficient treatment this disease.

Liga com memória de forma: estudo preliminar do grampo de judet de nitinol e sua possível aplicação em tórax instável / Shape memory alloy: a preliminary study of nitinol judet staples for future application in flail chest

Este artigo sucintamente descreve a evolução da liga metálica “inteligente”, com memória de forma na área de Saúde. A confecção de grampos de Judet em nitinol ocorreu no Laboratório de Transformação Mecânica da UFRGS (LdTM) e a simples verificação das qualidades superelásticas e de memória de forma foram contempladas no LdTM e no HCPA pela equipe envolvida no projeto. A título de ilustração, demonstramos com um caso clínico a aplicabilidade do grampo de Judet no cenário de instabilidade da parede torácica, a qual, além de prejudicar a mecânica respiratória, apresenta uma alta taxa de mortalidade. Os resultados preliminares evidenciaram a transformação provocada pelo calor, ocasionando o fechamento das garras dos grampos de Judet, que se manteve firme e sem alteração da consistência com o tempo, permitindo antever sua aplicabilidade num modelo experimental. Grampos de Judet em Nitinol são apresentados teoricamente como vantajosos em relação aos já existentes em aço inoxidável 316L, especialmente pela facilidade de manuseio e possível simplificação do procedimento cirúrgico. Detalhes no acabamento permitem a biocompatibilidade e o engenheiro projetista de materiais deve compatibilizar as ligas de níquel e titânio (NiTi) utilizadas nos grampos. O nitinol possui amplo emprego no cenário médico-odontológico e há normas técnicas bem definidas. A epidemiologia do trauma e a gravidade das lesões associadas à instabilidade da parede torácica evidenciam a oportunidade de estudos nessa direção. Concluímos sobre a necessidade de prosseguir para uma avaliação experimental, agregando a mensuração de parâmetros viscosos e viscoelásticos da mecânica respiratória, especialmente em seu componente de parede torácica (cw).

The aim of this article is to briefly describe the incorporation of nitinol (NiTi) – an intelligent nickel-titanium alloy presenting shape memory – for use in medical applications. Nitinol Judet staples were developed at the Mechanical Processing Laboratory (LdTM) at Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Simple confirmation assays of superelasticity and shape memory were performed at the LdTM and Hospital de Clínicas de Porto Alegre by the project team. A clinical case was used to demonstrate the applicability of nitinol Judet staples in the treatment of flail chest, a condition characterized by respiratory mechanics associated with fairly high mortality. The initial observation revealed a transformation resulting from heat exposure causing the closure of staple prongs. With time, the consistency of the Judet staples remained unchanged, indicating the feasibility of an experimental model employing these staples. The advantages of NiTi-made Judet staples in relation to 316L stainless steel staples are outlined, with emphasis on the ease of use and possible simplification of the surgical procedure. Finishing details ensure biocompatibility, with a focus on specific adaptations in the NiTi alloy employed to manufacture the staples; nevertheless, nitinol is widely employed in medicine and dentistry, with well-defined standards. The epidemiology of trauma and the severity of lesions associated with flail chest provide an opportunity for the proposed studies. The experimental assessment of nitinol Judet staples must now address viscosity and viscoelastic parameters of respiratory mechanics, especially concerning the chest wall.

Fios ortodônticos: conhecer para otimizar a aplicação clínica / Orthodontic wires: knowledge to optimize clinical application

A grande variedade de fios ortodônticos presente no mercado pode gerar dúvidas quanto à melhor escolha para situações clínicas. Assim, o conhecimento das propriedades mecânicas dos mesmos facilita a escolha para aplicação do movimento ortodôntico na dependência da fase em que o tratamento se encontra. A evolução da tecnologia de manufatura dos fios e a elaboração de novas técnicas ortodônticas geraram a busca por uma melhor qualidade das ligas, a fim de torná-los biologicamente mais efetivos no que diz respeito aos dentes e tecidos de suporte. O presente artigo resume as principais características dos fios utilizados em Ortodontia, em relação ao histórico, propriedades mecânicas e aplicação clínica, de acordo com fases específicas de tratamento.

The huge variety of orthodontic wires brands available in market might generate confusion as regard to the best choice for clinical application. Therefore mechanical properties knowledge about wires would help the professional to apply the best orthodontic technique depending on the treatment phase. The wires manufacturing evolution and the new orthodontic techniques proposed guided the market into the search for better quality alloys, in order to make them biologically more effective to teeth and support tissues. This paper aims to summarize some main characteristics of orthodontic wires related to their history, mechanical properties and clinical application as regard to individual phase of treatment.

Propriedades mecânicas de fios de NiTi e CuNiTi com efeito memória de forma utilizados em tratamentos ortodônticos / Mechanical properties of NiTi and CuNiTi wires used in orthodontic treatment

Objetivou-se nessa pesquisa comparar oito tipos de fios de NiTi superelásticos e termoativos, de seis empresas comerciais (GAC, TP, ORMCO, MASEL, MORELLI e UNITEK) àqueles com adição de cobre (CuNiTi 27 e 35OC, ORMCO), observando se as propriedades mecânicas dos dois últimos justificariam sua escolha clínica. Para tal foram realizados ensaios de tração e microscopia eletrônica de varredura. Os ensaios de tração foram realizados em máquina de ensaios mecânicos da marca EMIC, modelo DL10000, de 10 toneladas de capacidade, no Instituto Militar de Engenharia (IME). A composição química e a topografia superficial dos fios foram determinadas através da microscopia eletrônica de varredura em microscópio da marca JEOL, modelo JSM-5800 LV com sistema de microanálise EDS (energy dispersive spectroscopy). Os resultados mostraram que, de forma geral, os fios de NiTi termoativados apresentaram cargas mais suaves de desativação em relação aos superelásticos. Entre os fios que apresentaram as cargas biologicamente mais adequadas de desativação estão os termoativados da GAC e da UNITEK. Entre os fios de NiTi superelásticos, os de CuNiTi 27ºC da ORMCO foram os que apresentaram as cargas mais suaves de desativação, sendo semelhantes, estatisticamente (ANOVA), às apresentadas pelos fios de NiTi termoativados da UNITEK para a deformação de 4%. Quando comparados os fios de CuNiTi a 27 e a 35ºC, observou-se que os primeiros apresentaram forças de desativação de, aproximadamente, 1/3 das apresentadas pelos últimos, para a deformação de 4%. Quando analisada a microscopia eletrônica de varredura de superfície, os fios de NiTi superelásticos que apresentaram melhores acabamentos foram os da MASEL e MORELLI e os que apresentaram os piores acabamentos foram os de NiTi e CuNiTi 27ºC da ORMCO...

Leveling and aligning orthodontic wires must be able to generate light and continuous forces. Thus need to have high springback and flexibility. For this purpose it was suggested a variety of supereslatic and termoactivated Nickel-Titanium (NiTi) wires that may offer a load-deformation curve, in a constant plataform. Copper NiTi wires are presented as exhibiting better thermoactivating properties for optimum-forces system with better dental movement control. The aim of this study was to compare 8 NiTi superelastic and thermoactivated wires of six different brands (GAC, TP, ORMCO, MASEL, MORELLI and UNITEK) to Copper addicted wires (CuNiTi 270C and 350C, ORMCO) to verify if the mechanical properties of Copper NiTi would support it’s clinical use. Stress-strain tests were done in Engeneering Military Institute (IME-Brazil), through test machine (EMIC- DL 10000 model). Scanning electronic microscope with energy dispersive spectroscopy (JOEL, JSM-5800 LV model) was used to determine chemical composition and superficial topography of the wires. Results showed that, in general, thermoactivated NiTi wires exhibited lower deactivation loads when compared to NiTi superelastics. Among the thermoactivated, the GAC and UNITEK ones are the lighter ones. Among the superelastics, the Copper NiTi 270C (ORMCO) were the lighter ones, statistically similar (ANOVA) to thermoactivated NiTi from UNITEK, for 4% strain. Once Copper NiTi 270C showed deactivated loads 62% lower than Copper NiTi 350C , under 4% strain. As regard to Scanning Electronic Microscopy results for superelastic NiTi wires, better superficial burnishing were found for MASEL and MORELLI ones...