Comparação entre Reciproc Blue e quatro instrumentos réplicas: aspectos metalúrgicos, geometria, comportamento em torção e flexão / Comparison between Reciproc Blue and four replicalike instruments: metallurgical aspects, geometry, and behavior in torsion and flexion

A introdução da liga NiTi na endodontia proporcionou a fabricação de instrumentos com excelentes propriedades mecânicas, e uma das principais características é a possibilidade de alteração das temperaturas de transformação da liga, o qual pode possibilitar a presença de martensita em temperatura ambiente e consequentemente um efeito memória de forma. Entretanto, alguns dos sistemas comercializados atualmente possuem pouca ou nenhuma informação científica relatando suas propriedades mecânicas, características de design e métodos de fabricação. O objetivo deste trabalho foi comparar características geométricas, metalúrgicas e propriedades mecânicas (resistência à torção e flexão) de instrumentos Reciproc Blue (VDW, Munique, Alemanha), e quatro sistemas reciprocantes réplicas. Um total de 39 instrumentos de cada um dos sistemas reciprocantes, Reciproc Blue (RB), Prodesign R (PDR), V File (VF), V+ File (V+) e Univy One (UO) foram utilizados na pesquisa. O programa de Image J foi utilizado para mensuração dos diâmetros a cada milímetro da parte ativa e da área da seção transversal a 3 mm da ponta dos instrumentos. Imagens de MEV da parte ativa foram realizados para avaliar o acabamento superficial dos instrumentos. A composição atômica, fases presentes e temperaturas de transformação foram verificadas através de EDS, DRX e DSC, respectivamente. A flexibilidade foi aferida através de ensaios de dobramento até 45º conforme a especificação ISO 3630-1, e os ensaios de resistência à torção foram realizados de acordo com a especificação Nº28 ANSI/ADA. Todos os instrumentos apresentaram uma quantidade aproximadamente equiatômica de níquel e titânio. A análise qualitativa das fases cristalinas realizada através de ensaios de DRX, demonstrou a predominância de Fase R em todos os grupos, com exceção do grupo UO que apresenta uma mistura de fase R e martensita B19'. Na avaliação da área da seção, o instrumento RB obteve valores intermediários, os instrumentos PDR e V+ possuem menores valores e os instrumentos VF e UO possuem maiores valores. Observou-se grande impacto da geometria sobre as propriedades mecânicas, sendo que aqueles sistemas que apresentavam menor área que RB (PDR, V+) mostraram-se mais flexíveis e menos resistentes à torção (p<0.05), e o instrumento VF que teve maior área apresentou, como esperado, menos flexibilidade (p<0.05) e resistência torcional semelhante (p>0.05). A única exceção se deu com o sistema UO, que embora apresentasse uma maior área de seção, mostrou-se mais flexível e menos resistente à torção, provavelmente por influência da maior quantidade de martensita presente à temperatura ambiente. Nenhum dos instrumentos réplicas avaliados apresentaram características e comportamento mecânico iguais ao sistema padrão RB. Sugere-se que mais estudos devem ser realizados para a comparação do comportamento clínico destes instrumentos.

The introduction of NiTi alloy in endodontics has allowed the manufacturing of instruments with excellent mechanical properties, and one of the main characteristics is the ability to change alloy's transformation temperature, which can enable the presence of martensite at room temperature and consequently favor a shape memory effect. However, some of the currently marketed systems have limited or no scientific information regarding their mechanical properties, design characteristics, and manufacturing methods. The aim of this study was to compare the geometric characteristics, metallurgical aspects, and mechanical properties (torsional and flexural strength) of Reciproc Blue instruments (VDW, Munich, Germany) with four replica-like reciprocating systems. A total amount of 39 instruments from each reciprocating system, namely Reciproc Blue (RB), Prodesign R (PDR), V File (VF), V+ File (V+), and Univy One (UO), were used in the study. The Image J program was used to measure the diameters at every millimeter along the instruments active portion and the cross-sectional area at 3 mm from the instrument tip. SEM images of the active portion were obtained to evaluate the surface finishing of the instruments. Atomic composition, phases present, and transformation temperatures were determined through EDS, XRD, and DSC analyses, respectively. Flexibility was assessed by bending tests up to 45° according to ISO 3630-1 specifications, and torsional strength tests were performed according with ANSI/ADA Specification No. 28. All instruments exhibited an approximately equiatomic composition of nickel and titanium. Qualitative analysis of the crystalline phases using XRD tests demonstrated the predominance of the R-phase in all groups, except for the UO group, which exhibited a mixture of Rphase and B19' martensite. In terms of diameter and cross-sectional area evaluation, the RB instrument obtained intermediate values, while the PDR and V+ instruments had smaller values, and the VF and UO instruments had larger values. A significant impact of geometry on mechanical properties was observed, with systems exhibiting a smaller area than RB (PDR, V+) being more flexible and less torsion-resistant (p<0.05), and the VF instrument with a larger area showed, as expected, less flexibility (p<0.05) and similar torsional resistance (p>0.05). The only exception was the UO system, which, despite having a larger geometric configuration, exhibited greater flexibility and less torsional resistance, likely due to the higher amount of martensite present at room temperature. None of the replica-like instruments evaluated showed identical characteristics and mechanical behavior to the standard RB system. Further studies are suggested to compare the clinical performance of these instruments.

Caracterização mecânica, termodinâmica e química de fios CuNiTi ­ um estudo comparativo clínico e laboratorial / Mechanical, thermodynamic and chemical characterization of CuNiTi wires ­ a clinical and laboratory comparative study

Introdução: Os fios Copper Ni-Ti (CuNiTi) possuem indicações de uso clínico específicas, permanecendo no ambiente bucal por um longo período. Por esse motivo suas características mecânicas, termodinâmicas e estruturais devem ser preservadas durante todo o período de uso. Objetivos: Investigar se ocorrem alterações no comportamento mecânico, termodinâmico, estrutura e composição química superficial em fios CuNiTi 35°C submetidos ao envelhecimento in vivo (uso clínico) e in vitro (termociclagem), evidenciando as possíveis diferenças entre os métodos de envelhecimento. Material e Métodos: A amostra total foi constituída de 30 arcos pré-contornados 0.016", termodinâmicos com adição de cobre, e temperatura austenítica final (Af) de 35°C, da marca Ormco®. As análises destes fios resultaram em dois capítulos. Para o experimento clínico, 10 unidades de fios foram instaladas em 05 pacientes e permaneceram em meio bucal durante 30, 60 e 90 dias, e 05 fios foram analisados como recebidos (CR). A cada período, um hemiarco completo mais 1/3 (um terço) do hemiarco inferior direito foi retirado para análises. Para o experimento in vitro os 15 fios restantes foram submetidos à termociclagem para simulação do envelhecimento em ambiente oral durante 30 (600 ciclos), 60 (1200 ciclos) e 90 dias (1800 ciclos) com variação de temperatura entre 5°C e 55°C, com banhos de 90 segundos em cada temperatura, e transição de 15 segundos entre os banhos. Após cada período de envelhecimento in vivo e in vitro, os fios foram submetidos a um teste de padronização das suas dimensões através da medição dos diâmetros com paquímetro, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectrometria por Raios X Fluorescentes (FRX), ensaios de tração uniaxial e ensaio de Varredura Diferencial de Calorimetria (DSC). Resultados: No capítulo 1 a comparação entre os fios CR e os envelhecidos revelou que não houve diferença significativa entre os diâmetros das amostras, das forças obtidas ou mesmo das temperaturas Af, independentemente do tempo de permanência em boca. Foram encontrados predominantemente Ni, Ti, Cu e Al nas amostras, além de outros elementos químicos em concentrações variadas. No capítulo 2 não houve diferença significativa entre os diâmetros das amostras, das forças obtidas ou mesmo das temperaturas Af entre as amostras, independentemente do tempo ou do método de envelhecimento. Conclusão: As análises laboratoriais dos fios envelhecidos in vivo e in vitro foram comparadas, evidenciando que as características mecânicas, termodinâmicas e químicas dos fios permanecem estáveis mesmo até 90 dias de uso clínico ou 1800 ciclos de termociclagem. O método de envelhecimento in vitro se mostra uma alternativa viável para a análise destes parâmetros, em substituição aos métodos in vivo (AU).

Introduction: Copper Ni-Ti wires (CuNiTi) have specific indications for clinical use, remaining in the oral environment for a long period. For this reason, their mechanical, thermodynamic and structural characteristics must be preserved throughout the period of use of these materials. Objectives: To investigate whether there are changes in the mechanical, thermodynamic, structure and surface chemical composition of CuNiTi 35°C wires subjected to in vivo aging (clinical use) and in vitro (thermocycling), highlighting the possible differences between the aging methods. Material and Methods: The total sample was obtained from 30 pre-contoured Ormco® 0.016 thermodynamic archwires with copper addition and austenitic final temperature (Af) of 35°C. The analysis of these archwires resulted in two articles. For the clinical experiment, 10 units of wires were installed in 05 patients and remained in the oral environment for 30, 60 and 90 days, and 05 wires were analyzed as received. At each period, a complete hemiarch plus 1/3 of the right lower hemiarch was removed for analysis. For the in vitro experiment, the 15 remaining wires underwent thermocycling to simulate the aging of the oral environment for 30 (600 cycles), 60 (1200 cycles) and 90 days (1800 cycles) with a temperature range between 5°C and 55°C, with 90 second baths at each temperature, and 15 second transition between baths. After each in vivo and in vitro aging period, the wires underwent to a standardization test of their dimensions, by defining the diameters with a caliper, Scanning Electron Microscopy (SEM), Fluorescent X-Ray Spectrometry (FRX), tests of Uniaxial traction and Differential Scanning Calorimetry (DSC) test. Results: In chapter 1, the comparison between CR and aged wires revealed that there was no significant difference between the sample diameters, the forces obtained or even the temperatures Af, regardless the time spent in the mouth. Predominantly Ni, Ti, Cu and Al were found in the samples, in addition to other chemical elements in different concentrations. In chapter 2 there was no significant difference between the diameters of the samples, the forces obtained or even the temperatures Af between the samples, regardless of time or aging method. Conclusion: The comparison of the laboratoral analyzes of the archwires aged in vivo and in vitro showed that the mechanical, thermodynamic and the surface chemical characteristics were stable, even up to 90 days of clinical use or 1800 thermocycling cycles. The in vitro aging method is a viable alternative for the analysis of these parameters, replacing the in vivo methods (AU).