Caracterización del sistema rotatorio ProTaper Ultimate tratado térmicamente específico para archivos

Resumen

Objetivo: Comparar el diseño, la metalurgia y el rendimiento mecánico del sistema ProTaper (PT) Ultimate con instrumentos de dimensiones similares de los sistemas ProGlider, PT Gold y PT Universal.

Metodología: Nuevos instrumentos PT Ultimate (n = 248) fueron comparados con instrumentos de dimensiones similares de ProGlider (n = 31), PT Gold (n = 155) y PT Universal (n = 155) en cuanto a su número de espirales, ángulo helicoidal, simetría de la hoja, geometría de la punta, acabado superficial, relación níquel/titanio, temperaturas de transformación de fase y rendimiento mecánico. Se utilizaron pruebas de anova unidireccional y pruebas no paramétricas de la mediana de Mood para la comparación estadística (α = 5%).

Resultados: Todos los instrumentos tenían hojas simétricas sin tierras radiales o lados planos, un acabado superficial similar y una relación níquel/titanio casi equiatómica, mientras que el número de espirales, los ángulos helicoidales y la geometría de la punta eran diferentes. Los instrumentos PT Ultimate mostraron 3 tratamientos térmicos distintos que coincidían con el color de su alambre metálico. Los instrumentos Slider y ProGlider tenían temperaturas de inicio de fase R (Rs) y de finalización de fase R (Rf) similares. Los instrumentos SX, F1, F2, F3 y Shaper mostraron tratamientos térmicos equivalentes (Rs ~45.6°C y Rf ~28.3°C) que eran similares a sus contrapartes PT Gold (Rs ~47.9°C y Rf ~28.2°C), pero completamente distintos a los de PT Universal (Rs ~16.2°C y Rf ~−18.2°C). Entre los instrumentos PT Ultimate, los torques máximos más bajos se observaron en los instrumentos SX (0.44 N cm), Slider (0.45 N cm) y Shaper (0.60 N cm), mientras que el más alto se notó en el FXL (4.90 N cm). Los instrumentos PT Ultimate Slider y ProGlider tuvieron cargas torsionales similares (~0.40 N cm) y cargas de flexión (~145.0 gf) (p = 1.000), mientras que los otros instrumentos PT Ultimate mostraron un torque máximo estadísticamente significativamente más bajo, un mayor ángulo de rotación y una carga de flexión más baja (mayor flexibilidad) que sus contrapartes de los sistemas PT Universal y PT Gold.

Conclusiones: El sistema PT Ultimate comprende instrumentos con 3 tratamientos térmicos distintos que mostraron temperaturas de transformación de fase similares a sus análogos tratados térmicamente. Los instrumentos PT Ultimate presentaron menor resistencia torsional y superior flexibilidad que sus contrapartes, mientras que el par máximo, el ángulo de rotación y las cargas de flexión aumentaron progresivamente con sus tamaños.

Introducción

Los instrumentos de níquel-titanio (NiTi) se han utilizado ampliamente para realizar la ampliación mecánica del sistema de conductos radiculares. A lo largo de varios años, se han introducido mejoras sucesivas en estos instrumentos, incluyendo diferentes tratamientos térmicos empleados durante el proceso de fabricación (Rubio et al., 2022; Zupanc et al., 2018). Estos cambios pueden llevar a arreglos cristalográficos distintos de la aleación de NiTi a temperaturas específicas, influyendo en última instancia en el comportamiento mecánico de estos instrumentos (Martins et al., 2022).

Algunos ejemplos de aleaciones tratadas térmicamente son el M-wire (Dentsply Tulsa Dental), que incorpora un tratamiento térmico antes de la producción de la aleación, y los alambres Gold y Blue tratados térmicamente (Dentsply Tulsa Dental) que reciben un tratamiento térmico posterior al rectificado (Zupanc et al., 2018). Según Gao et al. (2012), se esperan diferentes comportamientos mecánicos al abordar instrumentos de dimensiones similares fabricados a partir de NiTi austenítico, M-wire o aleaciones tratadas térmicamente Blue. En tales casos, los instrumentos M-wire tienden a tener torques máximos más altos, mientras que los alambres tratados térmicamente Blue presentan menor resistencia a la flexión (alta flexibilidad) y mayor resistencia a la fatiga cíclica y grado de rotación bajo estrés de torsión (De-Deus et al., 2017; Duke et al., 2015). Asimismo, los instrumentos tratados térmicamente Gold suelen presentar una superior resistencia a la fatiga cíclica y flexibilidad, pero menor resistencia torsional en comparación con los instrumentos de aleación NiTi convencional (austenítico) de dimensiones similares (Elnaghy & Elsaka, 2016; Plotino et al., 2017). Estas mejoras pueden considerarse relevantes en un entorno clínico, ya que pueden extender la vida útil de los instrumentos, al mismo tiempo que preservan el camino original del conducto radicular principal (Zupanc et al., 2018). Además, el desarrollo de instrumentos con diferentes características brinda a los clínicos la oportunidad de elegir el más apropiado para una morfología específica de raíz o conducto.

Los instrumentos rotatorios de NiTi de la familia ProTaper (PT) son probablemente los sistemas más conocidos y duraderos disponibles actualmente en el mercado. En 2001, cuando se lanzó la primera generación de este sistema, los instrumentos estaban hechos de una aleación de NiTi convencional con un diseño innovador que utilizaba múltiples porcentajes de conicidad creciente o decreciente en un solo archivo (Ruddle, 2005). Este sistema originalmente comprendía 3 instrumentos de conformación (SX [19/.04v], S1 [18/.02v] y S2 [20/.04v]) y 3 instrumentos de acabado (F1 [20/.07v], F2 [25/.08v] y F3 [30/.09v]) con bordes de corte afilados y sin tierras radiales. Más tarde, se añadieron 2 instrumentos de acabado más grandes (F4 [40/.06v] y F5 [50/.05v]) a este conjunto y el sistema cambió su nombre a PT Universal (Dentsply Maillefer). La siguiente generación se lanzó en 2013, el PT Next (Dentsply Sirona Endodontics), y comprendía 5 instrumentos (tamaños 17/.04v, 25/.06v, 30/.07v, 40/.06v y 50/.06v) fabricados en M-wire y diseñados para tener un diseño desfasado que mejorara la flexibilidad y minimizara el contacto entre el instrumento y la dentina (Ruddle et al., 2013). Aprovechando los avances tecnológicos en metalurgia, el sistema PT Universal evolucionó a PT Gold (Dentsply Sirona Endodontics) en 2014, un sistema en el que los instrumentos tienen las mismas geometrías, pero la aleación es tratada termomecánicamente (Gold Wire), lo que resulta en una mejor flexibilidad y resistencia a la fatiga cíclica (Elnaghy & Elsaka, 2016). En este mismo año, se introdujo el ProGlider (16/.02v) (Dentsply Sirona Endodontics), un instrumento rotatorio auxiliar que utiliza la tecnología M-Wire, también para la preparación de la ruta de deslizamiento mecánico (Ruddle et al., 2014).

El nuevo sistema rotatorio PT Ultimate (Dentsply Sirona Endodontics) es la última generación de la familia PT y es uno de los primeros sistemas en aprovechar los distintos arreglos cristalográficos inducidos por una tecnología de tratamiento térmico específico para producir un conjunto de instrumentos con diferentes comportamientos mecánicos, con el objetivo de asegurar un equilibrio entre flexibilidad y resistencia. Según el fabricante, los 8 instrumentos que componen este sistema (Slider [16/.02v], SX [20/.03v], Shaper [20/.04v], F1 [20/.07v], F2 [25/.08v], F3 [30/.09v], FX [35/.12v] y FXL [50/.10v]) se fabrican utilizando 3 aleaciones tratadas térmicamente diferentes: M-wire (Slider), Gold-wire (SX, Shaper, F1, F2, F3) y Blue heat-treated wire (FX y FXL) (Dentsply Sirona, 2022). Considerando la falta de conocimiento sobre este sistema, se llevó a cabo un enfoque de investigación multimétodo para comparar el diseño, las características metalúrgicas y el rendimiento mecánico del sistema PT Ultimate con instrumentos de tamaños similares de los sistemas ProGlider, PT Gold y PT Universal. La hipótesis nula a probar era que no habría diferencia en el comportamiento mecánico entre estos diferentes instrumentos.

Material y métodos

Selección de muestras

Se seleccionaron al azar un total de 248 nuevos instrumentos rotatorios de NiTi del novedoso PT Ultimate (31 instrumentos de cada tamaño – Slider, SX, Shaper, F1, F2, F3, FX, FXL – distribuidos entre evaluaciones de diseño, metalúrgicas y mecánicas) y se compararon en cuanto a su diseño, características metalúrgicas y comportamiento mecánico con instrumentos similares de los sistemas ProGlider (n = 31), PT Gold (n = 155; 31 instrumentos de cada tamaño – SX, S2, F1, F2, F3) y PT Universal (n = 155; 31 instrumentos de cada tamaño – SX, S2, F1, F2, F3) después de haber sido previamente revisados para detectar deformaciones importantes (como desenrollado o discontinuidad importante de la hoja) que los excluirían del estudio. Todos los instrumentos tenían 25 mm de longitud, excepto el SX (19 mm). No se observó ninguna deformación importante bajo el microscopio operativo (×13.6) (OPMI Pico; Carl Zeiss Surgical) en ningún instrumento y, por lo tanto, ninguno de ellos fue excluido.

Diseño

La evaluación microscópica del diseño se realizó a una magnificación de ×13.6 (OPMI Pico) en 6 instrumentos de cada tamaño de todos los sistemas probados, en los cuales se determinó el número de hojas y los ángulos helicoidales medios de las 6 espirales más coronales (Image J v1.50e; Laboratorio de Instrumentación Óptica y Computacional). Estos mismos instrumentos fueron evaluados adicionalmente mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) (Hitachi S-2400; Hitachi) para investigar la simetría de las hojas, la presencia de tierras radiales o lados planos (×20), y el diseño y tipo (activo o no activo) de las puntas (×40). También se evaluó el acabado superficial (×150) en cuanto a la existencia de microdefectos, como rollos de metal o discontinuidades en espiral.

Metalurgia

Se realizó espectroscopia de rayos X por dispersión de energía (EDS) en 3 instrumentos de cada sistema probado en una unidad SEM convencional (DSM-962 Carl Zeiss Microscopy GmbH) equipada con un detector EDS Inca X-act (Oxford Instruments NanoAnalysis) y configurada a 20 kV y 3.1 amperios. El vacío inicial se realizó durante 10 minutos, y la adquisición de datos se llevó a cabo en un área de 500 × 400 μm durante 1 minuto a una distancia de trabajo de 25 mm. Los análisis utilizaron la corrección ZAF y las proporciones de elementos metálicos se obtuvieron en un software dedicado (Microanalysis Suite v.4.14 software; Oxford Instruments NanoAnalysis). También se realizaron pruebas de calorimetría diferencial de barrido (DSC) (DSC 204 F1 Phoenix; NETZSCH-Gerätebau GmbH) para determinar las temperaturas de transformación de fase (ASTM F2004-17, 2004) utilizando 2 instrumentos de cada tamaño de todos los sistemas probados. Se obtuvo un fragmento de 4–5 mm de longitud (con un peso de 5–10 mg) de la hoja activa de cada instrumento y se sometió a un baño de grabado (45% de ácido nítrico, 25% de ácido fluorhídrico y 30% de agua destilada) durante 2 minutos. Después de eso, la solución ácida se neutralizó con agua destilada y cada muestra se montó en una bandeja de aluminio dentro del dispositivo DSC, teniendo una bandeja vacía como control. Cada ciclo térmico individual tuvo una duración de 1 h 40 min y se realizó bajo protección de nitrógeno gaseoso (N2). Las temperaturas del ciclo variaron de −150°C a 150°C con un ritmo de 10°C por minuto. Los resultados y gráficos de DSC se obtuvieron utilizando el software NETZSCH Proteus Thermal Analysis (NETZSCH-Gerätebau GmbH). Se realizó una segunda prueba para confirmar los resultados de la primera prueba.

Pruebas mecánicas

El comportamiento mecánico de los instrumentos se evaluó mediante pruebas de resistencia torsional y de flexión de acuerdo con las especificaciones internacionales (Especificación ANSI/ADA No. 28, 2002; ISO 3630-3631, 2008). Los cálculos del tamaño de la muestra para las pruebas mecánicas se determinaron teniendo en cuenta las mayores diferencias en los resultados obtenidos por 2 de los instrumentos evaluados del sistema PT Ultimate después de 6 mediciones iniciales. Considerando un error tipo alfa de 0.05 y una potencia del 80%, los tamaños de muestra determinados para el par máximo (tamaño del efecto: 4.45 ± 2.38; Slider vs. FXL), ángulo de rotación (tamaño del efecto: 279.88 ± 162.04; Shaper vs. FXL) y carga máxima de flexión (tamaño del efecto: 245.42 ± 129.27; Shaper vs. FX) fueron de 6, 7 y 6 instrumentos, respectivamente. El tamaño final de la muestra para cada prueba se estableció en 10 instrumentos para todos los grupos.

En la prueba torsional, los instrumentos se montaron en una posición recta en un torsiómetro (TT100; Odeme Dental Research) y se sujetaron en sus 3 mm apicales. Luego, se giraron a un ritmo constante de 2 rpm en dirección horaria hasta la fractura. Se evaluó el par máximo sostenido antes de la ruptura (en N cm) y el ángulo de rotación (en grados) con un software dedicado (Odeme Analysis TT100, Odeme Dental Research). En la prueba de flexión, los instrumentos se montaron en el soporte de archivos y se posicionaron a 45° en relación al suelo, mientras que sus 3 mm apicales estaban conectados a un cable conectado a una máquina de pruebas universal (DL-200 MF; EMIC). La prueba se realizó utilizando una carga de 20 N aplicada a un ritmo constante de 15 mm/min hasta que el instrumento alcanzó un desplazamiento de 45°. La carga máxima requerida para inducir este desplazamiento se registró en gramo/fuerza (gf) utilizando el software Tesc v3.04 (Mattest Automação e Informática).

Análisis y reporte estadístico

La normalidad de los datos se evaluó utilizando la prueba de Shapiro-Wilk y se presentó como media (desviación estándar) o mediana (rango intercuartílico) dependiendo de su distribución. Se utilizaron pruebas post hoc de Tukey de ANOVA de una vía para evaluar las diferencias en los ángulos helicoidales medios, mientras que se empleó la prueba de mediana de Mood no paramétrica para comparar el par máximo, el ángulo de rotación y la carga máxima de flexión entre los instrumentos (SPSS v22.0 para Windows; SPSS Inc.). El nivel de significancia se estableció en 5%. El presente manuscrito fue redactado de acuerdo con las pautas de Elementos de Reporte Preferidos para estudios de laboratorio en Endodoncia (PRILE) 2021 (Figura 1) (Nagendrababu et al., 2021).

Resultados 

Diseño

La Tabla 1 resume los análisis de diseño, mientras que la Figura 2 muestra las imágenes SEM de los instrumentos evaluados. Todos los archivos probados tenían cuchillas simétricas sin tierras radiales o lados planos.

El PT Ultimate Slider era similar al ProGlider en términos de tamaño de punta, acabado superficial y ángulo helicoidal, pero tenía un área activa más corta con un menor número de cuchillas y una sección transversal en paralelogramo, mientras que el ProGlider tenía una sección transversal horizontal cuadrada. El número de cuchillas del PT Ultimate Shaper y los Finishers (F1, F2 y F3) disminuyó (de 18 a 12), a medida que aumentaba el diámetro, y era mayor que el de sus contrapartes, cuyas espirales también disminuyeron de 11 (S2) a 9 (F3). En general, los ángulos helicoidales eran similares entre los instrumentos, sin embargo, el PT Ultimate F1 y F2 mostraron ángulos significativamente más bajos que sus equivalentes PT Universal y PT Gold (Tabla 1). El PT Ultimate Shaper y los Finishers tenían una sección transversal en paralelogramo descentrada, mientras que todos los instrumentos análogos tenían una forma triangular convexa en sección transversal, excepto por los instrumentos F3 que tenían una sección transversal triangular cóncava. El PT Ultimate FX y FXL tenían el menor número de cuchillas y ángulos helicoidales entre los sistemas probados, pero secciones transversales similares a los otros instrumentos PT Ultimate. Las puntas del PT Ultimate Shaper y los Finishers eran similares, pero diferentes de las del Slider, FX y FXL, mientras que en los otros sistemas, la geometría de las puntas era distinta entre sí. Ninguna de las puntas pudo ser claramente identificada como activa.

Los análisis visuales y microscópicos de todos los instrumentos no revelaron deformaciones o defectos importantes. En general, el acabado superficial fue similar con marcas de fabricación paralelas en todos los instrumentos y solo muy pocos micro defectos.

Metalurgia

Las pruebas de espectroscopia de rayos X dispersiva por energía mostraron una relación de elementos de níquel/titanio casi equiatómica en todos los instrumentos sin otro elemento metálico. Los análisis de DSC de los 8 instrumentos del sistema PT Ultimate revelaron 3 tratamientos térmicos distintos que coincidían con el color de su aleación metálica (Figura 3). Los instrumentos Slider y ProGlider tenían temperaturas de inicio de fase R (Rs) y de finalización de fase R (Rf) similares. Los instrumentos SX, F1, F2, F3 y Shaper mostraron tratamientos térmicos equivalentes (Rs ~45.6°C y Rf ~28.3°C) que fueron similares a sus contrapartes PT Gold (Rs ~47.9°C y Rf ~28.2°C), pero completamente distintos a los PT Universal (Rs ~16.2°C y Rf ~−18.2°C). Los instrumentos PT Ultimate FX y FXL mostraron curvas de DSC similares con temperaturas de transformación de fase que variaban de 29.4°C (Rs) y 19.8°C (Rf) al enfriarse, y 7.7°C (inicio austenítico [As]) y 36.4°C (finalización austenítica [Af]) al calentarse (Tabla 2, Figura 3).

Pruebas mecánicas

Entre los instrumentos PT Ultimate, se observaron los torques máximos más bajos en los instrumentos SX (0.44 N cm), Slider (0.45 N cm) y Shaper (0.60 N cm), mientras que el más alto se notó en el FXL (4.90 N cm) (Tabla 1). Los ángulos de rotación más bajos y más altos se observaron en los instrumentos Shaper (418°) y FXL (712°), respectivamente. Aunque la prueba de flexión reveló una tendencia general de los instrumentos a volverse menos flexibles a medida que aumentaban de tamaño, el instrumento más grande de este sistema (FXL) mostró una carga máxima significativamente menor (294.4 gf) que el instrumento FX (410.9 gf), que fue el menos flexible entre los instrumentos de 25 mm (Tabla 1, Figura 4). El PT Ultimate Slider y el ProGlider tuvieron resultados similares en carga torsional (p = 1.000) y carga de flexión (p = 1.000), mientras que, en general, los otros instrumentos PT Ultimate mostraron un torque máximo significativamente más bajo, un ángulo de rotación más alto y una carga de flexión más baja (mayor flexibilidad) que sus contrapartes de los sistemas PT Universal y PT Gold (Tabla 1, Figura 4).

Discusión 

Este estudio presenta datos originales sobre el sistema rotatorio específico de archivo PT Ultimate, recientemente lanzado, utilizando el concepto de investigación multimétodo, un enfoque que proporciona más información, mejor comprensión y una validación interna y externa superior que una evaluación de método único o doble (Martins et al., 2021c). En general, el concepto del sistema PT Ultimate parece combinar varias características de instrumentos anteriores desarrollados por la misma empresa, incluyendo el conicidad variable (ProTaper), el llamado concepto de ‘Deep Shape’ o conicidad apical aumentada (ProTaper), la sección transversal de paralelogramo descentrada (PT Next, TruNatomy), el instrumento auxiliar FXL de gran conicidad (ProFile GT) y el uso de aleaciones metálicas tratadas térmicamente de M-Wire (ProGlider, PT Next), alambre dorado (PT Gold, WaveOne Gold) y alambre azul (Vortex Blue, Reciproc Blue). Entre los instrumentos PT Ultimate, se observó que el par máximo sostenible antes de la fractura y las cargas de flexión máximas aumentaron con el tamaño de los instrumentos (Tabla 1, Figura 4), un resultado esperado considerando estudios previos sobre sistemas de múltiples archivos que informan torques más altos y menos flexibilidad en instrumentos más grandes (Kramkowski & Bahcall, 2009; Ninan & Berzins, 2013; Pedulla et al., 2018; Viana et al., 2010; Wycoff & Berzins, 2012). En contraste, no se pudo demostrar un patrón en el ángulo de rotación según el tamaño de los instrumentos, pero varios autores también han informado resultados mixtos en este parámetro mecánico (Kramkowski & Bahcall, 2009; Ninan & Berzins, 2013; Pedulla et al., 2018; Wycoff & Berzins, 2012). Sin embargo, los diferentes arreglos cristalográficos de los instrumentos PT Ultimate no parecieron influir en su comportamiento mecánico, ya que estos resultados podrían explicarse en su mayoría por diferencias en las dimensiones de los instrumentos. Se observó una excepción en el instrumento más grande del sistema PT Ultimate, el FXL (50/.10v), que era más flexible que el FX (35/.12v), un instrumento hecho con la misma aleación de tratamiento térmico, pero con dimensiones pequeñas (Tabla 1, Figura 3). Este aparente resultado contradictorio puede explicarse considerando que la parte activa del FXL tiene solo 7 mm de longitud y, por lo tanto, el resultado de la prueba de flexión reflejó el diámetro de la sección transversal de su porción no activa, que es más pequeña (1 mm) que el instrumento FX (1.2 mm en D16).

El rendimiento mecánico de los instrumentos probados se puede explicar parcialmente por las disimilitudes observadas en su geometría, principalmente porque los cambios en el diseño del nuevo sistema PT Ultimate no permiten comparar uno a uno con las versiones antiguas de los instrumentos ProTaper, destacando la importancia de un análisis multimétodo para comprender adecuadamente su comportamiento mecánico. Los resultados presentes demostraron que el PT Ultimate Shaper y los Finishers (F1, F2 y F3) tenían una menor resistencia torsional y una superior flexibilidad (mayor ángulo de rotación y menor carga de flexión) en comparación con sus contrapartes (Tabla 1, Figura 4) y se rechazó la hipótesis nula. Considerando las similitudes de los instrumentos probados en términos de relación níquel/titanio y acabado superficial, los resultados de estos instrumentos PT Ultimate pueden explicarse principalmente no solo por sus diferentes diseños, como el alto número de espirales (McSpadden, 2007) (Tabla 1) y la sección transversal de paralelogramo descentrada (Martins et al., 2020) (Figura 2), sino también por su disposición cristalográfica en comparación con el PT Universal completamente austenítico, dado que la aleación del sistema PT Gold tiene un tratamiento térmico similar (Figura 3, Tabla 2). En comparación con los otros instrumentos probados, la flexibilidad reducida de los instrumentos SX (Tabla 1, Figura 4) puede estar relacionada con sus longitudes más cortas (19 mm), lo que llevó a un aumento exponencial en el estrés necesario para aplicar la fuerza durante la prueba de flexión estandarizada.

Las aleaciones de NiTi pueden tener tres fases microestructurales distintas llamadas austenita, fase R y martensita, que pueden influir directamente en el comportamiento mecánico de los instrumentos endodónticos (Elnaghy & Elsaka, 2016; Plotino et al., 2017; Zupanc et al., 2018). La fase austenítica de la aleación de NiTi es relativamente rígida, dura y tiene flexibilidad limitada. Cuando se aplica estrés a este tipo de instrumento, puede ocurrir una transformación de la disposición cristalográfica austenítica a martensítica en un proceso llamado transformación martensítica inducida por estrés. Esta reorganización atómica conduce a una característica conocida como superelasticidad, caracterizada por un rearrangement de forma que puede devolver el instrumento a su forma original sin ninguna deformación definitiva cuando el estrés inducido se detiene o se reduce (Shen et al., 2011), lo que significa que su menor módulo de elasticidad, en comparación con los instrumentos de acero inoxidable, proporciona una flexibilidad superior (Zupanc et al., 2018). La forma austenítica y sus características de superelasticidad caracterizan la aleación convencional de NiTi que se ha utilizado en sistemas como el ProTaper Universal probado en este estudio.

El arreglo cristalográfico de la aleación NiTi observado en un rango de temperatura más alto se define como la fase austenítica y se caracteriza por una red de tipo B2 (simetría cúbica). Cuando la temperatura de la aleación disminuye por debajo del rango de temperatura de transformación, ocurre la transformación martensítica de la fase austenítica a la fase martensítica. Esta fase martensítica presenta una red monoclínica (tipo B19') que puede revertirse a la red de tipo B2 al calentar la aleación por encima del rango de temperatura de transformación (Thompson, 2000). Este fenómeno de cambiar las propiedades físicas para permitir que una aleación de NiTi deformada recupere su forma original al calentarse se conoce como memoria de forma (Zupanc et al., 2018). Las empresas aprovechan esta propiedad para producir instrumentos martensíticos que son tratados térmicamente durante su fabricación para elevar sus temperaturas de transformación de fase. Como resultado, estos instrumentos son más suaves, más dúctiles y tienen una flexibilidad superior, resistencia a la fatiga cíclica y menor resistencia al esfuerzo torsional que los instrumentos con arreglos cristalográficos austeníticos. Se han dado varias designaciones a estas aleaciones de NiTi tratadas térmicamente, como M-wire, CM wire, Gold wire, Blue wire o MaxWire (Zupanc et al., 2018). A pesar de que todos comparten características martensíticas similares, tienen arreglos cristalográficos distintos a temperatura de servicio y, en consecuencia, diferentes comportamientos mecánicos (Zupanc et al., 2018), como se representa en los resultados presentes (Tabla 1, Figuras 3 y 4). Otro tipo de transformación martensítica, que ocurre entre formas completamente austeníticas y completamente martensíticas, es la transformación de fase R, que también puede considerarse una forma martensítica (Kuhn & Jordan, 2002). Consiste en una disposición atómica romboédrica con características martensíticas termoelásticas y, al igual que la fase martensítica, puede ser inducida por estrés o temperatura. Muchos fabricantes han utilizado esta transformación de fase R para producir instrumentos con cierta ductilidad, pero con mayor flexibilidad y resistencia a la fatiga cíclica, en comparación con los instrumentos convencionales de NiTi (Zhou et al., 2013; Zupanc et al., 2018).

Una de las innovaciones del sistema PT Ultimate fue el tratamiento térmico específico para archivos basado en las dimensiones de los instrumentos que presentan alambres tratados térmicamente de M-wire (Slider), Gold (SX, Shaper y Finishers F1, F2 y F3) y Blue (Auxiliary Finishers FX y FXL), es decir, instrumentos que presentan 3 disposiciones cristalográficas distintas de sus aleaciones metálicas (formas austeníticas mixtas, fase R y formas martensíticas dependiendo de la temperatura del instrumento) en el mismo sistema, una característica confirmada en este estudio (Figura 3). La idea detrás de este enfoque es aprovechar las diferentes fases cristalográficas de la aleación de NiTi para crear instrumentos con propiedades mejoradas de acuerdo con sus requisitos de uso. Los instrumentos Slider y ProGlider mostraron curvas DSC equivalentes que fueron consistentes con los instrumentos de M-wire (Martins et al., 2021a; Martins et al., 2021b), pero distintas de los otros instrumentos del sistema PT Ultimate (Tabla 2, Figura 3). El Slider tiene una disposición cristalográfica austenítica más fase R a temperaturas ambiente y del cuerpo, y, por lo tanto, se pueden esperar cambios menores en su comportamiento mecánico en ese rango de temperatura de servicio. Los Shaper y Finishers (F1, F2 y F3) del sistema PT Ultimate parecen presentar una disposición cristalográfica martensítica a temperatura ambiente después de la fabricación y tienden a adquirir características de austenítica más fase R al alcanzar la temperatura del cuerpo, lo que significa que, a temperaturas más altas, los instrumentos pueden desarrollar algunas características de la aleación austenítica. Estos instrumentos presentan una transformación de fase R al enfriarse (entre 44.3°C [Rs] y 28.3°C [Rf]) con una transición a B19' a una temperatura muy baja (por debajo de −50°C) pero con una curva DSC doble de B19' a fase R a B2 al calentarse en un rango de temperatura más proximal (entre 9.4°C y 50.1°C) (Figura 3). Estas temperaturas de transformación fueron similares a sus instrumentos análogos PT Gold, pero distintas de los PT Universal (Tabla 2, Figura 3), y siguieron informes previos que probaron instrumentos de alambre de oro (Martins et al., 2021b).

Los instrumentos auxiliares FX y FXL del sistema PT Ultimate mostraron curvas DSC y temperaturas de transformación de fase entre 29.4°C (Rs) y 19.8°C (Rf) al enfriarse y 7.7°C (As) y 36.4°C (Af) al calentarse (Tabla 2), corroborando con estudios previos que probaron instrumentos de alambre tratados térmicamente en azul (Martins et al., 2021b). Estos 2 instrumentos presentan un arreglo cristalográfico martensítico a temperatura ambiente, que tiende a cambiar a una forma austenítica a temperatura corporal. Por lo tanto, se espera que la incorporación de más características austeníticas en estos instrumentos ocurra si su temperatura aumenta durante los procedimientos de preparación del conducto radicular, disminuyendo su flexibilidad (Oh et al., 2020) y su capacidad para soportar un alto par máximo (Silva et al., 2018). Sin embargo, estos resultados generan dudas sobre la decisión del fabricante de utilizar el alambre tratado térmicamente en azul en los instrumentos auxiliares FX y FXL. Un posible argumento sería la intención de aumentar su fase de austenita, mejorando así su resistencia a la torsión. Pero esto no tiene sentido ya que ambos instrumentos se recomiendan para ser utilizados solo en conductos anatómicamente rectos y grandes que fueron previamente ensanchados por otros instrumentos (Ruddle, 2022), una condición en la que solo están sometidos a un bajo estrés torsional. Por lo tanto, aún falta una explicación adecuada por parte del fabricante sobre la ventaja de utilizar el alambre tratado térmicamente en azul en estos instrumentos auxiliares. Considerando que los sistemas PT Gold y PT Universal no tienen instrumentos con dimensiones similares a FX y FXL, no se pudieron hacer comparaciones con otros instrumentos.

Las principales limitaciones de este estudio incluyen no evaluar parámetros como la resistencia a la fatiga cíclica, la eficiencia de corte y la capacidad de conformación, que deberían incluirse en estudios futuros. Además, tampoco fue posible determinar la influencia real de las diferentes secciones transversales en las propiedades mecánicas de los instrumentos probados. Por otro lado, las principales fortalezas fueron proporcionar información esencial sobre el diseño, la metalurgia y el comportamiento mecánico del PT Ultimate, un sistema que comprende instrumentos con tratamientos térmicos específicos y disposiciones cristalográficas distintas de sus aleaciones metálicas, a través de una investigación multimétodo utilizando pautas internacionales bien establecidas (ANSI/ADA Specification No. 28, 2002; ASTM F2004-17, 2004; ISO 3630-3631, 2008). Este enfoque metodológico permite una comprensión más completa de los resultados, ya que supera las limitaciones inherentes de cada prueba. Considerando que el nuevo sistema PT Ultimate mostró una menor resistencia torsional y una mayor flexibilidad que sus contrapartes, los clínicos pueden beneficiarse de este sistema en casos clínicos que requieren estas características, como conductos radiculares curvados y no constrictos, en lugar de PT Universal o PT Gold; sin embargo, considerando la falta de información sobre este sistema recientemente lanzado, se necesitan más estudios para guiar las recomendaciones clínicas.

Conclusiones

El nuevo sistema PT Ultimate comprende instrumentos con tres tratamientos térmicos distintos que mostraron diferentes diseños, pero un acabado superficial similar, proporciones de níquel/titanio y temperaturas de transformación de fase en comparación con sus análogos tratados térmicamente. Mientras que Slider y ProGlider tenían un comportamiento mecánico similar, los otros instrumentos PT Ultimate mostraron una menor resistencia torsional y una flexibilidad superior a la de sus contrapartes, mientras que el par máximo, el ángulo de rotación y las cargas de flexión aumentaron progresivamente con sus tamaños.

Autores: Jorge N. R. Martins, Emmanuel João Nogueira Leal Silva, Duarte Marques, Natasha Ajuz, Mário Rito Pereira, Rui Pereira da Costa, Francisco Manuel Braz Fernandes, Marco Aurélio Versiani

Referencias:

1. ANSI/ADA Specification No. 28-2002. (2002) Archivos de conducto radicular y limas, tipo K para uso manual.
2. ASTM F2004-17. (2004) ASTM International. Método de prueba estándar para la temperatura de transformación de aleaciones de níquel-titanio mediante análisis térmico: 1–5.
3. De-Deus, G., Silva, E.J., Vieira, V.T., Belladonna, F.G., Elias, C.N., Plotino, G. et al. (2017) El tratamiento termomecánico azul optimiza la resistencia a la fatiga y la flexibilidad de los archivos Reciproc. Journal of Endodontics, 43, 462–466.
4. Dentsply Sirona. Archivos endodónticos ProTaper Ultimate [documento WWW]. Disponible en: https://www.dentsplysirona.com/en-gb/ categories/endodontics/protaper-ultimate-files.html [Accedido el 13 de julio de 2022].
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