Análisis multimétodo de tres instrumentos rotatorios producidos por tecnología de mecanizado por descarga eléctrica

Resumen

Objetivo: Este estudio tuvo como objetivo comparar tres instrumentos rotatorios producidos por el proceso EDM con el sistema ProTaper Gold tratado térmicamente en cuanto a diseño, metalurgia, propiedades mecánicas y capacidad de conformación.

Metodología: Se compararon los instrumentos HyFlex EDM (25/~), Neoniti (25/.06), EDMax (25/.06) y ProTaper Gold (25/.08v) (n = 58 por grupo) en cuanto a diseño, metalurgia y rendimiento mecánico. Se calcularon las áreas de conductos no preparadas para cada sistema después de la preparación de los conductos mesiobucales, mesiolinguales y distales de los molares mandibulares (15 conductos por grupo) utilizando tecnología de micro-CT. Se realizaron análisis estadísticos utilizando pruebas post-hoc Tukey de ANOVA de una vía y pruebas post-hoc Dunn de Kruskal-Wallis (α = 5%).

Resultados: Todos los instrumentos tenían hojas asimétricas, sin tierras radiales, sin defectos mayores y casi relaciones equiatómicas de níquel/titanio, pero diferentes diseños de sección transversal, geometrías de punta y apariencias superficiales. Aunque los instrumentos tenían curvas de temperatura de transformación distintas, mostraron un arreglo cristalográfico martensítico a 21°C y una mezcla de austenita más fase R a temperatura corporal. Neoniti y HyFlex EDM mostraron resultados similares en todas las pruebas mecánicas (p > .05), mientras que EDMax y ProTaper Gold tuvieron un tiempo de fractura similar (p = .841), carga máxima de flexión (p = .729) y capacidad de corte (p = .985). ProTaper Gold mostró el mayor par de torsión hasta la falla (p < .001) y HyFlex EDM tuvo la menor resistencia a la pandeo (p < .001). Los porcentajes medios de áreas de conductos no preparados variaron del 20.4% al 25.7% en los conductos mesiales, y del 20.8% al 26.2% en el conducto distal, sin diferencias estadísticas entre los sistemas (p > .05).

Conclusiones: La geometría de los instrumentos y las temperaturas de transformación de fase influyeron en los resultados de las pruebas mecánicas, pero no en su capacidad de conformación.

Introducción

Las mejoras en la metalurgia de níquel-titanio (NiTi) permitieron el desarrollo de una variedad de nuevos instrumentos endodónticos con diferentes diseños, lo que resultó en una mayor eficiencia no solo en el control de accidentes iatrogénicos, como desviaciones y perforaciones, sino también en la conformación del conducto radicular, haciéndolo más rápido, más fácil y con mejores resultados clínicos en comparación con la preparación convencional con limas manuales de acero inoxidable (Bürklein & Arias, 2022). Aun así, los instrumentos de NiTi siguen siendo susceptibles a deformaciones y/o fracturas, un evento no deseado que puede representar un predictor de periodontitis apical persistente y un consecuente fracaso al tratar dientes infectados (McGuigan et al., 2013; Ng et al., 2011). Para superar estos problemas, los fabricantes han desarrollado varias estrategias para mejorar las propiedades de la aleación de NiTi, incluyendo cambios en la cinemática, el diseño de los instrumentos y el tratamiento de superficie (Martins, Martins, et al., 2022). En los últimos años, los fabricantes también han desarrollado diferentes métodos de producción al método de molienda tradicional, como torsión, conformación de forma, corte por láser y mecanizado por descarga eléctrica (EDM) (Arias & Peters, 2022). A través del proceso de EDM, los instrumentos se fabrican mediante una erosión térmica sin contacto a través de chispas controladas que ocurren entre un electrodo y una pieza de trabajo metálica en presencia de un fluido dieléctrico (Arias & Peters, 2022; Pirani et al., 2016). Este proceso “funde” la superficie de la aleación de níquel-titanio, evaporando parcialmente pequeñas porciones del metal y dejando atrás una superficie erosionada. El instrumento se somete luego a un tratamiento térmico a temperaturas entre 300 y 600°C durante 10 min a 5 h, antes o después de la limpieza ultrasónica y el baño ácido (Gavini et al., 2018). Este proceso único no utiliza contacto físico para la eliminación de material, sino la vaporización local del metal, previniendo la formación de microgrietas, y puede optimizar la capacidad de corte, flexibilidad y resistencia a la fatiga cíclica de los instrumentos rotatorios (Arias & Peters, 2022; Gavini et al., 2018; Pedullá et al., 2016; Pirani et al., 2016).

El primer instrumento rotatorio de NiTi lanzado al mercado y fabricado utilizando el proceso EDM fue un abridor de orificios llamado Initial (Neolix SAS) (Mallet, 2012). Al año siguiente, la misma empresa lanzó el sistema Neoniti (Neolix SAS), un conjunto de instrumentos rotatorios también producidos por el método EDM (Stanurski, 2013). HyFlex EDM (Coltene/Whaledent) fue lanzado 2 años después (Müller, 2015) y estudios iniciales demostraron una mayor resistencia a la fatiga cíclica en comparación con otros instrumentos producidos con aleaciones de NiTi superelásticas o martensíticas (Gündoğar & Özyürek, 2017; Silva et al., 2020; Thu et al., 2020). Más recientemente, un estudio multimétodo no mostró diferencias entre el comportamiento mecánico de los instrumentos HyFlex EDM y Neoniti (Silva et al., 2020). En el año actual, se introdujo en el mercado el sistema EDMax (Neolix SAS), otro conjunto de instrumentos rotatorios producidos por el mismo proceso. Sin embargo, según el fabricante, este sistema tiene diferencias notables en comparación con Neoniti, incluyendo bordes de corte estriados, sección transversal de paralelogramo variable no rectangular con bordes de corte afilados, y superficie endurecida y abrasiva (https://bit.ly/3SJPOef). Además, los instrumentos EDMax son sometidos a un tratamiento térmico que resulta en hojas activas de color azulado, en contraste con el color amarillento de los instrumentos Neoniti y HyFlex EDM. Estas modificaciones se implementaron en este sistema con el objetivo de mejorar su eficiencia mecánica y capacidad de conformación; pero, hasta ahora, no hay evidencia científica que respalde esta afirmación. Por lo tanto, este estudio tuvo como objetivo utilizar un enfoque multimétodo para evaluar el diseño, la metalurgia, el rendimiento mecánico y la capacidad de conformación de 3 sistemas de preparación fabricados utilizando el proceso EDM (HyFlex EDM, Neoniti y EDMax), utilizando el sistema ProTaper Gold (Dentsply Sirona) como referencia para la comparación. La hipótesis nula probada fue que no habría diferencias entre los instrumentos probados en cuanto a sus propiedades mecánicas.

Materiales y Métodos

El manuscrito de este estudio de laboratorio ha sido escrito de acuerdo con las Directrices de Elementos de Reporte Preferidos para estudios de laboratorio en Endodoncia (PRILE) 2021 (Nagendrababu et al., 2021) (Figura 1). Se probaron un total de 232 nuevos instrumentos de NiTi de 25 mm (58 por grupo) de los sistemas rotatorios HyFlex EDM (25/~), Neoniti (25/0.06), EDMax (25/0.06) y ProTaper Gold (25/0.08v) en cuanto a diseño, características metalúrgicas y rendimiento mecánico, mientras que 100 instrumentos (HyFlex EDM [n = 20], Neoniti [n = 25], EDMax [n = 25], y ProTaper Gold [n = 30]) se utilizaron adicionalmente para comparar la capacidad de conformación de cada sistema en los conductos radiculares de molares mandibulares extraídos, utilizando la secuencia de instrumentación recomendada por los fabricantes. Los instrumentos fueron examinados previamente bajo un estereomicroscopio (×13.6 de aumento; Opmi Pico, Carl Zeiss Surgical) en busca de defectos que los excluyeran de ser probados, pero ninguno fue excluido.

Diseño

Se evaluaron tres nuevos instrumentos de 25 mm por sistema (n = 12) bajo microscopía electrónica de barrido convencional (SEM) (S-2400, Hitachi) en cuanto a la simetría de la hoja (simétrica o asimétrica) (×20 aumento), la geometría de la punta (activa o no activa) (×40), la forma de la sección transversal (×80) y la presencia de marcas en la superficie, deformaciones o defectos producidos por el proceso de fabricación (×200).

Metalurgia

El análisis elemental semicuantitativo se llevó a cabo en 3 instrumentos de cada sistema probado para evaluar la relación de níquel y titanio en la aleación, o la presencia de otros elementos, utilizando un microscopio electrónico de barrido (S-2400; Hitachi) equipado con espectroscopia de rayos X por dispersión de energía (EDS) (Bruker Quantax; Bruker Corporation) configurado a 20 kV y 3.1 A. El análisis se realizó en cada instrumento a una distancia de 25 mm de una superficie de 400 μm² utilizando software dedicado con corrección ZAF (Systat Software Inc.). Se aplicó el método de calorimetría diferencial de barrido (DSC) (DSC 204 F1 Phoenix; Netzsch-Gerätebau GmbH) para determinar las temperaturas de transformación de fase de la aleación NiTi (ASTM International, 2004). Fragmentos de 2 a 3 mm de longitud (5–10 mg) adquiridos de la hoja activa coronal de dos instrumentos de cada sistema fueron expuestos a un grabado químico (ácido fluorhídrico al 25%, ácido nítrico al 45% y agua destilada al 30%) durante 2 min y montados en una bandeja de aluminio dentro del dispositivo DSC, con una bandeja vacía sirviendo como control. Cada ciclo térmico se realizó bajo atmósfera de nitrógeno gaseoso a un ritmo de 10°C/min con temperaturas que oscilaban entre −150°C y 150°C, y las temperaturas de transformación de fase fueron analizadas por el software de Análisis Térmico Netzsch Proteus (Netzsch-Gerätebau GmbH). En cada grupo, la prueba DSC se realizó dos veces.

Pruebas mecánicas

El rendimiento mecánico de los sistemas seleccionados se evaluó mediante pruebas de fatiga cíclica, capacidad de corte, resistencia torsional, de flexión y de pandeo. Los tamaños de muestra se calcularon en función de la mayor diferencia obtenida por dos instrumentos después de seis mediciones iniciales con un error tipo alfa de 0.05 y una potencia del 80%. Para el tiempo hasta la fractura (Neoniti vs. EDMax; tamaño del efecto de 0.80), el par máximo (Neoniti vs. EDMax; tamaño del efecto de 1.0), el ángulo de rotación (Neoniti vs. EDMax; tamaño del efecto de 0.85), la carga máxima de flexión (Neoniti vs. EDMax; tamaño del efecto de 0.87), la resistencia al pandeo (Neoniti vs. EDMax; tamaño del efecto de 0.54) y la capacidad de corte (Neoniti vs. EDMax; tamaño del efecto de 0.88), los tamaños de muestra fueron 5, 4, 5, 5, 10 y 5, respectivamente. Por lo tanto, se definió un total de 10 instrumentos por grupo para cada variable dependiente.

La prueba de fatiga cíclica siguió la metodología reportada en un estudio previo (Martins, Silva, et al., 2022) y se realizó a temperatura ambiente de acuerdo con las recomendaciones de la Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM International, 2004) y una propuesta de norma ISO actual (Peters et al., 2020). Todos los instrumentos se activaron en modo estático mediante un motor controlado por par (VDW Silver; VDW) configurado a 300 rpm y 1.5 N. La fractura se detectó mediante inspección visual y auditiva, el tiempo hasta la fractura (en segundos) se registró utilizando un cronómetro digital, y el tamaño del fragmento (en mm) se midió con un calibrador digital (resolución de 0.01 mm; Mitutoyo) para control experimental. Las pruebas de resistencia torsional y de flexión se realizaron de acuerdo con normas internacionales (ISO 3630-3631, 2008) para evaluar el par máximo (en N.cm), el ángulo de rotación previo a la fractura (en grados) y la carga máxima necesaria para un desplazamiento de 45° del instrumento (en gramo/fuerza; gf), respectivamente. La prueba de pandeo se realizó de acuerdo con una publicación anterior (Lopes et al., 2012). Se obtuvo un diagrama de carga (N) × deformación (mm) para cada instrumento y se calculó la carga máxima necesaria para inducir el desplazamiento elástico del instrumento hasta 1 mm. La prueba de eficiencia de corte se realizó siguiendo la metodología propuesta por Plotino et al. (2014). Cada instrumento fue alimentado por un motor eléctrico (Reciproc Silver; VDW GmbH) montado en un soporte de caída libre y activado (300 rpm; 3.0 N) en contacto directo con un bloque de Plexiglás durante 1 min. El análisis de la profundidad de corte en los bloques se realizó utilizando un calibrador digital (Mitutoyo).

Capacidad de conformación

Después de la aprobación de este proyecto de investigación por el Comité de Ética local (Protocolo CAAE 57369521.9.0000.5283), se seleccionaron 20 molares mandibulares de dos raíces que presentaban conductos radiculares mesiales y distales con curvatura moderada (Schneider, 1971) y configuraciones de Tipo IV y I de Vertucci, respectivamente. Los criterios de inclusión también comprendían dientes con ápices completamente formados, sin reabsorción interna, calcificación, tratamiento endodóntico previo o fractura radicular. Todos los dientes fueron imagenados en un dispositivo de micro-CT (SkyScan 1174v.2; Bruker-MicroCT) y reconstruidos (NRecon v.1.6.9; Bruker-microCT) utilizando parámetros estandarizados, de acuerdo con un estudio previo (Silva et al., 2020). Luego, se obtuvo información sobre el volumen (en mm³), área de superficie (en mm²) y configuraciones de los conductos radiculares mesiales y distales (CTAn v.1.14.4; Bruker-microCT), para crear 4 grupos anatómicamente coincidentes (n = 15 conductos por grupo). Después de la preparación convencional de la cavidad de acceso, se confirmó la patencia apical con un K-file de tamaño 10 (Dentsply Sirona Endodontics) y se realizó el camino de deslizamiento utilizando un K-file de tamaño 15 (Dentsply Sirona Endodontics) hasta la longitud de trabajo (WL), establecida a 1 mm del foramen apical. Se utilizó un conjunto de cada sistema probado para preparar 1 diente (3 conductos) de acuerdo con los siguientes protocolos:

• Sistema HyFlex EDM: Después de la ampliación coronal (instrumento 25/.12; 500 rpm, 2.5 N.cm), se utilizaron los instrumentos 10/.05 (300 rpm 1.8 N.cm) y 25/~ (500 rpm, 2.5 N.cm) hasta la WL.
• Sistema Neoniti: Después de la ampliación coronal (instrumento 25/.12; 300 rpm, 1.5 N.cm), se utilizaron los instrumentos 15/.03 (300 rpm, 1.5 N. cm), 20/.06 (300 rpm, 1.5 N.cm) y 25/.06 (300 rpm, 1.5 N.cm) hasta la WL.
• Sistema EDMax: después de la ampliación coronal (instrumento 20/.10; 500 rpm, 1.5 N.cm), se utilizaron los instrumentos 15/.03 (500 rpm, 1.5 N. cm), 20/.06 (500 rpm, 1.5 N.cm) y 25/.06 (500 rpm, 1.5 N.cm) hasta la WL.
• Sistema ProTaper Gold: Después de la ampliación coronal (instrumento SX 19/.04v; 300 rpm, 5.0 N.cm), se utilizaron los instrumentos S1 (18/.02v; 300 rpm, 1.5 N.cm), S2 (20/.04v; 300 rpm, 1.5 N.cm), F1 (20/.07v; 300 rpm, 1.5 N.cm) y F2 (25/.08v; 300 rpm, 3.0 N.cm) hasta la WL.

Considerando que el diámetro fisiológico de los canales distales de los molares mandibulares en el tercio apical se ha reportado que varía entre 0.39 y 0.46 mm (Wolf et al., 2017), estos canales se ampliaron aún más utilizando el instrumento de tamaño 40 de cada sistema (HyFlex EDM 40/.04, Neoniti 40/.04, EDMax 40/.04 y ProTaper Gold 40/.06v).

Los instrumentos fueron activados por un motor eléctrico (VDW Silver; VDW) y se utilizaron en un movimiento lento de picoteo hacia adentro y hacia afuera de aproximadamente 3 mm de amplitud con ligera presión en dirección apical. Después de tres movimientos de picoteo, el instrumento fue retirado del canal y limpiado. Se alcanzó la longitud de trabajo (WL) después de 3 ondas de instrumentación. Cada instrumento se utilizó en un diente y se desechó. La irrigación se realizó con un total de 15 mL de NaOCl al 2.5% por canal, seguido de un enjuague final con 5 mL de EDTA al 17% (3 min) y 5 mL de agua destilada utilizando una jeringa equipada con una aguja NaviTip de 30-G (Ultradent) posicionada a 2 mm de la WL. Todos los procedimientos fueron realizados por un operador experimentado bajo magnificación (×12.5; Zeiss OPMI Pico). Después de la preparación, los canales se secaron ligeramente con puntos de papel y se realizó un escaneo final y reconstrucción utilizando los parámetros mencionados anteriormente. Los conjuntos de datos adquiridos antes y después de la preparación fueron co-registrados y los conductos radiculares fueron evaluados en cuanto a volumen, área de superficie y áreas de superficie no preparadas. Esta última se determinó mediante la fórmula (Au/Ab)*100, donde Au y Ab representan el área no preparada y el área del canal antes de la preparación, respectivamente.

Análisis estadístico

Se utilizaron las pruebas de Shapiro–Wilk y Lilliefors para verificar la normalidad de los datos. Dependiendo de la distribución de los datos, los resultados se resumieron como valores de media (desviación estándar) o mediana (rango intercuartílico). Se realizaron pruebas de ANOVA de una vía y pruebas post-hoc de Tukey para comparar el tiempo hasta el fallo, el ángulo de rotación, la resistencia a la flexión, la resistencia a la pandeo, la capacidad de corte, el volumen, el área de superficie y las áreas de canal sin tocar, mientras que se utilizaron pruebas de Kruskal–Wallis y pruebas post-hoc de Dunn con corrección de Bonferroni para ajustar por comparaciones múltiples para comparar el par máximo hasta el fallo. El nivel de significancia se estableció en 5% (SPSS v25.0 para Windows; SPSS Inc.).

Resultados

Diseño

Los análisis SEM revelaron que todos los instrumentos tenían hojas asimétricas sin tierras radiales. Los diseños de sección transversal de EDMax (paralelogramo no rectangular con un ligero ángulo de inclinación positivo), Neoniti (paralelogramo con una forma similar a un rectángulo) y ProTaper Gold (triángulo convexo) eran simétricos, mientras que HyFlex EDM era asimétrico (trapezoidal/hexágono convexo irregular). Los instrumentos EDMax, Neoniti y ProTaper Gold mostraron un ángulo de transición de punta ligeramente redondeado, mientras que HyFlex EDM mostró una característica de punta diferente, más activa. Los instrumentos HyFlex EDM, Neoniti y EDMax tenían cráteres distribuidos regularmente, una superficie isotrópica típica observada en materiales sometidos al proceso de mecanizado por descarga eléctrica. En contraste, ProTaper Gold mostró un acabado superficial muy distinto con marcas resultantes del proceso de fabricación (molienda). Solo se observaron pequeños defectos, como espinas en el borde de corte, en todos los instrumentos (Figura 2).

Metalurgia

Los análisis EDS/SEM revelaron una relación casi equiatómica de níquel/titanio en los instrumentos HyFlex EDM (1.062), Neoniti (1.065), EDMax (1.028) y ProTaper Gold (1.001), sin ningún otro elemento metálico rastreable. Los análisis DCS mostraron curvas de temperatura de transformación distintas (Figura 3). HyFlex EDM y Neoniti tuvieron resultados comparables en la transformación de la fase R a martensita B19’ al enfriarse, lo cual fue diferente de EDMax y ProTaper Gold. HyFlex EDM y Neoniti también mostraron transformaciones de martensita B19’ y fase R casi perfectamente superpuestas a austenita-B2 al calentarse, mientras que los otros instrumentos tuvieron una transformación de doble pico. Las temperaturas de inicio de la fase R al enfriarse (Rs) y de finalización de la fase R (Rf) fueron distintas entre los instrumentos, variando de 44.8°C (ProTaper Gold) a 46.7°C (HyFlex EDM), y de 28.7°C (ProTaper Gold) a 35.2°C (HyFlex EDM), respectivamente. Todos los instrumentos probados tenían una disposición cristalográfica de fase R a la temperatura de prueba (21°C) y una mezcla de austenita más fase R a temperatura corporal. Al calentarse, se registraron las temperaturas de inicio de austenita (As) más bajas y más altas con ProTaper Gold (10.1°C) y HyFlex EDM (42.7°C), respectivamente, mientras que las temperaturas de finalización de austenita (Af) más altas se observaron en los instrumentos HyFlex EDM (56.8°C) y Neoniti (57.2°C).

Rendimiento mecánico

Neoniti y HyFlex EDM mostraron resultados similares en todas las pruebas mecánicas (p > .05), mientras que EDMax y ProTaper Gold tuvieron un tiempo de fractura similar (p = .841), carga máxima de flexión (p = 0.729) y profundidad de corte (p = 0.985). El mayor tiempo de fractura y ángulo de rotación se observó en los instrumentos Neoniti y HyFlex EDM (p < .001), mientras que EDMax y ProTaper Gold presentaron la mayor carga de flexión (menor flexibilidad) y profundidad de corte (p < .001). ProTaper Gold mostró el mayor par de torsión hasta la falla (p < .001) y HyFlex EDM tuvo la menor resistencia a la pandeo (p < .001) (Tabla 1).

Capacidad de conformación

Se confirmó la homogeneidad de los grupos en cuanto al volumen y área de superficie de los canales mesiales y distales (p > .05). Los porcentajes medios de áreas de canal no preparadas variaron del 20.4% al 25.7% en los canales mesiales, y del 20.8% al 26.2% en el canal distal, sin diferencias estadísticas entre los instrumentos probados (p > .05) (Tabla 2, Figura 4).

Discusión

Este estudio presenta resultados originales que comparan el comportamiento mecánico de tres instrumentos rotatorios producidos por el proceso EDM con el conocido sistema ProTaper Gold en relación con la fatiga cíclica, la capacidad de corte, la resistencia torsional, de flexión y de pandeo. Sin embargo, una comprensión integral de los resultados solo fue posible gracias a la evaluación adicional de sus diseños generales, acabados superficiales y arreglos cristalográficos de aleaciones metálicas, realizados de acuerdo con las directrices internacionales (ASTM International, 2004; ISO 3630-3631, 2008) o metodologías bien establecidas y validadas (Lopes et al., 2012; Plotino et al., 2014; Versiani et al., 2018). Este enfoque multimétodo evita el fenómeno de la ‘compartimentalización del conocimiento’ mientras proporciona un conocimiento integral de cada método aprovechando sus fortalezas y minimizando sus debilidades para mejorar la validación interna de la investigación (Hunter & Brewer, 2015). En este estudio, Neoniti y HyFlex EDM mostraron resultados similares en todas las pruebas mecánicas (Tabla 1), corroborando un estudio previo (Silva et al., 2020) en el que también se compararon estos dos instrumentos en relación con la fatiga cíclica y la resistencia torsional. Estos hallazgos pueden explicarse considerando que, aunque pueden presentar pequeñas diferencias en sus diseños de sección transversal, estos instrumentos tienen dimensiones comparables (punta y conicidad), calidad de fabricación (Figura 2) y propiedades metalúrgicas, como lo demuestran los ensayos de EDS y DSC (Figura 3). Por otro lado, los resultados revelaron diferencias en sus propiedades mecánicas en comparación con los instrumentos EDMax y ProTaper Gold (Tabla 1), y se rechazó la hipótesis nula. Se puede asumir que la composición de la aleación no tuvo impacto en el rendimiento mecánico de los instrumentos, considerando que todos los sistemas estaban hechos con cantidades similares de elementos de níquel y titanio, sin trazas de otros metales. Por otro lado, la combinación de la geometría general, evaluada por estereomicroscopía y SEM, y el arreglo cristalográfico de la aleación, determinado por el análisis de temperatura de transformación de fase de DSC, puede explicar parcialmente casi todos los hallazgos mecánicos.

Durante la preparación de canales curvados, los instrumentos de NiTi son sometidos a ciclos consecutivos de tensión y compresión que pueden reducir su ciclo de vida al crear microfisuras en la superficie que pueden propagarse, un fenómeno que puede ser simulado por la prueba de fatiga cíclica, un método que utiliza un conjunto bien definido de condiciones experimentales. En estas mismas condiciones clínicas, la flexibilidad, evaluada mediante la prueba de resistencia a la flexión, también es importante ya que permite que los instrumentos mantengan el camino original del canal mientras realizan su ensanchamiento. Además, durante la preparación del conducto radicular, a veces es necesario aplicar una ligera presión a lo largo del eje del instrumento para permitir su progresión hacia el ápice. Esta propiedad se evalúa mediante la prueba de pandeo, un método desarrollado para evaluar la capacidad de un instrumento para soportar una carga de compresión en la dirección de su propio eje (Martins, Martins, et al., 2022). En este estudio, la fatiga cíclica y la flexibilidad de HyFlex EDM y Neoniti fueron similares, pero superiores a ProTaper Gold y EDMax (Tabla 1). Las principales variables que afectan los resultados de estas pruebas son las propiedades metalúrgicas y el tamaño de los instrumentos (Martins, Martins, et al., 2022) y, por lo tanto, los resultados de las pruebas de fatiga cíclica y resistencia a la flexión pueden ser explicados por las pequeñas dimensiones de Neoniti y HyFlex EDM (25/.06), la temperatura de inicio de austenita más baja de ProTaper Gold (10.1°C) (Figura 3), y por el proceso EDM, que generalmente produce instrumentos de alta flexibilidad (Pedullá et al., 2016; Pirani et al., 2016), corroborando los resultados de estudios anteriores (Kaval et al., 2016; Silva et al., 2020). Por otro lado, aunque EDMax también fue producido por el método EDM y tenía dimensiones similares (Figura 1), mostró menos tiempo hasta la fractura y flexibilidad que Neoniti y HyFlex EDM (Tabla 1), un hallazgo que puede ser explicado por diferencias en sus tratamientos térmicos (Figura 3). El nuevo tratamiento térmico aplicado a EDMax cambió su curva de temperatura de transformación al reducir su temperatura de inicio de austenita a 22.4°C en comparación con Neoniti (42.5°C) y HyFlex EDM (42.7°C) (Figura 3), indicando que su aleación se convierte en austenita cerca de la temperatura de prueba (21°C), lo que la hace menos flexible y relativamente más rígida que Neoniti y HyFlex EDM. Estas diferencias en la curva de calentamiento (Figura 3) también ayudan a explicar la mayor resistencia al pandeo de EDMax en comparación con Neoniti y HyFlex EDM, mientras que las dimensiones más grandes de ProTaper Gold justifican sus valores más altos de resistencia al pandeo (Tabla 1).

Uno de los principales objetivos de los instrumentos endodónticos de NiTi es la eliminación de la dentina infectada durante los procedimientos de conformación del conducto radicular (Martins, Martins, et al., 2022). Así, durante la progresión del instrumento en dirección apical, su eficiencia de corte, una propiedad relacionada con la capacidad de un instrumento para avanzar en el conducto radicular y proporcionar corte lateral, es de suma importancia. Esta propiedad depende de algunas características, incluyendo la metalurgia, el tratamiento de superficie, el diseño de la sección transversal, la agudeza de la flauta y el diseño de la punta. En este estudio, sin embargo, la menor profundidad de corte de Neoniti y HyFlex EDM (Tabla 1) puede explicarse por sus temperaturas de transformación de fase. Debido a sus altas temperaturas de inicio austenítico (Figura 3), estos instrumentos presentan un comportamiento más martensítico que EDMax y ProTaper Gold. Cuando el instrumento está en su forma de martensita, es blando y dúctil y puede deformarse fácilmente, lo que puede afectar su eficiencia para cortar (Arias & Peters, 2022), como se observó aquí.

La resistencia torsional se determina por el par máximo antes de la fractura, una característica que es relevante para preparar conductos radiculares estrechos o constrictos, y el ángulo de rotación, relacionado con la capacidad de soportar deformación antes de la fractura bajo una tensión torsional (Martins, Martins, et al., 2022). Esta propiedad es altamente relevante durante la acción mecánica de corte de la dentina, ya que es el principal mecanismo que puede llevar a la fractura de los instrumentos (Sattapan et al., 2000). Esta propiedad mecánica puede verse afectada por varios factores, incluyendo el proceso termomecánico aplicado durante la fabricación, el diseño de la sección transversal, la composición de la aleación y la dimensión del instrumento (Martins et al., 2021; Martins, Martins, et al., 2022). En esta prueba, sin embargo, los 3 mm apicales del instrumento están bloqueados en un mandril y se rotan a un ritmo constante hasta la fractura (ISO 3630-3631, 2008), un aspecto metodológico que puede explicar parcialmente los resultados presentes. En general, los instrumentos de gran tamaño a este nivel específico tienden a soportar un mayor par (Martins, Martins, et al., 2022), lo que justifica el par máximo más alto observado en el instrumento ProTaper Gold (Tabla 1). Asimismo, las similitudes de los instrumentos HyFlex, Neoniti y EDMax en términos no solo de su proceso de fabricación (EDM) sino también en su tamaño y acabado superficial a este nivel, fueron las principales razones para explicar sus resultados comparables. El ángulo de rotación representa la máxima rotación que un instrumento podría soportar antes de su fractura por torsión. Se observan valores más altos en este parámetro generalmente en instrumentos grandes, ya que tienden a soportar un alto par, así como en instrumentos tratados térmicamente debido a la mayor capacidad de deformación resultante de su alta ductilidad y flexibilidad (Ninan & Berzins, 2013). En este estudio, se observaron los ángulos de rotación más altos en los instrumentos HyFlex y Neoniti, posiblemente debido a su mayor flexibilidad como resultado de sus distintas curvas de temperatura de transformación (Figura 3).

Aunque muchos estudios se basan en parámetros mecánicos para evaluar el rendimiento de los sistemas rotatorios de NiTi, una comprensión más completa también debería incluir la evaluación de su efectividad en la preparación del sistema de conductos radiculares. Por lo tanto, un enfoque multimétodo que combine los resultados de diferentes pruebas mecánicas y la capacidad de conformación de diferentes sistemas de NiTi sería beneficioso para una mejor interpretación de su rendimiento y, en consecuencia, una traducción más precisa de los hallazgos preclínicos para guiar el uso clínico (Silva et al., 2020). En este estudio, los sistemas probados se compararon en cuanto al porcentaje de paredes de conductos no tocadas que quedaron después de la preparación de los conductos radiculares mesiales y distales de molares mandibulares y se evaluaron utilizando la tecnología de micro-CT de estándar de oro. Este parámetro tiene una alta relevancia clínica, ya que las áreas de conductos no tocadas pueden albergar bacterias residuales y servir como una posible causa de infección persistente, que en última instancia puede llevar a enfermedades post-tratamiento (Arias & Peters, 2022; Bürklein & Arias, 2022). De hecho, los hallazgos presentes son una condición siempre presente en la práctica clínica, ya que ningún sistema de preparación fue capaz de tocar todas las paredes del conducto radicular (Gagliardi et al., 2015; Martins et al., 2021; Versiani et al., 2013, 2018). Como consecuencia de este rendimiento subóptimo, es importante enfatizar que los protocolos actuales de conformación de conductos todavía dependen en gran medida de la acción de los procedimientos de irrigación para la desinfección intracanal. Se realizaron esfuerzos preliminares para asegurar la comparabilidad de los grupos mediante la coincidencia anatómica de los especímenes basada en parámetros morfométricos del sistema de conductos radiculares, incluyendo configuración, volumen y área de superficie. Este proceso reduce el sesgo anatómico que usualmente confunde los resultados en este tipo de estudio y crea una línea base confiable, mejorando la validez interna del estudio (Versiani et al., 2013). Mientras que las disimilitudes metalúrgicas y de diseño de los instrumentos probados se reflejaron claramente en los resultados de las pruebas mecánicas, la evaluación de micro-CT no reveló diferencias entre los sistemas en el porcentaje de áreas no preparadas (Figura 4), con valores que oscilan entre el 20.4% y el 25.7% en los conductos mesiales y entre el 20.8% y el 26.2% en el conducto distal (Tabla 2). Estos hallazgos corroboran estudios previos de micro-CT (Gagliardi et al., 2015; Martins et al., 2021; Silva et al., 2020; Stringheta et al., 2019; Versiani et al., 2018) y podrían atribuirse al equilibrio previo de los grupos respecto a su morfología interna y la complejidad anatómica inherente del sistema de conductos radiculares de molares mandibulares (Martins et al., 2021). El análisis de la capacidad de centrado (transporte del conducto/desplazamiento del centroide) no se realizó en el presente estudio porque los criterios de selección incluían solo conductos radiculares con curvatura moderada y los instrumentos probados tenían una flexibilidad muy alta, demostrada por sus curvas de temperatura de transformación (Figura 3) y resultados de carga de flexión (Tabla 1). En estas condiciones, es poco probable que se noten cambios clínicamente relevantes en la curvatura original del conducto, como se informó anteriormente (Gagliardi et al., 2015; Silva et al., 2023; Silva, Lima, et al., 2022; Silva, Martins, et al., 2022). Por lo tanto, se sugiere que futuros estudios comparen la capacidad de los instrumentos producidos por tecnología EDM para preparar conductos severamente curvados.

La principal fortaleza de este estudio fue el uso de un enfoque de investigación multimétodo que permitió la interconexión de los resultados y una mejor comprensión de la influencia de cada factor en el rendimiento general de los sistemas probados, lo que destaca la importancia de evaluar varias variables y no depender de un solo aspecto del comportamiento del instrumento. Como limitaciones, no se evaluaron las dimensiones reales de los instrumentos y se podrían haber utilizado otras pruebas, como la microdureza y el microanálisis por sonda electrónica de rayos X (EPMA), que se recomienda incluir en estudios futuros.

Conclusiones

Esta investigación multimétodo permitió obtener información notable sobre el conjunto principal de instrumentos de tres sistemas rotatorios producidos por tecnología de máquina de descarga eléctrica a través de diferentes perspectivas con el fin de comparar su rendimiento mecánico y eficiencia de conformación con el conocido sistema ProTaper Gold tratado térmicamente. En general, se observó que la geometría de los instrumentos y las temperaturas de transformación de fase influenciaron los resultados de las pruebas mecánicas, pero no su capacidad de conformación.

Autores: Emmanuel J. N. L. Silva, Natasha C. Ajuz, Jorge N. R. Martins, Bernardo R. Antunes, Carolina O. Lima, Victor T. L. Vieira, Francisco Manuel Braz-Fernandes, Marco A. Versiani

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