Nas últimas 2 décadas, os instrumentos de níquel-titânio (NiTi) se tornaram uma parte importante do arsenal para o tratamento do canal radicular. Eles estão cada vez mais utilizado por clínico geral e especialistas para facilitar a limpeza e modelagem dos canais radiculares. Apesar de suas qualidades inegavelmente favoráveis, há um risco potencial de fratura "inesperada" com instrumentos. Embora tenha havido melhorias consideráveis no projeto de lima e nos métodos de fabricação de instrumentos endodônticos feitos de ligas de NiTi, a separação intracanal do instrumento rotativo causada por fadiga cíclica continua sendo uma preocupação, especialmente em canais radiculares com curvaturas severas. O comportamento mecânico da liga de NiTi é determinado pelas proporções relativas e características das fases microestruturais. O tratamento térmico (processamento térmico) é uma das abordagens mais fundamentais para ajustar as temperaturas de transição das ligas de NiTi e afetar a resistência à fadiga das limas endodônticas de NiTi. Nos últimos anos, várias novas tecnologias de processamento e fabricação termomecânicas foram desenvolvidas para otimizar a microestrutura de ligas de NiTi. Como limas endodônticos em NiTi que são termomecanicamente processados, como:
HyFlex CM e EDM(HyFlex; Coltene Whaledent, Cuyahoga Falls, OH),
K3XF (SybronEndo, Orange, CA),
ProFile GT Series X (GTX; Dentsply Tulsa Dental Specialties, Tulsa, OK),
ProFile Vortex (Vortex) e Vortex Blue (Dentsply Tulsa Dental Specialties),
Reciproc e Reciproc Blue (VDW, Munique, Alemanha),
TYPHOON Infinite Flex NiTi (TYP CM; Clinician's Choice Dental Products, New Milford, CT),
Twisted Files (TFs; SybronEndo, Orange , CA) e
WaveOne e Waveone Gold(Dentsply Maillefer, Ballaigues, Suíça)
Foram introduzidos, compreender a natureza das diferentes matérias-primas e seu impacto no desempenho do instrumento tornou-se ainda mais imperativo do que antes para os endodontistas no que se refere à escolha do instrumento e obtenção do resultado desejado.
NiTi é chamado de metal exótico porque não está de acordo com as regras normais da metalurgia. As ligas de NiTi usadas no tratamento do canal radicular contêm aproximadamente 56% (peso) de níquel e 44% (peso) de titânio. A combinação resultante é uma razão atômica de 1: 1 (equiatômica) dos componentes principais e, semelhante a outros sistemas metálicos, a liga pode existir em várias formas cristalográficas. Ligas de NiTi quase equiatômicas contêm 3 fases microestruturais ( Martensíta, Austenita e Fase R) o caráter e as proporções relativas que determinam as propriedades mecânicas do metal. A liga NiTi tem características especiais de superelasticidade e memória de forma. Por ser um metal superelástico (SE), a aplicação de tensão não resulta na deformação proporcional usual observada no aço inoxidável. A superelasticidade do NiTi permite que deformações de até 8% de deformação sejam recuperáveis em comparação com um máximo de menos de 1% com aço inoxidável. Esta propriedade incomum é o resultado da transformação de martensita induzida por estresse. Tensões externas transformam a forma cristalina austenítica de NiTi em uma estrutura cristalina martensítica que pode acomodar maior tensão sem aumentar a deformação. Como resultado de sua estrutura cristalina única, um arquivo NiTi tem superelasticidade (ou seja, a capacidade de retornar à sua forma original após ser deformado). Em termos simples, as ligas de NiTi são atualmente os únicos materiais disponíveis e acessíveis com flexibilidade e resistência para uso rotineiro como limas endodônticas eficazes em canais curvos. A superelasticidade ocorre em associação com uma transformação de fase reversível entre austenita e martensita. Portanto, as temperaturas de transformação têm uma influência crítica nas propriedades mecânicas e no comportamento do NiTi, que pode ser alterado por pequenas mudanças na composição, impurezas e tratamentos térmicos durante o processo de fabricação. Esta propriedade distinta das ligas de NiTi criou uma revolução na fabricação de instrumentos endodônticos.
A liga de memória de forma NiTi pode existir em 2 temperaturas diferentes estruturas cristalinas dependentes (fases) denominadas martensita (fase de baixa temperatura, com estrutura monoclínica B190) e austenita (alta temperatura ou fase-mãe, com estrutura cristalina cúbica B2). Várias propriedades de austenita NiTi e martensita NiTi são notavelmente diferentes. Quando a martensita NiTi é aquecida, ela começa a se transformar em austenita. A temperatura na qual esse fenômeno começa é chamada de temperatura inicial de transformação da austenita (As). A temperatura na qual esse fenômeno se completa é chamada de temperatura de acabamento da austenita (Af), o que significa que a essa temperatura e acima dessa temperatura o material terá concluído sua transformação de memória de forma e exibirá suas características SE. Quando a austenita NiTi é resfriada, ela começa a se transformar em martensita. A temperatura na qual esse fenômeno começa é chamada de temperatura inicial de transformação da martensita (Ms). A temperatura na qual a martensita é novamente completamente revertida é chamada de temperatura final de transformação da martensita (Mf). A temperatura Af para a maioria das limas em NiTi convencionais está igual ou abaixo da temperatura ambiente, enquanto a Af dos novos instrumentos de memória controlada (CM) (TYP) está claramente acima da temperatura corporal. Como resultado, as limas NiTi convencionais estão na fase de austenita durante o uso clínico, enquanto as limas CM estão principalmente na fase de martensita.
Caracterização Metalúrgica de Instrumentos NiTi tratados termomecanicamente.
No início de 2000, uma série de estudos (27-30) descobriram que mudanças no comportamento de transformação via tratamento térmico foram eficazes em aumentar a flexibilidade dos instrumentos endodônticos de NiTi. Desde então, manipulações induzidas ou alteradoras de calor foram usadas para influenciar ou alterar as propriedades dos instrumentos endodônticos de NiTi, que já foram citados como os principais motivos para se buscar o uso de instrumentos de NiTi na endodontia. O processamento termomecânico é um processo complicado que integra o endurecimento e o tratamento térmico em um único processo. Alapati et al descobriram que os tratamentos térmicos a 400 ° C, 500 ° C e 600 ° C aumentaram a temperatura Af do ProFile para 45 ° C-50 ° C, e o tratamento térmico a 850 ° C causou uma perda de SE comportamento e recristalização da microestrutura forjada. As curvas de DSC eram muito complexas com picos irregulares. Esses resultados também foram confirmados por outros estudos. Portanto, o fabricante deve realizar um tratamento térmico adequado, que será acompanhado por alterações benéficas nas propriedades mecânicas e melhoria do desempenho clínico.
Recentemente, uma abordagem diferente foi usada para otimizar a estrutura do fio NiTi para instrumentos rotativos. Uma série de procedimentos de processamento termomecânico foi desenvolvida com o objetivo de produzir pedaços de fio NiTi que contenham a fase martensita substancialmente estável sob condições clínicas. Aprimoramentos nessas áreas de gerenciamento de materiais levaram ao desenvolvimento de instrumentos endodônticos de última geração. M-Wire (Dentsply Tulsa Dental Specialties) foi introduzido em 2007 e é produzido através da aplicação de uma série de tratamentos térmicos em blanks de fio de NiTi. Os instrumentos M-Wire incluem ProFile GT Series X da Dentsply, ProFile Vortex e Vortex Blue. Em 2008, um novo processo de fabricação também foi desenvolvido pela SybronEndo para criar um instrumento endodôntico NiTi - TFs. De acordo com o fabricante, os instrumentos TF foram desenvolvidos transformando um fio NiTi bruto da fase austenita em fase R por meio de um processo térmico. A fase R é uma fase intermediária com uma estrutura romboédrica que pode se formar durante a transformação direta de martensita em austenita no aquecimento e na transformação reversa de austenita em martensita no resfriamento. Ocorre dentro de uma faixa de temperatura muito estreita.
CM Wire (DS Dental, Johnson City, TN) é uma nova liga de NiTi com propriedades flexíveis que foram introduzidas em 2010. As limas CM NiTi foram fabricadas usando um processo termomecânico especial que controla a memória do material, tornando as limas extremamente flexíveis, mas sem a memória de forma de outras limas NiTi, ao contrário do que é encontrado com as convencionais Formas SE de NiTi. HyFlex e TYP são feitos de CM Wire. A fase martensítica do NiTi tem algumas propriedades únicas que tornaram-no um material ideal para muitas aplicações (34). A forma martensítica do NiTi tem notável resistência à fadiga. Os instrumentos na fase de martensita podem ser facilmente deformados, mas recuperarão sua forma ao serem aquecidos acima das temperaturas de transformação. A explicação para isso pode ser que o aquecimento transforma o metal temporariamente na fase austenítica e o torna SE, o que permite que a lima recupere sua forma original antes de resfriar novamente.
Desempenho Mecânico de Instrumentos NiTi tratados termomecanicamente.
Dois mecanismos que podem levar à fratura rotativa do NiTi, a saber fadiga cíclica e sobrecarga de torção. A fadiga cíclica ocorre como resultado da rotação em torno de uma curva por extensão e compressão repetidas do metal e, finalmente, endurecimento por trabalho seguido de fratura. A fratura por torção ocorre quando a ponta do instrumento rotativo se liga ao canal enquanto o motor continua a girar. A fratura por torção do material ocorre quando a resistência final do material é excedida. Assim, um instrumento precisa ser resistente à fadiga cíclica e ter flexibilidade suficiente para permitir a preparação de sistemas curvos, mas também força de torque suficiente para que a separação do instrumento não ocorra. A fadiga tem sido apontada como a principal razão para a fratura de limas endodônticos usados clinicamente.
Para ligas de NiTi, a vida total à fadiga consiste em 3 estágios:
(1) iniciação da trinca, na qual as microfissuras se formam e começam a crescer preferencialmente ao longo de planos cristalográficos específicos ou contornos.
(2) propagação da trinca, na qual a trinca cresce continuamente.
(3) a trinca atingir o ponto onde o material restante é sobrecarregado e o resultado são os resultados da zona de sobrecarga.
A zona de sobrecarga apresenta uma ruptura de covinha típica ou a chamada falha dúctil. Uma microestrutura híbrida (austenita-para-martensita) com uma certa proporção de martensita tem mais probabilidade de ter resistência à fadiga favorável do que uma microestrutura totalmente austenítica microestrutura é geralmente explicado pela resistência ao crescimento de fissura por fadiga da martensita, que é considerada superior à da austenita estável, particularmente perto do limiar, comparando o comportamento à fadiga das várias microestruturas em nitinol. No mesmo nível de intensidade de tensão , a velocidade de propagação da trinca por fadiga das estruturas austeníticas é muito mais rápida do que a das martensitas.
As propriedades mecânicas da liga de NiTi podem ser melhoradas por alterando a microestrutura via trabalho a frio e tratamento térmico. Portanto, novas limas endodônticas de NiTi com propriedades superiores podem ser desenvolvidas por meio de processamento termomecânico especial, que é um processo metalúrgico que integra endurecimento e tratamento térmico em um único processo. O recém-desenvolvido tratamento termomecânico de limas NiTi oferece melhor resistência à fadiga por flexão do que limas de design e tamanho semelhantes feitas de liga NiTi convencional. As propriedades únicas do material os tornam particularmente adequados para o tratamento endodôntico. Embora os detalhes da história do tratamento termomecânico dos novos fios de NiTi permaneçam desconhecidos, parece que o processamento termomecânico é um método muito promissor de obter benefícios substanciais no que diz respeito à eficiência e segurança dos instrumentos endodônticos contemporâneos.
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