comportamento mecÂnico de instrumentos...
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CÍNTIA BUENO DE PAULA
COMPORTAMENTO MECÂNICO DE INSTRUMENTOS
WAVEONE® E PROTAPER®
EM RELAÇÃO À TORÇÃO, DUREZA E TENACIDADE
Programa de Pós-Graduação em Odontologia Av. Alfredo Baltazar da Silveira, 580 / cobertura Recreio dos Bandeirantes - Rio de Janeiro - RJ
CEP: 20261-243 - Tels.: (21) 2497-8988
ii
Dados Internacionais de Catalogação-na-Publicação (CIP)
P324c PAULA, Cintia Bueno de.
Comportamento mecânico de instrumentos WaveOne e ProTaper em
relação à torção, dureza e tenacidade / Cintia Bueno de Paula - Rio de
Janeiro, 2014.
50f; 30cm.
Dissertação (Mestrado em Odontologia) - Universidade Estácio de Sá,
2014.
Bibliografia: f.42
Orientadores: Prof. Mônica Aparecida Schultz Neves e Hélio Pereira
Lopes.
1. Liga NiTi M-Wire 2. Instrumentos WaveOne 3. Instrumentos
ProTaper 4. Tenacidade
CDD 617.643
ii
CINTIA BUENO DE PAULA
COMPORTAMENTO MECÂNICO DE INSTRUMENTOS
WAVEONE® E PROTAPER® EM RELAÇÃO À
TORÇÃO, DUREZA E TENACIDADE
Dissertação apresentada à
Faculdade de Odontologia da
Universidade Estácio de Sá,
visando à obtenção do grau de
Mestre em Odontologia
(Endodontia).
Orientadores:
Mônica Aparecida Schultz Neves
Hélio Pereira Lopes
UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
RIO DE JANEIRO
2014
iii
DEDICATÓRIA
Aos meus pais Joaquim e Maria Concebida
que sempre me apoiaram em todos os momentos de minha vida!
Por acreditarem em mim e por serem sempre o meu sustento!
Ao meu querido e amado irmão Edson (in memorian),
por todo o incentivo dia após dia, por me ensinar tudo desta vida, por ser tão
articulado em cada conversa que tínhamos, por ser o meu exemplo, o meu
espelho em cada situação! Que saudades!!!
Amo cada um de vocês infinitamente!
“Amar o perdido deixa confundido este coração.
Nada pode o olvido contra o sem sentido apelo do Não.
As coisas tangíveis tornam-se insensíveis à palma da mão
Mas as coisas findas muito mais que lindas, essas ficarão.”
Carlos Drummond de Andrade (Memória)
iv
AGRADECIMENTOS
Primeiramente à Deus! Por me conceder tudo, principalmente a vida! Forças
para lutar e ter chegado até aqui! Por me conceder a graça da família que
tenho, agradeço também pelas dificuldades e obstáculos enfrentados nesta
vida, porque não?!
Ao Professor Hélio Pereira Lopes, meu segundo pai, pela confiança e por
também acreditar em mim. Pela sua tamanha competência e humildade, o que
faz de sua pessoa um ser mais que exemplar!
À Professora Mônica Aparecida Schultz Neves, pela sua colaboração e
dedicação, pela sua compreensão e por suas palavras de incentivo e apoio.
Ao Professor Carlos Nelson Elias e ao Instituto Militar de Engenharia do Rio de
Janeiro, por conceder as portas abertas para a realização deste trabalho, pelo
vasto conhecimento e valores que muito acrescentam à pesquisa.
Ao Professor Dr. José Freitas Siqueira Jr., por ser referência de profissional,
pesquisador e professor! Pelo exemplo de amor e dedicação no que faz!
Ao Professor Flávio Alves, pela sua compreensão em meio às dificuldades
enfrentadas. Pelo encantamento que sempre demonstrou ter em cada trabalho
realizado.
Ao Professor Victor Talarico Leal Vieira, pela sua disponibilidade de sempre!
Pela sua atenção e ensinamentos que muito contribuíram para a realização
deste trabalho.
À Professora Letícia Chaves pela simpatia e auxílio com suas sugestões.
Aos meus queridos professores e amigos da ABO-Alfenas/MG, Luiz Antônio
Lyon, Arlindo Costa e Eliana pelo carinho e ensinamentos que com certeza
fazem parte de mim!
Aos funcionários do laboratório de Biomateriais do IME-RJ, pela acolhida
durante os ensaios realizados.
v
À Márcia Valéria Vieira, pela sua ajuda durante o desenvolver do trabalho, com
as intermediações das informações.
Aos queridos amigos do Mestrado e Doutorado do PPGO, pela amizade.
Principalmente à Renata Soares, Renata Val, Sabrina, Helena, Eloana e
Edilene pelos bons momentos divididos em fraterno convívio e desabafos.
À todos os Professores e funcionários do PPGO, pela amizade e estímulo!
Agradeço também ao Dr. Pedro e a Maria de Lourdes que estiveram comigo
me apoiando e ensinando sempre: o meu muito obrigada!
vi
ÍNDICE
Pág.
RESUMO vii
ABSTRACT ix
LISTA DE FIGURAS x
LISTA DE TABELAS xi
LISTA DE ABREVIATURAS xii
1- INTRODUÇÃO 1
2- REVISÃO DE LITERATURA 5
3- JUSTIFCATIVA 18
4- HIPÓTESE 19
5- OBJETIVOS 20
6- MATERIAIS E MÉTODOS 21
7- RESULTADOS 28
8- DISCUSSÃO 36
9- CONCLUSÕES 43
10- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 44
11- ANEXOS 53
vii
RESUMO
Objetivo: Esse estudo avaliou a resistência à fratura por torção de duas
marcas de instrumentos mecanizados de NiTi, com formas geométricas
distintas e produzidas por ligas metálicas diferentes.
Materiais e Métodos: Quinze instrumentos WaveOne® Large e quinze
ProTaper® F4 foram selecionados e submetidos aos ensaios mecânicos de
torção, microdureza Vickers e tenacidade. No ensaio de torção foram avaliados
a deformação angular até a fratura e o torque máximo. As superfícies
fraturadas e as hastes helicoidais dos instrumentos foram analisadas por meio
de microscopia eletrônica de varredura (MEV).
Resultados: Os valores do ângulo máximo em torção foram maiores para o
ProTaper, enquanto que, o torque máximo em torção (N/cm) foi maior para o
WaveOne. Os valores de microdureza Vickers foram maiores para a liga NiTi
M-Wire enquanto que, o grupo controle apresentou maior tenacidade. O teste t
de Student demonstrou diferença significativa nos ensaios de torção (p < 0,05),
tenacidade e microdureza Vickers. A análise do MEV revelou deformação
plástica ao longo das hélices helicoidais de todos os instrumentos fraturados e
fratura tipo dúctil.
Conclusão: Os instrumentos fabricados em NiTi M-Wire apresentaram maior
resistência à fratura por torção e maior microdureza em comparação aos de
NiTi convencional. Devido ao maior ângulo de torção do ProTaper e a maior
deformação até a fratura, esses parâmetros tornam este instrumento mais
seguro do ponto de vista clínico.
Palavras-chave: Liga NiTi M-Wire; instrumentos WaveOne; instrumentos
ProTaper®; ângulo máximo em torção; torque máximo em torção; tenacidade.
viii
ABSTRACT
Objectives: This study evaluated the torsion fracture resistance of two brands
of mechanized NiTi instruments with similar geometry, but produced by different
metal alloys.
Materials and Methods: Fifteen Waveone Large and fifteen ProTaper®F4
instruments, were selected and subjected to mechanical torsion, Vickers
hardness and tenacity tests. The torsion test has evaluated the maximum
torque and angular deflection until fracture. Scanning electron microscopy
(SEM), analyzed the fractured surfaces and the helical shafts of the
instruments.
Results: The results of the maximum angle in the torsion test were greater for
ProTaper, whereas the maximum torque in torsion was higher for Waveone.
Vickers microhardness values were higher for M-Wire NiTi alloy, while control
group had a higher toughness. The Student t test showed a significant
difference in torsion test, toughness and Vickers hardness (p <.05). The SEM
analysis revealed plastic deformation along the helical blades of fractured
instruments and ductile fracture.
Conclusion: The endodontic instruments made of M-Wire NiTi showed greater
resistance to fracture torsional compared to conventional NiTi. Due to the larger
torsion angle of ProTaper and higher strain to fracture, these parameters make
this safer instrument clinical point of view.
Key words: NiTi M-Wire alloy; WaveOne instruments; ProTaper instruments;
maximum torsion angle; maximum torque in torsion; tenacity.
ix
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1 - Imagem representativa do instrumento WaveOne Large .......... 21
Figura 2 - Imagem representativa do instrumento ProTaper F4................ 21
Figura 3 - Fotografia do conjunto de torção................................................. 23
Figura 4 - Microdurômetro Micromet 2003 (A); corpo de prova embutido em
placa de resina (B), posicionamento do corpo de prova (C)..........................
25
Figura 5 - Fotografia do MEV Quanta FEG 250 ............................................ 26
Figura 6 – Média da tenacidade à fratura do instrumento WaveOne Large 30
Figura 7 - Média da tenacidade à fratura do instrumento ProTaper F4 30
Figura 8 - Instrumento WaveOne Large. (A e B) Haste de corte helicoidal;
(C, D e E); seções retas transversais ao longo da haste de corte helicoidal 32
Figura 9 - Instrumento ProTaper F4. (A) Haste de corte helicoidal; (B e C)
seções retas transversais ao longo da haste de corte helicoidal................... 32
Figura 10 - Deformação plástica na haste helicoidal do instrumento
WaveOne Large. Superfície fraturada com reversão da hélice junto ao
ponto de fratura ....................................................................................... 33
Figura 11 - Deformação plástica na haste helicoidal do instrumento
ProTaper F4. Superfície fraturada com reversão da hélice junto ao ponto
de fratura.................................................................................................. 34
Figura 12 - Superfície fraturada do tipo dúctil dos instrumentos WaveOne
Large e ProTaper F4. Ranhuras com trincas em diferentes
profundidades............................................................................................... 35
x
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Média e desvio padrão do ângulo máximo de torção em graus e em nº de voltas
Tabela 2. Média da força máxima (gf) e do torque máximo (gf.mm) em torção
Tabela 3. Média e desvio padrão da tenacidade à fratura por torção
Tabela 4. Média e desvio padrão dos valores da microdureza Vickers
28
28
29
31
xi
LISTA DE ABREVIATURAS
ADA - American Dental Association
D0 – Diâmetro da ponta da parte de trabalho de um instrumento endodôntico
EMF - Efeito Memória de Forma
IME – Instituto Militar de Engenharia
ISO - International Organization for Standardization
MEV – Microscópio Eletrônico de Varredura
MHV – Microhardness Vickers
NiTi – Níquel-Titânio
SCR – Sistema de Canais Radiculares
SE – Superelasticidade
1
1. INTRODUÇÃO
A periodontite apical é uma doença de natureza inflamatória e de origem
infecciosa, causada por micro-organismos presentes no sistema de canais
radiculares (SCR). Para que um bom resultado do tratamento endodôntico seja
alcançado, a comunidade microbiana que coloniza o interior dos canais
radiculares deve ser eliminada ou reduzida a níveis compatíveis com o reparo
das estruturas perirradiculares (SIQUEIRA & RÔÇAS, 2008; SIQUEIRA &
RÔÇAS, 2011).
Os principais objetivos do preparo químico-mecânico são a limpeza e a
modelagem do canal radicular. Para isso, empregam-se instrumentos
endodônticos, substâncias ou soluções químicas auxiliares, além da irrigação-
aspiração (LOPES et al., 2010c). A persistência de alguma espécie microbiana
após a instrumentação representa um fator de risco, podendo comprometer o
sucesso do tratamento endodôntico (SIQUEIRA & RÔÇAS, 2008).
Corroborando, KIM et al., (2012) afirmam que a eficácia na limpeza e
modelagem do canal radicular é o fator mais importante para alcançar os
objetivos biológicos e mecânicos da terapia endodôntica. Ao longo dos anos,
várias técnicas de instrumentação e tipos de instrumentos tem sido
introduzidos para este propósito. De acordo com SCHILDER (1974), o sucesso
da terapia endodôntica está diretamente ligado ao correto preparo do canal
radicular, seguindo os princípios baseados na limpeza e modelagem. A limpeza
do SCR visa à eliminação de irritantes como micro-organismos e seus
produtos, além do tecido pulpar vivo ou necrosado, criando um ambiente
propício para a reparação dos tecidos perirradiculares. A confecção de um
canal em formato cônico por meio da ampliação e modelagem favorece a uma
2
obturação tridimensional, preenchendo todo o espaço do canal radicular,
mantendo a forma original deste e o forame apical, em sua posição (LOPES et
al., 2010c).
Em canais curvos, a ampliação do volume acompanhado do
desenvolvimento de um formato cônico e a permanência do formato original do
canal, podem ser tarefas difíceis de serem alcançadas. A utilização de
instrumentos de aço inoxidável em canais curvos pode com frequência,
ocasionar iatrogenias durante a instrumentação do segmento apical do canal
(LOPES et al., 2010c). Deve-se ressaltar que o diâmetro da ampliação do
preparo do segmento apical não deve ser ditado pela vontade do profissional,
mas sim, pela anatomia do canal, forma e dimensões (geometria) do segmento
radicular apical e, principalmente, pela flexibilidade e conicidade do instrumento
endodôntico empregado (LOPES et al., 2009). Para PETRINI et al., (2009), os
instrumentos devem apresentar boa flexibilidade e um perfil de corte, a fim de
penetrar nas paredes do canal removendo a dentina contaminada.
Segundo LOPES et al., (2010a), o aço inoxidável passou a ser
empregado com maior frequência na fabricação de instrumentos endodônticos
a partir de 1961, pois até então eram comercializados apenas em aço carbono.
Os instrumentos de aço inoxidável foram ganhando cada vez mais preferência,
principalmente devido às vantagens com relação à tenacidade, dureza,
capacidade de corte, resistência à corrosão e à fratura. Em 1982, a American
Dental Association (ADA) propôs uma revisão na especificação de número 28,
retirando desta, os instrumentos de aço carbono.
Já em 2001 a ADA propôs uma nova revisão, a norma ADA 101 para
instrumentos mecanizados (American Dental Association, 1982).
3
Tradicionalmente, os instrumentos manuais de aço inoxidável vinham
sendo utilizados nos procedimentos de limpeza e modelagem do canal
radicular. Há muito se reconheceu que o uso desses instrumentos associados
às alterações indesejáveis da morfologia do canal radicular, dificulta o preparo
do mesmo e uma adequada obturação. Para superar esses efeitos
indesejáveis, instrumentos de níquel-titânio (NiTi) foram introduzidos no início
de 1990. Esses demonstraram um aumento significativo na flexibilidade, o que
permitiu a fabricação de instrumentos com novas geometrias em termos de
secção reta transversal e conicidade, além de serem utilizados em conjunto
com motores rotatórios, aumentando a eficiência no preparo do canal radicular.
Além do aumento da eficiência, os instrumentos rotatórios de NiTi produzem
resultados mais previsíveis na instrumentação do canal radicular, promovendo
melhor manutenção da morfologia do canal original, menor transporte apical e
manutenção da posição foraminal (GLOSSON et al., 1995; BAHIA et al., 2005;
AL-HADLAK et al., 2010).
Atualmente os instrumentos rotatórios de NiTi são comumente usados
na prática endodôntica, oferecendo muitas vantagens sobre os convencionais
de aço inoxidável, uma vez que são mais flexíveis e aumentam a eficiência de
corte (PETERS, 2004; SCHÄFER et al., 2004). A superelasticidade dos
instrumentos rotatórios de NiTi permite ao profissional produzir um canal
radicular de forma cônica desejável, com tendência reduzida ao transporte
deste. Apesar dessas vantagens, os instrumentos rotatórios de NiTi parecem
ter um risco elevado de fratura por fadiga ou torção (CHEN & MESSER, 2002;
PETERS, 2004).
4
A presença de pontos concentradores de tensão como defeitos de
acabamento superficial ou pontas com formas diferentes das preconizadas
pelos fabricantes, pode induzir à fratura do instrumento a níveis inferiores de
tensão dos teoricamente esperados. Uma das principais propriedades
mecânicas dos instrumentos endodônticos é sua resistência à fratura, ou seja,
a tensão máxima suportada pelo instrumento antes da fratura. A fratura pode
ser avaliada e analisada por meio de ensaios mecânicos ou pelo uso clínico
(LOPES et al., 2010b), ocorrendo sob duas circunstâncias: por torção e por
flexão rotativa (fadiga) (SATTAPAN et al., 2000b; LOPES & ELIAS, 2001).
Durante o preparo químico-mecânico, a fratura do instrumento endodôntico
geralmente está associada a alguns fatores como o desconhecimento das
propriedades mecânicas do material, a impossibilidade de observar defeitos de
fabricação e deformações criadas no instrumento, além da ausência de
habilidade do profissional (LOPES et al., 2000).
O movimento oscilatório foi desenvolvido visando reduzir a tensão
gerada durante a instrumentação, além de promover o conceito do uso de um
único instrumento para todo o preparo do canal, característica esta, que vem
despertando muito interesse pelos profissionais. No movimento oscilatório, o
risco de fratura por torção é reduzido porque, os ângulos de rotação são
menores do que 360º (rotação contínua) (YARED, 2008). Dados recentes da
literatura (VERSLUIS et al., 2012) demonstram que o movimento oscilatório
pode aumentar a resistência à fadiga de instrumentos de NiTi quando
comparado com o movimento de rotação contínua.
5
2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1 Instrumentos Endodônticos de NiTi
Atualmente, as ligas NiTi são largamente utilizadas devido às suas
propriedades especiais como a superelasticidade (SE) e o efeito memória de
forma (EMF). Além disso, possuem elevada resistência à corrosão e
biocompatibilidade (THOMPSON, 2000; LEONARDO et al., 2009).
A liga NiTi foi desenvolvida no início da década de sessenta, por
pesquisadores que buscavam um material com propriedades antimagnéticas e
resistência à corrosão por pites em água do mar. Esta liga foi utilizada no
programa espacial americano para a fabricação de antenas, naves e satélites
espaciais. O termo NiTiNOL originou da associação de níquel “Ni”, titânio “Ti” e
“NOL”, Naval Ordnance Laboratory (Silver Springs, Maryland, EUA), local onde
foi a liga foi desenvolvida. NiTiNOL representa uma família da liga NiTi que
possui propriedades únicas: memória de forma e superelasticidade. Essas
características se devem principalmente à capacidade da liga NiTi em
recuperar deformações em torno de 8% após a retirada da carga, conferindo
grande flexibilidade aos instrumentos. Além disso, promove eficiente limpeza e
praticamente mantêm o trajeto original do canal, mesmo em curvaturas bem
acentuadas (PRUETT et al., 1997; THOMPSON, 2000; MELO et al., 2002;
LOPES et al., 2010a; GUTMANN & GAO, 2012; MORGENTAL, 2012).
Em um trabalho experimental, WALIA et al., (1988) introduziram a liga
NiTi na endodontia fabricando instrumentos de número 15, a partir de fios
ortodônticos de NiTi. De acordo com esses autores, a liga NiTi possui
propriedades de flexão e torção muito promissoras, demonstrando de duas a
três vezes mais elasticidade, do que os instrumentos de aço inoxidável de
6
tamanho e desenho similares, além da grande resistência à fratura por torção.
Com estas propriedades mecânicas, os instrumentos melhoraram o
desempenho em canal curvo, reduzindo o deslocamento apical e a alteração
da forma original do canal radicular.
As propriedades mecânicas da liga NiTi permitiram a fabricação de
instrumentos com novas geometrias em termos de seção reta transversal e
conicidade, além de possibilitar uma parceria com a engenharia que resultou
no desenvolvimento de instrumentos de NiTi acionados a motor (GLOSSON et
al., 1995; GUTMANN & GAO, 2012).
O desenvolvimento de ligas de melhor qualidade, movimentos
diferenciados e novos conceitos de utilização, representam três grandes
mudanças, que permitiram melhorar a segurança do instrumento de NiTi.
M-Wire é uma liga NiTi desenvolvida por um processo de tratamento
térmico inovador, o qual aumenta a flexibilidade e a resistência à fratura por
fadiga cíclica em quase quatro vezes (ARIAS et al., 2012; BÜRKLEIN &
SHÄFER, 2012). Segundo KIM et al., (2012), as informações sobre o
comportamento dos instrumentos que usam o movimento oscilatório e a
composição da liga ainda são limitadas, consistindo em segredo de fabricação.
2.1.1 Instrumentos Endodônticos ProTaper Universal
Os instrumentos do sistema ProTaper Universal (Dentsply Maillefer,
Ballaigues, Suíça) são fabricados por usinagem de um fio metálico de NiTi. O
sistema é constituído por dois tipos de instrumentos denominados modelador
(Shaping files) e de acabamento (Finishing files). Estes apresentam
conicidades variadas ao longo da haste de corte helicoidal, permitindo que o
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instrumento trabalhe em uma área específica do canal durante a
instrumentação e ao ser empregado no comprimento de trabalho, promova a
modelagem no sentido coroa-ápice. Durante o preparo do canal, a conicidade
variável reduz o efeito de roscamento do instrumento, aumenta a conicidade do
segmento apical e promove uma adequada modelagem empregando poucos
instrumentos (LOPES et al., 2010a). Apresentam-se comercialmente nos
comprimentos úteis de 21, 25 e 31 mm, sendo 16 mm na parte de trabalho
(LOPES et al., 2010a). Os instrumentos ProTaper Universal são fabricados
tanto na versão manual (cabo), como na mecanizada (haste de fixação),
apresentando características geométricas (forma e dimensões) idênticas em
ambas versões. A haste de fixação e acionamento tem 13 mm de comprimento
e diâmetro de 2,30 mm (LOPES et al., 2010a).
BERUTTI et al., (2004) para avaliar a influência do pré-alargamento
manual e do torque na falha do sistema ProTaper Universal, utilizaram o
instrumento F2 em quatro blocos em baixo torque e onze blocos em alto
torque. Concluíram, que o pré-alargamento é uma manobra facilitadora, sendo
um fator determinante na redução da taxa de fratura desses instrumentos.
Em estudo avaliando transporte apical, YOSHIMINE & AKAMINE (2005)
compararam a modelagem de canais, utilizando três sistemas rotatórios de
NiTi: ProTaper Universal, K3 (SybronEndo, Orange, CA, EUA) e RaCe (FKG
Dentaire SA, La Chaux-de-Fonds, Suíça). Canais simulados em forma de “S”
confeccionados em bloco de resina transparente foram preparados por meio de
instrumentos acionados por motor elétrico (baixa velocidade) e pela técnica
coroa-ápice. As alterações foram avaliadas sobrepondo imagens pré e pós-
instrumentação, obtidas por meio de um microscópio óptico. O grupo ProTaper
8
proporcionou maior ampliação em comparação aos demais (K3 e RaCe). Os
resultados sugerem que o uso do sistema ProTaper Universal deve ser
combinado com outros sistemas de menor conicidade e mais flexíveis, a fim de
evitar a transportação apical em canais severamente curvos YOSHIMINE e
AKAMINE (2005).
ULMANN & PETERS (2005) ao testarem o ProTaper, salientaram que os
instrumentos de maior diâmetro, além de menos resistentes à fadiga, também
são mais sensíveis ao efeito do pré carregamento, após usos sucessivos.
Esses autores recomendam a utilização cuidadosa, principalmente em canal
com acentuado arco de curvatura e preferencialmente, descartar o instrumento
após um único uso.
2.1.2 Instrumentos Endodônticos WaveOne
Os instrumentos do sistema WaveOne (Dentsply Tulsa Dental
Specialties, Tulsa, OK, EUA) são fabricados por usinagem de um fio metálico
de NiTi, com tecnologia M-Wire. Esse sistema promove a utilização de um
único instrumento no preparo do canal, por meio do movimento reciprocante
(rotação oscilatória). Os instrumentos WaveOne® são comercializados nos
comprimentos de 21, 25 e 31 mm, diâmetros/conicidades de 21/.06 (Small),
25/.08 (Primary) e 40/.08 (Large) e com conicidade constante nos 3 mm
apicais, decrescendo até D16 (BÜRKLEIN et al., 2012). Outra característica
marcante desse sistema é a diferença nas seções retas transversais, ao longo
do eixo da haste de corte helicoidal.
9
2.2 Fratura dos Instrumentos Endodônticos
Durante o preparo químico-mecânico de um canal radicular, os
instrumentos endodônticos sofrem tensões extremamente adversas que variam
com a anatomia do canal, com as dimensões dos instrumentos e com a
habilidade do profissional. Essas tensões adversas, em conjunto com pontos
concentradores de tensão no instrumento, podem levar à fratura durante a
instrumentação do canal radicular (LOPES et al., 2010c; LOPES et al., 2011).
Limpar e modelar adequadamente os canais radiculares de forma
segura depende do comportamento mecânico dos instrumentos endodônticos.
Um conhecimento insuficiente das características dos instrumentos pode levar
a erros processuais (degraus e transporte) e/ou a fratura do instrumento.
Segundo alguns autores (CASTELLO-ESCRIVÁ et al., 2012; LOPES et al.,
2013), a flexibilidade e a resistência à fratura estão entre as principais
propriedades mecânicas que podem influenciar no desempenho dos
instrumentos, durante o preparo de canais curvos.
Segundo LOPES et al., (2010b), a fratura dos materiais quando
submetido a um carregamento, inicia-se na forma de trincas. Essas se
apresentam como descontinuidades abertas na superfície ou internas,
originadas de tensões localizadas, cujos valores excedem o limite de ruptura do
material. Qualquer processo de fratura envolve duas etapas: a formação
(nucleação) e a propagação de trincas, em resposta à imposição de uma
tensão.
A fratura dos instrumentos endodônticos pode ocorrer por carregamento
de torção, dobramento alternado, flexão rotativa e por suas combinações
(LOPES et al., 2010).
10
De acordo com alguns autores (SATTAPAN et al., 2000; AL-HADLAK et
al., 2010; GAMBARINI et al., 2012; KIM et al., 2012), a fratura por torção ocorre
quando a ponta ou qualquer outra parte do instrumento prende-se ao canal,
enquanto o seu eixo continua em rotação.
Para ocorrer a fratura por flexão rotativa, o instrumento endodôntico
precisa estar girando no interior de um canal curvo, dentro do limite elástico do
material. No ponto máximo de flexão da haste de corte helicoidal cônica,
localizada próximo ao ponto médio do arco, o instrumento sofre carregamentos
dinâmicos repetitivos (trações e compressões), até ocorrer a fratura por fadiga.
Segundo PRUETT et al., (1997), a ocorrência da fadiga é mais comum em
canal de curvatura aguda e com pequeno raio, sendo esta considerada a
principal causa da separação dos instrumentos de NiTi. Do ponto de vista
clínico, acredita-se que esta condição é um fator relevante para a fratura de
instrumentos rotatórios de NiTi (SATTAPAN et al., 2000; MELO et al., 2002;
AL-HADLAK et al., 2010; LOPES et al., 2011; GAMBARINI et al., 2012; KIM et
al., 2012).
A introdução da liga NiTi promoveu um grande avanço na endodontia,
principalmente devido à sua superelasticidade. Este comportamento elástico
atípico confere aos instrumentos maior flexibilidade e resistência à fratura por
torção, em comparação aos de aço inoxidável. Apesar dessas vantagens, o
risco de fratura durante a terapia endodôntica permanece, sendo a sobrecarga
de torção, uma das principais razões para a separação ortodôntica (NINAN &
BERZINS, 2013).
A força de torção está relacionada a quanto um instrumento pode torcer
antes de fraturar, e é desejável no preparo de canais estreitos, onde o
11
instrumento é submetido a altas cargas de torção. Da mesma forma, em canais
curvos, a resistência à flexão influencia na instrumentação. Portanto, o
conhecimento dessas propriedades pelo profissional é importante e valioso,
especialmente porque novos sistemas de instrumentação surgiram no mercado
(NINAN & BERZINS, 2013).
Dois sistemas inovadores introduziram instrumentos produzidos a partir
do fio de NiTi M-Wire e memória térmica controlada. Através de um tratamento
termomecânico especial no fio de NiTi (tecnologia M-Wire), o instrumento se
tornou mais flexível, permitindo um melhor acesso e preparo em canais curvos.
Apesar de diferenças quanto ao design, os instrumentos GT Série X e
Vortex (Dentsply Tulsa Dental Specialties, Tulsa, OK, EUA) são produzidos
com fio NiTi M-Wire.
Os sistemas CM Wire (D & S Dental, Johnson City, TN, EUA), HyFlex
CM (Coltene/Whaledent Inc, Cuyahoga Falls, OH) e Phoenix Flex (Instruments
Gold Standard, Brookfield, WI, EUA) representam a última geração de
instrumentos de NiTi rotatórios. Os dois primeiros fabricantes afirmam que seus
instrumentos possuem ''memória controlada'', e o último, ''memória térmica''.
De acordo com a literatura ortodôntica, ao contrário dos instrumentos de NiTi
convencionais que possuem uma transformação de fase induzida por estresse,
o comportamento desses novos instrumentos se aproxima mais do que se
denomina martensítico-ativo ou memória de forma (NINAN & BERZINS, 2013).
Buscando aliviar o estresse sobre o instrumento, dois sistemas
mecanizados de NiTi com movimento oscilatório (reciprocante) foram
recentemente introduzidos no mercado: Reciproc (VDW, Munique, Alemanha) e
WaveOne. Segundo os fabricantes esses instrumentos são impulsionados por
12
um motor próprio, com uma programação específica predefinida (DE-DEUS et
al., 2013). O movimento reciprocante reduz a torção periodicamente,
invertendo a rotação (Reciproc® a 150° no sentido anti-horário, seguido de uma
rotação de 30° no sentido horário; WaveOne 170° no sentido anti-horário,
seguido de uma rotação de 50° no sentido horário) (KIM et al., 2012). Segundo
DE-DEUS et al., (2013), essa cinemática aumenta a vida útil do instrumento de
NiTi e consequentemente, aumenta a resistência à fratura por fadiga, em
comparação com o movimento de rotação contínua. Certamente, isso se deve
ao fato de que o instrumento percorre uma distância angular, menor do que o
instrumento em rotação contínua, e portanto, está sujeito a valores inferiores de
estresse, prolongando a vida em fadiga (CASTELLÓ-ESCRIVÁ et al., 2012).
Para LOPES et al., (2013), o movimento oscilatório é em última análise, um
recurso para aumentar a vida útil do instrumento de NiTi mecanizado.
O conhecimento do comportamento mecânico é de muita valia na
previsibilidade do desempenho clínico do instrumento endodôntico, contudo os
fabricantes não disponibilizam essas informações para o profissional. Segundo
LOPES et al., (2013), existe uma hipótese de que uma nova geração de
instrumentos fabricados com liga NiTi modificada apresente um comportamento
mecânico superior, quando comparado aos fabricados a partir de liga NiTi
convencional.
2.3. Ensaios Mecânicos
O ensaio mecânico tem como objetivo determinar a relação existente
entre os esforços aplicados no material e sua reação a esses esforços.
Baseado nos resultados obtidos é possível predizer o comportamento
mecânico assim como, a condição de carregamento que produz deformação e
13
fratura do material. São realizados com corpo-de-prova de formas e dimensões
padronizadas, testadas em máquinas e equipamentos específicos. O preparo
do corpo de prova pode ser baseado nas especificações das normas ou
utilizando o produto no estado em que é comercializado, ou seja, como o
instrumento endodôntico. Portanto, por meio de ensaios são analisadas
determinadas propriedades mecânicas dos materiais ou de produtos acabados
(ELIAS & LOPES, 2007). De acordo com esses autores, não existe um ensaio
capaz de fornecer todas as propriedades mecânicas do material ou que simule
completamente o emprego do instrumento. Além disso, quanto maior o número
de propriedades mecânicas que se deseja determinar ou maior a complexidade
do carregamento real, mais diversificados serão os ensaios mecânicos. Por
esse motivo, os resultados obtidos por diferentes ensaios são complementares.
Com o objetivo de correlacionar resistência mecânica com
microestrutura, os ensaios mecânicos são complementados por exames de
microscopia óptica ou eletrônica do material ou instrumento. A análise da
microestrutura permite predizer o comportamento dos materiais, explicar a
diferença na resistência mecânica e propor modificações na fabricação, no
processamento e no tratamento térmico (ELIAS & LOPES, 2007; LOPES et al.,
2010a).
O aumento da resistência à fratura pode ser avaliado por meio de
ensaios mecânicos. O desenvolvimento de projetos inovadores de fabricação
tem sido o principal objetivo dos fabricantes, na tentativa de aumentar a
segurança dos instrumentos endodônticos, durante o preparo dos canais
radiculares (LOPES et al., 2010b).
14
2.3.1 Ensaio de Microdureza Vickers
A dureza pode ser definida como a capacidade de um material em
resistir à deformação plástica, ao desgaste, ao corte e a absorção de energia
de impacto. A principal vantagem na determinação da dureza de um material,
reside no fato dessa propriedade possuir proporcionalidade com outras
propriedades mecânicas (ELIAS & LOPES, 2007).
No ensaio de dureza, mede-se a resistência do material à deformação
compressiva aplicada por um penetrador acoplado a um equipamento especial.
A dureza é expressa por um número adimensional, o qual depende da carga
aplicada, do modo de duração da aplicação da carga, e do tipo de penetrador
empregado. O ensaio de dureza é bastante empregado em pesquisas, sendo
um parâmetro de referência na escolha dos materiais (ELIAS & LOPES, 2007).
A dureza de Vickers recebeu tal nome, devido ao fato da companhia
Vickers-Armstrong Ltda. ser a responsável pela fabricação das primeiras
máquinas para esse tipo de ensaio, proposta em 1925, por Smith e
Sanderland. Por meio de um penetrador de diamante piramidal, de base
quadrada e ângulo de 136° entre as faces opostas, as impressões são geradas
na forma de uma pirâmide invertida de base quadrada (ELIAS & LOPES,
2007).
Além da dureza convencional temos a microdureza, sendo empregada
na determinação da dureza de constituintes individuais de uma microestrutura,
de materiais frágeis, de peças extremamente pequenas ou finas. A diferença
entre o ensaio de dureza convencional e o de microdureza está na intensidade
da carga de compressão do penetrador, que deve ser no máximo de 1,0 kgf. A
edentação marcada na superfície da amostra pelo penetrador da máquina de
15
ensaio de microdureza é visualizada apenas por microscópio. As amostras são
pequenas e requerem o embutimento em resina acrílica ou epóxi para garantir
uma boa estabilidade durante o ensaio. Qualquer movimento da amostra
durante a aplicação da carga pode danificar o penetrador. A amostra deve ter
uma superfície plana e bem polida, a fim de permitir a observação da marca,
por meio de um microscópio acoplado ao equipamento. Quanto mais polida a
amostra, melhor a qualidade da leitura das dimensões da impressão (ELIAS &
LOPES, 2007).
2.3.2 Ensaio de Torção
O ensaio de torção consiste em aplicar uma força no instrumento
endodôntico para induzir um movimento de rotação em torno do seu centro de
resistência. Para a execução do ensaio, uma das extremidades do instrumento
é fixada, enquanto que um momento é aplicado na extremidade oposta. A
variação do ângulo de torção e o torque aplicado são mensurados durante o
ensaio, e este pode tanto ser realizado até a fratura do instrumento,
determinando o torque máximo de resistência, como também, ser interrompido
pelo operador, antes de ocorrer a fratura (ELIAS & LOPES, 2007).
Entre as vantagens desse ensaio, está a possibilidade de quantificar a
resistência à torção e o ângulo máximo em que os instrumentos rotatórios
resistem à determinação do módulo de cisalhamento, além das propriedades
mecânicas de produtos acabados (ELIAS & LOPES, 2007).
Alguns fatores devem ser considerados no ensaio de torção como: as
dimensões dos instrumentos junto ao ponto de imobilização; a conicidade da
parte de trabalho; a forma e a área da seção reta transversal; o acabamento
superficial e o número de instrumentos selecionados para o ensaio. Diversos
16
parâmetros podem ser determinados na avaliação do comportamento
mecânico de um instrumento em torção. Entre eles, o ângulo máximo de torção
até a fratura, o torque máximo antes da fratura e a tenacidade. Dentre esses, o
principal parâmetro avaliado é o ângulo máximo de torção e não o torque
máximo. Isto porque, esse parâmetro atua como um fator de segurança,
mantendo o torque aplicado, aquém do limite de resistência à fratura. Quanto
maior o ângulo de torção de um instrumento até a fratura, maior será a sua
deformação elástica e plástica, antes do início da fratura. Todavia, deve-se
determinar os dois parâmetros como descrito pela ADA n° 28 e ANSI/ADA
(1982) e ADA nº 101 ANSI/ADA (2001). A avaliação do torque na fratura
fornece ao profissional, o torque máximo possível aplicado ao instrumento. A
determinação do torque máximo no qual o instrumento resiste à fratura é
importante, pois permite comparar a resistência de diferentes tipos de
instrumentos, além de auxiliar no ajuste de motores elétricos com programação
de torque. Nesses motores, o torque programado para cada instrumento deve
ficar aquém do limite de resistência à fratura por torção (ELIAS & LOPES,
2007).
A tenacidade à fratura por torção do material é definida como a
resistência deste à propagação de uma trinca, ou seja, informa a capacidade
do material em resistir a carregamentos, sofrendo grandes deformações
elásticas e plásticas, porém sem atingir a ruptura. De acordo com LOPES et al.,
(2010a), os materiais classificados como frágeis apresentam baixa tenacidade,
enquanto que os dúcteis, alta tenacidade. Essa propriedade pode ser calculada
pela integral obtida da curva de tensão versus curva de deformação, até o
ponto de fratura do material (YUM et al., 2011).
17
3. JUSTIFICATIVA
O risco de fratura por torção de instrumentos endodônticos de NiTi
acionados a motor durante o uso clínico, ainda é motivo de preocupação aos
profissionais. Novos instrumentos de NiTi acionados a motor, utilizando o
movimento de alargamento com rotação oscilatória, tem sido propostos na
tentativa de minimizar o risco de fraturas, durante o preparo do canal radicular.
A fratura por torção ocorre quando a ponta do instrumento é imobilizada no
interior do canal, e o ângulo máximo em torção e o torque aplicado ultrapassam
o limite de resistência à fratura por torção do material. Todavia, os fabricantes
não informam esses parâmetros, durante o uso clínico do instrumento. De
acordo com a literatura, ainda existem poucos estudos avaliando a dureza da
liga NiTi M-Wire relacionando essa propriedade mecânica, à resistência à
fratura por torção e à tenacidade à fratura do instrumento endodôntico
acionado a motor.
18
4. HIPÓTESE
Instrumentos endodônticos mecanizados fabricados com a liga NiTi M-
Wire apresentam menor microdureza Vickers, maior resistência à fratura por
torção e maior tenacidade à fratura, em relação aos fabricados com a liga NiTi
convencional.
19
5. OBJETIVOS
O objetivo geral desse trabalho foi comparar a resistência à fratura por
torção dos instrumentos WaveOne fabricados com liga NiTi M-Wire e ProTaper
(grupo controle), fabricados com liga de NiTi convencional.
Os objetivos específicos foram:
1) Obter e comparar os valores da microdureza Vickers dos instrumentos
WaveOne Large e ProTaper F4;
2) Avaliar e comparar a tenacidade à fratura dos instrumentos WaveOne Large
e ProTaper F4, a partir da resistência em torção;
3) Comparar os resultados obtidos por meio do ensaio mecânico de torção;
4) Através da MEV, descrever o desenho das seções retas transversais, a
configuração das hastes de corte helicoidais adjacentes à linha de fratura, e as
características superficiais da fratura, nos instrumentos submetidos ao ensaio
de torção.
20
6. MATERIAIS E MÉTODOS
6.1. Instrumentos
Trinta instrumentos endodônticos foram selecionados, sendo quinze
WaveOne Large (Figura 1) e quinze ProTaper F4 (grupo controle) (Figura 2).
Todos os instrumentos apresentaram valor nominal em D0 igual a 0,40 mm e
comprimento total de 25 mm. Os instrumentos ProTaper F4 apresentaram
conicidade 0,06 mm/mm, enquanto que o WaveOne Large, conicidade 0,08
mm/mm ao longo dos últimos 3 mm a partir da ponta.
Figura 1. Imagem representativa do instrumento WaveOne Large www.dentsply.com
Figura 2. Imagem representativa do instrumento ProTaper F4 www.dentsply.com
6.2. Ensaio de Torção
Dez instrumentos WaveOne Large, com rotação à esquerda e dez
ProTaper F4 (grupo controle), com rotação à direita foram selecionados
21
aleatoriamente para o ensaio de torção, seguindo a metodologia proposta por
ELIAS & LOPES (2007).
Por meio do ensaio de fratura em torção foram avaliados, o ângulo
máximo em torção antes da fratura e o torque máximo em torção suportado
pelos instrumentos endodônticos.
A torção foi aplicada por meio de um dispositivo acoplado a uma
máquina de ensaio universal EMIC, DL 10.000 (Emic Equipamentos e Sistemas
de Ensaio Ltda., São José dos Pinhais, Paraná, Brasil), que permitiu a
monitoração da rotação e a determinação da força aplicada ao instrumento. Os
instrumentos foram imobilizados a 3 mm da ponta por uma morsa metálica.
Para evitar a deformação plástica dos segmentos dos instrumentos ensaiados
às garras da morsa foram recobertas com lâminas de cobre e trocadas a cada
três ensaios mecânicos. Para impedir a indução de tensão compressiva no
instrumento durante o ensaio de torção, empregou-se uma montagem (peça
em U) que permitiu o deslizamento da morsa de latão, que imobiliza a ponta do
instrumento. A outra extremidade do instrumento foi fixada em um mandril
específico colocado junto à haste de rotação do dispositivo (CARMO, 2001). A
distância entre o ponto de fixação da amostra na morsa e o ponto de aplicação
da força foi de 22 mm (comprimento útil do corpo-de-prova) (Figura 3).
A torção foi realizada mediante o enrolamento de um fio de nylon
trançado, com diâmetro de 0,3 mm no eixo de rotação do dispositivo de ensaio,
que apresenta 8 mm de diâmetro (r = 4 mm). Este fio conectou o eixo de
rotação do dispositivo de ensaio a uma célula de carga de 20N, acoplada à
cabeça da máquina de ensaio universal (LOPES, 2013).
22
Figura 3. Fotografia do conjunto de torção (LOPES, 2013).
O torque ao instrumento foi induzido pelo tracionamento do fio na
velocidade de 1 mm/s, gerando no eixo de rotação do dispositivo de ensaio, um
movimento rotacional de 2 rpm (ANSI/ADA 1982). Por meio de um painel de
comando, a calibração da máquina de ensaio universal e a sensibilidade do
dispositivo empregado foram verificados antes de cada ensaio. Esse
procedimento objetivou assegurar ausência de cargas sobre o instrumento
(LOPES, 2013).
A força e o deslocamento do fio até a fratura do instrumento foram
registrados continuamente por um microcomputador acoplado à máquina de
ensaio. Por meio do programa M test versão 1.01 (Emic Equipamentos e
Sistemas de Ensaio Ltda., São José dos Pinhais, Paraná, Brasil), determinou-
se o ângulo máximo de torção antes da fratura e o torque máximo em torção
suportado pelos instrumentos (LOPES, 2013). Para determinar o ângulo
máximo de torção até a fratura foi considerado o deformação máxima do
instrumento, empregando-se as fórmulas:
23
Ângulo máximo de torção (graus) = Deformação máxima do instrumento
x 360/ 2πR
Ângulo máximo de torção em números de volta = Graus/360
Para determinar o torque máximo em torção suportado pelo instrumento,
foi empregada a fórmula: Torque máximo suportado (gf.mm) = Força máxima
(gf) x Raio (mm).
O raio de 4,15 mm foi considerado no cálculo do ângulo máximo de
torção e do torque máximo em torção. Esse valor foi obtido pela soma do raio
do eixo de rotação do dispositivo do ensaio de torção (R = 4 mm), com o raio
do eixo do fio de nylon trançado (R = 0,15) (LOPES, 2013).
6.3. Tenacidade à fratura
Por meio de um computador, a tenacidade foi avaliada da área abaixo
de um platô, para cada instrumento. A curva Força x Deformação (N.mm) foi
calculada pelo programa OriginPro (OriginLab, Northampton, MA, EUA) e a
tenacidade do instrumento até a fratura, calculada pela área abaixo da curva
por integração.
6.4. Ensaio de Microdureza Vickers
No ensaio de microdureza Vickers foram utilizados dois instrumentos de
cada grupo, os quais foram embutidos em resina cristal (Duque Fibras, Duque
de Caxias, RJ, Brasil) no sentido longitudinal e vertidos em cilindros de PVC
(Tigre DN 40 NBR 5688), previamente vaselinados.
Para a avaliação da seção reta transversal, utilizou-se três instrumentos
de cada grupo, embutidos no sentido vertical. No embutimento para o ensaio
24
de microdureza, a haste de fixação do instrumento foi mantida paralela à base
do recipiente, a fim de manter a ponta do instrumento, após o preparo da
amostra. Lixas Norton de granulações 200, 300, 400, 600 e 1200 foram
utilizadas no desgaste do instrumento e para o polimento, alumina de
granulações 1, 0,5 e 0,25 μm, seguido da pasta de diamante. Após esse
preparo inicial, os corpos de prova foram avaliados por meio de um
microdurômetro Micromet 2003 (Bueler, Lake Bluff, IL, EUA) (Figura 4) com
edentações de 100 gf durante 15s, sendo as imagens avaliadas em aumento
de 40x. Entre as dez endentações realizadas na parte central de cada
instrumento, cinco foram no núcleo e cinco no intermediário, totalizando dez
endentações em cada instrumento ensaiado.
6.5. Análise no MEV
Para observação dos instrumentos empregados no estudo em relação a
forma da seção reta transversal, três instrumentos de cada grupo foram
Figura 4. Microdurômetro Micromet 2003 (A); corpo-de-prova embutido em placa de resina (B), posicionamento do corpo-de-prova (C).
A
B
C
25
avaliados pelo MEV Quanta FEG 250 (FEI, Hillsboro, Oregon, EUA) (Figura 5),
do laboratório de MEV do Instituto Militar de Engenharia, Rio de Janeiro (IME).
Três instrumentos fraturados de cada grupo foram selecionados
aleatoriamente, para a avaliação das superfícies de fratura. Os segmentos
fraturados foram acondicionados em frascos de Becker contendo acetona e em
seguida depositados no cesto de unidade ultrassônica contendo água,
operando em 40 khz por 12 minutos. A seguir, foram fixados num porta
amostras e observados no MEV. Os instrumentos foram fotomicrografados e
gravados em arquivo digital para posterior análise. Durante a obtenção das
fotomicrografias, aumentos diferenciados foram adotados para observação da
superfície de fratura, da configuração das hastes de corte helicoidais junto ao
ponto de fratura, e da forma das seções retas transversais dos instrumentos
ensaiados. Estes resultados foram apresentados de maneira descritiva.
Figura 5. Fotografia do MEV Quanta FEG 250
6.6. Análise Estatística
Os dados estudados foram analisados estatisticamente através do teste
t de Student no nível de significância com 5%.
26
7. RESULTADOS
7.1 Ensaio de Torção
A média e o desvio padrão do ângulo máximo em torção em graus e
número de voltas obtidos a partir da deformação no teste de torção dos
instrumentos WaveOne Large e ProTaper F4 são apresentados na tabela 1.
Tabela 1. Média do ângulo máximo de torção e desvio padrão da deformação máxima
Instrumentos Nº de instrumentos
Deformação máxima (mm)
Ângulo máximo (graus)
Ângulo máximo (voltas)
DP (mm)
WaveOne Large
10 44 609 1,7 7,56
ProTaper F4
10
65
900
2,5
5,67
O teste t de Student revelou que o grupo ProTaper F4 apresentou as
maiores médias de ângulo máximo em torção e em voltas até à fratura, em
comparação ao grupo WaveOne Large (p<0,05), com diferença estatística
significante. A tabulação completa dos resultados do ângulo máximo em torção,
medidos em graus e número de voltas para a fratura são apresentados no
anexo A e B.
A média e o desvio padrão da força máxima (gf) e do torque máximo em
torção para a fratura são apresentados na tabela 2.
Tabela 2. Média da força máxima e do torque máximo em torção
Instrumentos
Nº de instrumentos
Força máxima
(gf)
Torque máximo (gf.mm)
DP (N)
WaveOne
Large
10
679
2818
0,50
ProTaper F4
10
574
2381
0,55
27
O teste t de Student com nível de significância em 5% revelou maior
torque máximo em torção para o grupo WaveOne, sendo essa diferença
estatisticamente significante. A tabulação completa dos resultados obtidos no
ensaio de torção (torque máximo e força máxima) encontra-se disponível no
anexo A e B.
7.2. Tenacidade à Fratura por Torção
O teste t de Student com nível de significância em 5% revelou menor
tenacidade à fratura por torção no grupo WaveOne em relação ao grupo
controle, sendo essa diferença estatisticamente significante. A tabulação
completa com os resultados da tenacidade à fratura está disponível no anexo
C. A tabela 3 e as figuras 6 e 7 representam a área calculada dos valores das
médias e do desvio padrão.
Tabela 3. Média e desvio padrão da tenacidade à fratura por torção (Força x deslocamento) (N.mm) e J (Joules)
WaveOne Large
ProTaper F4
Tenacidade (N.mm)
181,89
217,78
Tenacidade (J) 0,18 0,22
Média (N.mm) 181,8
217,7
Média (J)
38,3 27,02
DP(N.mm) 38,3 27,02
DP (J) 0,04 0,03
28
Figura. 6. Média da tenacidade à fratura do instrumento WaveOne Large
Figura.7. Média da tenacidade à fratura do instrumento ProTaper F4
29
7.3 Ensaio de Microdureza Vickers
Os valores das médias e do desvio padrão do grupo WaveOne foram
maiores em relação ao grupo controle. Os dados da microdureza Vickers dos
instrumentos foram submetidos ao teste t de Student com nível de significância
ajustado em 5%, o qual revelou diferença estatística significante entre os
grupos. Os dados obtidos no ensaio de microdureza Vickers dos instrumentos
avaliados estão apresentados na tabela 4.
Tabela 4. Média e desvio padrão dos valores da microdureza Vickers
Liga NiTi Média DP
M-Wire
356,12 36,18
Convencional 279,14 11,75
Portanto, o grupo WaveOne Large apresentou maior microdureza
Vickers que o ProTaper F4. A tabulação completa dos resultados dos ensaios
de microdureza Vickers está disponível no anexo D.
7.4. ANÁLISE NO MEV
Os instrumentos ensaiados apresentaram haste de corte helicoidal com
diferentes seções retas transversais (Figuras 8 e 9).
As superfícies de fratura dos instrumentos junto aos pontos de
imobilização, após o ensaio de torção apresentaram características
morfológicas do tipo dúctil, exibindo deformação plástica das hastes helicoidais,
caracterizada pela reversão dos sentidos das hélices, a partir do ponto de
imobilização. Defeitos de acabamento superficial oriundos do processo de
usinagem também foram identificados nos instrumentos analisados (figuras 10,
11 e 12).
30
A B
C D
A
Figura.8. Instrumento WaveOne Large. (A e B) Haste de corte helicoidal; (C, D); seções
retas transversais ao longo da haste de corte helicoidal (aumento 100x).
B C
Figura 9. Instrumento ProTaper F4. (A) Haste de corte helicoidal; (B e C)
seções retas transversais ao longo da haste de corte helicoidal (aumento
100x)
31
A
Figura 9. Instrumento ProTaper F4. (A) Haste de corte helicoidal; (B e C)
seções retas transversais ao longo da haste de corte helicoidal (aumento
100x)
B
Figura 10. (A) Deformação plástica na haste helicoidal do
instrumento WaveOne Large (aumento 100x). (B) Superfície
fraturada com reversão da hélice junto ao ponto de fratura
(aumento de 500x).
.
32
A
B
Figura.11. (A) Deformação plástica na haste helicoidal do
instrumento ProTaper F4 aumento (100x); (B) Superfície fraturada
com reversão da hélice junto ao ponto de fratura (aumento de 500x).
33
Figura.12. Superfície de fratura do tipo dúctil. (A) Superfície do WaveOne Large; (B) Superfície do instrumento ProTaperF4 (aumento
de 1000x).
A
B
34
8. DISCUSSÃO
Este estudo teve como objetivo comparar a resistência em torção
(torque máximo), a tenacidade e a microdureza de dois instrumentos
endodônticos NiTi mecanizados: WaveOne Large e ProTaper F4. Os
instrumentos possuem o mesmo diâmetro em D0, desenhos da seção reta
transversal distintos e a mesma indicação para uso, isto é, instrumentação do
segmento apical de um canal radicular. Todavia, são fabricados com ligas
metálicas diferentes: WaveOne com liga NiTi M-Wire e ProTaper com liga NiTi
convencional. A conicidade da haste helicoidal é diferente sendo de
0,08mm/mm para o WaveOne Large e de 0,06mm/mm para o ProTaper F4,
sendo este último selecionado para o grupo controle.
A fratura por torção de instrumentos endodônticos pode ser avaliada por
meio de ensaios mecânicos ou uso clínico. O estudo da fratura por torção a
partir do uso clínico apresenta valor mecânico limitado. Isto porque, nos
estudos clínicos é praticamente impossível controlar as variáveis advindas do
operador e das condições anatômicas dos canais radiculares tais como:
comprimento do canal, raio de curvatura, comprimento e localização do arco do
canal e dureza da dentina. Além disso, devido às combinações de tensões que
ocorrem durante a instrumentação dos canais, é extremamente difícil classificar
e explicar o tipo de fratura (LOPES et al., 2011).
A fratura por torção ocorre quando a ponta ou alguma parte do
instrumento é imobilizada ou encravada na parede dentinária de um canal, mas
a haste de acionamento ou cabo continua a girar. Esta é a razão pela qual a
fratura por torção pode ocorrer em um canal radicular em linha reta (LOPES &
SIQUEIRA, 2010a).
35
Nesse trabalho realizamos dez ensaios para cada marca comercial de
instrumentos. Isso se justifica pelo fato dos instrumentos endodônticos
apresentarem dimensões com limites de tolerância altos e acabamento
superficial com grande número de defeitos oriundos do processo de fabricação
por usinagem. Esses defeitos atuam como pontos concentradores de tensões,
os quais podem influenciar nos resultados obtidos (ELIAS & LOPES, 2007;
KHUN et al., 2001; LOPES et al., 2010a)
Durante o ensaio de torção inicialmente ocorre a deformação elástica do
material. Quando a continuidade da carga ultrapassa o limite elástico do
material em torção, ocasiona uma deformação plástica da haste helicoidal do
instrumento, causando reversão do sentido da hélice. Com o aumento da
deformação plástica a liga metálica sofre encruamento, o qual aumenta a
resistência mecânica do material. Com a continuidade da aplicação da carga a
tensão cisalhante pode ultrapassar o limite de resistência em torção do
instrumento e promover a fratura (ELIAS & LOPES, 2007; CHEUNG; 2009).
Independente da marca comercial e da liga metálica, a fratura dos
instrumentos endodônticos ocorre sempre junto ao ponto de imobilização, ou
seja, a 3 mm da ponta e geralmente, a superfície de fratura é perpendicular ao
eixo do instrumento (LOPES & SIQUEIRA, 2009; SETO et al., 1990).
Nas avaliações do comportamento mecânico de instrumentos
endodônticos em torção, normalmente, determina-se o ângulo máximo em
torção até a fratura e o torque máximo. Segundo GAMBARINI (1999) e SVEC &
POWERS (1999), a medida da deflexão angular (ângulo máximo em torção)
nos fornece um parâmetro sobre o risco de fratura de um instrumento, com sua
ponta imobilizada às paredes do canal, quando submetidos à rotação adicional.
36
Deve-se ressaltar que, o principal parâmetro a ser avaliado durante o ensaio de
torção de instrumentos endodônticos, é o ângulo máximo em torção antes da
fratura e não o torque máximo que o material resiste antes da fratura. Quanto
maior o ângulo de torção, maior a sua deformação elástica e plástica antes da
fratura. De acordo com alguns autores (SETO et al., 1990; ROWAN et al.,
1996; LOPES et al., 2011), esse parâmetro atua como um fator de segurança,
porque o torque aplicado, se mantêm aquém do limite de resistência à fratura
em torção do instrumento (torque máximo antes da fratura),
Do ponto de vista clínico, estando a ponta do instrumento endodôntico
imobilizada parcial ou totalmente, quanto maior a deformação elástica e
plástica (ângulo máximo em torção), maior a possibilidade de visualização e
descarte do instrumento antes da fratura. Isso reforça a necessidade do
profissional examinar cuidadosamente o instrumento, todas as vezes que o
remover do canal radicular. Para canal atresiado e instrumento fino, este deve
ser retirado do canal radicular após duas ou três incursões no sentido apical,
obtido por meio do movimento de alargamento (LOPES & ELIAS, 2001).
Todavia, como descrito pela ADA n° 28 e ANSI/ADA (1982) para instrumentos
endodônticos submetidos ao ensaio de torção, deve-se determinar o ângulo
máximo em torção até a fratura e o torque máximo suportado antes da fratura.
A avaliação do torque máximo que o instrumento endodôntico resiste é
importante, porque permite comparar a resistência dos diferentes tipos de
instrumentos, auxiliando no ajuste de motores elétricos que possuem seleção
ou programação de torque. Nesses motores, o torque selecionado ou
programado para cada instrumento, deve ficar aquém do torque máximo que o
instrumento resiste antes da fratura. Conforme GAMBARINI (2000) e PETERS
37
e BARBAKOW (2002), o torque deveria ser personalizado para cada
instrumento.
Os resultados do presente estudo demonstraram que o ângulo máximo
em torção até a fratura foi estatisticamente maior para os instrumentos
ProTaper F4, em relação aos instrumentos WaveOne. Provavelmente, este
resultado ocorreu devido à menor conicidade e consequentemente, menor
diâmetro em D3 do ProTaper F4. Todavia, os estudos de GAMBARINI (1999),
SVEC & POWER (1999) e BAHIA (2004) não estabeleceram qualquer relação
direta entre os valores do ângulo máximo em torção e a conicidade dos
instrumentos.
Em relação ao torque máximo antes da fratura, os resultados obtidos
revelaram que os instrumentos WaveOne foram mais resistentes à fratura por
torção do que os instrumentos ProTaper F4. É provável que este resultado
esteja relacionado ao maior diâmetro em D3 do WaveOne, em comparação ao
ProTaper F4. Este resultado está em acordo com os relatos da literatura de
WOLCOTT e HIMEL (1997) SATTAPAN et al., (2000b); GUIKFORD et al.,
(2005). Pela natureza da liga, era de se esperar que o ângulo de torção do
WaveOne fosse maior que do ProTaper, todavia esse resultado não foi
encontrado. Talvez esses resultados estejam associados às diferentes formas
e áreas das seções retas transversais dos instrumentos, assim como, as
diferenças em relação às conicidades apresentadas ao longo da haste
helicoidal cônica.
Com relação à tenacidade obtida por meio do ensaio de torção, o
instrumento ProTaper se mostrou mais tenaz do que o WaveOne.
38
Tenacidade é a quantidade de energia que um material pode absorver
antes da fratura e indica a capacidade do material resistir à carregamentos
(vibrações, golpes e impactos). Define-se como tenacidade a fratura dos
materiais, a sua resistência contra a propagação de uma trinca. Os materiais
são caracterizados por baixa e alta tenacidade. Os primeiros são classificados
como frágeis e os últimos como dúcteis (YUM et al., 2011). A vantagem de se
obter a tenacidade também em Joules é apenas de deixar mais completo os
resultados da pesquisa.
O instrumento WaveOne possui menor capacidade de absorver energia
até a fratura por torção, estando isto relacionado à sua liga mais dura, que
pode ser traduzido pelo maior torque. Devido a maior tenacidade, o ProTaper
F4 registra melhor as tensões cisalhantes da torção, conforme observado no
seu ângulo em torção. A maior capacidade de absorver energia do ProTaper F4
é coerente com a menor dureza da liga.
Com relação à microdureza, o instrumento WaveOne apresentou maiores
médias do que o instrumento ProTaper, sendo observado diferença estatística
significante. O maior torque apresentado pelo WaveOne pode estar relacionado
à maior microdureza Vickers da liga NiTi M-Wire. A seção reta transversal dos
instrumentos WaveOne e ProTaper F4 sofreram modificações, o que pode ter
interferido nos resultados obtidos.
Dureza é a resistência do material a penetração, deformação plástica e
ao desgaste mecânico. Geralmente, materiais duros são também mais frágeis.
Quanto maior a dureza, maior a resistência mecânica ao desgaste. A diferença
entre o ensaio de dureza convencional e o de microdureza está na intensidade
da carga usada para comprimir o endentador onde a carga máxima é de 1gf.
39
O ensaio de dureza é muito empregado em pesquisa, sendo um
parâmetro de referência na escolha de materiais. A principal vantagem na
determinação da dureza de um material é que essa propriedade possui
proporcionalidade com outras propriedades mecânicas. Por exemplo, quanto
maior a dureza do material, maior a resistência à tração, ao corte, ao
dobramento e à abrasão. Na odontologia, os métodos de dureza ou
microdureza mais empregados são os ensaios Knoop (Hard-knoop - HK) e
Vickers (Hard-Vickers - Hk). Os números de dureza Hk e Hv obtidos pelas
escalas de dureza para ambos os métodos são aproximadamente
equivalentes. O valor da microdureza é adimensional. Uma grandeza
adimensional ou número adimensional é um número desprovido de qualquer
unidade física que o defina – portanto é um número puro.
Em relação a análise no MEV, ambas ligas metálicas exibiram
características dúcteis nas superfícies de fraturas, com presença de
microcavidades (dimples) de formas variadas. Os instrumentos endodônticos
apresentaram defeitos de acabamento superficial (ranhuras advindas do
processo de fabricação (usinagem) e as trincas sempre iniciaram nas
depressões das ranhuras.
A deformação plástica da haste helicoidal, próxima ao ponto de
imobilização do instrumento, representada pela reversão do sentido original
das hélices, ocorreu devido a aplicação da força no sentido contrário às
hélices, ou seja, à esquerda para no WaveOne e a direita, no ProTaper F4. Isto
porque, no WaveOne o sentido das hélices é da esquerda para a direita, e ao
contrário no ProTaper F4. Ambos apresentaram forma da seção reta
transversal semelhantes junto ao ponto de imobilização.
40
A relevância clínica deste trabalho se baseia no fato de avaliar o
comportamento mecânico de um instrumento lançado recentemente no
mercado, o WaveOne. Apesar de novo, quando comparado ao ProTaper, em
relação à segurança, os resultados obtidos ficaram aquém dos esperados.
Devido à maior tenacidade e ao maior ângulo de torção até a fratura, podemos
admitir que o instrumento ProTaper F4 é mais seguro do ponto de vista clínico.
Portanto, ainda existe pouca informação na literatura, quanto ao
comportamento mecânico do WaveOne em relação à fratura por torção, à
tenacidade e à microdureza.
41
9. CONCLUSÕES
Baseado na metodologia empregada e nos resultados obtidos é possível
admitir que:
1- A liga NiTi M-Wire apresentou maior microdureza Vickers em relação à
liga NiTi convencional;
2- Os instrumentos ProTaper F4 apresentaram maior tenacidade e maior
ângulo máximo até a fratura por torção, do que o WaveOne;
3- Os instrumentos do grupo NiTi M-Wire resistiram ao maior torque à
fratura por torção, em comparação aos NiTi convencional.
4- Em ambos os grupos a superfície de fratura apresentou características
dúcteis, com deformação plástica das hélices junto ao ponto de
imobilização. A haste de corte helicoidal dos instrumentos comparados
apresentaram diferentes seções retas transversais.
42
10. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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