Η χημική σύσταση οκτώ συστημάτων περιστρεφόμενων μικροεργαλείων NiTi

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΥΓΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΟΔΟΝΤΙΑΤΡΙΚΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Η χημική σύσταση οκτώ συστημάτων περιστρεφόμενων μικροεργαλείων NiTi Ζουμπουλιά, Μυλωνά Μεταπτυχιακή Φοιτήτρια Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία Θεσσαλονίκη, Φεβρουάριος

2 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΥΓΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΟΔΟΝΤΙΑΤΡΙΚΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «ΟΔΟΝΤΙΑΤΡΙΚΗ» ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ: ΠΑΘΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΘΕΡΑΠΕΥΤΙΚΗΣ ΟΔΟΝΤΙΚΩΝ ΙΣΤΩΝ Εργαστήριο: Ενδοδοντολογίας Η χημική σύσταση οκτώ συστημάτων περιστρεφόμενων μικροεργαλείων NiTi Ζουμπουλιά, Μυλωνά Μεταπτυχιακή Φοιτήτρια Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία Επιβλέπων: Νικόλαος Οικονομίδης, Αναπληρωτής Καθηγητής Εγκρίθηκε από την τριμελή επιτροπή αξιολόγησης την 10/02/2016 Νικόλαος Οικονομίδης, Αναπληρωτής Καθηγητής, επιβλέπων Λεωνίδας Βασιλειάδης, Αναπληρωτής Καθηγητής, μέλος Παναγιώτης Μπελτές, Καθηγητής, μέλος Θεσσαλονίκη, Φεβρουάριος

3 ARISTOTLE UNIVERSITY OF THESSALONIKI FACULTY OF HEALTH SCIENCES SCHOOL OF DENTISTRY POSTGRAGUATE PROGRAM «DENTISTRY» DISCIPLINE: PATHOLOGY AND THERAPEUTICS OF DENTAL TISSUES Department: Endodontology The chemical composition of eight rotary endodontic NiTi instruments. Zoumpoulia, Mylona Postgraduate Student Postgraduate Thesis Thessaloniki, February

4 Ευχαριστίες Η ολοκλήρωση της διπλωματικής εργασίας συγχρηματοδοτήθηκε μέσω του Έργου << Υποτροφίες ΙΚΥ>> από πόρους του ΕΠ <<Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση>>, του Ευρωπαϊκού Κοινωνικού Ταμείου (ΕΚΤ) του ΕΣΠΑ, >>. Η εργασία αυτή δεν θα μπορούσε να υλοποιηθεί χωρίς τη βοήθεια και τη στήριξη ορισμένων προσώπων προς τα οποία θα ήθελα από τη θέση αυτή να εκφράσω τις θερμές μου ευχαριστίες. Ανάμεσα σε αυτά πρόσωπα για τα οποία αισθάνομαι ευγνωμοσύνη ξεχωρίζει ο επιβλέπων καθηγητής μου, Αναπληρωτής Καθηγητής κ. Οικονομίδης Ν. που συντέλεσε καταλυτικά στην τελική επιλογή του θέματος αλλά και την διεκπεραίωση της παρούσας έρευνας. Για άλλη μια φορά τον ευχαριστώ από καρδίας για την αρμονική συνεργασία μας.ένα ακόμη πρόσωπο που στάθηκε δίπλα μου και με βοήθησε ιδιαίτερα στην υλοποίηση της έρευνας μου είναι ο Αναπληρωτής Καθηγητής κ. Βασιλειάδης Λ. που με τις καίριες επισημάνσεις του και τις δημιουργικές παρεμβάσεις του με έκανε να αισθανθώ ασφάλεια για το τελικό αποτέλεσμα. Τον ευχαριστώ για την ανιδιοτελή προσφορά του. Θα αποτελούσε παράλειψη να μην ευχαριστήσω όλους τους καθηγητές και καθηγήτριες του Μεταπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών του Εργαστηρίου Ενδοδοντολογίας με τους οποίους συνεργάστηκα και από τους οποίους είχα την ευκαιρία να μάθω πολλά. Αποτέλεσαν για εμένα αληθινοί δάσκαλοι και φωτεινά παραδείγματα ζωής. Τέλος, ιδιαίτερη αναφορά θα ήθελα να κάνω στην οικογένειά μου. Τους ευχαριστώ για τη στήριξή τους, την υπομονή τους και την εμπιστοσύνη που μου επέδειξαν όλα αυτά τα έτη των σπουδών μου. Χωρίς αυτούς δίπλα μου δεν θα είχα καταφέρει να υλοποιήσω τα όνειρα μου. 3

5 Περίληψη Σκοπός: Να υπολογιστεί και να συγκριθεί η χημική σύσταση 8 περιστρεφόμενων συστημάτων μικροεργαλείων NiTi. Υλικά και Μέθοδοι: Επιλέχθηκαν και μελετήθηκαν τα μικροεργαλεία ProTaperNext, HyflexCM, Reciproc, Self-AdjustingFile (SAF), BioRace, TwistedFiles, EndoWave και Revo-S (n=4). Η χημική σύσταση της εξωτερικής επιφάνειας και της μάζας προσδιορίστηκαν με την χρήση της Φασματοσκοπία της Ενέργειας Διασποράς των ακτινών-χ (EDS Analysis) και Φασματομετρία Ατομικής Εκπομπής Επαγωγικά Συζευγμένου Πλάσματος αντίστοιχα (ICP-AES). Τα ίδια 32 δείγματα υποβλήθηκαν διαδοχικά και στις δύο μεθόδους. Τα αποτελέσματα αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας τα τεστ KruskallWallis και Mann- Whitney. Το επίπεδο σημαντικότητας ορίστηκε p<0.05. Αποτελέσματα: Η εξωτερική επιφάνεια των μικροεργαλείων Hyflex εμφανίζει χαμηλότερο ποσοστό Ni ( %) διαφέροντας στατιστικώς σημαντικά από τα BioRace ( %) και τα Reciproc ( %) και χαμηλότερο ποσοστό ofti ( %) διαφέροντας από τα Revo-S ( %) και τα Reciproc ( %). Σχετικά με την μάζα μόνο τα μικροεργαλεία SAF εμφάνισαν στατιστικώς σημαντικά μικρότερα ποσοστά Ti ( %). Συμπεράσματα: Η σύσταση της εξωτερικής επιφάνειας των μικροεργαλείων μπορεί να διαφέρει σημαντικά από την σύσταση της μάζα τους. Συγκρίνοντας τις εξωτερικές επιφάνειες τα μικροεργαλεία Hyflex εμφάνισαν χαμηλότερο ποσοστό Ni και Ti ενώ συγκρίνοντας την μάζα τους τα μικροεργαλεία SAF εμφάνισαν χαμηλότερα ποσοστά Ti. Λέξεις κλειδιά:eds, ICP-AES,Νικέλιο-Τιτάνιο, Χημική σύσταση 4

6 Abstract NiTi alloy is characterized as an 'exotic' metal because of its unique properties: increased flexibility, super elasticity and shape memory. NiTi alloys used in the manufacture of root canal instruments typically contain about wt% Ni and wt% Ti. The resultant material is an alloy with a 1:1 atomic ratio (equiatomic) of the two elements. Similarly to other metallic systems, NiTi alloy can exist in various crystallographic forms. Three distinct crystalic phases are possible: austenite, martensite, and R-phase. The martensitic phase is a low-temperature phase with lower Yong s modulus (20-50 GPa) than the austenite (40-90 GPa). As a result, martensite deforms more easily under pressure. In addition to this increased flexibility, martensite has a reduced risk of fracture as it deforms instead of breaking. Attempting to exploit these properties, manufacturers have tried to create martensite in NiTi files resulting in the production of M-wire and CM-wire. The M-wire consists of a new nickel-titanium alloy produced by special thermal processes and is considered to have increased flexibility and resistance to cyclical fatigue. Differential scanning calorimetry studies at 37 C showed the presence only of the austenite phase in the conventional nickel-titanium alloys, while the M-wire alloys showed the presence of both the martensite phase and phase R in approximately equal proportions CM wire also consists also of a new nickel-titanium alloy with increased elasticity. CM wire is produced using a special thermal processes that make it extremely flexible but without a shape memory. Files made of CM-wire have an increased proportion of the martensitic phase at room temperature. The transformation temperature that is, the temperature at which one phase begins to transform into another is about 50 C o and this allows them to 5

7 deform and return to their original shape after heating, thus files made of CMwire recover their initial shape when they are sterilized in an autoclave. The use of the R phase in the construction of NiTi files enabled the manufacture of innovative files. The R-phase has a lower shear modulus than both austenite and martensite phases. As a result, the stress needed for the transformation of austenite to phase-r is less than 1/10 of the stress needed for the martensiteaustenite transformation. This makes it easier for the material to undergo plastic deformation. This property enabled the construction of NiTi files by twisting the alloy. The transformation temperatures determine the relative proportions of the various phases within the material, and hence the behavior of the final material. The transformation temperatures can be altered by small changes in composition, impurities, and heat treatment during the manufacturing process. To optimize the properties of NiTi instruments manufacturers have either introduced new alloys with superior mechanical properties, or developed new manufacturing processes. Chemical characterization of these new instruments can provide useful information for understanding their behavior. The purpose of this study was to evaluate and compare the elemental composition of eight different brands of NiTi rotary systems. Materials and methods: ProTaper Next, Hyflex CM, Reciproc, Self-Adjusting File (SAF), BioRace, Twisted Files, EndoWave and Revo-S rotary systems were studied (n=4 each). The chemical composition of the external surface and the total mass was determined by Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS Analysis) and by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES) respectively. The same 32 specimens were analyzed using both techniques. The 6

8 data obtained were analyzed using Kruskall Wallis and Mann-Whitney tests. The level of significance was set at P<0.05. Results: Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy, EDS Analysis For both titanium and nickel concentrations the null hypotheses of equality were not confirmed (Η=19.896, p=0.006) and (Η=16.854, p=0.018) respectively. For the sum of nickel and titanium null hypothesis of equality was also invalid (Η=26.661, p=0.000). Given the rejection of the null hypothesis of equality for titanium and nickel concentrations and of the sum of them, ex post verification followed to identify manufacturers whose brands varied significantly from the rest. From the subsequent verification it appears that in terms of titanium concentration Hyflex has statistically significantly lower titanium concentration than Revo-S (U = 42, p = 0.006) and Reciproc (U = , p = 0.020). For the nickel concentration, it was found that Hyflex had a statistically significantly lower concentration of nickel than BioRace (U = , p = 0.011) and Reciproc (U = , p = 0.022). Finally, for the sum of titanium and nickel, we found that Hyflex had a statistically significantly lower concentration than BioRace (U = , p = 0.004), Revo-S (U = , p = 0.001), ProTaper Next (U = , p = 0.017), SAF (U = , p = 0.009) and Reciproc (U = , p = 0.001). Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES) For titanium concentration the null hypothesis of equality was not confirmed (H = , p = 0.024) but for nickel concentration the null hypothesis was retained (H = 8.998, p = 0.253). For the sum of nickel and titanium concentrations the null hypothesis was retained (Η=9.591, p=0.213). Given the rejection of the null hypothesis of equality for Titanium concentrations, ex post verification followed to identify the manufacturer whose files varied significantly from the rest. From the subsequent verification it can be seen that SAF had a statistically significantly lower concentration of titanium than Revo-S. 7

9 EDS- ICP-AES Comparison The null hypothesis that for a given instrument Ti and Ni concentrations were the same regardless of the calculation method was not confirmed for Hyflex. For the remaining instruments the null hypothesis was retained. Conclusions: The elemental composition of the surface of files may be different from the composition of their total mass. The results of EDS analysis showed that Hyflex, EndoWave and Twisted Files contain impurities and oxygen, while the others appear purer consisting almost entirely of nickel and titanium (BioRace, Revo-S, ProTaper Next, SAF and Reciproc). However, only Hyflex differ statistically significantly concerning the concentrations of nickel, titanium and their sum. ICP-AES analysis showed that the whole mass of files does not differ statistically significantly concerning the concentrations of nickel, titanium and of their sum. However, SAF has statistically significant lower proportion of titanium. The comparison of two techniques showed that only Hyflex files have different concentrations of Ni and Ti between their external surface and their mass. Keywords: Chemical composition, EDS, Endodontic rotary instruments, ICP-AES, nickeltitanium 8

10 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Εσώφυλλο 1 Εσώφυλλο στην αγγλική 2 Ευχαριστίες 3 Περίληψη 4 Περίληψη στην αγγλική 5 Πίνακας περιεχομένων 9 Πίνακας Συμβόλων-Ακρωνυμίων 10 Συντομογραφιών Εισαγωγή 11 Σκοπός της εργασίας 54 Υλικά και μέθοδοι 55 Αποτελέσματα 61 Συζήτηση 76 Συμπεράσματα 83 Βιβλιογραφία 84 9

11 Πίνακας Συμβόλων-Ακρωνυμίων-Συντομογραφιών EDS ICP-AES Ni Ti SAF Φασματοσκοπία της Ενέργειας Διασποράς των ακτινών-χ Φασματομετρία Ατομικής Εκπομπής Επαγωγικά Συζευγμένου Πλάσματος Νικέλιο Τιτάνιο Self-Adjusting File 10

12 Τα τελευταία χρόνια τα μηχανοκίνητα μικροεργαλεία χρησιμοποιούνται ευρέως στην ενδοδοντία. Ωστόσο, η χρήση τους στην προπαρασκευή των ριζικών σωλήνων ξεκίνησε αρκετά παλαιότερα. Το 1889 ο William H. Rollins δημιούργησε την πρώτη ενδοδοντική χειρολαβή για αυτοματοποιημένη προπαρασκευή των ριζικών σωλήνων. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιούσε ειδικά σχεδιασμένες βελόνες που τοποθετούνταν σε χειρολαβή και επέτρεπε περιστροφική κίνηση 360 ο (Hulssmann και συν., 2005). Αξίζει να σημειωθεί πως για την αποφυγή θραύσης των βελόνων η ταχύτητα περιστροφής περιορίστηκε μέχρι 100 rpm (Hulssmann και συν., 2005, Ingle & Beveridge, 1985, Hargreaves & Cohen, 2011). Η πρώτη περιγραφή της χρήσης τους γίνεται από τον Oltramare ο οποίος αναφέρει τη χρήση βελόνων με ορθογώνια διατομή (Oltramare, 1892). Οι βελόνες αυτές τοποθετούνταν παθητικά στον ριζικό σωλήνα και στη συνέχεια ξεκινούσε η περιστροφική κίνηση. Ισχυρίζεται την άμεση αφαίρεση του πολφικού ιστού και συστήνει τη χρήση μόνο λεπτών βελόνων για να αποφευχθεί η θραύση τους (Hulssmann και συν., 2005). Τα επόμενα χρόνια πληθώρα περιστρεφόμενων συστημάτων κατασκευάστηκαν και κυκλοφόρησαν στην αγορά χρησιμοποιώντας τις ίδιες αρχές (Hulssmann και συν., 2005, Ingle&Beveridge, 1985, Hargreaves&Cohen, 2011). Το 1928, δημιουργήθηκε το Cursor filing contra-angle από την αυστριακή εταιρεία W&H που συνδύαζε περιστροφική και κάθετη κίνηση (Hulssmann και συν., 2005). Τελικά, οι πρώτες ενδοδοντικές χειρολαβές που κατέκτησαν την ευρωπαϊκή αγορά ήταν η χειρολαβή Racer (W&H) το 1958 και η Giromatic (MicroMega, Besancon, France) το 1964 (Hulssmann και συν., 2005,Ingle & Beveridge, 1985). Έκτοτε πολλές χειρολαβές που χρησιμοποιούσαν συνδυασμό περιστροφικής και κατακόρυφης κίνησης δημιουργήθηκαν (Hulssmann και συν., 2005). Η ρίνη Dynatraκ που κατασκευάστηκε από τον Mc Spadden ήταν το πρώτο μικροεργαλείο που χρησιμοποιούσε παλινδρομική κίνηση (Ingle&Beveridge, 1985). Όλες αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούσαν μικροεργαλεία κατασκευασμένα από χάλυβα, είτε 11

13 ανθρακικό είτε ανοξείδωτο (Hulssmann και συν., 2005, Ingle & Beveridge, 1985, Hargreaves & Cohen, 2011). Η χρήση του ανοξείδωτου χάλυβα ως επικρατέστερου υλικού για την κατασκευή εργαλείων ενδοδοντίας καθιερώθηκε την δεκαετία του 1850 (Ingle & Beveridge, 1985). Ωστόσο, ο ανοξείδωτος χάλυβας διαθέτει αυξημένη ακαμψία η οποία αυξάνεται όσο αυξάνεται και το μέγεθος του χρησιμοποιούμενου μικροεργαλείου (Haapasalo & Shen, 2013, Weine 1989, Mullaney, 1979, Gambill & Alder, 1996). Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την αδυναμία διατήρησης της πορείας του ριζικού σωλήνα και τη δημιουργία ιατρογενών συμβαμάτων, όπως ευθειασμός, ακρορριζικό zip, βάθρο και διάτρηση (Haapasalo & Shen, 2013, Weine 1989, Mullaney, 1979, Gambil l& Alder, 1996). Με στόχο να ξεπεραστούν τα προβλήματα που προαναφέρθηκαν προτάθηκε η αντικατάσταση του ανοξείδωτου χάλυβα με κράμα νικελίου - τιτανίου (NiTi). Στις αρχές της δεκαετίας 1960 ο W.F. Buehler, ένας μεταλλουργός μελετούσε μη μαγνητικά, αδιάβροχα και ανθεκτικά στην φθορά κράματα για κάποιο διαστημικό πρόγραμμα του πανεπιστημίου Naval Ordnance Laboratory κατασκεύασε το πρώτο κράμα NiTi (Walia και συν., 1988). Το κράμα αυτό ονομάστηκε Nitinol από τα ακρωνύμια των στοιχείων που περιέχει, Ni από το νικέλιο (Nickel) και Ti από το τιτάνιο (Titanium), και από τα αρχικά του πανεπιστημίου όπου κατασκευάστηκε, nol από το Naval Ordnance Laboratory (Walia και συν., 1988). Το 1988 ο Walia πρότεινε το κράμα νικελίουτιτανίου (NiTi) ως κατάλληλο υλικό για ρίνες χειρός αρχικά, και στις αρχές του 1990 η τεχνολογία NiTi χρησιμοποιήθηκε στην κατασκευή περιστρεφόμενων εργαλείων προπαρασκευής ριζικών σωλήνων (Otsuka & Wayman, 1998). To κράμα NiTi χαρακτηρίζεται από πολλούς ως «εξωτικό» μέταλλο καθώς διαθέτει μοναδικές ιδιότητες. Αποτελεί υλικό με αυξημένη ελαστικότητα - υπερελαστικότητα και μνήμη σχήματος (Namazikhah και συν., 2000). Εξαιτίας αυτών των χαρακτηριστικών, τα μικροεργαλεία κατασκευασμένα από NiTi διατηρούν το σχήμα του ριζικού σωλήνα περιορίζοντας τα ιατρογενή 12

14 συμβάματα όπως ευθειασμοί του ριζικού σωλήνα, βάθρα, διατρήσεις και μετατοπίσεις του ακρορριζικού τρήματος (Namazikhah και συν., 2000, Perez και συν., 2005). Επιπλέον, η αυξημένη ελαστικότητα του κράματος NiTi καταργεί τη συσχέτιση εγκάρσια διατομή-ακαμψία καθιστώντας εφικτή τη δημιουργία μικροεργαλείων κωνικότητας μεγαλύτερης από 0.02 (Gambarini και συν., 2008). Άλλα κράματα όπως αυτό του χαλκού με τον ψευδάργυρο, του χαλκού με το αλουμίνιο, του χρυσού και του καδμίου, του νικελίου με το νιόβιο διαθέτουν υπερελαστικές ιδιότητες (Buehler & Wang 1968) όμοιες με αυτές του νικελίου-τιτανίου ωστόσο το τελευταίο έχει εξαιρετικές δυνατότητες διέλασης (μπορεί να παραχθεί σε πολλές διαφορετικές μορφές), παρουσιάζει πολύ καλή αντοχή στην μηχανική κόπωση, είναι βιοσυμβατό και έχει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση (Buehler και συν., 1963, Wever και συν., 1997). Από τη στιγμή της εμφάνισης τους μέχρι σήμερα έχουν παραχθεί δεκάδες συστήματα περιστρεφόμενων μικροεργαλείων NiTi τα οποία διαφέρουν στα μορφολογικά χαρακτηριστικά, στον τρόπο κατασκευής τους και πιθανότατα στην σύστασή τους. Μορφολογικά χαρακτηριστικά 1. Κωνικότητα μικροεργαλείου: Ορίζεται ως το ποσό αύξησης της διαμέτρου του μικροεργαλείου σε κάθε χιλιοστό κατά τον επιμήκη άξονά του από την άκρη του μέχρι την λαβή του (Hargreaves & Cohen, 2011). Πριν από την έλευση των μικροεργαλείων NiTi όλα τα μικροεργαλεία διέθεταν κωνικότητα 0.02 (Gambarini και συν., 2008). Με τη χρήση όμως μικροεργαλείων μεγαλύτερης κωνικότητας (0.04, 0.06, 0,08, 0.10 και 0.12) έγινε εφικτός ο καλύτερος χημικός και μηχανικός καθαρισμός των ριζικών σωλήνων (Bergmans και συν., 2001). Ωστόσο, η χρήση μεγαλύτερης κωνικότητας απαιτεί την αφαίρεση μεγαλύτερης ποσότητας οδοντίνης. Η υπερβολική αφαίρεση 13

15 σκληρών οδοντικών ιστών αποδυναμώνει τη δομή των δοντιών και τα καθιστά περισσότερο επιρρεπή σε κατάγματα (Bergmans και συν., 2001). 2. Η αύλακα του μικροεργαλείου: Ορίζεται η πτύχωση στην επιφάνεια εργασίας που χρησιμεύει στη συλλογή μαλακών ιστών και οδοντίνης που απομακρύνονται από τον ριζικό σωλήνα (Hargreaves & Cohen, 2011). Η αποτελεσματικότητα της αύλακας εξαρτάται από το βάθος της, το εύρος της, την μορφολογία της και το φινίρισμα της επιφάνειας της (Hargreaves & Cohen, 2011). Το σχήμα των αυλάκων μπορεί να είναι U ή L καταλήγοντας σε έναν U-τύπο ή Η-τύπο μικροεργαλείο αντίστοιχα. Ο U-τύπος αποτελείται από 3 ισαπέχουσες αύλακες U ενώ ο Η από μία L (τύπου Hedstrom)(Bergmansκαι συν., 2001). 3. Η επιφάνεια με την μεγαλύτερη διάμετρο που ακολουθεί την αύλακα αποτελεί την κοπτική αιχμή. Οι κοπτικές αιχμές δημιουργούν τα ρινίσματα οδοντίνης απομακρύνοντάς τα από την επιφάνεια του ριζικού σωλήνα και αποκόπτουν τον πολφικό ιστό. Η αποτελεσματικότητά τους εξαρτάται από την γωνία πρόσπτωσης και από την οξύτητα τους. 4. Το άκρο του μικροεργαλείου: μπορεί να είναι κοπτικό ή μη. Οι Weine και συν. (1976) παρατήρησαν ότι το άκρο του μικροεργαλείου επηρέαζε σημαντικά τον κοπτικό έλεγχο κατά της διάρκεια της προπαρασκευής του ριζικού σωλήνα. Συγκεκριμένα εάν τα μικροεργαλεία ανοξείδωτου χάλυβα διέθεταν κοπτικό άκρο η εγγενής ακαμψία τους οδηγούσε σε αφαίρεση οδοντίνης από την κοίλη πλευρά του ριζικού σωλήνα καταλήγοντας στην δημιουργία ευθειασμού ή βάθρου. Το ίδιο παρατηρήθηκε και στα μηχανοκίνητα μικροεργαλεία NiTi (Griffiths και συν., 2000,Griffiths και συν., 2001, Hulsmann και συν., 2001). Σχεδόν όλα σύγχρονα μηχανοκίνητα εργαλεία NiTi διαθέτουν αποστρογγυλεμένα μη κοπτικά άκρα που τους επιτρέπουν 14

16 να κινούνται παθητικά μέσα στον ριζικό σωλήνα ακολουθώντας την πορεία του (Bergmans και συν., 2001). 5. Επιφάνεια αποκοπής: Ορίζεται ως η επιφάνεια που προεξέχει αξονικά από τον κεντρικό άξονα του μικροεργαλείου μεταξύ των αυλάκων όσο η κοπτική αιχμή. Η επιφάνεια αποκοπής έρχεται σε επαφή με τα τοιχώματα του ριζικού σωλήνα περιφερικά και μειώνει την τάση του μικροεργαλείου να κοχλιωθεί στον ριζικό σωλήνα, την παρεκτόπιση του ριζικού σωλήνα και τη δημιουργία μικρορωγμών στην επιφάνειά του. Επιπλέον, υποστηρίζει την κοπτική αιχμή και περιορίζει το βάθος αποκοπής. Η θέση της σε σχέση με την θέση της αντίθετης κοπτικής αιχμής και το εύρος τους καθορίζει την αποτελεσματικότητά της. 6. Για την μείωση της τριβής μερικά τμήματα της επιφάνειας αποκοπής μειώνονται ώστε να σχηματιστούν οι επιφάνειες ανακούφισης. 7. Η γωνία που σχηματίζεται από την κοπτική αιχμή και τον επιμήκη άξονα της ρίνης ονομάζεται γωνία της έλικας. Η γωνία αυτή απομακρύνει τα ρινίσματα μου συλλέγονται στην αύλακα. 8. Εάν ένα μικροεργαλείο κοπεί κάθετα κατά τον επιμήκη άξονα η γωνία που σχηματίζεται από την οδηγούσα κοπτική αιχμή και την ακτίνα της ρίνης (ή την επιφάνεια που πρόκειται να αποκοπεί) ορίζεται ως γωνία πρόσπτωσης. Εάν αυτή η γωνία είναι αμβλεία ονομάζεται θετική ή κοπτική. Εάν είναι οξεία αρνητική ή αποξεστική. 9. Γωνία αποκοπής: ονομάζεται η γωνία που σχηματίζεται από την οδηγούσα κοπτική αιχμή και τον άξονα της ρίνης όταν η ρίνη κόβεται κάθετα προς την κοπτική αιχμή. Αποτελεί έναν καλύτερο προσδιορισμό της κοπτικής ικανότητας του μικροεργαλείου. Ωστόσο, εάν οι αύλακες του μικροεργαλείου είναι συμμετρικές τότε η γωνία αποκοπής και η γωνία πρόσπτωσης ταυτίζονται. 10. Βήμα της έλικας: ορίζεται ως η απόσταση μεταξύ ενός σημείου επί της κοπτικής αιχμής και το αντίστοιχο σημείο στην παρακείμενη κοπτική 15

17 αιχμή ή ως η απόσταση μεταξύ αντίστοιχων σημείων εκατέρωθεν των οποίων η μορφολογία δεν επαναλαμβάνεται. Όσο μικρότερο είναι το βήμα της έλικας τόσες περισσότερες σπείρες έχει το μικροεργαλείο και τόσο μεγαλύτερη είναι η γωνία της έλικας. Τα περισσότερα μικροεργαλεία έχουν μεταβλητό βήμα της έλικας. 11. Καθώς η διάμετρος του μικροεργαλείου αυξάνει από την κορυφή του μέχρι την λαβή του η αύλακα γίνεται βαθμιαία βαθύτερη δημιουργώντας την κωνικότητα του πυρήνα που διαφέρει από την κωνικότητα της εξωτερικής επιφάνειας. 12. Σχήμα επιμήκους διατομής. 13. Σχήμα εγκάρσιας διατομής. Το σχήμα της εγκάρσιας διατομής των μικροεργαλείων διαφέρει καθώς έχουν παραχθεί μικροεργαλεία με κυρτή (ProTaper), τριπλής έλικας (Hero642), S-τύπου (Mtwo), U-τύπου (ProFile) και Ζ-τύπου(Quantec), και το τρίγωνο (NiTiflex) (Xuκαι συν., 2006).Πολλοί συγγραφείς συσχετίζουν το σχήμα της εγκάρσιας διατομής με την αντοχή του μικροεργαλείου στην κάμψη και στην στρέψη. (Turpin και συν., 2000, Schafer & Tepel, 2001). Άκρο ( tip) Κοπτική αιχμή (Cutting edge) Γωνία της έλικας (Helixangle) Αύλακα (Flute/groove) Εικόνα 1 16

18 Δομικά χαρακτηριστικά Το κράμα NiTi που χρησιμοποιείται στην οδοντιατρική ονομάζεται ισοατομικό εξαιτίας της ατομικής αναλογίας των κύριων στοιχείων που είναι 1:1 (Thomson, 2000). Ο γενικός όρος γι αυτά τα κράματα είναι 55-Nitinol και διαθέτουν μια εγγενή ικανότητα να αλλάζουν τον τύπο των ατομικών δεσμών γεγονός που προκαλεί σημαντικές μεταβολές στην κρυσταλλική δομή και στις μηχανικές ιδιότητες τους (Thomson, 2000). Αυτές οι μεταβολές είναι αποτέλεσμα αλλαγών της θερμοκρασίας και της πίεσης (Thomson, 2000, Kuhnκαι συν., 2001, Bahiaκαι συν., 2005). Η κρυσταλλική του δομή σε θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι ένα σταθερό χωροκεντρωμένο κυβικό πλέγμα το οποίο αναφέρεται ως φάση ωστενίτη (austenite) ή ως μητρική φάση (Buehler και συν., 1963, Thomson, 2000, Otsuka & Ren, 2005). Έχει το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό ότι όταν ψύχεται μέχρι μια κρίσιμη θερμοκρασία ΤΤR (Transformation Temperature Range) εμφανίζει δραματικές αλλαγές στο μέτρο ελαστικότητάς του, στην αντοχή στη θραύση και στην ειδική ηλεκτρική αντίσταση ως αποτέλεσμα αλλαγών στους δεσμούς των ηλεκτρονίων (Thomson, 2000). Η TTR είναι διαφορετική για κάθε κράμα NiTi και εξαρτάται από τη σύστασή του, την ύπαρξη προσμίξεων και τον τρόπο επεξεργασίας του κράματος (Shen & Cheung, 2013). Μειώνοντας την θερμοκρασία κάτω από αυτό το όριο πραγματοποιείται αλλαγή στην κρυσταλλική δομή γνωστή ως μαρτενσιτικός μετασχηματισμός (martensitic transformation). Ως μαρτενσιτικός μετασχηματισμός δηλαδή ορίζεται η μετάβαση από την φάση υψηλής θερμοκρασίας στην φάση χαμηλής θερμοκρασίας και είναι αποτέλεσμα της ανάγκης του κρυσταλλογραφικού πλέγματος να καταλάβει τις θέσεις με την χαμηλότερη δυνατή ενέργεια. Κατά τη θέρμανση, συμβαίνει ο αντίστροφος μαρτενσιτικός μετασχηματισμός και σε αυτόν ακριβώς οφείλεται η ικανότητα του κράματος να εκδηλώνει το φαινόμενο μνήμης σχήματος. 17

19 Ο μετασχηματισμός που προκαλείται στο κράμα συμβαίνει μέσω μιας διατμητικής διαδικασίας και οδηγεί στον σχηματισμό του μαρτενσίτη (martensite) ή της θυγατρικής φάσης, μια δομή πυκνά στοιβαγμένου εξαγωνικού πλέγματος. Καμία αλλαγή δεν είναι ορατή μακροσκοπικά εκτός κι αν ασκηθεί εξωτερική δύναμη. Το σχήμα του μαρτενσιτη μπορεί εύκολα να παραμορφωθεί προς μια κατεύθυνση από κάποιο εξωτερικό ερέθισμα. Το κράμα είναι πιο εύπλαστο στην μαρτενσιτική φάση (Thomson, 2000). Με τον αντίστροφο μαρτενσιτικό μετασχηματισμό θερμαίνοντας το κράμα πάνω από την θερμοκρασία TTR αυτό ανακτά τις αρχικές του ιδιότητες. Το κράμα επιστρέφει στην αρχική μητρική δομή και προσανατολισμό του κρυσταλλικού πλέγματος σταθερής ενέργειας. Η κίνηση των ατόμων είναι μικρότερη από την διατομική απόσταση γεγονός που δίνει υπόσταση στο φαινόμενο της μνήμης σχήματος. Η ιδιότητα αυτή επιτρέπει στο κράμα να επιστρέφει στο αρχικό του σχήμα (Thomson, 2000). Η εμφάνιση του φαινομένου της υπερ-ελαστικότητας είναι ο δεύτερος σημαντικός λόγος, πέρα από την θερμικά ενεργοποιούμενη μνήμη σχήματος που καθιστά το κράμα NiTi ιδανικό για την κατασκευή μικροεργαλείων ενδοδοντίας. Ως υπέρ-ελαστικότητα αναφέρεται η ικανότητα του υλικού να επανέρχεται στο αρχικό του σχήμα, έχοντας υποστεί μεγάλη παραμόρφωση, μετά την αφαίρεση του εξωτερικού φορτίου. Η ιδιότητα αυτή βασίζεται στον σχηματισμό μαρτενσιτικής δομής όχι υπό την επίδραση θερμότητας αλλά υπό την επίδραση εξωτερικής μηχανικής τάσης. Η εφαρμογή τάσης μπορεί να οδηγήσει στον σχηματισμό μαρτενσιτικών περιοχών στο υλικό με την θερμοκρασία να βρίσκεται πολύ πάνω από την TTR και με την ωστενική φάση να κυριαρχεί. Όταν η τάση απομακρυνθεί το κράμα επιστρέφει στο αρχικό του σχήμα και όλες οι μαρτενσιτικές περιοχές μετασχηματίζονται σε ωστενίτη, παρουσιάζοντας ελαστική συμπεριφορά (Johnagallada και συν., 1997). Πριν από τον μαρτενσιτικό μετασχηματισμό, είναι γνωστό ότι κάτω από ορισμένες συνθήκες προηγείται ένας άλλος μετασχηματισμός (Shen & Cheung, 18

20 2013, Miyazaki & Otsuka, 1984, Miyazaki & Wayman, 1988). Ο μετασχηματισμός αυτός περιγράφεται ως προμαρτενσιτική μετάπτωση. Οι Dautovich και Purdy (1965) ήταν οι πρώτοι που παρατήρησαν την ύπαρξη αυτής της μετάπτωσης σε φωτογραφίες X-ray Debye-Scherrer όπου οι αντανακλάσεις αναπροσαρμόζονταν χρησιμοποιώντας ένα ρομβοεδρικό πλέγμα (Miyazaki & Otsuka, 1984). Πραγματοποιείται σε δύο στάδια. Με τη μείωση της θερμοκρασίας κάτω από ένα κρίσιμο όριο TR παρατηρείται η πρώτη μετάπτωση όπου οι αντανακλάσεις παρεκκλίνουν από τις αρχικές αλλά το πλέγμα παραμένει κυβικό. Με περαιτέρω ψύξη κάτω από μια κρίσιμη θερμοκρασία ΤR οι παρεκκλίσεις γίνονται μηδενικές και το πλέγμα υφίσταται ρομβοεδρική παραμόρφωση. Εξαιτίας της ρομβοειδούς παραμόρφωσης η μετάπτωση αυτή ονομάζεται φάση R (R-phase) (Miyazaki & Otsuka, 1984, Miyazaki & Wayman, 1988). Εμφανίζεται μόνο κατά την ψύξη και όχι κατά τον αντίστροφο μαρτενσιτικό μετασχηματισμό (Johnagallada και συν., 1997). Όλες οι μηχανικές επιδράσεις τυπικές της μαρτενσιτικής μετάπτωσης (μνήμη σχήματος και ψευδοελαστικότητα) συνδέονται επίσης με την μετάπτωση της R φάσης. Ωστόσο, κατά τον μετασχηματισμό R φάσης ωστενίτη καθώς εκδηλώνεται το φαινόμενο μνήμης σχήματος η ανακτήσιμη παραμόρφωση αγγίζει μόλις το 0.02% σε αντίθεση με το 8-10% του αντίστροφου μαρτενσιτικού (Johnagallada και συν., 1997). Το διμερές κράμα NiTi σε ισοατομική μορφή δεν εμφανίζει πάντα την μετάπτωση R φάσης. Πολλοί παράγοντες οδηγούν στην εμφάνισή της όπως η αυξημένη συγκέντρωση νικελίου, οι προσμίξεις στοιχείων και οι μέθοδοι κατασκευής και επεξεργασίας (Miyazaki & Otsuka, 1984, Miyazaki & Wayman, 1988). Η ύπαρξη ιζήματος στο κράμα αλλά και οι μετατοπίσεις στο πλέγμα σχετίζονται με την R φάση (Zhou και συν., 2013). Η ωρίμανση κράματος NiTi πλούσιου σε νικέλιο σε κατάλληλη θερμοκρασία δημιουργεί ίζημα Ti 3Ni 4 και οι θερμομηχανικές επεξεργασίες μπορούν να επανατοποθετούν τις μετατοπισμένες δομές (Zhou και συν., 2013). 19

21 Συσχέτιση των δομικών χαρακτηριστικών με τις μηχανικές ιδιότητες των μηχανοκίνητων μικροεργαλείων NiTi Τα μηχανοκίνητα μικροεργαλεία NiTi στην ενδοδοντία έχουν επωφεληθεί από διαφορετικές φάσεις του κράματος νικελίου-τιτανίου. Σε μεγάλο βαθμό, οι διαφορές στις μηχανικές ιδιότητες μεταξύ μικροεργαλείων οφείλονται στις ιδιότητες των φάσεων που υπάρχουν στο κράμα και οι οποίες καθορίζονται από τις θερμοκρασίες μετασχηματισμού (Zhou και συν., 2013). Οι Peters και συν. (2012) επεσήμαναν ότι τα μικροεργαλεία που βρίσκονται σε μαρτενσιτική φάση μπορούν εύκολα να παραμορφωθούν και να ανακτήσουν το αρχικό τους σχήμα όταν θερμανθούν πάνω από την κρίσιμη θερμοκρασία μετασχηματισμού. Η υπερελαστικότητα του κράματος NiTi καθιστά παραμορφώσεις μεγέθους έως και 8% πλήρως ανατάξιμες σε αντίθεση με το 1% του ανοξείδωτου χάλυβα (Thomson, 2000). Όπως προαναφέρθηκε, η μαρτενσιτική φάση είναι μια φάση χαμηλής θερμοκρασίας με χαμηλότερο μέτρο ελαστικότητας (20-50 GPa) από την ωστενική φάση(40-90 GPa). Αυτό καταδεικνύει ότι ο μαρτενσίτης παραμορφώνεται ευκολότερα με την άσκηση πίεσης. Πέραν της αυξημένης ελαστικότητας, ο μαρτενσίτης διαθέτει και μειωμένο κίνδυνο θραύσης καθώς μπορεί να παραμορφωθεί αντί να σπάσει. Προσπαθώντας να εκμεταλλευτούν τις ιδιότητες αυτές οι εταιρίες προσπάθησαν να εισάγουν τον μαρτενσίτη στα μικροεργαλεία νικέλιουτιτάνιου (Zhouκαι συν., 2013). Αποτέλεσμα των προσπαθειών αυτών ήταν η κατασκευή των συρμάτων Μ (M-wire) και CM (CM-wire) (Zhouκαι συν., 2013). Το σύρμα Μ αποτελείται από ένα νέο κράμα νικελίου-τιτανίου που παράγεται με ειδικές θερμικές διαδικασίες και θεωρείται ότι διαθέτει αυξημένη ελαστικότητα και αντοχή στην κυκλική κόπωση. Σε μελέτες διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης (Differential scanning calorimetric stydies) στους 37 ο C διαπιστώθηκε η παρουσία μόνο της φάσης ωστενίτη στα συμβατικά κράματα νικελίου-τιτανίου ενώ στα Μ-wire κράματα τόσο η 20

22 παρουσία της μαρτενσιτικής φάσης όσο και η παρουσία της R φάσης σε περίπου ίσες αναλογίες (Alexandrou και συν., 2006, Brantleyκαι συν., 2002, Brantleyκαι συν., 1996, Apalati και συν., 2009). Πρωτοεμφανίστηκε το 2007 και το πρώτο εμπορικά διαθέσιμο περιστρεφόμενο μικροεργαλείο ενδοδοντίας κατασκευασμένο από Μ-wire κράμα ήταν το GT series X file (Dentsply Tulsa Dental Specialties) (Haapasalo & Shen, 2013). Ακολούθησαν ProFile GT-X, ProFile Vortex, ProFile Vortex Blue της ίδιας εταιρίας (Haapasalo & Shen, 2013, Zhouκαι συν., 2013). Το σύρμα CM αποτελείται, επίσης, από ένα νέο κράμα νικελίουτιτανίου με αυξημένη ελαστικότητα (Haapasalo & Shen, 2013, Zhouκαι συν., 2013, Petersκαι συν., 2012). Παράγεται με ειδικές θερμικές διαδικασίες που το καθιστούν εξαιρετικά ευλύγιστο αλλά χωρίς μνήμη σχήματος (Haapasalo & Shen, 2013, Zhou και συν., 2013, Peters και συν., 2012). Τα μικροεργαλεία που κατασκευάζονται από CM-wire σε θερμοκρασία δωματίου διαθέτουν αυξημένο ποσοστό μαρτενσιτικής φάσης με θερμοκρασία μετασχηματισμού περίπου στους 50 C o γεγονός που τους επιτρέπει να παραμορφώνονται και να επιστρέφουν στο αρχικό τους σχήμα με θέρμανση (Shen και συν., 2011). Έτσι, ανακτούν το σχήμα τους με την διαδικασία της αποστείρωσης (Haapasalo & Shen, 2013, Zhou και συν., 2013, Peters και συν., 2012, Shen και συν., 2011). Παρόλα αυτά οι Zinelis και συν. (2010) ισχυρίζονται ότι σε θερμοκρασία δωματίου αποτελούνται από φάση ωστενίτη. Πρωτοεμφανίστηκαν το 2010 με τις εμπορικές ονομασίες Hyflex CM file (Coltene Whaledent, Cuyahoga Falls, OH) και TYPHOON (Clinician s Choice Dental Products, Milford, CT, USA) (Haapasalo & Shen, 2013, Zhou και συν., 2013, Peters και συν., 2012). Ο κατασκευαστής του Hyflex ισχυρίζεται ότι τα εν λόγω μικροεργαλεία διαθέτουν κατά 300% αυξημένη αντοχή στην κόπωση. Η εκμετάλλευση της R φάσης έδωσε και αυτή τη δυνατότητα κατασκευής καινοτόμων μικροεργαλείων. H φάση R διαθέτει χαμηλότερο μέτρο διάτμησης τόσο από την ωστενική όσο και από την μαρτενσιτική φάση 21

23 και η καταπόνηση για τον μετασχηματισμό R φάσης-ωστενίτη είναι μικρότερη από το 1/10 της καταπόνησης που εμφανίζεται κατά τον μετασχηματισμό μαρτενσίτη-ωστενίτη (Otsuka & Wayman, 1998, Wu και συν., 1990). Συνεπώς, είναι ευκολότερο το κράμα στην R φάση να υποστεί πλαστική παραμόρφωση καθώς απαιτείται μικρότερη δύναμη (Hou και συν., 2011). Επίσης, κατά τον μετασχηματισμό R φάσης ωστενίτη καθώς εκδηλώνεται το φαινόμενο μνήμης σχήματος η ανακτήσιμη παραμόρφωση αγγίζει μόλις το 0.02% σε αντίθεση με το 8-10% του αντίστροφου μαρτενσιτικού (Johnagallada και συν., 1997). H ιδιότητα αυτή έδωσε τη δυνατότητα κατασκευής μικροεργαλείων συστρέφοντας το σύρμα (Hou και συν., 2011). Το ακατέργαστο κράμα ΝiTi υποβάλλεται σε χύτευση στο κενό, σφυρηλάτηση, έλαση και σύνταξη ώστε να δημιουργηθεί το σύρμα. Στη συνέχεια αυτό συντάσσεται και επανειλημμένα συγκολλάται για να επιτευχθεί η τελική διάμετρος και διαδοχικά υποβάλλεται σε λείανση για να ληφθεί η τελική μορφολογία του μικροεργαλείου (Thomson, 2000). Τα μικροεργαλεία NiTi πρέπει να υποστούν μηχανική επεξεργασία και όχι συστροφή καθώς η υπερ-ελαστικότητά τους στερεί από κράμα την ικανότητά του να διατηρεί μόνιμη παραμόρφωση (Thomson, 2000, Hou και συν., 2011). Προσπάθειες συστροφής του σύρματος καταλήγουν σε θραύση (Thomson, 2000, Hou και συν., 2011). Ωστόσο, η ύπαρξη της φάσης R καθιστά εφικτή την συστροφή τους (Thomson, 2000, Hou και συν., 2011). Με τη συστροφή του σύρματος αποφεύγονται οι ατέλειες που δημιουργούνται κατά την μηχανική επεξεργασία ενώ είναι τεκμηριωμένο ότι η θερμική επεξεργασία τροποποιεί την θερμοκρασία μετασχηματισμού, προστατεύει το κρυσταλλικό πλέγμα και μειώνει σταδιακά την εσωτερική παραμόρφωση (Miyazaki & Otsuka, 1984). Έτσι, δημιουργήθηκαν τα περιστρεφόμενα μικροεργαλεία Twisted Files (SybronEndo, Orange, CA, USA). Σύμφωνα με τον κατασκευαστή τα μικροεργαλεία TF παράγονται με τον ακόλουθο τρόπο: ακατέργαστο σύρμα NiTi μετασχηματίζεται από ωστενίτη σε R φάση μέσω μιας θερμικής 22

24 διαδικασίας, στη συνέχεια συστρέφεται με επαναλαμβανόμενη θερμική επεξεργασία, και μετά από πρόσθετες θερμικές διαδικασίες διατηρεί το νέο σχήμα του και μετατρέπεται και πάλι σε ωστενίτη. Ο κατασκευαστής ισχυρίζεται ότι η διαδικασία αυτή προστατεύει την κρυσταλλική δομή και προσδίδει ανώτερη ευελιξία και αντοχή στην κόπωση. K3XF είναι ένα άλλο προϊόν που εκμεταλλεύεται τα πλεονέκτημα της τεχνολογίας R-φάσης (Zhou και συν., 2013). Αναπτύχθηκε από την ίδια εταιρεία (SybronEndo) ωστόσο, κατασκευάζεται με μια διαδικασία λείανσης(zhouκαι συν., 2013, Gambarini και συν., 2011). Μια ειδική θερμική κατεργασία πραγματοποιείται στα μικροεργαλεία K3XF η οποία όχι μόνο ενισχύει την ελαστικότητα και την αντοχή, αλλά επίσης τροποποιεί την κρυσταλλική δομή του κράματος για να δεχθεί μερικώς την εσωτερική πίεση που προκαλείται κατά την διαδικασία λείανσης (Gambarini και συν., 2011). Ο κατασκευαστής ισχυρίζεται ότι τα μικροεργαλεία K3XF διαθέτουν τα βασικά χαρακτηριστικά των αρχικών μικροεργαλείων K3 με αυξημένα επίπεδα ευελιξίας και αυξημένη αντοχή στην κυκλική κόπωση εξαιτίας της τεχνολογίας της R-φάσης. Σύσταση κράματος Όπως προαναφέρθηκε, τα κράματα NiTi που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή μικροεργαλείων ενδοδοντίας είναι ισοατομικά δηλαδή με αναλογία των βασικών τους συστατικών 1:1 (Thomson 2000, Zhou και συν., 2013). Αξίζει να σημειωθεί ότι μόνο τα κράματα NiTi με σχεδόν ισοατομική αναλογία διαθέτουν υπερελαστικότητα και μνήμη σχήματος αυτό ισούται με περίπου 56% κατά βάρος νικέλιο και 44% τιτάνιο(zhou και συν. 2013). Παρόλα αυτά είναι πιθανόν να υπάρχουν αποκλίσεις στην σύσταση των μικροεργαλείων προκειμένου να αποκτήσουν διαφορετικές μηχανικές ιδιότητες. Ανεπαίσθητες αλλαγές στην αναλογία του νικελίου ή η προσθήκη άλλων στοιχείων όπως το κοβάλτιο προκαλούν δραματικές επιπτώσεις την θερμοκρασία μετασχηματισμού, η οποία καθορίζει τις μηχανικές ιδιότητες 23

25 (Thomson2000, Zhou και συν., 2013). Πιο συγκεκριμένα, Testarelli και συν. (2011) διαπίστωσαν ότι η αύξηση της συγκέντρωσης νικελίου κατά 0,1% προκαλεί μείωση της θερμοκρασίας μετασχηματισμού κατά 12 C o. Οι Melton & Mercier (1981) κατέδειξαν επίσης, πως μεταβάλλοντας την συγκέντρωση του νικελίου από 54,5% σε 55,5% προκαλείται μείωση στη θερμοκρασία μετασχηματισμού του ωστενίτη σε μαρτενσίτη από τους 57C o στους -30 και από 55C o στους 32 C o για την αντίστροφη διαδικασία. Οι Bahia και συν. (2005) συγκρίνοντας τη σύσταση συρμάτων που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή μικροεργαλείων Profile πριν την τελική επεξεργασία και την σύσταση των ίδιων των μικροεργαλείων Profile δεν βρήκαν διαφορές. Η αναλογία ήταν περίπου 56% νικέλιο και 44 % τιτάνιο. Οι Ounsi και συν. (2008) πραγματοποίησαν ποιοτικό και ποσοτικό έλεγχο των μικροεργαλείων Protaper, HERO και Κ3 με την μέθοδο της Φασματοσκοπίας Ενεργειακής Διασποράς (Energy Dispersive Spectroscopy). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι και τα τρία είδη μικροεργαλείων αποτελούνταν κυρίως από νικέλιο (54,3% με απόκλιση 0,8) και από τιτάνιο (45,2% με απόκλιση 0,9%). Δεν υπήρχαν στατιστικώς σημαντικές διαφορές μεταξύ των δειγμάτων. Βρέθηκαν ίχνη αλουμινίου που πιθανότατα οφείλονται στην τελική συναρμολόγηση του μηχανικά επεξεργασμένου τμήματος NiTi του μικροεργαλείου με το στέλεχος που είναι κατασκευασμένο από αλουμίνιο και ίχνη πυριτίου που πιθανότατα οφειλόμενα στους ανασχετικούς δακτυλίους των μικροεγαλείων (Ounsi και συν., 2008). Οι Viana και συν. (2010) συγκρίνοντας την σύσταση των μικροεργαλείων ProtaperUniversal, K3 και Endosequence δεν εντόπισαν διαφορές μεταξύ τους και οι συγκεντρώσεις τους ήταν περίπου 56% νικέλιο, 44% τιτάνιο. Ωστόσο, στις παραπάνω έρευνες τα μικροεργαλεία που χρησιμοποιήθηκαν κατασκευάζονται από συμβατικό κράμα νικελίου-τιτανίου και μόνο στις εργασίες των Peixoto και συν. (2010) και των Zinelis και συν. 24

26 (2011) περιλαμβάνονται εργαλεία κατασκευασμένα από κράμα Μ και CM. Οι Peixoto και συν. (2010) μελέτησαν και συνέκριναν την χημική σύσταση των μικροεργαλείων Profile GT και Profile GT Series X. Και τα δύο συστήματα μικροεργαλείων διέθεταν την ίδια σύσταση και περιείχαν 56% νικέλιο και 44% τιτάνιο. Οι Zinelis και συν. (2011) περιλαμβάνονται μελέτησαν τη σύσταση 10 διαφορετικών μικροεργαλείων και βρήκαν στοιχειομετρική σύσταση που ποικίλει από 54,2-56,2% για το νικέλιο και 43,8-47,9% για το τιτάνιο, αναλογίες που πλησιάζουν αυτές που έχουν προαναφερθεί (56% νικέλιο, 44% τιτάνιο). Συγκεκριμένα, Flexmaster (56,2%) και Endosequence (56%) περιείχαν το μεγαλύτερο ποσοστό νικελίου, ακολούθησαν τα Ergoflex K (55,5%), NRT(55,4%) και Herο 642 (55,4%), συνέχισαν τα K3 (54,7%), ProFile (54,6%), Liberator (54,5%) και ProTaper (54,2%) και τέλος το μικρότερο ποσοστό νικελίου περιείχαν τα Hyflex X-file (52,1%) (Zinelis και συν., 2010). Παρόλα αυτά, ούτε σε αυτή την εργασία συμπεριλαμβάνονται μικροεργαλεία που κατασκευάζονται με τη μέθοδο της συστροφής του σύρματος εκμεταλλευόμενα την φάση R. Κατατάσσονται σε 5 γενιές. Πρώτη γενιά To πρώτο περιστρεφόμενο μηχανοκίνητο μικροεργαλείο κωνικότητας 0.02 σχεδιάστηκε από τον Dr. John Mc Spadden και εισήχθη στην αγορά το 1992 (Haapasalo & Shen, 2013). Το 1994 ο Dr. Johnson εισήγαγε μία νέα σειρά μικροεργαλείων που έγινε γνωστή ως Profile, με κωνικότητα 0.04 και ακολούθησαν τα Profile κωνικότητας 0.06 καθώς και μικροεργαλεία μεγαλύτερης κωνικότητας για τη διαμόρφωση του μυλικού τμήματος του ριζικού σωλήνα (Orifice shapers) (Haapasalo & Shen, 2013). Αργότερα, ο ίδιος εισήγαγε και εργαλεία κωνικότητας 0.02 ώστε να δοθεί στον κλινικό οδοντίατρο η δυνατότητα προπαρασκευής κάθε τύπου ριζικού σωλήνα (Lloyd, 2005).Tο σχήμα της εγκάρσιας διατομής τους αποτελείται από τρεις ισαπέχουσες σχήματος U αύλακες γύρω από τον άξονα του σύρματος NiTi 25

27 (Haapasalo & Shen, 2013, Lloyd, 2005, Bryant & Dummer, 1999). Ο σχεδιασμός αυτός αποτελεί χαρακτηριστικό γνώρισμα τον μικροεργαλείων πρώτης γενιάς. Διαθέτουν αποστρογγυλεμένο μη κοπτικό άκρο και επιφάνειες αποκοπής με ουδέτερη ή αρνητική γωνία (Lloyd, 2005, Bryant & Dummer, 1999, Chowκαι συν., 2005). Οι αύλακές τους είναι βαθιές δημιουργώντας ελαστικότητα στις περιοχές μεγαλύτερης διαμέτρου και δυνατότητα συλλογής περισσότερων ρινισμάτων οδοντίνης (Lloyd, 2005). Ακολούθησε το LightSpeed που αναπτύχθηκε από τον Senia και τον Wildey, το Quantec από τον McSpadden, και το Greater Taper από τον Buchanan (Haapasalo & Shen, 2013). Profile ( Dentsply, Tulsa, Oklahoma, USA) Άκρο Μη κοπτικό Σχήμα Μέγεθος/ διατομής Κωνικότητα Τύπου - U με 0.02, με 0.04, με 0.06 Μήκος Ταχύτητα Ροπή 19,21, και 31 rpm Ncm mm LightSpeed (LightSpeed Technology Inc., San Antonio, TX, USA Το LightSpeed δημιουργήθηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1990 και διέφερε από τα υπόλοιπα μικροεργαλεία εξαιτίας του μακριού, λεπτού, μη κοπτικού στελέχους του και του μικρού κοπτικού πρόσθιου τμήματος. Ο σχεδιασμός αυτός προσδίδει στο LightSpeed μεγαλύτερη ελαστικότητα από κάθε άλλο μικροεργαλείο. Το κοπτικό του τμήμα είναι εξαιρετικά λεπτό (0,25-2mm) με μη κοπτικό άκρο και το σχήμα της εγκάρσιας διατομής του είναι U- τύπου(hargreaves & Cohen, 2011, Steve & Wildey, 2005). Μεγέθη από 20 μέχρι 100 είναι διαθέσιμα ενώ υπάρχουν και μισά νούμερα από το νούμερο 22,5 μέχρι το 65 (Ingle & Beveridge, 1985). Για την προπαρασκευή ενός ριζικού σωλήνα απαιτούνται 8-14 μικροεργαλεία (Συκαράς, 2007). 26

28 LightSpeed (LightSpeed Technology Inc., San Antonio, TX, USA) Ακρο Σχήμα Μέγεθος Μήκος Ταχύτη Ροπή Προτεινό Αριθμός διατομ / τα μενη μικροεργ ής Κωνικότη αλληλου αλείων τα χία Μη Τύπου , Χαμηλ κοπτικ ό U με 0.02 (και μισά και 31 mm 2000 rpm ή μεγέθη) Quantec (Sybron-Endo/Kerr, Orange, Calif) Το Quantecέχει υποστεί πολλές τροποποιήσεις με στόχο τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας και της ασφάλειας του(ingle & Beveridge, 1985). Αρχικά κατασκευάστηκε με κοπτικό άκρο (QuantecSC) στη συνέχεια όμως το βελτιωμένο QuantecLX διέθετε μη κοπτικό άκρο (Ingle & Beveridge, 1985, Hulsmann και συν., 2001). Οι επιφάνειες αποκοπής εμφανίζουν περιοχές ανακούφισης με στόχο τη μειωμένη επαφή με τα τοιχώματα του ριζικού σωλήνα ενώ η εγκάρσια διατομή του είναι Ζ-τύπου (Ingle & Beveridge, 1985, Xu και συν., 2006). Διαθέτει μεταβλητό βήμα έλικας που του προσδίδει μεγαλύτερη ελαστικότητα (Xu και συν., 2006). Λειτουργεί σε ταχύτητες στροφές ανά λεπτό (Συκαράς, 2007). Quantec (Sybron-Endo/Kerr, Orange, Calif) Άκρο Σχήμα Μέγεθος/ Μήκος Ταχύτη Προτεινόμεν Αριθμός διατομ Κωνικότητα τα η μικροεργ ής αλληλουχία αλείων QuantecSC Τύπου 25 με 0.12, 21 και / : κοπτικό -Ζ 0.10, 0.08, 25 mm /0.12 QuantecLX 0.06, rpm 25/0.10 : μη 0.02 και 25/0.08 κοπτικό με /

29 Greater Taper (Dentsply, Tulsa, Oklahoma, USA) To σύστημα Greater Taper διαθέτει εγκάρσια διατομή U-τύπου και διαθέτει την εμπορική ονομασία ProFile GT (Hargreaves & Cohen, 2011, Buchanan, 2005). Είναι διαθέσιμο σε κωνικότητες , 0.08, 0.10 και 0,12 (Hargreaves & Cohen, 2011). Το σύστημα αρχικά αποτελούνταν από ένα σετ τεσσάρων μικροεργαλείων χειρός αργότερα όμως από περιστρεφόμενα μηχανοκίνητα μικροεργαλεία (Hargreaves & Cohen, 2011). Η μέγιστη διάμετρος του εργαζόμενου τμήματος είναι 1χιλ αυτό μείωσε το μήκος των αυλάκων αποκοπής και αύξησε την κωνικότητα (Hargreaves & Cohen, 2011, Buchanan, 2005). Διαθέτουν μεταβλητό βήμα έλικας με αυξανόμενο αριθμό αυλάκων προοδευτικά προς το άκρο του μικροεργαλείου και αποστρογγυλεμένο μη κοπτικό άκρο (Hargreaves & Cohen, 2011, Buchanan, 2005). Συνιστώμενη ταχύτητα λειτουργίας είναι 300 rpm. Greater Taper (Dentsply, Tulsa, Oklahoma, USA) Ακρο Σχήμα Μέγεθος/ Μήκος Ταχύτητα διατομής Κωνικότητα Μη κοπτικό Τύπου - U 20, 30 και 40 με 0.04, 0.06, 0.08 και , 25, 30 mm 300 rpm 20, 35, 50, 70 και 90 με 0.12 Χαρακτηριστικά γνωρίσματα της πρώτης γενιάς μικροεργαλείων εκτός από το σχήμα της εγκάρσιας διατομής που προαναφέρθηκε αποτελούν οι παθητικές επιφάνειες αποκοπής, η σταθερή κωνικότητα σε όλο το μήκος του μικροεργαλείου και ο μεγάλος αριθμός μικροεργαλείων που απαιτούν για την προπαρασκευή ενός ριζικού σωλήνα (Haapasalo & Shen, 2013). 28

30 Δεύτερη γενιά Μετά το τέλος της δεκαετίας του 1990 τα μικροεργαλεία δεύτερης γενιάς εισήχθησαν στην αγορά (Haapasalo & Shen, 2013). Διαφέρουν από τα μικροεργαλεία πρώτης γενιάς στο ότι διαθέτουν ενεργές κοπτικές αιχμές έναντι των παθητικών επιφανειών αποκοπής και μικρότερη γωνία αποκοπής (Haapasalo & Shen, 2013). Επίσης, ο αριθμός των μικροεργαλείων που απαιτείται για την προπαρασκευή ενός ριζικού σωλήνα είναι μικρότερος (Haapasalo & Shen, 2013). Στη δεύτερη γενιά μικροεργαλείων περιλαμβάνονται τα μικροεργαλεία EndoSequence (Brassler, USA), RaCe και BioRace (FKG,Switzerland), K3 (SybronEndo, Orange, CA), HERO 642 και HeroShaper (MicroMega, France), FlexMaster (VDW, Germany), MTwo (VDW, Germany), ProTaper (Dentsply Tulsa, USA) που διαθέτουν μεταβλητή κωνικότητα καθώς και τα ΕndoWave (Morita, Japan) (Haapasalo & Shen, 2013). Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, οι κατασκευαστές επικεντρώθηκαν στην ανάπτυξη νέων μεθόδων επεξεργασίας των συρμάτων NiTi με στόχο την μειωμένη θραύση των μικροεργαλείων (Haapasalo & Shen, 2013). Η ηλεκτροχημική στίλβωση (electropolishing) αποτελεί καρπό των προσπαθειών αυτών. Κατά την κατασκευή των μικροεργαλείων NiTi η κατεργασία των αυλακώσεων προκαλεί σκλήρυνση της επιφάνειας. Ακολουθεί η διαδικασία της λείανσης που καθιστά κάποιες σκληρωτικές περιοχές πιο εύθραυστες. Επίσης, η κατεργασία των μικροεργαλείων δημιουργεί μικρορωγμές και σημάδια στην επιφάνειά τους που θεωρείται ότι αποτελούν ενδείξεις αποδιοργάνωσης του κρυσταλλικού πλέγματος. Αυτές οι περιοχές αποτελούν σημεία εκκίνησης ρωγμών και υποβαθμίζουν τις μηχανικές ιδιότητες των μικροεργαλείων (Kuhn και συν., 2001). Η ηλεκτροχημική στίλβωση αφαιρεί ένα λεπτό επιφανειακό στρώμα βυθίζοντας το εργαλείο (άνοδος) σε ένα υψηλά ιοντικό διάλυμα (κάθοδος) το οποίο διαπερνά μικρής έντασης ηλεκτρικό ρεύμα. Η διαδικασία αυτή αφαιρεί 29

31 επιφανειακές ατέλειες που μπορούν να λειτουργήσουν ως πιθανές εστίες καταγμάτων. Επιπλέον, έχει την δυνατότητα να καταστήσει ανιχνεύσιμα ελαττώματα φέρνοντάς τα στην επιφάνεια (Bui και συν., 2008). Ωστόσο υπάρχουν επιφυλάξεις για τα πραγματικά αποτελέσματα. Οι Johnson και συν. (2008) και οι Bui και συν. (2008) βρήκαν ότι η ηλεκτροχημική στίλβωση δεν αύξησε την αντοχή στην θραύση και στην κυκλική κόπωση. Σύμφωνοι με αυτήν την άποψη ήταν και οι Herold και συν. (2007). Αντιθέτως, άλλες εργασίες υποστηρίζουν τη βελτιωμένη αντοχή στην κόπωση (Andersonκαι συν., Condorelli και συν. 2010). EndoSequence(RealWorldEndo, Brassler, USA, Savannah) Το EndoSequence διαθέτει εναλλακτικά σημεία επαφής με τα τοιχώματα του ριζικού σωλήνα (Herold και συν., 2007, Yamamuraκαι συν., 2012). Τα εναλλακτικά σημεία επαφής επιτρέπουν στο μικροεργαλείο να ακολουθεί την πορεία του ριζικού σωλήνα με μειωμένη ροπή στρέψης (Hargreaves & Cohen, 2011, Kurtzman, 2007, Yamamura και συν., 2012). Οι επιφάνειες αποκοπής δίνουν την θέση τους σε κοπτικές αιχμές καθιστώντας το πιο οξύαιχμο, με μειωμένο πάχος μετάλλου και με αυξημένη ελαστικότητα (Kurtzman, 2007). Το άκρο του είναι μη κοπτικό στην κορυφή αλλά πλήρως κοπτικό 1 χιλ πιο πάνω ενώ τόσο το βήμα της έλικας όσο και η γωνία της μεταβάλλονται κατά μήκος του εργαλείου (Kurtzman, 2007). Διαθέτει τριγωνική διατομή και επιφάνεια που έχει υποστεί ηλεκτροχημική στίλβωση (Herold και συν., 2007, Kurtzman, 2007). Είναι διαθέσιμο σε κωνικότητες 0.04 (μέγεθος 15-60) και 0.06 (μέγεθος 15-50) και σε μήκη 21, 25 και 31 χιλ ενώ το κοπτικό του τμήμα έχει μήκος 16 χιλ (Hargreaves & Cohen, 2011, Kurtzman, 2007).Η συνιστώμενη ταχύτητα λειτουργείας είναι 600 rpm. 30

32 EndoSequence (Real World Endo, Brassler, USA, Savannah) Άκρο Σχήμα Μέγεθος/ Μήκος Ταχύτητα Ροπή διατομής Κωνικότητα Μη Τριγωνικό με 21 χιλ 600 rpm Ncm κοπτικό χιλ με 31 χιλ 0.06 Race (FKG Dentaire SA, La Chaux-de-Fonds, Switzerland) H ονομασία του συστήματος Race προέρχεται από τα αρχικά της φράσης Race Reamer with Alternating Cutting Edges. Κυκλοφόρησε στην αγορά το 1999 (Hargreaves & Cohen, 2011, Baumann, 2005). Εικόνες του οπτικού μικροσκοπίου αποκαλύπτουν αύλακες και ανάστροφες αύλακες να εναλλάσσονται με ευθείες περιοχές στοιχείο που αποτρέπει την ενσφήνωση του στον ριζικό σωλήνα και επιτρέπει την αποτελεσματική απομάκρυνση των ρινισμάτων οδοντίνης (Hargreaves & Cohen, 2011, Baumann, 2005).Οι οξύαιχμες κοπτικές αιχμές είναι αποτέλεσμα της τετράγωνης διατομής του σε μικρά μεγέθη (15/ 0.02 και 20/ 0.02) και της κυρτής τριγωνικής στα υπόλοιπα μικροεργαλεία του συστήματος (Hargreaves & Cohen, 2011, Baumann, 2005). Το μήκος του κοπτικού τμήματος κυμαίνεται από 9-16 χιλ και τα δύο μεγαλύτερα μικροεργαλεία του συστήματος (35/0.08 και 40/0.10) είναι διαθέσιμα τόσο από NiTi όσο και από ανοξείδωτο χάλυβα (Hargreaves & Cohen, 2011, Baumann, 2005).Η επιφάνειά του έχει υποστεί ηλεκτροχημική στίλβωση και το άκρο του είναι μη κοπτικό (Hargreaves & Cohen, 2011, Baumann, 2005). Είναι διαθέσιμο σε κωνικότητες 0.02 (μεγέθη 15-60), 0.04 (μεγέθη 25-35), 0.06 (μεγέθη 30 και 40), 0.08 (μέγεθος 35) και 0.10 (μέγεθος 40) (Hargreaves & Cohen, 2011). Εμπορικά έχει κυκλοφορήσει σε διάφορα σετ που απευθύνονται σε στενούς ή ευρείς ριζικούς σωλήνες. Πρόσφατα έχει κάνει 31

33 την εμφάνισή του το σύστημα BioRace που αποτελεί εξέλιξη του Race. Διαφέρουν στα μεγέθη, τις κωνικότητες και την αλληλουχία των μικροεργαλείων (Hargreaves & Cohen, 2011). Το βασικό σετ αποτελείται από τα εξής μικροεργαλεία: BR0(25/0.08) για το μυλικό τμήμα, BR1(15/0.05), BR2(25/0.04), BR3(25/0.06),BR4(35/0.04) καιbr5 (40/0.04). Επιπλέον, υπάρχουν τα μικροεργαλεία BR4C(35/0.02) BR5C (40/0.02) για κεκκαμένους ριζικούς σωλήνες και τα BR6(50/0.04) και BR7(60/0.02) για ευρείς ριζικούς σωλήνες. Τα εργαλεία λειτουργούν με ταχύτητα 600rpm. Race (FKG Dentaire SA, La Chaux-de-Fonds, Switzerland) Άκρο Σχήμα Μέγεθος/ Μήκος Ταχύτη Ροπή Προτεινόμενη διατομής Κωνικότητα τα αλληλουχία Μη Τετράγωνό( με και BR0(25/0.08) κοπτι 15/0.02 και με mm rpm Νcm BR1(15/0.05) κό 20/0.02) με 0.06 BR2(25/0.04) Κυρτό 35 με 0.08 BR3(25/0.06) τριγωνικό 40 με 0.10 BR4(35/0.04) στα BR5(40/0.04) υπόλοιπα Κ3 (SybronEndo, West Collins, CA, USA) Τα μικροεργαλεία Κ3αποτελούν εξέλιξη των μικροεργαλείων Quantec (Hargreaves & Cohen, 2011). Ιδιαίτερο χαρακτηριστικό αποτελεί το σχήμα της εγκάρσιας διατομής τους που είναι ασύμμετρο με ελαφρώς θετικές γωνίες αποκοπής για βελτιωμένη κοπτική ικανότητα (Hargreaves & Cohen, 2011, Gambarini, 2005). Διαθέτει ευρείες επιφάνειες αποκοπής με περιοχές ανακούφισης. Σε αντίθεση με τα μικροεργαλεία Quantec, έχουν τρεις επιφάνειες αποκοπής δύο από τις οποίες είναι κοντύτερες για την αποφυγή εμπλοκής στα τοιχώματα του ριζικού σωλήνα (Hargreaves & Cohen, 2011, Gambarini, 2005). Η τρίτη επιφάνεια διατηρεί το μικροεργαλείο κεντρικά στον ριζικό σωλήνα. Εμφανίζει μεταβλητό βήμα έλικας και μεταβλητή διάμετρο 32

34 πυρήνα. Συγκεκριμένα, η διάμετρος του πυρήνα μειώνεται από το άκρο του μικροεργαλείου προς το στέλεχος ενισχύοντας την ανθεκτικότητα του άκρου αλλά και την ελαστικότητα του στελέχους (Hargreaves & Cohen, 2011, Gambarini, 2005). Το άκρο τους είναι μη κοπτικό (Hargreaves & Cohen, 2011, Gambarini, 2005). Είναι διαθέσιμα σε κωνικότητες 0.02 (μεγέθη 15-45), 0.04(μεγέθη 15-60) και 0.06 (μεγέθη 15-60) (Hargreaves & Cohen, 2011). Η συνιστώμενη ταχύτητα λειτουργίας είναι rpm (Hargreaves & Cohen, 2011). Κ3 (SybronEndo, West Collins, CA, USA) Άκρο Σχήμα Μέγεθος/ Μήκος Ταχύτη Προτεινόμενη Αριθμός διατομ Κωνικότητα τα αλληλουχία μικροεργ ής αλείων Μη Ασύμμ με , / 0.10, 6 κοπτι ετρο με 0.04 και / 0.08, κό με 0.06 mm rpm 40/ 0.06, 35 / 0.06, 30 / 0.04, 25 / 0.06 (crown down) HERO 642 (Micro-Mega, Besancon, France) H ονομασία του συστήματος HERO642 προέρχεται από τη φράση High Elasticity in Rotation. Είναι το πρώτο που κατασκευάστηκε με οξύαιχμες κοπτικές αιχμές που έχουν θετική γωνία κλίσης στο εγκάρσιο επίπεδο χαρίζοντας του αυξημένη κοπτική ικανότητα (Hargreaves & Cohen, 2011, Calas, 2005). Έχει εγκάρσια διατομή σχήματος τριπλής έλικας, αυξανόμενο βήμα έλικας και μη κοπτικό άκρο. Είναι διαθέσιμο σε κωνικότητες 0.02, 0.04 και 0.06 και μεγέθη από (Hargreaves & Cohen, 2011, Calas, 2005, Hulsmann και συν., 2003). Τα τελευταία χρόνια έχει δημιουργηθεί το HEROShaper για τη διεύρυνση του μυλικού και μέσου τμήματος του ριζικού σωλήνα ενώ το 33

35 HEROΑpical σχεδιάστηκε για ιδιαίτερες περιπτώσεις όπως αυτές των κεκκαμένων και των στενών ριζικών σωλήνων (Calas, 2005). Η συνιστώμενη ταχύτητα λειτουργίας είναι rpm (Hargreaves & Cohen, 2011, Calas, 2005, Hulsmann και συν., 2003). HERO 642 (Micro-Mega, Besancon, France) Άκρο Σχήμα Μέγεθος/ Μήκος Ταχύτη Προτεινόμενη Αριθμός διατομ Κωνικότητα τα αλληλουχία μικροεργ ής αλείων Μη Τριπλή 20,25 και και / κοπτικ έλικα με 0.02, 0.04 mm /0.04 ό και 0.06 rpm 30/ με 0.02 (crown down) FlexMaster (VDW, Munchen, Germany) Το FlexMasterέχει τριγωνική εγκάρσια διατομή και οξύαιχμες κοπτικές αιχμές με αρνητική γωνία αποκοπής. Δεν εμφανίζει επιφάνειες αποκοπής. Είναι διαθέσιμο σε κωνικότητες 0.02 (μεγέθη 15-70), 0.04 (μεγέθη 15-40) και 0.06 (μεγέθη 15-40). Λειτουργεί με ταχύτητα rpm (Hargreaves & Cohen, 2011, Hulsmann και συν., 2003). FlexMaster (VDW, Munchen, Germany) Άκρο Σχήμα Μέγεθος/ Μήκο Ταχύτ Ροπή Προτεινόμ Αριθμός διατομ Κωνικότητα ς ητα ενη μικροεργ ής αλληλουχί αλείων α Μη κοπτι κό Τριγωνι κό με με με , 25 και 31 mm rp m Ποικίλει 25/ / / / / / /

36 MTwo (VDW, Munchen, Germany) Tα μικροεργαλεία MTwo έχουν δύο οξύαιχμες κοπτικές αιχμές που σχηματίζουν σχεδόν κάθετες μεταξύ τους σπείρες δίνοντας σχήμα «S» στην εγκάρσια διατομή τους. Διαθέτουν θετικές γωνίες αποκοπής και συνεπώς αυξημένη κοπτική ικανότητα, μη κοπτικό άκρο και προοδευτικά αυξανόμενο βήμα έλικας από το άκρο προς το στέλεχος (Foschi και συν., 2004). Το μήκος της λαβής είναι 11χιλ, μικρότερο από το αντίστοιχο των περισσότερων εργαλείων διευκολύνοντας έτσι την πρόσβαση στους γομφίους. Το βασικό σετ αποτελείται από τα ακόλουθα εργαλεία: 10/0.04, 15/0.05, 20/0.06 και 25/0.06. Και τα τέσσερα εργαλεία τοποθετούνται σε όλο το μήκος του ριζικού σωλήνα. Για περεταίρω διεύρυνση τα εργαλεία 30/0.05, 35/0.04 και 40/0.04 είναι διαθέσιμα. Διατίθενται στην αγορά με μήκη ενεργού τμήματος 16 ή 21χιλ. Η συνιστώμενη ταχύτητα λειτουργίας είναι 280 rpm (Foschi και συν., 2004). MTwo(VDW, Munchen, Germany) Άκρο Σχήμα Μέγεθος/ Μήκος Ταχύτητ Ροπή Προτεινόμεν διατομ ής Κωνικότητα α η αλληλουχία Μη Σχήμα 10/0.04, 21, rpm /0.04, κοπτικ «S» 15/0.05, και 31 Ν/cm 15/0.05, ό 20/0.06, mm 20/0.06, 25/0.06, 25/ / / / /

37 ProTaper Universal (Dentsply Tulsa, USA) Το σύστημα ProTaper Universal αποτελείται από έξι μικροεργαλεία, 3 για την απόκτηση πρόσβασης στο ακρορρίζιο SX,S1 καιs2 και 3 για την προπαρασκευή του ακρορριζίου F1, F2 καιf3. Για ευρείς ριζικού σωλήνες υπάρχουν και τα μικροεργαλεία F4 και F5. Το σχήμα της εγκάρσιας διατομής είναι κυρτό και τριγωνικό με οξύαιχμες κοπτικές αιχμές. Δεν εμφανίζει επιφάνειες αποκοπής. Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό των μικροεργαλείων ProTaper είναι η κωνικότητά τους που δεν είναι σταθερή σε όλο το μήκος του εργαλείου αλλά αυξάνεται από το άκρο προς το στέλεχος για τα πρώτα 3 μικροεργαλεία ενώ εμφανίζει αντίστροφη μοτίβο για τα υπόλοιπα (Hargreaves & Cohen, 2011, Foschi και συν., 2004, Ruddl, 2005). Τα μικροεργαλεία S1 και S2 εμφανίζουν διάμετρο άκρου χιλ και 0.20 χιλ αντίστοιχα ενώ το άκρο τους είναι μερικώς ενεργό (Hargreaves & Cohen, 2011). Τα εργαλεία F1-F5 έχουν διάμετρο άκρου 0.2, 0.25, 0.3, 0.4 και 0.5 χιλ αντίστοιχα και αποστρογγυλεμένα μη κοπτικά άκρα (Hargreaves & Cohen, 2011). Τα εργαλεία λειτουργούν με ταχύτητα 300 rpm. ProTaper Universal (Dentsply Tulsa, USA) Άκρο Σχήμα Μέγεθος/ Μήκος Ταχύτη Προτεινόμεν Αριθμός διατομ Κωνικότητα τα η αλληλουχία μικροεργαλ ής είων Μη Κυρτό , SX 6 Κοπτι και μεταβλητή και 31 rpm S1, S2, F1,F2, κό τριγωνι κωνικότητα mm F3 κό EndoWave (Morita, Osaka, Japan) Τα μικροεργαλεία EndoWave διαθέτουν τριγωνική διατομή και οξύαιχμες κοπτικές αιχμές. Το άκρο τους είναι μη κοπτικό άκρο και η εξωτερική 36

38 τους επιφάνεια έχει υποστεί ηλεκτροχημική στίλβωση. Η συνιστώμενη ταχύτητα λειτουργίας είναι τα 800 rpm. EndoWave (Morita, Osaka, Japan) Άκρο Σχήμα Μέγεθος Μήκος Ταχύτη Ροπή Προτεινόμ Αριθμός διατομής / τα ενη μικροεργ Κωνικότη αλληλουχί αλείων τα α Μη Τριγωνικ με 19, 25, N/ 35/ κοπτι ό mm rpm cm 40/0.06 κό 30/ με 25/ / με 0.06 Τρίτη γενιά Οι βελτιώσεις στην μεταλλουργία του κράματος νικελίου-τιτανίου αποτελούν το χαρακτηριστικό γνώρισμα αυτής της γενιάς. Οι προσπάθειες των κατασκευαστών για την βελτίωση των μικροεργαλείων επικεντρώνονται στον τρόπο κατασκευής τους (Haapasalo & Shen, 2013). Η θερμική επεξεργασία αποτελεί την πιο ουσιαστική προσέγγιση για την ρύθμιση της θερμοκρασίας μετασχηματισμού και συνεπώς της αντίστασης στην κόπωση (Haapasalo & Shen, 2013). Εισάγονται έτσι τα σύρματα M και CM αλλά δίνεται και η δυνατότητα κατασκευής μικροεργαλείων με τη συστροφή του σύρματος που μέχρι τώρα ήταν αδύνατη. Στην γενιά αυτή ανήκουν τα μικροεργαλεία HyFlexCΜ (Coltene/WhaladentInc, Mahwah,NJ, USA), TYPHOON (Clinician s Choice Dental Products New Milford, CT), ProfileGTSeriesX, ProfileVortex και VortexBlue (Dentsply Tulsa Dental Specialties, Oklahoma, USA),TwistedFiles και Κ3XF (SybronEndo, Orange, CA, USA) (Haapasalo & Shen, 2013). 37

39 Μικροεργαλεία κατασκευασμένα από Μ-Wire Το πρώτο εμπορικά διαθέσιμο εργαλείο ενδοδοντίας που χρησιμοποίησε το σύρμα Μ είναι το ProfileGTSeriesX (Dentsply Tulsa Dental Specialties, Oklahoma, USA) το Οι αρχές σχεδιασμού του ακολουθούν αυτές του ProfileGT με ανεπαίσθητες αλλαγές στην μορφολογία. Βασική διαφορά αποτελεί ο τρόπος κατασκευής και η χρήση του σύρματος Μ(Shenκαι συν., 2013). Το σύστημα ProfileGTSeriesX περιλαμβάνει μικροεργαλεία μεγέθους 20, 30 και 40 με κωνικότητες που ποικίλουν από Λειτουργεί με ταχύτητα 300rpm (Shen και συν., 2013). O κατασκευαστής ισχυρίζεται ότι διαθέτει αυξημένη αντοχή στην κόπωση από τα συμβατικά μικροεργαλεία NiTi ωστόσο πολλές εργασίες διαφωνούν με αυτόν το ισχυρισμό (Shen και συν., 2013, Johnson και συν., 2008, Kramkowski & Bahcall, 2009, Larsenκαι συν., 2009). Oι Peixoto και συν. (2010) του βρήκαν ότι το Profile GT Series X διαθέτει μεγαλύτερη αντοχή στην κάμψη από το Profile GT, το αποδίδει όμως, στα διαφορετικά μορφολογικά χαρακτηριστικά. ProfileGTSeriesX (DentsplyTulsaDentalSpecialties, Oklahoma, USA) Άκρο Σχήμα Μέγεθος/ Μήκος Ταχύτητ Προτεινόμεν Αριθμός διατομ Κωνικότητα α η μικροεργ ής αλληλουχία αλείων Μη Τύπου 20, 30 και 40 21,25 και 300 rpm 20/ κοπτικ U με mm 20/0.04 ό 20/ /0.06 (40/0.06) Profile Vortex (Dentsply Tulsa Dental Specialties, Oklahoma, USA) Το 2009 κατέστη εμπορικώς διαθέσιμο το μηχανοκίνητο μικροεργαλείο ProfileVortex. Είναι κατασκευασμένο από Μ-Wire και υποστηρίζεται ότι 38

40 διαθέτει βελτιωμένη κοπτική ικανότητα, ελαστικότητα και αντοχή στην κόπωση (Shen και συν., 2013, Johnson και συν., 2008, Kramkowski & Bahcall, 2009, Larsen και συν., 2009, Shen και συν., 2012). Διαθέτει τριγωνική διατομή χωρίς επιφάνειες αποκοπής (Shen και συν., 2013, Johnson και συν., 2008, Kramkowski & Bahcall, 2009, Larsen και συν., 2009, Shen και συν., 2012). Είναι διαθέσιμο σε μεγέθη από 15 έως 50 με κωνικότητες 0.04 και Η συνιστώμενη ταχύτητα λειτουργίας είναι 500 rpm (Shen και συν., 2013). Profile Vortex (Dentsply Tulsa Dental Specialties, Oklahoma, USA) Άκρο Σχήμα Μέγεθος/ Μήκο Ταχύτητ Ροπή Προτεινόμενη διατομής Κωνικότητα ς α αλληλουχία Μη Τριγωνικό με 21, rpm για 0.04: 30/0.04 κοπτι 0.04 και και /0.04 κό 0.06 mm Ν/cm για 0.06: N/cm.. Μέχρι να φτάσουμε στο μήκος εργασίας (crowndown) Vortex Blue (Dentsply Tulsa Dental Specialties, Oklahoma, USA) Για την κατασκευή των μικροεργαλείων VortexBlue χρησιμοποιείται μια νέα μέθοδος επεξεργασίας που τους προσδίδει το χαρακτηριστικό μπλε χρώμα (Haapasalo & Shen 2013, Plotino και συν., 2014, Gao και συν., 2012, Nguyen και συν, 2014). Το μπλε χρώμα οφείλεται στο επιφανειακό στρώμα οξειδίου του τιτανίου το οποίο αντισταθμίζει την απώλεια σκληρότητας σε σύγκριση με το Profile Vortex ενώ βελτιώνει την κοπτική ικανότητα και την αντίσταση στη φθορά (Haapasalo & Shen 2013, Gao και συν., 2012). Δεν διαθέτουν μνήμη σχήματος αλλά διατηρούν το σχήμα που τους δίνεται (Gao και συν., 2012). Η 39

41 συνιστώμενη ταχύτητα λειτουργίας είναι 500 rpm και η συνιστώμενη ροπή στρέψης Ν/cm (Shen και συν., 2013). Μελέτες δείχνουν ότι διαθέτουν αυξημένη ελαστικότητα και αντοχή στην κόπωση συγκρινόμενα με μικροεργαλεία κατασκευασμένα τόσο από Μ-wire όσο και από συμβατικό κράμα (Plotino και συν., 2014, Gao και συν., 2012). Vortex Blue (Dentsply Tulsa Dental Specialties, Oklahoma, USA) Άκρο Σχήμα Μέγεθος/ Μήκος Ταχύτητα Ροπή Προτεινόμενη διατομ Κωνικότητα αλληλουχία ής Μη κοπτι κό Τριγωνι κό με 0.04 και ,25 και 30 mm 500 rpm για 0.04: Ν/cm για 0.06: N/cm 30/ / Μέχρι να φτάσουμε στο μήκος εργασίας (crowndown) Μικροεργαλεία κατασκευασμένα από CM-Wire HyFlexCΜ (Coltene/WhaladentInc, Mahwah,NJ, USA) Τα μικροεργαλεία HyFlexCΜ πρωτοεμφανίστηκαν το 2011 (Shen και συν., 2013, Burklein και συν., 2014). Κατασκευάζονται από σύρμα CΜ και αποτελούνται σε θερμοκρασία δωματίου κυρίως από μαρτενσιτική φάση (Petersκαι συν., 2012). Ωστόσο, οι Zinelis και συν. (2010) διαφωνούν με αυτήν την άποψη και υποστηρίζουν ότι σε θερμοκρασία δωματίου όπως όλα τα συμβατικά κράματα NiTi αποτελούνται από ωστενική φάση. Χαρακτηρίζονται από αυξημένη ελαστικότητα και δεν επανέρχονται στο αρχικό τους σχήμα παρά μόνο μετά από κλιβανισμό (Haapasalo & Shen, 2013, Zhou και συν., 2013, Petersκαι συν, 2012, Shen και συν., 2011, Nguyen και συν., 2014). Κατασκευάζονται με εναλλασσόμενες κατεργασίες θέρμανσης και ψύξης οι 40

42 οποίες επιτρέπουν τον έλεγχο της μνήμης σχήματος (Haapasalo & Shen, 2013, Shen και συν., 2013, Burklein και συν., 2014). Οι Zinelis και συν. (2010) βρήκαν επίσης ότι περιέχουν χαμηλότερο ποσοστό νικελίου (52,1%) σε σχέση με τα συμβατικά κράματα (54-56,2%). Χαρακτηρίζονται από συμμετρική τριγωνική διατομή με τρεις κοπτικές λεπίδες εκτός από το μικροεργαλείο 25/0.04 που εμφανίζει τετράγωνη διατομή (Burklein και συν., 2014). Διαθέτουν αυξημένη αντοχή στην κυκλική κόπωση ενώ η αυξημένη ελαστικότητα που διαθέτουν τα καθιστά ιδανική επιλογή για την προπαρασκευή κεκκαμένων ριζικών σωλήνων (Burklein και συν., 2014, Shen και συν., 2011, Shen και συν., 2012). Η συνιστώμενη ταχύτητα λειτουργίας είναι 500 rpm ενώ η ροπή στρέψης κατά την προπαρασκευή των ριζικών σωλήνων παραμένει χαμηλή ( Ν/cm). Η προτεινόμενη από τον κατασκευαστή αλληλουχία μικροεργαλείων για την προπαρασκευή ενός ριζικού σωλήνα είναι η εξής: 25/0.08 για τα μυλικά 2/3 του ριζικού σωλήνα, 20/0.04, 25/0.04, 25/0.06, 30/0.04 και 40/0.04. Είναι διαθέσιμο σε μήκος 21, 25 και 31 χιλ. HyFlex CΜ (Coltene/Whaladent Inc, Mahwah,NJ, USA) Άκρο Σχήμα Μέγεθος/ Μήκος Ταχύτ Ροπή Προτεινόμ Αριθμός διατομ Κωνικότητ ητα ενη μικροεργ ής α αλληλουχί αλείων α Μη κοπτι τριγωνι κό με , 25, 31 mm 500 rpm / /0.04, 6 κό με 0.06 Ν/cm 25/0.04, 25/0.06, 25 με 0.08(19m m) 30/0.04, 40/

43 TYPHOON (Clinician s Choice Dental Products New Milford, CT) Tα μικροεργαλεία TYPHOONεπίσης κατασκευάζονται από σύρμα CM και δεν διαθέτουν μνήμη σχήματος (Shen και συν., 2013, Burroughs και συν., 2012). Κυκλοφόρησαν για πρώτη φορά το 2011 και διαθέτουν τριγωνικό σχήμα εγκάρσιας διατομής και μεταβλητό βήμα έλικας (Burroughs και συν., 2012). Η προτεινόμενη από τον κατασκευαστή αλληλουχία μικροεργαλείων για την προπαρασκευή ενός ριζικού σωλήνα είναι η εξής: 35/0.06, 30/0.04, 25/0.06 και 20/0.04. Η συνιστώμενη ταχύτητα λειτουργίας είναι 400 rpm και η συνιστώμενη ροπή στρέψης Ν/cm (Shen και συν., 2013). TYPHOON (Clinician s Choice Dental Products New Milford, CT) Άκρο Σχήμα Μήκος Ταχύτητα Ροπή Προτεινόμενη Αριθμός διατομής αλληλουχία μικροερ γαλείων Μη Τριγωνικό 21 και 400 rpm / κοπτι 25 mm Ν/cm 30/0.04 κό 25/ /0.04 Μικροεργαλεία κατασκευασμένα με φάση-r Twisted Files (SybronEndo, Orange, CA, USA). To 2008 η εταιρία SybronEndo παρουσίασε το πρώτο πτυχωτό περιστρεφόμενο εργαλείο NiTi που κατασκευάζεται με την μέθοδο της συστροφής, μέθοδος με την οποία κατασκευάζεται η πλειοψηφία των μικροεργαλείων ανοξείδωτου χάλυβα (Hargreaves & Cohen 2011, Shen και συν., 2013). Σύμφωνα με τον κατασκευαστή μια θερμική επεξεργασία επιτρέπει τη συστροφή του σύρματος στη φάση-r χαρίζοντας στο μικροεργαλείο μεγαλύτερη ελαστικότητα και αντοχή στην θραύση. Επιπλέον, υποστηρίζει πως 42

44 συστρέφοντας το σύρμα περιορίζονται οι ατέλειες και οι μικρορωγμές που δημιουργούνται κατά την διαδικασία της λείανσης με αποτέλεσμα μεγαλύτερη διάρκεια ζωής για το μικροεργαλείο. Πολλές εργασίες ενισχύουν τους ισχυρισμούς αυτούς (Gambarini και συν., 2008, Perez-Higueras και συν., 2013). Αρχικά ήταν διαθέσιμο μόνο το μέγεθος 25 με κωνικότητες από 0.04 έως 0.12 πρόσφατα όμως δημιουργήθηκαν και μικροεργαλεία μεγεθών 30, 35, 40 και 50 (Hargreaves & Cohen 2011, Shen και συν., 2013). Διαθέτει τριγωνική διατομή (Perez-Higueras και συν., 2013). Η συνιστώμενη ταχύτητα λειτουργίας είναι τα 500 rpm και η συνιστώμενη ροπή στρέψης 4Ν/cm (Shen και συν., 2013). Twisted Files (SybronEndo, Orange, CA, USA) Άκρο Σχήμα Μέγεθος/ Μήκο Ταχύτ Ροπή Προτεινόμεν διατομής Κωνικότητα ς ητα η αλληλουχία Μη Τριγωνικό 25 με /0.08, κοπτικ 30 και 35 με και rpm N/cm 30/0.06 και ό 0, / και 50 με mm ή /0.08, 25/0.06 και 30/0.06 Κ3XF (SybronEndo, Orange, CA, USA) Τα μικροεργαλεία Κ3 εξελίχθηκαν και επανακυκλοφόρησαν με την ονομασία Κ3XFτο 2011 (Perez-Higueras και συν., 2013, Shen και συν., 2013, Ha και συν., 2013). Διαθέτουν πανομοιότυπα μορφολογικά χαρακτηριστικά με εγκάρσια διατομή τροποποιημένη τύπου-u και μεταβλητό βήμα έλικας. Διαφέρουν μόνο στον τρόπο κατασκευής τους καθώς τα μικροεργαλεία Κ3ΧF 43

45 υφίστανται θερμική επεξεργασία εκμεταλλευόμενα την φάση R. Το πρωτόκολλο είναι όμοιο με αυτό που χρησιμοποιείται για την κατασκευή των TwistedFiles μόνο που αντί υποστούν συστροφή λειαίνονται (Perez-Higueras και συν., 2013, Shen και συν., 2013, Ha και συν., 2013). Ο Shen και συν. υποστηρίζουν ότι σε θερμοκρασία δωματίου βρίσκονται σε ωστενική φάση με θερμοκρασία μετασχηματισμού λίγο χαμηλότερη των 37 ο C (Shen και συν., 2013). Ο κατασκευαστής ισχυρίζεται ότι διαθέτουν αυξημένη ελαστικότητα και αντοχή στην κυκλική κόπωση. Οι εργασίες των Shen και συν. (2013) και Ha και συν. (2013) ενισχύουν τους ισχυρισμούς του κατασκευαστή. Η συνιστώμενη ταχύτητα λειτουργίας είναι rpm και η συνιστώμενη ροπή στρέψης 3 Ν/cm. Κ3XF (SybronEndo, Orange, CA, USA) Άκρο Σχήμα Μέγεθος Μήκος Ταχύτη Ροπή Προτεινόμεν Αριθμός διατομ / τα η μικροεργ ής Κωνικότη αλληλουχία αλείων τα Μη τροποπ με 21, 25, 350-3N/c 25 / 0.10, 6 κοπτι οιημέν 0.04 και 30 mm 500 m 25/ 0.08, κό η 0.06 rpm 35 / 0.06, τύπου- 30 / 0.04, U 25 με 25 / 0.06, 0.08 και 20/ (17mm) Τέταρτη γενιά Ο μεγαλύτερος αριθμός των εμπορικά διαθέσιμων μηχανοκίνητων μικροεργαλείων χρησιμοποιούν συνεχή περιστροφική κίνηση. Ωστόσο, τα μικροεργαλεία της τέταρτης γενιάς χρησιμοποιούν παλίνδρομη περιστροφική 44

46 κίνηση. Με τον όρο παλινδρομική κίνηση αναφερόμαστε σε οποιαδήποτε εμπρός-πίσω κίνηση έχει χρησιμοποιηθεί. Οι Roane & Sabala (1984) πρότειναν έναν νέο τρόπο προπαρασκευής των κεκκαμένων ριζικών σωλήνων χρησιμοποιώντας εργαλεία χειρός δεξιόστροφα και αριστερόστροφα. Η τεχνική balanced-force στηρίζεται στην ιδέα ότι κατά την δεξιόστροφη κίνηση το μικροεργαλείο εμπλέκεται στα τοιχώματα του ριζικού σωλήνα ενώ κατά την αριστερόστροφη απεμπλέκεται μειώνοντας θεωρητικά τον κίνδυνο θραύσης (Roane & Sabala, 1984).Η θραύση των περιστρεφόμενων μικροεργαλείων οφείλεται σε δύο διαφορετικούς μηχανισμούς: είτε στην κυκλική κόπωση είτε στη ροπή στρέψης όπου κάποιο τμήμα του μικροεργαλείου ενσφηνώνεται στα τοιχώματα του ριζικού σωλήνα ενώ το υπόλοιπο συνεχίζει να περιστρέφεται. Συνεπώς, αποτρέποντας την ενσφήνωση του μικροεργαλείου στα τοιχώματα του ριζικού σωλήνα μειώνει και τον κίνδυνο θραύσης του (Ullmann & Peters, 2005). Η ιδέα της τεχνικής balanced-force εφαρμόστηκε και στα περιστρεφόμενα μικροεργαλεία NiTi (Yared, 2008). Αρχικά όλα τα μοτέρ ενδοδοντίας που χρησιμοποιούσαν παλίνδρομη περιστροφική κίνηση έστρεφαν τα μικροεργαλεία δεξιόστροφα και αριστερόστροφα με μεγάλες ίσες γωνίες των 90 ο. Αργότερα το εύρος των γωνιών άλλαξε(hargreaves&cohen, 2011). Το 2008 ο Yared προσδιόρισε το ακριβές εύρος των άνισων γωνιών, δεξιόστροφης και αριστερόστροφης, που επέτρεπαν σε μία ρίνη 25/0.08 ProTaper που χρησιμοποιούσε παλίνδρομη περιστροφική κίνηση να προπαρασκευάσει πλήρως κάθε ριζικό σωλήνα. Αν και αυτή η ιδέα κέντρισε το ενδιαφέρον η συγκεκριμένη ρίνη δεν κατασκευάστηκε ποτέ για να χρησιμοποιηθεί με παλίνδρομη περιστροφική κίνηση. Σε αυτήν τη γενιά μικροεργαλείων ανήκουν τα μικροεργαλεία WaveOne (Dentsply Tulsa Dental Specialties, Oklahoma, USA), Reciproc (VDW, Munchen, Germany), Twsted Files Adaptive (SybronEndo, Orange, CA, USA) και Self-Adjusting File (SAF) (ReDentNova, Ra anana, Israel). 45

47 WaveOne (Dentsply Tulsa Dental Specialties, Oklahoma, USA) Αποτελεί σύστημα μικροεργαλείων που χρησιμοποιεί την παλίνδρομη περιστροφική κίνηση. Διαθέτει αριστερόστροφη γωνίωση των κοπτικών αιχμών, κόβει δηλαδή αριστερόστροφα. Συγκεκριμένα, περιστρέφεται 170 ο αριστερόστροφα και 50 ο δεξιόστροφα (Grande και συν., 2006, Plotino και συν., 2012). Η μεγάλη γωνία προς την κατεύθυνση αποκοπής επιτρέπει την προώθηση του εργαλείου εντός του ριζικού σωλήνα και την εμπλοκή του στην οδοντίνη ώστε να την κόψει ενώ η μικρότερη αντίστροφη γωνία την απεμπλοκή του αποτρέποντας την ενσφήνωση του μικροεργαλείου και τη θραύση του (Plotino και συν., 2012). Η χρήση ενός μόνο μικροεργαλείου αρκεί για την πλήρη προπαρασκευή του ριζικού σωλήνα (Grande και συν., 2006, Plotino και συν., 2012). Τρία μεγέθη μικροεργαλείων είναι διαθέσιμα. Το μικρό (21/.06) για τους στενούς ριζικούς σωλήνες, το βασικό (25/.08) για την πλειοψηφία των ριζικών σωλήνων και το μεγάλο (40/.08) για τους ευρείς ριζικούς σωλήνες. Το μήκος τους μπορεί να είναι 21, 25 ή 31χιλ. Κατασκευάζεται από Μ-wire (Plotino και συν., 2012). Το σχήμα της εγκάρσιας διατομής του ποικίλει κατά μήκος του μικροεργαλείου (Grande και συν., 2006). Στο άκρο τους η εγκάρσια διατομή έχει σχήμα τροποποιημένο, κυρτό τριγωνικό με διακοπτόμενες επίπεδες επιφάνειες ενώ το υπόλοιπο εργαλείο εμφανίζει κυρτή τριγωνική διατομή με ουδέτερη γωνία κλίσης των λεπίδων η οποία είναι όμοια με την διατομή του εργαλείου ProtaperF2 (Grande και συν., 2006). Αποτελεί εργαλείο μιας χρήσης (Grande και συν., 2006, Plotino και συν., 2012). WaveOne (Dentsply Tulsa Dental Specialties, Oklahoma, USA) Άκρο Σχήμα διατομής Μέγεθος/ Μήκος Αριθμός Κωνικότητα μικροεργαλείων Μη Μεταβλητό 21/ , 25 και 1 κοπτικό 25/ mm 40/

48 Reciproc (VDW, Munchen, Germany) Το Reciproc διαθέτει αριστερόστροφη γωνίωση των κοπτικών αιχμών. Η γωνία κατά τη διεύθυνση κοπής (150 ο ) είναι μεγαλύτερη από τη γωνία της αντίστροφης κίνησης (30 ο ) (Plotino και συν., 2012). Η χρήση ενός μόνο μικροεργαλείου αρκεί για την πλήρη προπαρασκευή του ριζικού σωλήνα (Plotino και συν., 2012, Burklein και συν., 2012). Τα μικροεργαλεία R25 μεγέθους 25 και κωνικότητας.08 κατά τα ακρορριζικά χιλ, R40 μεγέθους 40 και κωνικότητας.06 και R50 μεγέθους 50 και κωνικότητας.05 σε μήκη 21,25 και 31 χιλ είναι διαθέσιμα. Η κωνικότητα είναι σταθερή κατά μήκος των τριών πρώτων ακρορριζικών χιλιοστών. Στην συνέχεια σταδιακά μειώνεται όσο κινούμαστε προς το στέλεχος του εργαλείου (Burklein και συν., 2012). Η εγκάρσια διατομή τους έχει σχήμα S. Κατασκευάζονται από Μ-wire και αποτελούν εργαλεία μιας χρήσης (Yared και συν., 2008). Reciproc (VDW, Munchen, Germany) Άκρο Σχήμα Μέγεθος/ Μήκος Αριθμός διατομής Κωνικότητα μικροεργαλείων Μη Σχημα S 25/ , 25 και 31 1 κοπτικό 40/0.06 mm 50/0.05 Twisted Files Adaptive (SybronEndo, Orange, CA, USA) Το 2013 η SybronEndo εισήγαγε στην αγορά ένα νέο σύστημα μηχανοκίνητων μικροεργαλείων. Τα TwistedFilesAdaptive αποτελούν εξέλιξη των TwistedFiles. Μορφολογικά είναι όμοια ωστόσο τα TwistedFilesAdaptive διαθέτουν ένα ιδιαίτερο μοντέλο κίνησης. Σύμφωνα με τον κατασκευαστή, όταν στο μικροεργαλείο ασκείται ελαφριά πίεση από τα τοιχώματα του ριζικού σωλήνα τότε αυτό πραγματοποιεί διακεκομμένη περιστροφική κίνηση με δεξιόστροφη και αριστερόστροφη γωνία ο αντίστοιχα επιτρέποντας 47

49 καλύτερη κοπτική ικανότητα και απομάκρυνση των ρινισμάτων. Ωστόσο, όταν η πίεση που δέχεται το μικροεργαλείο αυξηθεί τότε αυτόματα η κίνηση μετατρέπεται σε παλινδρομική. Οι γωνίες περιστροφής δεν είναι σταθερές και ποικίλουν από ο μέχρι ο ανάλογα με τις πιέσεις που ασκούνται στον ριζικό σωλήνα από τα τοιχώματα του ριζικού σωλήνα. Τα Twisted Files Adaptive έχουν κατασκευαστεί και αυτά χρησιμοποιώντας θερμική επεξεργασία R- phase, συστροφή και επεξεργασία της επιφάνειας τους (Gambarini & Glassman, 2013). Διατίθενται σε 2 σετ των τριών εργαλείων, ένα για τους στενούς ενασβεστιωμένους ριζικούς σωλήνες και ένα για τους κανονικούς και ευρείς ριζικούς σωλήνες με μήκος είτε 23 είτε 27 χιλ. Η κωδικοποίηση τους έγινε με βάση τους φωτεινούς σηματοδότες, πράσινο ξεκινάς, κίτρινο συνεχίζεις κόκκινο σταματάς. Άκρο Μη κοπτικ ό Twisted Files Adaptive (SybronEndo, Orange, CA, USA) Σχήμα διατομής Μέγεθος/ Κωνικότητα Τριγωνικό 20/0.04, 25/ /0.04 ή 25/0.08, 35/ /0.04 Μήκος 23 και 27 mm Προτεινόμενη αλληλουχία 20/0.04, 25/ /0.04 ή 25/0.08, 35/ /0.04 Αριθμός μικροεργαλ είων 3 Self-Adjusting File (SAF) (ReDent Nova, Ra anana, Israel) H αυτοπροσαρμοζόμενη ρίνη SAF αποτελεί καινοτομία στον χώρο της ενδοδοντίας καθώς διαφέρει σημαντικά από όλα τα μηχανοκίνητα μικροεργαλεία. Αποτελείται από ένα μεταλλικό πλέγμα, κενό στο εσωτερικό του, με δυνατότητα συμπίεσης και προσαρμογής στα τοιχώματα του ριζικού σωλήνα (Metzger και συν., 2010). Το πάχος του πλέγματος είναι 120 μm και η συνολική διάμετρος 1.5 ή 2 mm (Gambarini & Glassman, 2013). Τα 48

50 μικροεργαλεία που έχουν διάμετρο 1.5 mm έχουν τη δυνατότητα να συμπιεστούν και να εισαχθούν σε έναν ριζικό σωλήνα όπου προηγουμένως είχε εισαχθεί χειροκίνητη ρίνη Ν ο 20, ενώ αυτά με διάμετρο 2 mm έχουν την δυνατότητα να εισαχθούν σε έναν ριζικό σωλήνα όπου προηγουμένως είχε εισαχθεί χειροκίνητη ρίνη Ν ο 30 (Metzger και συν., 2010). Η ρίνη κατά την προσπάθειά της να αποκτήσει το αρχικό σχήμα της προσαρμόζεται στα τοιχώματα του ριζικού σωλήνα ασκώντας πίεση και σε συνδυασμό με την ελαφρώς αποτριπτική επιφάνεια σταδιακά απομακρύνει ομοιόμορφα το επιφανειακό στρώμα της οδοντίνης και καθαρίζει τον ριζικό σωλήνα από μικρόβια και πολφικά υπολείμματα (Metzger και συν., 2010, Hargreaves & Cohen, 2011). Η δυνατότητα της ρίνης να συμπιέζεται και να αποσυμπιέζεται της εξασφαλίζει πλήρη προσαρμογή στα τοιχώματα του ριζικού σωλήνα και στις 3 διαστάσεις του χώρου ανεξαρτήτως σχήματος του ριζικού σωλήνα (Metzger και συν., 2010, Hargreaves & Cohen, 2011). Η έλλειψη συμπαγούς πυρήνα επιτρέπει τον συνεχή διακλυσμό του ριζικού σωλήνα κατά τη διάρκεια του μηχανικού καθαρισμού του. Μια ειδική συσκευή διακλυσμών (VATEA, ReDent-Nova) συνδέεται με την ρίνη SAF μέσω ενός σωλήνα σιλικόνης παρέχοντας συνεχή ροή του υγρού διακλυσμού της επιλογής μας. Η ταχύτητα ροής μπορεί να ρυθμιστεί στο πλαίσιο των 1-10 ml/min. Η δυνατότητα αυτή επιτρέπει την καλύτερη διανομή και ενεργοποίηση μέσω της δόνησης και της ανακίνησης των υγρών διακλυσμού ακόμη και στο ακρορριζικό τριτημόριο του ριζικού σωλήνα (Metzger και συν., 2010, Hargreaves & Cohen, 2011). Επιπλέον, η έλλειψη συμπαγούς μεταλλικού πυρήνα καθιστά την ρίνη SAF πιο εύκαμπτη αποτρέποντας ευθειασμούς και μετατοπίσεις του ακρορριζικου τρήματος καθώς και πιο ανθεκτική στη θραύση (Metzger και συν., 2010, Hargreaves & Cohen, 2011). Μια ρίνη αρκεί για τον καθαρισμού του ριζικού σωλήνα. Εισάγεται στον ριζικό σωλήνα ενώ δονείται με ελαφριά πίεση προς τα κάτω μέχρι να 49

51 φτάσει στο μήκος εργασίας. Στην συνέχεια προτείνονται 2 επαναλήψεις χειροκίνητων μέσα-έξω κινήσεων ρινισμού με συνεχείς διακλυσμούς των 2 λεπτών, δηλαδή συνολικός χρόνος για κάθε σωλήνα 4 λεπτά (Metzger και συν., 2010). Αυτή η διαδικασία απομακρύνει στρώμα οδοντίνης πάχους μm από την περιφέρεια του ριζικού σωλήνα. Η ρίνη SAF αποτελεί μικροεργαλείο μιας χρήσης (Metzger και συν., 2010, Hargreaves & Cohen, 2011). Self-Adjusting File (SAF) (ReDent Nova, Ra anana, Israel) Άκρο Μη κοπτικό Σχήμα διατομής Μέγεθος/ Κωνικότητα Μήκος και 2 mm 21, 25 και 31 mm Αριθμός μικροεργαλείων 1 Πέμπτη γενιά Στα μηχανοκίνητα μικροεργαλεία πέμπτης γενιάς το κέντρο της μάζας τους ή το κέντρο περιστροφής τους βρίσκεται έκκεντρα. Κατά την περιστροφή, οι ρίνες που έχουν έκκεντρο σχεδιασμό παράγουν ένα μηχανικό κύμα κίνησης που κινείται κατά μήκος του επιμήκη άξονα τους. Αυτός ο σχεδιασμός μειώνει την ενσφήνωση του μικροεργαλείου στα τοιχώματα του ριζικού σωλήνα ενώ παρέχει περισσότερο χώρο για την απομάκρυνση των ρινισμάτων. Στην πέμπτη γενιά μικροεργαλείων ανήκουν τα μικροεργαλεία Revo S (MicroMega, Besancon, France), OneShape (MicroMega, Besancon, France) και Protaper Next (Dentsply Tulsa Dental Specialties, Oklahoma, USA). Revo S (MicroMega, Besancon, France) To σύστημα Revo S αποτελείται από 3 μικροεργαλεία που μορφοποιούν και καθαρίζουν τον ριζικό σωλήνα (Shaping&Cleaning -SC). Το SC1 (25/0.06) για τα μυλικά 2/3 του ριζικού σωλήνα, το SC2 (25/0.04) και το SU (Shaping Universal) (25/0.06) για όλο το μήκος εργασίας. Το SU είναι το μόνο 50

52 μικροεργαλείο που κόβει σε όλο του το μήκος. Επιπλέον, είναι διαθέσιμα τα μικροεργαλεία AS30 (Apical Shaper) 30/.06, AS35 35/.06 και AS40 40/.06 για την διεύρυνση του ακρορριζικού τμήματος (Thomson, 2000, Basrani και συν., 2011). Όλα τα μικροεργαλεία είναι διαθέσιμα σε μήκη των 21, 25 και 29 mm. Χαρακτηρίζονται από ασύμμετρη εγκάρσια διατομή με τρεις οξύαιχμες κοπτικές αιχμές, μορφολογία που μειώνει την πίεση που ασκείται στο εργαλείο, αποτρέπει την ενσφήνωσή του στα τοιχώματα του ριζικού σωλήνα και διευκολύνει την απομάκρυνση των ρινισμάτων. Η εγκάρσια διατομή τους προοδευτικά μεταβάλλεται από το άκρο προς το στέλεχος. Αυτή η ασύμμετρη διατομή επιτρέπει την χαρακτηριστική κίνηση «κύματος» ή «φιδιού» που χαρακτηρίζει τα μικροεργαλεία πέμπτης γενιάς (Thomson, 2000, Basrani και συν., 2011). Μόνο η διατομή του SC2 είναι συμμετρική με τρεις πανομοιότυπες κοπτικές αιχμές που στόχο έχουν την σωστή καθοδήγηση του μικροεργαλείου στο ακρορριζικό τμήμα εξισορροπώντας τις δυνάμεις που δέχεται (Hargreaves & Cohen, 2011, Basrani και συν., 2011). Σύμφωνα με τον κατασκευαστή αυτό συμβάλει στην διατήρηση της μορφολογίας του ριζικού σωλήνα αποτρέποντας ευθειασμούς και μετατοπίσεις του ακρορριζικού τμήματος (Thomson, 2000, Basrani και συν., 2011). Διαθέτουν μη ενεργό κοπτικό άκρο και προοδευτικά αυξανόμενο βήμα έλικας. Η συνιστώμενη ταχύτητα λειτουργίας κυμαίνεται από 250 έως 400 rpm. Άκρο Μη κοπτι κό Σχήμα διατομή ς Μεταβλ ητό Revo S (MicroMega, Besancon, France) Μέγεθος/ Κωνικότητα SC1 25/0.06 SC2 25/0.04 SU 25/0.06 AS30 30/0.06 AS35 35/0.06 AS40 40/0.06 Μήκος 21, 25 και 29 mm Ταχύτητ α rpm Ροπή 0.8 N/cm Προτεινόμεν η αλληλουχία SC1 25/0.06 SC2 25/0.04 SU 25/

53 One Shape (MicroMega, Besancon, France) Αποτελεί το μοναδικό σύστημα συνεχούς κυκλικής κίνησης που αποτελείται μόνο από ένα μικροεργαλείο. Διαθέτει ασύμμετρη εγκάρσια διατομή η οποία μεταβάλλεται κατά τον επιμήκη άξονα του μικροεργαλείου (Thomson, 2000, Dhingra και συν., 2014). Παρατηρούνται τρείς ζώνες κατά μήκος του εργαλείου: η πρώτη ζώνη που διαθέτει 3 κοπτικές αιχμές, η δεύτερη όπου η διατομή προοδευτικά μεταβάλλεται από 3 κοπτικές αιχμές σε δύο και η τρίτη με δύο κοπτικές αιχμές. Διαθέτει μη ενεργό κοπτικό άκρο και μακρύτερο βήμα έλικας από τα υπόλοιπα μικροεργαλεία ενώ αποτελεί εργαλείο μιας χρήσης (Thomson, 2000). Επιπλέον, είναι διαθέσιμα τα μικροεργαλεία OneShape Apical 1 (30/0.06) και OneShape Apical 2 (37/0.06) για περαιτέρω διεύρυνση του ακρορριζικού τμήματος. Η συνιστώμενη ταχύτητα λειτουργίας είναι rpmκαι η συνιστώμενη ροπή στρέψης 2.5 Ν/cm. One Shape (MicroMega, Besancon, France) Άκρο Σχήμα Μέγεθος Μήκος Ταχύτητ Ροπή Προτεινόμεν Αριθμός διατομής / α η μικροερ Κωνικότη αλληλουχία γαλείων τα Μη Μεταβαλ 25/ / κοπτι λόμενη 30/0.06 mm 450rpm Ν/cm κό 37/0.06 Protaper Next (Dentsply Tulsa Dental Specialties, Oklahoma, USA). Αποτελεί διάδοχο του Protaper Universal. Πέντε μικροεργαλεία είναι διαθέσιμα: το Χ1 (17/0.04), το Χ2 (25/ 0.06), το Χ3 (30/ 0.07), το Χ4 (40/0.06) και το Χ5 (50/0.06) σε μήκη των 21,25 και 31mm. Οι κωνικότητες αυτές αναφέρονται στην ακρορριζική περιοχή καθώς η κωνικότητα δεν είναι σταθερή και μεταβάλλεται κατά μήκος του εργαλείου. Τα μικροεργαλεία Χ1 και Χ2 έχουν 52

54 αρχικά αυξανόμενη κωνικότητα και στη συνέχεια φθίνουσα κωνικότητα ενώ τα υπόλοιπα τρία μικροεργαλεία αρχικά σταθερή και στη συνέχεια φθίνουσα κωνικότητα(thomson, 2000). Διαθέτουν έκκεντρη ορθογώνια διατομή η οποία επιτρέπει την χαρακτηριστική κίνηση «κύματος» ή «φιδιού» που χαρακτηρίζει τα μικροεργαλεία πέμπτης γενιάς (Thomson, 2000, Elnaghy, 2014). Έτσι, αποτρέπεται η ενσφήνωση του μικροεργαλείου στα τοιχώματα του ριζικού σωλήνα ενώ διευκολύνεται η απομάκρυνση των ρινισμάτων. Επιπλέον, τα μικροεργαλεία Protaper Next είναι κατασκευασμένα με την τεχνολογία M-Wire (Thomson, 2000, Elnaghy, 2014). Η συνιστώμενη ταχύτητα λειτουργίας είναι 300rpmκαι η συνιστώμενη ροπή στρέψης 2 Ν/cm. Protaper Next (Dentsply Tulsa Dental Specialties, Oklahoma, USA) Άκρο Σχήμα Μέγεθος/ Μήκο Ταχ Ροπή Προτεινόμενη Αριθ διατομής Κωνικότητα ς ύτη αλληλουχία μός τα Μη Εκκεντρη Χ1 (17/ 0.04), 21, Χ1 (17/ 0.04), 3 κοπτι ορθογώνια Χ2 (25/ 0.06), και rpm Ν/cm Χ2 (25/ 0.06), κό διατομή Χ3 (30/ 0.07), 31 Χ3 (30/ 0.07) Χ4 (40/0.06), mm Χ5 (50/0.06) 53

55 Σκοπός Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η ανάλυση της χημικής σύστασης οκτώ διαφορετικών μικροεργαλείων συμπεριλαμβανομένων κι αυτών που κατασκευάζονται με τις νέες μεθόδους εκμεταλλευόμενα την μαρτενσιτική φάση και την φάση R. Στόχος είναι να διαπιστωθεί εάν οι αλλαγές στις ιδιότητές τους οφείλονται μόνο στον διαφορετικό τρόπο κατασκευής τους ή και στη διαφορετική σύστασή τους. Επίσης, δεδομένου πως στα πλαίσια της παρούσας εργασίας χρησιμοποιήθηκαν δυο διαφορετικές μέθοδοι υπολογισμού συγκεντρώσεων χημικών στοιχείων, κρίθηκε σκόπιμο να ελεγχθεί αν αυτές οι δυο μέθοδοι δίνουν τα ίδια αποτελέσματα όταν εφαρμόζονται στο ίδιο εργαλείο. 54

56 Υλικά και μέθοδοι Επιλέχθηκαν οκτώ εμπορικώς διαθέσιμες μάρκες μηχανοκίνητων μικροεργαλείων NiTi, μία από κάθε εταιρία (πίνακας 1). Από κάθε μάρκα χρησιμοποιήθηκαν 4 μικροεργαλεία. Για την ανάλυση της χημικής τους σύστασης χρησιμοποιήθηκαν δύο μέθοδοι: η μέθοδος της Φασματοσκοπίας της Ενέργειας Διασποράς των ακτινών-χ (EnergyDispersiveX-RaySpectroscopy, EDSAnalysis) που πραγματοποιήθηκε στο τμήμα Φυσικών του Αριστοτέλειου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης και η μέθοδος της Φασματομετρίας Ατομικής Εκπομπής Επαγωγικά Συζευγμένου Πλάσματος (Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry, ICP-AES) που πραγματοποιήθηκε στο τμήμα Χημικών του Αριστοτέλειου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης ώστε να μελετηθεί τόσο η επιφάνεια όσο και το σύνολο της μάζας των μικροεργαλείων. Επωνυμία Κατασκευστής Lot No Hyflex CM Coltene/Whaladent Inc, Mahwah,NJ, USA F95974 BioRace FKG Dentaire SA, La Chaux-de-Fonds, Swiss Revo-S MicroMega, Besancon, France ProTaper Dentsply Tulsa Dental Specialties, A A0 Next Oklahoma, USA 03 EndoWave Morita, Osaka, Japan Twisted SybronEndo, Orange, CA, USA Files SAF ReDent Nova, Ra anana, Israel AK Reciproc VDW, Munchen, Germany Πίνακας 1 Αρχικά τα 4 μικροεργαλεία κάθε εταιρίας τοποθετήθηκαν διαδοχικά στο στέλεχος του μικροσκοπίου όπου είχε τοποθετηθεί ελατήριο ώστε να είναι 55

57 σταθερά και να επιτρέπεται η ανάλυσή τους. Οι σπείρες του οποίου χρησίμευαν στην συγκράτηση των μικροεργαλείων (Εικόνα 2). Η μεταχείριση των μικροεργαλείων έγινε από την λαβή τους. Στην συνέχεια το στέλεχος τοποθετούνταν στο Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Σάρωσης για την λήψη φωτογραφιών και την ανάλυση EDS (Εικόνα 3). Σε κάθε εργαλείο έγιναν τρεις μετρήσεις: μία κοντά στο κοπτικό άκρο, μία στην κεντρική περιοχή και μία κοντά στην λαβή. Όλες οι μετρήσεις έγιναν σε ενεργό τμήμα του μικροεργαλείου. Εικόνα 2 Εικόνες3 και 4 56

58 Φασματοσκοπία της Ενέργειας Διασποράς των ακτινών-χ Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy, EDS Analysis Το σύστημα EDS αποτελείται από τέσσερα βασικά στοιχεία: την πηγή διέγερσης (δέσμη ηλεκτρονίων ή δέσμη ακτινών Χ), τον ανιχνευτή των ακτινών- Χ που ανιχνεύει και μετατρέπει την ακτινοβολία σε σήματα ηλεκτρονίων, τον παλμικό επεξεργαστή που μετράει τα σήματα και προσδιορίζει κάθε ακτινοβολία που ανιχνεύεται και τον αναλυτή που εκθέτει και ερμηνεύει τα στοιχεία που συλλέχθηκαν (Hafner, 2007). Πρόκειται για μια αναλυτική τεχνική που χρησιμοποιείται για την στοιχειακή ανάλυση ή τον χημικό χαρακτηρισμό ενός δείγματος. Η λειτουργία της στηρίζεται στην θεμελιώδη αρχή ότι κάθε στοιχείο έχει μια μοναδική ατομική δομή που επιτρέπει ένα μοναδικό σύνολο των κορυφών του φάσματος εκπομπής ακτίνων Χ. Μια δέσμη υψηλής ενέργειας φορτισμένων σωματιδίων όπως ηλεκτρόνια ή πρωτόνια ή μια δέσμη ακτίνων Χ, εστιάζεται στο δείγμα που μελετάται. Η προσπίπτουσα δέσμη μπορεί να διεγείρει ένα ηλεκτρόνιο σε μία εσωτερική στοιβάδα, δημιουργώντας παράλληλα μια τρύπα ηλεκτρονίων εκεί όπου ήταν το ηλεκτρόνιο. Ένα ηλεκτρόνιο από μία εξωτερική, υψηλότερης ενέργειας στοιβάδα γεμίζει το κενό και η διαφορά ενέργειας μεταξύ της υψηλότερης ενέργειας στοιβάδας και της χαμηλότερης ενέργειας στοιβάδας απελευθερώνεται με την μορφή ακτίνων-χ. Ο αριθμός και η ενέργεια των ακτίνων Χ που εκπέμπονται από ένα δείγμα μπορεί να μετρηθεί με το φασματόμετρο διασποράς ενέργειας. Η διαφορά της ενέργειας μεταξύ των δύο στοιβάδων είναι χαρακτηριστική της ατομικής δομής του στοιχείου εκπομπής και επιτρέπει την στοιχειακή ανάλυση του δείγματος (Hafner, 2007). Ακολούθως, το στέλεχος των ίδιων μικροεργαλείων κόπηκε από την λαβή και το ακριβές βάρος του δείγματος μετρήθηκε. Στην συνέχεια, τα δείγματα μεταφέρθηκαν σε ποτηράκια ζέσεως των 25 ml όπου προστέθηκαν 5 ml HCl (12Μ). Τα ποτηράκια τοποθετήθηκαν σε θερμαντική επιφάνεια και η 57

59 θερμοκρασία ρυθμίστηκε ώστε να υπάρχει ήπιος βρασμός. Τα δείγματα παρέμειναν σε θέρμανση έως ότου διαλυθεί όλη η ποσότητά τους (Εικόνες 5 και 6). Η διάρκεια κυμάνθηκε από 30 min έως 90 min και όπου χρειάστηκε, προστέθηκε επιπλέον ποσότητα HCl. Τα διαλύματα μεταφέρθηκαν σε ογκομετρικές φιάλες των 25 ml. Ακολούθησε η πλήρωση των ογκομετρικών φιαλών με απιονισμένο νερό και τα δείγματα μεταφέρθηκαν για ανάλυση στο σύστημα ICP-AE. Εικόνα 5 58

60 Φασματομετρία Ατομικής Εκπομπής Επαγωγικά Συζευγμένου Πλάσματος. (Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry, ICP-AES) Η βασική αρχή στην οποία στηρίζεται γενικότερα η φασματομετρία ατομικής εκπομπής είναι η διέγερση των ατόμων σε ένα δείγμα από κάποια πηγή διέγερσης (φλόγα, βολταϊκό τόξο, σπινθήρες, πλάσμα, laser) και η καταγραφή της έντασης της ακτινοβολίας που εκπέμπεται κατά την αποδιέγερση των ατόμων. Η χρήση του πλάσματος ως πηγή διέγερσης έχει πολλά πλεονεκτήματα έναντι των άλλων πηγών καθώς επιτυγχάνει καλύτερη ατομοποίηση των στοιχείων μέσα στο δείγμα και η υψηλή του θερμοκρασία επιτρέπει ποσοτικά μεγαλύτερη διέγερση στοιχείων. Καθώς λοιπόν τα άτομα αυτά αποδιεγείρονται επιστρέφοντας στη βασική τους κατάσταση εκπέμπουν ακτινοβολία χαρακτηριστικού μήκους κύματος για το στοιχείο αυτό. Η ένταση της ακτινοβολίας αυτής είναι μέτρο του αριθμού των ατόμων που διεγέρθηκαν και κατά συνέπεια της ποσότητας των ατόμων του στοιχείου (Στρατής και συν., 2004). Συνοπτικά ένα φασματόμετρο ατομικής εκπομπής με επαγωγικά συζευγμένο πλάσμα λειτουργεί ως εξής: το υγρό δείγμα μετατρέπεται σε αερόλυμαμε έναν εκνεφωτή και εισέρχεται μέσα στο πλάσμα το οποίο συντηρείται από την ισχύ που παρέχεται από μια γεννήτρια ραδιοσυχνότητας. Το αερόλυμα μέσα στο πλάσμα αποδιαλυτώνεται, διασπάται, ατομοποιείται και διεγείρεται. Τα διεγερμένα άτομα κατά την αποδιέγερση τους εκπέμπουν χαρακτηριστικές φασματικές γραμμές οι οποίες αναλύονται στο οπτικό σύστημα, στη συνέχεια ανιχνεύονται από κατάλληλο ανιχνευτή και τέλος ενισχύονται και καταγράφονται ως σήματα έντασης ακτινοβολίας (Στρατής και συν., 2004). 59

61 Στατιστική ανάλυση Το λογισμικό που χρησιμοποιήθηκε για την στατιστική ανάλυση ήταν το IBMSPSS 21. Η ερευνητική μας υπόθεση ήταν πως οι συγκεντρώσεις τιτανίου και νικελίου των εργαλείων είναι ίδιες μεταξύ των κατασκευαστών. Τα συγκεκριμένα δεδομένα συγκεντρώσεων δίνονται υπό την μορφή ποσοστών βάρους χημικού στοιχείου επί του συνολικού βάρους του εργαλείου υπό έλεγχο. Η χρήση παραμετρικών στατιστικών επί ποσοστών ελλοχεύει κινδύνους παραβίασης των υποθέσεων κανονικότητας, ομοσκεδαστικότητας και σφαιρικότητας. Υπό αυτό το πρίσμα, πραγματοποιήθηκαν μη-παραμετρικοί έλεγχοι υπόθεσης μεταξύ ανεξάρτητων μεταβλητών. Συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκε το μη-παραμετρικό ισοδύναμο του ελέγχου διασποράς, ο έλεγχος Kruskal-Wallis και για τις εκ των υστέρων συγκρίσεις, ο μηπαραμετρικός έλεγχος διαφοράς μέσων τιμών ανεξάρτητων μεταβλητών Mann- Whitney. Όλες οι τιμές σημαντικότητας διορθώθηκαν λόγω πολλαπλών συγκρίσεων. 60

62 Αποτελέσματα Φασματοσκοπία της Ενέργειας Διασποράς των ακτινών-χ - EDS Analysis 1. Hyflex 1 ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% Na 2.04 Si S 0.49 Ca 0.89 Ti Fe 2.80 Ni ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% C O O O Ti Ti Ti Ni Ni Ni ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% C O Ti Ni ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% C O Ti Ni

63 2. BioRace 1 ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% Ti Ni ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% C Cl Ti Ni ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% C Ti Ni ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% C Ti Ni

64 3. Revo-S 1 ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% Ti Ni ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% C Ti Ni ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% C Ti Ni ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% Ti Ni

65 4. Protaper Next 1 ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% Ti Ni ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% C Ti Ni ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% C Ti Ni ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% C Ti Ni

66 5. EndoWave 1 ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% Si Ti Ni Cu Zn ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% C O Si Ti Ni Cu Zn ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% C Ti Ni ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% C O Ti Ni Cu Zn Ag

67 6. Twisted Files 1 ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% Ti Ni ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% C Ti Ni ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% C Ti Ni ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% C O Si Ti Ni

68 7. SAF 1 ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% Ti Ni ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% C Ti Ni ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% Ti Ni ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% C Ti Ni

69 8. Reciproc 1 ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% Ti Ni ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% C Ti Ni ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% Ti Ni ο εργαλείο Weight% Atomic% Weight% Atomic% Weight% Atomic% Ti Ni

70 Μέση τιμή και τυπική απόκλιση συγκεντρώσεων Συγκρίναμε τις διαφορετικές συγκεντρώσεις τιτανίου, νικελίου και του αθροίσματος αυτών των δυο, μεταξύ 8 εταιρειών. Η σύγκριση έγινε με χρήση του μη-παραμετρικού ελέγχου Kruskal-Wallis με μηδενική υπόθεση ότι οι μέσες συγκεντρώσεις τιτανίου στα εργαλεία των 8 εταιριών είναι ίσες. Ο έλεγχος της μηδενικής υπόθεσης είχε 7 βαθμούς ελευθερίας και 12 μετρήσεις από κάθε εταιρία. Για την διαφορά στην συγκέντρωση τιτανίου, απορρίφθηκε η μηδενική 69

71 υπόθεση ισότητας (Η=19.896, p=0.006), για την διαφορά στη συγκέντρωση νικελίου απορρίφθηκε η μηδενική υπόθεση (Η=16.854, p=0.018) και όσον αφορά την διαφορά της συγκέντρωσης τιτανίου και νικελίου μεταξύ των εταιριών, η μηδενική υπόθεση επίσης απορρίφθηκε (Η=26.661, p=0.000). Δεδομένου πως απορρίφθηκαν όλες οι μηδενικές υποθέσεις ισότητας συγκεντρώσεων, ακολούθησε εκ τον υστέρων έλεγχος για να εντοπιστεί ο κατασκευαστής που διαφέρει σημαντικά με τους υπόλοιπους. Από τον εκ των υστέρων έλεγχο βλέπουμε πως για τη συγκέντρωση τιτανίου ο κατασκευαστής 1 έχει στατιστικώς σημαντικά μικρότερη συγκέντρωση τιτανίου από τον κατασκευαστή 3 (U=42, p=0.006) και από τον κατασκευαστή 8 (U=38.458, p=0.020). Για την συγκέντρωση νικελίου, βρήκαμε πως ο κατασκευαστής 1 έχει στατιστικώς σημαντικά μικρότερη συγκέντρωση νικελίου από τον κατασκευαστή 2 (U=40.375, p=0.011) και από τον κατασκευαστή 8 (U=38.125, p= 0.022). Τέλος, για το άθροισμα τιτανίου και νικελίου, βρήκαμε πως ο κατασκευαστής 1 έχει στατιστικώς σημαντικά μικρότερη συγκέντρωση από τους κατασκευαστές 2 (U=37.708, p=0.004), 3 (U=40.417, p=0.001), 4 (U=34.167, p=0.017), 7 (U=35.917, p=0.009), 8 (U=42.333, p=0.001). Όλες οι τιμές σημαντικότητας είναι διορθωμένες για πολλαπλές συγκρίσεις Πίνακας ελέγχου υποθέσεων 70