Aleaciones de Níquel-Titanio en EndodonciaDRA. MARCELA PAZ ESPINOSA SAN MARTÍN

Introducción

Instrumentaciónendodóntica

• Modelar y limpiar.

• Preservar curvatura.

• Facilitar sellado.

Introducción

Gran resistencia.

Bajo módulo elasticidad.

Gran flexibilidad.

Objetivos

Describir la composición, características y propiedades de la aleación convencional de Níquel-Titanio.

Describir aleaciones de uso en la elaboración de instrumentos endodónticos.

Tratamientos térmicos.

Tratamientos de superficie.

Propiedades nuevas aleaciones.

Revisión bibliográfica.

Aleaciones metálicas en Odontología

Definición.

A.D.A 1984: Noble alta: > 40% Au y > 60% metal noble.

Noble: > 25% metal noble.

Metal base: < 25% metal noble.

Aleación de Níquel-Titanio

Aleaciones con memoria de forma

Después de una deformación plástica, vuelven a su forma original tras un calentamiento.

Pueden ser deformados hasta una 10%, recuperando su forma original al ser descargados.

Materiales Inteligentes.

Antecedentes

Ni – Ti – Nol

1962

Alambres de ortodoncia

1971

Metalurgia

Composición: 56% Níquel.

44% Titanio (< 2% Co).

Varias formas cristalográficas.

Modificación del tipo de unión atómica lo que ocasiona cambios en propiedades mecánicas y disposición cristalográfica.

Nitinol – 60.

Relación atómica 1:1 (Nitinol – 55).

Estructura

Red cúbica centrada en elcuerpo

Memoria de forma

Red martensítica hexagonal deempaquetamiento denso

Aleación más dúctil 125º C

Estructura

Transformación de Fase R: Transformación de fase intermedia.

Distorsión romboédrica de la celda unitaria cúbica austenita.

Precede a la transformación martensítica.

Ocurre a un muy estrecho rango de temperaturas.

Transformación martensíticainducida por estrés

Efecto de memoria de forma: térmico y mecánico.

Superelasticidad.

En la mayoría de los metales ocurre deformación permanente.

Aleación NiTi posee recuperación elástica. 8% v/s 1%.

Manufactura

Fundición al vacío. Poca ductilidad.

Sin efecto de memoria.

Sin SE.

Trabajo en caliente. Modificar microestructura.

Trabajo en frío. Propiedades físicas y mecánicas.

Forma final , acabado superficial, microestructura refinada.

Tratamiento térmico final (450 – 550 ° C)

Propiedades Mecánicas

Comportamiento mecánico distinto en función de la fase. Asutenita: fase dura y resistente.

Martensita: fácilmente deformable y más blanda.

Austenita Martensita

Resistencia máxima de tracción (MPa) 800-1500 103-1100

Límite elástico (MPa) 100-800 50-300

Módulo elástico (GPa) 70-110 21-69

 

Propiedades Físicas

Propiedad Valor

Punto de fusión 1300 °C

Densidad a temperatura ambiente 6.45 g/cm3

Conductividad térmica:

Austenita 0,18 W/cm °C

Martensita 0,086 W/cm °C

Coeficiente de expansión térmica:

Austenita 11.0E-6/°C

Martensita 6.6E-6/°C

Calor específico 0.20 cal/g °C

Resistencia a la corrosión Excelente

 

Aleaciones NiTi y su aplicación en EndodonciaREVISIÓN DE LA LITERATURA

Nuevas aleaciones. Acero de Carbono.

Acero Inoxidable.

Níquel-Titanio.

Nuevos diseños. Punta modificada.

Segmentos de corte pequeños.

Manufactura limas NiTi: Afilado

Debido a la superelasticidad de la aleación, los instrumentos no pueden ser trenzados.

La sección o diseño del instrumento debe ser tallado del Nitinol bruto.

• Irregularidades de superficie.

• Destellos de metal.• Capacidad de corte.

• Corrosión.

Manufactura limas NiTi: Afilado

1. Cable de Nitinol bruto.

2. Enrollado cónico.

3. Recocido.

4. Descalcificación

5. Trefilado fino.

6. Repetidos calentamientos

7. Elaboración del perfil o sección.

8. Limpieza.

9. Acondicionamiento.

10.Alambre final.

Manufactura limas NiTi: Acordonamiento

Lima formada de una sola pieza de níquel-titanio.

Se crean a partir de alambre de NiTi bruto en fase austenita y transformado mediante un proceso de calentamiento y enfriado en Fase R (Gambarini y col. 2008).

En Fase R el alambre Niti puede torcerse (Mounce y col. 2008): Tratamiento calor – frío (Austenita).

Tratamiento químico superficial de desoxidación.

Lima de sección transversal triangular.

Ángulo helicoidal, ancho y estría variable.

Mayor resistencia a la fatiga (Testarelli y col. 2009)

Instrumentos manuales NiTi

Configuración de U o S y

como limas K y Hedström.

Tepel y Schäfer, 1997:

Grupo Instrumento

Acero Inoxidable convencional

Ensanchadores

Limas K

Limas Hedström

Acero Inoxidable Flexibles

K- Flex

K- Flexofile

K- Flexoreamer

Flex- R

Flexicut

Titanio-Aluminio Ensanchadores

Limas K

Limas Hedström

Níquel-Titanio Limas Hedström

Limas K

 

Instrumentos manuales NiTi

Mov. Rotatorio: SS flexible superiores a ensanchadores y lima K SS convencional.

SS flexibles superiores a instrumentos NiTi

Mov. Lineal: Limas Hedström SS.

Instrumentación técnica mixta con instrumentos SS flexibles de punta modificada en canales curvos.

Riesgo torsional de ensanchadores y limas K de SS flexible no es superior a estos instrumentos de SS convencional.

Instrumentación mecanizada con limas NiTi

Sistema que facilita y acelera PBM de conductos radiculares: SS (riesgo de fractura, falsas vías, perforaciones)

NiTi (más flexibles, guía de penetración no agresiva, menos accidentes)

Aleaciones de níquel-titanio (Schäfer y col. 1997): Superelasticidad (37° C).

Efecto de memoria de forma (125° C).

Limas NiTi no sufren deformaciones en canales curvos.

Tratamiento termomecánico y nuevas aleaciones NiTi

Comportamiento mecánico de las aleaciones (Shen y col. 2013): Proporciones relativas.

Características de las fases microestructurales

Procesos termomecánicosAjuste ITT

(Otsuka y Wayman, 1998)

Resistencia a la fatiga

Tratamiento termomecánico y nuevas aleaciones NiTi

Brantley y col. 2002: Estudio estructura instrumentos NiTi por DSC.

Profile y Ligthspeed (NiTi convencional )tienen Af cercana a 25° C.

Comportamiento superelástico durante el uso clínico.

Tratamiento termomecánico y nuevas aleaciones NiTi

Fase martensita tiene remarcable resistencia a la fatiga.

NiTi convencional tiene estructura austenítica, mientras que aleaciones tratadas están en condición martensítica a T° corporal.

Mejoras han conducido al desarrollo de nuevas aleaciones (Shen y col. 2013): Tratamientos térmicos producen alambres en blanco de martensita inducida por estrés

(Martensita estable bajo condiciones clínicas).

M-Wire (Dentsply, 2007): GT series x, Profile Vortex, Vortex Blue.

Fase R (SybronEndo, 2008): Twisted File.

CM Wire (DS Dental, 2010): Hyflex, TYP (extremadamente flexibles)

Resistencia a la fatiga cíclica

Fractura de los instrumentos es un desafío a superar.

Fase austenítica (reposo) v/s fase martensítica (uso clínico).

Fractura de instrumentos NiTi: 5% (Al- Hadlaq y col. 2010). Fatiga torsional (30%).

Fatiga flexural (70%).

Resistencia a la fatiga cíclica

Johnson y col. 2008: Estudio comparativo de aleaciones eliminando el diseño de la lima como factor.

Evaluar resistencia a la fatiga y torsión.

M – Wire resistencia a la fatiga cíclica superior a 508 Nitinol (Profile 25/.04.

GT Series X (M-Wire) superiores a Profile Endo-Sequence y TF (Larsen y col. 2009).

GT Series X superiores a Profile y GT (NiTi convencional) (Al- Hadlaq y col. 2010).

Resistencia a la fatiga cíclica

Ye y Gao, 2012: NiTi convencional v/s M-Wire.

M-Wire mayor resistencia debido a microestructura nano cristalina martensítica.

Gao y col. 2012: Instrumentos 25/.06 M-Wire y NiTi convencional.

Diferentes materias primas /SS, Niti convencional, W-Wire, Vortex Blue).

Instrumentos rotatorios Vortex Blue mayor resistencia a la fatiga y flexibilidad.

M-Wire > NiTi convencional > acero inoxidable.

Resistencia a la fatiga cíclica

Shen y col. 2011: Instrumentos CM Wire poseen resistencia a la fatiga 300 – 800% superior a NiTi convencional.

NEYY CM > TYP CM (diseño de la lima).

Shen y col. 2013: Propiedades mecánicas de la aleación puede ser mejorada alterando la microestructura

mediante tratamientos térmicos.

Limas tratadas poseen mejor resistencia a la fatiga flexural en comparación a otras limas de mismo tamaño y diseño de NiTi convencional,

Torsión

Torque al que está sometido el instrumento durante la PBM. Mayor torque, mayor corte, más riego.

Menor torque, menor calidad de corte, avance del instrumento dificultoso, mayor presión.

Yared y col. 2000: Velocidad del instrumento, torque y experiencia. Menor incidencia de fractura con torque 250-350 rpm.

Torque controlado de manera automática.

Experiencia de operador.

Torsión

Peters y col. 2012: Torsión Hyflex similar a limas NiTi SE.

Torsión mayor para instrumentos pequeños usados a longitud única en comparación con Crown Down.

82% deformación plástica.

37C% deformación luego de la esterilización.

Torsión

Park y col. 2010: Twisted File posee menor resistencia a la torsión.

Twisted file posee menor resistencia a la fractura.

Fase R más flexible, mayor deformación.

Flexión

Definición: Flexión elástica del instrumento cuando se somete a una carga aplicada en su

extremo en dirección perpendicular a su eje longitudinal.

Composición.

Tratamiento termomecánico.

Geometría.

Mantener instrumento centrado dentro del canal.

Flexión

Lópes y col. 2013: Flexibilidad, resistencia a la fatiga y torsión de Niti convencional, M-Wire y Fase R.

Aleaciones modificadas presentan mejor comportamiento mecánico.

K3 XF (Fase R) mejor desempeño.

K3 (Niti convencional) menos flexible, segundo mejor en resistencia a la fatiga.

Profile Vortex (M-Wire) no mostró resultados esperados en flexibilidad.

Diseño y dimensiones son determinantes en comportamiento mecánico.

Flexión

Testarelli y col. 2011: Instrumentos Hyflex son más flexibles.

Menor porcentaje en peso de Níquel.

Instrumentos % de Ni

Hyflex 52,1

Flexmaster 56,2

EndoSequence 56,0

Hero 55,4

Profile 54,6

 

Comportamiento durante PBM de canales curvos

Preservar curvatura original del conducto.

Nuevos materiales y métodos contribuyen al desarrollo de mejores preparaciones.

Limitados estudios comparativos.

Comportamiento durante PBM de canales curvos

Celik y col. 2013: GT Series X y TF causan insignificante transporte.

GT Series X conducen a una menor transportación comparada con preparación manual en 2,5 mm apicales.

TF causa menor transportación en comparación a limas Flexofile usadas con Crown Down, sin embargo no fue superior a ProTaper Universal.

Revo-S genera similar transportación que otros sistemas rotatorios.

Pero…

Comprtamiento durante PBM de canales curvos

Gergi y col. 2010: Comparó TF, PathFile, ProTaper y limas Flexofile en transporte apical y centricidad en el canal.

TF arrojó resultados superiores.

Instrumentos son más flexibles al ser trenzados.

Hashem, 2012: TF ocasiona menor transporte en comparación a CT Series X y Revo-S.

ProTaper presentaba mayores valores

Diferencias de métodos y evaluaciones técnicas.

Comportamiento durante PBM de canales curvos

Thompson y Dummer, 1998: Sistemas NiTi ocasionan mínimos cambios en LT.

Preparación manual genera mayores grados de variación.

Achatamiento durante la preparación.

Pérdida del control de la LT por parte del operador

Tratamiento de superficie

Fractura del instrumento ocurre por defectos que se generan en la superficie y que causan inestabilidad estructural.

Tratamientos de superficie aumentan la resistencia de los instrumentos NiTi.

Dos Santos y col. 2012: Implantación de ión nitrógeno no afecta la flexibilidad original de lima K3.

Esta técnica puede ser implementada para incrementar la seguridad del instrumento.

Faltan estudios.

Efectos de la esterilización

Ni el número de ciclos ni el tipo de autoclave afectan la dureza, microestructura y propiedades de torsión de los instrumentos (Hilt y col. 2010).

Repetidos autoclavados no afectan resistencia a la torsión para limas nuevas Profile Vortex, TF y CM Wire (Casper y col. 2011).

Fatiga torsional de GT Series X fue menor después de 3 y 7 ciclos de autoclavado(King y col. 2012).

Momento de torsión no se ve afectado para TF debido a un tratamiento de superficie que remueve capa oxidativa e impurezas (Deox) (Sabala, 2010).

Alergias

Proporción equiatómica 1:1 de sus componentes (Baumann, 2004).

Conclusiones

Superelasticidad.

Conocimiento de nuevas aleaciones para maximizar potencialidades clínicas.

Flexibilidad de NiTi.

Limas rotatorias no sustituyen a limas manuales..

Enfatizar en la investigación: Limitaciones, propiedades, resistencia de NiTi.

Tratamientos de superficie.

Estudios comparativos.

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