تاثیرات غلظت هیپولکریت سدیم و دما بر مقاومت چرخش فرسایشی (Cycle fatigue) فایلهای روتاری نیکل تیتانیوم تحت عملیات حرارتی

چکیده مطالب

معرفی: ما مقاومت چرخش فرسایشی (fatigue) فایل های عملیات حرارتی غوطه ور در محلول هیپوکلریک سدیم تحت شرایط مختلف دما و غلظت آزمایش کردیم.

متدها: بر اساس دما و غلظت محلولهای شست و شو دهنده، 135 عدد فایل pro taper gold f2 به 9 گروه 65 تایی تقسیم شدند. آزمایش چرخش فرسایشی با استفاده از یک بلوک با کانالهای مصنوعی با زاویه انحنای 60 درجه و شعاع انحنای 5mm و مرکز انحنای 5 میلی متر از نوک ابزار انجام شد. بلوک داخل یک وان آب مقطر، 2.5 درصد هیپوکلریت سدیم و با 5.25 درصد Naocl ثابت شد. دما روی 20 درجه، 37 درجه یا 60 درجه سانتی گراد تنظیم شد. فایل تا 300 دور در دقیقه (rpm) چرخید تا زمانیکه شکستگی رخ داد. تعداد چرخه های شکستگی محاسبه شد، و طول قطعه اندازه گیری شد. سطوح شکسته شده با میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفت. داده های NCF با قسمت های kruskolwallis و mann whitheg  مورد تجربه و تحلیل آماری قرار گرفتند. کلیه آنالیز های آماری با استفاد از ورژن نرم افزاری SPSS 22 در سطح 5% انجام شد.

نتایج: تعداد چرخه ها برای شکستگی PTG F₂  در آب مقطر 20 درجه سانتی گراد بالاترین بود و در 5.25 درصد Naocl  در 60 درجه سانتی گراد پایین ترین بود.

تغییر دادن محلول آبیاری از آب مقطر به Naocl و افزایش دمای محیط مقاومت fatigue را کاهش می دهد.

نتیجه گیری: محلول آبیاری Naocl  در دماها و غلظت های مختلف مقاومت چرخه fatigue فایلهای PTG را تحت تاثیر قرار داد. مطالعات خرابی فایلهای NiTi در آینده باید تحت شرایط دمای شبیه سازی شده بدن و در محلولهای آبیاری رایج انجام شود.

کلمات کلیدی: غلظت، مقاومت چرخه fatigue، فایل عملیات حرارتی، pro Taper Gold، هیپوکلریت سدیم، دما.

معنی و مفهوم: نشان داده شد که دما و غلظت آبیاری نقش حیاتی در مقاومت Cycle fatigue فایلهای ریشه با آلیاژ NiTi  دارند.

آلیاژ NiTi  به دلیل فوق الاستیسیته بودن و شکل حافظه آن در ریشه استفاده می شود. فایل های ریشه با انعطاف پذیری بالا و مقاوم به Cycle fatigue نسبت به آلیاژ های استیناس استیل تولید می شود. با این وجود، شکستگی فایل هنوز مد نظر است زیرا ممکن است نتیجه را به خطر بیندازد. چنین پیشنهاد شده است که شکستگی فایل به علت Cycle fatigue یا مقاومت پیچشی است. Cycle fatigue  زمانی اتفاق می افتد که فایل در کانال منحنی می چرخد و چرخه های کشش و فشار مکرر با منحنی های بزرگ در ناحیه ایجاد می کند تا اینکه شکستگی اتفاق می افتد.

خواص های NiTi از تبدیل فاز آستنیت به مارتنسیت به دست می آید که به علت کاهش دما یا اعمال فشار بدست می آید. در دمایی بالاتر از میدان دمای تبدیل، آلیاژ NiTi از آستنیت با سختی بالا و انعطاف پذیری پایین تشکبل می شود، جایی که در دمای پایین از مارتنزیت تشکیل می شود و سختی کم و انعطاف پذیری بالا را نشان می دهد.

به دلیل اینکه مقاومت شکستگی یک ویژگی مکانیکی بسیار مهم است و عملکرد فایلهای روتاری NiTi را در طول آماده سازی کانال ریشه تحت تاثیر قرار می دهد، پیشرفت های قابل توجهی در پروسه تولید از طریق عملیات حرارتی و تغییر هندسه فایل ایجاد شده است. علاوه بر این جامله و همکارانش گزارش دادند که دمای محیط مقاومت چرخه fatigue فایلهای سوپر الاستیک NiTi را تحت تاثیر قرار می دهد. آنها دریافتند که مقاومت چرخه fatigue در دمای مشابه سازی شده بدن کمتر از پایین ترین دما بوده است. PTG  در سال 2014 با استفاده از هندسه فایلهای جهانی pro Taper به فروشگاه ها معرفی شدند.

فایهای PTG  نشان دهنده الگو های توزیع تنش-کرنش متفاوت،  رفتار های تبدیل و رفتار های fatigue است که منجر به توسعه انعطاف پذیری و مقاومت چرخه ای fatigue می شود.

علاوه بر این پیشنهاد می شود کانال با محلول هیپوکلریت سدیم آبیاری شود. Naocl در غلظتهای بین 0.5% و 6% برای مواد آنتی باکتریال و فعالیت انحلال بافت استفاده می شود، به ویژه در درجه حرارت بالا.

انجام آزمایش در درجه حرارت کنترل شده که نزدیک به دمای بدن است از نظر بالینی مرتبط تر است. همچنین تاثیر غلظت مایع آبیاری، در فایلهای عملیات حرارتی به اندازه کافی مورد توجه قرار نگرفت، بنابراین هدف از این مطالعه، تعیین تاثیرات Naocl  در دمای مشابه سازی شده بدن با غلظتهای مختلف در چرخه fatigue فایلهای PTG  و مقایسه آن با دمای اتاق و دمای 60 درجه سانتی گراد است.

فرضیه صفر بیان می کند که Naocl هیچ تاثیری روی مقاومت چرخه fatigue  فایل PTG ندارد.

متدها

135 عدد فایل PTG F₂ به طور مساوی به 9 گروه 15 تایی تقسیم شدند. همه فایل های استفاده شده 25 میلی متر طول داشتند. قبل از انجام آزمایش، فایلها از نظر نقص و بدشکلی با بزرگنمایی بررسی شدند، هیچ کدام مستثنی نشدند. آزمایش چرخه fatigue با استفاده از کانالهای مصنوعی پر شده با بلوک های استینلس استیل و با تکنیک میکرو ماشینهای لیزری با ابعاد بزرگتر از ابعاد فایل PTG F_{2 انجام شد.}

کانال زاویه اننای 60 درجه و شعاع انحنای 5 میلی متر داشت و مرکز انحنا 5 میلی متر دور تر از نوک فایل قرار داشت. کانال مصنوعی برای جلوگیری از لغزش فایل و تعیین زمان شکستن فایل پر از شیشه شد.

بلوک در داخل یک گیرنده که با آب مقطر پر شده بود ثابت شد، 2.5% Naocl، یا 5.25% Naocl. دما روی 25، 37 یا 60 درجه سانتی گراد تنظیم شد.

قطعه دستی موتور روتاری ریشه روی دستگاهی نصب شده بود که امکان برقراری مجدد و ثابت کردن فایل را در داخل کانال فراهم می کرد. فایل 19mm دورتر از نوک آن در داخل کانال قرار گرفت. فایل طبق دستورالعمل تولید کننده با سرعت rpm 300 می چرخید تا اینکه شکستگی ایجاد کند.

زمان شکستگی در عرض چند ثانیه ثبت شد و تعداد چرخه ها تا شکستگی با فرمول زیر محاسبه شد:

زمان شکستگی به ثانیه/NCF=rpm*60

فرآیند های آزمایشی با اوپراتور واحدی انجام شد. برای عملکرد خورندگی Naocl، کانال متالیک مصنوعی با مشاهده همه نشان های خورندگی جایگزین شد. طول قطعه با استفاده از میکروسکوپ هیروکس دیجیتال اندازه گیری شد. سه فایل شکسته شده از هر گروه با الکل تمیز شدند و سطوح شکسته شده بوسیله میکروسکوپ الکترون یاب مورد بررسی قرار گرفتند.

تجزیه و تحلیل آماری

به علت اینکه توزیع داده طبق تست shapiro-wilk (p=0.002) غیر عادی بود و داده با تستهاس kruska-wallis و مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت  همه آنالیزها بوسیله  نرم افزار SPSS ورژن 22 در سطح 5% مورد بررسی قرار گرفت.

نتایج

میانگین و انحراف استاندارد NCF برای فایلهای PTG F₂ تحت غلظت ها و دماهای مختلف آبیاری در جدول شماره 1 ارائه شده است. فایلهای PTG F₂ در آب مقطر در دمای 25 درجه سانتی گراد دارای بالاترین درجه NFC است در حالیکه در 5.25% از Naocl در 60 درجه سانتی گراد کمترین مقدار را دارند. در هر محیط آزمایشی، نتایج نشان داد که هر چقدر دما بالاتر باشد، NFC پایین تر است. در غلظت 2.5% هیچ تفاوت بالینی بین 25 و 37 درجه سانتی گراد پیدا نشد. به علاوه برای هر دمای تستی Naocl باعث کاهش NFC شد به ویژ] در غلظت های بالا.

طول قطعات شکسته شده بین 4.1 ± 0.77 و 5.2 ± 0.78 mm بود.

سطوح شکستگی PTG F₂ که در دماها و آبیاری های مختلف ظاهر شدند و با میکروسکوپ های الکترونی قابل مشاهده بودند نشان دهنده ویژگی های معمول چرخه fatigue از جمله یک یا دو محل ترک خوردگی، و ناحیه شکستگی سریع با فرورفتگی ها بود. سطح مقطع شکست فایل های آزمایش شده نشان داد که شروع ترک در لبه های برش، با ناحیه ای از فرو رفتگی های میکروسکوپی بر روی سزوح شکست ایجاد می شود.

بحث و بررسی

شکستگی چرخه fatigue یکی از مکانیزم های پیشنهاد شده است که ممکن است منجر به شکستگی فایل NiTi شود. نشان داده شده است که دمای محیطی، مقاومت fatigue را تحت تاثیر قرار می دهد. با وجود این، بررسی تاثیر دمای محیطی با تاثیر Naocl در غلظت های مختلف در چرخه fatigue ممکن است بسیار مرتبط تر باشد. در این مطالعه نشان داده شد که غلظت و دمای مایع آبیاری تاثیر زیادی بر چرخه fatigue دارد. مقاومت fatigue  زمانیکه محلول مایع آبیاری از آب مقطر به Naocl تغییر یافت تاثیر منفی داشت به ویژه در غلظت بالا (P<0.05) و زمانی که تست دما افزایش یافته بود (P<0.05).

هانگ و همکارانش تمایلات مشابه K_{3 و فایل های Vortex  با آب مقطر و 5.25 درصد Naocl  در دماهای مختلف پیدا کردند. بنابراین فرضیه صفر باید رد شود.}

شکل 1. ظاهر میکروسکوپی الکترونی رویشی فایل های PTG F₂ پس از آزمایش چرخه fatigue تحت شرایط مختلف A) آب در 25 درجه سانتی گراد، B) آب در 37 درجه سانتی گراد، C) آب در 60 درجه سانتی گراد، D)ا 2.5 درصد Naocl در 37 درجه سانتی گراد، F)ا 2.5 درصد Naocl  در 60 درجه سانتی گراد، H)ا 5.25 درصد Naocl در 37 درجه سانتی گراد و I)ا 5.25 درصد Naocl  در 60 درجه سانتی گراد.

a) نشان دهنده ناحیه خط fatigue است. b) نشان دهنده سریع ترین ناحیه شکستگی است.

کانال های مصنوعی با ابعاد بسیار نزدیک به فایل آزمایش شده، ساخته شده اند تا تغییرات جزئی در موقعیت مکانی فایل را که می تواند بر مقادیر NCF تاثیر بگذارد حذف کند.

مطابق با مطالعات قبلی، طول قطعه در بالاترین منطقه شکستگی در حدود 4.1 تا 5.2 میلی متر بود که نشان می دهد. نقطه حداکثری تنش و فشار در هر شرایط مشابه است. این کار تولید دوباره فایل در مسیر دقیق را تایید می کند.

کانال مصنوعی با زاویه انحنای 60 درچه سانتی گراد و با شعاع انحنای 5 میلی متر استفاده شد. زیرا مطالعات چرخه fatigue اکثرا بر اساس این ابعاد هستند. مطالعات قبلی برای تست چرخه fatigue از لوبریکانت یا آب مقطر استفاده می کردند. با این وجود، این مطالعه از Naocl  با غلظت های مختلف استفاده کرده است. زیرا تاکید شده که ریشه کانال با چنین محلولهای فعالی مرطوب نگه داشته شود.

Naocl می تواند با حذف نیکل از سطح فایل، نیست میکروپیتینگ شود که ممکن است خواص فایل NiTi را به خطر بیاندازد. اگرچه نتایج حاضر در تایید مطالعات قبلی هستند که در آنها چرخه fatigue در محلول Naocl، ان سی اف را کاهش می دهد، این تفاوتها می تواند با تنوع در متد های اتخاذ شده توضیح داده می شود. آزمایش ها در این مطالعات اخیر بعد از قرار دادن ابزار ها در Naocl  برای مدت زمان متفاوت انجام شدند. با این وجود، آنها موقعیت بالینی آماده سازی کانال ریشه را منعکس نمی کنند زیرا با وجود محلول Naocl   در کانال انجام می شود. در مطالعه حاضر، Naocl در طول تست چرخه fatigue استفاده می شد و نشان داد که تاثیر عکس در طول عمر فایل های PTG دارد بخصوص با 5.25 درصد Naocl.

مقاومت پایین به شکستگی در مواجهه با Naocl ممکن است به مناطق خورنده القایی نسبت داده شود که ممکن است مقاومت به چرخه fatigue فایل را کاهش دهد. علاوه بر این، در مقایسه با 2.5 درصد Naocl، غلظت بالایی از Naocl باید وجود داشته باشد تا تاثیر منفی بسیاری در رفتار fatigue به علت افزایش مقدار کلرین موجود که به آلیاژ حمله می کند داشته باشد.

اگرچه فایل برای مدت کوتاهی در تماس Naocl بود ولی کاهش آشکاری در NCF داشت. هانگ و همکارانش طول عمر کمتری در 5.25 درصد Naocl نسبت به آب پیدا کردند. بر اساس این تفاوت ها، انجام مطالعات انحنا در فایل های NiTi در آبیاری های ایندودونتیک باید موقعیت های بالینی مشابهی را تضمین کند.

عملیات حرارتی اضافی بعد از فرایند مکانیکی، رویکردی اشت که برای افزایش دمای تبدیل به سطح نزدیک دمای استفاده می شود. بر این اساس با اعمال فشار کم یا کاهش جزئی دمای اطراف، به تبدیل فاز آغاز می شود. دمای تبدیل بالا نشان دهنده این است که PTG درجه ای از مارتینزنت در دمای شبیه سازی شده بدن دارد و دارای درصد بالایی از مارتنزیت در دمای پایین دارد (برای مثال دمای اتاق).

بنابراین هر چقدر دمای اطراف پایین تر، رفتار مارتینزیت، انعطاف پذیری و ترک خوردگی fatigue بالاتر است. به دلیل اینکه عملکرد فایل های NiTi به دمای تست حساس است پس در دماهای مختلف رفتار های متفاوتی نشان می دهند. تغییر دمای تست تاثیر زیادی روی رفتار مقاومت چرخه فایل های معمول آستنیتی NiTi دارد که همان مقدار هم روی فایل های NiTi تازه معرفی شده با عملکردهای ویژه دارد.

مطالعات متعددی در دمای اتاق انجام شد که گمان می رود که ویژگی های NiTi را بالقوه تغییر دهد. با این وجود، این کار موقعیت و شرایط بالینی واقعی را انعکاس نمی دهد. علاوه بر این، گرم کردن محلول Naocl تا 60 درجه سانتی گراد برای افزایش واکنش شیمیایی و آنتی باکتریال و عملکرد انحلال بافت پیشنهاد می شد. با این وجود، مطالعه حاضر نشان داد که Naocl در دمای بالا شکستگی فایل را تسریع می کند.

نتیجه گیری

با وجود محدودیت های موجود در این مطالعه، نشان داده شد که غلظت و دمای آبیاری نقش مهمی در عملکرد فایل های ایندودونتیک دارد که از آلیاژ حرارتی NiTi ساخته شده است. محلول آبیاری و دمای شبیه سازی بدن باید در مطالعات شکست فایل های NiTi

مدنظر باشد. مطالعات بیشتری نیاز است تا عملکرد فایل های NiTi را تست کند که با فرآیند های تولید مختلفی که تحت محلول های آبیاری دیگر مانند EDTA ساخته شده است. مطالعات بیشتری باید روی شکست پیچشی فایل ها و تاثیر برش ها تحت شرایط دمای شبیه سازی شده بدن انجام شود.

ترجمه: سعیده اقدام