Un innovativo strumento endodontico cavo in Nichel-Titanio: dalla progettazione alla fabbricazione

Introduzione: Il comportamento meccanico degli strumenti rotanti in Ni-Ti è stato profondamente indagato negli ultimi venti anni, ma solo negli ultimi cinque, l’applicazione di simulazioni su design ottimizzati sulla base di precedenti ricerche ha permesso di raggiungere nuove conoscenze sul rapporto reciproco tra le caratteristiche geometriche e metallurgiche degli strumenti rotanti Ni-Ti. Lo scopo di questo studio è stato di indagare l'influenza della massa e del momento polare di inerzia sul comportamento torsionale/flessionale degli strumenti rotanti in nichel-titanio con differenti design, selezionare il design ideale per procedere alla sua cavitazione mediante femto-laser e realizzare lo strumento rotante cavo in Ni-Ti. Materiali e Metodi: sono stati progettati e messi in mesh quattro diversi modelli di strumenti utilizzando un software di ingegneria assistita da computer (SolidWorks; Dassault Systems, Waltham, MA). I modelli di strumenti condividevano le stesse caratteristiche, eccetto per la progettazione trasversale; è stata selezionata la geometria triangolare, rettangolare, quadrata e quadrata cava. È stata eseguita un'analisi degli elementi finiti simulando un test torsionale statico utilizzando il risolutore interno FEEPlus (Solid Works). Lo stress di Von Mises e il carico torsionale alla frattura sono stati calcolati dal software. Le simulazioni sono successivamente state condotte su strumenti già presenti sul mercato, di diametri simili a quello progettato, e con cross section triangolare, S-italica e rettangolare. Per la cavitazione è stato utilizzato il laser Carbide, un sistema a impulsi ultra-corti, femtosecondi e picosecondi, basato su tecnologia DPSS (stato-solido pompato a diodi, mezzo attivo Yb), integrato in una singola unità che combina energie di impulso dell’ordine dei µJ alte potenze medie. Perciò viene richiesto a questo dispositivo di centrare la cavitazione in una superficie da 0,89mm di diametro ad una superficie di 1,21mm di diametro e cavitarla fino ad una profondità di 14mm al massimo, e quindi ad un diametro rispettivamente di 0,33mm o di 0,37mm. È stata eseguita un'analisi di regressione lineare per indagare la relazione tra momento di inerzia polare, area trasversale, raggio del nucleo interno e massa per volume sulla resistenza torsionale degli strumenti rotanti in nichel-titanio. Risultati: Il momento di inerzia polare ha influenzato positivamente il carico torsionale massimo con il più alto livello di correlazione (R2 5 0,917), perciò è possibile affermare che più alto è il momento di inerzia polare, maggiore è il carico torsionale massimo alla frattura. In base a ciò, due strumenti con la stessa massa/mm e/o area della sezione trasversale potrebbero avere una diversa resistenza torsionale. La cross-section ideale per essere sottoposta a cavitazione è stata quella rettangolare, la tecnologia laser selezionata per cavitare il corpo dello strumento non ha ottenuto i risultati sperati, la lega Ni-Ti è risultata essere poco stabile termicamente sebbene fosse utilizzato un femto-laser a impulsi ultra-corti. Conclusioni: Considerata l’analisi del momento polare di inerzia, che può essere considerato il fattore trasversale più importante nella determinazione della resistenza torsionale degli strumenti rotanti sulla massa metallica e sull'area della sezione trasversale, è stato possibile progettare lo strumento cavo in Ni-Ti, ma attualmente non realizzarlo con una tecnologia sebbene tra le più sofisticate.