Cyclic fatigue resistance of Nickel-Titanium reciprocating instruments tested with an innovative kinematics

Abstract

Aim: To evaluate cyclic fatigue resistance of different Nickel-Titanium instruments tested with an innovative reciprocating kinematics. Methodology: Eighty Nickel-Titanium reciprocating instruments were tested in cyclic fatigue resistance: WaveOne Primary (n = 20), WaveOne Gold Primary (n = 20), Reciproc R25 (n = 20) and Reciproc Blue R25 (n = 20). The cyclic fatigue of each brand was measured with two different motors and kinematics settings: (1) X-Smart Plus (Denstply Maillefer) used in “WaveOne All” or “Reciproc All” setting, according to manufacturer's instruction; (2) a 4:1 contra-angle (Cefla, Imola, Italy) with an experimental kinematics (Goldspeed EVOE4 – Cefla, Italy) (EVO) with different rotation angles and based on a sinusoidal acceleration. The time to fracture in an artificial stainless-steel canal (90° angle and a 5-mm radius of curvature) was digitally recorded. Mean life, beta (failure rate) and eta (characteristic life i.e. the number of seconds at which 63.2% of the product has failed) were calculated for each group and compared with Weibull analysis. Results: Instruments tested with the kinematics EVO presented higher values of eta in all groups. Reciproc Blue showed the highest eta value (233.05) and Wave One Gold the lower failure probability (46.98%). Wave One instruments showed similar fatigue resistance when tested with EVO or X-Smart. Conclusion: Tested kinematics with different angles and based on sinusoidal reciprocating acceleration had a positive impact on fatigue lifetime of reciprocating instruments. Present findings suggest the possibility of future improvements in the clinical use of reciprocating files. Riassunto: Obiettivi dello studio: Scopo dello studio è stato quello di valutare l’impatto di una nuova cinematica con differenti angoli di rotazione e controrotazione sugli strumenti disegnati per il movimento di reciprocazione. Materiali e Metodi: La fatica ciclica di 80 strumenti NiTi reciprocanti è stata misurata in un canale metallico artificiale con angolo di 90° e con raggio di 5 mm, con diverse cinematiche di reciprocazione.Sono stati testati 8 gruppi di strumenti (n = 10): Gruppo 1: WaveOne Primary in modalità “WaveOne All” utilizzando il motore X-Smart Plus (Dentsply Maillefer); Gruppo 2: WaveOne Gold Primary (Dentsply Maillefer) in “WaveOne All” con X-Smart Plus; Gruppo 3: Reciproc R25 (VDW) in “Reciproc All” con X-Smart Plus; Gruppo 4 Reciproc Blue (VDW) R25 in “Reciproc All” con X-Smart Plus. Altri 4 gruppi degli stessi strumenti sono stati testati utilizzando la nuova cinematica di reciprocazione (EVO E4, Cefla, Imola, Italy) con angoli differenti e basata sul concetto di accelerazione sinusoidale, utilizzando uno specifico motore sperimentale con un contrangolo 4:1 (CEFLA, Imola, Italy). Gruppo 5: WaveOne Primary in modalità “WaveOne” utilizzando il sistema EVO E4 (Cefla); Gruppo 6: WaveOne Gold Primary in “WaveOne” con EVO E4; Gruppo 7: Reciproc R25 in modalità “Reciproc” con EVO E4; Gruppo 8: Reciproc Blue R25 in “Reciproc” con EVO E4.L’analisi statistica Weibull è stata utilizzata per calcolare e confrontare la media (mean life), beta (failure rate) e eta (il numero di secondi cui il 63.2% degli strumenti ha fallito). Risultati: Gli strumenti testati con cinematica EVO E4 hanno dimostrato un tempo medio (mean life) di frattura per fatica ciclica superiore agli strumenti testati con le cinematiche convenzionali di reciprocazione, in ogni gruppo. I Reciproc Blue hanno mostrato i più elevati valori di resistenza (233.05 eta) mentre i WaveOne Gold hanno dimostrato la più bassa probabilità di fallimento (46,98%). Conclusioni: La nuova cinematica di reciprocazione basata su angoli differenti ed accelerazione sinusoidale ha dimostrato avere un impatto positivo sulla resistenza alla fatica ciclica degli strumenti testati. Inoltre è stato confermato che i nuovi trattamenti termici delle leghe migliorano le proprietà meccaniche degli strumenti. I risultati di questo studio aprono nuovi scenari sulle dinamiche di utilizzo dei sistemi reciprocanti ad oggi disponibili. Keywords: Cyclic fatigue, Endodontic instrumentation, Kinematics, Nickel-titanium instruments, Reciprocating motion, Parole chiave: Cinematica, Fatica ciclica, Strumenti Nichel-Titanio, Strumentazione endodontica, Movimento reciprocante