Philippe Sleiman I Twisted File: la più grande generazione di strumenti rotanti in nichel titanio Gli strumenti rotanti in nichel titanio (NiTi) sono comunemente costruiti per incisione della lega nichel titanio, che contiene dal 54 al 57 % di nichel. Fino ad oggi tutti gli strumenti rotanti NiTi (tranne uno) sono stati costruiti molando un filo di NiTi (diversamente dagli strumenti in acciaio che vengono semplicemente attorcigliati per costruire una lima o un allargacanali). Di conseguenza, gli strumenti NiTi possono presentare delle tipiche imperfezioni, come segni di fresature, lame arricciolate etc. L incisione della lega NiTi comporta dei limiti sulle possibili geometrie delle sezioni degli strumenti NiTi. Questo ha delle conseguenze sull efficacia clinica. Sono stati fatti numerosi tentativi per fabbricare strumenti rotanti in NiTi con diversi metodi e con leghe che avessero diverse memorie di forma. Purtroppo però, per una serie di motivi, nessuno di questi tentativi ha avuto successo dal punto di vista commerciale. Il processo di incisione del NiTi crea delle microfratture sulla superficie del metallo che possono rappresentare l origine della frattura degli strumenti se il metallo viene esposto ad eccessiva torsione e/o fatica ciclica. Tra gli altri metodi, sono stati usati vari trattamenti di superficie (più usato l elettro-polishing) nel tentativo di eliminare il rischio di rottura associato alle microfratture. Mentre l elettro-polishing ha dimostrato di riuscire a ridurre il potenziale di frattura, d altra parte il processo può smussare le lame degli strumenti rotanti in NiTi, riducendo così la loro efficacia di taglio. Gli strumenti rotanti in NiTi, nonostante i loro grandi vantaggi rispetto all uso delle lime manuali e delle frese di Gates Glidden, hanno dei limiti. Frattura, trasporto, difficoltà di sequenza, intasamenti, oltre ad altri problemi di minore importanza, sono tutte difficoltà legate all esperienza del clinico e alle difficoltà anatomiche del caso. In conseguenza di tutto ciò, ha avuto ovviamente valore continuare la ricerca di: - una nuova lega più robusta - un nuovo modo di costruire gli strumenti - una nuova sezione - una combinazione delle precedenti caratteristiche Approfondite ricerche nel tentativo di trovare metodi alternativi per incidere gli strumenti hanno portato a nuove conoscenze nel campo della scienza dei materiali e a modifiche nei disegni delle sezioni. I progressi fatti hanno portato alla possibilità di creare una fase cristallina del NiTi intermedia tra la austenite e la martensite, detta pre-martensite, nota anche come fase R. Nella fase R il NiTi può essere attorcigliato, cosa che è impossibile nella fase austenitica. Questa proprietà è alla base della creazione dei Twisted File (SybronEndo, Orange, Calif. USA). L attorcigliamento del NiTi impedisce di tagliare nella struttura granulare del metallo ed è responsabile delle numerose caratteristiche tipiche dei Twisted File. Ricerche condotte in maniera autonoma sui Twisted File hanno dimostrato che, grazie all utilizzo della fase Pag. - 18
L INFORMATORE ENDODONTICO Vol. 12, Nr. 1 2009 R, essi possono sopportare un torque molto maggiore, un maggior numero di giri e un maggiore stress quando ruotano in curva rispetto agli strumenti rotanti in NiTi tradizionali. I Twisted File sono notevolmente più resistenti grazie all attorcigliamento e al trattamento della loro superficie rispetto agli strumenti rotanti in Niti fabbricati per incisione. Queste avanzate funzioni e il disegno di questi nuovi strumenti sono in parte dovuti al diverso comportamento della struttura cristallina di questa particolare lega e della sua particolare memoria di forma quando sottoposta a stress. Il nichel titanio, in fase di riposo, è in fase cristallina. Sotto stress, modifica temporaneamente la sua fase cristallina in fase martensitica. Quando lo stress cessa, la lega torna in fase austenitica. Questa capacità di ritornare alla sua forma originale rende il nichel titanio una particolare lega dalla memoria di forma. In altre parole è superelastica in quanto può cambiare forma per poi tornare alla sua configurazione cristallina originale. Questa capacità è basata su un fenomeno conosciuto come formazione martensitica indotta da stress. La deformazione macroscopica (la curvatura dello strumento durante la sua funzione) è ottenuta dalla formazione della fase martensitica. Durante la prima fase di deformazione sotto stress, dalla austenite al momento in cui si piega (il momento cioè di deformazione della lima), la struttura cristallina della lega modifica gli angoli e le forme dei lati della struttura cristallina di base e torna poi alla fase simile quando lo stress viene rimosso. Questa è la caratteristica della forma di elasticità Hookiana (il tipo di elasticità in cui la deformazione o sollecitazione del materiale è proporzionale alla forza applicata, in accordo con la legge di Hooke). Dal livello della deformazione a quello della frattura il metallo mostra un plateau di deformazione da stress, un plateau che ha un costante livello di torque mentre l angolo di rotazione aumenta. In alternativa, se lo stress viene rimosso prima del punto di deformazione, la martensite torna alla fase precedente di austenite e il campione torna alla sua forma originale. Il nichel titanio, grazie alla sua memoria di forma, è 500 volte più flessibile dell acciaio. Il NiTi superelastico può essere sollecitato molte volte di più delle leghe metalliche ordinarie senza subire deformazione plastica, cosa che riflette il suo comportamento tipo gomma. Quanto detto fin ora, comunque, si osserva solo entro un particolare range di temperatura. La quantità di stress che uno strumento rotante in NiTi può assorbire durante il suo uso clinico prima di deformarsi si chiama deformazione elastica. Una volta che il metallo diventa deformato, diventa duttile o plastico, cioè è deformato ma non è ancora fratturato. Al limite della plasticità, il metallo non può più tollerare ulteriore deformazione e si frattura (Fig. 1). Per descrivere questo fenomeno più in dettaglio e il suo rapporto con i Twisted File, quando in fase austenite, una molecola di titanio al centro è circondata da otto atomi di nichel disposti a reti- Pag. - 19
PROFILO DELL AUTORE 1 Fig. 1. Austenite, martensite e fase R, fasi di trasformazione della lega Nichel Titanio. Il grafico mostra i cambiamenti del reticolo causati da stress esterni sull acciaio o sulla lega superelastica NiTi. Nell acciaio gli stress esterni causano inizialmente un cambiamento reversibile tipo Hookian nella fase elastica. Nella fase plastica, si attua una deformazione per un meccanismo chiamato scivolamento. Questa deformazione è irreversibile. Nella lega superelastica NiTi gli stress esterni causano un doppio tipo di accomodamento che è reversibile e scompare alla rimozione della forza esterna. Il Prof. Philippe Sleiman si è laureato in Odontoiatria presso la Lebanese University School of Dentistry nel 1989. Si è specializzato in Endodonzia presso la St. Joseph University ed ha ottenuto il PhD presso la Lebanese University Dental School. Ha scritto numerosi articoli su riviste internazionali. Ha brevettato la sua linea di strumenti con la Hu-Friedy ed ha contribuito allo sviluppo di numerosi progetti. Ha tenuto conferenze in numerosi congressi internacolo cubico, corrispondente alla struttura cristallina di base della lega di nichel titanio. In questo reticolo cubico perfetto, tutti gli angoli sono di 90 e tutti i lati sono uguali. Questa è chiamata anche fase parente o fase stabile della lega. Durante la terapia canalare, questo reticolo cubico è sottoposto ad uno sforzo di taglio che risulta in una struttura modificata intermedia tra la fase austenitica senza stress e la martensitica indotta da stress. Tra queste due fasi (austenite e martensite) ce n è una intermedia detta fase R che inizia dalla austenite al punto di deformazione. Fino a quel punto, il metallo torna alla fase precedente quando lo stress viene rimosso. Superato il punto di deformazione, la lega entra in una fase irreversibile (deformazione plastica) e il metallo sarà più soggetto a fratturarsi una volta raggiunto il limite di plasticità. Il riscaldamento e lo scaricamento delle forze può restaurare circa l 8% della tensione (8% della deformazione del metallo). La tensione al di là del valore limite (il punto di deformazione) resterà come deformazione plastica permanente. La temperatura di lavoro per gli strumenti con memoria di forma non deve allontanarsi troppo dal range di trasformazione, altrimenti le caratteristiche della memoria di forma possono risultare alterate. L utilizzo della fase R per i Twisted File comporta numerosi vantaggi, tra cui: - Il cambiamento della struttura cristallina garantisce durante la funzione un maggiore range di tollerabilità rispetto alla lega originale, che dà ai Twisted File un aumento del 100% di stress sopportato. - Il range tra il punto di deformazione e il punto di rottura del metallo non è costante, se paragonato al plateau della deformazione delle comuni leghe in nichel titanio. Durante la funzione dei Twisted File il livello di torque aumenta con l angolo di rotazione, fino a che raggiunge un livello superiore, chiamato livello di deformazione ultima. In questo momento, esiste un piccolo plateau di deformazione ad un livello costante di torque, prima della frattura. Questa caratteristica unica consente ai Twisted File di sopportare stress di un livello più elevato rispetto ad altri strumenti rotanti in NiTi con maggiore flessibilità, e questo è sicuramente un grande vantaggio clinico. In pratica, la fase R consente alla nuova lega di aumentare l elasticità Hookiana, caratteristica Pag. - 20
zionali. E istruttore presso la Lebanese University e istruttore internazionale presso la University of North Carolina. E membro dell International College of Dentistry e dell American Association of Endodontists. Il Prof. Sleiman ha il suo studio privato a Beirut, Libano, e a Dubai. L INFORMATORE ENDODONTICO Vol. 12, Nr. 1 2009 questa senz altro desiderabile. I vantaggi clinici derivanti da queste proprietà metallurgiche sono enormi, e tra questi: - minori fratture di strumenti - preparazioni canalari più rapide e più efficaci - minori rischi di trasporti canalari - maggiore flessibilità delle lime - minore numero di strumenti richiesti - le lime possono essere utilizzate con diverse sequenze, tra cui la crown-down - in molti casi si può utilizzare la tecnica del file singolo - se non si può eseguire la preparazione canalare con un singolo file, la maggior parte delle volte ne bastano 2 o 3 - i Twisted File possono essere usati ad una velocità maggiore rispetto agli strumenti NiTi fabbricati per incisione. L aumentata velocità di rotazione riduce lo stress torsionale sopportato da questi strumenti, riducendo il loro impegno contro le pareti dentinali. - i Twisted File possono essere utilizzati in tutti i tipi di canali. Non esistono curvature o anatomie canalari che richiedano l utilizzo di altri sistemi rotanti in NiTi. Il sistema Twisted File e il loro disegno I Twisted File sono disponibili in 5 conicità, 0.12, 0.10, 0.08, 0.06 e 0.04. Al momento sono disponibili solo con la punta di calibro 25, nelle lunghezze di 23 e 27 mm, con anelli lungo il gambo per controllare le varie lunghezze di lavoro. I Twisted File possono essere acquistati nella cosiddetta configurazione grande (0.10, 0.08 e 0.06) o nella piccola (0.08, 0.06 e 0.04), così come in misure singole. I Twisted File hanno: - una sezione triangolare - una punta pilota non attiva - un angolo delle lame variabile - l ampiezza e la profondità delle lame variabile - la lunghezza delle lame variabile nelle diverse conicità, tranne che per le conicità 0.04 e 0.06. Le lunghezze delle lame sono rispettivamente: * 0.04 15.20 mm * 0.06 15.20 mm * 0.08 12.00 mm * 0.10 9.60 mm * 0.12 5.45 mm - anelli sul gambo per controllare la lunghezza di lavoro - sono fabbricati da un unico filo di nichel titanio: il gambo fa tutt uno con il manico - un condizionamento della superficie che pulisce il metallo senza smussare le lame taglienti e che mantiene la durezza della lima - una codificazione con colore sia per la conicità che per la dimensione della punta. Dal momento che, come abbiamo già detto, i Twisted File hanno una punta fissa di calibro 25, la banda colorata in basso è per tutti rossa. La banda colorata in alto indica invece la conicità: * 0.12 porpora * 0.10 rosa * 0.08 acqua * 0.06 arancio * 0.04 verde chiaro - una codificazione colorata per le Pag. - 21
I Twisted File: la più grande generazione di strumenti rotanti in nichel titanio 2 Fig. 2. La sequenza dei Twisted File (SybronEndo, Orange, Calif., USA). diverse confezioni: * Nera Confezioni individuali * Blu Confezione assortita grande * Grigia Confezione assortita piccola Uso clinico dei Twisted File E necessario aver ottenuto un accesso rettilineo e il triangolo cervicale di dentina deve essere rimosso. L irrigazione deve essere abbondante e frequente. Dopo l inserimento di ogni Twisted File, il canale viene nuovamente irrigato, ricapitolato e lo strumento rimosso e pulito dai residui. Il canale deve essere pervio e allargato fino alla misura di una lima 15 manuale (cioè deve essere sempre creato il Glide Path). Il motore reciprocante M4 (SybronEndo, Orange, California, USA) è un ottimo strumento per minimizzare la fatica della strumentazione manuale e per creare un glide path predicibile ed efficace. I Twisted File vanno inseriti gentilmente, passivamente, cominciando dalle conicità maggiori alle minori, secondo le necessità. Non vanno mai forzati in direzione apicale. Quando si sente resistenza, devono essere rimossi. Devono essere inseriti nei canali già in rotazione e il loro inserimento in genere richiede 2 3 secondi. Clinicamente, quando s incontra resistenza si deve rimuovere il file. A questo punto si noterà che circa 4 5 millimetri delle lame sono piene di detriti. E difficile spiegare solo a parole quanto sia più facile sondare un canale e tagliare la dentina con questi strumenti, rispetto ai precedenti ricavati per incisione. La differenza è tangibile. La SybronEndo raccomanda di far ruotare i Twisted File a 500 giri. Vanno sempre inseriti già in rotazione e rimossi ancora in rotazione. Non devono mai essere usati da fermi nei canali. I Twisted File devono essere usati una sola volta, sia che si stia lavorando in un canale singolo che in un singolo molare. Per quanto riguarda il controllo del torque, è questione di preferenze cliniche. Possono essere montati su qualsiasi motore elettrico. Il motore Elements (SybronEndo, Orange, California, USA) è un ottima scelta grazie al suo controllo di torque, all autoreverse e all ampia gamma di velocità di rotazione. Non c è bisogno di utilizzare le frese di Pag. - 22
L INFORMATORE ENDODONTICO Vol. 12, Nr. 1 2009 Fig. 3. Caso clinico trattato con l utilizzo di un solo Twisted File. Fig. 4. Caso clinico ritrattato con l utilizzo di due Twisted File. 3 4a Gates-Glidden o le frese Largo per aprire gli orifizi dei canali per facilitare l inserzione dei Twisted File. Il sistema non ha bisogno di orifice openers per funzionare. Il più conico Twisted File introdotto nel terzo coronale è generalmente la maggiore conicità che viene poi portata nel terzo apicale. La scelta del primo Twisted File da inserire nel terzo coronale viene fatta in base alla dimensione iniziale del canale. Canali larghi e pervi di solito vengono inizialmente allargati con Twisted File 0.12 e 0.10. Canali di dimensioni medie con Twisted File 0.10 e 0.08. Canali stretti, curvi e sottili con Twisted File 0.08 e 0.06. Il Twisted File è flessibile e taglia talmente bene da consentire generalmente di portare all apice la stessa conicità che era stata usata inizialmente all orifizio. Sia che i Twisted File vengano usati come unico strumento o con la tecnica crown-down, la sensazione tattile che deriva dal loro utilizzo è la stessa. Molti canali consentono di essere preparati con un singolo file (circa il 30 50 %). Gli altri possono essere suddivisi in canali che richiedono due file e canali che ne richiedono tre. La scelta di quale tecnica usare, se uno, due o tre file, è 4b questione di preferenze personali. Con l esperienza, il numero di file utilizzati molto facilmente si riduce. La scelta se usare un solo file o due dipende in gran parte dalla capacità di apprezzare quando è il momento di rimuovere il file dal canale dopo la sua inserzione. Se il Twisted File viene inserito nel canale come è stato descritto qui e non si continua a spingere la lima quando dovrebbe essere rimossa, con i successivi inserimenti il clinico si renderà conto che esso raggiunge la lunghezza di lavoro dopo 3 o 4 inserzioni dello stesso strumento, specialmente se inizialmente a livello dell orifizio si è scelta la conicità giusta. La scelta iniziale della conicità è molto importante. Il Twisted File, grazie alla sua flessibilità e alla sua efficienza di ta- Pag. - 23
I Twisted File: la più grande generazione di strumenti rotanti in nichel titanio glio, consente l utilizzo nel terzo apicale di conicità più grandi di quelle utilizzate fino ad ora. Ad esempio, nella tecnica di utilizzo di un singolo file, nella maggior parte dei canali dei molari si può utilizzare per l intera lunghezza di lavoro la conicità 0.10. Questo non è mai stato possibile fino ad ora. Una conicità adeguata tra quelle elencate prima, scelta inizialmente e poi utilizzata per l intera lunghezza del canale, può garantire la formazione di una conicità continua per l intera preparazione. Protocollo di utilizzo e precauzioni Il Twisted File è di per sé molto sicuro. Detto questo, ci sono alcune considerazioni da tenere presente per farne un uso corretto: Perforazione apicale: è di vitale importanza che l operatore sia costantemente consapevole della sua posizione relativa all interno del canale. In altre parole, se la presunta lunghezza di lavoro è di 22 mm e l operatore comincia ad allargare il terzo apicale, è di importanza fondamentale accertare la finale e reale lunghezza di lavoro del canale prima di portare il Twisted File più in profondità nel terzo apicale. In alcuni casi, a causa della sua efficacia, è possibile che venga superata la costrizione apicale del forame e che l apice venga perforato. Stripping: a causa dell efficacia di taglio del Twisted File, se in un canale molto sottile si porta un Twisted File molto conico, si può creare una perforazione da stripping esattamente come succederebbe se si utilizzasse uno strumento rotante in NiTI costruito per incisione. A causa dell efficacia di taglio dei Twisted File, l uso della conicità maggiore, 0.12, deve essere limitato ai canali ampi, pervi, facilmente sondabili e con curvature minime. Negli incisivi centrali, nelle distali di molti molari inferiori, nelle palatine dei molari superiori etc., l uso della conicità 0.12 è un ottima scelta. Mentre non va mai usata, per esempio, nelle mesiali dei molari inferiori o nelle vestibolari dei superiori. Risposte alla domande più frequenti Quante volte si può usare il Twisted File? La SybroEndo raccomanda un uso singolo. Può essere montato su qualsiasi motore elettrico e il controllo del torque è una scelta personale del clinico. Nei canali estremamente curvi è necessario modificare la tecnica di utilizzo? La tecnica d uso dei Twisted File non richiede alcuna modifica se applicata nella maniera appena descritta. Questi strumenti infatti sono più che flessibili, abbastanza da risolvere anche i casi clinici più complessi. Quello che alcuni clinici possono fare è strumentare il canale inizialmente fino ad una conicità minore per poi portare una conicità maggiore, in altre parole usare i file con tecnica step-back nel terzo apicale. Per Pag. - 24
L INFORMATORE ENDODONTICO Vol. 12, Nr. 1 2009 esempio, da un punto di vista clinico, si può usare all inizio una conicità 0.04 alla lunghezza di lavoro per poi portare alla stessa profondità la conicità 0.06 o 0.08. Si possono usare i Twisted File nei ritrattamenti? I Twisted File possono efficacemente rimuovere la guttaperca, le paste e i Thermafil. In questi casi, eventualmente, così come è consigliato con altri strumenti rotanti in NiTi, può essere utile aumentare il numero dei giri per avere una maggiore efficacia. Qual è il cono e qual è il cemento utilizzato per adattarsi alla preparazione fatta con i Twisted File? Le preparazioni canalari eseguite con i Twisted File possono essere otturate con i coni di guttaperca Twisted File, cioè con i coni che si adattano perfettamente alle conicità e ai calibri di questi strumenti. Se il clinico usa un endodonzia adesiva, utilizzando per esempio prodotti come il RealSeal, in tal caso può utilizzare i vari coni Real- Seal di calibro 25 (SybronEndo, Orange, Calif., USA). Per quanto riguarda il cemento, con i coni di guttaperca Twisted File si può usare qualsiasi tipo di cemento endodontico disponibile sul mercato. La tecnica di otturazione non è minimamente influenzata dalla preparazione fatta con questi strumenti. Può infatti essere eseguita con la condensazione laterale, con le tecniche a caldo e con i Thermafil. Quanta pressione si deve esercitare al momento dell inserzione dei Twisted File? I Twisted File devono essere inseriti fino a sentire una leggera resistenza. Al momento in cui il clinico avverte questa resistenza, il Twisted File è pronto per essere rimosso. Di solito un canale risulta strumentato dopo 3 4 inserimenti, a volte di più, a volte di meno. Con l esperienza, diventa intuitivo capire qual è la pressione ottimale per quel particolare Twisted File che stiamo usando in quel canale. Se vedo che il Twisted File ha le lame svolte, devo gettarlo via? Si. Il Twisted File è uno strumento monouso: un canale o al massimo un dente (fino a 5 canali). Visto che i Twisted File sono disponibili in un unica misura, come si fa per ottenere un diametro apicale più ampio? Il clinico può ottenere un maggiore diametro apicale in qualsiasi maniera lo desideri. Alcuni clinici possono desiderare di creare diametri maggiori, mentre altri no. I Twisted File possono essere abbinati a qualsiasi altro sistema di strumenti rotanti in NiTi se il clinico lo desidera. Non è necessario usare le frese di Gates-Glidden, i Piezo reamers o qualsiasi altro orifice opener per allargare il canale inizialmente prima dei Twisted File. Pag. - 25
I Twisted File: la più grande generazione di strumenti rotanti in nichel titanio In cosa si differenziano i Twisted File dagli altri strumenti rotanti? La prima grande differenza consiste nel fatto che i Twisted File non sono strumenti fabbricati per incisione. La lega non è mai tagliata attraverso la sua originale struttura, cosa che produce delle micro-fratture. La lima viene attorcigliata per creare le lame e subisce un trattamento finale sulla sua superficie che mantiene la durezza del metallo così come l affilatura delle lame. Le conseguenze di questi parametri di fabbricazione possono essere meglio apprezzati clinicamente. Può il Twisted File essere usato come pathfinder nei canali calcificati? I Twisted File accorciano i tempi di lavoro, accorciano la fase di strumentazione e rendono più predicibile e tecnicamente più semplice per tutti i clinici la creazione di sagomature ottimali. Una conseguenza di ciò è il fatto che ci si deve rendere conto che deve essere modificato il protocollo dell irrigazione per consentire agli irriganti di penetrare in sufficiente quantità all interno dei canali e di essere esposti ai contenuti canalari per un tempo sufficiente per ottenere un adeguata detersione. Una maniera per ottimizzare l irrigazione consiste nel riscaldare gli irriganti e attivarli con gli ultrasuoni. In conclusione, dal momento che i tempi di sagomatura sono ridotti grazie all efficacia dei Twisted File, il protocollo di irrigazione deve essere modificato per assicurare la migliore detersione possibile. Il Twisted File è eccezionalmente resistente alla frattura, taglia estremamente bene ed è di gran lunga più flessibile rispetto ad altri strumenti. Vista questa robustezza, in molti casi è possibile cominciare in un canale che è stato sondato solo con un 10 o un 15 e da questo diametro iniziale minimo creare una preparazione finale, come detto precedentemente, con soli 3 o 4 passaggi. Deve essere d altra parte chiaro che il Twisted File non è stato disegnato per essere usato come pathfinder né per scavare all interno di calcificazioni. Quali sono le implicazioni cliniche dei Twisted File? Pag. - 26
L INFORMATORE ENDODONTICO Vol. 12, Nr. 1 2009 BIBLIOGRAFIA 1. Eggert C, Peters O, Barbakow F: Wear of nickel titanium Light speed instruments evaluated by scanning electron microscopy, J Endodon 25:494, 1999. 2. Serene TP, Adams JD, Saxena A: Nickel titanium instruments: Applications in Endodontics, St Louis, 1995, Ishiaku EuroAmerica. 3. Tripi TR, Bonaccorso A, Tripi V, Condorelli GG, Rapisarda E: Defects in GT rotary instruments after use: an SEM study, J Endodon 27:782, 2001. 4. Walia HM, Brantley WA, Gerstein H: An initial investigation of the bending and torsional properties of nitinol root canal files, J Endodon 14:346, 1988. Traduzione dell articolo originale The Twisted File: the great generation of rotary nickel titanium instruments Roots Vol.4 (2): 30-34, 2008 Pag. - 27