Instrumentação

Desvendando a Fratura de Instrumentos Mecanizados

Frente à problemática da fratura inesperada de instrumentos mecanizados de níquel-titânio, torna-se imprescindível o conhecimento dos motivos que levam tais instrumentos a se separarem, durante seu uso, mesmo após poucas utilizações. Em posse desses conhecimentos, podemos tomar providências que previnam ou até mesmo evitem as fraturas prematuras dos mesmos.

Todos as limas utilizadas em Endodontia são compostas por ligas metálicas, as quais são formadas por moléculas que possuem ligações entre si. Quando qualquer liga metálica sofre um carregamento de forças, há uma deformação pelo reposicionamento das moléculas, componentes desta liga. Enquanto essa deformação não exigir qualquer mudança no formato estrutural dessa molécula, a liga volta ao seu formato inicial, sem nenhuma deformação, quando o carregamento for retirado. Essa é a fase elástica, onde a liga se mantém na fase cristalina, denominada Austenítica, sua fase de repouso, com todas as suas características originais. Em um certo momento, caso o carregamento continue aumentando, pode ocorrer uma mudança na estrutura das moléculas, para que a liga continue se deformando. A partir deste momento, mesmo com a retirada do carregamento, a liga ficará permanentemente deformada. Essa é a fase plástica, onde a liga metálica passa para a fase denominada Martensítica, alterando a sua forma cristalina. Nessa fase, a liga perde algumas de suas propriedades originais e fica mais frágil ao rompimento. Assim, quando as limas estão em uso, estas sofrem esses carregamentos, e eventualmente podem passar da deformação elástica para a plástica, tornando-se mais susceptíveis às fraturas. O aço inoxidável possui uma fase elástica curta, deformando-se facilmente com pequenos carregamentos, porém apresenta uma longa fase de deformação plástica, resistindo à fratura mesmo depois de grandes deformações. O Níquel-Titânio, utilizado na confecção de limas para acionamento em motores elétricos, é diferente. Devido a sua grande flexibilidade, possui uma fase elástica muito longa, suportando grandes carregamentos sem se deformar permanentemente. Em contrapartida, apresenta uma fase plástica relativamente curta, rompendo-se com facilidade quando sofre carregamentos após deformar-se, já nesta fase dita plástica.

Dois são os tipos de carregamentos que toda liga metálica, usada para confecção de instrumentos endodônticos, sofre quando em utilização: forças flexurais e forças torsionais.

As flexurais, são aquelas que forçam o dobramento do instrumento no seu longo eixo, formando um arco de flecha. Essas forças exercem sua ação quando os instrumentos estão em rotação (contínua ou não) na secção curva dos condutos radiculares. Dessa forma, em condutos retos, praticamente não existem forças flexoras nos instrumentos. Quanto maior o grau de curvatura e quanto mais brusca a mesma ocorre (menor raio), piores são as tensões pela flexão das limas, ou seja, mais rápido o metal alcançará o seu limite, até acabar fraturando. Quanto mais rápido o instrumento estiver sendo acionado pelo motor, menor a vida útil desse metal em questão. E como esse tipo de carregamento trabalha flexionando a liga metálica, então quanto mais flexível essa liga, menos susceptível esta será à fadiga, e teoricamente, maior o tempo que suportará sob esse tipo de esforço.

Já as torsionais, são forças que não tem quaisquer relações com curvaturas. Elas se caracterizam pelas forças que diminuem a velocidade de rotação de um instrumento, quando este toca as paredes do conduto. Assim, se um instrumento estiver girando a 300 rpm e for inserido em um conduto, quanto este tocar as paredes do mesmo, a dentina irá exercer uma resistência ao corte, que pode frear ou diminuir a velocidade do instrumento, naquela determinada região. Como o motor não está programado para diminuir a sua velocidade, continuará mantendo a mesma, independente do que ocorre no restante do instrumento, assim, teríamos dois prováveis acontecimentos:

1-) O motor irá continuar sua velocidade atual, diferente da velocidade da secção do instrumento em ação, diminuída pelo atrito com a dentina. Se isso ocorrer, as espiras da lima irão torcer sua estrutura para compensar as diferenças de velocidades entre as partes. Quanto maior a diferença de velocidade, mais rápida a deformação da liga metálica ocorrerá. Isso irá durar, até que seja retirada a pressão e o instrumento diminua o seu atrito com a parede do conduto, voltando a igualar sua velocidade com a do motor. Nesse ponto, dependendo da flexibilidade da lima em questão,  bem como, da angulação de deformação da espira, o instrumento pode voltar a sua forma original ou manter-se deformado permanentemente. No primeiro caso, mesmo voltando à sua forma original (mantendo sua fase austenítica), a liga ficará enfraquecida naquela região, podendo apresentar micro-rachaduras e estriações microscópicas na sua estrutura. No segundo caso, estando deformada (alterando sua forma cristalina para martensítica), a liga se apresentaria com muitas rachaduras e estriações na sua estrutura, comprometendo seriamente a resistência da mesma para usos futuros, necessitando ser descartada imediatamente.

2-) O motor irá cessar o movimento, impedindo que o instrumento sofra o estresse da torção, explicado acima. É claro que, dependendo da fase em que o motor cessar o movimento, já pode ser tarde demais para a liga sob pressão, podendo a mesma já ter sofrido deformação temporária ou até mesmo permanente. Isso vai depender da regulagem de torque usada no momento. Essa força de rotação selecionada no motor, permite ao operador escolher a quantidade de energia que o mesmo irá aplicar na rotação de cada instrumento. Limas mais calibrosas necessitarão de mais energia para funcionar, em contrapartida, limas mais delgadas, podem fraturar com excesso de energia, e requerem regulagens mais baixas de torque. Caso esse torque esteja adequadamente ajustado para cada instrumento em utilização, o motor irá cessar o giro e reverter o acionamento, em caso de excesso de força exercida pelo operador, prevenindo as distorções e/ou fraturas.

Enfim, o que irá determinar a quantidade de deformação das espiras é a velocidade de acionamento do motor, que quanto mais alta estiver, mais rápida pode distorcer essas espiras, em um instrumento sob atrito ou apreensão no interior do conduto. E o que irá determinar se o acionamento irá cessar ou não, é essa força programada no motor, já chamada de torque. Níveis altos de torque suportam muita pressão, exercida na lima pelo conduto, e continuam a manter o acionamento do motor, com a mesma velocidade. Níveis baixos de torque cessam o acionamento quando alguma pressão é aplicada no instrumento. Essa regulagem funcionará como um sistema de segurança contra a apreensão dos mesmos. Assim que a lima entra em contato com a dentina, qualquer pressão em demasia faz o motor parar de funcionar, impedindo a torção das suas espiras. Como esse carregamento não é influenciado por qualquer flexão do instrumento, quanto mais metal e quanto menos flexível a secção atingida, mais tempo a mesma suportará a incidência de tais forças.

A cinemática reciprocante, também segue essas regras, porém, como a rotação não é contínua e se alterna entre os lados, o componente da torção é muito menor do que àquele relativo à rotação contínua. Por esse motivo, os programas reciprocantes não permitem alteração de torque, visto que esse, necessita ser alto para permitir o funcionamento do instrumento, torque o qual, já vem pré-programado nos motores em questão. 

Muito bem, tendo explanado as principais maneiras de se fraturar um instrumento, ficamos com as perguntas: como evitá-las? E qual o impacto que cada uma das duas forças tem na fratura das limas?

Estudando a fundo a literatura, encontramos diversos trabalhos de análises de fratura, chamados fractografias. Dois são os tipos de fractografias apresentadas pelos estudos, a longitudinal e a transversal. Longitudinal é aquela onde as limas fraturadas são analisadas lateralmente, com uma vista longitudinal de suas espiras e da ponta fraturada. Como não é possível, por esse método, ver a secção separada, os resultados tem sido controversos em relação ao modo de fratura identificado. Já na fractografia transversal, a secção (superfície) fraturada é vista de frente, podendo-se identificar todos os componentes da superfície em questão. Por esse método, é possível notar as rachaduras e marcas irregulares da separação (normalmente atribuídas a instrumentos fraturados por flexão), marcas circulares de abrasão, como círculos concêntricos do centro para a periferia da secção (atribuídas a instrumentos fraturados por torção) e marcações mistas, quando os métodos são combinados. Percentualmente, apenas uma pequena quantidade de limas possui marcas de fratura por torção e mistas, enquanto que as marcas de fratura por fadiga podem ser encontradas na maioria esmagadora dos casos. Com resultados como estes, fica bem claro entender porque a literatura baseou tantos e tantos trabalhos em estudos de esforços flexurais ao longo das últimas décadas. E também porque os fabricantes sempre concorrem para ver quem consegue desenvolver o instrumento mais flexível. Se a flexão é a maior causadora de fraturas, então, quanto mais flexível o instrumento, mais resistente ele será. Assim, nada mais temos a fazer do que estudar um pouco dessa literatura sobre flexão.

Com alguns poucos trabalhos lidos, podemos notar que os instrumentos, durante os testes, chegam a valores absurdos em número de rotações, em curvaturas intermediárias e acentuadas, sem fraturar. O que daria pra instrumentar uma quantidade muito maior de condutos do que aquela recomendada pelos fabricantes. Mas por que então os instrumentos falham com tão poucos usos clínicos, se os estudos mostram que a flexão é o maior motivo de fratura, e se a mesma permite aos instrumentos girar consecutivas vezes em regime de flexão, sem fraturar? Alguma coisa nessa história precisa ser desvendada. Os instrumentos giram quantidades absurdas de voltas sem fraturar, pois são testados em tubos ocos com óleo lubrificante ou curvados por pinos em dois ou três pontos da lima, mas em nenhum desses casos sofrem a pressão exercida pela dentina, provocando redução de velocidade e a torção das espiras, como já citado anteriormente. Quando ambos ocorrem ao mesmo tempo, a estrutura metálica não suporta mais do que poucos segundos antes de fraturar. Estudos torsionais são poucos na literatura, mas mesmo assim, conseguimos entender que, quando a espira sofre torção, com poucos graus de angulação, inúmeras repetições são possíveis antes da fratura. Porém, quando se aumenta o ângulo de torção, caem vertiginosamente o número de repetições. Precisamos entender que, a cada bicada (movimento de penetração e remoção do instrumento acionado) que damos no conduto, uma pequena torção acontece. Quanto mais rápido o giro da lima, quanto maior o torque, quanto mais pressão for exercida na penetração, e quanto mais tempo o instrumento ficar em contato com as paredes, pior será a angulação de tal torção, podendo chegar até mesmo a deformar a estrutura das espiras. Como as forças flexurais só agem em canais com curvaturas maiores, e a torção acontece toda vez que o instrumento acionado toca as paredes da dentina, qual será a força mais envolvida nas fraturas? A que ocorre só em canais curvos ou a que ocorre em todos os condutos?

Dessa maneira vemos o quão equivocadas estão algumas publicações encontradas em nossa literatura. Sabendo disso, podemos agora nos importar em evitar não o esforço flexural, o qual basta excluir os condutos com maiores curvaturas para diminuir o problema, mas sim os esforços torsionais, que ocorrem em todos os casos onde a lima toca as paredes dos condutos. Tendo isso em mente, fica claro que se reservarmos um kit de limas para condutos retos ou com curvaturas leves, esse kit poderia alcançar um alto número de reutilizações. O que precisaríamos fazer então, é idealizar uma sequência que sofresse o mínimo possível com a torção, e isso só pode ser conseguido se soubermos quais são as secções de cada lima que comumente são mais atingidas por essas forças torsionais. Se pudermos aumentar essas secções manipulando a sequência dos instrumentos para que elas sejam as maiores possíveis, então conseguiríamos uma grande resistência a esses esforços torsionais, levando a liga metálica ao seu limite antes de se fraturar. Daí conseguiríamos um alto número de reutilizações para condutos com curvaturas leves, reduzindo assim o custo dos instrumentos por tratamento.

O maior problema ainda seria a instrumentação de condutos muito curvos, onde as forças flexurais agem em demasia. Como limas mais flexíveis suportam mais essas pressões flexurais, elas teoricamente seriam as mais indicadas para esses casos. Porém estamos esquecendo de um detalhe, as forças torsionais ocorrem em todos os condutos, inclusive nos curvos. Então temos duas forças completamente diferentes agindo no instrumento. Uma que o flexiona ao girar em funcionamento, o que atingiria menos os instrumentos mais flexíveis. E outra que tende a torcer estrutura da lima, deformando sua espiral, o que atingiria mais os instrumentos mais flexíveis. Dessa maneira, temos duas forças diferentes em ação, atingindo demasiadamente limas, com características completamente opostas. Se eu utilizar uma lima mais flexível, ela sofrerá menos pela flexão da sua estrutura, mas sofrerá mais pela torção da sua estrutura. E se eu utilizar um instrumento mais rígido o resultado será o inverso, sofrendo mais pela flexão e menos pela torção. Aí é que está o problema, é fisicamente impossível escolher um instrumento flexível e resistente ao mesmo tempo, pois essas características não podem existir juntas na mesma liga e nas mesmas condições, pelo menos não por enquanto. Por isso os fabricantes continuam a estudar novos tratamentos para as ligas atuais e até possivelmente novas ligas, que venham a sanar esse grande problema!

Falar sobre os tratamentos das ligas.
Hoje, temos vários tipos de tratamentos das ligas metálicas com o intuito de melhorar as características físico-mecânicas das mesmas.
Retornando ao problema anterior, para conhecermos as prováveis secções que sofrerão as torções, precisei construir uma ferramenta que computasse tudo isso automaticamente sempre que eu alterasse o instrumento ou a posição de penetração do mesmo, bem como o torque usado para acioná-lo. Desse modo conseguimos visualizar claramente todos os toques e intensidade dos mesmos no uso de cada lima, podendo assim manipular a sequência até que ela atingisse as maiores secções possíveis nas áreas torcidas.
 
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