高速デジタルビデオイメージングで可視化されたProFile Rotary Instrumentsの連続または往復回転時の動的なねじりおよびサイクル破壊の挙動

Dynamic Torsional and Cyclic Fracture Behavior of ProFile Rotary Instruments at Continuous or Reciprocating Rotation as Visualized with High-speed Digital Video Imaging.

抄録

序論:

本研究では，ニッケルチタン製ロータリーインスツルメントの連続回転または往復回転におけるねじり荷重および繰返し荷重下での動的破壊挙動を，高速デジタルビデオ画像を用いて検討した。

INTRODUCTION: This study examined the dynamic fracture behavior of nickel-titanium rotary instruments in torsional or cyclic loading at continuous or reciprocating rotation by means of high-speed digital video imaging.

研究方法:

ProFileインストゥルメント（サイズ30，0.06テーパー，Dentsply Maillefer, Ballaigues, Switzerland）を，ねじり/連続（TC），ねじり/往復（TR），周期的/連続（CC），周期的/往復（CR）の4群に分類した（各群ともn=7とした）。ねじり荷重は，先端を万力で押さえて器具を回転させることで行った。周期的負荷には，38°の曲率を持つ特注の器具を用いた。高速度カメラを用いて動的破壊挙動を観察した。破断までの時間を記録し，破断面を走査型電子顕微鏡で観察した。

METHODS: The ProFile instruments (size 30, 0.06 taper; Dentsply Maillefer, Ballaigues, Switzerland) were categorized into 4 groups (n = 7 in each group) as follows: torsional/continuous (TC), torsional/reciprocating (TR), cyclic/continuous (CC), and cyclic/reciprocating (CR). Torsional loading was performed by rotating the instruments by holding the tip with a vise. For cyclic loading, a custom-made device with a 38° curvature was used. Dynamic fracture behavior was observed with a high-speed camera. The time to fracture was recorded, and the fractured surface was examined with scanning electron microscopy.

結果:

TC群では，最初にファイルのネッキングが起こり，その後，初期クラックラインが発生した。TRグループは，切削方向と非切削方向の回転に応じて，亀裂が開いたり閉じたりした。CC群では、変形が見られずに分離した。CRグループでは、7個のサンプルのうち5個で初期クラックの発生が認められた。往復回転させた方が，ねじり疲労試験と繰返し疲労試験の両方で，破壊までの時間が長くなった（P<.05）。走査型電子顕微鏡像では，TRグループでは表面がひどく変形していた。

RESULTS: The TC group initially exhibited necking of the file followed by the development of an initial crack line. The TR group demonstrated opening and closing of a crack according to its rotation in the cutting and noncutting directions, respectively. The CC group separated without any detectable signs of deformation. In the CR group, initial crack formation was recognized in 5 of 7 samples. The reciprocating rotation exhibited a longer time to fracture in both torsional and cyclic fatigue testing (P < .05). The scanning electron microscopic images showed a severely deformed surface in the TR group.

おわりに:

高速デジタルビデオ撮影で可視化されたNiTi回転機器の動的破壊挙動は，回転モードの違いや疲労試験の違いによって異なっていた。往復回転は，連続回転に比べて，ねじり荷重と繰返し荷重のいずれにおいても亀裂の進展が遅く，高い疲労強度が得られた．

CONCLUSIONS: The dynamic fracture behavior of NiTi rotary instruments, as visualized with high-speed digital video imaging, varied between the different modes of rotation and different fatigue testing. Reciprocating rotation induced a slower crack propagation and conferred higher fatigue resistance than continuous rotation in both torsional and cyclic loads.