.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRẦN THUẬN LỘC

TÍNH KHÁNG MỎI CHU KỲ TĨNH VÀ ĐỘNG
CỦA HỆ THỐNG TRÂM QUAY NICKEL - TITANIUM

LUẬN VĂN THẠC SĨ RĂNG – HÀM – MẶT

TP. HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022

.


.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRẦN THUẬN LỘC

TÍNH KHÁNG MỎI CHU KỲ TĨNH VÀ ĐỘNG

CỦA HỆ THỐNG TRÂM QUAY NICKEL - TITANIUM

NGÀNH: RĂNG – HÀM – MẶT
MÃ SỐ: CH8720501

LUẬN VĂN THẠC SĨ RĂNG – HÀM – MẶT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. PHẠM VĂN KHOA
PGS.TS. NGUYỄN THU THỦY

TP. HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022

.


.

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết
quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ
cơng trình nào khác.
KÝ TÊN

TRẦN THUẬN LỘC

.


.


MỤC LỤC
TRANG BÌA
TRANG PHỤ BÌA
LỜI CAM ĐOAN
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ...................................................................................... i
DANH MỤC ĐỐI CHIẾU THUẬT NGỮ ANH - VIỆT .......................................... ii
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. iii
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................. iv
DANH MỤC BIỂU ĐỒ ............................................................................................ vi
ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................1
CÂU HỎI NGHIÊN CỨU ..........................................................................................2
GIẢ THUYẾT NGHIÊN CỨU ...................................................................................2
MỤC TIÊU TỔNG QUÁT .........................................................................................2
MỤC TIÊU CHUYÊN BIỆT ......................................................................................2
Chương 1 .....................................................................................................................3
TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...........................................................................................3
1.1.

SỰ RA ĐỜI VÀ PHÁT TRIỂN CỦA HỢP KIM NICKEL – TITANIUM .3

1.2.

SỰ MỎI CHU KỲ .........................................................................................4

1.3.

ĐỘNG HỌC TRÂM NICKEL – TITANIUM NỘI NHA ............................7

1.4.


PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG ỐNG TỦY ..................................................9

1.5.

CÁC PHA VI THỂ CỦA HỢP KIM NITI ..................................................15

1.6.

SỰ CHUYỂN PHA TRONG HỢP KIM NITI............................................15

1.7.

XỬ LÝ NHIỆT HỢP KIM NITI .................................................................18

.


.

1.8.

CÁC NGHIÊN CỨU VỀ TÍNH KHÁNG MỎI CHU KỲ CỦA CÁC HỆ

THỐNG TRÂM NITI ...............................................................................................21
1.8.1. Tình hình nghiên cứu ở việt nam ....................................................................21
1.8.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ..................................................................21
1.8.3. Tóm lược các nghiên cứu đã thực hiện ...........................................................23
Chương 2 ...................................................................................................................25
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..............................................25

2.1.

THIẾT KẾ NGHIÊN CỨU .........................................................................25

2.2.

ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU .....................................................................25

2.2.1.

MẪU NGHIÊN CỨU ..................................................................................25

2.2.2.

TIÊU CHÍ CHỌN MẪU..............................................................................25

2.2.3.

TIÊU CHÍ LOẠI TRỪ ................................................................................25

2.2.4.

CỠ MẪU .....................................................................................................25

2.3. NƠI THỰC HIỆN VÀ THỜI GIAN THỰC HIỆN ..........................................26
2.3.1. NƠI THỰC HIỆN ...........................................................................................26
2.3.2. THỜI GIAN THỰC HIỆN..............................................................................26
2.4. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................26
2.4.1. PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU ....................................................................26
2.4.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................................................................34

2.5 CÁC BIẾN NGHIÊN CỨU ..............................................................................38
2.6. XỬ LÝ VÀ PHÂN TÍCH SỐ LIỆU ................................................................38
2.7. VẤN ĐỀ Y ĐỨC TRONG NGHIÊN CỨU ....................................................39
Chương 3 ...................................................................................................................40

.


.

KẾT QUẢ .................................................................................................................40
3.1. SO SÁNH TÍNH KHÁNG MỎI CHU KỲ TĨNH VÀ ĐỘNG ..........................40
3.2. SO SÁNH TÍNH KHÁNG MỎI CHU KỲ ĐỘNG: KIỂU VẬN ĐỘNG TỚI LUI
LIÊN TỤC VÀ KIỂU VẬN ĐỘNG BƯỚC TIẾN...................................................42
3.2.1. So sánh số vòng quay được đến khi gãy ........................................................42
3.2.2. So sánh thời gian quay được đến khi gãy .......................................................45
Chương 4 ...................................................................................................................48
BÀN LUẬN ..............................................................................................................48
4.1

. SO SÁNH THỬ NGHIỆM TÍNH KHÁNG MỎI CHU KỲ TĨNH VÀ

ĐỘNG VỚI KIỂU VẬN ĐỘNG TỚI LUI LIÊN TỤC ............................................49
4.2. SO SÁNH THỬ NGHIỆM TÍNH KHÁNG MỎI CHU KỲ ĐỘNG Ở VẬN
ĐỘNG TỚI LUI LIÊN TỤC VÀ VẬN ĐỘNG BƯỚC TIẾN .................................52
4.3.1. Đối tượng nghiên cứu......................................................................................57
4.3.2. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................58
4.4.

HẠN CHẾ CỦA NGHIÊN CỨU ................................................................62


4.5.

Ý NGHĨA VÀ ỨNG DỤNG LÂM SÀNG .................................................62

4.6.

ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU ..........................................................63

KẾT LUẬN ...............................................................................................................64
KIẾN NGHỊ ..............................................................................................................65
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

.


.

i

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
ADA

American Dental Association

ANSI

American National Standards Institute


DSC

Differential Scanning Calorimetry

ISO

International Organization for Standardization

Nitinol

Nickel – Titanium Naval Ordnance Laboratory

PTU

ProTaper Universal

PTN

ProTaper NEXT

SEM

Scanning Electron Microscope

WOG

WaveOne Gold

XDR


X – Ray Diffraction

TLLT

Vận động tới lui liên tục

VĐBT

Vận động bước tiến

.


.

ii

DANH MỤC ĐỐI CHIẾU THUẬT NGỮ ANH - VIỆT
American National Standards

Viện tiêu chuẩn Quốc gia Hoa

Institute

Kỳ

Cyclic fatigue resistance

Tính kháng mỏi chu kỳ


Differential Scanning

Phân tích nhiệt quét vi sai

Calorimetry
International Organization for

Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế

Standardization
Naval Ordinance Laboratory

Viện nghiên cứu vũ khí Hải
quân

Pecking motion

Động tác mổ

Reciprocating motion

Sự quay qua lại

Scanning Electron Microscope

Kính hiển vi điện tử quét

Stress-induced martensite

Pha martensite do ứng suất


X-Ray Diffraction

Nhiễu xạ tia X

Twisted-File

Trâm xoắn

.


.

iii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Tóm lược các nghiên cứu đã thực hiện ....................................................23
Bảng 3.2: Kết quả thử nghiệm số vòng quay được đến khi gãy. ..............................41
Bảng 3.3: Kết quả số vòng quay đến khi gãy của trâm PTU F2 thử nghiệm tĩnh và
động với kiểu vận động tới lui liên tục. ....................................................................41
Bảng 3.4: Kết quả thử nghiệm số vòng quay được đến khi gãy ở vận động tới lui liên
tục (TLLT) và vận động bước tiến (VĐBT) .............................................................43
Bảng 3.5: So sánh số vòng quay được đến khi gãy giữa ba nhóm trâm ở vận động tới
lui liên tục (TLLT) và vận động bước tiến (VĐBT) .................................................43
Bảng 3.6: So sánh bắt cặp số vòng quay được đến khi gãy giữa ba nhóm trâm ở vận
động tới lui liên tục (TLLT) và vận động bước tiến (VĐBT)...................................44
Bảng 3.7: So sánh số vòng quay được đến khi gãy của trâm PTU F2 ở vận động tới
lui liên tục và vận động bước tiến .............................................................................44
Bảng 3.8: So sánh số vòng quay được đến khi gãy của trâm PTN X2 ở vận động tới

lui liên tục và vận động bước tiến .............................................................................45
Bảng 3.9: So sánh số vòng quay được đến khi gãy của trâm WOG Primary ở vận
động tới lui liên tục và vận động bước tiến ...............................................................45
Bảng 3.10: Kết quả thử nghiệm thời gian quay đến khi gãy ở vận động tới lui liên tục
(TLLT) và vận động bước tiến (VĐBT) ...................................................................46
Bảng 3.11: So sánh thời gian quay được đến khi gãy giữa ba nhóm trâm ở vận động
tới lui liên tục (TLLT) và vận động bước tiến (VĐBT)............................................47
Bảng 3.12: So sánh bắt cặp thời gian quay đến khi gãy của ba nhóm trâm ở hai thử
nghiệm động. .............................................................................................................47

.


.

iv

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Các phương pháp chính để thử nghiệm tính kháng mỏi chu kỳ của dụng cụ
quay NiTi.....................................................................................................................6
Hình 1.2: Hình dạng cong của ống tủy được mơ tả bởi Schneider năm 1971 ..........10
Hình 1.3: Độ cong của ống tủy được mơ tả bởi Pruett và cộng sự. ..........................10
Hình 1.4: Ống tủy được mô tả bởi Lopes và cộng sự. ..............................................12
Hình 1.5: Thiết kế mơ phỏng ống tủy nhân tạo bằng hai khối thép lồi và lõm để xác
định độ cong của trâm trong nghiên cứu của Haikel và cộng sự. .............................14
Hình 1.6: Ba pha tinh thể và sự chuyển pha của hợp kim NiTi. ...............................16
Hình 1.7: Hiện tượng trễ nhiệt ở hợp kim NiTi ........................................................17
Hình 2.8: Trâm quay NiTi dùng trong nghiên cứu: ..................................................28
Hình 2.9: Máy nội nha X-Smart Plus (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Switzerland).

...................................................................................................................................29
Hình 2.10: Ống tủy nhân tạo dùng trong thực nghiệm tính kháng mỏi chu kỳ được
mơ tả bởi Koray Yilmaz và cộng sự (2017). .............................................................29
Hình 2.11: Hệ thống bàn vận động trong thử nghiệm tính kháng mỏi chu kỳ. Có ngàm
để cố định ống tủy thép và tay khoan nội nha. ..........................................................30
Hình 2.12: Trục vít-me xoay làm tay khoan dịch chuyển tới – lui. ..........................30
Hình 2.13: Động cơ bước loại 1.80/ bước. ................................................................31
Hình 2.14: Hộp điều khiển bàn vận động trong thử nghiệm động............................31
Hình 2.15: Bể thủy tinh trong suốt chứa dầu bôi trơn Silicone, có thể quan sát trâm
trong ống tủy thép từ bên ngồi. ...............................................................................32
Hình 2.16: Cuộn dây điện trở gia nhiệt, giúp giữ ổn định nhiệt độ trong bể. ...........32

.


.

v

Hình 2.17: Hộp điều khiển nhiệt độ với đầu dị nhiệt được đặt trong bể dầu silicone,
cấp nguồn cho cuộn dây đun hoạt động. ...................................................................33
Hình 2.18: Dầu bơi trơn silicone ShinEtsu KF-96-10CS (Japan). ............................33
Hình 2.19: Đồng hồ bấm giờ điện tử với độ chia nhỏ nhất phần trăm giây. ............34
Hình 2.20: Nhiệt kế điện tử, với đầu dị nhiệt. ..........................................................34
Hình 2.21: Hệ thống bàn thử nghiệm đã được lắp tay khoan nội nha X-Smart Plus,
đặt trong bể thủy tinh chứa dầu được ổn định ở nhiệt độ 370C. ...............................35
Hình 3.22: Trâm PTU F2 trước và sau thử nghiệm tĩnh. ..........................................40
Hình 3.23: Trâm PTU F2 trước và sau thử nghiệm động trong ống tủy...................40
Hình 3.24: Trâm PTU F2 bị gãy sau thử nghiệm......................................................41


.


.

vi

DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 4.1: Số vòng quay được của trâm PTU F2 ở thử nghiệm tĩnh và động ....... 51
Biểu đồ 4.2: Số vòng quay được của ba nhóm trâm ở hai loại thử nghiệm động ..... 53
Biểu đồ 4.3: Thời gian quay được đến khi gãy của ba nhóm trâm ở hai loại thử
nghiệm động. ............................................................................................................. 53

.


.

1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Dụng cụ quay nội nha Nickel – Titanium cho thấy những ưu điểm vượt trội so
với dụng cụ bằng thép không gỉ, chẳng hạn như tốc độ quay, tính đàn hồi vượt trội và
ít khiếm khuyết hơn1-3. Gãy dụng cụ trong ống tủy là biến chứng thường gặp trong
quá trình sửa soạn ống tủy4, được cho là gây ra bởi sự mỏi chu kỳ và mỏi do lực
xoắn5. Gãy do xoắn xảy ra khi phần đầu dụng cụ bị kẹt trong ống tủy nhưng phần cán
vẫn quay6. Sự căng và nén lặp đi lặp lại theo chu kỳ tại điểm có độ uốn cao nhất trong
suốt q trình dụng cụ quay trong lúc dụng cụ quay trong ống tủy cong dẫn đến gãy
do mỏi chu kỳ7.
Vì khả năng kháng gãy là tiêu chí quan trọng khi lựa chọn của nhà thực hành

lâm sàng, nên các nhà sản xuất đã liên tục nỗ lực năng cao khả năng kháng mỏi chu
kỳ của trâm NiTi chủ yếu thông qua xử lý cơ nhiệt, điện phân đánh bóng bề mặt, gia
cơng phóng điện, thiết kế cơ khí và lựa chọn hợp kim thích hợp8. Nhiều loại hợp kim
xử lý nhiệt đã được chứng minh có khả năng tăng tính kháng mỏi chu kỳ9,10, vì vậy
nhiều loại dụng cụ quay được sản xuất bằng hợp NiTi xử lý nhiệt đã được giới thiệu.
Thử nghiệm tính kháng mỏi chu kỳ tĩnh (trâm quay tại một chiều dài làm việc
cố định) và tính kháng mỏi chu kỳ động (trâm quay có kèm theo chuyển động theo
trục dọc của trâm) được sử dụng nhiều để đánh giá khá năng kháng mỏi chu kỳ của
trâm nội nha11. Thử nghiệm tính kháng mỏi chu kỳ tĩnh được thực hiện không kèm
theo chuyển động theo trục dọc trâm nội nha, nghĩa là trâm quay trong ống tủy nhân
tạo với một chiều dài làm việc cố định đến khi trâm gãy9,12. Trong khi đó thử nghiệm
kháng mỏi chu kỳ động có kết hợp thêm chuyển động theo trục dọc của trâm trong
ống tủy nhân tạo, mô phỏng theo động tác sửa soạn ống tủy sử dụng trên lâm sàng9,1315

. Động tác đưa tay khoan nội nha tới và lui theo trục dọc của trâm được cho rằng

kéo dài thời gian trâm bị gãy do mỏi chu kỳ9,13, do lực ứng suất được phân bổ dọc
theo chiều dài của dụng cụ, trong khi thử nghiệm quay tại chỗ thì ứng suất tập trung
tại một điểm13. Vì vậy động tác đưa dụng cụ tới lui trong ống tủy được kì vọng có
hiệu quả trong việc giảm sự mỏi chu kỳ.

.


.

2

Cho đến nay, đã có nhiều nghiên cứu so sánh tính kháng mỏi chu kỳ của các hệ
thống trâm, nhưng hầu hết các nghiên cứu đều thực hiện ở thử nghiệm tĩnh hoặc thử

nghiệm ở thử nghiệm động nhưng là dạng chuyển động tới lui liên tục theo chu kỳ,
không mô phỏng theo thao tác sử dụng trên lâm sàng. Bên cạnh đó, các dụng cụ mới
với thiết kế và chế độ quay đa dạng liên tục được giới thiệu ra thị trường nên việc so
sánh tính chất này ở các hệ thống trâm mới vẫn luôn là vấn đề được quan tâm. Trên
cơ sở đó, đề tài này tiến hành nghiên cứu so sánh tính kháng mỏi chu kỳ tĩnh và động
của các hệ thống trâm NiTi mới đã được giới thiệu. Qua đó, nghiên cứu này cung cấp
cho bác sĩ Răng Hàm Mặt những thông tin cần thiết để lựa chọn và thao tác đúng
nhằm đạt được sự an tồn cao nhất trong cơng việc điều trị nội nha.

CÂU HỎI NGHIÊN CỨU
Tính kháng mỏi chu kỳ tĩnh và động của các hệ thống trâm quay nội nha Nickel –
Titanium có khác nhau hay khơng?
GIẢ THUYẾT NGHIÊN CỨU
Tính kháng mỏi chu kỳ tĩnh và động của các hệ thống trâm quay nội nha Nickel –
Titanium không khác nhau.
MỤC TIÊU TỔNG QUÁT
So sánh tính kháng mỏi chu kỳ tĩnh và hai loại kháng mỏi chu kỳ động của các hệ
thống trâm quay NiTi nội nha.
MỤC TIÊU CHUYÊN BIỆT
1. So sánh số vòng quay được đến khi gãy của trâm ProTaper Universal F2 ở thử
nghiệm tĩnh và thử nghiệm động với kiểu chuyển động tới lui liên tục.
2. So sánh số vòng quay được đến khi gãy và thời gian quay được đến khi gãy
của ba hệ thống trâm ProTaper Universal F2, ProTaper NEXT X2 và
WaveOne Gold Primary ở thử nghiệm động kiểu chuyển động tới lui liên tục
và thử nghiệm động kiểu chuyển động bước tiến.

.


.


3

Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. SỰ RA ĐỜI VÀ PHÁT TRIỂN CỦA HỢP KIM NICKEL – TITANIUM
Việc sử dụng hợp kim NiTi để chế tạo dụng cụ nội nha đã đưa việc thực hành
nội nha lên một tầm cao mới, một cuộc cách mạng hóa trong thực hành lâm sàng nội
nha. Với việc sử dụng hợp kim NiTi, dụng cụ nội nha ngày càng trở nên thích ứng tốt
với hình thái học giải phẫu, ví dụ góc và bán kính đường cong của ống tủy. Ngoài ra,
hợp kim NiTi giúp việc tạo dạng và làm sạch ống tủy chính xác và ít bị biến dạng
hơn16. Ngồi những tính chất cơ học và những đặc tính nổi trội của hợp kim NiTi đã
được chứng minh, hợp kim NiTi còn cho thấy việc dễ sử dụng và giảm thời gian điều
trị trong thực hành nội nha17,18.
Hợp kim NiTi lần đầu tiên được phát triển bởi William Buehler năm 1960 tại
Hoa Kỳ, và được đặt tên là Nitinol – là từ viết tắt của Nickel – Titanium và Naval
Ordinance Laboratory (viện nghiên cứu vũ khí hải quân). Trong nha khoa, Andreasen
và Morrow đã thực hiện ứng dụng trong chỉnh nha do mô-đun đàn hồi thấp, có hiệu
ứng nhớ dạng và tính đàn hồi tốt.
Hợp kim NiTi dùng trong nội nha có tỉ lệ tương đương giữa niti và titanium1.
Hợp kim NiTi bao gồm ba pha vi thể là austenite, martensite và pha R. Tỉ lệ các pha
vi thể này quyết định tính chất cơ học của hợp kim19. Sự chuyển pha từ austenite sang
pha martensite hay ngược lại là do sự tự sắp xếp của các phân tử hợp kim. Sự thay
đổi cấu trúc vi tinh thể ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất cơ học của vật liệu. Ở pha
martensite, vật liệu tương đối mềm và dễ uốn, dễ dàng bị biến dạng và bị ảnh hưởng
bởi hiệu ứng nhớ dạng20,21. Ngược lại ở pha austenite, vật liệu tương đối cứng và có
đặc tính đàn hồi cao20-22. Thành phần pha của hợp kim NiTi phụ thuộc vào nhiệt độ
môi trường và phụ thuộc vào đang tăng hay giảm nhiệt. Theo đó hợp kim NiTi được
ứng dụng vào trong dụng cụ nội nha dựa trên hiệu ứng nhớ dạng và tính siêu đàn
hồi22-24.

Trong những năm qua, các nhà sản xuất đã thực hiện thêm các phương pháp
trong luyện kim để cải thiện tính chất ưu việt của hợp kim NiTi. Trong các quy trình

.


.

4

xử lý được sử dụng nhiều nhất là đánh bóng điện hóa và xử lý nhiệt. Đánh bóng điện
hóa là quá trình điện phân loại bỏ một phần mỏng lớp kim loại trong dung dụng giàu
ion bằng dịng điện. Ngồi việc tạo độ bóng bề mặt thì đánh bóng điện hóa cịn làm
cho vật liệu cứng hơn25-27.
Một vài ví dụ về vật liệu xử lý nhiệt như M-wire (Dentsply, Tulsa Dental), Rphase (SybronEndo, Orange, USA), CM-Wire (DS Dental, Johnson City, USA),
EDM (Coltene/ Whaledent AG, Altstatten, Switzerland). Trong khi các dụng cụ Mwire và R-phase duy trì ở trạng thái ở pha austenite, thì CM-Wire và vật liệu xử lý
nhiệt Gold và Blue đa phần duy trì ở pha martensite. MaxWire ở trạng thái martensite
ở nhiệt độ phòng và chuyển sang trạng thái austenitic ở nhiệt độ trong ống tủy.
1.2. SỰ MỎI CHU KỲ
Thuật ngữ “mỏi chu kỳ” được sử dụng để mô tả sự gãy của dụng cụ NiTi khi
quay trong ống tủy cong5. Tại điểm uốn của dụng cụ, lực căng và lực nén với độ lớn
bằng nhau sẽ luân phiên lặp đi lặp lại (thể hiện bằng một hàm sin), và dụng cụ thường
bị gãy tại vị trí này. Sự mỏi chu kỳ tương tự như khi ta cầm một đoạn dây kim loại
bẻ qua lại cho đến khi nó bị gãy làm hai.
Mỏi chu kỳ là nguyên nhân của khoảng 44 - 91% trường hợp gãy trâm quay
NiTi trên lâm sàng5,28,29,30. Đối với các ống tủy có cùng độ cong, các loại trâm quay
khác nhau có khả năng bị gãy do mỏi chu kỳ khác nhau. Do đó, trong những năm gần
đây, nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực nội nha đã đề cập đến tính kháng mỏi chu kỳ
của các hệ thống trâm quay khác nhau, được xác định bằng số vòng hoặc thời gian
quay được trước khi gãy.

Tiêu chuẩn số 28 của Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ (ANSI) và Hiệp hội
Nha khoa Hoa Kỳ (ADA)31, đã quy định các thử nghiệm để đo lường lực trong khi
xoắn hay uốn của trâm tay thép không gỉ. Tiêu chuẩn ISO 3630/1 cũng đã có quy
định thử nghiệm tương tự trên trâm có độ thn 0,02. Mặc dù ISO và ADA vẫn đang
tiếp tục làm việc, nhưng hiện nay vẫn chưa có một tiêu chuẩn quốc tế nào để đánh
giá tính kháng mỏi chu kỳ của các hệ thống trâm mới hơn. Có quan điểm nêu ra việc
thử nghiệm dụng cụ trong ống tủy của răng thật32. Tuy nhiên, mỗi răng chỉ có thể sử

.


.

5

dụng một lần và hình dạng ống tủy giữa các răng cũng khác nhau, nên khơng thể
chuẩn hóa điều kiện thực nghiệm. Do đó, hầu hết các nghiên cứu đều sử dụng những
công cụ nhân tạo để mô phỏng lại sự cong của ống tủy, thơng qua bốn phương pháp
chính: ống tủy cong bằng kim loại, rãnh hợp bởi khối và thanh kim loại, quay trên
một mặt phẳng nghiêng, và quay giữa ba điểm uốn32 (Hình 1.1).
Seren và cộng sự đã cho thử nghiệm quay đến khi gãy một vài thế hệ trâm NiTi
trong một ống kim loại cong và đã chỉ ra rằng các dụng cụ quay NiTi nói chung có
thể duy trì được số vịng quay được đến khi gãy nhiều hơn dụng cụ bằng thép không
gỉ K-file30. Nhưng lại không mô tả chi tiết trong những bài báo cáo đầu tiên về tuổi
thọ của dụng cụ NiTi. Bằng cách sử dụng cách tương tự, Pruett và cộng sự đã chuẩn
hóa bán kính đoạn cong của ống thép và thực nghiệm trên thế hệ trâm LightSpeed
(LightSpeed Technology, San Antonio, TX, USA)33. Bán kính đoạn cong đã được
nhận thấy là yếu tố ảnh hưởng quan trọng đến độ bền mỏi hơn là yếu tố góc của đoạn
cong khi dụng cụ quay trong một ống tủy cong33.
Phương pháp tương tự cũng được sử dụng để kiểm tra độ bền mỏi của nhiều

dịng trâm quay NiTi khác nhưng thơng số có đơi chút khác nhau trong mỗi thí
nghiệm. Ví dụ, một số sử dụng ống kim loại có đường kính 1 milimet30,33-35. Trong
khi số khác sử dụng ống hình trụ có đường kính gần 2 milimet15,36, và một số sử dụng
ống thủy tinh thay vì ống thép37,38. Hầu hết các thử nghiệm ban đầu đề thực hiện trong
điều kiện khơng có dung dịch bôi trơn hoặc nước, trong khi ống tủy được bơm rửa
thường xuyên trong điều trị nội nha thông thường. Những thiết kế thử nghiệm này
vướng phải một hạn chế lớn là cùng một ống tủy nhân tạo sử dụng cho nhiều kích cỡ
trâm khác nhau. Dụng cụ có kích nhỏ sẽ căng ở mức thấp hơn vì bán kính đoạn cong
lớn hơn so với dụng cụ có kích thước lớn hơn.

.


.

6

Hình 1.1: Các phương pháp chính để thử nghiệm tính kháng mỏi chu kỳ
của dụng cụ quay NiTi
(a) ống tủy cong bằng kim loại, (b) rãnh hợp bởi khối và thanh kim loại, (c)
quay trên một mặt phẳng nghiêng và (d) quay giữa ba điểm uốn.
“Nguồn: Cheung GSP, 2007”39
Một nghiên cứu đã kiểm tra độ bền trâm quay NiTi bằng cách cho trâm quay
trên một bề mặt nghiêng bằng kim loại đã được đánh bóng40. Độ nghiêng của bề mặt
kim loại có thể thay đổi được tương tự như việc thay đổi bán kính đoạn cong ống tủy
(Hình 1.1c). Phương pháp này có ưu điểm là dễ dàng thiết lập đoạn cong của ống tủy
và có thể kết hợp thêm động tác đưa tới lui theo chiều dọc, nhưng lại khó ước tính
biên độ biến dạng của dụng cụ do sự khác nhau về mặt tính chất cơ học của mỗi loại

.



.

7

trâm NiTi. Do đó khơng thể xác định mối liên hệ giữa góc của mặt phẳng nghiêng và
độ kháng mỏi chu kỳ của trâm NiTi.
Thử nghiệm giữa ba điểm uốn là phương pháp thử nghiệm khá mới trong y văn
về nội nha, mặc dù đã được áp dụng từ lâu trong ngành vật liệu cơ khí. Thiết kế gồm
3 điểm uốn mô phỏng sự cong của dụng cụ trong ống tủy41, độ căng tối đa trên bề
mặt dụng cụ có thể ước tính cho từng mẫu theo phương pháp này. Vì vậy, mối liên
hệ giữa sức căng bề mặt và độ bền của trâm có thể được xác định.
1.3. ĐỘNG HỌC TRÂM NICKEL – TITANIUM NỘI NHA
Ngoài những tiến bộ về mặt vật liệu, các thệ hệ trâm quay NiTi nội nha luôn
được cải tiến về mặt động học để đáp ứng những nhu cầu phức tạp của việc sửa soạn
hệ thống ống tủy, như chuyển động quay qua lại. Chuyển động quay qua lại cho thấy
nhiều ưu điểm vượt trội so với chuyển động quay liên tục trong việc kháng mỏi chu
kỳ, giảm đẩy mùn ngà và vi khuẩn qua lỗ chóp42.
Thực tế, chuyển động quay qua lại được mô tả và thử nghiệm trong việc sửa
soạn nội nha đối với dụng cụ thép không gỉ ở những năm 196043. Ở những thế hệ đầu
tiên, chuyển động quay qua lại được thiết kế theo kiểu xoay thuận và ngược chiều
kim đồng hồ đối xứng với một góc 300 hoặc 450.
Kiểu quay này về cơ bản đã được sử dụng sử dụng cho các dụng cụ bằng thép
không gỉ nhưng thời gian gần đây chỉ còn được sử dụng cho việc tạo đường trượt và
dẫn đường. Vào năm 2008, Yared đã đề xuất một cách tiếp cận mới trong việc sử
dụng trâm quay NiTi ProTaper F2 (Dentsply Maillefer, Baillagueis, Switzerland) với
chuyển động quay qua lại thay vì quay liên tục như khuyến cáo của nhà sản xuất44.
Với sự cải tiến lần này, tác giả đề xuất kiểu quay qua lại khơng đối xứng. Cụ thể là
góc quay thuận chiều kim đồng hồ lớn hơn góc quay ngược chiều kim đồng hồ, mục

đích vẫn duy trì được hiệu ứng quay của dụng cụ tạo góc cắt dương để dụng cụ đi về
phía chóp44.
Nhiều kiểu chuyển động quay qua lại bất đối xứng được thực hiện bằng cách sử
dụng các kiểu kết hợp góc quay khác nhau (60 – 4000, 108 – 720 hay 150 – 300) với
mục đích làm giảm ứng suất và kéo dài tuổi thọ của dụng cụ. Nhiều nghiên cứu đã

.


.

8

chứng minh chuyển động quay qua lại làm tăng độ bền của dụng cụ so với việc quay
liên tục17,45,46. Khi thực hiện chuyển động quay qua lại, số vòng quay được thực tế sẽ
thấp hơn so với thực hiện chuyển động quay liên tục, từ đó làm giảm ứng suất và làm
tăng giới hạn mỏi của dụng cụ17,45,46. Reciproc (VDW), Reciproc Blue (VDW),
WaveOne (Dentsply Maillefer) và WaveOne Gold (Dentsply Maillefer) là những thế
hệ trâm quay NiTi nội nha sử dụng động tác quay qua lại đã được công bố trên thị
trường.
Kiểu quay qua lại đã cho thấy nhiều ưu điểm so với kiểu quay liên tục, tiêu biểu
là dụng cụ nội nha bằng NiTi quay qua lại có thể tạo dạng và làm sạch ống tủy chỉ
với một dụng cụ duy nhất, đơn giản hóa về kỹ thuật cho nhà thực hành lâm sàng.
Dưới góc độ hiệu quả về mặt chi phí, việc sử dụng trâm nội nha một dụng cụ cũng
hiệu quả hơn hệ thống trâm quay liên tục thơng thường. Có nhiều chứng cứ cho rằng
việc sửa soạn ống tủy với chuyển động quay qua lại an toàn hơn so với việc sửa soạn
với chuyển động quay liên tục thông thường17,45,46,47,48. Nhiều nghiên cứu đã báo cáo
rằng tỉ lệ gãy dụng cụ khi sử dụng trâm quay qua lại (0.13 – 0.26%) ít hơn khi sử
dụng trâm quay liên tục, vì vậy động tác quay qua lại được cho là an toàn hơn49,50,51.
Động tác quay qua lại kéo dài tuổi thọ trâm quay nội nha so với việc quay liên tục

dựa trên việc tăng tính kháng mỏi chu kỳ và giảm sự gãy do xoắn17,45,46. Sự gãy do
xoắn xảy ra khi phần đầu dụng dụ dính chặt trong ống tủy trong khi phần chui vẫn
quay, dẫn đến việc quá giới hạn đàn hồi của trâm. Khi sử dụng ở chế độ quay qua lại,
dụng cụ sẽ giảm được ứng suất do xoắn46. Sự sắp xếp lại cấu trúc phân tử NiTi của
dụng cụ trong quá trình “quay qua” và “quay lại” có thể xảy ra, đồng thời làm giảm
sự hình thành thêm từ các vết nứt ban đầu trong cấu trúc hợp kim, do đó giảm khả
năng bị gãy do sự mỏi chu kỳ46. Nhiều nghiên cứu đã cho thấy, chuyển động quay
qua lại cho khả năng cắt ngà hiệu quả ngang hoặc có phần cao hơn chuyển động quay
liên tục52,53. Một nghiên cứu gần đây của E.Pedullà đã cho thấy việc sử dụng trâm có
chuyển động quay qua lại giúp bảo tồn hình dạng ban đầu của hệ thống ống tủy tốt
hơn trâm quay liên tục54.

.


.

9

Dederich và Zakariasen lần đầu tiên phát triển một thiết bị thử nghiệm động để
khảo sát tính kháng mỏi chu kỳ của dụng cụ nội nha vào năm 198655. Trong nghiên
cứu này, các tác giả cho trâm quay trong ống tủy cong kèm theo sự chuyển động tới
lui của tay khoan theo trục dọc của trâm. Đến năm 2007, tác giả Ray và cộng sự cũng
thực hiện nghiên cứu về tính kháng mỏi chu kỳ động của trâm với động tác di chuyển
của tay khoan được chuẩn hóa. Ơng kết luận động tác mổ pecking-motion làm tăng
đáng kể khả năng kháng mỏi của dụng cụ quay nội nha khi so với thử nghiệm tĩnh56.
1.4. PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG ỐNG TỦY
Vào năm 1986, Dederich và Zakariasen đã chỉ ra những rủi ro tiềm tàng khi sử
dụng dụng cụ quay nội nha trong ống tủy cong như mỏi kim loại và gãy dụng cụ55.
Nghiên cứu này đã phân tích ảnh hưởng của chuyển động theo trục đọc của thiết bị

quay K bằng thép khơng gỉ. Một ống nghiệm Pyrex được làm nóng đến khi dẻo rồi
bẻ cong, mơ phỏng theo hình dạng cong của ống tủy, nhưng khơng có thơng số độ
cong chính xác. Góc và bán kính của đoạn cong sau đó đã được Pruett và cộng sự mơ
tả như là tham số chuẩn được chấp nhận và sử dụng rộng rãi để mơ phỏng đặc tính
của ống tủy cong (Hình 1.3)33. Trước đó, độ cong ống tủy đã được Schneider mô tả
năm 1971 chỉ với một thông số đơn giản là góc cong ống tủy 57. Bằng cách vẽ đường
thẳng trùng với trục đoạn ống tủy thẳng, đoạn thẳng thứ hai từ lỗ chóp kéo dài đến
điểm bắt đầu cong của ống tủy, góc nhọn giữa hai đường thẳng là góc cong của ống
tủy (Hình 1.2).

.


.

10

Hình 1.2: Hình dạng cong của ống tủy được mơ tả bởi Schneider năm
1971
“Nguồn: Sam W. Schneider,1971”57

Hình 1.3: Độ cong của ống tủy được mô tả bởi Pruett và cộng sự.
“Nguồn: Pruet và cộng sự, 1997”33
Hình dạng cong của bất kỳ ống tủy nào được mơ tả chính xác hơn bởi Pruett
và cộng sự bằng cách sử dụng hai chỉ số là góc cong và bán kính đoạn cong33. Góc
cong được xác định bằng cách vẽ đường thẳng trùng với trục đoạn ống tủy thẳng,
đoạn thẳng thứ hai từ lỗ chóp kéo dài đến điểm bắt đầu cong của ống tủy, góc nhọn

.



.

11

giữa hai đường thẳng là góc cong của ống tủy. Trên mỗi đường thẳng có một điểm
bắt đầu và kết thúc của đoạn cong của ống tủy. Bán kính đoạn cong của ống tủy
được thể hiện bằng một vòng tròn với hai tiếp tuyến tại hai điểm này. Bán kính
đoạn cong càng nhỏ thì ống tủy càng gấp khúc và ngược lại.
Một số nghiên cứu sử dụng ống tủy nhân tạo làm bằng ống thủy tinh được uốn
cong37,38, rãnh trên khối kim loại với những đường kính và độ cong khác nhau34,38,58.
Một ống thủy tinh đường kính bên trong 1,2 mm đã được sử dụng bởi Anderson và
cộng sự37. Ống thủy tinh này được uốn ở nhiệt độ cao với một thanh kim loại hình trụ
bên trong, có bán kính đường cong 5 mm và góc cong 450 và 900 và điểm cong tối đa
cách đầu ống 5 mm. Năm 2007, Lopes và cộng sự thiết kế hai ống tủy nhân tạo cùng
đường kính ống tủy 1,04 mm và bán kính đường cong 6 mm với ống tủy thứ nhất có
độ dài đoạn cong 9,4 mm và ống tủy thứ hai độ dài đoạn cong 14,1 mm34 (Hình 1.4).
Tương tự như tác giả Pruett, tác giả Kramkoski và cộng sự đã thực hiện bẻ cong
ống thép không gỉ để mô phỏng hai ống tủy nhân tạo lần lượt với góc cong 450 và 600
và cả hai ống tủy này với bán kính đoạn cong là 5 mm, tâm đoạn cong cách chóp 7
mm58. Ống tủy bằng thép khơng gỉ này được giữ cố định trong khn nhựa acrylic có
ngàm để cố định trên hệ thống bàn thử nghiệm. Khối nhựa acrylic này được đặt cố
định đối diện với tay khoan nội nha, trong suốt quá trình thử nghiệm thì tay khoan
phải nằm cố định tại một vị trí sao cho đầu trâm dư ra ngồi chóp 2 mm để xác định
thời gian gãy của trâm.

.


.


12

Hình 1.4: Ống tủy được mơ tả bởi Lopes và cộng sự.
“Nguồn: Lopes và cộng sự, 2007”34
Trong một nghiên cứu khác của Lopes và cộng sự năm 2010, một ống tủy nhân
tạo được làm bằng ống thép không gỉ với đường kính trong 1,4 mm, tổng chiều dài
19 mm, vịng cung nằm ở giữa ống tủy có chiều dài 9 mm và bán kính cong là 6 mm.
Đoạn ống tủy thẳng ở phía trên với chiều dài 7 mm và đoạn thẳng phía chóp dài 3
mm, như vậy tổng chiều dài của ống tủy là 19 mm59.
Trong một số nghiên cứu khác, trâm được cho quay trên một mặt phẳng nghiêng
bằng kim loại, trên mặt phẳng nghiêng này có một rãnh để giữ trâm quay đúng quỹ
đạo. Phương pháp này tuy có thể xác định được góc cong theo phương pháp của
Schneider của trâm nhưng khó có thể xác định được cả góc cong và bán kính đoạn
cong theo phương pháp của Pruett và cộng sự33,57. Kitchens và cộng sự đã tạo ra một
rãnh rộng 2 mm trên một mặt phẳng nghiêng bằng thép khơng gỉ được mạ crơm bên
ngồi để tăng độ cứng và hạn chế khả năng cắt của trâm. Phương pháp này có thể
kiểm sốt được độ cong của trâm nhưng khó có khả năng kiểm sốt được bán kính
đoạn cong. Vì thơng số bán kính đoạn cong phụ thuộc nhiều vào tính chất hợp kim
và thiết kế hình dạng của từng loại trâm. Bên cạnh đó, trâm khơng được định hình
bởi bất kì dụng cụ nào nên khi trâm quay, phần đầu dụng cụ có xu hướng quay ngày
càng lệch ra khỏi quỹ đạo ban đầu của nó. Hầu hết các cách mơ phỏng trên đều vướng

.


.

13


phải một nhược điểm là khơng kiểm sốt được quỹ đạo quay của đầu dụng cụ. Vì
đường kính trong của ống tủy nhân tạo lớn hơn kích thước của đầu dụng cụ, khi trâm
quay trong ống tủy thì phần đầu của dụng cụ có xu hướng quay ra ngồi quỹ đạo được
định sẵn với các thơng số bán kính và góc của đoạn cong. Hơn nữa, mỗi dụng cụ đều
có một kích thước đầu tận, độ thn, thiết kế và tính chất của vật liệu khác nhau, nên
mỗi trâm khác nhau sẽ có xu hướng quay với một quỹ đạo khác nhau nếu không xác
định quỹ đạo quay của trâm trong suốt quá trình thử nghiệm.
Để hạn chế những vấn đề nêu trên, Cheung và cộng sự đã xác định hình dạng
cong của ống tủy mơ phỏng bằng cách sử dụng ba nút chặn bằng thép không gỉ41. Tác
giả sử dụng ba chốt hình trụ nhẵn có đường kính 2 mm từ một loại thép khơng gỉ có
độ cứng cao được cố định trên một nền nhựa acrylic, vị trí các chân này có thể điều
chỉnh được trên mặt phẳng nền nhựa để có thể xác định thơng số độ cong của dụng
cụ được kiểm tra. Một rãnh nhỏ hình chữ V được khắc trên chốt kim loại ứng với đầu
tận cùng của trâm, mục đích để cố định vị trí của đầu dụng cụ trong suốt q trình
quay. Nhưng phương pháp ba nút chặn này khó có thể xác định chính xác độ cong
định sẵn của trâm mà sẽ tạo ra một hình trịn, và tùy thuộc vào độ cứng và độ đàn hồi
của trâm mà góc cong sẽ thay đổi theo từng trâm khác nhau.
Một số nghiên cứu khác đã mô phỏng ống tủy nhân tạo bằng cách ghép một
khối thép lõm có rãnh và một khối lịi hình trụ thép. Trên khối thép lõm có một rãnh
hình chữ V để hướng dẫn dụng cụ quay trong đúng quỹ đạo định sẵn và đồng thời có
thể xác định được góc cong và bán kính đoạn cong32. Khối thép lõm giúp xác định
góc và bán kính đoạn cong của trâm, và trên đây được khắc một lõm chữ V để hướng
dẫn trâm quay đúng quỹ đạo (Hình 1.5). Tuy nhiên tác giả khơng đề cặp đến khoảng
hở cịn lại khi áp khối thép lồi và khối thép lõm vào với nhau để tạo nên ống tủy nhân
tạo như thế nào.

.