2.2 Конструктивные особеннос­ти никель-титановых инстру­ментов

Конструктивные особенности инструментов определяют способ их применения и неразрывно связаны с материалом, из которого они изго­товлены.

Из NiTi делают инструменты, как для ручной обработки каналов, так и для механической. Причем основная масса инструментов предназначена как раз для механической обработки каналов в полновращательном ре­жиме.

Как правило, большинство систем включает в себя целый ряд инстру­ментов, которые различаются между собой, прежде всего конусностью. Конусность - один из важнейших конструктивных параметров. Преж­де всего конусная форма позволяет снизить торсионную нагрузку за счёт того, что уменьшается площадь со­прикосновения со стенками канала, и даже когда эта площадь макси­мальна, её легко уменьшить, просто сняв вертикальное усилие с инстру­мента (рис. 6). При этом происходит быстрое уменьшение объема мате­риала, срезаемого за один оборот, и тем самым предотвращается закли­нивание.

Рис. 6. Схема взаимодействия инструмента большой ко­нусности (.04, .06 и т.д.) и стенок канала

Конусность традиционных эндодонтических инструментов (ISO стандарт) 0.02 мм/мм. Это значит, что на каждый миллиметр длины файла его диаметр увеличивается на 0.02 мм. Таким образом, если D₀ (кончик инструмента) = 0.1мм, то D₁ (кото­рый находится на расстоянии 1мм от кончика) = 0.12 мм (рис. 7). Анало­гичным образом можно рассчитать диаметры для конусности 0.04 мм/мм, 0.06 мм/мм и т.д. Обычно инстру­менты конусности 0.02 мм/мм при­меняются для ручного препариро­вания, но также присутствуют и в некоторых машинных системах ин­струментов, где их используют для препарирования апикальной трети канала. Они более гибки, чем файлы большей конусности, следовательно, более устойчивы к циклической на­грузке и лучше работают в искрив­лённой части канала. Файлы конус­ности 0.04 мм/мм предназначены для обработки средней и иногда апи­кальной трети канала. Они менее гибки, чем 0.02 мм/мм, но более гиб­ки, чем 0.06 мм/мм. Файлы конусно­сти 0.06 мм/мм и большей лучше подходят для формирования устье­вой части (рис. 8).

Рис.7. Конусность эндодонтических инструмен-тов. D₀ - кончик инструмента, D₁ – последу-ющий диаметр (D₀ + 1 мм = D₁), соответственно D₂ и т.д.

Рис. 8. Схема препарирования канала инстру-ментами различной конус­ности. Устьевая треть - преимущественно используются инструменты .06 конусности и большей. Средняя треть - инструменты .04 конусности, апи­кальная треть - инструменты .04, .02 конусности

Следующий немаловажный кон­структивный момент, который также существенно влияет на гибкость ин­струмента, — это отношение внеш­него или наружнего(D_h) и внутрен­него диаметров (D_β) нарезки режущей кромки (рис. 9). Это отно­шение определяет гибкость инстру­мента, которая обусловлена его кон­струкцией. Если D_β приближается к D_h, to масса металла в инструменте возрастает. Чем более массивным является инструмент, тем менее он гибок. С другой стороны, при D_B/D_H—1 повышается его проч­ность и устойчивость к торсионной нагрузке. Более гибкие инструменты лучше подходят для искривлённых каналов или для боковых зубов, со­ответственно менее гибкие - для прямых каналов или передних зубов. Как любой режущий инструмент, эндодонтический файл имеет режу­щую кромку, то есть линию и приле­гающую к ней поверхность, где он непосредственно взаимодействует с субстратом. Определяющим пара­метром в конструкции режущей кромки можно считать так называемый угол резания или угол наклона режущей поверхности. Отсчитывается он следующим образом: к обра­батываемой поверхности проводится касательная в точке резания; далее из этой же точки, перпендикулярно касательной, строится так называе­мая внешняя нормаль n. Угол реза­ния отсчитывается от нормали в на­правлении к линии, являющейся внешним продолжением режущей кромки. Угол считается позитивным (имеет знак +), если он отсчитывается в направлении резания (в на­правлении скорости движения инст­румента V, рис.10). Угол считается негативным (имеет знак -), если он отсчитывается в противоположную сторону по отношению к направле­нию резания (рис. 11).

Рис. 9. Отношение внешних и внутренних диаметров профи­лей инструментов. D_h - наружный диаметр инстру-мента. D_β - внутренний диаметр инструмента

В случае позитивного угла реза­ние происходит очень эффективно. Если обратить внимание на вектор N_y (рис. 10), который является вер­тикальной составляющей силы нор­мального давления N срезаемого материала на резец, видно, что он направлен в сторону субстрата. Иными словами, инструмент при­жимается стружкой к субстрату, за­ставляя его глубже погружаться в материал. Однако при работе таким файлом в канале это может приво­дить к возрастанию торсионной нагрузки и увеличивает вероятность заклинивания инструмента. В случае негативного угла резание не так эф­фективно, инструмент скорее скре­бёт поверхность. Вектор N_y (рис. 11) направлен от субстрата, инструмент как бы отталкивается от материала. В этом случае торсионная нагрузка не так велика и во многом определяется силой, действующей на инструмент в вертикальном направлении.

Большинство эндодонтических инструментов имеет негативный ре­жущий угол. К тому же, вследствие малых размеров файлов технологи­чески трудно изготовить инструмент с позитивным углом.

Ещё один параметр, в схеме взаи­модействия субстрата и инструмента - угол просвета 9 (рис. 10, 11). Он находится между поверхностью суб­страта и нижней поверхностью са­мого резца, и определяет, насколько быстро может происходить погру­жение инструмента в субстрат. Та­ким образом, чем меньше угол θ, тем медленнее происходит погружение, и эффективность резания снижается.

Рис. 10. Схема взаимодействия субстрата инструмента при позитивном ре­жущем угле, n - внешняя нормаль, α - режущий угол, θ - угол просвета, V -вектор скорости движения резца, N - вектор нормального давления струж­ки на резец, N_y - составляющая вектора N в силу действия которой происхо­дит погружение резца в субстрат при положительном α

Все известныеNiTi инструменты имеют спиралевидную нарезку, кото­рая обуславливает вращательно—по­ступательный характер движения файла в канале. Если рассмотреть схему взаимодействия стенки канала и поверхности инструмента, она ока­жется примерно такой же, как в слу­чае с режущей кромкой и дентином (рис. 12). Угол здесь всегда позитив­ный, а вектор N_v направлен в сторону апекса. Иными словами, инструмент вкручивается в глубь канала. С одной стороны, вкручивание — отрицатель­ное явление, так как затрудняет кон­троль над инструментом и повышает вероятность его заклинивания. С другой стороны, спиралевидная на­резка обеспечивает экскавацию опи­лок из канала, то есть его очистку, и предотвращает возникновение апи­кальных блокад. Немаловажное зна­чение имеет также шаг спирали (рис. 13). Чем чаще шаг, тем больше пло­щадь соприкосновения инструмента и стенки канала со всеми вытекающими отсюда отрицательными следствиями.

Рис. 11. Схема взаимодействия субстрата инстру-мента при негативном ре­жущем угле, n - внешняя нормаль, α - режущий угол, θ - угол просвета, V -вектор скорости движения резца, N - вектор нор-мального давления струж­ки на резец, N_y – сос-тавляющая вектора N в силу действия которой происхо­дит отталкивание резца от поверхности при отрицательном α

Эффект вкручивания можно сни­зить. Так, например, в конструкции режущей кромки файла угол θ мож­но приблизить к нулю (радиальные опорные площадки в инструментах U - типа), или сделать шаг резьбы пе­ременным, с целью уменьшения площади взаимодействия инстру­мента и канала (RaCe).

Что касается конструкции вер­хушки NiTi—инструментов, то она, как правило, пассивная, т.е. на ней нет режущих граней, все углы скруг­лены. Это позволяет избежать сме­щения инструмента в канале и как следствие перфорации стенки корня.

Для простоты некоторые авторы (Sonntag, 2003; Johnson, 2002) условно разделяют инструменты на три типа:

• Активные (FlexMaster, RaCe File, ProTaper)

• Полуактивные (Sybron Endodon­tics Quantec)

• Пассивные (ProFile, Rotary GT, Light Speed)

Рис. 12. Схема взаимодействия граней вертикальной на­резки инструмента и стенки канала при полновращатель­ном препарировании (смотри схему позитивного режуще­го угла на рисунке 11). N_y - составляющая вектора N, действует, в данном случае, в апикальном направлении по оси инструмента, и способствует углублению инструмента в канал (эффект вкручивания)

Активность или пассивность оце­нивают, имея в виду характер пове­дения вращающегося файла в канале в отсутствии вертикальной нагрузки.

Активные инструменты часто называют инструментами К-типа из-за их схожести, конструктивно и по поведению, с ручными К-фай­лами (рис. 13). Эти инструменты хорошо режут дентин. Формирова­ние канала идёт быстро и эффек­тивно. Однако активные инстру­менты могут смещать просвет канала, спрямлять его и, таким об­разом, приводить к ленточным перфорациям, изменениям размера и формы апикального отверстия, его транспортации.

Рис. 13. Пример активного инструмента (RaCe) или К-тип. Профиль инстру­мента напоминает профиль ручного К-файла

Кполуактивным инструментам в настоящее время относят только один инструмент, поэтому дать характери­стику целой группе невозможно. Особенности же конкретного инст­румента будут обсуждаться ниже.

Рис. 14. Пример пассивного инструмента (Pro-File). Желобки спиральной на­резки напоминают латинскую букву U

Пассивные инструменты назы­вают также инструментами U-типа (рис. 14), так как профиль внутрен­него желобка этих инструментов напоминает латинскую букву U. Характерной особенностью этих инструментов является наличие опорных площадок (9—0). Эти пло­щадки препятствуют смещению инструмента из анатомически обусловленного просвета канала, а также препятствуют возникнове­нию эффекта вкручивания. С дру­гой стороны, для продвижения ин­струмента необходимо оказывать на него вертикальное давление. При наличии же опорных площадок площадь соприкосновения инстру­мента со стенками канала велика, так что вертикальное усилие при­водит к увеличению торсионной нагрузки на инструмент.

На практике поведение каждого конкретного файла в канале опре­деляется сочетанием перечислен­ных выше конструктивных осо­бенностей, а также качеством изготовления инструмента. Бывает, что заявленная фирмой-производителем конструкция фактически не соответствует конечному ком­мерческому продукту, вследствие чего трудно прогнозировать ха­рактер работы такого инструмента (Johnson, 2002).