전동식 니켈 티타늄 파일의 표면 결함과 단면 형태가 반복응력하에서 피로파절에 미치는 영향

Abstract

[한글]

본 연구는 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)을 통해서 니켈 티타늄(NiTi) 파일의 표면결함이 반복 응력하에서 파일의 조기 파절의 원인이 될 수 있는지, 이에 더하여 NiTi 파일의 단면 형태가 반복 응력하에서의 피로 파절에 영향을 미치는지 알아보기 위한 것이다. #30/.04와 #25/.06 크기의 K3TM(SybronEndo), ProFile(r)(Maillefer), HERO 642(r)(MicroMega) NiTi 파일을 사용하였다. 실험군은 NiTi 파일에 표면 결함을 인위적으로 생성하였고, 대조군은 200배로 확대한 현미경상에서 삭제날 부위에 결함이 없는 군으로 하였다. NiTi 파일은 파일 끝 3mm부위에서 Schneider 법에 의한 40° 만곡을 이루도록 금속핀 사이에 위치시킨 후 300rpm으로 회전시켜서 파절 시간을 측정하였고, 파절된 단면은 주사 전자 현미경으로 관찰하였다.

실험결과 #30/.04 K3TM 파일과 #25/.06 HERO 642(r) 파일은 파절 회전수에 있어서 실험군과 대조군간 통계학적 유의차가 있었고(P<0.05), 나머지 군에서도 실험군이 대조군에 비해 일관되게 파절 시간이 짧게 나타났다. 주사 전자 현미경을 이용해서 파절 단면을 관찰한 결과 기계 가공 과정에서 발생한 홈이나 하방의 표면 손상부위에서 파절이 시작되는 취성파절(brittle fracture) 특징이 나타나고 여기서 연성파절(ductile fracture)로 이행되는 양상을 보였다. 단면 형태에 따른 파절 회전수를 비교했을 때 K3TM가 실험군과 대조군 모두에서 가장 낮은 것으로 나타났다.

이러한 결과는 NiTi 파일의 표면결함이 반복응력하의 피로 파절에 중요한 역할을 한다는 것을 나타낸다. 또한 NiTi 파일의 단면 형태에 따라 파절 시간에 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있었다.

[영문]The purpose of this in vitro study was to determine whether the surface defects could results in fatigue fracture of NiTi rotary files by examining the fracture surface of the instrument by SEM, and to compare the fracture time of NiTi rotary files with different flute designs under cyclic loading.

This study examined three groups of rotary NiTi instruments (K3TM, ProFile®, HERO 642®). Of each group, 04 taper, size 30 and 06 taper, size 25 were selected. : 120 in total. Surface defects were created in experimental groups. The instruments were inserted around the stainless steel pins that are used to restrain the instruments with 40 degree of curvature and rotated at 300rpm until they fracture. The time to fracture was measured and the fracture surfaces of each files were observed with scanning electron microscope.

Significant differences in cycles to failure were observed between experimental and control group in Group 2(K3TM) and Group 5(HERO 642®). Different cross-sections demonstrated different cycles to failure. Several of fractured files demonstrated characteristic patterns of brittle fracture consistent with the propagation of pre-existing cracks associated with machining damage. And there was a transition from brittle fracture to ductile failure.

This data indicate that surface defects of NiTi rotary files may significantly decrease fatigue life under experimental conditions. It may be one possible factor for premature fracture of NiTi instrument in clinical practice. Different cross-sections demonstrated different stiffness and therefore different cycles to failure.