Статистичне та трибомеханічне моделювання навантаження і зношування медичних інструментів з аустенітних сталей у процесі препарування кореневих каналів
DOI:
https://doi.org/10.33271/crpnmu/86.320Ключові слова:
інструментальне машинобудування, триботехніка, медичне матеріалознавство, обробка біомедичних даних, H-файл, Pathfinder CS, аустенітні сталі, напружено-деформований стан, знос, кореляція Пірсона, регресійний аналізАнотація
Мета. Встановлення взаємозв’язку між кінематичними факторами заглиблення, напружено-деформованим станом, трибологічним зношуванням та втомною витривалістю мікроінструментів із медичних аустенітних сталей 08Х18Н10Т та 10Х17Н13М2Т при формуванні кореневих каналів зуба.
Методика. Застосовано інженерний підхід на основі контактної біомеханіки, теорії опору матеріалів та математико-статистичного аналізу. Осьові зусилля визначено за моделлю лінійного силового градієнта, еквівалентні напруження - за критерієм Губера–Мізеса–Генкі за ISO 3630. Довговічність оцінено за критерієм багатоциклової втоми, зношування - за модифікованою моделлю Архарда–Крагельського. Проведено кореляційно-регресійний аналіз.
Результати. За результатами розрахункового моделювання встановлено зростання контактних сил від 0.60 до 1.80 Н для H-файлу та від 0.40 до 1.30 Н для Pathfinder CS. Максимальні еквівалентні напруження становили 101.7 та 73.4 МПа і не перевищували границь плинності. За заданих умов моделювання розрахункові напруження залишалися нижчими за прийняті межі витривалості, що свідчить про можливість багатоциклової роботи. Виявлено тісні лінійні зв’язки між циклічним напрацюванням, глибиною заглиблення та накопиченим зносом.
Наукова новизна. Запропоновано комплексний розрахунково-статистичний підхід до оцінювання експлуатаційної поведінки ендодонтичних мікроінструментів, що поєднує моделювання навантаження, напружень і втоми з аналізом трибологічного зношування. Кількісно оцінено взаємозв’язок глибини заглиблення, циклічного напрацювання та зносом для інструментів різної геометрії.
Практична значимість. Отримані регресійні залежності можуть бути використані для оцінювання тенденцій накопичення зносу ендодонтичного інструментарію та обґрунтування диференційованого підходу до вибору конструкції інструмента за заданих умов експлуатації.
Посилання
1. Shen, Y., Cheung, G. S., & Haapasalo, M. (2018). Methods and models to study nickel-titanium endodontic instruments. Endodontic Topics, 32(1), 18–41. https://doi.org/10.1111/etp.12117
2. Pruett, J. P., Clement, D. J., & Carnes, D. L. (1997). Cyclic fatigue testing of nickel-titanium en-dodontic instruments. Journal of Endodontics, 23(2), 77–85. https://doi.org/10.1016/S0099-2399(97)80250-6
3. Plotino, G., Grande, N. M., Cordaro, M., Testarelli, L., & Gambarini, G. (2009). A review of cyclic fatigue testing of nickel-titanium rotary instruments. Journal of Endodontics, 35(11), 1469–1476. https://doi.org/10.1016/j.joen.2009.06.015
4. Peters, O. A., Barbakow, F., & Peters, C. I. (2004). An analysis of endodontic treatment with nickel-titanium instruments. Endodontic Topics, 10(1), 35–48. https://doi.org/10.1111/j.1601-1546.2005.00115.x
5. Zhang, E. W., Cheung, G. S., & Zheng, Y. F. (2011). A numerical method for predicting the bending fatigue life of NiTi and stainless steel root canal instruments. International Endodontic Journal, 44(6), 557–567. https://doi.org/10.1111/j.1365-2591.2011.01864.x
6. Pedullà, E., Lo Savio, F., Boninelli, S., Plotino, G., Grande, N. M., La Rosa, G., & Rapisarda, E. (2016). Torsional resistance of engine-driven rotary instruments with various cross-sections. Journal of Endodontics, 42(4), 547–550. https://doi.org/10.1016/j.joen.2015.12.012
7. Cheung, G. S., Shen, Y., & Darvell, B. W. (2015). Does preparation of curved canals induce fa-tigue in endodontic instruments? International Endodontic Journal, 48(4), 384–392. https://doi.org/10.1111/iej.12326
8. Zinelis, S., Eliades, T., & Eliades, G. (2007). Wear resistance and cutting efficiency of endodontic instruments. Journal of Endodontics, 33(5), 598–601. https://doi.org/10.1016/j.joen.2007.01.017
9. Camps, J. J., & Pertot, W. J. (1995). Torsional and stiffness properties of nickel-titanium K-files. International Endodontic Journal, 28(5), 239–243. https://doi.org/10.1111/j.1365-2591.1995.tb00307.x
10. Gao, Y., Gutmann, J. L., Wilkinson, K., & Maxwell, R. (2012). Evaluation of the semantic rela-tionship between torsional stress and cyclic fatigue of root canal instruments. International Endodontic Journal, 45(4), 332–338. https://doi.org/10.1111/j.1365-2591.2011.01980.x
11. Champa, C., Cunha, R. S., Fontana, C. E., Martin, A. S., & Bueno, C. E. (2017). Influence of multiple autoclaving cycles on cyclic fatigue resistance of heat-treated rotary and reciprocating in-struments. Journal of Endodontics, 43(5), 795–798. https://doi.org/10.1016/j.joen.2016.12.015
12. Schafer, E., & Oitzinger, M. (2008). Cutting efficiency of five different types of rotary nickel-titanium instruments. Journal of Endodontics, 34(2), 198–200. https://doi.org/10.1016/j.joen.2007.10.009
13. Archard, J. F. (1953). Contact and rubbing of flat surfaces. Journal of Applied Physics, 24(8), 981–988. https://doi.org/10.1063/1.1721448
14. Kragelsky, I. V., Dobychin, M. N., & Kombalov, V. S. (1982). Friction and wear: Calculation methods. Pergamon Press. https://doi.org/10.1016/C2013-0-03099-X
15. International Organization for Standardization. (2008). Dentistry – Root-canal instruments – Part 1: General requirements and test methods (ISO Standard No. 3630-1:2008). https://www.iso.org/standard/43118.html
16. StatSoft, Inc. (2011). STATISTICA (data analysis software system), version 10. www.statsoft.com
17. Montgomery, D. C., Peck, E. A., & Vining, G. G. (2012). Introduction to linear regression anal-ysis (5th ed.). John Wiley & Sons.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
All articles are published under the Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.
Authors are permitted and encouraged to deposit the final published version of their article, or the Author's Accepted Manuscript (AAM), in institutional or subject-specific open-access repositories (including the university's own institutional repository, CORE, Zenodo, or Figshare), ensuring maximum visibility, accessibility, and impact of the publication.
