L'introduzione delle leghe Nichel-Titanio (NiTi) in endodonzia ha permesso di innovare in modo decisivo la strumentazione del sistema dei canali radicolari, soprattutto in riferimento alla introduzione di dispositivi rotanti più performanti, migliorando la percentuale di successo per le terapie canalari. Tuttavia, la frattura intracanalare rappresenta ancora un rischio con il quale confrontarsi. Le principali cause di quest'ultima sono ricondotte a due tipi di sollecitazioni: fatica ciclica e stress torsionali. Recenti studi hanno evidenziato come il momento polare d'inerzia rappresenti un parametro di fondamentale importanza nella determinazione della resistenza torsionale dello strumento endodontico. Alla luce di queste ultime evidenze sperimentali si vuole indagare più approfonditamente sull'opportunità di concepire uno strumento endodontico rotante in NiTi, dal design innovativo. Lo scopo della seguente ricerca consisterà nella progettazione, fabbricazione e validazione di uno strumento endodontico rotante in lega NiTi dotato di cavità assiale, di estensione pari alla lunghezza dello strumento. La metodologia scelta si articolerà in tre fasi: la prima fase si focalizzerà sulla modellazione strutturale dello strumento volta ad investigare il contributo offerto dal design cavo e individuare le geometrie potenzialmente più appropriate della cavità; in secondo luogo si procederà con la fabbricazione di strumenti cavi prototipali in modo da poter eseguire test in vitro; infine, mediante caratterizzazione dello strumento endodontico ed analisi frattografica, si determineranno le zone di innesco e propagazione della frattura per giungere ad una validazione dello stesso. Ci si aspetta, dunque, che lo strumento endodontico cavo possegga deformazioni flessionali maggiori di un analogo strumento a sezione piena e che possa, allo stesso tempo, migliorare il comportamento torsionale dello strumento, con conseguente riduzione del rischio di frattura intracanalare.
Date le premesse teoriche e le considerazioni sull'influenza che massa e momento polare d'inerzia hanno rispettivamente sulla resistenza alla flessione e sulla resistenza alla torsione di strutture tridimensionali di comune uso ingegneristico, è atteso che uno strumento endodontico caratterizzato da un design sezionale cavo possa dimostrare capacità flessionali maggiori di un analogo strumento a sezione piena, garantendo un contemporaneo miglioramento del comportamento torsionale dello strumento e diminuendo significativamente il rischio di fratturarsi durante la sagomatura dei canali radicolari.
La riduzione della massa ottenuta dall'introduzione della cavità interna allo strumento endodontico permetterebbe la realizzazione di strumenti ad alta flessibilità e resistenza alla fatica ciclica, pur mantenendo le caratteristiche superelastiche proprie della fase cristallografica austenitica, senza dover ricorrere all'utilizzo di trattamenti termici che comprometterebbero la capacità di taglio e la rigidezza dello strumento endodontico.
L'innovatività della ricerca è anche riscontrabile nell'approccio tecnologico che si intende perseguire per realizzare la cavità interna. Si vuole infatti impiegare una sorgente laser ad impulsi ultracorti che permette l'asportazione del materiale senza che il calore influisca sul processo. È di fondamentale importanza non indurre alterazioni termiche nello strumento che possano modificare la sua caratteristica principale, rappresentata per l'appunto dalla superelasticità, e pregiudicare il corretto funzionamento durante la fase di utilizzo. Gli sforzi della ricerca in tale direzione saranno, in particolare, indirizzati ad acquisire avanzamenti delle conoscenze sui benefici della tecnologia laser (ad impulsi ultracorti) nel processare strumenti endodontici in lega NiTi di elevato spessore. I sistemi laser a impulsi ultracorti costituiscono la soluzione ottimale per compiti di microlavorazione ed hanno aperto in tale ambito nuove possibilità applicative nell'industria ma registrano una diffusione ancora limitata, prevalentemente osservabile in laboratori scientifici o ambienti di ricerca e sviluppo. Esiste pertanto un deficit conoscitivo tale per cui il Direttore Generale di LOTSE, Dottor Josef Gochermann afferma che: I potenziali utenti futuri delle tecnologie a impulsi ultracorti sanno troppo poco sulle possibili applicazioni e sui benefici che si possono attendere nel loro settore specifico. L'eventuale successo di tale ricerca costituirebbe una innovazione tecnologica di sicuro interesse industriale.
Ad oggi, infatti, non esistono strumenti endodontici cavi e prodotti mediante le tecniche precedentemente esposte.
Oltre al miglioramento strutturale e meccanico, la cavità interno allo strumento endodontico verrebbe ad assumere una sua specifica ed importante funzionalità. Infatti la cavità, sviluppandosi lungo tutto l'asse dello strumento, dal codolo fino alla punta compresa, potrebbe essere sfruttata per il flusso di disinfettanti endocanalari. Ciò permetterebbe una contestuale irrigazione chimica durante le fasi di sagomatura del canale radicolare, garantendo una notevole riduzione dei tempi operativi, nonché una più efficace veicolazione dei disinfettanti nel terzo apicale dei canali radicolari senza dover ricorrere all'impiego di altri dispositivi e riducendo quindi i costi e il materiale utilizzato durante le terapie endodontiche.