Neste artigo de 2008, publicado pela Revista da Associação Portuguesa de Análise Experimental de Tensões, pelos autores M. S. Milczeswki, J. C. C. Silva1, I. Abe, J. A. Simões, A. S. Paterno, H. J.; da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, Brasil; Departamento de Física, Universidade de Aveiro e do Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade de Aveiro; Descreve um procedimento experimental para monitorar as cargas aplicadas através de um dispositivo ortodôntico utilizando sensores em fibra óptica baseados em redes de Bragg (FBG).
A natureza complexa da oclusão dentária, incluindo seu desenvolvimento, manutenção e correcção é a principal razão para a existência da ortodontia como área específica da odontologia. A terapêutica ortodôntica está dirigida para a maloclusão, crescimento anormal do complexo ósseo crânio-facial e para a má função da musculatura orofacial, os quais, isoladamente ou em combinação podem causar mastigação debilitada, disfunção da articulação temporo-mandibular, susceptibilidade a cárie, doença periodontal e finalmente, comprometer a estética facial e a dicção.
Através de uma aparelhagem adequada, os dentes podem ser posicionados correctamente e a função muscular é restabelecida. A correcção do esqueleto craniofacial, no entanto, é diferente, sendo possível direcionar favoravelmente o crescimento em crianças e jovens. Em pacientes adultos, nos quais o crescimento está completo, apenas os dentes são posicionados para corrigir desarmonias no padrão esquelético facial. Nos casos mais severos a cirurgia ortognática é utilizada juntamente com a ortodontia. O tratamento ortodôntico pode assim utilizar muitos procedimentos, embora o mais frequente seja o posicionamento preciso dos dentes, individualmente, com aparelhagem ortodôntica.
Quanto ao movimento dentário, ele ocorre de maneira fisiológica, representada pela erupção e pelas forças inerentes ao ato da mastigação, ou induzida através de intervenção ortodôntica, quando há a necessidade de correcção da oclusão.
De maneira fisiológica, os dentes e estruturas periodontais estão expostos a forças durante a função mastigatória. O contato entre os mesmos por um segundo, ou menos, geram forças de elevada intensidade, chegando a 1 ou 2kgf, e forças equivalentes a 50kgf quando objetos mais resistentes são mastigados. Quando o elemento dentário é submetido a cargas pesadas, o movimento rápido, no LPD, é evitado pelo fluído tecidular. Quando ocorre a aplicação de forças externas induzidas ou forças ortodônticas e a pressão contra um dente é mantida, o fluxo é escoado comprimindo o ligamento contra o osso adjacente, iniciando uma reação tecidular e o dente movimenta-se através do LPD. O estímulo mecânico do aparelho pode traduzir-se biologicamente na geração de proteínas no LPD. Apesar de o LPD ser adaptável para resistir às forças de curta duração, o mesmo perde rapidamente esta capacidade, extravasando o fluído tecidular da sua área confinada. Deste modo, uma força prolongada, mesmo de baixa intensidade, produz uma resposta fisiológica diferente com remodelação do osso adjacente. Portanto, o movimento ortodôntico é resultado da plasticidade do osso alveolar frente às cargas de um sistema de forças.
Muitas análises sobre o mecanismo de remodelação óssea induzida pelo tratamento ortodôntico foram realizadas com ensaios histológicos, matemáticos ou usando o método dos elementos finitos (MEF). Esses estudos concluem que as forças de tensão induzem à osteogénese, enquanto forças máximas de pressão coincidem com a reabsorção do tecido ósseo. Por outro lado, cargas fisiológicas tão baixas como 2gf (0.02N) permitem a movimentação do elemento dentário.
O estudo das forças transferidas do aparelho ortodôntico aos dentes implica a utilização de metodologias experimentais adequadas. Para este problema em questão Nas faces laterais as reabsorções são longas, superficiais e irregulares. A região apical não é mais susceptível à reabsorção dentária, apenas a sua estrutura favorece a sua detecção que as demais e, ainda, o movimento ortodôntico exige mais do terço apical. As forças transferidas através do aparelho ortodôntico concentram mais no ápice cónico da raiz, exacerbando reações induzidas nesta região.
Os sensores de Bragg em fibra óptica permitem uma nova tecnologia de medição, que para o presente problema em análise se ajusta de forma adequada. De fato, a utilização de redes designadas de HiBi, permitem determinar uma deformação exercida num objecto onde o sensor se encontra colado, na direção que se pretende fazer a medição. A gravação das redes em fibra óptica como sensores, está baseada na habilidade de se alterar o índice de refração do núcleo por meio da absorção óptica de luz UV. A foto-sensibilidade permite a fabricação de estruturas, ou redes, obtidas pela alteração permanente do índice de refração do núcleo com padrão periódico ao longo da fibra. A modulação periódica do índice de refração atua como espelho seletivo de comprimentos de onda que satisfazem à condição de Bragg, obtendo-se assim redes de Bragg.
Pode-se concluir que os sensores em fibra óptica são sensíveis às forças transversais durante os carregamentos na ativação ortodôntica. O sistema experimental concebido e testado permite os objetivos da determinação das forças exercidas sobre os dentes através das cargas aplicadas no aparelho ortodôntico e os respectivos deslocamentos (movimentos) dos dentes.
Link do artigo na integra via Ext.lnec:
www-ext.lnec.pt/APAET/pdf/Rev_15_A05.pdf
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