Simulação 3D de movimento ortodôntico

Neste artigo de 2010, publicado pelo Dental Press Journal of Orthodontics, pelos autores Norman Duque Penedo, Carlos Nelson Elias, Maria Christina Thomé Pacheco, Jayme Pereira de Gouvêa; Engenharia Metalúrgica pela UFF (Universidade Federal Fluminense), campus Volta Redonda/RJ; do departamento de Biomateriais do IME, Rio de Janeiro; do Departamento da Ortodontia da Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória; do departamento de Bioengenharia da UFF, campus Volta Redonda/RJ. Buscou desenvolver e validar, através do Método dos Elementos Finitos (MEF), um modelo numérico tridimensional (3D) de um incisivo central superior para simular o movimento dentário.

A aplicação do método dos elementos finitos(MEF) na Ortodontia possibilita investigar os aspectos biomecânicos envolvidos em um tratamento ortodôntico e estimula o crescente interesse no conhecimento da movimentação dentária. O desenvolvimento de um modelo numérico permite quantificar e avaliar os efeitos das cargas ortodônticas que são aplicadas para obter o movimento dentário inicial.

Uma das principais características do método dos elementos finitos é seu potencial de analisar estruturas complexas. Isso é possível quando o modelo numérico desenvolvido apresenta comportamento equivalente ao da estrutura que se quer analisar. No caso do movimento dentário, o modelo numérico deve responder deforma equivalente ao comportamento clínico dodente em movimentação, com relação às áreas detensões e deslocamentos produzidos.

O ligamento periodontal é um tecido conjuntivo fibroso denso constituído principalmente por fibras colágenas dispostas em feixes, elementos celulares e vasculares, e fluidos tissulares.O periodonto inclui o cemento radicular, o ligamento periodontal e o osso alveolar. O ligamento periodontal intermedeia o processo de reabsorção e neoformação óssea em resposta às forças ortodônticas, sendo que o mediador do movimento dentário não é a força em si, mas sim a magnitude das tensões geradas no periodonto.

As tensões e deformações sentidas no periodonto, devido àsforças ortodônticas, promovem a remodelação óssea dos alvéolos, através do recrutamento das células osteoblásticas e osteoclásticas, proporcionandoo movimento dentário. Melsen et al. afirmam que são as alterações de tensão e deformaçãodo periodonto, e não de pressão ou tração, que liberam a cascata de reações biológicas que levam ao movimento dentário. Demonstraram que a tensão exercida pelo estiramento das fibras do ligamento periodontal induz a remodelação óssea, e que as tensões internas geradas pela aplicação daforça irão criar, ao redor do dente, áreas tanto detração como de compressão, as quais não podemser facilmente demarcadas.

O tratamento ortodôntico envolve a aplicação de forças para obtenção de movimentos e, consequentemente, pode-se fazer a análise com base na biomecânica. A análise deve ser iniciada pela determinaçãodas propriedades dos materiais envolvidos e, através do MEF, é possível quantificar os fenômenos que envolvem a movimentação dentária.Vários tecidos orgânicos e materiais utilizado sem Ortodontia possuem suas propriedades já definidas,como os ossos, os dentes e o aço inoxidável. Entretanto, as propriedades do ligamento periodontal não estão perfeitamente conhecidas.

O objetivo deste trabalho é validar um modelo numérico tridimensional em Elementos Finitos para estudos que envolvem a mecânica ortodôntica. Para esse fim, foi criado o modelo tridimensional de um dente incisivo central superior, onde foram consideradas as “fibras” do ligamento periodontal.

Para a validação do modelo numérico tridimensional, os resultados obtidos dos deslocamentos dentários foram comparados com os obtidos no trabalho de Jones et al., no qual o deslocamento médio verificado para os incisivos centrais dos dez indivíduos que participaram do experimento foi de 0,0877mm, com desvio-padrão de 0,0507.

CONCLUSÕES

1) Para possibilitar a quantificação dos parâmetros envolvidos nos estudos da mecânica ortodôntica, foi validado um modelo numérico tridimensional de um incisivo central superior.

2) O valor de E=0,059MPa (0,059N/mm2), atribuído ao módulo de elasticidade das fibras do ligamento periodontal, permitiu a validação do modelo numérico.

3) As tensões axiais obtidas no modelo apresentam valores coerentes e auxiliam na definição de um valor apropriado para ser utilizado em simulações computacionais, através do MEF.

4) A definição de um critério que utiliza a comparação da tensão axial com a pressão capilar(0,0026N/mm2) permitiu predizer as áreas que poderão desencadear o início do processo de remodelação óssea.

5) O modelo computacional possibilita a visualização e quantificação do movimento da raiz eda coroa dentária, além da localização do centrode rotação e do centro de resistência do dente, que é de primordial importância na determinação dotipo de movimento dentário.

6) Esse modelo possibilita a modificação dosparâmetros de carregamento (forças e momentos) e as condições de contorno, permitindo a construção de uma arcada dentária completa para avaliar

diferentes possibilidades da mecânica ortodôntica.


Link do artigo na integra via Scielo:

http://www.scielo.br/pdf/dpjo/v15n5/12.pdf