UNIVERSIDADE CIDADE DE SÃO PAULO - UNICID
MESTRADO EM ORTODONTIA
AVALIAÇÃO DO MOMENTO DE FORÇA NA FRATURA DE
BRAQUETES CERÂMICOS À TORÇÃO DO ARCO RETANGULAR.
PAULA MARIA DA ROSA BARATELLA
São Paulo
2014
PAULA MARIA DA ROSA BARATELLA
AVALIAÇÃO DO MOMENTO DE FORÇA NA FRATURA DE
BRAQUETES CERÂMICOS À TORÇÃO DO ARCO RETANGULAR.
Dissertação apresentada ao Programa
de Mestrado da Universidade Cidade
de
São
Paulo,
como
parte
dos
requisitos para obtenção do título de
Mestre em Ortodontia.
Orientador:
Prof. Dr. Paulo Eduardo Guedes Carvalho
São Paulo
2014
BARATELLA, R. M. P. Avaliação do momento de força na fratura braquetes
cerâmicos à torção do arco retangular. [Dissertação de Mestrado]. São Paulo:
Universidade Cidade de São Paulo; 2014.
RESUMO
Os braquetes ortodônticos em material cerâmico têm sido amplamente utilizados
devido a sua estética mais favorável em relação aos seus análogos metálicos.
Entretanto este material apresenta maior fragilidade, o que pode interferir na rotina
clínica, em razão do maior índice de ocorrência de fraturas. Este estudo teve por
objetivo avaliar o momento de força no instante da fratura de braquetes cerâmicos
de importantes marcas comerciais submetidos à torção do fio de aço retangular. A
amostra consiste em 90 braquetes cerâmicos, sendo 40 cerâmicos policristalinos
das marcas Orthometric (Iceram), American Orthodontics (20/40), RMO (SignatureIII)
e TP Orthodontics (Invu), 10 deles apresentando reforço de metal na canaleta
American Orthodontics (Virage) e 40 cerâmicos monocristalinos das marcas
Orthometric (Iceram S), American Orthodontics (Radiance), Ormco (Ice Inspire) e
Ortho Organizers (Neo Crystal Sapphire). Os braquetes foram colados em tubos
acrílicos e testados por meio de um aparato desenvolvido especialmente para a
pesquisa conectado à uma máquina de ensaio mecânico (Instron) tornando possível
a torção do fio de aço retangular. Foram tomados os maiores valores no momento
em que ocorreu a fratura de qualquer parte do braquete cerâmico e trasformados em
gr.mm. Foi realizada uma análise descritiva dos dados em tabelas para a verificação
do momento de força de cada braquete e para a comparação entre marcas/tipos foi
aplicado o teste não-paramétrico Kruskal-Wallis. Foi constatada ausência de
diferença entre braquetes policristalinos e monocristalinos quanto ao momento de
força na fratura ocasionada pela torção do arco retangular e o maior momento de
força registrado dos braquetes cerâmicos com canaleta metálica. Entre as
marcas/tipos, o AO (Virage) obteve o maior valor absoluto para o momento.
Palavras chave: Braquetes ortodônticos, Torque, Cerâmica
BARATELLA RMP. Ceramic brackets evaluation of torsional forces resistance from
rectangular archwire. [Master Thesis]. São Paulo: Universidade Cidade de São
Paulo; 2014.
ABSTRACT
The orthodontic ceramic brackets have been widely used because of the acceptable
esthetics different from those on metal. However this material has a higher friability,
which can interfere in the clinical routine due to the increased fracture risk. The aim
of this
study was to evaluate important ceramic brackets brands resistance
submitted to torsional forces from rectangular steel archwire. 90 ceramic brackets
were analyzed, 40 of them were made of polycrystalline ceramic: Orthometric
(Iceram), American Orthodontics (20/40), RMO (SignatureIII) e TP Orthodontics
(Invu), 40 of them were made of monocrystalline ceramic: Orthometric (Iceram S),
American Orthodontics (Radiance), Ormco (Ice Inspire) e Ortho Organizers (Neo
Crystal Sapphire) and the other 10 have metal reinforced slots: AO (Virage). All the
brackets were bonded on an acrylic surface and tested with a special apparatus
connected to a mechanical testing machine (Intron) that made the torsional archwire
forces possible. The higher values were taken at the time of the bracket rupture and
were converted to gr-mm. A descriptive data analysis was performed on tables to
verify each bracket resistance. To compare all the groups was perfomed a non
parametric test Kruskal-Wallis. There was no difference between polycrystalline and
monocrystalline brackets and the most resistant was the metal reinforced slots
ceramic brackets. The absolute higher value for resistance was from AO Virage.
Key-Words: Orthodontic brackets, Ceramic, Torque
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 – Relação dos braquetes, seus respectivos modelos e fabricantes............ 16
Quadro 2 – Relação dos braquetes, seus respectivos modelos e fabricantes............ 28
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Máquina Instron .................................................................................................. 17
Figura 2 - Aparato desenvolvido para a pesquisa ............................................................ 19
Figura 3 - Cilindros constituídos pelos segmentos de tubo acrílico, preenchidos com
resina acrílica: base para o corpo de prova................................................................ 20
Figura 4 - Padronização da colagem com o auxílio do braquete metálico .................. 21
Figura 5 - Fotopolimerização do braquete em posição. .................................................. 22
Figura 6 - Dispositivo posicionado perpendicularmente na plataforma da máquina
Instron fixado por um braço de encaixe ...................................................................... 23
Figura 7 - Dispositivo mecânico experimental. A- Mesa base; B- Estruturas de
suporte para fixação da peça reta; C- Peça reta; D- Polia; E- Mandril; F- Placa
acrílica com braquete metálico; G- Prensa tipo morsa. ............................................ 29
Figura 8 - Dispositivo posicionado perpendicularmente a plataforma da Instron e
corpo de prova em posição ........................................................................................... 30
LISTA DE TABELAS E GRÁFICO
Tabela 1 - Descrição dos valores em gr.mm de cada braquete com média, desvio
padrão, mínimo e máximo. ............................................................................................ 31
Tabela 2 - Comparação dos braquetes em ordem crescente de resistência. Letras
sobrescritas iguais correspondem a braquetes com comportamento
estatisticamente semelhante (Método de Dunn). ...................................................... 32
Tabela 3 - Descrição dos valores em gr-mm dos grupos de braquetes policristalinos,
monocristalinos e canaleta metálica, com média, desvio padrão, mínimo e
máximo. ............................................................................................................................ 32
Tabela 4 - Comparação entre os grupos policristalino, monocristalino e canaleta
metálica. Letras sobrescritas iguais correspondem a grupos com comportamento
estatisticamente semelhante (Método de Dunn). ...................................................... 33
Gráfico 1 - Representação gráfica do desempenho dos braquetes levando em
consideração ao momento de força ideal para movimentação de incisivos (linha
azulada). ........................................................................................................................... 36
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 2
2 REVISÃO DE LITERATURA ............................................................................................. 5
3 PROPOSIÇÃO ............................................................................................................. 14
4 MATERIAL E MÉTODOS .............................................................................................. 15
4.1 Material ........................................................................................................................ 15
4.1.1 Material da amostra .......................................................................................................... 15
4.1.2 Material complementar ..................................................................................................... 16
4.1.3 Aparato desenvolvido para a pesquisa .......................................................................... 17
4.2 Métodos....................................................................................................................... 19
4.2.1 Colagem dos braquetes ................................................................................................ 20
4.3 Ensaio mecânico de Torção ..................................................................................... 22
4.4 Obtenção de dados e análise estatística ................................................................ 24
5 ARTIGO CIENTÍFICO .................................................................................................... 25
REFERÊNCIAS................................................................................................................... 39
ANEXOS .......................................................................................................................... 41
2
1 INTRODUÇÃO
Os profissionais têm vivenciando uma crescente demanda de pacientes
adultos nos consultórios de Ortodontia. No entanto, de acordo com Khan e Horrocks
(1991), dois são os principais fatores desmotivadores do uso de aparelhos
ortodônticos por parte dos adultos: o tempo de tratamento e aparência esteticamente
desfavorável dos braquetes. Com o avanço da tecnologia e da medicina o mundo
presencia um grande número de pessoas mais velhas que vivem mais e com mais
qualidade de vida, possuindo um nível maior de exigência no que diz respeito à sua
aparência. Por essa razão foram pensadas algumas alternativas para atender essa
necessidade específica desse público – alvo, em princípio a confecção de braquetes
metálicos menores para ficarem menos visíveis, outra alternativa utilizada para
alguns casos atualmente é o alinhador ortodôntico (placas transparentes) e o
aparelho lingual. Dentro desta tendência, o uso de braquetes estéticos têm crescido
consideravelmente nos consultórios.
Foram desenvolvidos dois tipos de braquetes estéticos até hoje além
daqueles inseridos na face lingual e palatina dos dentes (braquete lingual), os
plásticos de policarbonato e os cerâmicos. De acordo com Gkantidis et al (2012) os
braquetes plásticos tiveram seu auge na década de 90 quando foi constatado dano
ao esmalte dental no momento da remoção dos braquetes cerâmicos, no entanto
algumas importantes desvantagens foram observadas e documentadas a cerca dos
braquetes de policarbonato como por exemplo a grande mudança de coloração
durante o uso e baixa resistência à deformação, podendo reduzir a incorporação de
torque prejudicando a mecânica ortodôntica e consequentemente a movimentação
dentária.
Além de serem esteticamente favoráveis, os braquetes cerâmicos se adaptam
perfeitamente ao meio bucal, portanto sua aceitação pelos pacientes adultos foi
positiva. No entanto a natureza da cerâmica se difere muito da natureza do metal,
sabe-se que a cerâmica é muito mais frágil que o metal, podendo apresentar
defeitos na superfície imperceptíveis a olho nu o que pode causar o enfraquecimento
da cerâmica tornando a força necessária para levar essa peça à fratura muito menor
3
do que em uma condição normal (sem defeitos ou arranhões), Anusavice (2005).
Portanto uma das preocupações em torno desses braquetes é sua resistência à
fratura.
Os braquetes sofrem a ação de uma série de forças mecânicas ao longo do
tratamento ortodôntico, mesmo que essas forças sigam um padrão de força ótima
ideal para que ocorra a movimentação sem desconforto e comprometimento do
tecido periodontal, Schwarz (1932). Os estéticos cerâmicos, ao contrário dos
braquetes metálicos podem quebrar durante a colocação do fio retangular na
canaleta, durante a colocação da ligadura e durante a transmissão de torque do arco
no braquete, Nishio, Mendes e Elias (2009). Uma situação recorrente na rotina do
ortodontista é chegar ao final do tratamento com mais de um braquete fraturado e
até a fratura completa deste, devendo ser substituído. Durante o torque as aletas
dos braquetes são pressionadas em sua porção gengival e oclusal em diferentes
direções o que pode levar à tensão e posteriormente à fratura, atrasando o
tratamento, tornando a situação desconfortável para o paciente e para o profissional.
Com o objetivo de reduzir essas fraturas ao longo do tempo foram criadas algumas
alternativas como o reforço das canaletas com ouro e com metal que é utilizado por
algumas marcas atualmente.
A preocupação com o atrito no que diz respeito aos braquetes cerâmicos é
assunto recorrente na literatura, já é sabido que o atrito é aumentado em braquetes
cerâmicos combinados com fios metálicos como comprova Baggio em 2007
afirmando que a mecânica de deslize é facilitada e mais eficiente nos braquetes
metálicos em comparação com os cerâmicos, levando os fabricantes a pensarem em
formas de reduzir o atrito, como por exemplo braquetes cerâmicos com a canaleta
metálica. No entanto não são frequentes os estudos a cerca da resistência à fratura,
talvez pela grande variedade de forças emitidas pelo arco ao braquete e
especialmente pesquisas que avaliem a resistência às forças de torção. Portanto
podem ser frequentes as dúvidas em torno dos braquetes cerâmicos com relação a
sua resistência principalmente à torção do fio retangular, além de dúvidas sobre as
propriedades da cerâmica, o comportamento desse material frente defeitos e
ranhuras, se realmente eles estão mais sujeitos à fratura quando forças de torção
são aplicadas ou se isso não seria uma consequência da grande manipulação ao
longo do tratamento ou até a manipulação de forma incorreta como por exemplo
4
aplicação de forças excessivas.
Baseando-se na importância da resistência mecânica da canaleta do braquete
durante as mais variadas fases de aplicação de força ortodôntica, e buscando uma
maior compreensão destes materiais cerâmicos aplicados na Ortodontia corretiva,
este estudo teve por objetivo avaliar o momento de força no instante da fratura de
diversas marcas de braquetes cerâmicos quando submetidos à força de torção
gerada pelo arco retangular. Os dados encontrados pretendem auxiliar os
profissionais na escolha do braquete mais resistente, facilitando a rotina clínica,
otimizando e diminuindo o tempo de cadeira e de tratamento evitando trocas
frequentes de braquetes.
5
2 REVISÃO DE LITERATURA
Schwarz no que diz respeito à força ótima em 1932 estabeleceu um conceito
de foça ideal contínua como a força que ocasiona mudanças na pressão do tecido
evitando a oclusão dos capilares do ligamento periodontal pressionado. Além do que
forças bem abaixo de níveis ótimos não causam reação no ligamento periodontal por
outro lado, forças excessivas podem causar necrose tecidual e o movimento dentário
deve ser adiado até que a reabsorção tenha eliminado o tecido necrosado.
Scott em 1988 discorrendo sobre a resistência à fratura dos braquetes
cerâmicos afirmou que apesar de sua grande utilidade e benefícios estéticos na
Ortodontia corretiva é fundamental uma maior compreensão das limitações do
material dos braquetes cerâmicos. Afirma que um arranhão superficial na cerâmica
reduz drasticamente a carga necessária para que ocorra a fratura, enquanto que no
metal essa redução pode ser mínima ou até nula. Sendo a resistência à fratura a
principal propriedade que diferencia os metais da cerâmica, o que Scott chama de
tenacidade. Entende ainda que quanto mais esse material for ”arranhado” mais
próximo ele estará de fraturar.
Segundo Swartz em 1988 os braquetes cerâmicos são feitos de óxido de
alumínio e se dividem em dois tipos, os policristalinos que são os mais utilizados,
translúcidos podendo se misturar com a cor do dente e os monocristalinos que são
mais claros, cristalinos, feitos a partir de um único cristal cerâmico. Os
monocristalinos se mostram mais resistentes à força de tração enquanto que os
policristalinos apresentam maior resistência à fratura. Os métodos utilizados no
acabamento dos braquetes cerâmicos podem causar microfraturas, tornando-os
menos resistentes.
Para testar a resistência à fratura frente a torção do arco retangular de
braquetes cerâmicos com diferentes superfícies e tipos de ligação em 1989, Flores
et al utilizaram uma amostra de 50 braquetes, sendo 20 cerâmicos policristalinos, 20
cerâmicos monocristalinos e 10 braquetes metálicos. Dividiram o teste em 4
categorias: 1- ligadura elástica e superfície com defeitos e arranhões; 2- ligadura
elástica e superfície sem defeitos e arranhões; 3- ligadura metálica e superfície com
defeito e arranhões e 4- ligadura metálica com superfície livre de defeitos. A carga
6
foi determinada por um segmento de fio retangular fixado na canaleta dos braquetes
colado numa base de disco de aço. Uma chave de força (torque) foi encaixada no
arco torcendo-o até a fratura do braquete ou até que o braquete fosse deformado a
ponto de ser observado a olho nu. Os discos foram fixados na base de um tipo de
torno por meio de 3 braços ajustáveis e o conjunto foi levado para a plataforma da
máquina Instron. Os braquetes ficaram posicionados verticalmente com a porção
incisal para baixo. A velocidade calibrada na Instron foi de 10mm/min. A resistência
do braquete metálico foi determinada no ponto em que a curva de carga no monitor
começava a diminuir o que caracterizava uma deformação desse acessório. Os
valores obtidos foram transformados em tensão dado pela fórmula: tensão =
momento de flexão multiplicado pela distância do braço (chave) de torção divido pelo
momento de inércia. Os autores observaram que quando arranhados, os braquetes
cerâmicos monocristalinos necessitavam de uma carga significativamente menor
para fraturar do que os policristalinos. Os monocristalinos apresentam uma maior
resistência inicial por apresentarem uma superfície mais lisa e livre de defeitos, mas
quando algumas falhas são incorporadas na superfície, sua resistência decai
drasticamente, segundo os autores. Os braquetes metálicos por sua vez suportam
menos carga do que os cerâmicos, apesar de não fraturarem, eles deformam
podendo não exercer seu papel corretamente no tratamento ortodôntico quando
cargas elevadas incidirem porque quando deformados deixam de imprimir o torque
que foi aplicado no fio retangular, interferindo na movimentação dos dentes.
Em 1991 com o objetivo de determinar a resistência à fratura de braquetes
cerâmicos durante a torção do arco, Holt, Nanda e Duncanson desenvolveram um
aparato para aplicar torque lingual na parte distal dos braquetes de incisivos centrais
superiores constituído de uma base com postes de suporte para construir uma barra
transversal que foi parcialmente seccionada para permitir que o segmento de fio
retangular encaixasse apenas em uma direção para que ficasse bem fixo e
centralizado. Uma mesa com suporte para a amostra foi também conectada a essa
base. A terceira porção do aparato constituída por uma polia ativada por uma
corrente foi conectada à barra transversal para fazer a torção do fio. O final da
corrente presa à polia foi conectado à célula de carga da máquina Instron. Um prego
foi instalado na barra transversal para determinar o quanto a barra estava
rotacionando. Foram testados 180 braquetes de incisivo central superior direito com
7
canaleta 0,022” x 0,028”, divididos em 6 grupos com 30 cada, desta amostra 30
eram monocristalinos e os restantes policristalinos dos seguintes modelos Starfire
("A"-Company); Allure III (GAC); Transcend (Unitek); Quasar (Rocky Mountain);
Fascination (Dentaurum) e 20/20 (American Orthodontics). Os braquetes foram
colados em superfícies de porcelana preparadas e um segmento de fio retangular de
aço de 0.0215 × 0.028’’ foi inserido na canaleta e fixado no braquete por meio de
uma ligadura elástica. A velocidade de tração da Instron utilizada neste estudo foi de
1 polegada por minuto até que o braquete fraturasse, os dados foram obtidos e
montados em gráficos sendo que os maiores valores foram tomados como pontos de
fratura dos braquetes cerâmicos e foram então multiplicados pelo raio da polia para
obter o torque em gramas por milímetros. Os autores observaram que todos os
braquetes fraturaram com força superior ao recomendado para incisivos superiores
que está em torno de 2373 gm-mm e os braquetes do estudo fraturaram com uma
média de 3706 a 6177 gr-mm tendo os monocristalinos apresentado maior variação
dentro do grupo em comparação com os policristalinos. Os mais resistentes foram os
do modelo Startfire da “A”Company e os menos resistentes foram os 20/20 da
American Orthodontics. Porém os autores concluiram que a resistência de todos os
braquetes pesquisados parece ser adequada para o uso clinico, já que todos
fraturaram com valor superior ao recomendado, sendo que forças excessivas no
arco devem ser evitadas.
De acordo com Khan e Horrocks em 1991, os principais fatores da resistência
de pacientes adultos ao uso de aparelhos ortodônticos é o tempo prolongado e
aparência antiestética dos braquetes. Com o passar dos anos, os pacientes se
tornaram mais exigentes, procurando não só um tratamento eficaz, mas estético
também, por isso o uso de braquetes estéticos tem crescido cada vez mais no
consultório do ortodontista, somado ao aumento da procura por pacientes adultos
que rejeitam braquetes metálicos.
Em uma revisão de literatura Ghafari (1992) aponta a fratura como um dos
problemas dos braquetes cerâmicos e atribui este fato à baixa resistência do óxido
de alumínio à fratura. Afirma ainda que esta quebra geralmente ocorre nas aletas
dos braquetes no momento de corte do fio ou na inserção de fios mais calibrosos,
especialmente fios retangulares de aço nas canaletas. Joseph sugere que os cortes
8
distais dos fios sejam efetuados com atenção para não haver contato do alicate de
corte distal com o braquete podendo levar a fratura do mesmo, orienta ainda que ao
inserir o fio na canaleta este permaneça completamente no interior sem necessidade
de ser forçado contra a parede da canaleta. O autor não recomenda o uso de
braquetes cerâmicos em pacientes praticantes de esportes de impacto que estejam
mais sujeitos à traumas na região da face.
Segundo Rhodes, 1992 as aletas são os locais mais sujeitos à fratura quando
são pressionadas ou empurradas no momento da inserção do fio ou da colocação
das ligaduras. Os autores selecionaram 300 braquetes cerâmicos de 5 marcas/tipos
de incisivo central superior sendo 4 policristalinos e 1 monocristalino e os
submeteram a forças de inclinação, concluindo que a força necessária para a fratura
dos braquetes cerâmicos nos casos de inclinação mesio-distal é de 301g a 648g
para os de canaleta 0,22’ e de 304 a 536g para os de canaleta 0,18’, não sendo
encontrado nenhum padrão de força médio para a fratura em nenhum dos 2 tipos de
canaleta. Todos os braquetes testados foram capazes de suportar a força ótima de
inclinação sugerida que foi a de 50g a 125g sem fraturar. Destacaram também que
ocorreu nos braquetes testados uma relação entre a força média de fratura e o
ângulo de fratura.
Com o objetivo de determinar a resistência de braquetes cerâmicos à fratura
quando submetidos a ativações de segunda ordem e comparar com as cargas
utilizadas na rotina clínica ortodôntica, Lindauer et al em 1994, submeteram 15
braquetes de incisivo central e incisivo lateral de 7 diferentes marcas à inclinação
mesio-distal com 2 diferentes velocidades de carga. Não encontrando diferença
significativa na velocidade de aplicação de carga. Os braquetes de incisivo central
demonstraram maior resistência à fratura do que os de incisivo lateral, isso se deve
muito provavelmente à largura aumentada dos braquetes de incisivo central se
comparados com os de incisivo lateral, o que faz com que a distância entre as
dobras de segunda ordem sejam maiores. Essa situação pode sugerir que braquetes
mais largos sejam mais resistentes, porém clinicamente braquetes mais largos
ocasionam diminuição da distância interbraquete e geram momentos maiores
quando fios retos são utilizados na fase de alinhamento. Todas as cargas
mensuradas clinicamente foram muito inferiores às obtidas no estudo para a fratura
9
dos braquetes cerâmicos, sugerindo que as ativações de segunda ordem não são as
maiores causadoras de fratura. Os autores admitem que a quebra desses braquetes
na rotina clínica pode ser resultado de trauma direto, ocasionando cargas muito
maiores do que as reportadas no estudo, também sendo possível que defeitos na
superfície dos braquetes tornem-os mais fracos e sujeitos a fratura com cargas bem
menores do que as encontradas nos testes. Outro fator de maior influência na fratura
de braquetes cerâmicos, segundo os autores, são as forças de torção, muito mais do
que as de ativações de segunda ordem.
Karamouzos, Athanasiou e Papadopoulos em 1997 afirmavam que o
processo de fabricação dos braquetes cerâmicos é um fator determinante
que
interfere diretamente no seu desempenho clínico. A presença de ranhuras devido à
ação das máquinas, às linhas de ruptura que pode ser geradas e às microtrincas,
pode levar ao comprometimento da performance desses acessórios durante longos
períodos de tratamento, tornando-os mais sujeito à fratura, tanto quando estão em
função durante o tratamento ou no momento de remoção desses braquetes ao
término do tratamento. Além de aumentar o tempo de cadeira a quebra desses
braquetes pode gerar problemas para saúde do paciente com a aspiração e ingestão
de fragmentos. De acordo com os autores, as dobras de segunda ordem dificilmente
levam à fratura dos braquetes cerâmicos, a não ser que estes tenham sido
submetidos à algum trauma prévio. Já as dobras de terceira ordem são as maiores
causadoras das fraturas, apesar de na maioria das situações a resistência desses
braquetes parecer ser adequada durante a torção do arco na rotina clínica, que não
deve ser excessiva. Porém os autores admitem que os novos braquetes (os que
estavam sendo comercializados no período em que foi desenvolvida a revisão) se
mostraram mais resistentes nos experimentos realizados por outros autores,
permitindo maior controle de forças adequadas durante períodos mais longos de
tratamento e o risco de descoloração também diminuiu muito ao longo do tempo.
De acordo com Johnson, Walker e Kula em 2005 uma das áreas onde mais
ocorre a fratura de braquetes cerâmicos é na região das aletas, geralmente no
momento da inserção das ligaduras elásticas para manter o arco em posição quando
as forças incidem de baixo para cima nas aletas. Portanto os autores compararam a
resistência das aletas à tração de sete marcas/tipos de braquetes cerâmicos
(Inspire, Fascination, Mystique, InVu, Clarity, Virage e Luxi). Foram testados 10
10
braquetes de cada marca até que fraturassem com a carga de tração diretamente
incidindo na porção disto-incisal da aleta numa velocidade de 10mm/min calibrada
na máquina de ensaio mecânico Instron. O tensão ou força de fratura foi calculado
dividindo a força em Newton pela área de contato entre o fio utilizado para tracionar
o braquete e a aleta. Os braquetes Inspire da marca Ormco não foram incluídos nas
análises estatísticas, pois suas aletas não fraturaram com o protocolo utilizado neste
estudo. Os braquetes foram listados em ordem do mais resistente ao menos
resistente
na
região
disto-incisal
das
aletas
da
seguinte
forma:
Inspire
(monocristalino); Fascination; Mystic; In Vu; Clarity; Virage and Luxi, sendo que
Clarity e Virage foram estatisticamente equivalentes. Os autores concluíram que
braquetes com as aletas de maior espessura e superfície mais lisa tendem a resistir
mais a fratura do que braquetes cerâmicos com aletas menos espessas e superfície
com rugosidades.
Segundo Anusavice (2005) a respeito das propriedades mecânicas dos
materiais dentários, a tenacidade à fratura corresponde a tensão máxima que o
material pode suportar até que ocorra certa quantidade de deformação plástica, ou
seja deformação permanente ou fratura. Os materiais frágeis podem ser resistentes
e sofrerem fratura repentinamente por ocorrer pequena ou nenhuma deformação
plastica para indicar um nível elevado de tensão. Pequenos defeitos como
porosidade e microtrincas com diferentes tamanhos são distribuídos aleatoriamente
em toda a superfície da cerâmica, causando grandes variações na resistência em
relação a outros corpos aparentemente idênticos. Além disso, defeitos superficiais
decorrentes da manipulação na fabricação, como o provocado por partículas de
diamante com rugosidade alta, média e fina, podem enfraquecer muito uma
cerâmica antes resistente, especialmente na presença de tensões de tração na área
desses defeitos. A tenacidade à fratura ou a intensidade de tensão crítica é uma
propriedade mecânica que descreve a resistência dos materiais frágeis à
propagação catastrófica de defeitos sob uma tensão aplicada, propriedade que
difere a natureza da cerâmica da do metal.
Zinelis et al em 2005 realizaram uma análise comparativa da rugosidade,
dureza e resistência de materiais estéticos na confecção de braquetes, submetendo
aos testes amostras de policarbonato, polimetileno, polietileno e alumina
policristalina. Observaram que o polietileno apresentou os valores mais elevados de
11
rugosidade seguido pela Alumina e os menores valores de dureza, sendo necessário
melhorar muito as propriedades fundamentais desse material para que ele possa ser
utilizado na fabricação de braquetes. Os polimetilenos ficaram com os melhores
valores de dureza e os mais baixos de rugosidade, tendo boas propriedades para
servir de matéria - prima para braquetes, porém possuem pouca transparência. A
dureza e a resistência lidam com a capacidade dos acessórios de suportarem as
cargas e manter a integridade de sua estrutura na presença das forças geradas
pelas mecânicas de deslize e momentos de torque aplicados nos fios ortodônticos,
além das forças mastigatórias.
Com o propósito de demonstrar as características dos braquetes estéticos
priorizando o interesse clínico, Maltagliati et al em 2006 por meio de pesquisa
comercial e revisão de literatura constataram que os braquetes cerâmicos surgiram
em 1986 com o objetivo de eliminar as desvantagens dos policarbonatos. A
cerâmica é um material moldado e endurecido pelo calor assim como ocorre com o
vidro, argila, pedras preciosas e óxidos metálicos. Possui como características alta
dureza, resistência a altas temperaturas e degradabilidade química e friabilidade,
apresentando propagação de falhas por imperfeições ou impurezas. Atualmente as
características desses acessórios estéticos são satisfatórias, possibilitando qualquer
tratamento ortodôntico. Portanto, os autores salientam que deve-se atentar para a
seleção do material, forma de manipulação durante a instalação e remoção do
aparelho. Sugerem a escolha dos policristalinos com canaleta metálica ou
monocristalinos para tratamentos mais prolongados e com mecânica de deslize e em
casos que é necessário incorporar torque sugerindo que os monocristalinos são
mais resistentes e estão menos sujeitos a deformações e aparecimento de ranhuras
na superfície da canaleta devido a manipulação. Determinadas dobras que geram
pressão nas paredes das aletas podem aumentar a susceptibilidade à fratura. As
ativações de segunda ordem não costumam causar fratura a menos que o braquete
tenha sido previamente enfraquecido, entretanto dobras de terceira ordem poderiam
facilmente causar fraturas.
Bággio em 2007 avaliou in vitro o atrito produzido por braquetes cerâmicos
policristalinos e de aço inoxidável Edgewise Standard, quando utilizados fios de aço
inoxidável durante a mecânica de deslize por meio de um dispositivo que simulava a
distalização de um canino e constatou que os coeficientes de atrito foram superiores
12
nos braquetes cerâmicos, sendo assim a mecânica de deslize facilitada e mais
eficiente nos braquetes metálicos em comparação com os cerâmicos.
Segundo Nishio, Mendes e Elias em 2009, os braquetes são submetidos a
várias forças mecânicas durante o tratamento e os estéticos podem deformar ou
quebrar durante a colocação do fio retangular na canaleta, durante a colocação da
ligadura e durante a transmissão de torque do arco no braquete. Os torques
aplicados nos dentes anteriores geralmente são os maiores causadores de fratura.
Com o propósito de avaliar a resistência à deformação e fratura de braquetes
estéticos frente à força de torção do arco ortodôntico, os autores utilizaram 10
braquetes de incisivo central superior direito divididos em 6 tipos de braquetes
estéticos: 3 cerâmicos (1 cerâmico puro; 1 com reforço de aço na canaleta e 1 com
reforço de ouro na canaleta) e 3 de policarbonato (1 policarbonato puro; 1 com
reforço de aço na canaleta e 1 com reforço de cerâmica). Foram construídos 3 tipos
diferentes de base com diferentes angulações e torques, isso devido à utilização de
braquetes de prescrições diferentes da técnica straight wire e edgewise para que
fosse possível a inserção do fio de forma passiva na canaleta de todos os braquetes.
O aparato consistia em uma base com 2 postes de suporte de cada lado, um para
sustentar o fio e o outro para torcer por meio de um outro fio conectado à célula de
carga da máquina de teste Emic DL 10000 com uma força de 20 N e na velocidade
de 2,54cm/min. Todos os testes foram executados em condições similares às
clínicas. O fio foi torcido na direção cervical das aletas, simulando o torque lingual
das raizes. Foi observado que a tensão se concentrou na base incisal do braquete e
apresentava uma tendência de irradiar para as aletas incisais, tornando o braquete
cerâmico mais frágil. Foi mostrado no teste mecânico que os braquetes cerâmicos
fraturaram ao passo que os policarbonatos deformaram, sendo que no último grupo
o fio rotacionou dentro da canaleta. Os cerâmicos demonstraram ao final maior
resistência à força, sendo numa ordem decrescente os mais resistentes: os com
reforço em aço; com reforço em ouro e os cerâmicos tradicionais. Constataram que
o reforço nas canaletas aumentou a resistência e que o tamanho dos braquetes não
influenciou e sim o reforço das canaletas.
De acordo com Gkantidis et al 2012 os braquetes plásticos tiveram seu auge
na década de 90 quando foram constatados danos ao esmalte dental no momento
da
remoção
dos
braquetes
cerâmicos,
no
entanto
algumas
importantes
13
desvantagens foram observadas e documentadas a cerca dos braquetes de
policarbonato. Com o objetivo de avaliar e comparar a morfologia, aparência estética
e composiçãoo dos braquete plásticos e cerâmicos os autores coletaram 16
braqetes cerâmicos e 16 plásticos de incisivos centrais de 16 pacientes adultos ao
final do tratamento ortodôntico de forma randomizada. Como grupo controle foram
utilizados 24 braquetes novos, 12 cerâmicos e 12 plásticos. Foram utilizados
microscopia micrométrica e microscópio eletrônico para a análise das superfícies
das canaletas. As imagens obtidas pelo microscópio não revelaram nenhuma grande
diferença na morfologia. A descoloração geralmente está localizada no fundo da
canaleta nos dois tipos de braquetes e não deve ser associada com o tempo de uso,
indicando que outros fatores podem ter influenciado. Diferentemente das alterações
na largura da canaleta que foram influenciadas pelo tempo de tratamento apenas
nos braquetes plásticos. Portanto na análise dos autores os dois tipos de braquetes
apresentam características aceitáveis para uso clinico no periodo de 5 a 20 meses.
14
3 PROPOSIÇÃO
O presente estudo propôs avaliar o momento de força capturado no instante
da fratura de braquetes de cerâmica alumina quando submetidos à torção do fio de
aço retangular, apresentando os seguintes objetivos:

Determinar o momento de força na fratura desses braquetes,
calculando a carga máxima suportada por cada grupo/marca comercial;

Comparar os valores do momento de força entre as diferentes
grupos/marcas comerciais de braquetes avaliados.

Comparar os valores do momento de força entre grupos de braquetes
cerâmicos: Policristalinos, Monocristalinos e Canaleta metálica.
.
15
4 MATERIAL E MÉTODOS
Esta pesquisa não foi submetida ao Comitê de Ética em Pesquisa da
Universidade Cidade de São Paulo por não envolver direta ou indiretamente
qualquer material de origem biológica na composição de sua amostra, ou mesmo
para a realização da metodologia aplicada.
4.1 Material
Neste estudo, optou-se por dividir a abordagem do material entre amostra e
material complementar, além de um dispositivo experimental desenvolvido
especificamente para esta investigação.
4.1.1 Material da amostra
A amostra deste estudo é constituída por 90 braquetes cerâmicos (alumina) de
incisivos centrais superiores direitos, da prescrição Roth com canaleta 0,022” x
0,028”. Esta amostra foi dividida em nove grupos de braquetes cerâmicos, sendo
que cada grupo foi formado por dez corpos de prova (braquetes), oriundos de nove
modelos distintos de braquetes cerâmicos. Três destes grupos foram constituídos
por acessórios produzidos com cerâmica monocristalina, enquanto os outros seis
grupos possuíam braquetes de material policristalino. Destes seis grupos
policristalinos, um era composto por braquetes com reforço de metal nas canaletas
(Quadro 1).
Esses materiais foram comprados ou doados de fabricantes ou distribuidores
no Brasil para a realização da pesquisa.
16
MARCA COMERCIAL
MODELO
MATERIAL
ORIGEM
1.
Orthometric
Iceram
Policristalino
CHINA
2.
Orthometric
Iceram S
Monocristalino
CHINA
3.
American Orthodontics Virage
Policristalino /
Canaleta
Metálica
USA
4.
American Orthodontics 20/40
Policristalino
USA
5.
American Orthodontics Radiance
Monocristalino
USA
6.
RMO
Signature III
Policristalino
USA
7.
Ormco
Ice Inspire
Monocristalino
USA
8.
TP Orthodontics
Invu Ceramic
Policristalino
USA
9.
Ortho Organizers
Neo Crystal
Sapphire
Monocristalino
USA
Quadro 1 – Relação dos braquetes, seus respectivos modelos e fabricantes.
4.1.2 Material complementar
Para a aplicação da metodologia foram utilizados alguns materiais auxiliares
descritos a seguir:
•
100 segmentos de tubos de acrílico na dimensão de 16 mm de comprimento por
10 mm de diâmetro;
•
Resina acrílica auto - polimerizável, de cor rosa, marca Jet – Clássico
•
Cianocrilato (Super Bonder)
•
Adesivo fotopolimerizável Transbond XT da marca 3M (USA) para colagem dos
braquetes.
•
1 segmento de fio de aço retangular 0,021’ x 0,025 ‘’da marca Morelli (Brasil).
•
Broca diamantada tronco-cônica 4138- FG da marca KG Sorensen
•
1 braquete metálico da prescrição Roth com canaleta 0,022” x 0,028” de incisivo
central superior direito da marca Orthometric
•
Fio de amarrilho 0,30mm da marca Morelli (Brasil)
17
•
Pinça Mathieu da marca Quinelato (Brasil)
•
Máquina
de
ensaio
mecânico
Instron,
pertencente
ao
laboratório
do
departamento de Biomateriais e Biologia Oral da Faculdade de Odontologia da
Universidade de São Paulo (FO-USP) (Figura 1).
Figura 1 – Máquina Instron
4.1.3 Aparato desenvolvido para a pesquisa
Com o objetivo de proporcionar uma força de torção sobre as paredes
internas das canaletas dos braquetes da amostra, foi necessário desenvolver um
dispositivo que permitisse a adaptação da força proporcionada pela máquina de
ensaios mecânicos (Instron) dentro desta metodologia.
Este dispositivo (Figura 2) utilizado é constituído de uma base de metal
(mesa) com extensão suficiente que permita seu posicionamento e fixação à base de
18
trabalho (plataforma) da máquina Instron por meio de um braço de encaixe. Por meio
de duas estruturas metálicas de suporte, soldadas a mesa base, uma peça reta
encontra-se posicionada e rigidamente fixada, com seu longo eixo central, tendo
sido constituída por uma caneta de mão, originalmente fabricada para motor de
chicote por tração de corda. Sobre a ponta ativa desta peça reta foi utilizado um
mandril para tira de lixa com suas pontas ativas escavadas em meia-cana, onde foi
encaixado e fixado um segmento de fio de aço retangular 0,021’’x 0,025’’ medindo
30mm, responsável pela aplicação da força de torção no interior das canaletas dos
braquetes. O segmento de fio retangular foi firmemente estabilizado no mandril por
meio de segmentos de amarrilho e para reforçar um cilindro confeccionado em
resina acrílica envolvendo o mandril de forma bem ajustada para evitar com que o fio
retangular movimente no interior do mandril. Na extremidade oposta à ponta ativa,
esta peça reta possui uma polia que permite a rotação de seu longo eixo por meio
de um segmento de fio conectado à máquina de tração. Também sobre a base do
dispositivo encontra-se lateralmente fixado um suporte que permite a apreensão do
corpo de prova em posição adequada em relação ao segmento de fio de aço
retangular. Este suporte possui uma prensa tipo morsa, posicionada em sua
superfície superior e paralela ao plano da mesa/base, com longo eixo perpendicular
ao da peça reta, que permite um encaixe estável para cada corpo de prova. A
parede lateral do suporte desta morsa é composta por uma placa acrílica, onde se
encontra fixado um braquete metálico da prescrição Roth com canaleta 0,022’’,
usado como guia para a padronização da colagem de cada braquete cerâmico na
base acrílica de cada corpo de prova.
19
A1
E
A
C
B
F
D
Figura 2 - Aparato desenvolvido para a pesquisa
A- Caneta de rotação; A1- Polia; B- Suporte para fixação da caneta; C- Mandril para
fixação e torção do fio; D- Mesa de fixação na plataforma da máquina Instron; E- Morsa
para fixação do corpo de prova e F- Placa acrílica para fixação do braquete metálico.
4.2 Métodos
Os testes mecânicos aos quais os braquetes foram submetidos e os valores
finais de resistência aos torques obtidos foram realizados no Laboratório do
Departamento de Biomateriais e Biologia Oral da Faculdade de Odontologia da
Universidade de São Paulo – USP. A separação e identificação dos grupos de
braquetes foram realizadas por uma segunda pessoa, que não participou da
pesquisa, a qual acomodou os braquetes em compartimentos com códigos distintos
e não identificáveis pelo operador. Estes códigos, só foram revelados ao
pesquisador após serem montadas as tabelas com as medidas experimentais
obtidas. Assim o pesquisador não teve condições de identificá-los durante o
processo de colagem, nem mesmo durante a execução dos testes. Caracterizandose, dessa forma o teste duplo cego, garantindo a validade do experimento.
Foram confeccionadas 90 bases de provas, obtidas a partir de tubos acrílicos
cortados em cilíndros com 16 mm de diâmetro por 10 mm de altura. Esses cilindros
foram preenchidos com resina acrílica auto-polimerizável rosa até a superfície dos
dois lados (Figura 3).
20
Após serem promovidas algumas retenções com uma broca de alta rotação
tronco–cônica de ponta diamantada nas superfícies planas de resina nos cilindros,
foram colados os braquetes que compõem a amostra sobre estas faces.
Figura 3 - Cilindros constituídos pelos segmentos de tubo acrílico, preenchidos com
resina acrílica: base para o corpo de prova.
4.2.1 Colagem dos braquetes
Para que os braquetes ficassem com sua colagem uniformizada na posição
correta de maneira que o fio de torção fosse inserido na canaleta passivamente sem
exercer nenhuma pressão, o que poderia comprometer o resultado final, foi colado
um braquete metálico, também da prescrição Roth e canaleta 0,022’’, sobre a placa
acrílica que reveste a parede lateral do suporte da morsa. Este braquete foi fixado
com cola de éster cianocrilato (Super Bonder), seguindo um posicionamento passivo
de sua canaleta em relação ao segmento de fio retangular fixo no mandril da peça
reta, que teve sua extremidade fixada a este braquete metálico por meio de uma
ligadura elástica. A colagem do braquete metálico foi realizada após a mensuração
21
da distância do fio fixado no mandril até a base do dispositivo, grandeza esta que foi
transferida para a placa acrílica, auxiliando na definição da posição para a colagem
do braquete metálico (Figura 4).
Figura 4 - Padronização da colagem com o auxílio do braquete metálico
Os cilindros receberam então os braquetes com uma pequena porção de
adesivo ortodôntico Transbond (3M). Cada conjunto de braquete/cilindro foi
conduzido até a morsa, onde foi fixado de modo que possibilitasse a inserção do fio
de aço retangular, fixado no mandril da peça reta, sem a inserção de qualquer
tensão neste. O fio foi encaixado na canaleta do braquete cerâmico e apenas
quando apresentava-se completamente em seu interior tocando as paredes da
canaleta de forma passiva foi realizada a fotopolimerização, definindo a posição final
de cada braquete em sua respectiva base de prova (Figura 5).
22
Figura 5 - Fotopolimerização do braquete em posição.
4.3 Ensaio mecânico de Torção
Para a realização dos ensaios mecânicos foi mantido o braquete metálico da
superfície acrílica, porém o fio cortado a 3mm do término da base acrílica que
consiste o corpo de prova a fim de evitar qualquer interferência deste acessório na
expressão dos resultados de resistência dos braquetes cerâmicos da amostra. Os
corpos de prova, já com os braquetes devidamente posicionados e colados, além de
separados em grupos com identificação cega, foram levados individualmente até o
local de encaixe na morsa e o fio foi inserido na canaleta, sendo preso por uma
ligadura elástica. Uma vez que foi seguida a mesma posição do corpo de prova que
foi utilizada na fixação do braquete, entende-se que no reposicionamento do corpo
de prova no dispositivo de teste, nenhuma tensão foi inserida inicialmente ao
braquete.
O aumento da força foi realizado na proporção de 0,5 N por minuto, pois é
irrelevante para a pesquisa o ângulo de torção obtido no fio, mas sim a quantidade
de força aplicada nas paredes da canaleta. Esta lógica de ativação da máquina de
ensaio difere da utilizada por trabalhos com tração, nos quais adota-se a proporção
de mm por minuto.
23
O dispositivo foi posicionado perpendicularmente à plataforma da Instron (Figura
6) e fixado por meio de um braço de encaixe. O suporte do fio metálico inserido na
polia foi conectado à célula de carga de forma que ficasse aproximadamente numa
posição de 5 horas com relação à caneta de rotação.
Figura 6 - Dispositivo posicionado perpendicularmente na plataforma da máquina
Instron fixado por um braço de encaixe
À medida que a máquina lentamente tracionasse o sistema, o fio metálico ia
sendo tensionado e rotacinando a polia fazendo com que o fio iniciasse a torção no
interior da canaleta do braquete, até que ocorresse a fratura de qualquer parte do
braquete. Foi anotado o maior valor da força verificada na Instron para cada
braquete. Para o cálculo da força expressa nas paredes da canaleta do braquete,
tomou-se os valores obtidos e após convertê-los em Gramas foram multiplicados
pelo raio da polia (peça reta) responsável pela torção do fio.
24
4.4 Obtenção de dados e análise estatística
Os dados foram obtidos por meio do software Blue Hill, associado à própria
máquina Instron, que fez a captação dos maiores valores em Newton (N) no instante
da fratura de cada braquete, seja na canaleta ou nas aletas. Esses valores foram
então transformados em momento de força de acordo com a fórmula citada no tópico
anterior. Com a intenção de se verificar a resistência de cada marca/tipo de braquete
cerâmico, foi realizada uma análise descritiva dos dados representada em tabelas,
com as medidas de mediana, média, desvio padrão, máximo e mínimo.
A comparação estatística entre marcas/tipos foi realizada por meio do teste de
não-paramétrico Kruskal-Wallis. O nível de significância adotado nos testes foi de
5%, de acordo com o que é empregado na Odontologia.
25
5 ARTIGO CIENTÍFICO1
Avaliação do momento de força na fratura de braquetes cerâmicos à torção do
fio retangular
Paula Maria da Rosa Baratellaa; Paulo Eduardo Guedes Carvalhob
a
Aluna do programa de Mestrado em Ortodontia da Universidade Cidade de São Paulo (UNICID), São
Paulo, Brasil.
b
Professor Doutor Associado do programa de Mestrado em Ortodontia da Universidade Cidade de São
Paulo (UNICID), São Paulo, Brasil.
Corresponding author:
Paula Maria da Rosa Baratella
Rua Emílio Mallet, 589 apto 171- Tatuapé
03320-000 São Paulo – SP, Brasil
Telefone: +55 11 981935033
Fax: +55 11 20932190
E-mail: [email protected]
Declaration of Interests:
The authors report no commercial, proprietary, financial or associative interest in
the products or companies described in this article. There is no conflict of
interest in connection with the manuscript.
Artigo foi formatado de acordo com as normas da Revista Angle Orthodontist
1
Artigo formatado de acordo com as normas do periódico Angle Orthodontist
26
Resumo
Introdução: Avaliar o momento da força no instante da fratura de nove tipos/marcas
de braquetes cerâmicos (Alumina), policristalinos, monocristalinos e com canaleta
metálica, ao torque do arco retangular por meio de um dispositivo confeccionado
especialmente para a pesquisa, tornando possível a fixação do corpo de prova, a
torção do fio retangular e a aferição do momento da força. Material e Métodos: 90
braquetes cerâmicos de nove modelos/marcas distintos colados em tubos com
superfície em resina acrílica e testados num dispositivo experimental adaptado a
uma máquina de ensaio mecânico de tração (Instron), tornando possível a torção do
fio retangular e a tomada dos valores de força. O experimento foi conduzido em cada
corpo de prova até o momento de ruptura da estrutura do braquete. Resultados: Os
valores de fratura de todos os braquetes indicaram resultados heterogêneos, sendo
que o grupo formado por braquetes com canaleta metálica (AO Virage) obteve o
resultado absoluto de maior momento de força, entretanto estatisticamente
semelhante a grupos formados por braquetes cerâmicos (Alumina) puros (Ormco
Inspire / Orthometric IceramS / TP InVu). Os grupos compostos pelo conjunto de
braquetes policristalinos e monocristalinos apresentaram resistência semelhante à
torção, enquanto o grupo com braquete de canaleta metálica obteve resultado
superior aos outros dois grupos. Conclusão: Este estudo verificou ausência de
diferença entre braquetes policristalinos e monocristalinos quanto à resistência a
fratura frente à torção do arco retangular e que os braquetes cerâmicos com
canaleta metálica são os mais resistentes à fratura.
KEY WORDS: Ortodontia Corretiva, Braquetes Ortodônticos, Torque, Cerâmica,
Teste de Materiais
Introdução
Com a crescente demanda de pacientes adultos nos consultórios de
Ortodontia há uma maior preocupação com a estética durante o tratamento, devido
ao alto nível de exigência desse público, sendo que um dos fatores desmotivadores
do tratamento ortodôntico é a aparência desfavorável dos braquetes metálicos 1.
Ao longo dos anos foram desenvolvidos dois tipos principais de braquetes
estéticos, além dos braquetes utilizados na técnica ortodôntica lingual: os de base
27
estrutural plástica, que tiveram sua utilização diminuída devido ao manchamento e
baixa resistência à deformação2, e os de material cerâmicos, que se adaptam
perfeitamente ao meio bucal, porém têm sua resistência à fratura constantemente
questionada.
A natureza da cerâmica se diferencia da do metal, especialmente no que diz
respeito à fragilidade. Pequenos defeitos na superfície da cerâmica, porosidades,
microtrincas e arranhões podem diminuir drasticamente a intensidade de força
necessária para levar esse material à fratura3,4.
Os braquetes cerâmicos podem ser classificados, segundo seu material, em
policristalinos, que são translúcidos e se misturam com a cor do dente, e em
monocristalinos, mais claros e formados a partir de um único cristal cerâmico5. Os
monocristalinos, que possuem uma superfície mais lisa, se mostram mais resistentes
à força de tração5. Porém, quando ocasionalmente defeitos são incorporados a sua
estrutura, têm sua resistência reduzida, levando a resultados bem heterogêneos
dentro de um mesmo grupo6. Já os policristalinos, apesar de menos resistentes à
tração, apresentam maior resistência à fratura por tensão5,7. Um fator de grande
influência na resistência desses braquetes está na força de torção, muito mais do
que a ocasionada por ativações de segunda ordem, podendo aumentar
consideravelmente a pressão nas paredes da canaleta, levando à fratura8,9.
Baseando-se na importância da resistência mecânica da canaleta do braquete
durante todas as fases de aplicação de força ortodôntica, e buscando uma maior
compreensão dos materiais cerâmicos na Ortodontia Corretiva, este estudo tem por
objetivo avaliar o momento de força no instante da fratura de diversas marcas de
braquetes de cerâmica alumina disponíveis no mercado brasileiro, quando
submetidos à força de torção gerada pelo arco retangular.
Material e Métodos
Para a realização desse estudo duplo-cego foi utilizada uma amostra
composta por 90 braquetes cerâmicos (alumina) de incisivo central superior direito,
da prescrição Roth, com canaleta 0,022’’ x 0,028’’, divididos em nove grupos
formados por braquetes provenientes de nove modelos distintos. Quatro desses
grupos foram constituídos por braquetes produzidos com cerâmica monocristalina e
28
os outros cinco com cerâmica policristalina. Destes 5 grupos policristalinos, um
grupo (10 braquetes) apresentava a canaleta metálica (Quadro 1).
MARCA COMERCIAL
American
Orthodontics
American
Orthodontics
American
Orthodontics
Ormco
Ortho Organizers
Orthometric
Orthometric
Rocky Moutain (RMO)
TP Orthodontics
MODELO
MATERIAL
ORIGEM
20/40
Policristalino
USA
Radiance
Monocristalino
USA
Virage
Ice Inspire
Neo Crystal
Sapphire
Iceram
Iceram S
Signature III
InVu Ceramic
Policristalino /
Canaleta
Metálica
Monocristalino
USA
USA
Monocristalino
USA
Policristalino
Monocristalino
Policristalino
Policristalino
CHINA
CHINA
USA
USA
Quadro 2 – Relação dos braquetes, seus respectivos modelos e fabricantes.
Foram confeccionadas 90 bases de prova a partir de tubos acrílicos
padronizados e preenchidos com resina acrílica auto-polimerizável. Foi utilizado um
dispositivo mecânico especialmente confeccionado para a pesquisa (Figura 7),
viabilizando a apreensão do corpo de prova e torção do fio retangular. Este
dispositivo foi constituído de uma base de metal (mesa) com extensão suficiente a
permitir seu posicionamento e fixação à base de trabalho (plataforma) da máquina
de ensaio mecânico Instron, por meio de um braço de encaixe. Soldadas à mesa
base, encontram-se duas estruturas de suporte que fixam e sustentam uma ponta de
motor tipo peça reta, posicionada horizontalmente em relação à mesa. Sobre a ponta
ativa desta peça reta foi utilizado um mandril para tira de lixa com suas pontas ativas
escavadas em meia-cana, onde foi encaixado e fixado um segmento de fio de aço
inoxidável retangular de secção 0,021’ ’x 0,025’’, com comprimento de 30 mm,
responsável pela aplicação da força de torção no interior das canaletas dos
braquetes. Na extremidade oposta à ponta ativa, esta peça reta possui uma polia
que permite a rotação de seu longo eixo por meio de um segmento de fio conectado
à célula de carga da máquina de tração Instron. Também sobre a base do dispositivo
29
encontra-se lateralmente fixado um suporte que permite a apreensão do corpo de
prova, em posição adequada com relação ao segmento de fio de aço retangular.
Este suporte possui uma prensa tipo morsa, posicionada em sua superfície superior
e paralela ao plano da mesa/base, com longo eixo perpendicular ao da peça reta,
que permite um encaixe estável para cada corpo de prova. A parede lateral do
suporte desta morsa é composta por uma placa acrílica, onde se encontra fixado um
braquete metálico da prescrição Roth com canaleta 0,022’’, usado como guia para a
padronização da colagem de cada braquete cerâmico na base acrílica de cada corpo
de prova.
G
D
E
C
B
F
B
A
Figura 7 - Dispositivo mecânico experimental. A- Mesa base; B- Estruturas de suporte para
fixação da peça reta; C- Peça reta; D- Polia; E- Mandril; F- Placa acrílica com braquete
metálico; G- Prensa tipo morsa.
A colagem padronizada dos braquetes em cada corpo de prova foi realizada
utilizando-se o dispositivo experimental fora da plataforma da máquina de tração,
sendo posicionado o corpo de prova no encaixe da prensa (morsa) já com o fio
retangular em posição e fixado no mandril por segmentos de fio de amarrilho e com
sua extremidade inserida na canaleta do braquete metálico. Este posicionamento
permitiu desta forma que o braquete cerâmico fosse encaixado no fio de maneira
que as paredes da canaleta não sofressem nenhuma pressão, sendo o fio inserido
de forma passiva. Os braquetes cerâmicos foram então colados com adesivo
ortodôntico Transbond (3M Unitek, Monrovia-CA, USA).
Para a realização dos ensaios mecânicos o fio retangular foi cortado a 3mm do
término do cilindro base acrílico, a fim de evitar qualquer interferência do acessório
metálico usado na colagem padronizada dos corpos de prova, na expressão dos
30
resultados de resistência dos braquetes cerâmicos da amostra. Os segmentos de
amarrilho foram reforçados por um cilindro acrílico, apertando e travando a ponta
ativa do mandril, para dar mais firmeza e estabilidade à união entre este e o
segmento de fio retangular, impedindo sua movimentação no momento em que a
rotação iniciasse.
Com o dispositivo encaixado perpendicularmente à máquina de tração por meio
de um braço de encaixe (Figura 8), os corpos de prova foram um a um posicionados
na prensa tipo morsa e o fio retangular foi estabilizado no interior do braquete
cerâmico por meio de uma ligadura elástica. O suporte do fio metálico inserido na
polia foi conectado à célula de carga, de forma que sua inserção na polia ficasse
posicionada aproximadamente numa posição de 5 horas com relação à caneta de
rotação (150 graus), o que permitiria amplitude de giro suficiente para o objetivo do
teste (fratura do braquete por torque).
Figura 8 - Dispositivo posicionado perpendicularmente a plataforma da Instron e corpo de
prova em posição
A ativação da célula de carga e consequente aumento da força foi realizado na
proporção de 0,5 N por minuto, pois o relevante para a pesquisa era a quantidade de
força aplicada nas paredes da canaleta. O fio metálico da polia ao ser esticado fez
31
com que esta rotacionasse, iniciando a torção do fio retangular no interior da
canaleta do braquete. Esta ativação era mantida até que ocorresse a fratura de
qualquer parte do braquete, independentemente do tempo transcorrido, quando o
teste era encerrado. Foi tomado o maior valor verificado na Instron para cada corpo
de prova e multiplicado pelo raio da polia utilizada na torção, obtendo o momento de
força interna ao braquete, transformando os valores em gr.mm.
Os dados foram visualizados de maneira descritiva e submetidos a uma análise
estatística ao nível de significância de 5%, comparando os resultados entre
marcas/tipos e entre grupos: monocristalinos, policristalinos e canaleta metálica.
Utilizou-se os softwares SigmaPlot 12.0 e Statistica 11.
Resultados
O momento de força obtido por cada braquete no instante da fratura foi
selecionada e encontra-se apresentada de modo descritivo na Tabela 1.
Marca
Tipo
Média
S.D.
Mínimo
Máximo
AO - 20/40
Poli
2582,30
374,98
2184,50
3204,50
AO - Radiance
Mono
3564,05
749,75
2635,00
5355,00
AO - Virage
C/Metal
13560,75
3134,96
11058,50
21386,00
Ormco - Ice Inspire
O2- Neo Crystal
Sapphire
Orthometric - Iceram
Mono
4545,80
1374,88
2643,50
7497,00
Mono
3109,30
821,94
2235,50
4335,00
Poli
3467,15
668,05
2711,50
5057,50
Orthometric - Iceram S
Mono
4407,25
668,72
3349,00
5159,50
RMO - Signature III
Poli
3003,05
420,65
2312,00
3706,00
TP Othodontics - InVu
Poli
4354,55
401,95
3349,00
4845,00
Tabela 1 - Descrição dos valores em gr.mm de cada braquete com média, desvio padrão,
mínimo e máximo.
Os valores obtidos por cada modelo/marca de braquete foram comparados
entre si pelo teste não-paramétrico Kruskal-Wallis, quando observou-se que houve
diferença significativa entre alguns grupos. Por meio do Método de Dunn, verificouse que o grupo dos braquetes AO - Virage (canaleta metálica) apresentou um
desempenho superior a alguns grupos de braquetes: AO - Radiance, Orthometric -
32
Iceram, RMO - Signature III, O2 - Neo Crystal Sapphire e AO - 20/40. Estes
braquetes AO - 20/40 (American Orthodontics) obtiveram o menor momento de
força, significantemente inferior aos grupos formados por Virage, Iceram S, Invu e
Ice Inspire. O grupo Invu, da TP Orthodontics, apresentou ainda valor
estatisticamente superior ao Signature III. Os grupos Iceram S, Ice Inspire,
Radiance, Iceram, Signature III e Neo Crystal Sapphire não apresentam diferença
estatisticamente significante entre si (Tabela 2)
Grupo
AO - Virage
Orthometric - Iceram S
TP Orthodontics - InVu
Ormco - Ice Inspire
AO - Radiance
Orthometric - Iceram
RMO - Signature III
O2 - Neo Crystal Sapphire
AO - 20/40
Mediana
12609,75a
4556,00abc
4407,25ab
4114,00abc
3344,75bcd
3336,25bcd
3043,00cd
2915,50bcd
2490,50d
Tabela 2 - Comparação do momento de força na fratura dos braquetes.
Letras sobrescritas iguais correspondem a braquetes com
comportamento estatisticamente semelhante (Método de Dunn).
Foi realizada uma análise dos grupos de braquetes, organizados com relação
à composição de suas canaletas: policristalinos, monocristalinos e canaleta metálica
(Tabela 3).
Tipo
N
Média
S.D.
Mínimo
Máximo
Policristalino
40
3351,76
811,05
2184,50
5057,50
Monocristalino
40
3906,60
1089,57
2235,50
7497,00
Canaleta Metálica
10
13560,75
3134,96
11058,50
21386,00
Tabela 3 - Descrição dos valores em gr.mm dos grupos de braquetes policristalinos,
monocristalinos e canaleta metálica, com média, desvio padrão, mínimo e máximo.
Por meio da aplicação dos testes estatísticos (Kruskal-Wallis e Método de
Dunn), foi constatada diferença entre os valores obtidos pelo grupo com canaleta
metálica e os grupos monocristalino e policristalino, demonstrando um momento de
força superior dos braquetes com canaleta metálica. A comparação entre os grupos
33
de
braquetes
policristalinos
e
monocristalinos
não
apresentou
diferença
estatisticamente significante (Tabela 4).
Grupo
Mediana
Canaleta Metálica
12609,75a
Monocristalino
3850,50b
Policristalino
3157,75b
Tabela 4 - Comparação entre os grupos policristalino, monocristalino e
canaleta metálica. Letras sobrescritas iguais correspondem a grupos
com comportamento estatisticamente semelhante (Método de Dunn).
Discussão
A seleção da amostra utilizada na pesquisa seguiu o critério de
disponibilidade para aquisição dos braquetes cerâmicos, prescrição Roth .022” no
mercado brasileiro. Procurou-se pesquisar diferentes tipos de braquetes cerâmicos,
sem excluir nenhum tipo. Dessa forma foram incluídos braquetes de composição
policristalina, monocristalina e com canaleta metálica, uma vez que entende-se que
todos estes tipos de materiais suprem uma mesma demanda de mercado por
aparelhos estéticos. A definição do tamanho dos grupos amostrais baseou-se em
dois fatores principais: por serem produtos com características teoricamente
homogêneas devido ao seu processo de fabricação automatizado em linha de
produção industrial, espera-se menor heterogeneidade entre corpos de prova de um
mesmo grupo, e a opção por grupos com maior número amostral acentuaria a
dificuldade já citada de incluir o maior número possível de modelos/marcas
disponíveis para uso ortodôntico.
A lógica de ativação de força aplicada pela máquina de ensaios mecânicos
nesta pesquisa se difere de outros trabalhos de resistência 6,12,13,15, que utilizaram a
relação da distância/tempo (mm por segundos) na ativação de seus testes. Neste
estudo utilizou-se a relação força/tempo (N por minuto), uma vez que o objetivo foi
aferir a força impressa nas paredes da canaleta no momento de ruptura do braquete.
Esta lógica de ativação possibilita o controle da velocidade para que se tenha mais
precisão no momento da fratura. A tração inicia de forma mais acelerada até que
encontre certa resistência das paredes internas das canaletas; neste momento
começa então a tracionar bem lentamente até o momento da fratura do braquete.
Não é interessante para o teste experimental que a força exercida próxima ao
momento de ruptura ocorra de forma brusca, uma vez que a cerâmica fratura pela
34
propagação de uma trinca3 e isso se dá lentamente. É possível que fossem obtidos
outros resultados de ruptura se a velocidade de ativação fosse aumentada.
Possivelmente valores maiores aos aqui verificados, por não se proporcionar tempo
suficiente à propagação das trincas e efetivação da fratura.
Na rotina clínica, verifica-se maior frequência de fratura de braquetes próximo
ao final do tratamento, quando este já recebeu diferentes tensões de força com a
evolução da mecânica de tratamento2,11. Soma-se o fato de ser nestas etapas finais
quando mais se exige da resistência à torção sobre as aletas dos braquetes, uma
vez que é nesta fase que se utiliza os arcos ortodônticos mais rígidos, com secção
retangular e onde se pode incorporar dobras de terceira ordem (torque) 12,15. Ao se
inserir um arco retangular com força de torque ativa sobre determinado braquete,
esta força terá dissipação extremamente reduzida e lenta, visto que ocorrerá apenas
com a movimentação dentária. Portanto, clinicamente, ao se inserir uma tensão de
torque sobre as aletas dos braquetes cerâmicos, esta força perdurará com relativa
estabilidade por um longo período, fato que proporciona tempo mais do que
suficiente para a propagação de eventuais trincas estruturais3 e fratura do braquete.
Esta característica da relação de força entre fio e braquete nas fases finais da
mecânica ortodôntica torna ainda mais relevante a informação de que a fratura da
cerâmica se dá por meio da propagação da trinca, o que não é imediato, mas
precisa de tempo para acontecer.
A preocupação em torno da resistência à fratura dos braquetes cerâmicos é
algo fundamentado na literatura4,10,11,12 e reafirmado nesta pesquisa. A natureza
frágil do material cerâmico que o diferencia do metal3 se torna evidente nos testes,
não importando se os braquetes são policristalinos, monocristalinos ou com reforço
de metal nas canaletas. Os braquetes monocristalinos, ao contrário do que afirma
Maltagliati et al.9 não apresentaram diferença estatisticamente significante na
resistência a fratura se comparados aos policristalinos (Tabela 4). O comportamento
da cerâmica depende do quanto esse material foi manipulado e se trincas e defeitos
foram incorporados a sua superfície3,9,11 justificando uma possível variação dentro
dos grupos.
Apesar dos braquetes com reforço metálico na canaleta terem apresentado
valores superiores aos outros tipos, observou-se ao final do experimento que
35
algumas canaletas encontravam-se deformadas ou soltas da superfície cerâmica,
além da região de fratura. Flores et al.6 constataram que os braquetes metálicos
suportam menos carga do que os cerâmicos, apesar de não fraturarem, pois
deformam podendo deixar de imprimir o torque que foi aplicado no fio, interferindo no
desempenho e movimentação ortodôntica. O mesmo raciocínio pode ser utilizado no
caso dos braquetes com reforço de metal na canaleta que suportaram valores
elevados até fraturarem, porém a canaleta pode ter sido deformada muito antes do
momento da fratura. Este fato, se realmente ocorreu, não pôde ser observado neste
experimento uma vez que a calibração da máquina de ensaios mecânicos foi
ajustada com sensibilidade para aferir fratura plena de uma porção do braquete.
Eventuais micro deslocamentos da canaleta metálica, sua soltura ou deformação
estariam em uma dimensão inferior a sensibilidade utilizada neste estudo, entretanto
estas observações podem indicar a necessidade de avaliações mais precisas destes
braquetes com reforço metálico em suas canaletas.
Apesar de não ser o objetivo primário da pesquisa, observou-se ao final do
experimento que o local onde mais ocorreu a fratura nos braquetes monocristalinos
foi junto a uma das aletas, corroborando com o que afirmam alguns autores 7,13. Já
nos braquetes policristalinos o local mais comum de fratura foi no centro da canaleta,
incluindo os braquetes com canaleta metálica.
Existe uma preocupação a cerca da força ideal utilizada na Ortodontia, uma
força capaz de gerar o movimento sem causar danos irreversíveis aos dentes14.
Considerando-se uma força aceitável e desejável para a movimentação de incisivos
em torno de 2373 gr.mm15, representada por uma faixa pontilhada no Gráfico 1,
todos os braquetes atingiram essa meta de momento de força ideal, estando acima
deste nível de valores. Mesmo o menor valor obtido, do grupo AO 20/40 com uma
média de 2582,30 gr.mm, mostrou desempenho compatível com níveis de força
indicados na movimentação ortodôntica. Apesar do valor superior alcançado pelos
braquetes AO Virage, este comportamento superior quanto ao momento de força
pode não representar uma vantagem clínica quando forças adequadas forem
empregadas.
36
Gráfico 1 - Representação gráfica do desempenho dos braquetes levando em consideração
ao momento de força ideal para movimentação de incisivos (linha azulada).
Contudo, observando a rotina clínica, os braquetes cerâmicos têm um alto
índice de fratura durante a inserção de um fio mais calibroso 10, principalmente se há
um torque impresso nesse fio. A força exercida no exato momento de encaixe do fio
na canaleta do braquete é muitas vezes superior à força ideal, uma vez que esta
força será potencializada sobre os primeiros braquetes que receberem o fio em sua
canaleta no momento de inserção do arco com torque. Assim a informação sobre a
resistência de cada braquete da pesquisa mostra-se de fundamental importância na
escolha do braquete principalmente considerando-se o planejamento ortodôntico e
se dobras e torques serão necessários.
Conclusão
Este estudo verificou ausência de diferença entre braquetes policristalinos e
monocristalinos quanto ao momento no instante da fratura frente à torção do arco
retangular e que os braquetes cerâmicos com canaleta metálica são mais resistentes
à fratura. Quanto aos tipos de braquetes avaliados, houve semelhança de
37
comportamento entre grande parte dos grupos. Os braquetes AO Virage mostraram
o maior valor quanto ao momento, seguidos pelos braquetes Orthometric Iceram S,
TP InVu e Ormco Ice Inspire, todos com valores superiores aos apresentados pelos
pelos braquetes AO 20/40.
Referências
1 Khan RS, Horrocks ENA. Study of adult orthodontic patients and their treatment. Br
J Orthod. 1991;18(3):183-94.
2 Gkantidis N, Zinelis S., Karamolegkou M., Eliades T., Topouzelis N. Comparative
assessment of clinical performance of esthetic bracket materials. Angle Orthod.
2010;82(4):691-7.
3 Anusavice KJ, Shen C, Rawls HR. Phillips' science of dental materials. 4th edition.
Saunders; 2012.
4 Scott Jr GE. Fracture toughness and surface cracks. Angle Orthod. 1988;58(1):5-8.
5 Swartz ML. Ceramic brackets. J Clin Orthod. 1988; 22:82-8.
6 Flores DA, Caruso JM, Scott GE, Jeiroudi MT. The fracture strength of ceramic
brackets: a comparative study. Angle Orthod. 1989;60(4):269-75.
7 Rhodes RK, Duncansson MG, Nanda RS. Fracture strengths of ceramic brackets
subjected to mesial-distal archwire tipping forces. Angle Orthod. 1992;62(1):67-74.
8 Lindauer SJ, Macon R, Browning H, Rubenstein LK, Isaacson RJ. Ceramic bracket
fracture resistance to second order arch wire activations. Am. J Orthod Dentofacial
Orthop. 1994;106(5):481-6.
9 Maltagliati LA, Feres R, Figueiredo MA, Siqueira DF. Braquetes estéticos:
considerações clínicas. Rev clín ortodon Dental Press. 2006;15(3): 90-4.
10 Ghafari J. Problems associated with ceramic brackets suggest limiting use to
selected teeth. Angle Orthod. 1992;62(2):145-51.
11 Karamouzos A, Athanasiou AE, Papadopoulos AM. Clinical characteristics and
properties of ceramic brackets: a comprehensive review. Am J. Orthod Dentofacial
Orthop. 1997;112(1):34-40.
12 Nishio C, Mendes MA, Elias NC. Evaluation of esthetic brackets’ resistance to
torsional forces from the archwire. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2009;135(1):427.
38
13 Johnson G, Walker PM, Kula K. Fracture strength of ceramic bracket tie wings
subjected to tension. Angle Orthod. 2004;75(1):95-100.
14 Swartz AM. Tissue changes incident to orthodontic tooth movement. Int J Orthod.
1932;18:331–352.
15 Holt MH, Nanda RS, Duncanson MG. Fracture resistance os ceramic brackets
during arch wire torsion. Am. J Orthod Dentofacial Orthop. 1991;99(4):287-93.
39
REFERÊNCIAS1
Anusavice KJ. Phillips: Materiais Dentários. 2005; 11: 89-90.
Bággio PE, Telles CS, Domiciano JB. Avaliação do atrito produzido por braquetes
cerâmicos e de aço inoxidável, quando combinados com fios de aço inoxidável. Rev
clín ortodon Dental Press. 2007; 12(1): 67-77.
Flores AD; Caruso MJ; Scott EG; Jeiroudi TM. The fracture strength of ceramic
brackets: A comparative study. Angle Orthod. 1989; 60(4): 269-75.
Ghafari J. Problems associated with ceramic brackets suggest limiting use to
selected teeth. Angle Orthod. 1992; 62(2): 145-51.
Gkantidis N, Zinelis S., Karamolegkou M., Eliades T., Topouzelis N. Comparative
assessment of clinical performance of esthetic bracket materials. Angle Orthod,
2010. 82(4): 691-97.
Holt MH, Nanda RS, Duncanson MG. Fracture resistance os ceramic brackets during
arch wire torsion. Am. J Orthod Dentofacial Orthop. 1991 Apr;99(4):287-93
Johnson G, Walker M.P, Kula K. Fracture Strength of Ceramic Bracket Tie Wings
Subjected to Tension. Angle Orthod. 2005;75(1):95-100.
Karamouzos A; Athanasiou AE; Papadopoulos MA. Cinical characteristics and
properties of ceramic brackets: A comprehensive review. Am J. Orthod Dentofacial
Orthop. 1997 Jul;112(1):34-40.
Khan RS, Horrocks ENA. Study of adult orthodontic patients and their treatment. Br J
Orthod. 1991;18(3):183-94
Lindauer SJ; Macon R; Browning H; Rubenstein LK; Isaacson RJ. Ceramic bracket
fracture resistance to second order arch wire activations. Am. J Orthod Dentofacial
Orthop. 1994;106(5):481-6
Maltagliati LA; Feres R; Figueiredo MA; Siqueira DF. Bráquetes estéticosconsiderações clínicas. Rev clín ortodon Dental Press. 2006; 5(3): 90-94
Nishio C, Mendes MA, Elias NC. Evaluation of esthetic brackets’resistance to
torsional forces from the archwire. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2009 Jun;
135(1): 42-47.
Rhodes KR; Duncansson GM; Nanda SR. Fracture strengths of ceramic brackets
subjected to mesial – distal arcwire tipping forces. Angle Orthod. 1992; 62(1): 67-74.
Scott GE. Fracture Toughness and Surface Cracks. Angle Orthod. 1988;58(1):5-8.
1
De acordo com o estilo Vancouver. Abreviatura de periódicos segundo Bases de Dados MEDLINE
40
Schwarz AM. Tissue changes incident to orthodontic tooth movement. Int J Orthod.
1932;18:331–352.
Swartz ML. Ceramic brackets. J Clin Orthod 1988;22:82-8.
Zinelis S, Eliades T, Eliades G, Silikas N. Comparative assessment of roughness,
hardness, and wear resistance of aesthetic bracket materials. Elsevier J. Dental
Materials. 2005; 21: 890-94.
41
ANEXOS
ANÁLISE ESTATÍSTICA
(11 de setembro de 2014)
Pesquisadora Responsável: Paula Baratella
Foram feitas as análises descritas na previsão de custos. A interpretação dos dados
do relatório segue abaixo:
A análise comparativa normalmente inicia-se com a submissão dos dados ao teste
de Normalidade e Homogenidade das variâncias, uma vez que estes são prérequisitos fundamentais para a realização de uma análise de variância (Teste
peramétrico). Nos 2 casos, não houve normalidade dos dados pelo teste de ShapiroWilk (dados destacados em ROSA), e os grupos foram comparados pelo teste não
paramétrico de Kruskal-Wallis. Como não houve normalidade dos dados, não foi
necessária a realização dos teste de homogenidade das variâncias, visto que a falta
de normalidade já indicaria um teste não paramétrico.
Cada variável dependente avaliada, foi destacada em CINZA no relatório.
Os nome dos testes realizados foram destacados em AMARELO no relatório (Teste
de Kruskal-Wallis seguido do teste de Dunn).
Os valores e/ou dados destacados em VERDE no relatório, indicam diferença
estatisticamente significativa. Para os testes de Análise de Variância ou KruskalWallis, o destaque em VERDE indica um valor de p<0,05 (estatisticamente
significativo). Para os testes de Dunn, os dados destacados em VERDE indicam em
que situações existe diferença na comparação inter-grupos. Onde houver YES,
existe diferença. Onde se ler NO ou DO NOT TEST, não há diferença.
42
No início de cada relatório, acrescentei a tabela com os dados descritivos de cada
análise (média, desvio padrão, mediana e quartis) e também, ao fim, uma tabela
simplificada do teste de Dunn que apresenta as mesmas comparações individuais
mostradas anteriormente, mas facilitada pela apresentações das “estrelinhas” que
indicam onde estão as diferenças. Neste caso, caso um grupo tenha alguma
estrelinha em comum com outro grupo (na mesma coluna), isto significa que não
existe diferença entre eles. Para que haja diferença entre os grupos, NÃO PODE
HAVER NENHUMA ESTRELINHA NA MESMA COLUNA.
Para ambos os testes, a análise para saber se algum grupo foi maior ou menor do
que outro deve ser feita pelos valores de mediana (MEDIAN), pois para estas
variáveis foi feito o teste NÃO PARAMÉTRICO (KRUSKAL-WALLIS).
Ao fim, as duas TABELAS X e as duas FIGURAS X devem ser utilizas no seu
trabalho. Como os dados de mediana, 1º e 3º quartil foram utilizados na análise
estatística, estes foram representados na tabela e no gráfico. Este gráfico do tipo
BOX-PLOT é especialmente indicado quando testes não paramétricos são
realizados. A interpretação deste tipo de gráfico pode ser melhor compreendida na
ilustração abaixo:
Softwares Utilizados: SigmaPlot 12.0 e STATISTICA 11.0
Telefone para contato: (14) 98112-7777
43
ANÁLISE POR MARCA-MODELO
# Análise descritiva dos dados para cada marca-modelo (média, desvio padrão,
mínimo, máximo, mediana, 1º quartil e 3º quartil). Análise geral e estratificada.
# Testes de Normalidade (Kolmogorov-Sminov ou Shapiro-Wilk) para se verificar o
padrão de distribuição dos dados (normal ou não) e consequentemente optar pela
estatística paramétrica ou não paramétrica para a análise dos dados a serem
utilizados na comparação entre todas as marcas-modelos. (Teste fundamental para
a definição do teste estatístico comparativo a ser utilizado: paramétrico ou não
paramétrico).
# Teste de Levene para a verificação da homogenidade das variâncias apresentadas
entre todas as marcas-modelos. (Teste fundamental para a definição do teste
estatístico comparativo a ser utilizado: paramétrico ou não paramétrico).
# Testes de comparação inter grupos (marca-modelo) por meio da ANÁLISE DE
VARIÂNCIA a um critério para a comparação entre os grupos (variável
independente) levando-se em consideração os diferentes valores de resistência à
torção de cada grupo (variável dependente). Tal teste pode ser substituído pelo seu
equivalente não paramétrico (Teste de Kruskal-Wallis), caso não haja normalidade
e/ou homogenidade das variâncias dos dados.
# Caso sejam encontradas diferenças entre os grupos no teste acima mencionado,
será aplicado um test post hoc (Teste de Tukey ou equivalente) para comparação
múltipla dos grupos, com o intuito de se identificar entre quais grupos podem ser
verificadas diferenças estatisticamente significativas.
# Tabela apresentando os dados descritivos mais importantes para publicação em
artigo e indicação de possíveis diferenças estatísticas na comparação entre os
grupos.
44
# Gráfico de barras se for realizada a estatística paramétrica ou gráfico tipo Box-Plot
se for realizada a estatística não paramétrica. Tal gráfico também poderá ilustrar
possíveis diferenças entre grupos.
45
Análise Descritiva
Breakdown Table of Descriptive Statistics (T abela de Resultados Enviar)
N=90(No missing data in d ep. var. list)
Marca
valor valor
valor
valor
valor
valor
valor
valor
Mean
N
Minimum Maximum Std.Dev.
Q25
Median
Q75
AO - 20/40
2582.30
10
2184.50
3204.50 374.982 2295.00 2490.50 2771.00
AO - Radiance
3564.05
10
2635.00
5355.00 749.748 3179.00 3344.75 3774.00
AO - Virage
13560.75
10 11058.50 21386.00 3134.961 11475.00 12609.75 14161.00
Ormco - Ice Inspire
4545.80
10
2643.50
7497.00 1374.881 3799.50 4114.00 5661.00
O2 - Neo Crystal Sapphire 3109.30
10
2235.50
4335.00 821.938 2329.00 2915.50 3910.00
Orthometric - Iceram
3467.15
10
2711.50
5057.50 668.047 3111.00 3336.25 3663.50
Orthometric - Iceram S
4407.25
10
3349.00
5159.50 668.718 3935.50 4556.00 4972.50
RMO - Signature III
3003.05
10
2312.00
3706.00 420.653 2694.50 3043.00 3111.00
TP Orthodontics - Invu
4354.55
10
3349.00
4845.00 401.955 4352.00 4407.25 4556.00
All Grps
4732.69
90
2184.50 21386.00 3423.854 3043.00 3676.25 4556.00
One Way Analysis of Variance
Data source: Data 1 in Notebook1
Dependent Variable: valor (resistência à torção)
Normality Test (Shapiro-Wilk) Failed
(P < 0,050)
Test execution ended by user request, ANOVA on Ranks begun
Kruskal-Wallis One Way Analysis of Variance on Ranks
Data source: Data 1 in Notebook1
Group
AO - 20/40
AO - Radiance
AO - Virage
Ormco - Ice Inspire
O2 - Neo Crystal Sapphire
Orthometric - Iceram
Orthometric - Iceram S
RMO - Signature III
TP Orthodontics - Invu
N
10
10
10
10
10
10
10
10
10
Missing
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Median
2490,500
3344,750
12609,750
4114,000
2915,500
3336,250
4556,000
3043,000
4407,250
25%
2271,625
3162,000
11449,500
3771,875
2307,750
3043,000
3844,125
2690,250
4298,875
75%
2879,375
3859,000
14486,125
5669,500
3995,000
3703,875
4987,375
3227,875
4585,750
H = 60,778 with 8 degrees of freedom. (P = <0,001)
The differences in the median values among the treatment groups are greater than would be expected by chance;
there is a statistically significant difference (P = <0,001)
To isolate the group or groups that differ from the others use a multiple comparison procedure.
All Pairwise Multiple Comparison Procedures (Dunn's Method) :
Comparison
AO - Virage vs AO - 20/40
Diff of Ranks
71,900
Q
6,154
P<0,05
Yes
46
AO - Virage vs RMO - Signatu
AO - Virage vs O2 - Neo Crys
AO - Virage vs Orthometric AO - Virage vs AO - Radiance
AO - Virage vs Ormco - Ice I
AO - Virage vs Orthometric AO - Virage vs TP Orthodonti
TP Orthodonti vs AO - 20/40
TP Orthodonti vs RMO - Signatu
TP Orthodonti vs O2 - Neo Crys
TP Orthodonti vs Orthometric TP Orthodonti vs AO - Radiance
TP Orthodonti vs Ormco - Ice I
TP Orthodonti vs Orthometric Orthometric - vs AO - 20/40
Orthometric - vs RMO - Signatu
Orthometric - vs O2 - Neo Crys
Orthometric - vs Orthometric Orthometric - vs AO - Radiance
Orthometric - vs Ormco - Ice I
Ormco - Ice I vs AO - 20/40
Ormco - Ice I vs RMO - Signatu
Ormco - Ice I vs O2 - Neo Crys
Ormco - Ice I vs Orthometric Ormco - Ice I vs AO - Radiance
AO - Radiance vs AO - 20/40
AO - Radiance vs RMO - Signatu
AO - Radiance vs O2 - Neo Crys
AO - Radiance vs Orthometric Orthometric - vs AO - 20/40
Orthometric - vs RMO - Signatu
Orthometric - vs O2 - Neo Crys
O2 - Neo Crys vs AO - 20/40
O2 - Neo Crys vs RMO - Signatu
RMO - Signatu vs AO - 20/40
61,300
57,700
47,800
45,600
28,400
24,500
22,800
49,100
38,500
34,900
25,000
22,800
5,600
1,700
47,400
36,800
33,200
23,300
21,100
3,900
43,500
32,900
29,300
19,400
17,200
26,300
15,700
12,100
2,200
24,100
13,500
9,900
14,200
3,600
10,600
5,247
4,939
4,091
3,903
2,431
2,097
1,951
4,203
3,295
2,987
2,140
1,951
0,479
0,146
4,057
3,150
2,842
1,994
1,806
0,334
3,723
2,816
2,508
1,660
1,472
2,251
1,344
1,036
0,188
2,063
1,155
0,847
1,215
0,308
0,907
Yes
Yes
Yes
Yes
No
Do Not Test
Do Not Test
Yes
Yes
No
Do Not Test
Do Not Test
Do Not Test
Do Not Test
Yes
No
Do Not Test
Do Not Test
Do Not Test
Do Not Test
Yes
Do Not Test
Do Not Test
Do Not Test
Do Not Test
No
Do Not Test
Do Not Test
Do Not Test
Do Not Test
Do Not Test
Do Not Test
Do Not Test
Do Not Test
Do Not Test
Note: The multiple comparisons on ranks do not include an adjustment for ties.
Teste de Dunn (simplificado)
Marca
valor
a
b
c
d
Mean
1
AO - 20/40
2582,30
8
RMO - Signature III
3003,05
****
****
5
O2 - Neo Crystal Sapphire
3109,30
****
****
****
6
Orthometric - Iceram
3467,15
****
****
****
2
AO - Radiance
3564,05
****
****
****
9
TP Orthodontics - Invu
4354,55
7
Orthometric - Iceram S
4407,25
4
Ormco - Ice Inspire
4545,80
3
AO - Virage
13560,75
****
****
****
****
****
****
****
****
****
****
47
o
o
Tabela X- Valores de mediana, 1 quartil e 3 quartil da resistência à torção dos diferentes grupos
avaliados.
Grupo
Mediana (50%)
o
3 Quartil (75%)
b
2271,62
2879,37
abc
3162,00
3859,00
2490,50
AO - 20/40
3344,75
AO - Radiance
12609,75
AO - Virage
d
11449,50
14486,12
acd
3771,87
5669,50
abc
2307,75
3995,00
abc
3043,00
3703,87
acd
3844,12
4987,37
ab
2690,25
3227,87
cd
4298,87
4585,75
4114,00
Ormco - Ice Inspire
O2 - Neo Crystal Sapphire
2915,50
3336,25
Orthometric - Iceram
4556,00
Orthometric - Iceram S
3043,00
RMO - Signature III
4407,25
TP Orthodontics - Invu
o
1 Quartil (25%)
* Letras sobrescritas totalmente diferentes indicam diferença estatisticamente significativa na diferença entre os grupos (Teste
de Kruskal-Wallis e teste de Dunn).
24000
22000
20000
18000
16000
valor
14000
12000
10000
8000
6000
TP Orthodontics - Invu
RMO - Signature III
Orthometric - Iceram S
Orthometric - Iceram
Ormco - Ice Inspire
AO - Virage
AO - Radiance
0
AO - 20/40
2000
O2 - Neo Crystal Sapphire
4000
Mediana
25%-75%
Min-Max
Marca
o
o
Figura X- Gráfico BOX-PLOT MOSTRANDO valores de mediana, 1 quartil e 3 quartil da resistência
à torção dos diferentes grupos avaliados.
48
ANÁLISE POR DIFERENTES GRUPOS
(POLICRISTALINOS; MONOCRISTALINOS E CANALETA METÁLICA)
# Análise
descritiva
dos dados
para os diferentes grupos (policristalinos;
monocristalinos e canaleta metálica). Serão feitos cálculos de média, desvio padrão,
mínimo, máximo, mediana, 1º quartil e 3º quartil, contendo análise geral e
estratificada.
# Testes de Normalidade (Kolmogorov-Sminov ou Shapiro-Wilk) para se verificar o
padrão de distribuição dos dados (normal ou não) e consequentemente optar pela
estatística paramétrica ou não paramétrica para a análise dos dados a serem
utilizados na comparação entre todos os diferentes grupos (policristalinos;
monocristalinos e canaleta metálica). (Teste fundamental para a definição do teste
estatístico comparativo a ser utilizado: paramétrico ou não paramétrico).
# Teste de Levene para a verificação da homogenidade das variâncias apresentadas
entre todos os diferentes grupos (policristalinos; monocristalinos e canaleta
metálica). Teste fundamental para a definição do teste estatístico comparativo a ser
utilizado: paramétrico ou não paramétrico.
# Testes de comparação inter grupos (policristalinos; monocristalinos e canaleta
metálica) por meio da ANÁLISE DE VARIÂNCIA a um critério para a comparação
entre os grupos (variável independente) levando-se em consideração os diferentes
valores de resistência à torção de cada grupo (variável dependente). Tal teste pode
ser substituído pelo seu equivalente não paramétrico (Teste de Kruskal-Wallis), caso
não haja normalidade e/ou homogenidade das variâncias dos dados.
# Caso
sejam
encontradas
diferenças
entre
os
grupos
(policristalinos;
monocristalinos e canaleta metálica) no teste acima mencionado, será aplicado um
test post hoc (Teste de Tukey ou equivalente) para comparação múltipla dos grupos,
com o intuito de se identificar entre quais grupos podem ser verificadas diferenças
estatisticamente significativas.
49
# Tabela apresentando os dados descritivos mais importantes para publicação em
artigo e indicação de possíveis diferenças estatísticas na comparação entre os
grupos.
# Gráfico de barras se for realizada a estatística paramétrica ou gráfico tipo Box-Plot
se for realizada a estatística não paramétrica. Tal gráfico também poderá ilustrar
possíveis diferenças entre grupos.
Análise Descritiva
Breakdown Table of Descriptive Statistics (Tabela de Resultados Enviar)
N=90(No missing data in dep. var. list)
tipo
valor valor
valor
valor
valor
valor
valor
valor
Mean
N
Minimum Maximum Std.Dev.
Q25
Median
Q75
Policristalino
3351.76
40
2184.50
5057.50 811.053 2703.00 3157.75 3982.25
Monocristalino
3906.60
40
2235.50
7497.00 1089.568 3183.25 3850.50 4339.25
Canaleta Metálica13560.75
10 11058.50 21386.00 3134.961 11475.00 12609.75 14161.00
All Grps
4732.69
90
2184.50 21386.00 3423.854 3043.00 3676.25 4556.00
One Way Analysis of Variance
Data source: Data 1 in Notebook1
Dependent Variable: valor (resistência à torção)
Normality Test (Shapiro-Wilk) Failed
(P < 0,050)
Test execution ended by user request, ANOVA on Ranks begun
Kruskal-Wallis One Way Analysis of Variance on Ranks
Data source: Data 1 in Notebook1
Group
Policristalino
Monocristalino
Canaleta Metálica
N
40
40
10
Missing
0
0
0
Median
3157,750
3850,500
12609,750
25%
2698,750
3181,125
11449,500
75%
4060,875
4341,375
14486,125
H = 30,528 with 2 degrees of freedom. (P = <0,001)
The differences in the median values among the treatment groups are greater than would be expected by chance;
there is a statistically significant difference (P = <0,001)
To isolate the group or groups that differ from the others use a multiple comparison procedure.
All Pairwise Multiple Comparison Procedures (Dunn's Method) :
Comparison
Diff of Ranks
Q
P<0,05
50
Canaleta Metá vs Policristalin
Canaleta Metá vs Monocristalin
Monocristalin vs Policristalin
50,950
39,050
11,900
5,516
4,228
2,037
Yes
Yes
No
Note: The multiple comparisons on ranks do not include an adjustment for ties.
Teste de Dunn (simplificado)
tipo
valor
a
b
Mean
1
Policristalino
3351,76
****
2
Monocristalino
3906,60
****
3
Canaleta Metálica
13560,75
****
o
o
Tabela X- Valores de mediana, 1 quartil e 3 quartil da resistência à torção dos diferentes grupos
avaliados.
Grupo
Policristalino
Monocristalino
Canaleta Metálica
Mediana (50%)
o
o
1 Quartil (25%)
3 Quartil (75%)
a
2698,75
4060,87
a
3181,12
4341,37
11449,50
14486,12
3157,75
3850,50
12609,75
b
* Letras sobrescritas totalmente diferentes indicam diferença estatisticamente significativa na diferença entre os grupos (Teste
de Kruskal-Wallis e teste de Dunn).
51
24000
22000
20000
18000
16000
valor
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
Policristalino
Monocristalino
Canaleta Metálica
tipo
o
o
Mediana
25%-75%
Min-Max
Figura X- Gráfico BOX-PLOT MOSTRANDO valores de mediana, 1 quartil e 3 quartil da resistência
à torção dos diferentes grupos avaliados.