Avaliação da potência de fotopolimerizadores à LED
utilizados em consultórios
Power density evaluation of LED used in dental offices or clinics
Afonso Eugênio Wunderlich Junior*
Danilo Furquim Siqueira**
Marco Antonio Scanavini***
Lylian Kazumi Kanashiro****
RESUMO
A colagem em Ortodontia com adesivos fotopolimerizáveis requer o uso de fotopolimerizadores cuja intensidade mínima de
potência deve estar entre 300 mW/cm² e 400 mW/cm². Dentre as fontes de luz, os LEDs azuis têm sido utilizados nos novos
equipamentos comercialmente disponíveis, mas há poucos estudos em relação a isto. Este estudo foi realizado para avaliar a
densidade de potência em mW/cm² de fotopolimerizadores à LED utilizados em consultórios ou clínicas odontológicas. Foram
realizadas cinco medições com intervalos de 30s com um radiômetro LED digital (SDI, Austrália) da densidade de potência
de 94 fotopolimerizadores com LEDs utilizados em consultórios e clínicas odontológicas. Após os registros em mW/cm²,
realizou-se a estatística descritiva e a verificação da correlação do ano/potência do aparelho. O estudo concluiu que as médias
das medições dos equipamentos em uso variaram de 0 (nenhum valor) a 2.100 mW/cm². Verificou-se que 65% dos aparelhos
tinha menos de 300 mW/cm2, portanto, inadequados para o uso; e três destes apresentaram valor zero de leitura no radiômetro
digital. A análise de regressão exponencial mostrou haver uma correlação estatisticamente significante entre o ano do aparelho
e sua potência. Obteve-se R2 = 0,16 e p<0,001. O tipo de ponteira mais utilizado foi a de polímero de policarbonato, presente
em 90% dos equipamentos com potências abaixo de 300 mW/cm2.
Unitermos - Braquetes; Colagem dentária; Resinas compostas.
ABSTRACT
Bonding in Orthodontics with photoactivated adhesives needs the use of light-curing units (LCU) which minimal power intensity
should be between 300 mW/cm² and 400 mW/cm². Among the light sources, blue LEDs have been used in new equipments, but there
are few studies about it. Objective: This study was accomplished to evaluate the power density in mW/cm² of LED LCUs, used in
dental offices or clinics. Material and method: Five measurements of power density were accomplished with intervals of 30s with a
digital LED radiometer (SDI, Australia) of 94 LED LCUs used in dental offices or clinics. After measurements in mW/cm², descriptive
statistics was realized and the correlation of the year/intensity output of the equipment was verified. Measurement averages of the
equipments in use varied from 0 (any value) to 2.100 mW/cm². It was verified that 65% of the equipments had less than 300 mW/cm²,
therefore inadequate for use. And three of these presented zero value reading. Exponential regression analysis showed a significant
statistical correlation between equipment’s year and its intensity. It was obtained R2 = 0,16 and p < 0,001. Polycarbonate polymer
was the most used tip, present in 90% of the equipments with power intensity below of 300 mW/cm².
Key Words - Braces; Dental bonding; Composite resins.
Recebido em dez/2008 - Aprovado em mar/2009
* Especialista em Ortodontia e Ortopedia Facial pela ABO-SC e mestrando do programa de Pós-graduação em Odontologia - Área de Concentração: Ortodontia da Universidade Metodista de São Paulo.
** Doutor em Ortodontia pela FOB-USP e professor titular do programa de Pós-graduação em Odontologia - Área de Concentração: Ortodontia da Universidade Metodista de São Paulo.
*** Doutor em Ortodontia pela Fousp e coordenador do programa de Pós-graduação em Odontologia - Área de Concentração: Ortodontia da
Universidade Metodista de São Paulo.
**** Doutora em Ortodontia pela Fousp e professora titular do programa de Pós-graduação em Odontologia - Área de Concentração: Ortodontia da Universidade Metodista de São Paulo.
OrtodontiaSPO | 2009;42(2):95-100 | 95
ORTOPESQUISA
Trabalho original
Wunderlich Jr AE • Siqueira DF • Scanavini MA • Kanashiro LK
Introdução
potência seria inadequada para a completa polimerização
Os sistemas adesivos fotopolimerizáveis para colagem
das resinas no tempo indicado pelos fabricantes19. Estatisti-
em Ortodontia são amplamente utilizados devido à facilidade
camente havia uma correlação negativa entre a densidade de
de aplicação e ao maior tempo de trabalho quando compa-
potência e o envelhecimento dos aparelhos. Isto ocorre porque
rados com os autopolimerizáveis1, sendo a canforoquinona
as lâmpadas halógenas produzem muito calor, causando a
o principal agente fotoativador2. A luz promove a excitação
degradação do bulbo, do refletor e do filtro, reduzindo a sua
da canforoquinona, que combinada com uma amina terciá-
potência com o tempo20.
ria produz radicais livres. Isto resulta na polimerização de
As pesquisas para se verificar a efetividade dos foto-
monômeros de resina em escala molecular, promovendo o
polimerizadores LED estão relacionadas às avaliações de:
endurecimento do adesivo após exposição à luz por 20 a 60
profundidade de cura2,19, dureza21-22, grau de conversão23-24
segundos3-5.
e resistência da colagem ao cisalhamento25 das resinas
Atualmente, as fontes emissoras de luz para fotopolime-
fotopolimerizadas por estes dispositivos. Entretanto, não en-
rização disponíveis no mercado são as lâmpadas halógenas,
contramos na literatura odontológica estudos relacionados à
os diodos emissores de luz (LEDs) azul, o laser de Argônio e
degradação dos LEDs pelo uso. Desta forma o objetivo desta
o arco de plasma de xenônio, com uma grande variedade de
pesquisa é verificar a potência da luz de LEDs de diferentes
ponteiras6. Apesar de estas duas últimas tecnologias reduzirem
marcas comerciais utilizadas em consultórios com mais de
o tempo de polimerização a apenas um quarto7 e a um terço8
seis meses de uso.
do necessário com os fotopolimerizadores convencionais
respectivamente, apresentam uma relação custo x benefício
Material e Métodos
Confeccionou-se um formulário para o registro do
desfavorável.
Os fotopolimerizadores com lâmpadas halógenas estão
modelo, fabricante, ano de aquisição/início de uso, tamanho
sendo substituídos por aqueles com LEDs9, devido ao menor
e tipo das ponteiras, e da potência dos LEDs. Os registros
número de componentes e ao baixo consumo de energia . São
das informações fornecidas pelos cirurgiões-dentistas ou
comercialmente disponibilizados pelos fabricantes e distri-
auxiliares em consultórios e clínicas odontológicas, bem
buidores nacionais de equipamentos odontológicos, diversos
como a verificação das potências foram realizadas por um
modelos e marcas de fotopolimerizadores a LED. De acordo
único operador.
10
com os fabricantes, a luz azul destes equipamentos encon-
Foram avaliados 94 fotopolimerizadores com LEDs
tra-se na faixa de 440 nm a 600 nm e as potências máximas
quanto à densidade de potência da luz, sendo estes das marcas
variam de 500 mW/cm² a 1.500 mW/cm2 11-14.
(Gnatus; Kavo; Clean Line; Sanders; Bio-Art; Navy Atran,
LED é o acrônimo em inglês para Light Emitting Dio-
VH, Brasil; Demetron-Kerr, EUA; Ivoclar-Vivadent, Áustria;
de ou Diodo Emissor de Luz, um diodo semicondutor que
e SDI, Austrália), utilizando-se um radiômetro LED digital
quando energizado emite luz visível por luminescência e não
(SDI, Austrália – Figura 1). Este mede o pico de luz emitida
por aquecimento de um filamento. Isto resulta num menor
no intervalo de comprimento de onda entre 400 nm e 525 nm
consumo de energia e baixa produção de calor15. Um LED
e realiza leituras entre 0 mW/cm² e 2100 mW/cm².
monocromático possui vida útil estimada em 100.000 horas
sob circunstâncias de operações normais16.
Para os fotopolimerizadores com lâmpadas halógenas,
a verificação da sua potência deveria ser realizada constantemente, bem como a substituição de suas lâmpadas quando
esta estiver abaixo dos 280 mW/cm² 17 para uma adequada
polimerização das resinas18.
Numa avaliação realizada com 209 fotopolimerizadores
convencionais de 122 consultórios particulares, verificou-se
que 45,5% apresentavam menos de 300 mW/cm² de potência; destes, 65% apresentavam menos de 200 mW/cm². Esta
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Figura 1
Radiômetro LED
(SDI, Austrália).
Para que as ponteiras estivessem em íntimo contato com
os valores de densidade de potência entre 300 mW/cm² 3,17-18
o sensor de luz do radiômetro, estas foram posicionadas ver-
a 400 mW/cm² 4-5,19 para a fotopolimerização de resinas com
ticalmente. Para eliminar interferências da luz do ambiente
espessuras de até 2,0 mm de profundidade. Os resultados
nas medições, foi utilizada uma cobertura de borracha preta
foram analisados com a estatística descritiva e para verificar
com uma perfuração central de aproximadamente 3,0 mm
se havia correlação entre o ano de aquisição do aparelho e sua
de diâmetro, a qual permitia a inserção das ponteiras dos
potência utilizou-se o modelo de regressão exponencial.
fotopolimerizadores (Figuras 2 e 3), provendo um vedamento
Resultados e Discussão
marginal.
Os resultados das medições das potências dos aparelhos
podem ser verificadas no Gráfico 1. As médias das medições
dos equipamentos em uso variaram de zero a 2.100 mW/cm².
As distribuições das potências encontram-se nos Gráficos 2 e 3,
onde 65% dos aparelhos apresentavam menos de 300 mW/cm²
e surpreendentemente, três destes apresentaram valor zero
na leitura do radiômetro digital. A análise de regressão
exponencial mostrou haver uma correlação estatisticamente
significante entre o ano do aparelho e sua potência. Obteve-se
Figura 2
Registro da potência (Fotopolimerizador
Demetron D1 Demetron, EUA).
Figura 3
Registro da potência
(Fotopolimerizador
Radii-e - SDI, Austrália).
R2 = 0,16 e p<0,001 (Gráfico 4).
GRÁFICO 1 - DISTRIBUIÇÃO DE FREQUÊNCIA ABSOLUTA
(N) DAS POTÊNCIAS DOS APARELHOS, EM INTERVALO DE
50 mW/cm2
A margem de erro de leitura do radiômetro utilizado não
foi disponibilizada pelo fabricante, sendo que as variações dos
Somente após a verificação da melhor adaptação da
limites de leitura mínimo e máximo podem ter ocorrido por
ponteira em relação ao sensor de luz é que a proteção de
características inerentes ao próprio equipamento de leitura
borracha era inserida e o LED acionado para a medição da
ou por emissões fora das especificações. Em outro estudo15,
sua potência. Foram feitas cinco medições sequenciais com
foram comparados quatro fotopolimerizadores de terceira
intervalos de 30 segundos para que o radiômetro pudesse
geração com LED e um com lâmpada halógena utilizando
apagar o valor anterior e para cada medição era realizado
seis diferentes radiômetros e um espectrofotômetro. Os au-
um novo posicionamento da ponteira no radiômetro. Nos
tores verificaram que os fotopolimerizadores com LED não
fotopolimerizadores que possuíam aumento progressivo da
correspondiam às especificações de intensidade mínima nem
intensidade de luz aguardava-se o pico de luz para a verifica-
ao espectro de emissão de luz dos fabricantes.
ção da densidade de potência.
O tipo de ponteira mais utilizado foi a de polímero plás-
Após os registros em mW/cm², calculou-se a média das
tico (Figura 4), ou seja, estava presente em 90% dos aparelhos
cinco medições para cada aparelho. Considerou-se adequados
com densidade de potência abaixo de 300 mW/cm² (Gnatus;
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Wunderlich Jr AE • Siqueira DF • Scanavini MA • Kanashiro LK
Wunderlich Jr AE • Siqueira DF • Scanavini MA • Kanashiro LK
Kavo; Clean Line; Sanders; Bio-Art; Navy Atran – produzidos
no Brasil). Este material apresenta menor transmissão de luz
quando comparado com a de fibra ótica, com perda de potência da luz emitida pelo LED, influenciando negativamente
nos resultados.
Dos 18 equipamentos com densidade de potência acima de 400 mW/cm², quatro tinham ponteiras de polímero
(Gnatus, Brasil; VH, Brasil; e Kavo, Brasil) e poderiam
apresentar valores mais altos se utilizassem ponteiras de fibra
ótica. Três possuíam ponteiras de fibra ótica (Kavo, Brasil;
Figura 6
Fotopolimerizador com LED de baixa potência.
Demetron-Kerr, EUA; e Ivoclar-Vivadent, Áustria) e 11 não
Os fotopolimerizadores de segunda geração utilizam
necessitavam de ponteiras para a transmissão da luz (SDI,
LEDs de alto brilho (Figura 7) que produzem uma distribuição
Austrália), Figura 5.
espectral que varia de 405 nm a 500 nm, maior potência, melhor desempenho e tempos de fotopolimerização menores. Já
os fotopolimerizadores de terceira geração são confeccionados
associando-se LEDs de baixa intensidade (primeira geração)
com os de alto brilho (segunda geração), produzindo um
espectro de luz mais amplo, com condições de polimerizar
uma gama maior de resinas do que os fotopolimerizadores
Figura 4
Fotopolimerizador com ponteira
de polímero (LD Max - Gnatus).
de segunda geração22. No presente estudo os de primeira
geração apresentaram potências de até 548 mW/cm² e os
de segunda geração, acima de 860 mW/cm². Porém, não foi
realizada nenhuma avaliação com fotopolimerizadores de
terceira geração.
Figura 5
Fotopolimerizador sem ponteira,
com o LED na extremidade (Radii-e - SDI).
A maioria dos equipamentos utilizava ponteiras com
8,0 mm de diâmetro, com variações de 7,0 mm a 10,0 mm;
porém, em um estudo comparativo de diferentes tipos de guias
óticos, não houve nenhuma vantagem no uso de ponteiras de
menor calibre em relação as de tamanho padrão em fotopolimerizadores com a mesma potência6.
Os fotopolimerizadores de primeira geração geralmente
utilizam um ou mais LEDs azuis de baixa potência (Figura
6), podendo não apresentar um desempenho tão bom quanto
os fotopolimerizadores com lâmpadas halógenas1. Contudo,
algunsestudosdemonstramqueestespromovemprofundidade
de cura significativamente superior3 e resistência compressiva
equivalente2.
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Figura 7
Fotopolimerizador com LED de alto brilho ao centro.
GRÁFICO 2 - BOX-PLOT DAS POTÊNCIAS DOS APARELHOS,
MOSTRANDO A MEDIANA, O PRIMEIRO QUARTIL,
O TERCEIRO QUARTIL, MÍNIMO E MÁXIMO
O valor adequado de densidade de potência para a foto-
Por meio da análise da regressão exponencial encontrou-se
polimerização de resinas compostas com espessuras de até
uma correlação estatisticamente significante entre o ano
2,0 mm de profundidade pode variar de 300 mW/cm² 3,17-18
do aparelho e sua potência. Obteve-se R2 = 0,16 e p<0,001
a 400 mW/cm²
(Gráfico 3) para um tempo médio de
(Gráfico 4). Isto demonstra que há uma perda de potência
exposição de 20 a 40 segundos . Ao aumentarmos o tempo
com o tempo de uso do equipamento e que neste trabalho foi
de exposição durante a fotopolimerização, aumenta-se a
bastante significativa talvez por que a maior parte da amostra
quantidade de energia aplicada sobre determinada área; deste
utilizava LEDs de baixa potência, o que clinicamente mostra-
modo colagens adequadas podem ser obtidas com o aumento
se muito preocupante.
4-5,19
5,21
do tempo de exposição à luz . Em um estudo laboratorial re24
alizado entre diferentes valores de energia irradiante com uma
mesma densidade de potência, ocorreu um aumento no grau de
GRÁFICO 4 - GRÁFICO DE DISPERSÃO COM A CURVA DE
REGRESSÃO DA CORRELAÇÃO ENTRE ANO DE POTÊNCIA
cura da resina quando variou-se entre 3, 6, 12 e 24 J/cm². Mas
isto não ocorreu quando variou-se de 24 para 48 J/cm² 23.
O aumento do tempo de exposição, necessário para
colagens seguras com equipamentos de baixa intensidade,
permitirá a uma maior influência das variáveis que interferem
no resultado final, tais como contaminação do campo, deslocamento dos acessórios e desconforto do paciente. Porém, para
65% desta amostra, uma maior exposição à luz não produzirá
polimerização adequada20, indicando-se a sua substituição.
Em alguns casos, o tempo gasto por atendimento pode justificar a troca imediata do fotopolimerizador, principalmente
Observou-se durante as medições que algumas ponteiras
se o equipamento for utilizado em outras especialidades
apresentavam uma grande quantidade de material aderido,
como observado neste estudo, tendo em conta que três destes
pontas deformadas por pequenas fraturas, riscos e arranhões
apresentaram valor zero de potência. Alternativamente pode-
(Figuras 8 e 9) e duas delas estavam frouxamente adaptadas
ria ser utilizado um fotopolimerizador com 1.000 mW/cm²
por pertencerem a outros equipamentos, o que pode ter in-
de potência, com redução do tempo de colagem e aumento
fluenciado negativamente nos resultados. Alguns autores9,20
significativo de produtividade .
sugerem cuidados específicos de manutenção, dentre eles a
8
GRÁFICO 3 - DISTRIBUIÇÃO DE FREQUÊNCIA RELATIVA (%)
DAS POTÊNCIAS DOS APARELHOS, CONSIDERANDO A FAIXA
DE 300 MW/CM2 A 400 mW/cm2 COMO ADEQUADA
limpeza adequada das ponteiras (Figura 10), o uso de prote-
O calor gerado no semicondutor promove o amarelamento da lente epóxica transparente que recobre o LED, sendo
um dos principais fatores da perda da sua luminosidade10.
Figuras 8 e 9
Ponteiras de polímero em diferentes
estados de conservação.
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Wunderlich Jr AE • Siqueira DF • Scanavini MA • Kanashiro LK
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ção plástica para evitar a adesão de detritos ou a substituição
destas quando ocorrer perda significativa da potência. Para
Conclusão
Com base na metodologia empregada e nos resultados
uma verificação frequente é necessário o uso de um radiômetro
obtidos, pode-se concluir que:
adequado, equipamento este já incorporado nos aparelhos
• 65% dos fotopolimerizadores analisados apresentaram
mais potentes encontrados neste estudo.
menos de 300 mW/cm2 de potência, portanto inadequados
para o uso.
• O tipo de ponteira mais utilizado foi a de polímero de
policarbonato, presente em 90% dos equipamentos com
potências abaixo de 300 mW/cm2.
• Houve uma correlação estatisticamente significante entre
o ano do aparelho e sua potência.
Agradecimentos: À SDI Dental Industries do Brasil SA, na pessoa
do sr. Norival Koster, por disponibilizar o radiômetro digital.
Figura 10
Ponteira com indicação de substituição.
Referências
1. Dunn WJ, Taloumis LJ. Polymerization of orthodontic resin
cement with ligth-emitting diode curing units. Am J Orthod
Dentofacial Orthop 2002 Sept;122(3):236-41.
2. Jandt KD, Mills RW, Blackwell GB, Ahworth SH. Depth of cure
and compressive strength of dental composites cured with blue light
emitting diodes (LEDs) Dental Materials 2000 Jan;16(1):41-7.
3. Mills RW, Jandt KD, Ashworth SH. Dental composite depht of
cure with halogen and blue light emitting diode technology. Br
Dent J 1999 April;186(8):388-91.
4. Silta YT, Dunn WJ, Peters CB. Effect of shorter polymerization
times when using the latest generation of light-emitting diodes.
Am J Orthod Dentofacial Orthop 2005;128(6):744-8.
5. Üşümez S, Büyükyilmaz T, Karaman AI. Effect of light-emitting
diode on bond strength of orthodontic brackets. Angle Orthod
2004 April;74(2):259-63.
6. Bishara SE, Vonwald L, Zantua J. Effects of different types of
light guides on shear bond strenght. Am J Orthod Dentofacial
Orthop 1998 Oct;113(4):447-51.
7. Talbot TQ, Blankenau RJ, Zobitz ME, Weaver AL, Lohse CM,
Rebellatto J. Effect of argon laser irradiation on shear bond
strength of orthodontic brackets: An in vitro study. Am J Orthod
Dentofacial Orthop 2000;118(3):274-9.
8. Thind BS, Stirrups DR, Lloyd CH. A comparison of tungstenquartz-halogen, plasma arc and light-emitting diode light sources
for the polymerization of an orthdontic adhesive. Eur J Orthod
2006;28(1):78-82.
9. Barghi N, Fischer DE, Pham T. Revisiting the Intensity Output of
Curing Lights in Private Dental Offices. Compend Contin Educ
Dent 2007 July;28(7):380-4.
10.Bullough J. LED lighting systems. Lighting Answers 2003
May;7(3):13 acessado em 30/10/2008, disponível em
http://www.lrc.rpi.edu/nlpip/publication.
11.Dabi Atlante SA. [cited; Available from: http://www.dabiatlante.
com.br/br/produto_mostra.php?id=5&idp=24.
12.Gnatus Equipamentos Médico-Odontológicos Ltda. [cited;
Available from: http://gnatus.com.br/2005/por2/produtos_show.
php?cod=442&categ=246&PHPSESSID=ef824c55652e7bc3e2
2f4d870a7788e5.
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Endereço para correspondência:
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Rua Dona Francisca, 260 - Sala 1.809 - Centro
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Tel.: (47) 3433-1659
[email protected]
13.Kavo do Brasil SA. [cited 30-10-1998]; Available from: http://www.
kavo.com.br/index.php?goto=produtos&cdcat=9&cdsubcat=32.
14.M M Optics Ltda. [cited; Available from: http://www.mmo.com.
br/equip_odonto.asp
15.Owens BM, Rodriguez KH. Radiometric and spectrophotometric
analysis of third generation light-emitting diode (LED) lightcuring units. J Contemp Dent Pract 2007 Feb;8(2):43-51.
16.Jahr I. Lighting in machine vision. In: Hornberg A, ed. Handbook
of machine vision: Wiley-VCH 2006;822.
17. Caughman WF, Rueggeberg FA, Curtis JW Jr. Clinical guidelines for
photocuring restorative resins. JADA. 1995 Sept;126(9):1280-2.
18.Mitton BA, Wiilson NHF. Practice maintenance: The use and
maintenance of visible light activating units in general practice.
Br Dent J 2001;191(2):82-6.
19.Rueggeberg FA, Caughman WF, Curtis JW. Effect of lightintensity and exposure duration on cure of resin composite. Oper
Dent 1994 Jan-Feb;19(1):26-32.
20.Barghi N, Berry T, Hatton C. Evaluating intensity output of
curing lights in private dental offices. J Am Dent Assoc 1994
July;125(7):992-6.
21.Price RBT, Felix CA, Andreou P. Evolution of a second-generation
led curing unit. J Can Dent Assoc 2003 Sept;69(10):666-i.
22.Price RBT, Felix CA, Andreou P. Third-generation vs a secondgeneration led curing light: effect on Knoop microhardness.
Compend Contin Educ Dent 2005 May;25(5):331-8.
23.Calheiros FC, Daronch M, Rueggeberg FA, Braga R. Influence
of irradiant energy on degree of conversion, polymerization rate
and shrinkage stress in an experimental resin composite system.
Dent Mater 2008 Sept;24(9):1164-8.
24.Emami N, Söderholm K-JM, Berglund LA. Effect of light power
density variations on bulk curing properties of dental composites.
J Dent 2003 Marc;31(3):189-96.
25.Gronberg K, Rossouw E, Miller BH, Buschang P. Distance
and time effect on shear bond strength of brackets cured with a
second-generation light-emitting diode unit. Angle Orthod 2006
July;76(4):682-8.