Universidade Estadual Paulista
Faculdade de Odontologia de Araraquara
ROBERTO SOARES DA SILVA JÚNIOR
Relaxamento de Tensão em Molas T de
Beta-Titânio: Avaliação e uma possível
solução
Araraquara
2014
Universidade Estadual Paulista
Faculdade de Odontologia de Araraquara
ROBERTO SOARES DA SILVA JÚNIOR
Relaxamento de Tensão em Molas T de
Beta-Titânio: Avaliação e uma possível
solução
Dissertação apresentada ao Programa
de
Pós-Graduação
em
Ciências
Odontológicas – Área de Ortodontia, da
Faculdade
de
Odontologia
de
Araraquara - Unesp, para obtenção do
título
de
Mestre
em
Ciências
Odontológicas.
Orientadora: Profa. Dra. Lídia Parsekian Martins
Araraquara
2014
Silva Júnior, Roberto Soares da
Relaxamento de tensão em mola T de beta-titânio: avaliação e
uma possível solução / Roberto Soares da Silva Júnior.-Araraquara: [s.n.], 2013.
82 f. ; 30 cm.
Dissertação (Mestrado) – Universidade Estadual Paulista,
Faculdade de Odontologia
Orientadora: Profa. Dra. Lídia Parsekian Martins
1. Ortodontia 2. Biomecânica 3. Titânio I. Título
Ficha catalográfica elaborada pela Bibliotecária Marley C. Chiusoli Montagnoli, CRB-8/5646
Serviço Técnico de Biblioteca e Documentação da Faculdade de Odontologia de Araraquara / UNESP
ROBERTO SOARES DA SILVA JÚNIOR
Relaxamento de Tensão em Molas T de Beta-Titânio:
Avaliação e uma possível solução
COMISSÃO JULGADORA
DISSERTAÇÃO PARA OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE
Presidente e Orientadora: Profa. Dra. Lídia Parsekian Martins
2º Examinador: Prof. Dr. Luiz Gonzaga Gandini Júnior
3º Examinador: Prof. Dr. Orlando Motohiro Tanaka
Araraquara, 24 de janeiro de 2014.
DADOS CURRICULARES
DADOS CURRICULARES
Roberto Soares da Silva Júnior
Nascimento:
08/09/1988 – Diamantino/MT
Roberto Soares da Silva
Filiação:
Francisca Silva Lima
Curso de Graduação em Odontologia na Universidade
2006-2010:
Estadual Paulista – FOAr/ UNESP
Curso de Aperfeiçoamento em Ortodontia Preventiva no
2010:
Grupo de Estudos Ortodônticos e Serviços – GESTOS
Curso de Especialização em Ortodontia no Grupo de
2011-2014:
Estudos Ortodônticos e Serviços – GESTOS
Curso de Pós-Graduação em Ciências Odontológicas, Área
2011-2014:
de Concentração em Ortodontia, nível Mestrado – Faculdade
de Odontologia de Araraquara – FOAr/UNESP
DEDICATÓRIA
DEDICATÓRIA
A Deus, que por sua bondade me concedeu a vida e por me dar forças para
superar as dificuldades na busca de meus ideais. Sem Ele, nada disso seria possível.
A meus pais Roberto Soares da Silva e Francisca Silva Lima, por seus
ensinamentos, apoio e por sempre acreditarem em mim.
Se hoje estou concluindo mais essa etapa de vida, devo isso a vocês. Agradeço
por ter tido pais que sempre prezaram para a importância dos estudos, a única coisa que coisa
que ninguém pode me tirar. Apesar dos contratempos da vida ou distâncias que possam nos
separar, os amo muito. Que de hoje em diante se sintam também um pouco mestres, porque
essa conquista também é de vocês.
AGRADECIMENTOS ESPECIAIS
AGRADECIMENTOS ESPECIAIS
A minha orientadora Profa. Dra. Lídia Parsekian Martins por compreender os meus
anseios e me dar o incentivo necessário para atingir os meus objetivos, pela constante
orientação científica, profissional e pessoal. Uma mulher de garra, apaixonada pela família e
pela profissão, obrigado pelos momentos de convívio e por fazer parte desta conquista tão
importante.
À meu coorientador Prof. Dr. Renato Parsekian Martins, o grande idealizador deste
trabalho, por não medir esforços para que este trabalho fosse concluído. Suas palavras e os
momentos de convívio foram ensinamentos que sempre levarei comigo.
Aos meus grandes amigos Alexandre Antônio Ribeiro e Sergei Godeiro Fernandes Rabelo
Caldas. Foram meu primeiro contato com a pós-graduação em Ortodontia, e desde o primeiro
momento confiaram em mim e me deram todo o apoio necessário para concluir mais esta
etapa. Obrigado pela amizade, ensinamentos, estímulo. Conviver com vocês aumentou ainda
mais minha paixão por ciência e ortodontia.
AGRADECIMENTOS
AGRADECIMENTOS
À Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho - UNESP, na presença de seu Magnífico
Reitor Júlio Cezar Durigan.
À Faculdade de Odontologia de Araraquara - FOAr, da Universidade Estadual Paulista Júlio de
Mesquita Filho - UNESP, na pessoa de sua Diretora Profa. Dra. Andreia Affonso Barreto
Montandon e de sua vice-diretora Profa. Dra. Elaine Maria Sgavioli Massucato.
Ao Departamento de Clínica Infantil da Faculdade de Odontologia de Araraquara - UNESP,
representados pelo Chefe de Departamento Prof. Dr. Cyneu Aguiar Pansani e pela vice-chefe
Profa. Dra. Lídia Parsekian Martins.
Ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Odontológicas da Faculdade de Odontologia de
Araraquara - UNESP, coordenado pela Prof. Dr. Osmir Batista de Oliveira Junior e Profa. Dra.
Lídia Parsekian Martins, pela oportunidade de ser aluno deste programa.
AGRADECIMENTOS
Aos docentes da Disciplina de Ortodontia da Faculdade de Odontologia de Araraquara - UNESP,
Prof. Dr. Ary dos Santos Pinto, Prof. Dr. Dirceu Barnabé Raveli, Prof. Dr. João Roberto
Gonçalves, Profa. Dra. Lídia Parsekian Martins, Prof. Dr. Luiz Gonzaga Gandini Júnior e
Prof. Dr. Maurício Tatsuei Sakima, pela convivência e contribuição à minha formação
profissional.
Aos amigos de turma do curso de Pós-Graduação em Ciências Odontológicas, Área de
Concentração em Ortodontia, Nível Mestrado da Faculdade de Odontologia de Araraquara UNESP, Daniela Cristina Kameyama, Fernando José Lopes de Campos Carvalho, Guilherme
Machado da Porciúncula, Rachel Figlioli de Mendonça, pela amizade e convivência não somente
nas atividades científicas, mas em todos os momentos.
À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), pela bolsa de estudo
concedida durante todo o curso.
Ao Prof. Dr. Luís Geraldo Vaz, meu primeiro orientador e amigo, por despertar meu interesse
pela pesquisa científica e pela carreira acadêmica.
Aos meus irmãos Adriano Lima Soares e Fernanda Lima Soares, que apesar da distância
sempre estiveram presentes.
AGRADECIMENTOS
A esposa do meu pai, Jaíla de Oliveira Melgaço Soares, que hoje já faz parte da família e sempre
fez de tudo que fosse necessário, colaborando com minha educação e bem estar para que este
dia enfim chegasse.
A minha namorada Mariana Biancheze de Alencar, que sempre me apoiou e me ajudou no que
fosse possível, e acima de tudo, me compreendeu quando necessário. Seu amor meu inspirou a
chegar até aqui. Te amo.
À todos os meus familiares, por sempre acreditarem em mim, pelo valioso incentivo, harmonia
e amor permutado.
À todos os amigos que fiz em 8 anos de Araraquara. Os amigos da república, amigos da
graduação, amigos da pós-graduação. É impossível citar todos, mas com certeza todos serão
sempre lembrados com muito carinho. Vocês foram minha família aqui.
Aos grandes amigos de Goiânia, que mesmo longe sempre cultivaram uma grande amizade. O
carinho por vocês foi um estímulo a mais nesta fase.
À todos aqueles que de alguma forma colaboraram com a realização deste trabalho.
RESUMO
Silva-Júnior RS. Relaxamento de tensão em molas T de beta-titânio: avaliação
e uma possível solução [Dissertação de Mestrado]. Araraquara: Faculdade de
Odontologia da UNESP; 2014.
RESUMO
Objetivo: Avaliar o relaxamento de tensão de molas T de β-Ti em 12 semanas
pela mensuração de seus ângulos e avaliar a modificação do sistema de força
em molas T com helicoides em áreas de alta tensão após 48 horas. Materiais
e Métodos: Dois capítulos foram elaborados, sendo um para cada objetivo
proposto. Resultados: O tempo influenciou as angulações mensuradas
(p<0,001), sendo que o grupo imediato foi diferente dos demais grupos
avaliados. Houve diferenças entre os ângulos (p<0,001), pois cada um
corresponde a uma região da mola. O tempo teve uma interação significante
com a deformação dos ângulos das molas (p<0,001). A avaliação do sistema
de força das molas T com helicoides foi observado que houve interação entre o
tempo e os grupos para os momentos (p<0,001), forças (p=0,018) e M/F
(p<0,047), bem como ambos interagiram na desativação das molas nos
momentos (p<0,001) e M/F (p=0,006) mas não na força (p=0,14). Os helicoides
diminuíram os momentos (p<0,001) e forças (p<0,001), aumentando a M/F
(p<0,001), bem como interagiu na desativação das molas, diminuindo a
proporção carga-deflexão dos momentos (p<0,001) e forças (p<0,001)
produzidos, alterando a M/F (p<0,009). Conclusão: As molas T apresentaram
relaxamento de tensão e foram identificadas duas áreas com maior
deformação, uma nas dobras entre as hastes verticais e horizontais das molas
(ângulos 5 e 6) e outra nas dobras realizadas na haste horizontal (ângulos 8 e
RESUMO
9). A adição de helicoides reduziu a força horizontal e proporção carga/deflexão
das molas; o momento produzido assim como a perda de momento por
desativação, também foram reduzidos; a proporção momento/força aumentou e
se tornou mais estável durante a desativação da alça.
Palavras-chave: Ortodontia; biomecânica; titânio.
ABSTRACT
Silva-Júnior RS. Stress Relaxation in beta-titanium T-loop springs: evaluation
and a possible solution [Dissertação de Mestrado]. Araraquara: Faculdade de
Odontologia – UNESP; 2014.
ABSTRACT
Objective: Evaluate the stress relaxation of T-loop springs over 12 weeks and
evaluate the modification in force system T-loop springs with helices added in
areas of higher stress after 48 hours. Materials and Methods: Two research
papers were prepared and used for the evaluation of aims presented. Results:
The time influenced the measured angles (p<.001), and the group immediate
was different from the other groups evaluated. There were differences between
the angles (p<.001), as each corresponds to a region of the spring. Time was a
significant interaction with the deflection angles of the springs (p<.001). The
evaluation of system force of T-loop springs with helix was observed that there
was an interaction between time and groups for moment (p<.001), force
(p=.018) and M/F (p<.047), and both interacted in the deactivation of the
springs in moment (p<.001) and M/F (p=.006) but not in force (p=0.14). The
helix moments decreased (p<.001), and forces (p<.001) by increasing the M/F
(p<.001) and interacted in the deactivation of the springs, reducing the
proportion of load-deflection moment (p<.001) and force (p<.001) produced by
changing the M/F (p<.009). Conclusion: T-loop springs showed stress
relaxation and two areas were identified with greater deformation, one in bends
between the vertical and horizontal segments (angles 5 and 6) and another in
bends made in the other horizontal segment (angle 8 and 9). The addition of
helix reduced horizontal force ratio and load-deflection of the springs, the
ABSTRACT
moment produced as well as loss of time for deactivation were also reduced,
the M/F ratio increased and became more stable during the deactivation the
spring.
Key words: Orthodontics; biomechanics; titanium.
INTRODUÇÃO
E
REVISÃO
DE
LITERATURA
1 INTRODUÇÃO E REVISÃO DE LITERATURA
Tratamentos que envolvem extrações fazem parte da ortodontia, e com
isso surge a necessidade de se utilizar mecânicas para o fechamento dos
espaços, com o adequado controle, para a correção da má oclusão.
Para essa etapa do tratamento ortodôntico, pode-se aplicar algumas
técnicas, como a do arco contínuo ou do arco segmentado30. A Técnica do
Arco Segmentado apresenta algumas vantagens em relação à mecânica de
deslizamento, como: ausência de atrito, capacidade de produzir movimento do
dente por translação, aumento da distância interbraquete ocasionando uma
proporção carga/deflexão diminuída e uma maior segurança no posicionamento
dos acessórios3,
29.
Contudo, independente da mecânica a ser utilizada no
fechamento de espaços, é importante conhecer o sistema de força, uma vez
que este determinará como o dente irá movimentar.
A Técnica do Arco Segmentado, idealizada em 19623, consiste na
aplicação da biomecânica científica à ortodontia clínica por meio de uma
sequência de procedimentos ortodônticos baseados em conceitos mecânicos
suportados pelos princípios da física e preconiza a utilização de alças précalibradas, desenvolvendo tabelas de forças, para que fossem ativadas dentro
dos padrões estabelecidos, para o emprego da filosofia de estresse diferencial
no fechamento de espaços.
As
alças
de
retração
pré-calibradas
devem
apresentar
três
características: o momento gerado no segmento anterior, o momento no
22
INTRODUÇÃO
E
REVISÃO
DE
LITERATURA
segmento posterior e a força horizontal produzida. A proporção M/F influencia o
tipo de movimento a ser realizado. Sendo assim, proporções M/F de 7:1mm
resultam em inclinação controlada, 10:1mm em movimento de translação e
valores de 12:1mm em movimento radicular. Esses valores são baseados em
suposições que o comprimento radicular é de 12mm, a distância entre a
canaleta do braquete e a crista óssea alveolar é de 5mm, o osso alveolar se
apresenta em condição normal, a inclinação axial do dente é normal, e o centro
de resistência está localizado apicalmente a uma distância de 0,4 vezes do
comprimento radicular mensurado a partir da crista óssea ao ápice 24.
Quando se trata de alças ortodônticas, dobras agudas são realizadas
para dar forma ao fio. Estas dobras concentram o estresse e causam
espaçamentos e deslocamentos instáveis na estrutura cristalina do fio, gerando
pontos de alta tensão34. Uma das formas de se superar este problema é aplicar
tratamento térmico em fios de aço inoxidável, para promover a reorganização
da estrutura cristalina, por alívio de tensão19, 21, 26. Outra forma utilizada é a de
aplicar o efeito Bauschinger7, que consiste em sobre ativar o fio e realizar
simulações de ativações, até que o fio adote a forma desejada para a aplicação
do sistema de força.
O desenho convencional de molas T foi apresentado em 1976 7, a partir
da alça vertical, produzida inicialmente em aço inoxidável e é caracterizada por
uma maior quantidade de fio na porção cervical. A mola T apresenta a
possibilidade de poder ativá-la de maneiras diferentes4, 17, 22, 25, 33, fazendo com
que a mesma produza momentos simétricos ou assimétricos em suas
extremidades22, de acordo com a necessidade de cada caso.
23
INTRODUÇÃO
E
REVISÃO
DE
LITERATURA
Atualmente, as molas T são confeccionadas com liga de titâniomolibdênio, também conhecida como beta-titânio (β-Ti), e é a mola de escolha
para o fechamento de espaços na Técnica do Arco Segmentado. Por
apresentar maior quantidade de fio na porção cervical, possui baixa relação
carga/deflexão e um limite elástico alto, favorecidos pela liga de β-Ti 5, 6, 27.
A liga de β-Ti apresenta uma moderada memória de forma, entre o aço e
o NiTi, ou seja, capacidade do fio retornar a sua forma e estrutura original,
dispersando a energia (estresse) acumulada6,
15.
Sendo assim, é necessário
simular a ativação de molas T de β-Ti para que os estresses incorporados ao
fio durante a confecção das dobras sejam liberados antes de sua instalação,
fazendo com que os sistemas de forças gerados sejam adequados para a
movimentação dentária desejada. A simulação de ativação consiste em
posicionar a mola em posição neutra, ou seja, simular sua instalação nas
canaletas dos braquetes, colocando as duas extremidades da mola em
posições paralelas, antes de qualquer ativação horizontal. A partir deste ponto,
ainda fora da boca do paciente, aplica-se uma força horizontal de forma que as
hastes verticais da mola fiquem abertas 5mm9, 25.
Entretanto, mesmo realizando a simulação de ativação, as molas T (ou
qualquer outro tipo de alça) continuam apresentando algum grau de estresse
residual que tende a ser liberado ao longo do tempo, o que faz com que a mola
possa perder parte de suas pré-ativações, alterando assim o sistema de força
original. Esse efeito é conhecido como relaxamento de tensão, que é a
deformação estrutural das molas quando sujeitas a uma força, dentro de seu
limite elástico, durante um certo período de tempo. O relaxamento de tensão é
24
INTRODUÇÃO
E
REVISÃO
DE
LITERATURA
mais intenso em locais de acúmulo de estresse. Esse efeito foi demonstrado na
literatura em fios retos8, 15, 16, 18, 23, 32 e mais recentemente em alças10, 20.
Sendo assim, é fundamental conhecer em quais locais da mola T o
estresse se concentra e o relaxamento de tensão é mais intenso, para que
possam ser avaliadas possíveis soluções, compensando esses efeitos, para
que as forças e as M/F sejam ideais para o fechamento de espaço.
A literatura apresenta estudos que visam aprimorar o formato e o
sistema de força das alças T14,
28, 31, 33.
Dentre essas tentativas, a adição de
helicoides nas extremidades superiores da alça com o objetivo de obter uma
menor C/D foi avaliada, tendo como resultado dessa alteração pouco efeito
sobre a força, momento e M/F, não sendo clinicamente relevante7,
14, 31.
Entretanto, a adição de helicoides em locais específicos para diminuir a
concentração do estresse nesses locais ainda não foi avaliada.
Quando se trata da avaliação mecânica das molas T, tem se tentado
desenvolver tecnologias que permitam uma avaliação aprimorada dos sistemas
de forças envolvidos durante as mecânicas ortodônticas sem envolvimento de
seres humanos de maneira exagerada1,
2, 13.
Além disso, tem se procurado
avaliar os sistemas ortodônticos tridimensionalmente (3D), deixando de avaliar
apenas no sentido mésio-distal. Clinicamente, as mecânicas ortodônticas
atuam nos três eixos X (mésio-distal), Y(ocluso-cervical) e Z (vestíbulo-lingual).
Uma das formas de realizar a avaliação tridimensional dos sistemas de força é
por meio do dispositivo Orthodontic Force Tester, que se utiliza de dois
nanotransdutores Nano para tal mensuração11-13.
25
INTRODUÇÃO
E
REVISÃO
DE
LITERATURA
Dessa forma, o objetivo do trabalho é avaliar o relaxamento de tensão
das molas T confeccionadas com fios de dimensão 0.017” x 0.025” de β-Ti préativadas por dobra em diferentes períodos e avaliar o efeito da adição de
helicoides como solução para a concentração de estresse em uma das regiões
afetadas, bem como determinar as modificações no sistema de força.
26
CONSIDERAÇÕES FINAIS
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Baseado nos resultados e conclusões apresentados pelos artigos,
podemos tecer as seguintes considerações finais:
1. Quando ativas por um período superior a 24 horas, as molas T de betatitânio exibem relaxamento de tensão;
2. O relaxamento de tensão ocorreu com uma maior intensidade em um
período de 24 horas e continuou aumentando de forma gradual até o período de
12 semanas, apresentando alterações significativas;
3. Foram identificadas duas áreas onde ocorreu maior deformação, uma nas
dobras entre as hastes verticais e horizontais das molas e outra nas dobras
realizadas na haste horizontal.
4. Em molas T com helicoides houve uma maior perda de momento inicial
ao longo do tempo, mas a proporção de perda de momento por desativação se
manteve. Além disso, reduziu o momento produzido e diminuiu a perda de
momento por desativação;
5. A adição de helicoides causou, ao longo do tempo, uma maior redução da
força, porém sem modificar a C/D. Como consequencia, essa adição causou
uma redução da força horizontal e da C/D;
6. As molas T com helicoides apresentaram menores modificações na M/F
causadas pelo tempo e se mantiveram mais estáveis durante a desativação. A
adição de helicoides aumentou a M/F.
77