Avaliação da distribuição das forças produzidas com arco lingual removível pelo método de elementos finitos

Abstract

Avaliar as forças ortodônticas liberadas pelo arco lingual por meio do Método de elementos Finitos nos dentes molares inferiores. MËTODO: Através da criação de um modelo geométrico computacional, com metodologia e softwares específicos, é possível o estudo do desempenho de estruturas através do método de análise com elementos finitos. Foi utilizada uma tomografia da região da mandíbula, em cortes de 0.25 mm de altura, para um total de 428 cortes com 640 x 640 voxels cada. O exame foi salvo no formato DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine Standard) e importado para um programa de processamento de imagem e reconstrução digital (Simpleware 4.2, Simpleware Ltd, Exeter, United Kingdom), para obtenção das geometrias desejadas, os dentes e a superfície óssea externa foram segmentados manualmente e reconstruídos tri dimensionalmente num modelo não paramétrico, gravados no formato STL (3D Systems, Rock Hill, USA). Para possibilitar a edição posterior, mas sem distorção significativa, os modelos foram parametrizados através do programa Solidworks Premium “Scan to 3D” (Dassault Systemes, Solidworks Corps, USA). Foi confeccionado um modelo em três dimensões do dispositivo ortodôntico arco lingual através do mesmo programa. Uma simulação da ativação do arco lingual foi realizada com o programa de simulação de elementos finitos Ansys Workbench V11. (Ansys Inc., Canonsburg, PA, USA) e os resultados relativos as pressões recebidas pelo dente e ligamento periodontal foram analisados através de plotagens gráficas e numéricas. RESULTADOS: A ativação do arco lingual provocou uma movimentação no sentido mesio-lingual nos dentes molares,ao final da simulação os dentes molares tiveram uma movimentação de até 3,59 µm e o pico de pressão entre ligamento periodontal e dentina nos primeiros molares foi de 0,44 MPa. Já as tensões recebidas pelo fio de aço do arco lingual foram de até 2136 MPa. CONCLUSÃO: O Método de Elementos Finitos, é capaz de identificar as áreas de tensão do fio do arco lingual, ligamento periodontal e dente. As áreas de maior tensão na ativação bilateral do arco lingual localizaram-se próximas as bifurcações dos primeiros molares.

Evaluate the orthodontic forces released by the lingual arch through the finite elements method in lower molar teeth. Method: creating a computational geometric model with methodology and specific software the study of structural performance through the analysis of finite element method is possible. A tomographic scan of mandible was used in 0.25 mm high cuts to a total of 428 sections with 640 x 640 voxels each. The data was saved in DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine standard) and imported into an image processing program and digital reconstruction (Simpleware 4.2 Simpleware Ltd, Exeter, United Kingdom), to obtain the desired geometry, the teeth and the external bone surface were manually segmented and reconstructed three dimensionally in a non-parametric model, written in STL format (3D Systems, Rock Hill, USA). The models were parameterized by program Solidworks Premium "Scan to 3D" (Dassault Systemes, Solidworks Corps, USA). A model was made in three dimensions of the lingual arch orthodontic appliance using the same program. A simulation of the lingual arch activation was conducted with the simulation with ANSYS finite element Workbench V11. program (Ansys Inc., Canonsburg, PA, USA) and the results for the pressures received by the tooth and periodontal ligament were analyzed through graphical and numerical plots. RESULTS: the activation of lingual arch caused a movement in the mesio lingual direction, the molar teeth had a movement of 3.59 µm and the highest pressure between periodontal ligament and dentin in the first molars was 0, 44 MPa. Tensions received by the steel wire of lingual arch were up to 2136 MPa. CONCLUSION: The Finite Element Method, is able of identifying the areas of tension on wire lingual arch, tooth and periodontal ligament. The areas of greatest tension in lingual arch bilateral activation were located near the forks of the first molars.