Análise comparativa da distribuição de tensões em bráquetes [i.e braquetes] metálicos de base reta e côncava utilizando método de elementos finitos

Abstract

A adesão dente-acessório deve ser capaz de suportar as cargas aplicadas para obter sucesso no tratamento ortodôntico. No entanto, algumas variáveis podem influenciar essa adesão. Dentre elas a caracterização do material e geometria do bráquete parecem ter relevância no comportamento adesivo. Forças de cisalhamento incidem mais frequentemente sobre os bráquetes e exigem adequada adesão para evitar descolagens, cuja prevalência varia entre 3,5 e 23%. Possíveis razões para falhas são descritas como traumas, infiltração de saliva, características do esmalte e da face do dente. O objetivo do presente estudo foi realizar uma análise qualitativa e comparativa entre as distribuições de tensões globais devido à aplicação de cargas de cisalhamento em bráquetes metálicos, de base reta e côncava, por meio da análise via método de elementos finitos (MEF). Na modelagem dos dois casos a face de contato entre o adesivo e o dente foi engastada, simulando a rigidez do dente frente ao adesivo, bem como a adesão total entre o adesivo e o dente. Foi considerado, também, o deslocamento relativo nulo entre os nós das faces de contato entre o adesivo e o bráquete, representando adesão total. Em seguida,o conjunto foi submetidoà uma força cisalhante, de mesmo móduloe em sentidos opostos devido ao posicionamento dos mesmos no arco dentário. Como resultado, foi observado que as tensões obtidas no bráquete do incisivo central foram 74% maiores que no bráquete do pré-molar. As tensões no adesivo também foram maiores no modelo referente ao incisivo central, sendo 46% maiores em relação ao resultado obtido no modelo referente ao pré-molar. Além disso, foi observada uma variação no padrão de distribuição das tensões entre os dois modelos estudados, indicandoa influência da geometria do bráquete no padrão de distribuição de tensão,e por tanto, na adesão. Conclui-se, de forma qualitativa, através do presente estudo, quea geometria do bráquete do pré-molar influencia menos na indução de falha do quea geometria do bráquete do incisivo central, considerandoa aplicação de carregamento cisalhante.

The tooth-accessory adhesion must be able to withstand the applied load to be successful in orthodontic treatment. However, variables may influence this adherence. Among them, the material properties and geometry of the bracket seems to have relevance in the adhesive behavior. Shear forces occur more frequently on brackets and require adequate adhesion to avoid take-offs, which the prevalence varies between 3.5 and 23%. Possible reasons for failures are described as traumas, saliva infiltration, and characterization of the enamel and the face of the tooth. This study aim is to perform a qualitative and comparative analysis between the global stress distributions due to application of shear loads in metallic brackets, with a straight and concave base, through finite element method (FEM) analysis. In the modeling of both cases the face of contact between adhesive and tooth was set, simulating the stiffness against the adhesive, as well as the total adhesion between the adhesive and the tooth. It was also considered the null relative displacement between the nodes of the contact faces between adhesive and bracket, representing total adhesion. Then, the model was set with the same modulus of shear load, in opposite directions due to the positioning of them in the dental arch. As a result, it was observed that the tensions obtained in the central incisor bracket were 74% higher than in the premolar bracket. The tensions in the adhesive were also higher in the model referring to the central incisor, being 46% larger in relation to the premolar. In addition, a variation in the stress distribution pattern between the two models was observed, indicating the influence of the bracket geometry on the distribution pattern, and therefore, the adhesion. It is concluded, qualitatively, through the present study, that the geometry of the premolar bracket influences less the induction of failure than the geometry of the bracket of the central incisor, considering the application of shear loading.