MATERIAIS E MÉTODOS

Realizou-se pesquisa quantitativa, com a aplicação de questionário a especialistas em Ortodontia e Ortopedia Facial que atuam profissionalmente no estado de Santa Catarina. O questionário de pesquisa foi submetido e aprovado pelo Comitê de Ética em pesquisa com Seres Humanos da Universidade Federal de Santa Catarina e então, encaminhado via e-mail pelo Conselho Regional de Odontologia para os 650 especialistas em Ortodontia e Ortopedia Facial do Estado. O questionário foi aplicado entre o dia 15 de setembro e 04 de novembro de 2011, e foram poucos os profissionais que aderiram à pesquisa. Devido à necessidade de cumprimento de prazos, optou-se por manter a amostra com 31 profissionais.

O questionário foi elaborado a fim de obter informações dos profissionais quanto à frequência de utilização dos aparelhos ortodônticos removíveis nos seus consultórios, a expectativa de fratura do acrílico, o quanto a fratura do material prejudica os seus tratamentos, qual aparelho (superior ou inferior) os pacientes relatam maior desconforto, qual apresenta maior predomínio de fratura, se já utilizou ou não medidas de reforço nos aparelhos inferiores e, em caso afirmativo, se foram efetivas. Foi enviado via e-mail a todos os 650 profissionais da área através do Conselho Regional de Odontologia de Santa Catarina, fazendo uso de uma ferramenta do Gmail, que, após o recebimento das respostas, apresentou os dados obtidos em forma de gráficos, os quais foram devidamente analisados.

Em laboratório, fazendo uso de uma máquina de ensaios mecânicos, foi realizado o teste de resistência flexural de três tipos de amostras de acrílico reforçadas com diferentes métodos e grupo controle. Foram preparados dez espécimes padronizados de resina acrílica para cada grupo, são eles: Acrílico reforçado por barra de fio ortodôntico com 0,70 mm de diâmetro; acrílico reforçado por barra de fio ortodôntico com 0,50 mm de diâmetro; acrílico reforçado por tela ortodôntica de aço inoxidável para base 80 ppp (pontos por polegada) da Morelli; e acrílico sem reforço (grupo controle).

Para a padronização das amostras utilizou-se um molde de aço inoxidável, conforme descrito por Dixon, Ekstrand e Breeding (1991), que apresenta cinco compartimentos separados, cada um seguindo o padrão exibido na Especificação da ADA n° 12 para polímeros de base

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de prótese. Fez-se impressão com alginato (hidrocolóide irreversível) a partir do molde, com o qual foi confeccionado modelo de gesso pedra especial.

O modelo foi isolado utilizando o material do tipo Cel Lac. Para o preparo das amostras utilizou-se a resina da marca Clássico, respeitando as instruções do produto sobre armazenamento, medida e mistura do líquido e pó do acrílico. Após a mistura, a resina foi inserida nos compartimentos da matriz de gesso com auxílio de espátula e então incluídos os materiais para reforço. Uma placa plana foi disposta sobre o modelo objetivando o total preenchimento dos compartimentos com a resina e possibilitando maior uniformidade das amostras na sua superfície externa. Os espécimes foram liberados do gesso e receberam acabamento fazendo uso de uma Politriz, com lixas de carbeto de sílicio 220, 400 e 600, até que apresentassem dimensões de 65x10x3mm (Dixon; Ekstrand; Breeding, 1991) com margem de segurança de 0,05 mm (Foo et al, 2001) e logo após receberam tratamento com pedra pomes e Branco Espanha. Foram armazenados em água destilada em 37±1 C por 50±2 horas imediatamente antes do teste (Koroglu A.; Ozdemir T.; Usanmaz A, 2009; Foo et al., 2001) a fim de “simular as condições orais” (JAGGER; HARRISON; AL-MARZOUG, 2000). Amostra confeccionada para o estudo pode ser observada na Figura 1.

Figura 1: Amostra de resina acrílica para controle demonstrando as dimensões de todos os espécimes que foram confeccionados para o estudo.

Cada amostra foi inserida na máquina de ensaios mecânicos tipo Instron modelo 4444 para o teste flexural e, conforme descrito por

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Dixon, Ekstrand e Breeding (1991), Takahashi et al (2009), Foo et al (2001) , Straioto et al (2010), Gülay, Hersek e Tinçer (1999) e Jagger, Harrison e Al-Marzoug (2000), suportada por duas hastes com 50 mm de distância, e aplicada carga com célula de 200 kg exatamente na metade da distância entre os suportes, com a velocidade de 0,5 mm/min., sendo registrada a carga na máquina de ensaios, no momento da fratura de cada prova. As figuras 2, 3 e 4 apresentam imagens da realização dos testes, e o anexo B apresenta uma máquina similar àquela utilizada neste estudo, para melhor visualização.

Figura 2: Início do teste de resistência flexural.

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Figura 4: Momento anterior à fratura da amostra.

Calculou-se a força transversal de cada espécime fazendo uso da fórmula apresentada por Foo et al. (2001), Dixon, Ekstrand e Breeding (1991), Koroglu A., Ozdemir T., Usanmaz A. (2009),Takahashi et al. (2009) e Gülay, Hersek e Tinçer (1999):

S = 3PL ou S = 3 x carga máxima x comprimento (entre os suportes) 2bd² 2 x largura x espessura²

Fez-se a média da força transversal de cada grupo de resina e todos os dados foram analisados estatisticamente.

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2.3 RESULTADOS

Ao serem questionados quanto à freqüência de uso dos aparelhos ortodônticos removíveis nos seus consultórios e sobre a expectativa de fratura do acrílico, os 31 profissionais responderam que instalam até 20 aparelhos ortodônticos removíveis e ocorrem até 05 vezes a fratura do acrílico da sua base por mês.

Na figura 5 pode-se observar o quanto a fratura do acrílico dos aparelhos ortodônticos removíveis prejudica o tratamento nos consultórios dos profissionais. Mais da metade da amostra da pesquisa respondeu que esse problema prejudica muito os seus tratamentos, e apenas 04 (12,9%) não notam prejuízo nesse aspecto.

Figura 5

Na figura 6 é demonstrado, através de um gráfico, que os pacientes relatam maior desconforto ao fazer uso do aparelho ortodôntico removível inferior ao superior.

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Figura 6

Ao questionar os profissionais sobre o aparelho ortodôntico removível que apresenta maior predomínio de fratura do acrílico nos consultórios, 18 (58,06%) deles responderam o aparelho inferior e 13 (41,93%) o aparelho superior. Resultado que é exposto na figura 7.

Figura 7

Quanto às medidas de reforço que já foram ou são utilizadas pelos profissionais nos aparelhos ortodônticos removíveis inferiores, considerando que mais de uma resposta poderia ser assinalada nessa questão, 16 (51,61%) ortodontistas responderam que já fizeram ou

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fazem uso de barra de fio ortodôntico com 0,70 mm de espessura como método para reforço, demonstrando ser a opção mais empregada. Outras medidas para reforço, além daquelas descritas na questão, foi a segunda opção com maior número de respostas, sendo duas relatadas pelos profissionais como: aumento da espessura do acrílico e barra de fio com 0,90 mm de diâmetro. A barra de fio ortodôntico com 0,50 mm de espessura foi usada por 05 (16,13%) profissionais, e a malha metálica não foi utilizada por nenhum dos participantes da amostra. Foram 08 (25,81%) os que nunca aplicaram qualquer metodologia para reforço dos aparelhos de acordo com os resultados, sendo que 05 deles responderam que a fratura do acrílico prejudica muito seus tratamentos, 01 pouco e 02 responderam que não prejudica. As respostas podem ser observadas na figura 8.

Figura 8

Da amostra, 23 profissionais relataram já terem feito ou fazerem uso de algum tipo de método para reforço nos aparelhos ortodônticos removíveis, e a maioria respondeu ter notado diferença no índice de fratura dos aparelhos com e sem reforço, como observado na figura 9.

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Figura 9

Dos 20 profissionais que notaram diferença no índice de fratura dos aparelhos inferiores com e sem reforço, 19 (95%) responderam que os aparelhos ortodônticos removíveis reforçados com diferentes métodos fraturaram menos que os não reforçados. Apenas 01 (5%) participante da pesquisa respondeu ter notado que os aparelhos fraturaram mais ao utilizar barra de fio 0,5mm.

Os resultados obtidos na realização dos testes laboratoriais com a máquina de teste transversal usando a técnica dos três pontos em amostras de acrílico reforçadas por barra de fio ortodôntico com 0,50 mm de espessura, barra de fio com 0,70 mm, tela ortodôntica de aço inoxidável para base 80 ppp (pontos por polegada) e grupo controle são apresentados nas tabelas abaixo.

A tabela 1 mostra os valores médios da resistência flexural dos grupos avaliados, obtidos através dos testes em laboratório.

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Tabela 1: Valores médios da resistência flexural (MPa) nos diferentes grupos avaliados (n=10).

Grupo Técnica Valor médio (MPa)

1 Controle (sem fio) 61,44 (6,19) A

2 fio 0,5 63,90 (7,33) A

3 fio 0,7 68,47 (6,53) A

4 Malha metálica 62,23 (8,67) A

 Valores médios seguidos pela mesma letra são estatisticamente similares.  Desvio padrão entre parênteses.

Na análise estatística observada nas tabelas 2 e 3, o valor de p foi maior que 0,05, o que demonstra que não houve diferença estatisticamente significante na resistência flexural dos grupos estudados.

Tabela 2: Quadro de Análise de Variância (ANOVA).

Fator Soma dos

Quadrados Graus de liberdade Quadrado Médio Valor F Valor P Técnica 296,6 3 98,9 1,880 0,150359 Resíduo 1892,6 36 52,6

Tabela 3: Valores de P obtidos a partir da comparação entre os grupos, pelo teste de Tukey (5%).

Controle Fio 0,5 Fio 0,7 Malha

Controle 0,872709 0,151796 0,994771

Fio 0,5 0,872709 0,501584 0,955631

Fio 0,7 0,151796 0,501584 0,236904

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2.4 DISCUSSÃO

Os 31 cirurgiões-dentistas especialistas em Ortodontia e Ortopedia Facial que participaram deste estudo responderam que a freqüência de uso dos aparelhos ortodônticos removíveis em seus consultórios é de até 20 aparelhos por mês e a expectativa de fratura de até 05 vezes. O fato das questões serem de múltipla escolha e de todos os profissionais selecionarem a mesma alternativa, pode levar a discussão de que os números escolhidos para as respostas foram altos.

A maioria dos profissionais respondeu que a fratura dos aparelhos ortodônticos removíveis prejudica muito os seus tratamentos, e apenas 04 deles (n=31) selecionaram que não prejudica. A fratura de bases de dentaduras, que são construídas com o mesmo material das bases dos aparelhos ortodônticos removíveis, é um problema comum na clínica odontológica (FOO et al., 2001; GULAY; HERSEK; TINÇER, 1999). O material mais utilizado para a confecção da parte polimérica dos aparelhos removíveis (FALTERMEIER; MARTIN; MÜSSIG, 2007) e base de dentaduras (RANTALA et al., 2003; RAHAMNEH; ABDELLATEEF; MNEIZEL, 2007) é a resina acrílica. A diferença é que as bases de dentaduras comumente são confeccionadas com resinas termo polimerizáveis e os aparelhos removíveis com autopolimerizáveis, sendo que as primeiras apresentam maior resistência flexural, provavelmente pela maior quantidade de monômero residual depois do processo de auto-polimerização (TAKAHASHI et al., 2009).

As resinas acrílicas são compostas pelo pó de polimetilmetacrilato (PMMA) e monômero de metilmetacrilato (MMA) (RANTALA et al., 2003). Apesar de esse material oferecer diversas vantagens, como qualidades estéticas, facilidade de manipulação (STRAIOTO et al., 2010), “bom ajuste e polimento, uso de equipamentos de baixo custo, estabilidade em ambiente oral” (KOROGLU; OZDEMIR; USANMAZ, 2009) e bom custo-benefício (SHIMIZU, 2008), está longe de ser ideal devido às suas propriedades mecânicas (RAHAMNEH ABDELLATEEF; MNEIZEL, 2007; KÖROGLU; OZDEMIR; USANMAZ, 2009; GÜLAY; HERSEK; TINÇER, 1999; JAGGER; HARRISON; JANDT, 1999).

A fratura do acrílico pode resultar da força de impacto, fadiga ou degradação do material (FOO et al., 2001; KÖROGLU; OZDEMIR; USANMAZ, 2009). A fadiga flexural acontece quando cargas dinâmicas são aplicadas repetidamente na estrutura do acrílico,

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formando pequenas falhas em áreas de concentração de estresse que por fim se fusionam e resultam numa linha de fratura (WISKOTT; NICHOLLS; BELSER, 1995) e a fratura por impacto é aquela que ocorre quando o acrílico sofre um golpe súbito ao cair acidentalmente em alguma superfície dura (JAGGER; HARRISON; JANDT, 1999).

Segundo Faltermeier, Martin e Müssig (2007), os técnicos geralmente submetem a base dos aparelhos à pulverização utilizando a técnica de “sal e pimenta” e, quando não realizada com cuidado, pode levar a pobres propriedades mecânicas e descoloração do aparelho. A água também demonstra influenciar nas propriedades da resina negativamente, penetrando entre as cadeias poliméricas e afastando-as, interferindo nas forças de ligação secundárias (forças de Van der Walls). Dixon, Ekstrand e Breeding (1991) afirmam que a água parece agir como um plastificador dessas resinas. Por esse motivo, todos os espécimes de resina confeccionados para os testes de resistência flexural deste estudo foram armazenados em água destilada em 37±1 C por 50±2 horas imediatamente antes do teste, simulando as condições orais (RAHAMNEH; ABDELLATEEF; MNEIZEL, 2007).

Rantala et al. (2003) procuraram estudar a resistência à fadiga de espécimes de resina autopolimerizáveis utilizadas para confecção de aparelhos ortodônticos removíveis secas ou armazenadas em água, reforçadas ou não por fibras de vidro com grampos de fio de aço. A maior resistência à fadiga foi encontrada quando realizado o teste com as amostras secas e reforçadas pelas fibras e o menor valor para aquelas que não foram reforçadas e estiveram armazenadas em água.

Testes de três pontos foram executados por Dixon, Ekstrand e Breeding (1991) com três tipos resinas utilizadas em bases de dentadura, e um grupo de cada tipo de amostra ficou imerso em água por 30, 60 e 90 dias. O estudo também demonstrou que a água diminui a resistência flexural das resinas, havendo pouca diferença nas amostras que ficaram imersas por 30 e 90 dias, a qual não foi estatisticamente significante.

Levando em consideração que, de toda a amostra do presente estudo, a maior parte dos profissionais respondeu que o aparelho ortodôntico removível inferior tem maior predomínio de fratura e é o que os pacientes relatam maior desconforto, é possível concluir que eles interferem mais no conforto do paciente ao superior, por ficarem próximos a língua e inserções musculares, e exigem uma maior cautela na sua confecção. A placa inferior tem menor altura que a superior, devendo ser desgastada cinco milímetros acima do fundo do rebordo (MUCHA, 1997), e provavelmente por esse motivo ela apresenta maior

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índice de fratura. Além disso, o acrílico dos aparelhos ortodônticos removíveis precisa ter 1-2 mm de espessura para que não interfiram na fala (DOMÍNGUEZ; PÉREZ; FERNÁNDES, 1995) e na alimentação dos pacientes (ADAMS, 1987), o que diminui ainda mais a sua resistência.

As barras de fio ortodôntico com 0,7 mm e 0,5 mm de espessura já foram utilizadas por vários profissionais como medidas de reforço para aparelhos ortodônticos removíveis inferiores, e a grande maioria notou uma melhora na resistência do acrílico, diferente dos resultados obtidos no teste flexural realizado neste estudo, onde não se encontrou diferença estatisticamente significante na resistência flexural dos grupos reforçados e o grupo controle.

De acordo com Ruffino (1985), a espessura do reforço metálico inserido nas resinas influencia nas suas propriedades mecânicas. Os reforços com maior espessura apresentam uma maior resistência que os mais finos, e compensa a descontinuidade produzida por eles, o que não foi comprovado nos testes laboratoriais deste estudo. A posição do reforço também demonstrou ser importante na pesquisa de Ruffino (1985), sendo os que mais apresentam aumento na resistência do acrílico aqueles dispostos perpendiculares à linha antecipada de estresse e fratura, não coincidindo com ela.

A malha metálica não foi utilizada por nenhum dos profissionais da pesquisa e, no teste laboratorial também não apresentou aumento na resistência flexural dos espécimes de resina estatisticamente significante entre todos os reforços aplicados, conforme observado na tabela 1 do trabalho, o que é confirmado no estudo realizado por Jennings e Wuebbenhorst (1960).

Outro método para reforço já utilizado por um profissional da amostra é o aumento da espessura do acrílico, o que pode divergir com o fato de que é requerida eliminação de todo o excesso de volume das bases dos aparelhos ortodônticos removíveis (DOMÍNGUEZ; PÉREZ; FERNÁNDES, 1995) e que, se elas forem espessas e grosseiras podem desencorajar os pacientes quanto à sua utilização, interferir na fala e na alimentação (ADAMS, 1987).

Jagger, Harrison e Jandt (1999) e Rahamneh, Abdellateef e Mneizel (2007) afirmam que muitas tentativas de reforçar espécimes de resina acrílica com metais falharam, muitas vezes devido à falta de adesão entre o reforço e a matriz resinosa, levando até ao seu enfraquecimento pela concentração de estresse ao redor do material incluso. Para melhorar a adesão entre os dois materiais já foram

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utilizadas as técnicas de silanização, jateamento e adesivo de resinas para metal.

Vallitu e Lassila (1992) criaram rugosidades nas superfícies de diferentes reforços metálicos através do processo de jateamento, o que aumentou a resistência dos espécimes de acrílico e evidenciou uma maior adesão entre os materiais. Jacobsen et al. (1988) testaram um adesivo de resinas para metal e observaram que o vínculo entre os materiais pode melhorar as propriedades mecânicas das amostras. A técnica de silanização foi utilizada por Vallitu (1993), que chegou a mesma conclusão que os autores citados anteriormente.

Pontos importantes que devem ser levados em consideração no teste laboratorial deste estudo são a dificuldade em manter todas as amostras com as mesmas dimensões e a inserção dos reforços nas mesmas posições.

Para que se possa interpretar o fato de 05 dos 08 profissionais que nunca reforçaram a base dos aparelhos ortodônticos removíveis responderem que a sua fratura prejudica muito os seus tratamentos e 02 responderem que não prejudicam, deve-se lembrar que esses aparelhos são confeccionados manualmente e também que o limiar do grau de prejuízo de cada participante pode divergir.

Além do reforço com metais, outras formas de melhorar as propriedades mecânicas da resina acrílica já foram estudadas, alguns fazendo uso de materiais alternativos à PMMA, modificando a sua composição química, ou reforçando-o com outros materiais (JAGGER; HARRISON; JANDT, 1999; JAGGER; HARRISON; AL-MARZOUG, 2000). “Estudos mais recentes têm usado carbono, polietileno, aramida, e vidro para o fortalecimento das resinas de bases de dentaduras” (KANIE et al., 2003).

Segundo Vallitu (1996b), as fibras apresentam melhores resultados nas propriedades mecânicas aos metais. O reforço por fibras segue o princípio de que a matriz polimérica é capaz de transferir as cargas aplicadas para elas através das forças de cisalhamento na interface, fazendo com que sirvam como o principal suporte de carga, e a matriz faça apenas o papel de cercar e prender as fibras no lugar (FOO et al., 2001), para isso, a adesão entre elas é muito importante (KOROGLU; OZDEMIR; USANMAZ, 2009). Influenciam no sucesso do fortalecimento da resina as propriedades do material que compõe as fibras, o tratamento de suas superfícies, a quantidade de fibras, a sorção de água pela matriz e suas direções e posições. As fibras podem ser encontradas de três maneiras: paralelas contínuas, trituradas ou em

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malha (KÖROGLU; ÖZDEMIR; USANMAZ, 2009). Quanto à sua orientação e distribuição, no caso de fibras orientadas aleatoriamente, as fibras contínuas apresentam uma maior força de fratura que as cortadas (RAHAMNEH; ABDELLATEEF; MNEIZEI, 2007).

Foo et al. (2001) procurou reforçar 3 tipos de resinas curadas por calor para bases de dentaduras com fibras de poliaramida. As amostras reforçadas obtiveram aumento na sua resistência no teste transversal usando o método de três pontos quando comparadas as não reforçadas, porém não foi estatisticamente significante para os reparos com PMMA reforçados ou não. Os valores da resistência flexural das resinas termo polimerizáveis do grupo controle que foram demonstrados em MPa na pesquisa de Foo et al. (2001), assim como no estudo de todos os outros autores aqui citados que utilizaram essas resinas, obtiveram maior valor de resistência flexural em comparação ao encontrado neste estudo, visto que as resinas curadas por calor apresentam maior resistência flexural que as curadas quimicamente (TAKAHASHI et al., 2009).

Rahamneh, Abdelmajeed e Talaat (2007) realizaram teste de três pontos com grupo controle de resina curada por calor e reforçada por fibras de PMMA, fibras de carbono, fibra de vidro (tecido), fibras de vidro (fita), fibras de polietileno e fibras de seda. Entre elas, foram as fibras de polietileno e fibras de vidro (fita) que apresentaram excelentes resultados. Skirvin, Vermilyea e Brand (1982) foram uns dos autores que obtiveram aumento da resistência flexural dos espécimes de resina acrílica ao utilizar fibras de carbono como reforço, e foram aquelas dispostas longitudinalmente e perpendicular a tensão que apresentaram maior resistência, assim como os reforços metálicos (RUFFINO, 1985).Wylegala (1973) comprovou a importância da adesão entre os reforços e a matriz resinosa, ao obter aumento da força flexural nas amostras de acrílicos reforçadas por fibras de carbono tratadas e redução naquelas que não foram tratadas.

As fibras de aramida proporcionaram um aumento significante na força de impacto da resina com teor de fibra até 2% no estudo realizado por Berrong, Weed e Young (1990), assim como Mullark (1985), que relatou aumento na força e fadiga flexural de aparelhos reforçados com fibra de aramida unidirecional. O estudo realizado por Grave, Chandler e Wolfaardt (1985) apresentou resultados diferentes, com redução da resistência, provavelmente por falha da adesão entre as fibras e a matriz. Segundo Jagger, Harrison e Jandt (1999) as fibras de vidro não tratadas não possuem boa adesão com a matriz, fazendo com que o acrílico enfraqueça ao invés de fortalecer. Solnit (1991) concluíram em seu

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estudo que as fibras não tratadas apresentaram menor efeito na resistência flexural que aquelas que não são reforçadas, e as reforçadas tratadas com silano apresentaram aumento na resistência, porém não foi estatisticamente significante. Contrário a isso, Vallitu (1993a) observou que o reforço com fibras de vidro tratadas com dois tipos de silano apresentou aumento significativo na resistência a fratura dos espécimes.

Jagger, et al (2003) e Jagger, et al (2001) testaram a força flexural e de impacto em resinas curadas por calor utilizadas para confecção de bases de dentaduras reforçadas por fibras compostas pelo próprio polimelimetilmetacrilato, tratadas com uma emulsão de látex de butadieno-estireno e dispostas de diferentes maneiras. Os autores relataram que o reforço não apresentou resultados positivos e a sua