5.1 Materiais
Foram analisados 16 mini implantes ortodônticos fabricados com a liga, Ti6Al4V comercializados no mercado odontológico e produzidas pela empresa SIN (Sistema Nacional de Implantes). Os ensaios foram realizados no Instituto Militar de Engenharia , Laboratório de biomateriais e de ensaios mecânicos.
Quinze mini implantes ortodônticoscom diâmetro de 1,2 mm e comprimento de 6 mm na região das roscas foram fixados em uma base de resina acrílica para embutimento de amostras metalográficas da marca Arotec do lote 08/05 com espessura de 5 mm, após o embutimento permaneceram 5 mm do mini parafuso sem ser embutido .
5.2 Métodos
Os ensaios mecânicos foram executados na máquina de ensaio Universal Emic DL 10000 (Emic Equipamentos e Sistemas de Ensaio Ltda, Paraná, Brasil)
com célula de carga de 50 N . As bases de resina foram fixadas na máquina de ensaio; e, na extremidade livre do implante (cabeça do implante) foram aplicadas cargas crescentes para ocorrer a deformação de 2,0 mm (figura 1). A força foi aplicada na cabeça do implante em uma distancia de 5,0 mm da resina de embutimento. Durante o ensaio determinou-se a força necessária para deformar os implantes em 0,5 , 1,0 , 1,5 e 2,0 mm. Foi realizada analise de variância e teste de Tukey para se avaliar o padrão de deformação entre os grupos e considerando o nível de 5% de significância para se determinar as médias estatisticamente diferentes.
Mostra-se na figura 1 o dispositivo usado no ensaio.
Figura 1- O diagrama mostra o ponto de aplicação de força nos mini-implante ortodônticos na direção perpendicular ao seu comprimento. Após a aplicação crescente da força de zero até 19,33 N ocorreu à deformação de 2 mm. 1-mini-implante
Após o ensaio mecânico foram selecionados os dois mini-implantes que apresentaram maior deformação plástica visível e um mini-implante não submetido ao teste de flexão, estes mini-implante foram então avaliados em microscópio eletrônico de varredura – MEV (Jeol JSM 5800 – Tóquio, Japão).
O teste estatístico ANOVA ONEWAY foi aplicado para se avaliar as diferenças entre os níveis de esforço necessários para promover a deformação nos grupos estabelecidos em 0,5mm, 1,0mm, 1,5mm e 2,0mm. O teste de TuKey foi aplicado para detectar as diferenças do ANOVA , nível de significância de p<0,05.
6- RESULTADOS
Foram aplicadas cargas crescentes nas cabeças de 15 implantes ortodônticos na direção perpendicular ao seu eixo e foram registradas as forças para deslocar o ponto de aplicação da carga em 0,5 , 1,0 , 1,5 e 2,0 mm dessa origem. Os dados obtidos são apresentados na Tabela 1.
Tabela 1 : A tabela mostra a força em newton necessária para deslocar a cabeça de cada mini implante nas deformações de 0,5 mm, 1,0 mm , 1,5 mm e 2,0 mm.
DEFORMAÇÃO Amostra O,5 mm 1,0 mm 1,5 mm 2,0 mm 1 8,55 N 13,6 N 14,99N 16,09N 2 9,78 N 15,36N 16,76N 17,88N 3 11,22N 15,84N 17,42N 18,34N 4 6,26N 13,36N 15,77N 16,74N 5 4,94N 13,62N 15,7N 16,55N 6 3,61N 11,1N 14,46N 15,92N 7 4,12N 8,66N 14,68N 16,64N 8 7,27N 12,87N 14,82N 15,84N 9 8,87N 15,57N 17,85N 19,33N 10 8,59N 12,38N 14,68N 15,94N 11 7,32N 12,35N 14,21N 15,48N 12 6,90N 11,69N 13,70N 14,89N 13 7,48N 13,7N 15,69N 16,68N 14 3,80N 10,6N 13,35N 13,86N 15 6,30N 13,8N 15,78N 16,38N
Tabela 2 – A tabela mostra os valores da força média (N) e desvio padrão para deslocar a cabeça de cada mini implante nas deformações de 0,5 mm, 1,0 mm, 1,5 mm e 2,0 mm.
Deformação da cabeça do mini implante Estatísticas 0,5mm 1mm 1,5mm 2mm Média 7,001 N 12,971 N 15,324 N 16,437 N Desvio padrão 2,230 N 1,940 N 1,288 N 1,342 N Mínimo 3,612 N 8,663 N 13,350 N 13,860 N Máximo 11,220 N 15,840 N 17,850 N 19,330 N
Para uma melhor visualização dos resultados da Tabela 2, foi feito o gráfico de barras com os valores das médias e desvios padrões. Pode-se observar Figura 2, que à medida que aumenta força de compressão sobre a cabeça do implante, aumenta a deformação . No entanto, a homogeneidade das forças exigidas, medida pelos desvios padrões, é praticamente a mesma.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0,5mm 1mm 1,5mm 2mm
Distâncias das cabeças dos implantes
F or ça d e co m pr es sã o
Figura 2- O gráfico de barras mostra a força de compressão no eixo y e o deslocamento da cabeça do mini implante no eixo x, apresentando os valores da força média(N) e desvio padrão para deformar a cabeça dos mini implantes nas deformações de 0,5 mm, 1,0 mm, 1,5 mm e 2,0 mm.
As deformações visivelmente foram percebidas na região da rosca do parafuso, onde o diâmetro do parafuso é menor.( Figura 3).
Figura 3: A figura mostra um dos corpos de prova deformado após o ensaio mecânico em que foi submetido à força de compressão. 1-Mini parafuso 2-Corpo de Prova de resina.
Para estudar a relação entre força de compressão e a deformação do mini- implante, fez-se o ajuste de uma curva utilizando a técnica dos mínimos quadrados obtendo-se a curva mostrada na figura 4. A curva que apresentou o melhor ajuste foi a exponencial : F+ 17,1 – 24,4 x 0,7 d, onde “F” é a força em N e “d” a distância
de deslocamento em mm, com base nesta curva e na equação matemática é possível interpolar ou extrapolar os valores. Pode-se observar também na figura 3, que a relação não é linear, isto é, à medida que a cabeça do mini-implante se afasta da origem, a força exigida para movimentá-lo diminui.
0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 6 8 10 12 14 16 18 Equation: y = a - b.cx a = 17.117 ± 0.14391 b = 24.44713 ± 0.66006 c = 0.17102 ± 0.01202 R^2 = 0.99988
F
or
ça
d
e
C
om
pr
es
sã
o
(N
)
Distância (mm)
Figura 4– O gráfico de linhas mostra a relação entre força de compressão (eixo y) e a deformação do mini-implante (eixo x) , utilizando uma curva obtida utilizando a técnica dos mínimos quadrados. A curva é o resultado da exponencial: F+ 17,1 – 24,4 x 0,7 d, onde “F” é a força em N e “d” a distância de deslocamento em mm.
Neste estudo encontramos deformações nos mini implantes ortodônticos quando submetidos a forças de 0 à 19,33N , contudo estas deformações não invalidam o uso destes mini implantes como auxiliares nos tratamentos ortodônticos. Por exemplo, usando a equação obtida no ajuste da curva da figura 4 é possível obter as deformações que podem ocorrer nos implantes quando submetidos as cargas entre 142,5 e 619,83 gf.(tabela 3).
Tabela 3- A tabela mostra a força em newton e grama/força necessária para deslocar a cabeça do mini implante de 0,25 à 0,45 mm usando a exponencial: F+ 17,1 – 24,4 x 0,7 d, onde “F” é a força em N e “d” a distância de deslocamento em mm.
Deformação newton (N) grama/força
0,25 1,40 142,47
0,30 2,72 278,05
0,35 3,94 402,17
0,40 5,05 515,80
0,45 6,07 619,83
Em uma análise em microscopia de varredura, comparando os dois mini implantes que se deformaram com a menor força com uma amostra, não notamos indícios de fratura dos mini implantes .(figura 5 e 6)
Figura 5- A figura mostra a imagem obtida em microscopia eletrônica de varredura do mini implante .(MEV JSM-5800 x18 20kV IME LME ).que se deformou com a de força (14,89 N ) após o ensaio mecânico.
Figura 6 – A figura mostra a imagem obtida em microscopia eletrônica de varredura a região visível de maior deformação do mini implante (MEV JSM-5800 x70 20kV IME - LME ) que se deformou com a força (14,89 N ) após o ensaio mecânico não apresentando sinais de fraturas.
Fez-se análise de variância para se determinar a existência de diferença estatística entre as médias das forças de compressão para deformar os mini implantes. Os resultados da Tabela 4 mostram que o valor de F é significante ao nível de 5% e que existe diferença entre as médias das forças de compressão.
Tabela 4- Análise de variância para os dados apresentados na Tabela 1.
Nota a tabela mostra a análise de variância para se determinar a existência de diferença estatística
entre as médias das forças de compressão para deformar os mini implantes obtida na tabela 1. Os resultados da tabela mostram que o valor de F é significante ao nível de 5% e que existe diferença entre as médias das forças de compressão.
Causas de variação GL SQ QM F p-valor
Distâncias 3 797,84 265,95 87,21 4,33E-21 Resíduo 56 170,77 3,05
Total 59 968,61
Fez-se o teste de Tukey ao nível de 5% de significância para se determinar quais são as médias estatisticamente diferentes. O resultado está na Tabela 5. A força média de compressão, exigida para movimentar o mini-implante até 1mm da origem é maior do que aquela exigida para movimentar até 0,5mm. Ainda, a força necessária para movimentar o mini-implante até 1,5 mm da origem é maior do que aquela exigida para movimentar até 1mm.
Tabela 5 – Teste de Tukey para as médias das forças de compressão segundo a distância em que foram medidas.
Distância da origem Força média Teste de Tukey
0,5 mm 7,001 a
1 mm 12,971 b
1,5 mm 15,324 c
2 mm 16,437 c
Nota: Letras diferentes indicam diferença estatística.
Considerando que a força foi aplicada a 5,0 mm da ponta de início de fixação do implante na resina é possível calcular o momento aplicado para deformar os implantes. Os valores obtidos são mostrados na tabela 6.
Tabela 6. A tabela mostra o momento da força ( N.mm) necessária para deslocar a cabeça de cada mini implante nas deformações de 0,5 mm, 1,0 mm , 1,5 mm e 2,0 mm .
Amostra Momento 0,5 1,0 1,5 2,0 1 42,75N 68,00N 74,95N 80,45N 2 48,89N 76,80N 83,80N 89,40N 3 56,10N 79,20N 87,10N 91,70N 4 31,29N 66,80N 78,85N 83,70N 5 24,69N 68,10N 78,50N 82,75N 6 18,06N 55,50N 72,30N 79,60N 7 20,60N 43,32N 73,40N 83,20N 8 36,37N 64,35N 74,10N 79,20N 9 44,33N 77,85N 89,25N 96,65N 10 42,96N 61,90N 73,40N 79,70N 11 36,61N 61,75N 71,05N 77,40N 12 34,49N 58,45N 68,50N 74,45N 13 37,42N 68,50N 78,45N 83,40N 14 19,02N 53,30N 66,75N 69,30N 15 31,52N 69,00N 78,90N 81,90N Média 35,00N 64,85N 76,62N 82,19N desvio 11,15N 9,70N 6,44N 6,71N
7. DISCUSSÃO
A ancoragem sustentada por implantes segundo a literatura é uma realidade crescente dentro do protocolo ortodôntico, seja os implantes convencionais inseridos em áreas edentados ou inseridos na região retro molar. (TURLEY, et al., 1988); (SOUTHARD, et al., 1995); (HENRY; SINGER, 1999); (TOSUN, et al., 2002); (BERNHART, et al., 2001); ( NOJIMA, et al., 2001); (ENACAR, et al., 2003), Implantes inseridos no palato como o onplant (BLOCK; HOFFMAN, 1995) ou orthosystem (WEHRBEIN, et al., 1999), mini placas cirúrgicas(UMEMORI, et al., 1999) e mais recentemente os mini implantes ou parafusos ortodônticos, inicialmente descritos por (KANOMI, 1997) adaptando mini implantes de fixação óssea e posteriormente com novos desenhos e diâmetros variando de 1 mm à 2 mm e comprimento de 6 a 12 mm . (BAE, et al., 2002),(FREUDENTHALER, et al., 2001),(PARK, et al., 2005).
Os sistemas de implantes ortodônticos podem ser fabricados com diferentes tipos de materiais , esses materiais possuem em comum características como a biocompatibilidade e a não toxicidade . (FAVERO, et al., 2002). O titânio comercialmente puro é o material mais usado na fabricação dos implantes osseointegráveis por possuir baixo peso e excelente resistência à tração e a fratura perante as cargas mastigatórias e forças ortodônticas. Este material consiste de
99,5% titânio e 0,5% de outros elementos como: carbono, ferro, oxigênio, nitrogênio e hidrogênio. No entanto no intuito de se melhorar a resistência mecânica dos mini implantes ortodônticos, a liga de titânio usada para sua para confecção, preferencialmente é o titânio grau 5, esta liga possui 6% de alumínio e 4% de vanádio (Ti6Al4V).
O certificado no anexo relaciona a composição química dos mini implantes ortodônticosde Ti6Al4V da marca comercial SIN de diâmetro de 1,2 mm por 6,0 mm usados no presente trabalho.
Em uma avaliação histológica e morfológica de animais submetidos a implantes e forças ortodônticas é observada a compactação de osso ao redor de implantes submetidos às forças ortodônticas muitas vezes maiores do que implantes não submetidos à carga.(ROBERTS, 1984); (AKIN-NERGIZ, NERGIZ et al., 1998); (MELSEN E LANG, 2001).
Segundo (HART, et al., 1992) um dos maiores desafios da ortodontia tem sido desenvolver técnicas que poderiam controlar ancoragem em movimentos dentários unitários ou em grupos. Segundo o autor a ancoragem é definida como um sistema de resistência às forças ortodônticas, que pode ser composto por um dente, grupo de dentes ou estrutura anatômica que resistam ao movimento dentário decorrente do uso de alguma força ortodôntica.
Existem dois tipos de ancoragem: (1) ancoragem dentária e (2) ancoragem auxiliar. A ancoragem dentária é resultado da resistência ao movimento usando dentes como ancoragem. A ancoragem auxiliar pode ser realizada por aparelhos que se apóiam em tecido mole ou ósseo, tais como: arco extra-bucal, barra transpalatina, escudo labial e barra lingual.
Segundo (MELSEN; LANG, 2001) a ancoragem é o principal fator para determinar o sucesso do tratamento ortodôntico. Aparelhos extra-bucais , arcos transpalatinos e aparelhos de Nance são rotineiramente usados para se estabelecer ancoragem durante o tratamento clinico. No entanto muitos pacientes rejeitam o seu uso por razões sociais e estéticas e o sucesso do tratamento pode ficar comprometido devido exclusivamente a cooperação do paciente. Melsen conclui dizendo que uma promissora e racional maneira de se melhorar a ancoragem seria o uso de estruturas não dentais, mantendo os dentes posteriores como aparelhos passivos conseguindo conseqüentemente com isto uma melhor oclusão. (BOBAK,
et al., 1997) mostrou que as barras transpalatinas são incapazes de modificar a
ancoragem ortodôntica.
Segundo a terceira lei de Newton a toda ação existe igual e oposta reação. Nos movimentos ortodônticos o movimento dentário único ou de um grupo de dentes causa movimentos às vezes indesejáveis dos dentes utilizados como ancoragem.
(PARK, et al., 2004) definem o uso de implantes dentários, miniplacas, minimini implantes e micromini implantes como uma ancoragem dentária absoluta. No entanto, (WEHRBEIN, et al., 1999) usando implantes no palato constaram pequenas perdas de ancoragem atribuídas aos acessórios fixados aos implantes. Também (LIOU, et al., 2005) em sua pesquisa constatou pequenas perdas de ancoragem que seriam atribuídos aos artefatos empregados na mecânica ortodôntica.
A ancoragem é definida (FERREIRA, 1999) como ato de basear-se ou fundamentar-se em uma âncora para se manter parado e a palavra absoluta como irrestrito, ilimitado, completo, total.
Neste estudo encontramos deformações nos mini implantes ortodônticosquando submetidos a forças ortodônticas, contudo estas deformações não invalidam o uso destes mini implantes como auxiliares nos tratamentos ortodônticos. Podemos sugerir o uso da equação obtida no ajuste da curva da figura 3 para se obter as deformações que poderiam ocorrer neste tipo de implante quando submetidos às cargas entre 142,5 e 619,83 gf.(tabela 3).
O conhecimento da existência de deformações nas estruturas que suportam a ancoragem ortodôntica são importantes para se avaliar a possível perda de ancoragem com esse tipo de parafuso, visto que além da força ortodôntica propriamente dita, esses mini implantes poderiam estar sujeitos a forças mastigatórias e ou a hábitos e vícios do paciente.
Felizmente mesmo com as pequenas deformações ocorridas nos mini implantes ortodônticos, eles mostraram-se suficientes para participar de sistemas de ancoragem pois não fraturaram quando submetidos a forças ortodônticas encontradas na literatura por (REN, et al., 2003).
O termo ancoragem absoluta, assim denominada por (PARK,et al., 2004) , no entanto deveria ser repensado , tendo em vista que oferece uma idéia equivocada de que é possível uma resistência total ao movimento ortodôntico, o que, baseando- se tanto nos dados coletados por este autor na literatura especializada como no experimento realizado neste trabalho, não parece corresponder a realidade. O que coincide com os resultados obtidos por ( LIOU ,et al., 2005), que em seu trabalho encontrou perdas de ancoragem, esse mesmo autor enfatiza que os mini implantes ortodônticos atuam como uma ancoragem estável, porém não como uma ancoragem absoluta, relata que seu deslocamento poderia ser atribuído a vários
fatores, como tamanho do parafuso, magnitude da força ortodôntica, profundidade dos , qualidade óssea e tempo de osseointegração.
O mini implante ou micro parafuso possui vários benefícios: fácil inserção e remoção, baixo custo, pequeno tamanho, possibilidade de ser implantado no osso alveolar sem complicações significativas, aumento dos locais possíveis de inserção criando para ortodontista novos desenhos de sistemas de ancoragem. Em adição ao conceito de carga imediata, a força ortodôntica pode ser aplicada imediatamente após sua inserção no osso alveolar. Estas vantagens têm expandido o uso de mini ou micro implantes para vários tipos de tratamento ortodôntico.
Os locais de inserção devem ser determinados a partir dos vetores de forças necessários para aplicação da força ortodôntica. Segundo (FAVERO et al., 2002b) a idade esquelética, a mecânica ortodôntica aplicada, a quantidade e a qualidade óssea devem ser avaliadas no momento de inserção dos implantes. Os locais disponíveis são o osso alveolar em casos de agenesia ou extração, a linha média do palato ou paramediana, área da retroincisiva ou retromolar, queixo e também osso zigomático. (KYUNG, et al., 2003) tem relatado vários casos de uso em áreas entre raízes radiculares para inserção de mini implantes.
Em nosso experimento procuramos avaliar a resistência deste tipo de parafuso ortodôntico. Todos os mini implantes ortodônticosda marca comercial SIN ( Sistema Nacional de Implantes ) do tipo 1,2 por 6 mm sofreram deformação quando do momento em que foram submetidos a forças de flexão. Em uma deformação de 0,5 mm foi necessário uma força média de compressão de 7 N com desvio padrão de 2,2 N , para se deformar 1,0 mm foi necessário uma força média de compressão de 12,97 N com desvio padrão de 1,5 N, para se deformar 1,5 mm foi necessário uma força média de compressão de 15,32 N com desvio padrão de 1,3 N , para se
deformar 2 mm foi necessário uma força média de compressão de 16,44 N com desvio padrão de 1,3 N , essa deformação esta relacionada com a distância do ponto de aplicação de força ao inicio da submersão do mini parafuso no corpo de prova (tabela 6) , assim sendo quanto maior essa distancia menor é a força necessária para a deformação do mini parafuso.
(PARK, 2005) em seu protocolo implanta mini implantes entre as raízes radiculares o que em algumas regiões pode limitar sua utilização ou aumentar o risco quanto a sua morbidade no uso de mini implantes de 1,2 mm de diâmetro.
Em nosso ensaio com mini implantes da marca SIN de 1,2 mm de diâmetro por 6 mm de comprimento , não ocorreu nenhuma fratura dos mesmos quando foram submetidos a deformações de 2,0 mm e a força média máxima de compressão de 16,4 N
Na cavidade oral os mini implantes ficam submersos no osso e no tecido mole. À parte inserida no osso sofre maior resistência frente às forças ortodônticas. No entanto, o momento criado localiza-se imediatamente após a superfície da resina, analisando a região de deformação dos mini implantes testados neste experimento, recomendamos que estes devam ficar com suas roscas totalmente submersas na cortical óssea, pois o menor diâmetro do parafuso é a região do intervalo entre as roscas.
O local de maior deformação do parafuso foi à região imediatamente superior à superfície do corpo de prova de resina. Devido a essa característica, acreditamos que mini implantes cônicos seriam mais apropriados, visto que conciliaríamos a espessura cônica mais fina em sua parte cortante e um diâmetro mais resistente imediatamente abaixo ao ponto de aplicação de forças ortodônticas. O que vai de encontro à tendência dos novos desenhos mini implantes . Testados por KIM , que
em seu trabalho testou mini implantes cônicos e autorosqueantes , concluindo que mini implantes com estas características se comportariam de maneira mais eficiente.
Segundo (HUJA, et al., 2005) a força para tracionar mini implantes ortodônticosvaria sensivelmente em relação a qualidade óssea e espessura da quantidade óssea, resultados similares a Park que em seu estudo realizando tomografias do osso alveolar encontrou muitas variáveis, sendo difícil predizer realmente a resistência que este tipo de parafuso possa suportar clinicamente.
Pela revisão da literatura pertinente e resultados obtidos em nosso ensaio mecânico concluímos que os mini implantes ortodônticos têm uma grande contribuição e futuro como auxiliares no tratamento ortodôntico, no entanto, novos ensaios mecânicos e avaliações devem ser realizados para padronização de tamanhos e formas, bem como estabelecimento de um protocolo definitivo. Os resultados obtidos em nosso experimento contribuem para o melhor conhecimento das propriedades mecânicas, possibilitando visualizar mini implantes com novos diâmetros e formatos aumentando assim suas possibilidades de aplicação e tornando menos mórbidos os procedimentos cirúrgicos.
8. CONCLUSÕES
Com base nos resultados obtidos no presente trabalho pode-se concluir que os mini implantes ortodônticosTi6Al4V da marca comercial SIN com diâmetros de 1,2 mm e 6 mm de comprimento :
-Resistem às forças ortodônticas sugeridas na literatura.
-Apresentam deformação quando submetidos a forças ortodônticas.
-Não apresentam fraturas quando submetidos à força média máxima de compressão de 16,4 newtons.