Este trabalho refere-se ao projeto em andamento que engloba a determinação
dos mecanismos de desgaste dentário, bem como de propriedades mecânicas
intimamente relacionadas com o fenômeno, buscando gerar resultados
num âmbito tanto experimental quanto clínica e numericamente.
Conjuga
o esforço de diferentes profissionais que se unem no sentido de criar
uma interface multidisciplinar ao tema. Este esforço resultou até agora
em uma dissertação de mestrado centrada no desenvolvimento
experimental da metodologia, utilizando, basicamente, perfilometria de
contato, microscopia eletrônica e micro-dureza Vickers. Como continuação,
encontram-se em desenvolvimento um trabalho de doutorado, centrado na
simulação
numérica das interações superficiais dentárias
e um trabalho de mestrado em que se busca o aprimoramento da metodologia
experimental, utilizando novos ensaios, tais como o de dureza instrumentada
e de simulação de desgaste através de um tribômetro.
Além disso, do ponto de vista clínico, será reforçada
a estratégia de investigação de modo a obter resultados
estatisticamente significativos. Esta estratégia deverá ser
baseada em aspectos simples como o uso de fotografias, preenchimento
de questionários avaliativos e moldagens das arcadas dentárias
de modo a avaliar a evolução da textura superficial através
de perfilometria. Ao longo dos últimos 5 anos, esse projeto contou
com a participação de vários alunos de iniciação
científica. Os resultados foram apresentados em alguns congressos
nacionais e um internacional (1-6).
De uma maneira geral o que se propõe
com o projeto é bem compreender o fenômeno do desgaste dentário,
de forma que se possa a médio ou longo prazo conceber idéias
mais viáveis à prática da odontologia no que diz respeito à previsão,
prevenção e correção do problema.
Figuras 1 e 2 - Perfilômetro e detalhes do braço e ponta de
um perfilômetro
Objetivos
• Através do acompanhamento clínico de um número
estatisticamente determinado de pacientes, verificar a evolução
da textura superficial dentária, devida ao desgaste natural e patológico
dos dentes;
•
Simular experimentalmente o desgaste dentário através de ensaios
com o tribômetro sobre amostras de dentes e comparar a evolução
da textura com a observada nos pacientes;
•
Extrair para estas amostras parâmetros numéricos que caracterizem
esta evolução, além de determinar as propriedades mecânicas
de dureza, módulo de elasticidade, coeficientes de atrito e desgaste;
•
Implementar um algoritmo de contato em um programa de elementos finitos
que permita a modelagem computacional das interações superficiais
dentárias;
•
Através da simulação numérica, levando em conta
a rugosidade, prever o comportamento mecânico da superfície,
em relação à sua evolução geométrica
e dos parâmetros de atrito e desgaste.
Figura 3 - Réplica positiva dos dentes
Metodologia
1. Trabalho Clínico-Experimental: foram realizados
vários estudos baseados na técnica de perfilometria
por contato, utilizando parâmetros funcionais e espaciais que descrevem
importantes características da textura superficial. Foram utilizados
dentes extraídos de pacientes adultos com desordem temporomandibular.
Estes dentes apresentavam pelo menos uma face aparentemente intacta e
uma faceta visivelmente desgastada por abrasão que foram comparadas.
Também foi proposta uma metodologia baseada no uso de réplicas
da arcada dentária de pacientes bruxômanos de modo que a evolução
da textura superficial da mesma região pudesse ser acompanhada durante
um determinado período de desgaste. A continuação da
etapa experimental do projeto prevê a determinação de
algumas propriedades mecânicas do esmalte dentário através
de ensaio de dureza instrumentada e ensaio de desgaste mediante o uso
de um tribômetro do tipo esfera-disco.
2. Trabalho Numérico: em um problema mecânico
o campo de deslocamentos deve atender às
condições de equilibrio e de contorno. Quando se trata do
contato, este campo deve ainda atender às restrições
impostas pelas barreiras que, quanto ativas, são responsáveis
pelo desenvolvimento de forças de reação normal e tangencial
e consequentemente pelos efeitos decorrentes da interação
superficial entre o corpo e a barreira (ou entre dois corpos). Estes
efeitos são o atrito e o desgaste. Todas essas restrições
levam ao surgimento de um sistema de equações que necessita
de métodos
específicos para a sua resolução. Muitos programas
de elementos finitos dispõem de ferramentas que permitem resolver
essas equações. No entanto, quando se trata de uma abordagem
micro-mecânica dentro da área de contato, ou seja, na qual
se deseja conhecer precisamente o comportamento da interface devido às
interações das asperezas propriamente ditas e não só referentes
ao contorno geométrico mais grosseiro dos corpos, torna-se necessária
a utilização de procedimentos de homogeneização
derivados de modelos estatísticos. Assim sendo, propôs-se o
uso de um programa aberto de elementos finitos, PLCD, desenvolvido pelo
Departamento de Resistência de Materiais e Estruturas em Engenharia
da Universidade Politécnica da Catalunha (Espanha), de maneira a
se implementar as equações constitutivas necessárias
para o tratamento deste problema específico. Através do estudo
da distribuição das tensões de contato, será possível
prever o coeficiente de atrito e a formação de fragmentos
de desgaste, comparando-se esses resultados com os encontrados na estapa
experimental prévia.
Resultados Esperados
Os resultados obtidos na primeira etapa do projeto, referente à dissertação
de mestrado concluída e que foram apresentados nos seminários
indicados nas referências bibliográficas, demonstraram que é possível
a partir da metodologia experimental proposta obter fortes indicações
de quais são os mecanismos de desgaste que atuam predominantemente
no caso dentário e suas conseqüências para a superfície.
Ressalta-se, entretanto, que não foi empregado nenhum rigor estatístico
e que, portanto, se crê que esta será uma importante contribuição
da fase atual do projeto. Em vista do papel que desempenham todos os trabalhos
de simulação computacional na engenharia, que permitem a previsão
do comportamento das estruturas sem a necessidade de empregar muitos ensaios
sofisticados, espera-se que o mesmo possa ocorrer com o problema do desgaste
dentário.
Figura 4 - Perfil de rugosidade da superfície
desgastada do canino
Referências bibliográficas
1. Bastos, F. S. et al. Estudo dos mecanismos de desgaste do esmalte
dentário via avaliação da textura superficial. In:
Anais do III Congresso Nacional de Engenharia Mecânica - CONEM,
2004a.
2. Bastos, F. S. et al. Análise da topografia do esmalte dentário.
In: Anais do 59o. Congresso Anual da Associação Brasileira
de Metalurgia e Materiais - ABM - Internacional, 2004b.
3. Bastos, F. S. et al. Modelo estatístico da superfície
rugosa do esmalte
dentário humano para análise de contato por elementos finitos.
In: VII Simpósio de Mecânica Computacional - SIMMEC, 2006.
4. Bastos, F. S. et al. Tribochemical tooth wear in cola beverages.
In: 18th International Congress of Mechanical Engineering - COBEM, 2005.
5. Las Casas, E. B. de et al. Enamel canine surface wear evolution in
bruxism. In: Proceedings of 5th World Congress of Biomechanics, 2006.
6. Las Casas, E. B. de et al. Enamel canine surface wear evolution in
bruxism. Journal of Biomechanics, v. 39, n. S567, p. 4739, 2006.
EQUIPE: Flávia de Souza Bastos, Estevam Barbosa de las Casas, Vicente
Tadeu Lopes Buono, Geralda Cristina Durães de Godoy, Agnes Batista
Meireles, Mário Campos, Tiago Oliveira de Ornelas e Paulo Drews.
