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CARINA STRANO CASTELLAN
AVALIAÇÃO DOS ENSAIOS DE MICROTRAÇÃO, PUSH-OUT E
PULL-OUT. RESISTÊNCIA DE UNIÃO ENTRE PINO DE FIBRA E
DENTINA RADICULAR, ANÁLISE POR ELEMENTOS FINITOS E
MICROSCOPIA CONFOCAL
São Paulo
2007
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Carina Strano Castellan
Avaliação dos ensaios de microtração, push-out e pull-out.
Resistência de união entre pino de fibra e dentina radicular, análise
de elementos finitos e microscopia confocal
Dissertação apresentada a Faculdade de
Odontologia da Universidade de São Paulo, para
obter o título de mestre, pelo Programa de Pós-
graduação em Odontologia.
Área de Concentração: Materiais Dentários
Orientador:Prof. Dr. Paulo Eduardo Capel
Cardoso
São Paulo
2007
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FOLHA DE APROVAÇÃO
Castellan CS. Avaliação dos ensaios de microtração, push-out e pull-out. resistência
de união entre pino de fibra e dentina radicular, analise de elementos finitos e
microscopia confocal [Dissertação de Mestrado]. São Paulo: Faculdade de
Odontologia da USP; 2007.
São Paulo, 28/06/2007
Banca Examinadora
Prof(a). Dr(a).
Titulação: _________________________________________________________
Julgamento:____________________Assinatura:
Prof(a). Dr(a).
Titulação: _________________________________________________________
Julgamento:____________________Assinatura:
Prof(a). Dr(a).
Titulação: _________________________________________________________
Julgamento:____________________Assinatura:
Só sabemos com exactidão quando sabemos pouco; à
medida que vamos adquirindo conhecimentos,
instala-se a dúvida.
(Johann Wolfgang von Göethe)
DEDICATÓRIA
Aos meus queridos pais, por quem eu guardo o amor mais puro e de quem recebo não só o
amor, mas também a solidez, o carinho e o conforto quando necessários. Muito obrigada por
toda a dedicação, confiança e torcida. À minha mãe, que é o meu modelo de garra, amor e
alegria e me ensinou ao longo dos anos que a vida é simplesmente maravilhosa, pelo simples
fato de estar SEMPRE feliz. Ao meu pai, que é minha fortaleza e meu alento, a sua
proteção e seu amor são insubstituíveis.
Ao meu amado Má, que é o meu cúmplice, minha candura, meu amigo, meu namorado, meu
amor! Pelo carinho e incentivo oferecidos a mim em todos os momentos, e principalmente por
me conhecer apenas pelo olhar. Minha admiração por você é o que me faz sempre buscar
mais. Obrigada por transformar todas as minhas segundas em sextas-feiras!
Ao Guilly que é o meu brother e companheiro para tudo. Por ser mais do que um irmão, pelos
anos inesquecíveis de pizzas, filmes e Häagen-Dazs de sextas à noite e pela carinhosa e
constante proteção. Ter você em minha vida, é um grande presente de Deus. Sua força,
coragem e equilíbrio me inspiram. Você é sempre a minha certeza!
Amo vocês e sempre os levo em meu coração
AGRADECIMENTOS
A Deus, pela tranqüilidade e paz que eu sinto todos os dias. Por me iluminar sempre, me
proteger independente de onde eu esteja e me abençoar em tudo o que eu faço.
À minha querida Vó Inês, por ser sinônimo de força, bondade, sabedoria e simplicidade. Pela
torcida constante, pelo amor tão generoso e por todos os almoços de domingo. Te amo, Vó!
Às famílias Strano e Castellan. Meus tios, tias, primos e primas. Uma família como a minha
é uma verdadeira dádiva. Carrego todos vocês em meu coração.
À minha nova irmã Camila, por ser tão especial, e por ter entrado em minha família.
Às minhas irmãs Claudinha, Cris, Dani, Flá, Jú, Vivi e Paulinha, por estarem ao meu lado
desde sempre. Obrigada por fazerem da minha casa a nossa casa, pelas noites de “briga”,
pelos inúmeros “QGs” e por tudo o que vocês representam em minha vida.
Às minhas amigas Ninha, Lê, Lia, Liloca e Rô. Por todos estes anos juntas, pelas “quartas
quartas”, pelas risadas, pelos choros e por ter em vocês verdadeiras amigas!
Às minhas amigas Bia, Kátia, Rê, que mesmo sem nos vermos, estão sempre junto de mim!
Obrigada pela amizade maravilhosa e duradoura.
A todos os meus amigos que não posso agradecer nominalmente aqui, vocês são muito
importantes para mim.
À “Ayalada”, Luiz e Victória, que me apoiaram como uma filha e a Mamá, Rô, Yayo, Yaya,
que me acolheram como se fossem a minha família e sempre torceram por mim. Obrigada por
tudo o que vocês têm feito.
Aos amigos Bárbara Pick e Vinicius Rosa, pela verdadeira alegria de ter conhecido vocês e
pela certeza de que estarão junto de mim para sempre! Pick, a nossa amizade foi uma
surpresa de Deus. Obrigada por tudo o que fez por mim, pelo exemplo de determinação, pelos
dois anos de risadas constantes, pelas caminhadas, pelos sábios conselhos e pelas infindáveis
conversas. Vini, não sei como te agradecer por tornar o ambiente do departamento tão leve,
você tem o dom de fazer todos gostarem de você. A sua disposição em ajudar a todos é
exemplar! Eu os admiro muito e ADORO vocês!
Ao meu orientador professor Paulo Capel, por ter me mostrado uma paixão: a pesquisa, e por
tê-la transformado na MINHA paixão. Você é um excelente professor, e me ajudou muito
nesse começo da minha carreira acadêmica. Seu apoio e seriedade para com a pesquisa foram
fundamentais neste nosso trabalho. Serei sempre grata pela sua amizade e por ter me
mostrado como maravilhosa e surpreendente pode ser a pesquisa. Espero um dia poder
retribuir tudo o que você fez por mim.
Ao professor Carlos Soares. Nem todas as pessoas encontram seus dons, ou alguma coisa que
são realmente boas. Eu agradeço principalmente por você ter encontrado o seu dom. Você é
um excepcional professor e pesquisador, excelente orientador, e um bom amigo. Conhecer um
professor como você serve de inspiração para os que estão apenas começando. Muito
obrigada por tudo.
À Faculdade de Odontologia da Universidade de São Paulo na pessoa do diretor, professor
Carlos de Paula Eduardo. Já são oito anos que essa é a minha segunda casa.
Ao departamento de Biomateriais e Bioquímica Oral na pessoa do chefe do departamento,
professor Roberto Ruggiero Braga. Seu brilhantismo e inteligência sempre estimulam os que
estão apenas começando. Muito obrigada pelas inúmeras ajudas.
Ao programa de pós-graduação do departamento de Biomateriais e Bioquímica Oral na
pessoa da coordenadora, professora Rosa Helena Miranda Grande. Muito obrigada pela
oportunidade de estar aqui e pelo carinho dispensado a todos nós.
Ao professor Rafael Yagüe Ballester, que tem um conhecimento ímpar. Muito obrigada por
todos os ensinamentos nesses anos e por estar sempre disponível para me ajudar!
Ao professor Antônio Muench, que foi indispensável na realização deste estudo. A sua ajuda
mostrou ser “estatisticamente significante” para mim. Muito obrigada.
A todos os professores do departamento de Materiais, pelo convívio e ajuda nestes últimos
anos. Em especial ao PC (professor Paulo Francisco Cesar), pela oportunidade de viajar com
você para New York e descobrir em você um grande amigo.
Aos queridos, Rosinha, Mirtes, Antonio e Silvio. São vocês que fazem andar o
departamento. Sem a sua ajuda, tenho certeza de que eu não estaria aqui. Muito obrigada
pelo carinho que cada um de vocês dispensou a mim e pela grande amizade.
A TODOS os meus amigos da pós (Adriana Vasconcelos, Alyne Simões, Andrea de Andrade,
Carla Gonzaga, Carmem Pheifer, Caroline Lumi, Cristina Yuri, Fabio Zovico, Flávia
Gonçalves, Flávia Rodrigues, Isis Poiate, José Roberto Bauer, Kelle Garcia, Letícia Boaro,
Marcelo Pinto, Márcia Borba, Maria Tereza de Oliveira, Mauricio Gomes, Nívea Fróes,
Soraia Carvalho e Tathy Xavier), inclusive aqueles que já saíram (Márcia Daronch, Laiza
Poskus, Janaína Lima e Andréa Tavares) pelas risadas freqüentes, e pelo suporte que sempre
me ofereceram. Eu desejo o que há de melhor para cada um de vocês.
À amiga Fernandinha (Fernanda Calheiros) que sempre esteve disposta a me ajudar e a
conversar. Você me ensina muito!
À minha amiga e “coorientadora” Fê (Fernanda Sadek), a sua disponibilidade em me ajudar
só não significou mais para mim do que os ensinamentos que você humildemente me passou.
A sua capacidade, competência e simplicidade me incentivam a continuar. Te admiro muito.
Aos amigos Paulo César e Paulo Vinicius, vocês não imaginam o quanto me ajudaram.
Obrigada por me auxiliar com a parte de elementos finitos, pela amizade e pelo carinho com
que fui tratada em Uberlândia.
“Que vida boa ou ou ou
Que vida boa
Sapo caiu na lagoa
Sou eu no caminho do meu sertão” (Victor e Leo)
A todos meus amigos do LELO (Laboratório Especial de Laser em Odontologia),
principalmente ao Haroldo pela amizade e por ter me aquentado em tantas quartas à noite;
as amigas e professoras Patty (Patrícia Freitas) e Ciça (Ana Cecília Aranha) que estão
sempre presentes e me ajudando. Tenho muito orgulho de ser amiga de vocês!
Ao Alexsander e a professora Toshie do Instituto Butantã, pela ajuda na microscopia
confocal e pelas horas que passamos juntos.
À CNPQ pelo auxílio financeiro.
Ao serviço de documentação odontológica pela ajuda com a formatação deste trabalho.
“Tu te tornas eternamente responsável por aquilo que cativas"
(O Pequeno Príncipe por Antoine de Saint-Exupéry)
))
)
Castellan CS. Avaliação dos ensaios de microtração, push-out e pull-out.
Resistência de união entre pino de fibra e dentina radicular, análise de elementos
finitos e microscopia confocal [Dissertação de Mestrado]. São Paulo: Faculdade de
Odontologia da USP; 2007.
RESUMO
O objetivo deste estudo foi comparar os ensaios de microtração (MI), push-out (PS),
push-out modificado (PSM) e pull-out (PL) na habilidade de mensurar a resistência
de união (RU) entre pino de fibra e dentina radicular. Para tanto, além dos resultados
de cada ensaio mecânico foram analisados fatores como: sensibilidade quanto às
diferentes regiões radiculares, quantidade de falhas prematuras (FP), coeficiente de
variação (CV), padrão de fratura (PF) pela microscopia confocal de varredura e
distribuição das tensões pela análise de elementos finitos (AEF). Foram utilizados 40
dentes anteriores superiores endodonticamente tratados, divididos em quatro grupos
de acordo com o tipo de ensaio realizado. Para os ensaios de PS e MI foi feita a
cimentação do pino e posteriormente os cortes para a obtenção dos corpos-de-prova
(cps). Para os outros ensaios (PSM e PL), a cimentação antecedeu aos cortes tanto
das fatias de dentina como dos pinos. O sistema adesivo Scotchbond Multi Uso Plus
e o cimento Variolink II foram usados para a cimentação do pino de fibra de vidro
FRC Postec Plus em todos os casos. Os cps do ensaio de PS foram obtidos pelos
cortes seriados da raiz em fatias de 1±0,1 mm, para os cps do ensaio de MI estas
fatias sofreram ainda a confecção de entalhes laterais diametralmente opostos, que
proporcionando um formato final de ampulheta. Para os testes de PL e PSM foram
feitos cortes de fatias de dentina de 1±0,1 mm e o pino foi dividido em três partes
iguais para, então, cada fatia de uma região ser cimentada com o pino
correspondente. Os cps do ensaio de PSM tinham 1 mm de pino sobressalente para
cima e para baixo da fatia de dentina, enquanto que os cps do PL o pino
sobressalente estava apenas para cima da dentina. Todos os cps foram submetidos
aos testes de RU, à velocidade de 0,5mm/min em máquina de ensaios universais. O
PF foi avaliado em um aumento de cem vezes e foi feita uma distribuição de
freqüência. Já a AEF obteve modelos tridimensionais de todos os ensaios, e estes
foram analisados quanto à tensão de Von Misses. Para os resultados dos testes
mecânicos foram feitas análises de variância de cada ensaio variando o fator região,
com ou sem as FP, e análise comparando todos os ensaios. O teste Tukey foi feito
quando necessário e as FP foram submetidas ao teste estatístico de Fisher. A
inclusão ou não destas falhas mostra alteração dos resultados no ensaio de MI, uma
vez que possui um maior número delas neste ensaio. O ensaio de PL mostrou as
maiores médias de RU, seguido pelo ensaio de PSM, e ambos também tiveram o PF
com maior quantidade de fraturas adesivas. O ensaio de PS conseguiu apontar
diferença estatística entre as três regiões, mas mostrou a maior freqüência de falhas
coesivas e maior CV. O menor CV foi encontrado para o PSM que também mostrou
uma adequada distribuição das tensões. A MI apresentou concentração de tensões
nas bordas dos entalhes. Concluiu-se que o tipo de ensaio influencia diretamente
nos resultados obtidos.
Palavras-chave: Resistência de União; Pino de Fibra; Dentina Radicular;
Microscopia Confocal de Varredura; Análise por Elementos Finitos
Castellan CS. Evaluation of microtensile, push-out and pull-out bond strength tests in
the adhesion of fiber posts to intraradicular dentin. Finite element analysis and
confocal microscopy [Dissertação de Mestrado]. São Paulo: Faculdade de
Odontologia da USP; 2007.
ABSTRACT
The aim of this study was to compare microtensile (MI), push-out (PS), modified
push-out (PSM) and pull-out (PL) tests in the ability to accurately measure the bond
strength of fiber posts luted inside root canals, at different root dentin levels, cervical,
middle and apical. The evaluated parameters were: amount of premature failure
(PF), coefficient of variation (CV), failure patterns (FP) and the stress distribution by
finite elements analysis (FEA). Forty human intact single-rooted and endodontically
treated teeth were divided into four groups according to the type of the test used.
Scotchbond Multi Use Plus adhesive system and Variolink II cement had been used
for luting FRC Postec Plus glass fiber post in all cases. For PS and MI specimens,
the post was firstly luted and then serially cut, for PSM and PL, cuts were done firstly
and then fiber post’s pieces were luted. PS samples were disc-shaped specimens of
1±0,1mm. For the MI test hourglass-shaped specimens were obtained by trimming
the proximal surfaces of each slice using a diamond bur until it touched the post. For
PL and PSM tests cuts of 1±0,1mm of dentin slices were made and the fiber post
was divided into three parts. Each slice was then luted with a fiber post’s piece.
Specimens for PSM had 1mm of post over and under the dentin slice and for PL the
entire length of the post was over the dentin slice. Bond strength between post and
dentin was measured for each root slice, being the force applied on the center of
each specimen, at 0.5 mm/minute crosshead speed in a universal testing machine.
For FP, each sample was examined under confocal microscopy at 100 times and a
frequency distribution was made. For the AEF, three-dimensional models of each test
were made and analyzed by Von Misses stress. Bond strength data were analyzed
by ANOVA, including and excluding PF and when necessary a Tukey’s test was
used. For PF data Fisher test was performed. The inclusion of PF showed variations
on the results only for the MI test, since this test demonstrated the greater number of
them. PL provided higher bond strength values followed by PSM. Both of them had
also FP with greater amount of adhesive failures. The PS test was able to point
statistically differences between root regions, but it showed the highest frequency of
cohesive failure, and greater CV. Minor CV was found for the PSM that also showed
adequate stress distribution into the AEF analyses. The MI showed concentration of
tensions in the edges of the trimming area. One concluded that the type of test
influences directly in the results obtained.
Keywords: Bond Strength; Fiber Post; Root Dentin; Scanning Confocal Microscopy;
Finite Element Analysis
SUMÁRIO
p.
1 INTRODUÇÃO...................................................................................................16
2 REVISÃO DE LITERATURA .............................................................................20
2.1 Pinos de fibra ............................................................................................21
2.2 Adesão do pino de fibra à estrutura dental ............................................27
2.2.1 fatores relacionados à interface entre adesivo/cimento e dentina .......27
2.2.2 fatores relacionados à interface entre cimento e pino..........................32
2.3 Tipos de teste de resistência de união para avaliar a retenção de pinos
de fibra em dentina radicular..............................................................................36
2.3.1 ensaio de microtração..........................................................................38
2.3.2 ensaio de pull-out.................................................................................41
2.3.3 ensaio de push-out ..............................................................................43
3 PROPOSIÇÃO...................................................................................................48
4 MATERIAL E MÉTODOS ..................................................................................49
4.1 Ensaios mecânicos...................................................................................50
4.1.1 preparação das amostras para o ensaio de microtração .....................52
4.1.2 preparação das amostras para o teste de push-out.............................56
4.1.3 preparação das amostras para o teste de push-out modificado ..........59
4.1.4 preparação das amostras para o teste de pull-out...............................62
4.2 Microscopia confocal de varredura.........................................................65
4.3 Análise de elementos finitos....................................................................66
4.4 Análise estatística.....................................................................................69
5 RESULTADOS ..................................................................................................70
5.1 Ensaios Mecânicos...................................................................................71
5.1.1 ensaio de microtração..........................................................................71
5.1.2 ensaio de push-out convencional.........................................................72
5.1.3 ensaio de push-out modificado ............................................................73
5.1.4 ensaio de pull-out.................................................................................74
5.1.5 análise estatística considerando todos os ensaios .............................76
5.2 Análise das falhas prematuras nos corpos-de-prova e variabilidade
dos ensaios..........................................................................................................79
5.3 Análise do padrão de fratura ...................................................................80
5.4 Análise de elementos finitos....................................................................87
5.4.1 microtração ..........................................................................................87
5.4.2 push-out...............................................................................................88
5.4.3 pull-out .................................................................................................91
5.4.4 push-out modificado.............................................................................93
6 DISCUSSÃO......................................................................................................95
7 CONCLUSÕES................................................................................................111
REFERÊNCIAS ......................................................................................................113
ANEXO ...................................................................................................................127
16
1 INTRODUÇÃO
A utilização de pinos de fibra para a retenção de peças protéticas e
restauração de dentes tratados endodonticamente já está largamente difundida
(1-3)
.
Muitas são as vantagens dos pinos de fibra em relação aos metálicos, destacando-
se a associação a cimentos resinosos
(4)
e a menor concentração de tensões na raiz,
diminuindo o risco de fratura radicular
(5)
.
Esta menor concentração de tensão tem relação direta com as propriedades
mecânicas do pino, principalmente com o seu módulo de elasticidade, estando este
próximo ao da dentina (18,6 GPa). Isto cria uma unidade mecanicamente
homogênea
(6)
, a qual proporciona diminuição do risco de fratura, e quando esta
ocorre se localiza em porção mais cervical da raiz, permitindo o aproveitamento do
remanescente radicular. Além disto, estes pinos apresentam alta resistência ao
impacto, atenuação de vibrações sofridas pelo dente, absorção de choques e maior
resistência à fadiga.
Porém, as características histológicas da dentina do conduto radicular
(7)
, a
composição das substâncias irrigadoras utilizadas no processo de descontaminação
do conduto radicular
(8)
, o tipo de material de obturação endodôntica
(9)
, a secagem
dentinária após condicionamento ácido
(10)
, as propriedades mecânicas dos
diferentes materiais utilizados na cimentação de pinos e a polimerização dos
agentes cimentantes em uma configuração cavitária desfavorável
(2)
são algumas
das variáveis que fazem da cimentação dos pinos de fibra um complexo
procedimento adesivo
(2)
.
17
Diversos estudos têm utilizado testes de resistência de união para analisar
esta complexa adesão entre pinos de fibra e dentina radicular
(6, 11-13)
. Entretanto, os
testes de adesão podem ser altamente influenciados pela variabilidade da geometria
dos corpos-de-prova e também pelas condições experimentais
(14)
. Além disto, um
dos fatores que pode influenciar significativamente nos estudos de resistência de
união é o próprio tipo de ensaio utilizado. Diferentes testes foram propostos, dentre
eles, o de microtração
(10, 15, 16)
, o teste de pull-out
(4)
e o teste de push-out
(6, 17-19)
,
sendo este último o mais utilizado.
O ensaio de microtração permite testar corpos-de-prova com dimensões
reduzidas, apresentando menos falhas coesivas do que em testes mais tradicionais,
como o teste de cisalhamento e o de tração
(15, 20)
. Ele ainda permite a obtenção de
vários corpos-de-prova de um único dente. Porém, para os ensaios de microtração
usando pinos de fibra tem-se uma técnica sensível e alto número de falhas
prematuras
(2)
.
Outro teste utilizado para avaliar a resistência de união entre pino e dentina
radicular é o pull-out. Este teste é capaz de medir precisamente a resistência de
união entre o pino e a dentina radicular, porém necessita de grande número de
pinos, o que limita o seu uso
(4, 21)
.
Já o teste de push-out, ou extrusão, proporciona melhor estimativa da
resistência de união, pois o carregamento aplicado paralelamente à interface de
adesão, resulta predominantemente em tensões cisalhantes
(17)
. Entretanto, os
valores de resistência adesiva podem ser maiores do que em outros testes,
possivelmente isto seja reflexo da fricção durante o deslocamento criando atrito na
interface da restauração
(20)
.
18
Embora estes ensaios laboratoriais pretendam predizer o desempenho clínico
de materiais e técnicas, eles são limitados
(22)
. Na tentativa de vencer as dificuldades
inerentes aos testes que avaliam a resistência de união, o método de análise de
elementos finitos tem se revelado uma associação importante na verificação da
distribuição de tensões nos corpos-de-prova
(23)
. Além de permitir a avaliação do
estado de tensão e deformação dos materiais e de interfaces de adesão, este
método também permite que essas avaliações resultem em sugestões de alterações
geométricas de corpos-de-prova e/ou dispositivos de ensaios experimentais.
Buscando minimizar a discrepância de resultados comuns a este teste
(23)
.
Associada ao estudo da distribuição de tensões, a análise do padrão de fratura
constitui ferramenta importante para caracterizar o desempenho de protocolos
restauradores e análise comparativa entre ensaios. Estas duas metodologias estão
intimamente relacionadas e podem, quando usadas em conjunto, produzir resultados
mais completos
(24)
.
Muito embora no desenvolvimento de uma pesquisa científica, ou no estudo
de um determinado material, exista a comparação entre diferentes trabalhos
encontrados na literatura, há dificuldades inerentes a este processo. Atualmente,
existem muitos ensaios mecânicos para a avaliação da resistência de união de
dentina radicular. Mas mesmo dentro de um mesmo teste podem existir pequenas
modificações de metodologia entre os diferentes autores. Isto dificulta a comparação
entre as pesquisas existentes.
Ainda que muitos estudos tenham sido realizados nos últimos anos com
relação aos testes de resistência de união entre pinos e dentina radicular, não há na
literatura nenhum estudo que compare simultaneamente os ensaios de microtração,
push-out e pull-out. Além da avaliação dos resultados dos ensaios mecânicos, a
19
análise de elementos finitos e a verificação do padrão de fratura também buscam
elucidar ainda mais este assunto. Assim sendo, é importante a análise dos
diferentes ensaios laboratoriais, bem como o esclarecimento da real contribuição de
cada um deles.
20
2 REVISÃO DE LITERATURA
Atualmente, a utilização clínica de pinos de fibra de vidro é uma realidade,
estando suportada por inúmeras pesquisas científicas
(3, 25-27)
.
Esta realidade é decorrente do aumento de popularidade dos pinos de fibra
na Odontologia restauradora, isto se deve principalmente à capacidade de melhor
distribuir as tensões resultantes das forças mastigatórias nas paredes radiculares e,
portanto, prevenir a concentração de tensões que pode levar a fratura radicular
vertical
(4)
.
Muito embora a reconstrução de dentes utilizando-se pinos de fibra de vidro
seja um fato, a adesão à dentina radicular ainda é crítica. Um estudo clínico que
analisou o desempenho de pinos de fibra durante 6 anos concluiu que a maioria das
falhas encontradas foi relacionada ao deslocamento do pino
(1)
. Esta ocorrência é de
suma importância, já que a principal função do pino é a de retenção da restauração
final
(28, 29)
.
Um dos métodos existentes para a avaliação desta retenção são os ensaios
de resistência de união entre os pinos de fibra e a dentina radicular. Estes ensaios in
vitro procuram avaliar o desempenho de diferentes materiais testados de forma
padronizada, reproduzível e objetiva
(30)
, podendo haver correlação razoável com o
desempenho clínico
(31-33)
.
Muitos são os fatores que podem influenciar nos resultados dos ensaios de
resistência de união entre pino de fibra e a dentina radicular. Assim, para facilitar a
abordagem dos diferentes parâmetros, este capítulo foi dividido em tópicos.
21
Os tópicos abordados serão: pinos de fibra, com a caracterização detalhada
de composição, função e propriedades deste tipo de material; adesão do pino de
fibra à estrutura dental, que abordará a problemática das diversas interfaces
envolvidas neste processo e; ensaios de resistência de união para avaliar a
interação entre pinos de fibra e dentina radicular, onde serão detalhados os
diferentes testes utilizados, bem como suas vantagens e desvantagens.
2.1 Pinos de fibra
Dentes com severa destruição coronária, desvitalizados e endodonticamente
tratados requerem a utilização de pinos intra-radiculares e núcleos para o
restabelecimento do substrato dental perdido. Tradicionalmente, os núcleos
metálicos fundidos, fixados com cimento de fosfato de zinco, ainda têm sido
utilizados como retentores de restaurações indiretas
(34)
.
Há alguns anos, pinos intra-radiculares pré-fabricados foram introduzidos para
serem usados como meio auxiliar na retenção dos materiais restauradores,
utilizados como preenchimento coronário (amálgama, resina composta, cimento de
ionômero de vidro). Estes têm como finalidade substituir a porção coronária que foi
amplamente destruída
(35, 36)
. Grande variedade de pinos pré-fabricados é
encontrada no mercado odontológico. Os pinos pré-fabricados metálicos foram os
22
pioneiros, seguidos dos pinos cerâmicos, geralmente a base de dióxido de zircônia e
por últimos os pinos de fibra (carbono, vidro ou quartzo)
(37)
.
Apesar da grande utilização dos pinos considerados rígidos (metálicos e
cerâmicos), muitos pesquisadores questionam a sua indicação, devido a maior
possibilidade de produzir tensões na estrutura dental radicular, quando comparados
aos pinos não rígidos (pinos de fibra)
(37)
.
Os pinos não rígidos foram propostos primeiramente em 1983, e eram
compostos por fibras de carbono imersas em matriz de natureza orgânica
(38)
. O
sistema era artesanal, porém traziam melhoras relevantes nas propriedades
mecânicas comparados aos pinos rígidos. Todavia, apenas em 1990 estes pinos
foram estabelecidos como retentores intra-radiculares comercialmente
(39)
. Foi então
proposto um procedimento que evitava a associação de materiais com
características biomecânicas diferentes como, por exemplo, a cimentação dos pinos
cerâmicos de alto módulo de elasticidade. Porém, a deficiência estética dos pinos de
fibra de carbono constituía desvantagem em relação aos pinos cerâmicos. Os
primeiros pinos de fibra de carbono apresentavam morfologia cilíndrica com seção
dupla, constituída por dois segmentos mediados por um trecho de conicidade de 45º.
Esta morfologia foi denominada de protética. Posteriormente, foram introduzidos
pinos de carbono com morfologia definida como endodôntica, com conicidade fixa
para melhor responder às exigências clínicas restauradoras ligadas à morfologia dos
instrumentos endodônticos e do conduto radicular
(37)
.
Estes pinos de morfologia endodôntica foram utilizados em avaliação clínica
com três anos de acompanhamento, onde foi comparada a eficácia (perda de
retenção, fratura radicular ou fratura do pino). No total foram usados 194 pinos
fundidos e 226 pinos de fibra de carbono, sob restaurações indiretas, unitárias e em
23
pontes fixas. Foram registrados 10 casos de fraturas radiculares com pinos fundidos,
todas em coroas unitárias de pré-molares. Um caso de falta de retenção foi
verificado com o pino de fibra, mas nenhum caso de fratura radicular ou do pino foi
encontrado. Através da análise estatística foi observada diferença significante entre
os dois tipos de pinos intra-radiculares. Os autores concluíram, dentro das limitações
do estudo, que a utilização de pinos de fibra de carbono em conjunto com resina
composta eliminaram os riscos de fraturas radiculares verticais
(40)
.
Com o crescente apelo pela estética, outra modificação realizada ao longo do
tempo foi o recobrimento das fibras de carbono por fibras brancas de quartzo ou
vidro a fim de mascar a cor escura proveniente do carbono. A tentativa de combinar
requisitos estéticos às promissoras características mecânicas orientou os fabricantes
a projetar pinos de fibra de quartzo ou vidro.
Estas características mecânicas promissoras são conseqüências da estrutura
deste material. Em relação à estrutura dos pinos, os compósitos reforçados por
fibras apresentam melhora nas propriedades mecânicas pela combinação de dois ou
mais materiais distintos. Fatores como o arranjo ou orientação das fibras, a
concentração e distribuições de fibras têm influência significativa na resistência e em
outras propriedades, como módulo de elasticidade, dos compósitos reforçados por
fibras. A melhor combinação geral das propriedades dos compósitos é obtida
quando a distribuição das fibras é uniforme, ou seja, de mesma direção e
comprimento
(41)
.
Na Odontologia, as fibras de vidro, representaram o sistema mais comum de
reforço de matrizes poliméricas e foram experimentadas como reforço de resinas
para a base protética já nos anos 60
(37)
. Elas são disponíveis em diversas
composições químicas, as mais comuns são feitas à base de sílica (cerca de 50-
24
60% de SiO
2
) e contêm outros óxidos (cálcio, boro, sódio, alumínio, ferro, etc.). O
diâmetro das fibras de vidro pode variar de 5-7 µm em alguns pinos, mas a grande
maioria de pinos utiliza fibras de 12-18 µm
(37)
. Quanto à quantidade das fibras, esta
varia entre 24 e 36 fibras/mm
2
, com extremos girando entre 13 e 70.
Os pinos de fibra de vidro são formados por fibra de vidro envolto por uma
matriz de resina epóxica ou seus derivados e, em alguns casos, por substancias
radiopacas. A matriz representa 36% do peso total da estrutura, porém sua
composição verdadeira não é conhecida. A união entre fibras de vidro e matriz é
obtida por agente de união, de composição não conhecida, a fim de favorecer a
adesão entre os dois componentes. De qualquer modo, a resistência da ligação não
é elevada, contudo é suficiente para impedir o desfibramento dos pinos pelo
descolamento das fibras da matriz, durante as cargas funcionais e parafuncionais
(37)
.
As fibras são uniformes em relação à direção e ao comprimento. O
comportamento mecânico destes pinos é considerado anisotrópico, ou seja, suas
propriedades mecânicas variam quando submetidos a cargas advindas de diferentes
direções
(37)
. Devido a esta característica, que o módulo de elasticidade varia de
acordo com a direção das cargas. Porém às cargas diagonais, que são verificadas
nos dentes posteriores durante a mastigação dos alimentos, apresentam valores
registrados são praticamente idênticos àqueles resultantes na dentina de um
elemento dental hígido
(42)
.
O módulo de elasticidade destes pinos (±48 GPa) é mais similar ao da dentina
(18,6 GPa), em relação ao módulo de elasticidade dos pinos metálicos (150-200
GPa)
(37)
. Esta particularidade, associada a cimentação adesiva, cria uma unidade
mecanicamente homogênea
(6)
. Isto faz com que o conjunto pino-cimento-adesivo-
25
dentina trabalhe mecanicamente como corpo único, distribuindo homogeneamenteas
tensões e minimizando a ocorrência de fraturas
(43)
. Caso elas ocorram, são
predominantemente localizadas em porções mais cervicais, o que facilita o processo
de reabilitação
(6)
.
Atualmente, as propriedades dos pinos de fibra devem satisfazer a
necessidades contrastantes. Deve-se atender aos princípios bem conhecidos pelos
quais um dente tratado endodonticamente é tanto mais resistente quanto maior for a
quantidade de estrutura remanescente
(44, 45)
. Por outro lado, condutos radiculares
finos pressupõem a utilização de pinos de menor diâmetro, e isto repercute em
menor resistência mecânica
(34)
.
Assim sendo, um pino com resistência e módulo de elasticidade elevado é
preferível, uma vez que pode ser usado em pequenos diâmetros permitindo maior
remanescente dental. Porém, caso haja um aumento considerável no módulo de
elasticidade do pino, este perde uma de suas qualidades, isto é, a similaridade ao
módulo de elasticidade da dentina
(34)
.
Entretanto, os pinos de fibra foram criticados com relação a sua resistência à
flexão e à adesão com materiais resinosos empregados na reconstrução da coroa
(5)
.
No caso da resistência à flexão (1050±50 MPa), esta sofre diminuição significativa
quando o material é submetido à ciclagem térmica
(3)
. Já em relação à adesão
destes pinos aos materiais que irão restaurar a parte coronária, embora eles tenham
mostrado resistência à fratura comparável às coroas de ouro, a presença de bolhas
e fendas na interface com o pino afeta negativamente, aumentando o risco da fratura
dos materiais reconstruidores sob cargas funcionais
(46)
. No entanto, existem
diferenças entre elas quanto às características estruturais e à resistência à fadiga
(42)
.
26
Contudo, a diversidade dos pinos ainda não proporcionou situação clínica
totalmente confiável. Sabe-se que o pino ideal deve transmitir a mínima tensão
residual ao dente, permitir fácil remoção para possível retratamento endodôntico e
possibilitar a suficiente retenção da restauração, sendo esta a sua principal função
(1)
.
Embora a retenção da restauração seja primordial, a falha neste princípio é a
maior causa de insucesso dos tratamentos com pinos de fibra. Isto se deve
provavelmente pelo rompimento da união entre o sistema adesivo e a dentina
radicular, e se deve a maior concentração de tensões nessa área, considerando-se
esta uma área crítica
(47, 48)
.
Mesmo que a interface sistema adesivo/dentina radicular seja problemática,
outra grande preocupação se concentra na interface cimento-pino. Foi comprovado
que a microinfiltração marginal que ocorre nos pinos de fibra deve-se,
principalmente, à diferença entre a rigidez de cimento e do pino que é maior do que
entre o cimento e o substrato dentinário, levando a possível fratura da interface
cimento-pino
(4)
.
O conhecimento da estrutura, composição e propriedades físicas dos pinos de
vidro é de suma importância no estudo da adesão entre ele, o cimento resinoso e a
dentina radicular, buscando minimizar as falhas adesivas e conseqüentes
insucessos clínicos.
27
2.2 Adesão do pino de fibra à estrutura dental
A retenção dos pinos de fibra de vidro tem sido muito investigada nos últimos
anos
(11, 16, 49, 50)
, uma vez que as propriedades mecânicas do mesmo atende às
necessidades clínicas
(4, 50)
.
É importante ressaltar o estudo das diferentes interfaces envolvidas na
adesão dos pinos de fibra à dentina radicular. Uma restauração envolvendo pino de
fibra tem pelo menos duas interfaces, uma entre o pino e o cimento resinoso e outra
entre o cimento/adesivo e a dentina radicular
(4)
. O sucesso das cimentações
adesivas dos pinos de fibra depende da efetiva união estabelecida e entre estas
diferentes interfaces.
Para a melhor compreensão deste complexo processo de adesão, este tópico
foi subdividido de acordo com os fatores relacionados às diferentes interfaces
encontradas, ou seja, entre dentina e cimento e entre cimento e pino.
2.2.1 fatores relacionados à interface entre adesivo/cimento e dentina
A adesão entre materiais restauradores e os tecidos duros tem sido estudada
há muitos anos. As primeiras pesquisas com adesivos dentinários ocorreram em
28
1949, com o desenvolvimento do primeiro adesivo à base de GPDM – dimetacrilato
de ácido glicerofosfórico, porém a sua utilização não alcançava uma união adequada
(51)
. Mas em 1955, foi proposto o uso de ácidos para alterar a superfície do esmalte,
tornando-a mais própria para adesão
(52)
. O condicionamento ácido do esmalte
promove ótima microrretenção mecânica, não sendo uma preocupação atualmente
quando associado a adesivos convencionais
(22)
.
Porém, o desafio atual é o desenvolvimento de agentes que possam aderir à
dentina e ao cemento
(53)
. A dentina é uma estrutura biológica complexa. Vários
componentes estruturais e as propriedades físicas deste substrato podem afetar
diretamente a adesão, como a matriz orgânica de colágeno, o reforço de
hidroxiapatita, e a distribuição e organização microestrutural destes elementos
(54)
.
Para alcançar a união entre este substrato tão heterogêneo e o material adesivo, é
necessária a penetração de monômeros resinosos na superfície de dentina
condicionada, criando embricamento micromecânico entre o colágeno e a resina,
assim formando camada híbrida ou zona de interdifusão
(55)
.
A criação de uma camada híbrida eficiente só é possível devido a um
adequado condicionamento da dentina. Este deve ser realizado com o auxílio de
ácidos inorgânicos (ácido fosfórico) ou orgânicos (metacrilatos carboxílicos).
O ácido mais utilizado para o condicionamento é o fosfórico, em
concentrações que variam entre 30 e 40%. Em geral são aplicados por tempos que
variam entre 15 e 30 segundos tanto em esmalte, como em dentina, seguido de
lavagem pelo mesmo período
(56)
. No substrato dentinário deve ser tomado cuidado
especial na remoção de água para evitar o colapsamento das fibras colágenas
(57, 58)
.
No entanto é importante salientar que além do colapsamento das fibras colágenas
da dentina ser prejudicial, o excesso de água também pode criar diluição do primer
29
hidrofílico, gerando espaços vazios na interface dentinária, prejudicando a união
entre estes substratos
(2, 10, 59)
.
Entretanto para superar a dificuldade em relação aos problemas causados
pelo excesso de secagem dentinária foram lançados os adesivos
autocondicionantes, nos quais ácidos orgânicos são utilizados em dentina e não
requerem o enxágüe após o condicionamento. Esses materiais possuem primers
contendo monômeros acídicos que conseguem dissolver parcialmente a smear layer
e penetrar nos túbulos dentinários, realizando hibridização ao incorporar parte da
smear layer
(60)
. Porém, o monômero ácido dos sistemas adesivos
autocondicionantes age de forma menos agressiva, desmineralizando a dentina em
menor quantidade, porém podendo alcançar valores elevados de resistência de
união
(61-63)
. Contudo, os sistemas adesivos de três passos, ou seja, aqueles no qual
é necessária a aplicação do condicionamento ácido, seguido pelo primer hidrofílico,
e agente de união hidrófobo são os que mostram os maiores valores de resistência
de união
(64)
, e com melhor desempenho em estudo clínico longitudinal
(65)
.
Esta categoria de sistemas adesivos remove a smear layer de dentina tanto
coronária como intra-radicular, proporcionando adesão mais confiável, sendo estes
sistemas adesivos chamados de Gold Standards. Desta forma a utilização destes
adesivos é interessante em estudos de resistência de união, independente dos
materiais ou técnicas a serem testados.
A smear layer intra-radicular é constituída de restos de matéria orgânica e
inorgânica, de instrumentos cortantes ou abrasivos, óleos, saliva e microorganismos.
Clinicamente, ela tem uma média de espessura de 1 a 5 µm
(66)
, no entanto a
profundidade dela para o interior dos túbulos dentinários pode variar de poucos
micrometros até 40 µm
(67)
. Esta camada é observada dentro dos canais radiculares
30
após instrumentação e é considerada bastante espessa
(67)
. Inicialmente a maior
preocupação com a presença desta camada dentro do canal era a possibilidade de
ter contaminação por bactérias presentes no conduto, após a obturação. Com isso,
muitas soluções irrigadoras são utilizadas para a remoção e provável
descontaminação do canal.
O hipoclorito de sódio (NaOCl), em diferentes concentrações, e o EDTA
(etileno diamino tetra-acético), são soluções empregadas com esta finalidade.
Porém, muitas vezes estes produtos não removem esta camada de smear, que em
junção com resíduos dentinários dissolvidos e restos bacterianos ocasionam o
aparecimento de debris
(68)
. Atualmente, sabe-se que a smear layer e também a
presença de debris ocasionados pelas substâncias que se mantêm dentro do canal,
devem ser removidos para aumentar a retenção dos pinos intrarradiculares
(69, 70)
.
Outro fator que influencia neste procedimento adesivo é a heterogeneidade
da dentina do conduto radicular. Esta pode influenciar na adesão do pino de fibra,
especialmente com relação à densidade e diâmetro dos túbulos dentinários A
morfologia da dentina avaliada nos canais radiculares em termos de orientação de
túbulos dentinários, densidade e mesmo aumento da área de superfície após
condicionamento mostra aumento muito maior da adesão na dentina do terço
cervical e médio
(7)
. Em outro estudo foi comprovado que a região cervical tem maior
resistência de união do que a região apical
(19)
.
Apesar das diferenças nas constituições regionais entre as diferentes porções
de dentina radicular, algumas propriedades mecânicas como resistência a tração,
são semelhantes em dentinas cervical coronária e radicular
(71)
. Foi verificado em
testes de resistência à tração, que as diferentes dentinas apresentavam valores
similares tanto quando foram tracionadas perpendicularmente à direção dos túbulos
31
dentinários (cervical: 60,3MPa; radicular 59,6MPa), como quando tracionadas
paralelamente aos túbulos (cervical: 36,7 MPa; radicular: 41,1).
O cimento de obturação endodôntica também pode influenciar na resistência
de união entre pinos de fibra e dentina radicular. A utilização de material para a
obturação endodôntica à base de eugenol pode afetar negativamente na
adesividade dos cimentos resinosos à dentina
(9)
. Muito embora, este cimento e a
dentina circundante possam ser removidos na preparação para a colocação do pino
de fibra, o ideal é não utilizar estes materiais para a obturação do conduto radicular
(72)
.
Todavia, estes não são os únicos fatores que interferem na resistência
adesiva entre cimento resinoso e dentina radicular. Tem-se ainda um substrato
dentinário com baixo potencial de hibridização
(73-75)
, alto fator C nos canais
radiculares
(10)
, dificuldade de fotopolimerização do cimento e adesivos dentro dos
condutos radiculares
(76, 77)
e também incompatibilidade química entre o sistema
adesivo e o cimento resinoso, como já foi relatado
(78, 79)
.
O alto fator C está relacionado à configuração da cavidade que é medida pela
razão entre as faces aderidas e as livres da restauração
(80)
. No caso de pinos
endodônticos o fator C é muito grande porque o número de paredes aderidas se
sobrepõe ao número de paredes livres, já que o conduto radicular tem apenas uma
parede livre que é a entrada deste.
Embora a configuração do conduto radicular não seja favorável, a falha
adesiva se dá normalmente pela incompatibilidade química entre adesivos de baixo
pH e o cimento, importante aspecto que pode interferir negativamente na
cimentação de um pino de fibra de vidro. Um estudo que avaliou a resistência de
união de quatro sistemas adesivos com diferentes pH, associados a duas resinas
32
compostas observou que os valores de resistência de união diminuem
consideravelmente quando usados os sistemas de baixo pH
(81)
.
Além dos fatores já citados, a adesão à dentina também pode ser influenciada
por outras variáveis como a contaminação pelo sangue, saliva e materiais de
preenchimento temporários
(82)
. Estes fatores se impõem tanto na interface adesiva
dos cimentos e dentina radicular como na interface cimento e pino, causando uma
diminuição dos valores de resistência adesiva.
Além dos fatores relacionados à interface cimento/adesivo e dentina, a
interação cimento-pino também interfere na resistência de união entre pino de fibra e
dentina radicular e por isso será discutida a seguir.
2.2.2 fatores relacionados à interface entre cimento e pino
Inicialmente, os pinos de fibra de carbono eram cimentados com o tradicional
cimento de fosfato de zinco
(83)
. Gradualmente, esta indicação foi sendo alterada
para os cimentos com propriedades adesivas à estrutura dental
(83)
, como os
cimentos: policarboxilato, ionômero de vidro e resinosos, sendo estes últimos os
mais usados atualmente
(37, 84)
.
Os cimentos resinosos existem desde o início dos anos 50 e a sua formulação
inicial foi baseada em um resina de metacrilato de metila
(85)
. Devido à alta contração
de polimerização, tendência de irritação pulpar, microinfiltração e dificuldades de
33
manipulação, esses materiais tiveram seu emprego limitado. Em 1973, a utilização
de cimento resinosos ativados quimicamente para a fixação de peças metálicas foi
descrita, iniciando o conceito de prótese adesiva
(86)
. Os cimentos resinosos
apresentavam algumas vantagens em relação ao tradicional cimento de fosfato de
zinco, como adesão às estruturas dentais e pouca solubilidade nos fluídos bucais
(84)
Atualmente os cimentos resinosos apresentam composição semelhante às
das resinas compostas utilizadas para restauração. A maioria é constituída por
matriz orgânica e por partículas de carga inorgânica recobertas por silano
(53)
.
Estes cimentos geralmente apresentam-se na forma de duas pastas, pó e
liquido ou dois líquidos viscosos. A sua polimerização pode ser desencadeada por
indução do sistema peróxido-amina (quimicamente ativados) ou por ativação através
da luz desencadeada pela canforoquinona (fotoativados). Inúmeros sistemas de
cimentação que utilizam ambos os mecanismos de polimerização são referidos
como cimentos de dupla polimerização ou duais
(87)
.
A dificuldade do acesso da luz do fotopolimerizador nas regiões mais
profundas do conduto radicular, como os terços médio e apical, tem causado
preocupação e gerado indagações a respeito da passagem de luz pelo pino intra-
radicular translúcido, e se esta é efetiva para a polimerização dos materiais
fotoativados em regiões profundas do conduto radicular. Esta é ainda uma dúvida de
muitos pesquisadores e clínicos que discutem e questionam a eficácia da
polimerização dos sistemas adesivos somente fotoativados dentro do canal
radicular.
Embora tenha ocorrido grande evolução nos cimentos resinosos nas últimas
décadas e o surgimento de cimentos resinoso que condicionem a dentina
(16)
, ainda
existe a necessidade da aplicação de sistema adesivo sobre a estrutura dental para
34
permitir melhor união desses cimentos sobre esta estrutura. Para a utilização em
conjunto aos cimentos resinosos é recomendável o uso em conjunto de sistema
adesivo
(88)
.
Os sistemas adesivos utilizados em associação aos cimentos resinosos e
indicados para a cimentação de restaurações indiretas ou de pinos intra-radiculares,
também podem ser polimerizados por ativação química, fotoativados ou por dupla
ativação. Os adesivos fotoativados apresentam como vantagem facilidade técnica
pelo fato de permitirem tempo maior de trabalho e por, geralmente, apresentarem-se
em frasco único. Entretanto, quando utilizados nessas indicações devem ser
aplicados com cuidado, para que a camada de adesivo polimerizada não fique
espessa, o que impediria o assentamento da restauração e/ou pino, e muitas vezes
pela escassez de luz fotoativadora na região apical. A maioria dos cimentos
resinosos utilizados para a cimentação de restaurações indiretas ou de pino de fibra
de vidro é de dupla polimerização, portanto, possuem essa associação de peróxido-
amina.
Muito embora todas estas dificuldades existam para a cimentação utilizando-
se cimentos resinosos, a cimentação do pino de fibra combinando cimento adesivo
de baixo módulo e sistema adesivo, mostrou-se mais eficaz em relação ao fosfato de
zinco e o ionômero de vidro
(4)
.
Um outro fator de suma importância para a cimentação de pinos de fibra no
conduto radicular é a diferença de propriedades mecânicas dos diferentes materiais
(cimento-pino-dentina). A combinação de diferentes materiais usualmente ocasiona
grande concentração de tensões quando uma carga é aplicada no sistema, muito
embora esta concentração de tensões seja menor do que na utilização de outros
tipos de retentores intra-radiculares. E esta concentração de tensões torna-se mais
35
perigosa quando aumenta mais a diferença de módulo de elasticidade entre os
diferentes materiais. No caso da cimentação do pino de fibra, as maiores diferenças
estão na rigidez entre o pino e o cimento resinoso, então, provavelmente o cimento
irá fraturar na interface com o pino. Esta afirmação é consistente com a prática
clínica
(4)
.
Em um estudo, foi avaliada a resistência à fratura da interface de quatro
sistemas de pinos e cimentos utilizando o ensaio de pull-out e também verificada a
distribuição de tensões pela análise de elementos finitos. Relatou-se que para os
diferentes tipos de fibras dos pinos não houve diferença estatística, provavelmente
devido à semelhança da matriz de resina epóxica. Porém foi observada distribuição
de tensões não uniforme significante no cimento resinosos
(4)
.
Outros fatores podem interferir positivamente na adesão entre o cimento
adesivo e os pinos de fibra. Um deles é o uso do agente silano
(37)
. Além disso, a
presença de BIS-GMA na superfície do pino determina maior afinidade e
compatibilidade adesiva entre os dois componentes
(37)
. Há também uma melhora na
adesão da interface entre pinos e restaurações resinosas da coroa quando o pino é
silanizado
(20)
. Além da aplicação de silano, outra maneira de se tratar a superfície
do pino é por meio de jateamento com partículas de óxido de alumínio (50µm)
(89)
.
Entretanto, este tipo de procedimento não é muito difundido entre os autores sendo
mais aplicado sobre superfícies metálicas e cerâmicas.
Independente do tipo de tratamento de superfície, o objetivo deste
procedimento é auxiliar não só no aumento do embricamento micromecânico com o
cimento resinoso, mas também, sua interação com o material de preenchimento que
será aplicado na porção coronária.
36
Embora inúmeros sejam os fatores que possivelmente interferem na adesão
entre o pino de fibra e a dentina radicular, a melhor maneira de se comprovar a
influência de cada um deles é empregando testes de resistência de união.
2.3 Tipos de teste de resistência de união para avaliar a retenção de pinos de
fibra em dentina radicular
A avaliação da eficácia de materiais adesivos às estruturas dentais é
geralmente baseada na mensuração da resistência de união entre as partes
envolvidas no processo. Esta é determinada pela aplicação de carga sobre corpos-
de-prova unidos sob tensões de cisalhamento ou tração, até que ocorra o
rompimento entre as partes. De uma forma geral, quanto maior a adesão entre a
estrutura dental e o material testado, mais este material resistirá às tensões
impostas pela contração de polimerização da resina e pela ação mecânica na
cavidade oral. Em estudo sobre ensaios de resistência adesiva em dentina coronária
foi observado que 80% dos ensaios utilizados foram de cisalhamento
(90)
.
Todavia, é de notório conhecimento que os testes de cisalhamento e tração
apresentam limitações e até mesmo problemas, como distribuições de tensões não
uniformes, grande número de fraturas coesivas e a dificuldade do perfeito
alinhamento nos ensaios de tração
(91)
. Sendo assim, pesquisadores buscaram
37
outros métodos para avaliar a resistência de união entre sistemas adesivos e
substratos dentais e introduziram os ensaios de microtração, push-out e pull-out.
Tais testes podem atuar como indicativo de como um determinado material se
comportaria in vivo. É importante salientar que um valor de resistência de união não
pode ser considerado como propriedade do material
(92)
. Os dados encontrados
sofrem influência dos fatores experimentais como, por exemplo, o tipo de compósito,
tamanho e geometria de amostra, e mecânica própria do ensaio
(24, 91)
.
Conseqüentemente, os valores absolutos do teste não devem ser usados para
extrair conclusões em comparação com outros estudos, servem mais como
ferramenta para comparar os resultados de diferentes grupos em um mesmo estudo
(32)
.
Isto pode ser comprovado nos dados publicados por diferentes pesquisadores
que mostram a resistência de união de um mesmo material podendo variar
(16, 19)
, e
ainda pela alta variabilidade do desvio padrão freqüentemente encontrado nestes
testes
(2)
. A variação dos resultados pode ser atribuída às variáveis inerentes da
superfície dentinária, como comentadas no item 2.2, diferenças de desenhos dos
testes in vitro e na distribuição de tensões adjacentes a interface
(53)
.
Em 1991, foi descrito alguns aspectos sobre a necessidade de se padronizar
os testes de adesão em laboratório. Verificou-se que para avaliar os fatores de
resistência de união, muitas são as variáveis que exercem influência marcante nos
resultados. O autor concluiu que, devido à grande variação de metodologias nos
testes, os resultados obtidos de diferentes laboratórios não podem ser comparados
(93)
. A literatura relata que com as limitações dos testes de resistência de união, os
valores encontrados em cada estudo devem ser examinados individualmente de
acordo com o contexto de sua execução
(94)
.
38
Para facilitar a compreensão das características dos diferentes ensaios
citados anteriormente, ou seja, microtração, push-out e pull-out, este tópico foi
subdividido de acordo com o tipo de teste.
2.3.1 ensaio de microtração
O teste de microtração foi desenvolvido em 1994 e idealizado para tentar
suprir algumas limitações encontradas nos ensaios de resistência de união
tradicionais, ou seja, para diminuir o número de fraturas coesivas da dentina
encontrado em inúmeros estudos de resistência adesiva
(92, 95-98)
. Os autores
verificaram que este teste permitiu avaliar a resistência de união entre os materiais
adesivos em pequenas regiões do tecido dental, diminuindo a variabilidade dos
resultados, e permitindo espécimes múltiplos de um único dente. Outra vantagem
que este teste mostrou foi a diminuição da interface adesiva, que por ser reduzida
apresenta melhor distribuição do estresse durante o ensaio, sendo assim, o número
de falhas coesivas na dentina é menor do que em testes mais tradicionais.
A explicação para o reduzido número de falhas coesivas nos espécimes no
teste microtração pode ser demonstrada pela teoria de Griffith
(99)
. Nesta, conclui-se
que materiais friáveis submetidos à tensão apresentam resistência à tração
diminuída a medida que aumenta a área do espécime. Isto se deve à distribuição
dos defeitos do material, uma vez que espécimes maiores, provavelmente contêm
39
defeitos maiores e, assim, maior concentração de tensão se comparados aos
espécimes menores. Desta forma, durante o carregamento do espécime, a
concentração de tensão nesses defeitos, inicia a formação e a propagação de
trincas resultando, consequentemente, na ruptura a níveis baixos de carga. Apesar
dessa teoria ter sido desenvolvida para materiais friáveis, ela também pode ser
aplicada para testes de adesão, explicando a relação inversa entre área e
resistência adesiva
(98)
.
No primeiro estudo do ensaio de microtração utilizou-se como substrato a
dentina coronária
(98)
, mas o primeiro registro da técnica de microtração em dentina
intra-radicular foi descrito em 1999, onde os autores fizeram uma revisão sobre o
ensaio de microtração, citando a possibilidade de realização deste teste também em
dentina intra-radicular
(15)
.
Em 2001, foi avaliada a resistência adesiva por meio de ensaios de
microtração de dois cimentos resinosos em diferentes regiões da dentina intra-
radicular: cervical, média, apical
(100)
. Os cimentos, um com condicionamento ácido
prévio (C&B Metabond/Sun Medical Co.) e outro com primer autocondicionante
(Panavia 21/Kuraray Co.), foram introduzidos diretamente dentro do canal radicular,
sem a utilização de pinos. Os autores não encontraram diferença entre os cimentos
quando comparados entre si, em nenhuma das três regiões. No entanto, foram
observadas diferenças regionais quando os materiais foram avaliados
individualmente, sendo que os valores obtidos na região cervical e média não foram
estatisticamente diferentes entre si, e foram significativamente maiores do que os
obtidos na região apical. Os autores consideraram elevados os resultados (até 23
MPa) e demonstraram que é viável realizar este ensaio em dentina intra-radicular.
40
Uma metodologia para ensaio de microtração em dentina intra-radicular
similar à descrita anteriormente
(100)
foi utilizada por outros autores
(9)
. Neste estudo
foi utilizado um cimento resinoso quimicamente ativado sem carga (C&B
Metabond/Sun Medical Co.) para avaliar duas regiões desta dentina, cervical e
média, usando ou não o eugenol. Os pesquisadores não verificaram diferenças de
resistência de união entre as regiões, tanto com quanto sem o eugenol. Dentro da
mesma região, quando o eugenol havia sido empregado, houve diminuição dos
valores, tanto na cervical (sem eugenol: 18,1MPa; com eugenol:13,6MPa) como na
média (sem eugenol: 17,3MPa; com eugenol 14,8MPa). Apesar das diferenças
numéricas, apenas a região cervical apresentou valores estatisticamente menores
na presença do eugenol.
Tem-se observado que muitos trabalhos já estão sendo realizados com o
ensaio de microtração para avaliar a resistência de união entre pino e dentina
radicular
(10, 101, 102)
, bem como alguma variação do teste originalmente desenvolvido.
Isso ocorre principalmente pela necessidade de avaliações em pequenas regiões
dos substratos estudados, geralmente substrato dental, que outros testes não
conseguiriam delimitar, como é possível com este ensaio. Além do melhor
delineamento das diversas regiões, proporcionado pelo ensaio de microtração, este
também é considerado, pela maioria dos pesquisadores, como o ensaio mais
confiável para avaliar a verdadeira interface adesiva entre o material adesivo e o
substrato de interesse
(16)
.
Outro estudo que buscou verificar a retenção de pinos com o ensaio de
microtração afirma que o teste de microtração disponibiliza mais informações do que
o teste de push-out ou pull-out tradicionais, que são utilizados para avaliar outras
variáveis, como o fator de configuração cavitária ou o processo de polimerização
(10)
.
41
Porém, em um estudo que comparava este ensaio com o de push-out foi
observado que ocorreu grande variabilidade dos resultados no teste de microtração
com alto número de falhas prematuras na resistência adesiva entre a dentina
radicular e pinos de fibra de vidro
(2)
.
Foram encontradas dificuldades na confecção dos corpos-de-prova,
especialmente quando realizados os entalhes para a obtenção da forma de
ampulheta, o que provavelmente transmitiu vibrações para a interface, e esta
aumentou o estresse de forma não controlável. Outra problemática encontrada foi a
grande dificuldade para limitar o contato da ponta da broca com a superfície do pino.
Além disso, foi observado elevado número de fraturas permanentes na obtenção dos
corpos-de-prova
(103)
.
2.3.2 ensaio de pull-out
Na literatura o ensaio de pull-out foi primeiramente descrito em 1975 no qual
foi analisada a influência do polimetilmetacrilato na fixação de parafusos em osso
(104)
. Este ensaio foi primeiramente utilizado em testes nas áreas de ortopedia,
neurocirurgia e passou e ser utilizado na Odontologia em 1976, no qual se verificou
a resistência de união entre ligas de metais não preciosos e a porcelana
(105)
. Porém
apenas em 1989, o ensaio de pull-out foi modificado para a utilização em dentina
42
radicular avaliando a resistência de união entre cimentos resinosos e este substrato
(106)
.
Em relação a este ensaio para medir a resistência de união entre pino de fibra
e dentina radicular, apenas em 2000 foi, então, avaliada a resistência de união entre
pinos de carbono com esta dentina, sendo o pino puxado de dentro do conduto
radicular
(21)
.
Outro estudo analisou a adesão entre pino de fibra e quatro tipos de resinas
compostas de baixo módulo de elasticidade com o auxílio do ensaio de pull-out e
também fez uso da análise de elementos finitos para verificar a distribuição de
tensões
(4)
. Os autores relacionam este específico teste in vitro para caracterizar
precisamente a interface entre pino e cimento. Porém, são poucas as pesquisas que
relatam esta metodologia
(5, 107-109)
.
Isto se deve ao seu elevado custo proveniente do grande número de pinos
utilizados. Em um estudo realizado em 2003 foram avaliados 4 tipos de pinos de
fibra e dois de cimentos resinosos em um teste de resistência de união pull-out
associado ao estudo de elementos finitos, os autores enfatizam que o teste de “pull
out” distribui melhor as tensões, e ainda é considerado capaz de medir
precisamente a resistência de união entre o pino e a dentina radicular, sendo assim,
um teste confiável
(21)
.
43
2.3.3 ensaio de push-out
Outro ensaio que pode ser empregado para medir a resistência adesiva entre
pinos de fibra de vidro e dentina radicular é o teste push-out ou de cisalhamento por
extrusão. A metodologia deste ensaio é largamente empregada para investigar
adesão e estabilidade mecânica de biomateriais ortopédicos em ossos
(110)
.
Este teste foi introduzido na Odontologia em 1970 para verificar a resistência
de união de diversos materiais restauradores pela extrusão de cilindros de
compósitos de discos dentinários da porção coronária. O autor sugere que apesar
das dificuldades na padronização da metodologia, como a difícil obtenção de
paralelismo e fixação do corpo-de-prova, este teste é viável e indicado para a
finalidade proposta
(111)
.
Estudos relatam que este teste proporciona uma melhor estimativa da
resistência de união quando comparado aos testes convencionais, pois ele força o
rompimento a ocorrer paralelamente à interface de adesão, obtendo-se,
verdadeiramente uma carga de cisalhamento
(17)
. Porém, os valores encontrados
para a resistência adesiva são maiores do que em outros testes e, possivelmente,
causados pela fricção durante o deslocamento, criando estresse na interface da
restauração
(20)
. Outra característica importante no teste de push-out refere-se à
possibilidade de se obter maior número de espécimes para um único dente, variando
apenas a profundidade no substrato radicular. E sua grande vantagem seria a
melhor simulação das condições clínicas
(91)
.
44
Em se tratando da medição da resistência de união entre pinos e dentina, o
teste push-out utiliza a resistência ao cisalhamento medida de múltiplos espécimes
no mesmo dente, variando apenas a profundidade do conduto radicular. Este
método oferece vantagens significativas em relação aos testes que proporcionam
um corpo-de-prova por dente, como o teste de cisalhamento e tração.
Contudo, o teste de push-out não deve ser considerado como sendo mais
confiável que o teste de microtração na avaliação da retenção de pinos de fibra em
canais radiculares. Pelo contrário, seus resultados estão de acordo com estudos
anteriores de engenharia, nos quais a maior contribuição da força de fixação é pelo
atrito que causa o deslizamento
(20)
.
Outra limitação inerente a este ensaio é a dificuldade de alinhamento da
carga. A aplicação da carga deve estar perpendicular ao corpo-de-prova e também
ser localizada exatamente na interface adesiva, e não apenas no pino, ou pior na
dentina radicular, podendo assim falsear os valores de resistência de união.
Na tentativa de minimizar estas limitações, foi desenvolvido no presente
estudo, um ensaio de push-out modificado. Este permiti que a carga seja aplicada
em toda a superfície do pino, padronizando então o local de aplicação da carga, já
que existe uma parte do pino sobressalente na face de aplicação da carga. Além de
possibilitar que a carga seja aplicada de forma perpendicular, uma vez que existe
uma parte do pino sobressalente na face oposta a de aplicação da carga. Estas
alterações na geometria dos corpos-de-prova foram elaboradas para tentar diminuir
as limitações inerentes ao ensaio de push-out convencional e na busca de um
ensaio de resistência de união que possa ser mais confiável.
Para a análise dos diferentes ensaios foi usada uma ferramenta desenvolvida
originalmente para análises estruturais na engenharia, a análise de elementos
45
finitos. Este método, que foi introduzido em 1956, é o mais avançado e eficaz
procedimento de análises de tensões, deformações e deslocamentos
(112)
. Apenas
em 1969 é que esta metodologia de análises de tensões foi trazida para a
Odontologia, quando foi analisado um dente incisivo superior por meio de relação
linear de força/deslocamento, na qual as forças aplicadas eram exclusivamente
verticais, e depois, horizontais
(113)
.
A análise de elementos finitos é uma técnica pela qual pode ser recriado
matematicamente o comportamento de um sistema físico determinado. Os
elementos finitos são subdivisões do modelo, pequenas o suficiente para tornar
viáveis as abordagens analíticas em cada um destes elementos e na combinação
dos seus efeitos
(114)
. Esta análise vem revolucionando diversas formas de pesquisa
sendo, atualmente, uma metodologia bastante eficiente e segura. O estudo de
retentores radiculares, sejam eles metálicos ou de fibras, bem como as restaurações
para reabilitação dos elementos dentários, já foram muito auxiliados por este tipo de
análise
(47, 115, 116)
.
Isto se deve principalmente porque a análise da distribuição de tensões em
dentes é muito complexa em relação à considerável quantidade de materiais
diferentes e, também, à complexa geometria. Sendo assim, simulações em modelos
computadorizados permitem uma interação simultânea entre as muitas variáveis
envolvidas em um estudo
(117)
.
O estudo especificamente dos pinos de fibra pela análise e elementos finitos
costumam ter o enfoque da diferença da distribuição de tensões entre estes pinos e
os metálicos. Em um estudo utilizando a análise de elementos finitos em duas
dimensões foi comprovado que pinos de fibra produzem menor concentração de
46
tensões na dentina radicular circundante à ponta do pino do que os pinos metálicos
(118)
. Outros estudos tiveram os mesmos resultados
(119, 120)
.
Para verificar a influência da profundidade e do diâmetro de tipos de pinos
intra-radiculares, uma pesquisa utilizou a análise por elementos finitos em 3
dimensões, e concluiu-se que os pinos devem ser cimentados com o máximo de
profundidade possível, obedecendo 5mm de remanescente de gutta-percha, sem a
preocupação com um diâmetro correto. Porém, na literatura um grande número de
estudos sobre dentes restaurados com pinos e coroas, é feito pela análise de
elementos finitos em duas dimensões
(116, 121)
. Considerando-se uma distribuição de
tensões idênticas em todas as secções verticais paralelas, a análise em duas
dimensões torna-se compatível com a realidade clínica
(116)
. Ainda que a análise de
elementos finitos em 3 dimensões seja mais precisa na descrição do estado real da
tensão, esta é muito mais trabalhosa e complexa, despendendo muito mais tempo
(116)
.
A análise de elementos finitos para verificação da distribuição de tensões
também já foi utilizada para avaliar a sensibilidade da resistência de união quanto ao
formato de corpo-de-prova e mudanças nas condições dos ensaios mecânicos
(122,
123)
. Estes estudos mostram a necessidade de um enfoque maior no formato de
alguns testes de resistência de união de resinas ou cerâmicas, na busca de uma
maior padronização entre os ensaios.
Para complementar os resultados encontrados pelos ensaios de resistência
de união e pela análise de elementos finitos é de suma importância a análise do
padrão de fraturas dos corpos-de-prova após a realização dos ensaios. Para isso foi
utilizada uma outra ferramenta que já auxiliou muitos estudos na área da
Odontologia, ou seja, a microscopia. Os diferentes tipos de microscopias,
47
principalmente a eletrônica de varredura e a de transmissão, são muito utilizadas
atualmente, porém elas necessitam que as amostras sejam desidratadas
(59)
, fixadas
(124)
, fatiadas
(125)
, polidas
(75)
além de outros procedimentos inerentes ao preparo da
amostra para observação no microscópio, como o vácuo. Outro tipo de microscopia
menos utilizada é a confocal a laser de varredura. Nesta modalidade de visualização
as amostras não necessitam de nenhum tipo de tratamento ou preparo prévio
(126)
o
que a torna muito utilizada em observação de amostras vivas ou frescas
(127)
.
Além disso, podem ser obtidas secções seriadas perfeitas de amostras, e
estas são capazes de mensurações quantitativas, bem como reconstruções em 3
dimensões com o auxílio do software próprio
(128)
. Para a análise do padrão de
fratura este tipo de microscopia, embora empregada
(126)
, ainda não foi muito
explorada na Odontologia, especialmente no que se refere a padrões de fratura.
Baseado nestas considerações é importante desenvolver um estudo que
compare os diferentes testes laboratoriais utilizando as mesmas variáveis, no âmbito
da adesão entre os pinos de fibra e os canais radiculares, para melhor entender os
resultados e até mesmo realizar uma análise crítica dos diferentes testes.
48
3 PROPOSIÇÃO
Avaliar e comparar os ensaios de microtração, pull-out e o de push-out, por
meio de parâmetros como:
• Valores de resistência de união obtidos experimentalmente entre pino de fibra
de vidro e a dentina radicular;
• Sensibilidade, ou seja, capacidade de apontar diferenças como as regiões
radiculares;
• Quantidade de falhas prematuras e sua inclusão;
• Variabilidade por meio do coeficiente de variação de cada ensaio;
• Padrão de fratura através da microscopia confocal de varredura;
• Distribuição de tensões por meio da análise de elementos finitos
49
4 MATERIAL E MÉTODOS
A realização de toda parte experimental desta dissertação foi aprovada pelo
Comitê de Ética em Pesquisa da Faculdade de Odontologia da Universidade de São
Paulo.
Quarenta dentes anteriores superiores extraídos por razões periodontais
foram cedidos pelo Banco de Dentes Humanos da Faculdade de Odontologia da
USP (BDH/FO-USP). Previamente ao estudo, os dentes foram limpos com curetas
periodontais (Duflex, SS White, Rio de Janeiro, RJ, Brasil) e armazenados em água
destilada a 37º C.
Neste estudo a adesão entre pino de fibra e dentina radicular foi avaliada
utilizando-se de ensaios de resistência de união encontrados na literatura, e ainda
foi proposta uma nova metodologia com a finalidade de buscar um método mais
confiável e reprodutível. Para esta avaliação também foram observados, além dos
valores de resistência de união de cada teste, análise por elementos finitos e outros
parâmetros como quantidade de falha prematura, padrão de fratura, e variabilidade
nos resultados de cada ensaio.
50
4.1 Ensaios mecânicos
Todos os dentes foram seccionados perpendicularmente ao longo eixo do
dente com auxílio de discos de carboril, refrigerados com água, imediatamente
abaixo da junção esmalte-cimento.
Os canais radiculares foram acessados com brocas tipo Gates (Dentsply
Maillefer, Ballaigues, Suiça) e o esvaziamento dos respectivos condutos foi feito com
limas tipo K (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Suiça), número 10, associando solução
de hipoclorito de sódio a 0,5% (Asfer, São Caetano do Sul, SP, Brasil). O
comprimento real de trabalho foi determinado quando a lima atingia o forame apical,
assim subtraía-se 1mm do comprimento, e transferia este valor para os demais
instrumentos a serem utilizados, no preparo químico mecânico do conduto. O
primeiro instrumento selecionado era aquele que se mostrava mais justo ao canal
(129)
.
A instrumentação do canal foi realizada com hipoclorito de sódio a 0,5%
(Asfer, São Caetano do Sul, SP, Brasil) até a lima de número 40, padronizando-se o
diâmetro do conduto (Figura 4.1). Após este procedimento efetuou-se a irrigação e
aspiração fina com 10ml de solução de EDTA-T a 17% (Fórmula e Ação, São Paulo,
SP, Brasil) seguidos de mais 10ml de solução de hipoclorito de sódio a 0,5% (Asfer,
São Caetano do Sul, SP, Brasil). Terminada a instrumentação, os canais foram
secos com cones de papel absorvente (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Suíça).
51
Figura 4.1-Fotografia da instrumentação do conduto radicular
Para a obturação dos condutos instrumentados foi utilizada a técnica de
condensação lateral, utilizando-se cones de guta-percha (Tanari, Manacapuru, AM,
Brasil) e cimento obturador AH Plus (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Suiça), o qual foi
manipulado de acordo com as instruções do fabricante. Após a obturação,
removeram-se os cones de guta-percha (Tanari, Manacapuru, AM, Brasil) em nível
cervical com calcadores de Paiva (Colgran, Bogotá, Colômbia) aquecidos, sendo
feito o vedamento da entrada dos condutos com cimento provisório de ionômero de
vidro Vidrion, (SS WHITE, Rio de Janeiro, RJ, Brasil).
Após 72 horas de armazenamento em água destilada a 37º C em 100% de
umidade, iniciou-se o preparo para os retentores intra-radiculares, com auxílio de
calcadores Paiva (Colgran, Bogotá, Colômbia), brocas tipo Gates e Largo (Dentsply
Maillefer, Ballaigues, Suiça), respeitando o limite apical do material obturador de
4mm, de acordo com as instruções de cimentação do pino de fibra de vidro.
A partir deste ponto, os dentes foram divididos em 4 grupos (n=10), de acordo
com o ensaio a ser realizado: microtração, push-out convencional, push-out
modificado” e pull-out
52
4.1.1 preparação das amostras para o ensaio de microtração
Dez raízes foram aleatoriamente selecionadas para o ensaio de microtração.
Após a desobturação parcial do canal radicular foi realizada, imediatamente, a
cimentação do pino de fibra no canal radicular. Para isto foi utilizado o sistema
adesivo Scothbond Multi Uso Plus (3M-ESPE, MN, USA), de acordo com as
instruções do fabricante. Este adesivo preconiza o condicionamento com um gel de
ácido fosfórico a 37% (3M-ESPE, MN, USA) no interior do canal radicular por 15
segundos, seguido da lavagem abundantemente pelo mesmo tempo. O excesso de
água foi removido do conduto com leve jato de ar e com cones de papel absorvente
(Dentsply Maillefer, Ballaigues, Suíça). Após a secagem, foi aplicado o sistema
adesivo, de acordo com as instruções do fabricante para cimentação de pinos de
fibra. Depois da aplicação do sistema adesivo, o cimento resinoso Variolink II
(Ivoclar/Vivadent, Scaan, Liechtenstein) foi manipulado segundo as instruções do
fabricante e injetado no conduto com auxílio de seringa Centrix (DFL, Rio de Janeiro,
RJ, Brasil) para, então, ser acomodado o pino de fibra e o conjunto fotoativado por
40 segundos.
Antes de serem colocados no conduto, os pinos de fibra de vidro FRC Postec
Plus n° 3 (Ivoclar/Vivadent, Scaan, Liechtenstein) sofreram processo de
desengorduramento por meio de limpeza com álcool, seguido de silanização com
agente pré-hidrolisado (Monobond S, Ivoclar/Vivadent, Scaan, Liechtenstein)
conforme especificações do fabricante.
53
Após 72 horas da cimentação dos pinos, as raízes foram fixadas com cera
pegajosa (Kota, São Paulo, SP, Brasil) e seccionadas perpendicularmente ao seu
longo eixo com o auxílio de um disco de diamante (Erios, São Paulo, SP, Brasil) sob
refrigeração constante em máquina de corte de precisão Labcut 1010 (Extec,
Enfield, CT, USA). As fatias tinham espessura média de 1mm (variação entre 0,9-
1,1mm), aferidas com paquímetro digital de precisão (Starrett-727-6/150, Itu, SP,
Brasil), variando de 0,9-1,1mm de espessura. Secções seriadas foram feitas até o
aparecimento da guta-percha na região apical. Embora mais de uma fatia possa ter
sido ensaiada para cada região, apenas a média de resistência de união de cada
região foi utilizada para os resultados.
Para finalizar o preparo do corpo-de-prova, cada fatia obtida recebeu dois
entalhes, diametralmente opostos, assemelhando-se ao formato de ampulheta
(Figura 4.2). Estes cortes foram feitos por meio de ponta de diamante em forma
tronco-cônica (FF 3195-KG, KG Sorensen, Barueri, SP, Brasil), montada em uma
peça de alta rotação e usada sob refrigeração. Os entalhes atingiram a superfície do
pino de fibra e foram feitos com constante observação no estereoscópio (Baush &
Lomb) com aumento de 25X para verificar a interface nos entalhes. As fatias com os
entalhes feitos foram devidamente identificadas e armazenadas na água, em
temperatura ambiente por uma semana.
54
Figura 4.2-Fotografia do corpo-de-prova para o teste de microtração
Previamente ao ensaio de microtração, cada corpo-de-prova teve os valores
do diâmetro do pino e da corda de circunferência encontrada entre os entalhes
medidos com o auxílio do estereoscópio (Baush & Lomb). Já a espessura da fatia foi
medida por meio de paquímetro digital de precisão de 0,01 mm (Starret, Itu, São
Paulo, Brasil). As extremidades dos corpos-de-prova foram cuidadosamente coladas
com adesivo a base de cianocrilato (Super Bonder
®
gel, Henkel Loctite, Seneis,
França) a garras adaptadas e desenvolvidas para o ensaio de microtração. O
conjunto foi fixado em máquina de ensaio universal (Kratos Dinamômetros, Embu,
SP, Brasil) e tracionado a velocidade de 0,5 mm/min até que a fratura ocorresse
(Figura 4.3). Neste momento o valor da carga em quilogramas era registrado e foi
feito o cálculo da resistência de união
(10)
.
55
Figura 4.3-Fotografia do corpo-de-prova colado na garra no ensaio de microtração
A resistência de união foi expressa em MPa através da divisão da carga no
momento da fratura (N) pela a área adesiva (mm
2
). E o comprimento exato da
interface adesiva foi encontrado calculando-se o arco da circunferência (Figura 4.4):
××=
−
r
C
senrA
2
2
1
θ
Onde:
A é o arco;
r é o raio do pino;
senθ é seno do ângulo formado entre a corda e o centro do pino de fibra;
C é a corda da circunferência;
c
r
?
c
r
θ
Arco
c
r
?
c
r
θ
Arco
Figura 4.4-Esquema para o cálculo do valor do arco, sendo que c é a corda, r o raio da circunferência
e θ o ângulo entre a corda e o centro do pino
A B
56
Após o arco ter sido calculado, a área adesiva foi encontrada da seguinte
maneira:
hAAdesivaÁrea ×=
Onde:
A é o arco de circunferência;
h é a espessura da fatia.
4.1.2 preparação das amostras para o teste de push-out
Para o teste de push-out também foi escolhido dez raízes aleatoriamente, e
estas, já com o canal radicular desobturado, tiveram o mesmo tratamento que as
raízes no ensaio de microtração, sendo utilizados os mesmos materiais. A
cimentação assim como o tratamento do pino de fibra, também foi realizada da
mesma maneira do que no ensaio de microtração.
As raízes foram fixadas com cera pegajosa (Kota, São Paulo, SP, Brasil) e
cortadas, sob refrigeração constante, na máquina de corte Labcut 1010 (Extec,
Enfield, CT, USA) em fatias de 1mm, aferida com paquímetro digital de precisão
(Starrett/ (Starrett, Itu, SP, Brasil) e variação de 0,9-1,1mm de espessura,
perpendicularmente ao seu longo eixo, com o auxílio de um disco de diamante e sob
refrigeração de água. Secções seriadas foram feitas até o aparecimento da guta-
57
percha na região apical, porém apenas a média de resistência de união de cada
região encontrada por meio dos valores das fatias correspondentes foi utilizada para
os resultados (Figura 4.5).
Previamente ao ensaio de push-out cada corpo-de-prova, também, teve os
valores do diâmetro do pino medidos com o auxílio do estereoscópio (Baush &
Lomb). Já a espessura da fatia foi medida por paquímetro digital de precisão de 0,01
mm (Paquímetro Eletrônico Digital 227- Starret).
Figura 4.5-Fotografia do corpo-de-prova para o teste de push-out
Cada corpo-de-prova foi colocado em um dos compartimentos próprios de
diferentes diâmetros, conforme a melhor adaptação, sempre com a base menor do
corte voltada para cima. Foram construídas pontas metálicas retas de diâmetros
variados, conforme o diâmetro do pino que seria ensaiado, sempre buscando uma
melhor adaptação, e estas foram posicionadas no centro do pino. A carga foi
aplicada no sentido apical-coronal, empurrando o pino através do maior lado da
amostra, e a fratura adesiva foi constatada pela extrusão do pino do canal radicular.
O conjunto foi ensaiado em máquina de ensaio universal (Kratos Dinamômetros,
Embu, SP, Brasil) e tracionado a velocidade de 0,5 mm/min até que a fratura
58
ocorresse (Figura 4.6). Neste momento, o valor da carga em quiilogramas era
registrado e foi feito o cálculo da resistência de união.
Figura 4.6-Fotografia do corpo-de-prova colado na base para o ensaio de push-out
A resistência de união foi calculada transformando-se a carga no momento da
extrusão (N) e dividindo esta pela área adesiva (mm
2
). A área adesiva foi encontrada
pela fórmula de tronco de cone:
( )
[
]
( )
[
]
{
}
5,0
2
2
rRhrRAdesivaÁrea −+×+×=
π
Onde:
π é a constante 3,1416;
R é o raio maior do pino de fibra;
r é o raio menor do pino de fibra;
h é a espessura da fatia.
A
B
59
4.1.3 preparação das amostras para o teste de push-out modificado
Foi proposto um ensaio de push-out modificado, que buscou suprir algumas
limitações do ensaio de push-out convencional, como a dificuldade em se aplicar a
carga exatamente na interface adesiva. Com isso, procurava-se não só reduzir o
número de fraturas coesivas de dentina, mas também garantir que a carga fosse
aplicada perpendicularmente à interface adesiva, buscando viabilizar uma alternativa
para os ensaios de resistência de união entre pino de fibra, cimento e dentina
radicular.
Para isso, dez raízes foram fixadas com cera pegajosa (Kota, São Paulo, SP,
Brasil) e cortadas, sob refrigeração constante, na máquina de corte Labcut 1010
(Extec, Enfield, CT, USA) em fatias de 1mm, aferida com paquímetro digital de
precisão (Starrett-727-6/150, Itu, SP, Brasil) e variação de 0,9-1,1mm de espessura,
perpendicularmente ao seu longo eixo com o auxílio de um disco de diamante.
Secções seriadas foram feitas até o aparecimento da guta-percha na região apical.
Em seguida, os pinos de fibra também foram cortados em três partes iguais
(cervical, média e apical), de aproximadamente 4mm de comprimento, com auxílio
de um disco diamantado de 0,1mm de espessura (KG Sorensen, Barueri, SP,
Brasil).
Para esse ensaio foram escolhidas três fatias de raiz, as que melhor se
adaptassem às porções pinos correspondentes, uma de cada região para serem
cimentados os pino (Figura 4.7). Todas as fatias das raízes foram condicionadas
60
com ácido fosfórico e seguiu-se o mesmo protocolo de aplicação de sistema adesivo
e de silanização do pino que dos outros ensaios.
Figura 4.7-Fotografia mostrando as três fatias de raiz
Após a aplicação do sistema adesivo, o cimento resinoso Variolink II
(Ivoclar/Vivadent Scaan, Liechtenstein), manipulado de acordo com as instruções do
fabricante, foi injetado nas fatias de dentina radicular com auxílio do sistema Centrix
(DFL, Rio de Janeiro, RJ, Brasil) para, então, ser acomodado às porções
correspondentes de pino de fibra com o auxílio de paralelômetro, e o conjunto
fotoativado por 40 segundos (Figura 4.8).
Figura 4.8-Fotografia da cimentação das porções de pinos nas fatias de raiz correspondentes com o
auxílio do paralelômetro
Cada terço de pino de fibra foi cimentado na fatia de dentina de maneira
perpendicularmente de modo que o pino transpassasse a raiz em 1mm de cada
61
lados (Figura 4.9). Depois, os corpos-de-prova foram devidamente identificados e
armazenados na água, em temperatura ambiente por uma semana.
Figura 4.9-Fotografia do corpo-de-prova de push-out, mostrando o transpasse do pino de fibra
Previamente ao ensaio de push-ou”, cada corpo-de-prova teve os valores dos
diâmetros maiores e menores do pino e da espessura da fatia medidos por
paquímetro digital de precisão de 0,01 mm (Paquímetro Eletrônico Digital 227-
Starret). Cada corpo-de-prova foi colocado em um dos compartimentos de diferentes
diâmetros utilizados no ensaio de push-out, conforme a melhor adaptação, sempre
com a base menor do corte voltada para cima. Uma única ponta metálica montada
foi posicionada no centro do pino transpassado. A carga foi aplicada no sentido
apical-coronal, empurrando o pino através do maior lado da amostra. A fratura
adesiva foi constatada pela extrusão do pino do canal radicular, assim como no
ensaio de push-out. As amostras foram ensaiadas em máquina de ensaio universal
(Kratos Dinamômetros, Embu, SP, Brasil) e tracionadas a velocidade de 0,5 mm/min
até que a fratura ocorresse (Figura 4.10). Neste momento, o valor da carga em
quilogramas era registrado e feito o cálculo da resistência de união.
62
Figura 4.10-Fotografia do ensaio de push-out modificado sendo realizado
A resistência de união foi calculada da mesma maneira que no ensaio
anterior, ou seja:
(
)
[
]
(
)
[
]
{
}
5,0
2
2
rRhrRAdesivaÁrea −+×+×=
π
Onde:
π é a constante 3,1416;
R é o raio maior do pino de fibra;
r é o raio menor do pino de fibra;
h é a espessura da fatia.
4.1.4 preparação das amostras para o teste de pull-out
Para os testes de pull-out, dez raízes foram primeiramente fatiadas com a
mesma espessura do que nos testes anteriores. Assim como no push-out
A B
63
modificado, cada raiz proporcionou três fatias, uma para cada região (cervical,
media, apical). Os pinos de fibra também foram cortados em três partes iguais com
auxílio de disco diamantado de 0,1 mm de espessura (KG Sorensen, Barueri, SP,
Brasil). Foram utilizados os mesmos materiais e as mesmas técnicas do que no
ensaio de push-out modificado.
Porém, na cimentação deixou-se 3,0 mm de pino de fibra sobressalente, no
lado de maior diâmetro pois ao invés de empurrar o pino, este foi fixado em uma
pinça e puxado até a extrusão do pino do canal radicular (Figura 4.11).
Figura 4.11-Fotografia do corpo-de-prova para o ensaio de pull-out.
Previamente ao ensaio, cada corpo-de-prova teve os valores dos diâmetros
maiores e menores do pino e da espessura da fatia medidos por um paquímetro
digital de precisão de 0,01 mm (Paquímetro Eletrônico Digital 227- Starret). Cada
corpo-de-prova foi colocado em um dos compartimentos próprios de diferentes
diâmetros. Porém a fatia de raiz ficava sob um anteparo e o pino era mantido por
pinças de diferentes diâmetros que eram utilizadas de acordo com a melhor
adaptação. A carga foi aplicada no sentido apical-coronal, puxando o pino através do
maior lado da amostra. A fratura adesiva foi constatada pela extrusão do pino do
canal radicular. O conjunto foi ensaiado em máquina de ensaio universal (Kratos
64
Dinamômetros, Embu, SP, Brasil) e tracionado a velocidade de 0,5 mm/min (Figura
4.12) até que a fratura ocorresse. Neste momento o valor da carga em quiilogramas
foi registrado e feito o cálculo da resistência de união.
Figura 4.12-Fotografia do corpo-de-prova do ensaio de pull-out sendo ensaiado
Para expressar a resistência adesiva em MPa, foi utilizada a mesma fórmula
que nos ensaios de push-ou”, ou seja:
( )
[
]
( )
[
]
{
}
5,0
2
2
rRhrRAdesivaÁrea −+×+×=
π
Onde:
π é a constante 3,1416;
R é o raio maior do pino de fibra;
r é o raio menor do pino de fibra;
h é a espessura da fatia.
A
B
65
4.2 Microscopia confocal de varredura
Após os ensaios mecânicos, todos os corpos-de-prova de todos os ensaios
foram analisados com o auxílio de microscópio confocal de varredura a laser (Carl
Zeiss Laser Scanning Systems - LSM510, META, Alemanha) e um comprimento de
onda excitatório de 488 nm foi usado. Toda a luz emitida entre 500-550 nm e acima
de 560 nm foi coletada por diferentes filtros. Todas as imagens, inclusive as em 3
dimensões foram processadas com a ajuda do software Zeiss LSM Image Browser,
(META, Alemanha). Ao todo foram analisados 163 corpos-de-prova.
Os espécimes, após a fratura, foram armazenados individualmente até a
realização da microscopia, mas não tiveram que passar por nenhum procedimento
específico. Foram obtidas fotomicrografias sempre com o mesmo aumento (de 100
vezes), para todos os espécimes.
As fraturas observadas foram classificadas em:
Fraturas adesivas entre pino de fibra e cimento;
Fraturas adesivas entre cimento e dentina;
Fraturas coesivas de cimento;
Fraturas coesivas de dentina;
Fraturas coesivas de pino.
66
4.3 Análise de elementos finitos
As etapas básicas para análise de uma estrutura por meio do método de
elementos finitos são: pré-processamento, criação da geometria externa da estrutura
baseado em modelo real; processamento geração do modelo, utilização das
propriedades mecânicas para malhagem do modelo e definição das condições de
contorno, que consiste na aplicação das cargas e restrições do deslocamento do
modelo; e pós-processamento, que consiste na análise dos resultados obtidos.
No pré-processamento, modelou-se a estrutura a ser analisada, informando-
se os contornos externos e internos de cada estrutura, assim como, o tipo de
interação entre as mesmas por meio de software CAD (Mechanical Desktop,
AutoDesk, USA) (Figura 4.13 A). No módulo de processamento, realizado em
software de análise de tensões (Ansys 9.0, Ansys Inc., Houston, USA), foram
geradas as áreas a partir das linhas (Figura 4.13 B), e os volumes a partir das áreas
(Figura 4.13 C). Nesta etapa duas propriedades mecânicas de cada estrutura foram
necessárias para que o programa possa resolver as equações: Módulo de
elasticidade e Coeficiente de Poisson, extraídos da literatura (Tabela 4.1). As
propriedades da dentina e cimento foram consideradas isotópicas, homogêneas e
linear-elástica; já o pino de fibra foi considerado ortotrópico (Tabela 4.2). A
malhagem de cada estrutura foi realizada com elemento de alta ordem de 20 nós,
com 3 graus de liberdade por nó (translação X, Y e Z), denominado SOLID186. Após
a análise da convergência da malha o tamanho de elemento foi definido com
0,05mm (Figura 4.13 D) para que, posteriormente, fossem aplicadas condições de
67
contorno no modelo, ou seja, carregamento (Figura 4.13 E) e restrições de
deslocamento (Figura 4.13 F). Finalmente, no pós-processamento foi selecionado o
critério específico para análise dos resultados, critério de von Mises.
Figura 4.13-Geração dos modelos numéricos de elementos finitos: A. Contornos externos obtidos no
CAD (Mechanical Desktop); B. Áreas independentes geradas no software de elementos
finitos (Ansys 9.0); C. Volumes independentes gerados a partir da soma das áreas; D.
Malha dos volumes representando cada estrutura; E. Aplicação de carga estática na
amostra; F. Restrição dos deslocamentos do modelo
Tabela 4.1-Propriedades mecânicas das estruturas
Material
Módulo de
elasticidade
(GPa)
Coeficiente de
Poisson
Referência
Dentina 20
0,31
(130)
Cimento
resinoso
8 0,30
(131)
68
Tabela 4.2-Propriedades mecânicas do pino de fibra
(120)
Propriedades
Pino de fibra de
vidro
Ex (MPa) 37000
Ey (MPa) 9500
Ez (MPa) 9500
ηxy
0,27
ηyz
0,27
ηxz
0,34
Gxy 3,10
Gyz 3,10
Gxz 3,50
Foram simulados os ensaios de microtração, push-out convencional, push-out
modificado e pull-out tanto para o pino cilíndrico quanto cônico, totalizando 8
modelos 3D. Para isto, as malhas de todos os modelos consistiram no mesmo
número de elementos para obter padrões de resolução proporcionais, sem erro de
cálculo de resultantes de um número de elementos diferentes.
A distribuição das tensões de um material sob carregamento é obtida
indiretamente por meio da mensuração das deformações sofridas. A capacidade
operacional do programa permite analisar as tensões tanto no modelo completo
como nas estruturas que o compõe, isoladamente e em diversas posições de
rotação ou translação. Permite também, por meio de cortes, a análise interna, em
qualquer ponto da estrutura, após o carregamento.
Uma forma de analisar conjuntamente todas as tensões que solicitam um
elemento da malha é a utilização do critério das tensões principais (von Mises). Este
critério baseia-se na energia de distorção de determinado material, isto é, da energia
relacionada com mudanças na forma do material (em oposição à energia
relacionada com mudanças no volume). Por esse critério, um componente estrutural
estará em condições de segurança, se o maior valor de energia de distorção por
unidade de volume do material permanecer abaixo da sua energia de distorção, por
69
unidade de volume. Salienta-se que as tensões de von Mises são sempre positivas,
e não é possível determinar se estas tensões são de compressão ou de tração
(114)
.
4.4 Análise estatística
Para a análise estatística, primeiramente, realizou-se a análise de variância
de cada ensaio separadamente, sendo a região do conduto radicular o fator único e
vinculado. Depois, foi realizada uma única análise com as todas as médias excluindo
o ensaio pull-out. Estas médias foram submetidas à análise de variância de dois
fatores, o fator ensaio e o fator região, sendo este vinculado. Para verificar a
significância da freqüência de fraturas prematuras em cada ensaio foi realizado o
teste de Fischer. Foram feitas análises estatísticas comparando a exclusão ou a
inclusão das fraturas prematuras, que quando incluídas tinham o seu valor de
resistência de união igual à zero. O teste de Tukey a 5% foi utilizado para a
comparação entre as médias de fatores ou interações significantes. A significância
foi determinada como p<0,05. A análise dos métodos de elementos finitos foi
realizada por meio de comparação quantitativa entre os modelos.
70
5 RESULTADOS
Como mencionado anteriormente, a análise dos resultados será feita
baseando-se não só nos valores de resistência de união e variabilidade de cada
ensaio, mas também considerando os parâmetros como quantidade de falha
prematura, padrão de fratura e variabilidade na distribuição de tensões por meio da
análise de elementos finitos. Serão mostrados primeiramente os resultados de
resistência de união de cada ensaio, seguido da interação dos resultados dos
diferentes ensaios.
Para os ensaios que mostraram a necessidade foram feitas duas análises,
uma incluindo as falhas prematuras com valores de resistência de união igual a zero
e outra sem incluí-las.
71
5.1 Ensaios Mecânicos
5.1.1 ensaio de microtração
Os valores médios e desvio-padrão da resistência de união (MPa), do grupo
experimental testado são descritos no Gráfico 5.1.
12,4
10,8
8,6
0
5
10
15
20
Região
MPa
cervical
média
apical
a
a
a
12,4
10,8
8,6
0
5
10
15
20
Região
MPa
cervical
média
apical
a
a
a
12,0
10,4 6,6
0
5
10
15
20
Região
MPa
cervical
média
apical
a
a,b
b
12,0
10,4 6,6
0
5
10
15
20
Região
MPa
cervical
média
apical
a
a,b
b
Gráfico 5.1-A.Resistência de união (MPa) entre pino de fibra e dentina radicular pelo ensaio de
microtração, variando as regiões do conduto radicular. B. O mesmo gráfico sendo
consideradas as falhas prematuras. Tukey=4,7
Pode-se notar que quando não há inclusão das falhas prematuras não houve
diferença estatística entre as diversas regiões do conduto radicular (p>0,05). Os
desvios padrões variaram de 4,4 a 3,6.
Quando as fraturas prematuras foram incluídas com valor igual a zero tem-se
diminuição dos valores de todas as médias, como pode ser observado no gráfico
B
A
72
5.1B, já que estas fraturas foram encontradas em todas as regiões da raiz. Porém,
além da diminuição dos valores das médias há mudança no valor do desvio padrão
que passa a variar de 5,0 a 3,4. Quando incluídas as falhas prematuras, a análise
estatística mostrou diferença significante entre as diversas regiões do conduto
radicular (p<0,05).
5.1.2 ensaio de push-out convencional
As médias de resistência de união e os desvio-padrão em MPa, do grupo
experimental testado podem ser observados no Gráfico 5.2.
11,5
6,2
3,4
0
5
10
15
20
Região
MPa
cervical
média
apical
a
b
b
11,5
6,2
3,4
0
5
10
15
20
Região
MPa
cervical
média
apical
a
b
b
11,4
5,9 3,4
0
5
10
15
20
Região
MPa
cervical
média
apical
a
b
b
11,4
5,9 3,4
0
5
10
15
20
Região
MPa
cervical
média
apical
a
b
b
a
b
b
Gráfico 5.2 -A.Resistência de união (MPa), entre pino de fibra e dentina radicular pelo ensaio de
push-out, variando as regiões do conduto radicular . Tukey=3,6. B. O mesmo gráfico, porém
sendo consideradas as falhas prematuras.Tukey=3,7
A
B
73
É possível notar no que no Gráfico 5.2 A houve diferença estatística entre as
diversas regiões do conduto radicular (p<0,05). Os desvios padrões variaram de 2,1
a 5,4.
Quando as fraturas prematuras foram incluídas com valor igual a zero tem-se
uma diminuição dos valores das médias com exceção da região apical, pois nesta
região não houve falha prematura (Gráfico 5.2 B) Há também diferença no valor do
desvio padrão que passa a variar entre 5,7 e 2,1. Quando são incluídas as falhas
prematuras mantém-se a diferença significante entre as diversas regiões do conduto
radicular (p<0,05).
5.1.3 ensaio de push-out modificado
As médias de resistência de união e os desvio-padrão em MPa, do grupo
experimental testado podem ser observados no Gráfico 5.3. Não foram encontradas
fraturas prematuras neste ensaio específico.
74
14,4
14,9
15,6
0
5
10
15
20
Região
MPa
cervical
média
apical
a
a
a
14,4
14,9
15,6
0
5
10
15
20
Região
MPa
cervical
média
apical
a
a
a
Gráfico 5.3-Resistência de união (MPa), entre pino de fibra e dentina radicular pelo ensaio de push-
out modificado, variando as regiões do conduto radicular
Não houve diferença estatística entre as diversas regiões do conduto radicular
(p>0,05). Os desvios padrões variaram de 3,7 a 6,0. Para o ensaio de push-out
modificado não houve fraturas prematuras.
5.1.4 ensaio de pull-out
As médias de resistência de união e os desvio-padrão em MPa, do grupo
experimental testado podem ser observados no Gráfico 5.4.
75
21,4
24,5 22,0
0
5
10
15
20
25
30
35
Região
MPa
cervical
média
apical
a
a
a
21,4
24,5 22,0
0
5
10
15
20
25
30
35
Região
MPa
cervical
média
apical
a
a
a
18,3 24,5 22,0
0
5
10
15
20
25
30
35
Região
MPa
cervical
média
apical
a
a
a
18,3 24,5 22,0
0
5
10
15
20
25
30
35
Região
MPa
cervical
média
apical
a
a
a
Gráfico 5.4-A.Resistência de união (MPa), entre pino de fibra e dentina radicular pelo ensaio de pull-
out, variando as regiões do conduto radicular . B.Idem gráfico A, porém considerando as
falhas prematuras
Nota-se que não houve diferença estatística entre as diversas regiões do
conduto radicular (p>0,05) quando não incluídas as falhas prematuras (Gráfico 5.4
A). Os desvios padrões variaram de 7,7 a 13,8.
Quando as fraturas prematuras foram incluídas, com valor igual a zero, tem-
se uma diminuição dos valores apenas nas médias da região cervical, já que elas
foram encontradas apenas nesta região (Gráfico 5.4 B). Há também a mudança do
desvio padrão, que passa a variar entre 8,8 e 13,8. A análise estatística, quando
incluídas as falhas prematuras não mostrou diferença significante entre as diversas
regiões do conduto radicular (p>0,05).
A
B
76
5.1.5 análise estatística considerando todos os ensaios
Para a análise variância de dois fatores (tipo de ensaio e a região do conduto
radicular) o teste de homogeneidade feito anteriormente, apresentou-se negativo. A
variância do ensaio de pull-out mostrou-se muito maior que as outras, o que tornava
a amostra não homogenia, então foi feita a análise de variância apenas com três
tipos de ensaios: microtração (mic), push-out (ps) e push-out modificado (psm).
A análise de variância mostrou diferença significativa entre os tipos de
ensaios (Gráfico 5.5 A), entre as diversas regiões do conduto radicular, cervical
(cer), média (med) e apical (api) (Gráfico 5.6 A) e entre as diversas interações
(p<0,05) (Gráfico 5.7).
10,7
7,1
15,0
0
5
10
15
20
Tipos de ensaios
MPa
Mic
"push-out"
"push-out" mod
b
c
a
10,7
7,1
15,0
0
5
10
15
20
Tipos de ensaios
MPa
Mic
"push-out"
"push-out" mod
b
c
a
9,6
6,9
15,0
0
5
10
15
20
Tipos de ensaios
MPa
Mic
"push-out"
"push-out" mod
b
b
a
9,6
6,9
15,0
0
5
10
15
20
Tipos de ensaios
MPa
Mic
"push-out"
"push-out" mod
b
b
a
Gráfico 5.5-A Resistência de união (MPa), entre pino de fibra e dentina radicular variando o tipo de
ensaio. Tukey=3,6. B Idem ao A sendo consideradas as falhas prematuras, Tukey=3,5
A
B
77
12,8
10,7
9,2
0
5
10
15
20
Região
MPa
cervical
média
apical
a
a,b
b
12,8
10,7
9,2
0
5
10
15
20
Região
MPa
cervical
média
apical
a
a,b
b
12,6
10,4 8,5
0
5
10
15
20
Região
MPa
cervical
média
apical
a
a,b
b
12,6
10,4 8,5
0
5
10
15
20
Região
MPa
cervical
média
apical
a
a,b
b
Gráfico 5.6-Resistência de união (MPa), entre pino de fibra e dentina radicular variando as regiões do
conduto radicular . Tukey=2,3. B Idem A sendo consideradas as falhas prematuras,
Tukey=2,4
12,4
10,9
8,6
11,5
6,2 3,314,4
14,9 15,5
0
5
10
15
20
Cervical Média Apical
Regiões
Resistência de união
microtração
push-out
push-out modificado
a,b
a,b,c
a,b,c,d
c,d,e,f
b,c,d,e
e,f
a
a
a
12,4
10,9
8,6
11,5
6,2 3,314,4
14,9 15,5
0
5
10
15
20
Cervical Média Apical
Regiões
Resistência de união
microtração
push-out
push-out modificado
a,b
a,b,c
a,b,c,d
c,d,e,f
b,c,d,e
e,f
a
a
a
Gráfico 5.7-Resistência de união (MPa), entre pino de fibra e dentina radicular levando em
consideração os tipos de ensaios e as regiões do conduto. Tukey=5,3
Foi feita a mesma análise estatística, porém levando-se em consideração as
falhas prematuras, que assumiram valor de resistência de união igual a zero. Esta
análise mostrou diferença significativa entre os tipos de ensaios (Gráfico 5.5 B),
A
B
78
entre as diversas regiões do conduto radicular (Gráfico 5.6 B) e entre as diversas
interações (p<0,05) (Gráfico 5.8).
11,9 10,4
6,611,4 5,8
3,314,4
14,9 15,5
0
5
10
15
20
Cervical Média Apical
Regiões
Resistência de união
microtração
push-out
push-out modificado
a,b,d
a,b,c,d,e
a,b,c,d,e
c,d,e,f
b,c,d,e,f
d,e,f
a
a
a
11,9 10,4
6,611,4 5,8
3,314,4
14,9 15,5
0
5
10
15
20
Cervical Média Apical
Regiões
Resistência de união
microtração
push-out
push-out modificado
a,b,d
a,b,c,d,e
a,b,c,d,e
c,d,e,f
b,c,d,e,f
d,e,f
a
a
a
Gráfico 5.8-Resistência de união (MPa), considerando as falhas prematuras, entre pino de fibra e
dentina radicular levando em consideração os tipos de ensaios e as regiões do conduto.
Tukey=5,6
Após a análise estatística, foram realizadas comparações das médias do fator
região entre o ensaio de pull-out e todos os outros, para possibilitar uma
comparação entre as médias dos diversos ensaios Tabela 5.1.
Tabela 5.1-Resistência de união (MPa) entre pino de fibra e dentina radicular levando em
consideração as regiões do conduto, variando os tipos de ensaio
Ensaio Cervical Média Apical
Pull-out 21,38
a
24,50
a
22,01
a
Microtração 12,41
b
10,82
b
8,65
b
Pull-out 21,38
a
24,50
a
22,01
a
Push-out 11,52
b
6,22
b,c
3,39
c
Pull-out 21,38
a,b
24,50
a
22,01
a,b
Push-out
modificado
14,44
b
14,92
b
15,56
b
79
5.2 Análise das falhas prematuras nos corpos-de-prova e variabilidade dos
ensaios
As falhas prematuras de todos os ensaios foram consideradas, pois este é um
fator importante quando os ensaios são analisados ou mesmo, comparados. O
ensaio de push-out modificado não mostrou fraturas prematuras. Já as falhas
prematuras de todos os outros ensaios estão relacionadas na Tabela 5.2
Tabela 5.2-Números de cps, falhas prematuras e porcentagem de falha dos ensaios de resistência de
união
Ensaio
Número total de
cps
Falhas
Prematuras
%
Microtração 54 8 14,81
Pull-out 30 1 3,33
Push-out 59 2 3,39
Push-out modificado 30 0 0
As falhas prematuras foram avaliadas estatisticamente pelo teste de Fisher
(p<0,05). Foram feitas análises comparando sempre dois ensaios simultaneamente
até que todos tivessem sido relacionados (6 análises). Todas as relações
mostraram-se não significante, apenas a comparação entre os ensaios de
microtração e push-out modificado mostrou diferença estatística. Sendo que o
ensaio de microtração apresentou o maior número de falhas prematuras (p<0,05).
Para o ensaio de microtração foi encontrada 1 falha na região cervical; 2 na
porção média e 5 na apical. Já no ensaio de pull-out a única falha encontrada foi na
região cervical. Para o ensaio de push-out houve 1 falha na região cervical e 1 na
região apical.
80
Para a análise da variabilidade de cada ensaio foi calculado o coeficiente de
variação (CV). Este índice permite a comparação entre todos os ensaios, já que é
encontrado em porcentagem e leva em consideração cada uma das médias (Tabela
5.3)
Tabela 5.3-Coeficiente de variação (%) de cada ensaio, com e sem falhas prematuras (FP)
Coeficiente de Variação (%)
Ensaio Com FP Sem FP
Microtração 43,73 37,59
Pull-out 50,52 46,16
Push-out 62,32 60,42
Push-out modificado 32,42
5.3 Análise do padrão de fratura
Para a análise do padrão de fratura foi utilizada microscopia confocal na qual,
todos os cps, logo após a fratura, foram analisados. Para cada ensaio foi feito um
gráfico de distribuição de freqüência de acordo com os diversos tipos de fraturas já
citados (Gráfico 5.9). Ainda que todas as amostras tenham sido avaliadas, apenas
as fotos das mais representativas e ou mais freqüentes estão ilustradas neste
capítulo.
81
0
10
20
30
Microtração
Fratura adesiva entre pino e cimento Fratura adesiva entre cimento e dentina"
Fratura coesiva de cimento Fratura Coesiva de dentina
Fratura Coesiva de pino
Pull-out Push-out Push-out modificado
0
10
20
30
Microtração
Fratura adesiva entre pino e cimento Fratura adesiva entre cimento e dentina"
Fratura coesiva de cimento Fratura Coesiva de dentina
Fratura Coesiva de pino
Pull-out Push-out Push-out modificado
Gráfico 5.9-Distribuição de freqüência dos diversos tipos de padrão fraturas para os diferentes
ensaios
O ensaio de microtração obteve 56,5% das fraturas na interface entre pino e
cimento (Figura 5.1) o segundo padrão mais freqüente foi coesivo de cimento
(Figura 5.2) com 34,8%, seguida pela fratura adesiva entre cimento e dentina
(6,5%). O ensaio não mostrou fratura coesiva de dentina, mas foi possível observar
fratura coesiva de pino em 2,2%.
82
Figura 5.1-Imagens do padrão de fratura adesiva entre pino e cimento, no ensaio de microtração. A.
fotomicrografia da dentina (D) com a camada de cimento (C). B. mostra a outra parte do
corpo-de-prova sem o cimento no pino (P) sendo também possível observar a porção de
cimento (C) e dentina (D)
Figura 5.2 Imagens do padrão de fratura coesiva de cimento no ensaio de microtração. A.
fotomicrografia da dentina (D) com a camada de cimento (C). B. mostra a outra parte do
corpo-de-prova com o cimento (C) no pino (P).
A
B
B
A
83
Para o ensaio de pull-out, 70% das fraturas foram adesivas entre pino e
cimento (Figura 5.3) e os demais 30% foram falhas coesivas do cimento (Figura 5.4).
Não ocorreram os outros tipos de fraturas.
Figura 5.3-Imagens do padrão de fratura adesiva entre cimento e pino, no ensaio de pull-out. A.
fotomicrografia da dentina (D) com a camada de cimento (C) as setas mostram falhas no
cimento. B. mostra o pino (P)
Figura 5.4-Imagens do padrão de fratura coesiva do cimento A-.fotomicrografia da dentina (D) com a
camada de cimento (C). B. mostra o pino (P) e uma camada de cimento (C)
Já para o ensaio de push-out, as fraturas foram mais homogeneamente
distribuídas entre todos os padrões 35,7% das fraturas foram adesivas entre cimento
e pino (Figura 5.5) 26,8% foram coesivas de dentina (Figura 5.6) 23,2% foram
B
A
B
A
84
adesivas entre cimento e dentina (Figura 5.7) 10,7% foram fraturas coesiva de
cimento (Figura 5.8) e 3,6% coesivas de pino.
Figura 5.5-Imagens do padrão de fratura adesiva entre cimento e pino no ensaio de push-out. A.
fotomicrografia da dentina (D) com a camada de cimento (C) as setas mostram falhas no
cimento. B. mostra o pino (P)
Figura 5.6-A. imagens do padrão de fratura coesiva da dentina (D) no ensaio de push-out, e a seta
mostra a fratura. B. mostra um corpo-de-prova intacto com os diferentes componentes
dentina (D), o cimento (C) e o pino (P), a seta mostra a adaptação do pino
A
B
A B
85
Figura 5.7-Imagens do padrão de fratura adesiva entre cimento e dentina no ensaio de push-out. A.
fotomicrografia da dentina (D). B. mostra o pino (P) com a camada de cimento (C), as setas
indicam a falta de adaptação na interface entre pino e cimento
Figura 5.8-Imagens do padrão de fratura coesiva de cimento no ensaio de push-out. A.
fotomicrografia da dentina (D) e da camada de cimento (C), a seta indica uma partícula
de cimento que não se desprendeu totalmente. B. mostra o pino (P) com a camada de
cimento (C)
Quando o ensaio de push-out foi modificado a maioria das fraturas foi entre
pino e cimento, 90% (Figura 5.9). Não ocorreram fraturas adesivas entre cimento e
dentina, nem coesivas de pino. Fraturas coesivas de cimento foram 6,7% (Figura
5.10), e de dentina 3,33%.
A B
A B
86
Figura 5.9-A. Imagens do padrão de fratura adesiva entre pino e cimento (C) no ensaio de push-out
modificado, onde D representa a dentina. B. mostra um pino (P) sem resquícios de cimento
Figura 5.10-Imagens do padrão de fratura coesiva de cimento (C). A. fotomicrografia da dentina (D) e
da camada de cimento (C). B. mostra o pino (P) com a camada de cimento (C)
O padrão de fratura mais freqüente foi adesiva entre pino e cimento e o
menos freqüente foi coesiva de pino. Em poucos corpos-de-prova foram observadas
falhas como, por exemplo, bolhas no cimento (Figura 5.3).
A
B
A
B
87
5.4 Análise de elementos finitos
5.4.1 microtração
Os resultados do ensaio de microtração (Figura 5.11) demonstram que não há
homogeneidade de tensões ao longo da interface adesiva. Verifica-se clara
concentração de tensões na borda da dentina e na lateral do pino e do
remanescente de cimento na região dos entalhes laterais, independente do tipo de
pino. O fator concentrador de tensões é evidenciado neste tipo de ensaio, pois as
tensões que são concentradas na região lateral geram tensões resultantes
cisalhantes das tensões ao longo da interface adesiva e, portanto na região central
da amostra acaba por gerar resultante cisalhante. Os modelos tanto de pino
cilíndrico quanto cônico mostraram maior concentração de tensões na dentina. O
aumento da espessura de cimento acentua a concentração de tensões na estruturas
adjacentes ao entalhe lateral que apresenta maior módulo de elasticidade que o
cimento. Os modelos de pinos cônicos (Figura 5.11 C e D), que representam maior
espessura de cimento, resultam em maior concentração de tensões na interface
cimento dentina que nos pinos cilíndricos (Figura 5.11 A e B). Quando comparadas
todas as figuras, não se verificou variação das distribuições de tensões na face
frontal e posterior das amostras de microtração.
88
Figura 5.11-Resultados das tensões de von-Mises dos modelos para ensaio de microtração A. face
frontal e lateral para modelo de pino cilíndrico; B. face posterior e lateral esquerda do
modelo de pino cilindro; C. face frontal e lateral direita de modelo de pino cônico; D. face
frontal e laterla esquerda de modelo de pino cônico
5.4.2 push-out
Os resultados do ensaio de push-out convencional (Figura 5.12) demonstram
altos valores de tensões geradas no interior do pino, que podem favorecer a falha
A B
C D
89
coesiva dos pinos. As tensões na interface adesiva são fortemente maiores na
interface cimento-pino do que na interface cimento-dentina. As tensões em ambas
as interfaces, embora com intensidades diferentes, apresentam homogeneidade de
distribuição ao longo de toda a circunferência do pino e da dentina, com exceção da
região localizada sobre a área de alívio da base de sustentação das amostras. O
entalhe na base de sustentação resultou em transferência das tensões para a borda
do apoio, principalmente na base da amostra (face contrária à que recebeu a
aplicação da carga). Grande diferença foi verificada na distribuição das tensões
entre os modelos de pino cilíndrico e cônico. Os pinos cilíndricos (mesma espessura
de cimento- Figura 5.12 A e B) mostraram maior homogeneidade de tensões na face
superior e inferior da amostra. Por outro lado, no modelo de pino cônico (variação da
linha de cimento) as tensões se acentuaram na interface adesiva entre pino e
cimento na base da amostra. Quando comparadas todas as figuras deste ensaio,
verifica-se variação das distribuições de tensões na face frontal e posterior das
amostras, principalmente nos pinos cônicos (Figura 5.12 C e D).
90
Figura 5.12-Resultados das tensões de von-Mises dos modelos para ensaio de push-out
convencional A. face superior e lateral oposta ao entalhe da base do modelo de pino
cilíndrico; B. face inferior e lateral oposta ao entalhe da base do modelo de pino cilindro;
C. face superior e lateral oposta ao entalhe da base do modelo de pino cônico, C. face
inferior e lateral oposta ao entalhe da base do modelo de pino cônico
A B
C D
91
5.4.3 pull-out
O ensaio de pull-out mostrou marcante concentração de tensões no pino, o
que se reflete na interface pino-cimento (Figura 5.13). Em relação ao apoio usado no
ensaio experimental e simulado na análise computacional, este ensaio causa
concentração de tensões no lado de aplicação da carga, e o vão livre do apoio
causa grande interferência na distribuição das tensões, pois resulta em
concentração de tensões na face oposta à da aplicação de carga. Já na face oposta
aplicação de carga verifica-se pequena intensidade de tensões o que demonstra a
alta concentração na face de apoio, correspondente ao local de aplicação de carga
(Figura 5.13B e D). Os modelos de pinos cilíndricos (Figura 5.13A e B)
demonstraram melhor distribuição de tensões que os modelos de pinos cônicos,
devido à maior espessura de cimento nestes últimos. A maior espessura de camada
elástica do cimento aumenta a concentração de tensões na interface com o material
de maior módulo de elasticidade (pino de fibra de vidro). Outro reflexo desta
variação de espessura de cimento é refletida pelo aumento das tensões na base da
dentina em contato com o suporte das amostras (Figura 5.13 C).
92
Figura 5.13-Resultados das tensões de von-Mises dos modelos para ensaio de pull-out. A. face
inferior correspondente a de aplicação de carga e lateral correspondente ao entalhe da
base do modelo de pino cilíndrico, B. face superior oposta à aplicação de carga e lateral
correspondente ao entalhe da base do modelo de pino cilíndrico, C. face inferior
correspondente a de aplicação de carga e lateral correspondente ao entalhe da base do
modelo de pino cônico, D. face superior oposta à aplicação de carga e lateral
correspondente ao entalhe da base do modelo de pino cônico
A B
D C
93
5.4.4 push-out modificado
O vão livre do apoio no ensaio de push-out modificado causa concentração de
tensões na mesma face da aplicação de carga (Figura 5.14 B). Na face oposta da
aplicação da carga a concentração de tensões se dá na borda do apoio circundante
ao vão livre da base de apoio (Figura 5.14 A e C). Este ensaio resulta em
distribuição de tensões não uniforme entre a face de aplicação de carga e a face
oposta. Em ambos os pinos as tensões se concentram em maior intensidade na
interface pino-cimento, com maior intensidade no pino cilíndrico (Figura 5.14 A e B).
Na região correspondente ao entalhe verifica-se maior transferência de tensões para
a dentina e para a interface dentina e cimento.
94
Figura 5.14-Resultados das tensões de von-Mises dos modelos para ensaio de push-out modificado.
A. face superior correspondente a aplicação de carga e lateral correspondente ao entalhe
da base do modelo de pino cilíndrico, B. face inferior e lateral correspondente ao entalhe
da base do modelo de pino cilindro; C. face superior correspondente a aplicação de carga
e lateral correspondente ao entalhe da base do modelo de pino cônico; D. face inferior e
lateral oposta ao entalhe da base do modelo de pino cônico
A B
D C
95
6 DISCUSSÃO
Diversos estudos têm sido descritos na literatura avaliando a resistência de
união de sistemas adesivos e cimentos resinosos em dentina radicular
(6, 12, 17)
.
Entretanto os valores variam muito conforme a metodologia empregada, o preparo
do substrato, os materiais utilizados, dentre outros fatores.
Um dos fatores que pode influenciar nos estudos de resistência de união é o
tipo de ensaio utilizado. Esta é uma variável complexa que ainda não foi
completamente padronizada
(117)
, e dificulta a comparação entre dos resultados
obtidos por diferentes autores. Para comparar os diferentes ensaios ou mesmo
buscar um teste mecânico mais confiável, fez-se necessário um estudo mais
aprofundado dos diferentes ensaios em uma mesma pesquisa.
Este estudo deve levar em consideração fatores como a quantidade de falhas
prematuras, variabilidade das médias obtidas, capacidade de um ensaio de apontar
diferenças e distribuição de tensões. Sendo assim, a comparação entre os ensaios
de microtração, push-out convencional e modificado e pull-out para medir a
resistência de união entre pinos de fibra e dentina radicular será discutida sob estes
diversos parâmetros.
Um fato bastante curioso tem chamado atenção, pois alguns estudos na
literatura citam ou até comparam em suas discussões, os valores de resistência de
união encontrados com os resultados de outros estudos que utilizam diferentes
ensaios
(100, 132)
. Como exemplo, valores de resistência de união de determinado
estudo obtidos com o ensaio de microtração sendo comparado a valores de outro
96
estudo que realizou o ensaio de pull-out. Embora a comparação possa ser aceita
apenas para indicar o material que obteve maior ou menor resultado
(32)
, pode-se
perceber pelo presente estudo que os diversos testes possuem características muito
diferentes, a começar pela diferença de sensibilidade entre eles. Esta sensibilidade
pode ser entendida pela capacidade de determinado ensaio encontrar diferenças
estatísticas para uma determinada variável. Isto ficou demonstrado na pesquisa com
o exemplo da falta de sensibilidade dos ensaios de push-out modificado ou até
mesmo o pull-out. Eles não mostraram diferenças estatísticas entre as diversas
regiões radiculares, diferentemente dos outros dois ensaios.
O fato de alguns ensaios detectarem esta diferença e outros não torna a
comparação entre os diferentes testes inválida. Em relação ao ensaio de
microtração no presente estudo, o fato deste teste detectar ou não diferença entre
os terços radiculares está relacionado com a inclusão ou não no resultado das falhas
prematuras. Quando estas não são levadas em consideração, não são encontradas
diferenças estatísticas significantes nas diferentes regiões (Gráfico 5.1 A). Isto se dá
devido a uma diminuição da variabilidade da amostra. Outros estudos que utilizaram
o mesmo tipo de ensaio para avaliar as regiões de dentina radicular também não
encontraram diferença estatística, porém em nenhum destes foi descrito o
tratamento tido com as falhas prematuras
(133, 134)
.
Neste estudo, quando as falhas prematuras são incluídas no ensaio de
microtração é possível detectar diferença entre os diferentes terços, com os maiores
valores encontrados para a região cervical. Um outro estudo que analisou por meio
do ensaio de microtração a relação entre sistemas adesivos polimerizados
quimicamente e fotopolimerizáveis através de um pino translúcido, encontrou
diferenças estatísticas significantes entre as diversas regiões, tendo a região
97
cervical, também, os maiores valores. Neste estudo também foram incluídas as
falhas prematuras com valores iguais a zero
(132)
.
Em relação ao ensaio de push-out a inclusão ou exclusão das falhas
prematuras não alterou o fato das diferentes regiões mostrarem diferenças
estatísticas. Para ambas as condições, a região cervical mostrou os maiores valores
em comparação a região média e apical (Gráfico 5.2). Estes resultados estão de
acordo com outros estudos utilizando o mesmo ensaio
(13, 76)
.
Já o ensaio de push-out modificado não mostrou diferença estatística
significante entre as diversas regiões (Gráfico 5.3). O que talvez possa ser explicado
pelo fato de que os corpos-de-prova foram confeccionados após os cortes das fatias
de dentina radicular, sendo que todo o processo adesivo e de fotoativação foi feito
em fatias de dentina e não apenas pela entrada do canal.
A mesma ausência de diferença estatística entre as regiões foi encontrada no
ensaio de pull-out (Gráfico 5.4), no qual, os corpos-de-prova também foram
confeccionados após o corte das raízes. Além disso, os resultados destes dois
ensaios podem ser baseados no fato de que a completa polimerização ao longo do
canal tanto do sistema adesivo como do cimento resinoso, talvez influencie mais na
adesão de um pino de fibra
(2, 134)
do que a morfologia da dentina do conduto
radicular
(7)
. Pois quando as fatias são polimerizadas individualmente não ocorre
diferença estatística significante entre as regiões, ao contrário de quando a
polimerização do sistema adesivo e do cimento resinoso é feita apenas pela entrada
do canal, sendo encontrados maiores valores na região cervical em relação à região
apical.
Isto porque clinicamente, a fotoativação é feita a partir da região cervical, e
tanto o sistema adesivo quanto o cimento resinoso são duais, ou seja, de ativação
98
dupla. Desta forma, estes materiais na região cervical, então, irão se polimerizar
principalmente pelas reações desencadeadas pela luz, enquanto que na região
apical, via reações químicas. Já foi comprovado que as propriedades mecânicas de
cimentos resinosos duais são melhores depois da fotoativação em comparação aos
mesmos apenas quimicamente ativados
(135)
. Portanto as propriedades destes
cimentos devem ser diferentes ao longo do conduto radicular devido a menor
irradiância nas regiões mais profundas e pode ainda afetar a resistência de união
destes com a dentina do conduto radicular
(134, 136)
.
Embora os ensaios de push-out modificado e pull-out não tenham mostrado
diferenças entre as regiões, eles tiveram as menores porcentagens de falhas
prematuras. A inclusão ou não destas nos resultados, ressaltou a controvérsia
existente na literatura em relação à consideração sobre a obtenção dos valores das
unidades amostrais. Na literatura há uma pesquisa que optou por não incluir os
corpos-de-prova fraturados prematuramente na média por considerar que as fraturas
foram igualmente distribuídas por todos os grupos
(10)
. O mesmo, contudo, não
aconteceu neste experimento, e assim, a inclusão ou exclusão destas na média foi
levada em consideração, sendo realizadas sempre duas análises estatísticas, uma
com as falhas prematuras e outra sem.
A diminuição das médias de resistência de união neste estudo devido à
inclusão das falhas prematuras foi notada em apenas alguns grupos como, por
exemplo, no ensaio de pull-out onde houve uma redução na média apenas da região
cervical, enquanto as demais regiões mantiveram os mesmos valores de resistência
de união. Já para a microtração, as regiões cervical e apical mostraram redução dos
valores das médias. Mediante a esta heterogeneidade da distribuição das falhas
99
prematuras, a não inclusão destes valores falseia os resultados, já que apenas os
corpos-de-prova mais resistentes seriam testados
(24)
.
A discrepância dos valores de resistência de união dos ensaios quando
avaliados individualmente, tanto com ou sem falhas prematuras, indicou a
necessidade da análise conjunta de todos os ensaios. Porém, a inclusão do ensaio
de pull-out tornava a amostra não normal, o que impediu a análise de variância de
ser feita com os quatro ensaios. Por isso, foi feita a análise estatística dos três
ensaios e depois uma comparação das médias de cada ensaio com as médias do
ensaio de pull-out.
Quando as falhas prematuras são excluídas da análise, os resultados do
ensaio de push-out modificado mostram os maiores valores, seguidos pelo ensaio
de microtração, e o push-out com as menores médias de resistência de união
(Gráfico 5.5 A). Em decorrência da inclusão da falhas prematuras e devido à alta
porcentagem destas no ensaio de microtração (14,8%), houve diminuição nas
médias para este ensaio, e também aumento do coeficiente de variação dos ensaios
de microtração e push-out (43,7% e 62,3%, respectivamente), estes ensaios passam
a ser estatisticamente semelhantes e com menor média do que o ensaio de push-out
modificado, que não possui falhas prematuras (Gráfico 5.5 B).
Em relação às menores médias encontradas para ensaio de push-out, elas
não estão de acordo com um trabalho de 2005, que propõe que além da adesão
química e do embricamento micromecânico, uma força de fricção também auxilia a
resistência de união, aumentando-a. Isto é, quando uma força compressiva é
aplicada no topo de um compósito como o pino de fibra de vidro, a fricção causada
pelas fibras e a matriz circundante causam tensôes de cisalhamento aumentando as
médias de resistência de união
(137)
.
100
Os baixos valores de resistência de união, quando utilizado o ensaio de push-
out, podem ser explicados pelo local de aplicação da força. Neste teste, a carga é
aplicada mais próxima da interface adesiva, que é o elo mais fraco, do que nos
outros ensaios. Com isso, ao invés de ocorrer dissipação das tensões, há
concentração destas na interface adesiva, como pode ser visto na Figura 5.12, de
modo que o corpo de prova se fratura mais rapidamente e com uma menor força.
Porém, devido ao complexo procedimento que é a aplicação da carga neste
ensaio, o tipo de fratura na interface adesiva (entre pino e cimento e entre cimento e
dentina) embora seja o mais freqüente (58,9%), é seguido de aumento da freqüência
dos outros tipos de fratura em comparação aos outros testes. O aumento das
fraturas coesivas de dentina com 26,8%, além das fraturas coesivas de cimento
(10,7%) e, também, as coesivas de pino (3,6%), sendo estas causadas pela
concentração de tensões na superfície do pino, podem falsear os valores de
resistência de união.
Na tentativa de superar todas as limitações do ensaio de push-out, que é o
mais usado atualmente, foi elaborado o ensaio de push-out modificado. Este ensaio,
embora nunca tenha sido descrito na literatura, prova com o auxílio dos elementos
finitos que as forças quando aplicadas no pino de fibra tendem a se concentrarem de
uma maneira mais uniforme na interface adesiva (Figura 5.14), o que pode ser
comprovado pelo número de falhas adesivas (90%). E que a aplicação da força na
interface torna-se mais previsível que o ensaio convencional, o que pode ser
comprovado pela ausência de falhas prematuras.
Este ensaio foi o único que não mostrou diferença estatística quando todas as
médias dos testes foram comparadas ao pull-out (Tabela 5.1). Os altos valores
destes ensaios podem ser atribuídos à cimentação individual de cada corpo-de-
101
prova, como já descrito anteriormente. Esta diferença na maneira como é feita a
cimentação, além da problemática da fotoativação, pode influenciar esses altos
valores de uma outra forma, ou seja, um excesso de cimento nos corpo-de-prova,
aumentando assim a área adesiva que não é considerada no cálculo da resistência
de união e que pode levar ao aumento das médias destes ensaios.
Em relação ao outro fator da análise estatística, as diferentes regiões, tanto
quando há ou não a inclusão das falhas prematuras, deve ser conduzida de forma
cautelosa, pois diferentes metodologias participam da mesma análise estatística
(Gráfico 5.6) já que se encontram juntos os valores de diferentes ensaios. Isto
impossibilita qualquer afirmação mais significativa em relação ao comportamento
das regiões radiculares, embora os maiores valores, estatisticamente significantes,
encontrados para a cervical e os menores para a região apical estejam de acordo
com inúmeros trabalhos de diferentes metodologias na literatura
(2, 7, 11, 101)
.
Em relação às interações entre tipo de ensaio e região radicular tem-se maior
homogeneidade de valores quando a região cervical é analisada, seguida pela
região média, porém para a região apical os resultados são heterogêneos (Gráfico
5.7 e 5.8) A maior variabilidade dos valores está relacionada ao maior número de
falhas prematuras nesta porção, que não foram distribuídas igualmente nem pelos
ensaios em questão, nem pelas diferentes regiões, e também devido aos menores
valores encontrados na área apical por alguns ensaios.
A real caracterização das falhas prematuras de cada ensaio, e também das
regiões, é fator de suma importância, pois como já citado anteriormente não só da
análise dos valores de resistência de união foi feito esse estudo. Os valores
numéricos extraídos de ensaios experimentais isoladamente e suas interações,
embora mostrem a sensibilidade dos diferentes ensaios frente às diferenças, ou
102
mesmo a variabilidade, não indicam o teste mais apropriado a se fazer. A falha
prematura representa um problema ocorrido durante a confecção dos corpos-de-
prova ou na própria adesão, ou seja, indução de tensões desconhecida nas
amostras, e isto pode diminuir a confiabilidade do ensaio
(2)
. O número total de
corpos-de-prova e o número de falhas prematuras podem ser vistas na Tabela 5.2.
O ensaio com maior número de falhas prematuras foi o de microtração, com
14,8%, seguido pelos testes de push-out (3,4%) e pull-out (3,3%). Este achado está
de acordo com um estudo que descreve o elevado número destas falhas e também
grande variabilidade, descrita pelos autores como sendo conseqüência da confecção
de entalhes laterais nos corpos-de-prova com brocas diamantadas, induzindo
concentrações de tensões na interface adesiva, aumentando a dispersão dos
resultados
(2)
.
Muitas desvantagens já foram citadas para esta confecção dos entalhes
laterais tanto para dentina coronária
(24, 95)
como para dentina radicular
(14)
. Estas
desvantagens relacionam-se não só com a elevada incidência de falhas prematuras,
mas também pela assimetria entre os entalhes laterais, as tensões adicionais
induzidas pela ponta, dentre outros.
Em 2001, uma pesquisa relatou que quando o método da microtração com
entalhes é aplicado na confecção de corpos de prova em dentina coronária, há
maior número de falhas prematuras, devido ao aumento dos defeitos localizados no
entalhe, que prejudicam a integridade superficial, favorecendo o aparecimento e
propagação de trincas, devido ao uso da broca ou até ao aquecimento gerado
(138)
.
Em outro estudo já em 2006, os autores relataram que os corpos-de-prova com
formato de ampulheta além de proporcionarem valores menores de resistência de
103
união em dentina coronária, quando comparados aos com formato de palito, eles
também apresentavam, freqüentemente, linhas de fraturas na interface adesiva
(139)
.
Além da confecção dos entalhes, outro problema são os cortes sucessivos
para a obtenção da correta espessura dos corpos-de-prova. Isto pode também
induzir aumento de tensões nos corpos-de-prova, aumentando o número de falhas
prematuras
(14, 140)
. Este pode ser o motivo relacionando os maiores valores de
falhas prematuras com os ensaios de microtração e push-out, que são os dois
ensaios que sofrem cortes seriados.
Além disso, a confecção dos entalhes laterais também aumenta a
concentração de tensões na constrição, como pode ser observado pela análise de
elementos finitos. Esta análise mostra concentração de tensões na borda de dentina
onde são feitos os entalhes (Figura 5.11). Outro fator que influencia na concentração
de tensões nesta específica região é a variação da espessura da linha de
cimentação. Ela é causada pela não uniformidade na confecção dos entalhes e pode
se tornar um fator concentrador de tensões.
Outro ponto importante a ser analisado é a variabilidade das médias dos
ensaios. Este fator está intimamente relacionado aos valores de resistência de união
e também a sensibilidade dos ensaios em apontar diferenças. A variabilidade neste
estudo foi analisada através do coeficiente de variação. Este índice é de grande
auxílio, pois é um meio de verificar a confiabilidade do ensaio e também sua
reprodutibilidade, que são fatores primordiais em um estudo aprofundado sobre os
diferentes testes.
O ensaio que mostrou maior coeficiente de variação foi o ensaio de push-out.
Este resultado não está de acordo com trabalho de 2004, no qual foram estudados
os ensaios de push-out e microtração e os autores apontam o ensaio de microtração
104
como sendo o que mostrou a maior variabilidade. Os autores relatam que o ensaio
de push-out proporcionou para cada corpo-de-prova uma medida de resistência de
união e a variabilidade deste teste foi limitada. E ainda concluíram que este ensaio
foi capaz de medir de maneira real, os baixos valores de resistência de união que
normalmente são encontrados na adesão de pinos de fibra
(138)
.
Já a alta dispersão das médias do ensaio de microtração, de acordo com os
autores, foi devido às tensões descontroladas aplicado pela broca na confecção dos
entalhes laterais dos corpos-de-prova, que proporciona uma série de desvantagens
como já mencionado. O estudo mostrou valores de desvio padrão iguais ou
superiores às médias. E isto fez os autores questionarem a reprodutibilidade e
confiabilidade deste ensaio. No presente estudo o ensaio de microtração mostrou
um coeficiente de variação menor que os ensaios de push-out e pull-out.
O menor coeficiente de variação foi encontrado para o ensaio de push-out
modificado, que se mostrou confiável e reprodutível. Pois, além do baixo índice de
CV, mostrou a menor quantidade de falhas prematuras e padrão de fratura favorável
para análise de resistência de união.
Quanto à análise do padrão de fratura não há consenso na literatura quanto à
adoção de uma classificação comum quanto ao padrão de fratura para todos os
estudos
(141, 142)
. Aparentemente cada autor refina e ou propõe sua própria
classificação tornando mais difícil comparar diretamente os resultados. Estudos
comprovam que a avaliação pode ser uma ferramenta muito importante, mas deve
ser feita com cuidado para evitar conclusões equivocadas a respeito dos adesivos
(143)
.
É por isso que em 1998 um trabalho avaliou o formato e o tamanho do corpo-
de-prova para o ensaio de microtração em dentina coronária utilizando além do
105
ensaio mecânico, a avaliação do padrão de fratura em conjunto com a análise de
elementos finitos, e os autores afirmam que ambos os dispositivos são compatíveis
(24)
.
Os ensaios de pull-out e push-out modificado mostraram predominância de
falhas adesivas, 70% e 90%, respectivamente. Além disso, todas as falhas adesivas
ocorreram na interface entre pino e cimento. Não houve falhas entre cimento e
dentina. Com o auxílio do método de elementos finitos foi encontrada em ambos os
ensaios, concentração de tensões nesta interface específica, isso pode justificar o
elevado número de tipos de falha nesta interface (Figura 5.13 e Figura 5.14).
Já os ensaios de microtração e push-out mostraram distribuição mais
uniforme entre os diferentes padrões de fraturas. A microtração obteve
aproximadamente 63% de falhas adesivas, ou seja, entre pino e cimento e entre
cimento e dentina. Cerca de 37% foram falhas coesivas de cimento e de pino. Esta
alta porcentagem de falha não adesiva, em relação aos ensaios já citados, pode ser
explicada pelos entalhes laterais e pela não uniformidade de tensões na interface
adesiva, mostrada pelo método de elementos finitos (Figura 5.12).
O aumento do número de falhas não adesivas nos ensaios de microtração e
push-out é um fator que pode interferir na escolha destes ensaios para medir a
resistência de união entre pino e dentina, pois pode ocorrer dispersão maior dos
valores de resistência de união e com isso um aumento da variabilidade destes
ensaios.
Apesar dos diferentes tipos de testes de resistência de união se comportarem
de diferentes maneiras quanto ao padrão de fratura, ao número de falhas
prematuras, ou mesmo, quanto aos valores encontrados, todos estão presentes na
literatura para avaliar a adesão entre dentina radicular e pino de fibra. Isso reitera a
106
ausência de padronização entre as diferentes pesquisas encontradas e a
necessidade de continuar estudando estes ensaios no intuito de melhorá-los, assim
como o desenvolvimento de outras técnicas para alcançar este objetivo, como a
análise por elementos finitos.
A análise por elementos finitos para avaliação da distribuição de tensões em
ensaios de resistência adesiva é extremamente importante e já foi utilizada na
literatura para analisar o comportamento biomecânico do recém introduzido ensaio
de microcisalhamento
(144)
. Os autores deste estudo relatam que houve um aumento
de tensões de cisalhamento em relação ao ensaio de cisalhamento tradicional e que
a análise por elementos finitos foi efetiva na avaliação das tensões. Além da
distribuição das tensões de todo o corpo-de-prova, este tipo de análise possibilita a
avaliação de cada componente separadamente, por exemplo, permite analisar as
tensões da dentina e da resina composta
(115)
. Sendo por este motivo muito utilizado
para verificar o comportamento mecânico de pinos intra-radiculares
(115, 116)
, e muito
importante para este estudo em questão.
O ensaio de microtração, em análise por elementos finitos, mostra
concentração de tensões, nas bordas da dentina, no cimento e no pino todos nas
mediações do entalhe (Figura 5.11). Esta não uniformidade de tensões pode ter sido
responsável pela distribuição mais homogênea entre todos os padrões de fratura
que foi encontrada neste ensaio.
Além do problema causado pelos entalhes laterais, um outro fator mostra
grande influência na distribuição de tensões quando utilizado o ensaio de
microtração. Uma pesquisa mostrou que a colagem do corpo-de-prova na garra de
forma não padronizada gera distribuição não uniforme de tensões na camada de
107
cimento. Os mesmos autores ressaltam que a aplicação da carga de maneira não
axial também é uma limitação para este ensaio
(117)
.
É por isso que um correto entendimento do fenômeno físico que ocorre em
um dente restaurado adesivamente, ou também de um corpo-de-prova que será
ensaiado, durante a colocação e ajustes dos materiais e no próprio funcionamento é
fundamental. Sendo decisivo na determinação do correto procedimento que deve ser
realizado clinica ou laboratorialmente, com também para a seleção do material
(145)
.
A análise de elementos finitos em três dimensões é eleita a forma de se obter
análises mais realistas, e representa um modo detalhado para se obter informações
mecânicas importantes como a distribuição de tensões em uma interface adesiva
entre compósito e dentina
(122)
. Entretanto os modelos utilizados para a análise de
elementos finitos necessitam de validação experimental. Esta validação deve ser
feita com propósito decisivo
(123, 146)
, como foi realizado no presente estudo.
Resultados de estudos de análises de elementos finitos sem validação laboratorial
devem ser vistos com certa ressalva, especialmente no caso específico da dentina,
a qual sua anisotropia, causada pelos túbulos dentinários, dificilmente pode ser
considerada e ou modelada como material isotrópico
(146)
.
Os resultados da análise de elementos finitos quando considerado o ensaio
de push-out convencional mostram uma distribuição mais homogênea das tensões e
este achado está de acordo com outro estudo da literatura (2007). Os autores
verificaram a influência da forma do corpo-de-prova e dos ensaios de microtração e
push-out, na adesão do pino à dentina radicular. Os autores encontraram que o
ensaio de push-out distribui mais homogeneamente as tensões em relação ao
ensaio de microtração, sendo o mais indicado para medir a resistência de união
entre pino de fibra e dentina radicular
(147)
.
108
Esta maior uniformidade de distribuição das tensões não é vista apenas para
o push-out, mas também para o push-out modificado. No qual a maior concentração
de tensões está no pino e a interface adesiva tem tensões distribuídas de forma
homogênea, sendo a maior parte destas tensões de cisalhamento.
Já o ensaio de pull-out mostrou distribuição de tensões semelhante ao ensaio
de push-out modificado, ou seja, concentração no pino que é refletida para a
interface entre pino e cimento (Figura 5.13 e Figura 5.14). O que pode ter
influenciado na maior freqüência de fratura entre pino e cimento de ambos os testes.
Esta maior concentração na interface adesiva entre cimento e pino é devido à
diferença entre módulo de elasticidade dos dois materiais. Um trabalho feito em
2003 relatou que quando dois materiais com propriedades mecânicas distintas são
unidos, e se aplica uma carga sobre eles, é gerada maior concentração de tensão
na interface. Esta concentração se torna mais exacerbada quando as diferenças de
comportamentos mecânicos são maiores. No caso das restaurações com pinos de
fibra de vidro, as maiores diferenças entre os diversos materiais são entre o cimento
e o pino. Provavelmente, isto causará a fratura na interface entre pino e cimento, o
que é consistente com a realidade clínica de desadaptação do pino de fibra. Além de
estar de acordo com a análise do padrão de fratura, na qual o maior número de
falhas encontrado foi sempre entre pino e cimento independente do ensaio
realizado.
A análise de elementos finitos dos modelos de push-out modificado e pull-out
foi realizada com cargas maiores em relação aos outros dois ensaios. Isto porque
estes testes mostraram valores de resistência de união maiores que os outros, e
este aumento da resistência de união bem como a maior uniformidade da
distribuição das tensões podem ser explicados pelo aumento da espessura da
109
camada de cimento, que além de aumentar a área adesiva como já dito
anteriormente, gera também uma maior contração de polimerização deste compósito
(117)
.
Esta contração resulta em liberação de tensões, e isto representa maior
tolerância à carga antes de se fraturar. Se a camada de cimento é menor, então a
distancia dos materiais com maior módulo de elasticidade é menor, impedindo a
contração e, conseqüentemente, diminuindo a liberação de tensões
(117)
. Resultados
recentes sugerem que o módulo de elasticidade de um cimento resinoso é
inversamente proporcional a sua espessura
(148)
. Portanto, uma camada de cimento
mais espessa obtida pela cimentação individual dos corpos-de-prova pode diminuir o
módulo de elasticidade deste material, e também aumentar a liberação das tensões
e, com isso, maior carga aplicada é suportada.
A combinação da análise de elementos finitos em três dimensões com os
resultados experimentais possibilita a caracterização dos diferentes ensaios de
resistência de união na busca de um teste mais preciso, confiável e fácil de ser
realizado.
Porém, na análise feita para o presente estudo já foi encontrada uma
limitação em relação ao tipo de apoio usado nos ensaios mecânicos. Este apoio foi
usado para a realização dos ensaios de push-out e pull-out, portanto também foi
recriado no modelo para a análise de elementos finitos. Ele mostrou causar grande
interferência na distribuição de tensões, como pode ser visto nas Figura 5.12, Figura
5.13 e Figura 5.14. E mostrou concentrar tensões tanto na sua borda como no seu
vão livre dependendo apenas da face analisada e do ensaio realizado.
Nos ensaios de push-out o apoio proporciona concentração de tensões na
sua borda, na face oposta a de aplicação da carga, isto resulta também em
110
concentração de tensões na área do pino que está próxima às bordas do apoio. Já
na mesma face de aplicação da carga as tensões são concentradas no vão livre do
apoio, e estas se mostram menos uniformes na interface adesiva correspondente ao
vão livre.
Em relação ao ensaio de pull-out a influência do apoio se dá de forma
contrária aos ensaios de push-out, porém não menos significante. Na face de
aplicação da carga é encontrada concentração de tensões na borda do apoio que
também é vista na interface adesiva correspondente a esta área. Na face oposta a
de aplicação da carga é encontrada concentração mais sutil na área do vão livre do
apoio. Provavelmente devido à maior distância que esta face está em relação ao
local de aplicação da carga. O apoio mostrou ter influência na uniformidade da
distribuição de tensões, e isto pode proporcionar uma variação no padrão de fraturas
correspondentes a estes ensaios.
Os métodos utilizados nesta dissertação (mensuração da resistência de
união, verificação do padrão de fratura pela microscopia confocal, avaliação da
distribuição de tensões pela análise de elementos finitos) demonstram ser bastante
coerentes entre si. Os diversos tipos de ensaios para avaliar a adesão entre pino de
fibra e dentina radicular se comportam de maneira diferente frente a cada um destes
métodos.
111
7 CONCLUSÕES
Com base nos resultados obtidos e dentro das limitações deste estudo pode-
se concluir, em relação aos fatores estudados, que:
1. Resistência de União
• Os ensaios de resistência de união entre pino de fibra e dentina radicular se
comportam de maneiras diferentes quanto aos parâmetros avaliados;
• O ensaio de pull-out mostrou os maiores valores de resistência de união, seguido
pelo push-out modificado, microtração e push-out convencional;
• A inclusão ou não das falhas prematuras com valores de resistência de união
igual a zero influencia nos resultados finais.
2. Sensibilidade
• O ensaio de push-out mostrou ser o mais sensível quanto à diferença de regiões
radiculares.
• A região cervical apresentou os maiores valores de resistência de união
independente do teste empregado.
3. Falhas Prematuras
• O ensaio que apresentou a maior quantidade de falhas prematuras foi o de
microtração;
• O teste de push-out modificado, não mostrou nenhuma falha prematura.
112
4. Variabilidade das Médias
• O ensaio que obteve o maior coeficiente de variação foi o de push-out;
• Em contrapartida, o ensaio de push-out apresentou o menor coeficiente de
variação.
5. Padrão de Fratura
• A microscopia confocal de varredura mostrou ser adequada para a análise do
padrão de fratura;
• O teste de push-out modificado mostrou a maior quantidade de falhas adesivas,
seguido pelo ensaio de pull-out;
• Já a microtração e o push-out convencional resultaram em padrões de fraturas
mais variados, sendo o último teste o que mostrou maior número de falhas não
adesivas;
• A maior porcentagem de padrão de fratura analisado foi a adesiva entre pino e
cimento.
6. Distribuição de tensões
• A análise de elementos finitos é fundamental para verificar a distribuição de
tensões e em conjunto com a avaliação do padrão de fratura produzem
resultados mais esclarecedores;
• O ensaio de microtração mostrou maior concentração de tensões na região dos
entalhes;
• Os outros ensaios mostraram distribuição de tensões mais uniforme;
• O apoio, utilizado nos ensaios mecânicos de push-out e pull-out, influenciou a
distribuição de tensões na base e no topo das amostras.
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