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ANDREA FAGUNDES VAZ DOS SANTOS
RISCO DE FRATURA RADICULAR EM PRÉ-MOLAR
SUPERIOR RESTAURADO COM PINO INTRA-RADICULAR:
ANÁLISE POR ELEMENTOS FINITOS
São Paulo
2008
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Andrea Fagundes Vaz dos Santos
Risco de fratura radicular em pré-molar superior
restaurado com pino intra-radicular: análise por elementos
finitos
Dissertação apresentada à 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
Orientadora: Profa. Dra. Josete Barbosa Cruz
Meira
São Paulo
2008
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Catalogação-na-Publicação
Serviço de Documentação Odontológica
Faculdade de Odontologia da Universidade de São Paulo
Santos, Andrea Fagundes Vaz dos
Risco de fratura radicular em pré-molar superior restaurado com pino intra-
radicular: análise por elementos finitos / Andrea Fagundes Vaz dos Santos;
orientador Josete Barbosa Cruz Meira. -- São Paulo, 2008.
62p.: tab., fig.; 30 cm.
Dissertação (Mestrado - Programa de Pós-Graduação em Odontologia. Área de
Concentração: Materiais Dentários) -- Faculdade de Odontologia da Universidade
de São Paulo.
1. Pré-molar superior restaurado – Risco de Fratura 2. Materiais Dentários
CDD 617.695
BLACK D15
AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR
QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA,
DESDE QUE CITADA A FONTE E COMUNICADA AO AUTOR A REFERÊNCIA DA CITAÇÃO.
São Paulo, ____/____/____
Assinatura:
E-mail:
FOLHA DE APROVAÇÃO
Santos AFV. Risco de fratura radicular em pré-molar superior restaurado com
pino intra-radicular: análise por elementos finitos [Dissertação de Mestrado]. São
Paulo: Faculdade de Odontologia da USP; 2008.
São Paulo, ___/___/2008
Banca Examinadora
1) Prof(a). Dr(a)._______________________________________________
Titulação: ____________________________________________________
Julgamento: __________________ Assinatura:______________________
2) Prof(a). Dr(a)._______________________________________________
Titulação: ____________________________________________________
Julgamento: __________________ Assinatura:______________________
3) Prof(a). Dr(a)._______________________________________________
Titulação: ____________________________________________________
Julgamento: __________________ Assinatura:______________________
DEDICATÓRIA
Agradeço acima de tudo a Deus por mais um sonho realizado na minha vida,
toda força e vontade de aprender nessa longa jornada de quase dois anos.
Obrigada a minha querida família que sempre apoiou todas as minhas
decisões. Ao meu querido marido Starlynn pela compreensão, paciência e amor
que foram essenciais para que eu seguisse forte em busca do meu sonho. Quero
que saiba que você com sua calma e inteligência é um grande exemplo para mim. A
minha querida filha Marina que apesar de ainda ser criança compreendeu com
grande sabedoria minha ausência, minha filha te amo demais.
Agradeço aos meus pais Eudes e Edna pelos ensinamentos de moral,
honestidade e amor que passaram para mim e que sempre seguirão comigo.
Saibam que a pessoa que sou hoje é fruto dos ensinamentos de um grande homem
e uma grande mulher. Aos meus sogros Altamiro e Dina que foram fundamentais
para essa conquista. Obrigada por acreditarem que tudo valia à pena, vocês são
meus “segundos pais”. Tia Dijuses, uma pessoa muito especial e que esteve
comigo desde o começo de tudo, a senhora sempre terá lugar no meu coração e na
minha vida.
Agradeço aos meus amigos Liana e Edilson pelo carinho que sempre
demonstraram por mim.
As minhas irmãs e cunhados(as) que apesar da distância sempre me
apoiaram com um gesto carinhoso ou uma palavra amiga, obrigada a todos.
AGRADECIMENTOS
A minha orientadora Profa. Dra. Josete Barbosa Cruz Meira, seus
ensinamentos foram fundamentais para minha formação. Aprendi muito.
Agradeço por ter me recebido de braços abertos para realização de meu
mestrado e de ter me apoiado nos momento mais difíceis. Quero que saiba que
você foi importantíssima nessa conquista. Muito obrigada!
A Profa. Dra. Rosa Helena Miranda Grande, obrigada pela
paciência e atenção com que sempre respondeu as minhas dúvidas, e pelo
grande apoio que foi fundamento para a conclusão do meu mestrado.
A todos os professores do Departamento, por se preocuparem com nossa
formação, transmitindo seus conhecimentos e experiências, especialmente o
Prof. Dr. Rafael Yagüe Ballester, que sempre esteve presente para atender
todas as dúvidas e ajudar com suas boas idéias.
Aos Professores que foram convidados para compor a banca que,
tão breve e gentilmente, concordaram em participar deste estudo.
A Carina Tanaka que foi muito importante na realização desse estudo,
obrigada pela disponibilidade em sempre ajudar. A Camila, a Thaty e a
Flávia Flapiro que ajudaram nas dúvidas mais absurdas do “Patran”.
Obrigada pelo incentivo e por me ouvirem a qualquer momento.
Às secretárias do departamento de Materiais: Rosinha, sempre pronta
para tentar resolver nossos problemas; Mirtes, pelo prazer de conviver nos
momentos do “cafezinho”, e também por sempre tentar ajudar.
Aos colegas de pós-graduação, pela amizade e companheirismo.
Aos funcionários da Biblioteca, pelo carinho e amizade com que sempre
me atenderam.
Ao CNPq pela bolsa de estudo concedida.
Santos AFV. Risco de fratura radicular em pré-molar superior restaurado com pino
intra-radicular: análise por elementos finitos [Dissertação de Mestrado]. São Paulo:
Faculdade de Odontologia da USP; 2008.
RESUMO
A restauração de dentes com grande destruição tecidual e endodonticamente
tratados ainda representa um desafio para o cirurgião-dentista. A falha mais crítica
após este tipo de tratamento é a fratura radicular, com maior incidência no grupo dos
pré-molares superiores. O achatamento mésio-distal dos canais destes dentes e o
descolamanto do pino oval têm sido apontados como os principais fatores
predisponentes para este tipo de fratura. A hipótese deste trabalho é que a presença
do pino aumenta o risco de fratura quando ocorre concomitantemente descolamento
na interface pino/cimento. Este risco seria maior nos casos em que o pino
acompanha o formato oval característico do canal do segundo pré-molar superior. O
objetivo deste trabalho foi comparar, por análise de elementos finitos, as respostas
de tensão máxima principal (σ
σσ
σ
max
) em modelos que simularam pinos de seção
transversal circular ou oval, aderidos ou descolados e em modelos de dentes hígidos
com canal de seção transversal circular ou oval. Foi avaliado também o risco de
descolamento da interface pino/cimento. Foram construídos dois modelos 3D de
segundo pré-molar superior hígido, um com canal oval (H
o
) e outro com canal
circular (H
c
). A partir dos modelos dos dentes hígidos foram construídos modelos
com pino intra-radicular de fibra de vidro e com núcleo metálico fundido. Para os
casos de canais ovais (C
o
), os pinos poderiam apresentar seções transversais
circular (P
c
) ou oval (P
o
), enquanto para os canais circulares (C
c
) foram simulados
apenas pinos circulares. Todos os materiais foram considerados homogêneos,
lineares e isotrópicos, com exceção do pino de fibra de vidro que foi considerado
ortotrópico. Para cada modelo foi simulada uma condição de perfeita adesão (A) e
outra de total descolamento (D) entre pino e cimento resinoso. Uma carga de 300 N
foi aplicada a 45° na aresta central-interna da cúspide vestibular (carregamento
cêntrico) ou desviada 1,4 mm para a mesial (carregamento excêntrico). Os
diferentes modelos foram comparados quanto à distribuição da σ
σσ
σ
max
e magnitude,
localização e orientação dos vetores dos picos de σ
σσ
σ
max
na dentina. Foi analisado
também o risco de descolamento da interface pino/cimento, e os riscos de fratura do
pino, núcleo e cimento. O pico de tração para os casos D foi de até 4,7 vezes maior
que o encontrado nos dentes hígidos e nos casos A. Nos casos D, os pinos
circulares chegam a apresentar tensão 1,7 vezes maior que os ovais. Ainda para os
casos D, as raízes de seção transversal circular tiveram σ
σσ
σ
max
1,3 vezes maior que as
de seção transversal oval, mantendo o pino sempre circular. Já para os casos A, os
valores foram muito semelhantes (embora, em geral, um pouco maiores) aos do
dente hígido. O maior risco de descolamento foi detectado entre pino metálico
fundido e cimento. O risco de fraturar a raiz foi maior em pinos descolados com pino
metálico. Em raízes restauradas com pino de fibra, o maior risco de fratura ocorreu
no núcleo e no pino, embora o valor do índice de risco de fratura seja muito mais alto
que para os dentes restaurados com pino metálico.
Palavras-Chave: Análise por elementos finitos, Pinos intra-radiculares, Fratura
radicular vertical, Restauração de dentes endodonticamente tratados, Biomecânica
Santos AFV. Risk of root fracture in upper premolars restored with an intraradicular
post: finite element analysis [Dissertação de Mestrado]. São Paulo: Faculdade de
Odontologia da USP; 2008.
ABSTRACT
The restoration of teeth with a large tissue destruction and endodontic treatment still
presents a challenge for clinicians. The most critical failure after this type of treatment
is the root fracture, with more incidence for upper premolars. The mesial-distal
flattening of the root canal of these teeth and the detachment of the oval post have
been pointed out as main factors predisposed to this type of fracture. The hypothesis
of this study is that the presence of posts increases the risk of failure when this
happens concomitantly to its detachment at the post/cement interface. This risk
would be greater for cases in which the post follows the typical oval shape of the
upper second premolar root canal. The objective of this study was to compare, by
finite element analysis, the reply of the maximum principal stress (σ
σσ
σ
max
) for models
which simulated posts with circular or oval cross-section, bonded or detached and for
intact teeth models with circular or oval root canal. The risk of post/cement interface
detachment was also evaluated. Two 3D models of an intact upper premolar, one
with an oval canal (H
o
) and other with a circular one (H
c
) were obtained. From these
models, other ones were obtained with glass fiber intra-radicular post and with cast
core. For oval canals (C
o
), posts could presented circular (P
c
) or oval (P
o
) cross-
sections, while for circular ones (C
c
), only circular posts were simulated. All materials
were considered homogeneous, linear and isotropic, except the glass fiber post
which was considered orthotropic. For each model, a perfect bonding condition was
simulated (A) and another with total detachment (D) between the post and the
cement. A 300 N load was applied at 45° on the central-internal edge of the buccal
cusp (centric loading) or diverted from 1,4 mm through the mesial (excentric loading).
All different models were compared on stress distribution of σ
σσ
σ
max
and magnitude, and
also σ
σσ
σ
max
peak vectors localization, and orientation at the dentin. The post/cement
interface risk of detachment and the risk of fracture for posts, core and cement were
analyzed. The tension peak for D cases was up to 4,7 times greater than that found
for intact teeth and for A cases. For D cases, circular posts sometimes presented up
to 1,7 times greater than oval ones. Further for D cases, roots with circular cross-
sectional had the σ
σσ
σ
max
1,3 times greater than those with oval cross-sectional, with the
post always circular. For A cases, values were however much similar (even though,
in general, they were a little greater) to intact ones. The major risk of detachment was
detected between the metallic post and the cement. The risk of root fracture is
greater for detached posts with metallic posts. For restored roots with fiber posts, the
major risk of fracture occurs to the core and the post, even the risk of fracture index is
much greater than for restored teeth with metallic post.
Keywords: Finite element analysis, Intra-radicular post, Vertical root fracture,
Restoration of endodontically treated teeth, Biomechanics
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 4.1 – Geometria do dente hígido. A: vista mésio-distal; B: vista
vestíbulo-palatino; C: divisão do modelo em quatro partes (MV -
mésio-vestibular, DV - disto-vestibular, MP - mésio-palatino e DP -
disto-palatino)........................................................................................28
Figura 4.2 – Geometria do dente com pino. A: vista mésio-distal; B: vista
vestíbulo- palatino .................................................................................29
Figura 4.3 – Esquema das diferentes configurações dos canais. A: canal e pino
com formato oval; B: canal com formato oval e pino circular; C:
canal e pino com formato circular..........................................................31
Figura 4.4 – Modelo em uma vista mésio-distal com malha e fixação. A:
carregamento oblíquo-excêntrico; B: Carregamento oblíquo-
cêntrico..................................................................................................32
Figura 5.1 – Magnitude (MPa), localização e direção da σmax na raiz dos
modelos com canal circular (Cc) e oval (Co); pino oval (Po) e pino
circular (Pc); aderido (A) e descolado (D); Referência: posição do
modelo; V: face vestibular; P: face palatina, C: carregamento
oblíquo-cêntrico e E: carregamento oblíquo-excêntrico. Todos os
modelos com pino metálico ...................................................................36
Figura 5.2 – Distribuição (MPa) da σmax na face palatina da raiz dos modelos
com canal circular (Cc) e oval (Co); pino metálico oval (Po) e
metálico circular (Pc); aderido (A) e descolado (D); C:
carregamento oblíquo-cêntrico e E: carregamento oblíquo-
excêntrico ..............................................................................................37
Figura 5.3 – A: modelo com canal oval e pino oval metálico (CoPo – M); B:
modelo com canal oval e pino circular de fibra de vidro (CoPc – F);
C: gráfico de σmax; D: gráfico de cisalhamento máximo; I, II, III:
local na interface pino/cimento relacionado no gráfico ..........................38
LISTA DE TABELAS
Tabela 4.1– Propriedades elásticas dos materiais utilizados nos modelos..............30
Tabela 5.1 – Índice de risco de fratura (IRF) através da relação da tensão
máxima principal (σmax em MPa) com a resistência a tração (RT
em MPa) da raiz, núcleo, pino e cimento dos modelos com núcleo
metálico fundido (M) ou com pino de fibra de vidro (F); aderido
(A) ou descolado (D). Todos os modelos com carregamento
cêntrico. ..............................................................................................40
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ν coeficiente de Poisson
σ
max
tensão máxima principal
C
o
P
o
modelo do canal de seção transversal oval e pino de seção transversal
oval
C
o
P
c
modelo do canal de seção transversal oval e pino de seção transversal
circular
C
c
P
c
modelo do canal de seção transversal circular e pino de seção
transversal circular
A aderido (casos com pino PERFEITAMENTE aderido)
AEF análise por elementos finitos
C carregamento oblíquo cêntrico
C
c
canal com seção transversal circular
C
o
canal com seção transversal oval
D descolado (casos com pino TOTALMENTE descolado)
DP disto-palatino
DV disto-vestibular
E carregamento oblíquo excêntrico
F pino de fibra de vidro (sigla usada em figuras)
FRV fratura radicular vertical (sigla usada no texto)
G coeficiente de cisalhamento
GPa GigaPascal
H
c
dente hígido com canal de seção transversal circular
H
o
dente hígido com canal de seção transversal oval
IRF índice de resistência a fratura
JAC junção amelo-cementária
M pino metálico (sigla usada em figuras)
mm milímetros
MP mésio-palatino
MPa MegaPascal
MV mésio-vestibular
N newton
NMF núcleo metálico fundido (sigla usada no texto)
PFV pino de fibra de vidro (sigla usada no texto)
RT valores de resistência a fratura do material
tet4 elementos tetraédricos com 4 nós.
SUMÁRIO
p.
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................... 16
2 REVISÃO DA LITERATURA ..................................................................... 19
2.1 Fratura radicular vertical em dentes tratados endodonticamente ........19
2.2 Núcleo metálico fundido versus pino de fibra de vidro .........................21
2.3 Risco de fratura radicular vertical............................................................22
2.4 Risco de descolamento do pino/coroa ....................................................23
2.5 Padrão de fratura.......................................................................................24
3 PROPOSIÇÃO ........................................................................................... 25
3.1 Risco de fratura radicular em função da seção transversal do pino
e do canal e adesão do pino.....................................................................25
3.2 Núcleo metálico fundido versus pino de fibra de vidro .........................25
3.2.1 Risco de descolamento do pino..................................................................25
3.2.2. Risco de fratura da raiz, núcleo, pino ou cimento .......................................26
4 MATERIAL E MÉTODOS .......................................................................... 27
4.1 Construção dos modelos de elementos finitos ......................................27
4.2 Forma de análise dos resultados.............................................................32
4.2.1. Risco de fratura radicular em função da seção transversal do pino e do canal
e adesão do pino .........................................................................................32
4.2.2 Núcleo metálico fundido versus pino de fibra de vidro................................33
4.2.2.1 Risco de descolamento do pino ..................................................................33
4.2.2.2 Risco de fratura em raiz, núcleo, pino ou cemento .....................................33
5 RESULTADOS........................................................................................... 34
5.1 Risco de fratura radicular em função da seção transversal do pino
e do canal e adesão do pino.....................................................................34
5.2 Núcleo metálico fundido versus pino de fibra de vidro: risco de
descolamento do pino...............................................................................35
5.3 Núcleo metálico fundido versus pino de fibra de vidro: risco de
fratura em raiz, núcleo, pino ou cimento.................................................39
6 DISCUSSÃO .............................................................................................. 41
6.1 Risco de fratura radicular em função da seção transversal do pino
e do canal e adesão do pino.....................................................................41
6.2 Núcleo metálico fundido versus pino de fibra de vidro .........................47
6.2.1 Risco de descolamento do pino..................................................................48
6.2.2 Risco de fratura da raiz, núcleo, pino ou cimento .......................................50
7 CONCLUSÕES .......................................................................................... 53
REFERÊNCIAS........................................................................................... 55
16
1 INTRODUÇÃO
A restauração de dentes com grande destruição tecidual e endodonticamente
tratados ainda representa um desafio para o cirurgião-dentista
1
. As principais falhas
encontradas em dentes restaurados com pinos intra-radiculares são: descolamento
do pino ou fratura radicular. A fratura radicular pode apresentar diferentes padrões,
sendo alguns não restauráveis. O risco de ter um padrão de fratura radicular não
restaurável tende a ser maior quando a raiz é a parte mais vulnerável do conjunto.
Essas fraturas se tornam especialmente críticas quando atingem o terço médio ou
apical, já que, nestes casos, são comumente irreparáveis.
Os pré-molares superiores apresentam a maior incidência de fratura radicular
vertical (FRV)
2-4
. O achatamento mésio-distal dos canais destes dentes tem sido
apontado como o principal fator predisponente para este tipo de fratura
3, 5-7
.
Acredita-se que, nestes dentes, as paredes palatinas e vestibulares funcionem como
sítios concentradores de tensão, devido ao pequeno raio de curvatura
7-9
. Assim a
fratura tende a ocorrer na direção vestíbulo-palatino, apesar da maior espessura de
dentina nestas paredes
9-11
.
Os modelos teóricos ou experimentais utilizados para confirmar a hipótese de
potenciais sítios de concentração de tensões em canais ovais utilizaram carga
uniforme e perpendicular à superfície da parede interna da raiz
7-9, 12
. Este
carregamento simula a condensação lateral da guta percha durante o processo de
obturação do canal. Entretanto, análises quanto à prevalência de FRV sugerem que
estas estão mais relacionadas com o planejamento das próteses do que com
procedimentos endodônticos
1, 3
. Assim, aparece a necessidade de criar modelos
que simulem as raízes ovais já reabilitadas proteticamente, uma vez que as cargas
17
às quais as raízes são submetidas com o dente em função são bem diferentes do
carregamento uniforme, utilizado para representar a condensação lateral. A resposta
de tensão destes casos de canais ovais poderia ser comparada com modelos de
canais circulares submetidos ao mesmo tipo de carregamento. Os canais circulares
serviriam como controle, uma vez que não apresenta pequeno raio de curvatura nas
paredes vestibular e palatina.
A reabilitação protética de um dente com grande destruição coronária e
endodonticamente tratado exige o uso de pino intra-radicular para a retenção da
coroa. Alguns autores acreditam que, dependendo do formato e rigidez, o pino pode
funcionar como cunha e favorecer a fratura radicular
13, 14
. Entretanto, é possível
perceber nos resultados de muitos trabalhos que as tensões de tração em raízes
restauradas com diferentes opções de pinos são da mesma ordem de grandeza das
do dente hígido, quando é considerada adesão perfeita entre pino e raiz
15, 16
.
Porém, a efetividade e a longevidade da união no terço apical ainda são
questionáveis
7, 17
, apesar do grande desenvolvimento dos sistemas adesivos nas
últimas décadas. Assim, estudar o problema de fraturas radiculares com modelos
que simulam interfaces perfeitamente unidas pode levar a interpretações erradas.
A hipótese deste trabalho é que a presença de pinos aumenta o risco de FRV
quando ocorre descolamento entre o pino e a raiz. O descolamento provavelmente é
mais fácil de ocorrer nos casos com NMF, no qual a adesão é mais crítica. Além
disso, este risco provavelmente será ainda maior nos casos em que o pino segue o
formato oval característico do canal do segundo pré-molar superior, pois o pino
tende a provocar um efeito parecido com o de uma chave de fenda girada no interior
da raiz (efeito torque). Portanto, a chance de ocorrer fraturas irrestauráveis será
maior nos casos com NMF.
18
O objetivo deste trabalho foi comparar as respostas de tensão e o risco de
descolamento do pino de modelos que simularam pinos circulares ou ovais; aderidos
ou descolados com modelos de dentes hígidos com canal circular ou oval. Assim,
pretende-se obter maior entendimento no mecanismo de fratura radicular vertical em
pré-molar superior.
19
2 REVISÃO DA LITERATURA
2.1 Fratura radicular vertical em dentes tratados endodonticamente
A fratura radicular vertical (FRV) é considerada uma das falhas mais críticas
em dentes tratados endodonticamente. Além do tratamento endodôntico, outro fator
que contribui para aumentar o risco de fratura é o uso do pino intra-radicular. Este
tipo de falha além de ser irreparável, apresenta dificuldade de diagnóstico que leva
muitas vezes a tentativas frustradas de retratamentos endodônticos.
Os sintomas e sinais clínicos associados à FRV são geralmente
inespecíficos
18
e variam muito de acordo com o local da fratura, o grupo do dente
afetado e as condições do ligamento e do osso alveolar
19
. O paciente normalmente
relata gosto ruim na boca e dor leve ou moderada, especialmente quando aperta os
dentes ou durante a mastigação
19
. A região apical do dente fraturado apresenta
inchaço evidente à palpação e é comum a presença de fístulas e de bolsa
periodontal. A bolsa periodontal associada à FRV é normalmente profunda e
diferencia-se da encontrada em doenças periodontais por ser estreita e isolada
5
. A
presença da bolsa aumenta a probabilidade de infecções na região. Outro sinal
clínico comumente associado à FRV é a mobilidade diferenciada da coroa (ou do
conjunto coroa e pino) e da raiz, sugerindo um deslocamento da peça protética
3
.
O diagnóstico radiográfico precoce da FRV se torna inviável quando o grau de
separação dos fragmentos ainda é muito pequeno e o ângulo entre os raios-X e o
plano da fratura não são favoráveis
19
. Quando este ângulo é favorável, percebe-se
uma área radiolúcida entre o canal e o material obturador/pino, passando a
20
impressão de haver uma falha de preenchimento nessa região. Quando a separação
entre os fragmentos é maior ocorre à proliferação de tecido granular que resulta no
deslocamento do remanescente da raiz, nestes casos a separação dos segmentos
torna-se evidente na radiografia. No diagnóstico mais tardio, a rarefação óssea se
torna visível na radiografia. A perda óssea apresenta um padrão diferente daquele
observado em lesões periapicais: em lesões periapicais a destruição da lâmina dura
está concentrada no ápice do dente; enquanto na FRV ocorre uma destruição da
lâmina dura ao longo de toda a raiz. Portanto, o mais freqüente de se encontrar na
FRV é uma radiolucência ao redor de toda supefície do canal
3, 6
.
Os pré-molares superiores são os dentes que apresentam maior incidência de
FRV
5, 20
. O achatamento mésio-distal dos canais destes dentes têm sido apontado
como o principal fator predisponente para este tipo de fratura
4, 5
. Acredita-se que as
paredes palatinas e vestibulares funcionem como sítios concentradores de tensão,
devido ao pequeno raio de curvatura
7-9
. Assim, a fratura tende a ocorrer na direção
vestíbulo-palatino, apesar da maior quantidade de dentina nestas paredes
11, 12, 19
.
Alguns trabalhos têm mostrado que a FRV normalmente se inicia na parede interna
do canal, segue para a superfície externa, em direção aos tecidos periodontais, e se
propaga no longo eixo da raiz.
O mecanismo de fratura radicular é complexo, e sua etiologia depende de
vários fatores, dentre os quais se destacam: o excesso de desgaste dentário durante
a instrumentação do canal ou o preparo protético
5, 21
, o excesso de pressão durante
condensação lateral da guta-percha
12
e a falta de obediência aos princípios
biomecânicos de preparo do pino intra-radicular e da coroa protética.
21
2.2 Núcleo metálico fundido versus pino de fibra de vidro
Até os anos 80, o núcleo metálico fundido (NMF) era o retentor intra-radicular
mais utilizado. Alguns autores acreditam que por causa da excelente adaptação ao
canal, o NMF proporcionaria uma grande estabilidade ao dente. Porém, outros
estudos mostraram que, esses pinos cônicos bem adaptados ao canal tendem a
sobrecarregar a raiz causando um efeito cunha
13
. Outra desvantagem é o tempo
gasto com processos laboratoriais na confecção do pino. Para confecção do NMF,
2/3 do canal é desobturado e então, moldado ou modelado. A partir do molde ou
padrão, o protético confecciona o retentor intra-radicular composto de núcleo e pino,
como sendo um único corpo.
Porém na década passada foram introduzidos no mercado Odontológico os
pinos pré-fabricados, que vêm ganhando cada vez mais a preferência do cirurgião-
dentista, devido a vários fatores: a desobturação do canal e a cimentação do pino
podem ser feitas em uma mesma sessão clínica (redução do tempo clínico) e menor
risco de (re)contaminação do canal.
Dentre os pinos pré-fabricados encontramos os pinos reforçados por fibras,
constituídos por uma matriz resinosa na qual são imersos vários tipos de fibra de
reforço que podem ser de carbono, quartzo ou vidro. O pino de fibra de vidro
apresenta um comportamento ortotrópico, ou seja, apresenta propriedades
diferentes dependendo da direção considerada. No longo eixo das fibras de vidro, o
módulo de elasticidade é de 37 GPa e transversalmente às fibras, o módulo é de
9,5 GPa
15
. Nas direções intermediárias, o módulo terá valor também intermediário,
se aproximando, portanto, do módulo de elasticidade da dentina
22
. Já o NMF
22
apresenta um comportamento isotrópico, ou seja, apresenta propriedades
semelhantes em todas as direções e um módulo de elasticidade bastante elevado
(200 GPa).
Existe uma grande controvérsia entre os trabalhos publicados sobre qual a
melhor opção de pino intra-radicular em dentes endodonticamente tratados. Alguns
autores defendem o tradicional NMF enquanto outros defendem os PFV. Uma
análise superficial nos últimos trabalhos publicados que comparam esses dois
sistemas mostram resultados bastante contraditórios. Entretanto, é possível
identificar que parte das contradições é fruto de diferenças no delineamento
experimental ou no tipo de resposta em estudo
23-25
. De modo geral, as respostas
mais investigadas são: o risco de fratura radicular, o risco de descolamento do
pino/coroa e o padrão de fratura. Estas respostas envolvem mecanismos complexos,
nos quais vários fatores influem e interagem entre si. Para tornar esta revisão mais
sistemática, o capítulo foi dividido em função destas diferentes respostas.
2.3 Risco de fratura radicular vertical
O risco de fratura radicular está diretamente associado à distribuição de
tensão na raiz. Alguns autores afirmam que, devido a semelhança do módulo de
elasticidade do PFV e da dentina ocorre menor concentração de tensão na raiz
24
.
Outros acreditam que, dependendo do formato e rigidez, o pino pode funcionar como
cunha e favorecer a fratura radicular
13, 14
. Como a rigidez do pino depende do
formato e do módulo, o PFV é menos rígido do que o NMF, assim apresenta um
23
movimento flexural semelhante ao do dente hígido. Já o NMF, por apresentar maior
rigidez, induz maior tensão na raiz, e conseqüentemente maior risco de FRV
14, 26-28
.
Muitos trabalhos mostram que as tensões de tração em raízes restauradas
com diferentes tipos de pino são da mesma ordem de grandeza das do dente hígido,
quando é considerada adesão perfeita entre pino e raiz
15, 16
. Porém, a efetividade e
a longevidade da união são questionáveis, principalmente no terço apical
7, 17
,
apesar do grande desenvolvimento dos sistemas adesivos nas últimas décadas.
Assim, estudar o problema de fraturas radiculares em modelos que simulam
interfaces perfeitamente unidas pode levar a interpretações erradas.
2.4 Risco de descolamento do pino/coroa
Falhas em uma interface adesiva normalmente ocorrem por ultrapassar a
resistência da união à tração ou ao cisalhamento
29
. Alguns trabalhos mostram que o
risco de descolamento nos dentes restaurados com pino intra-radicular é maior na
interface pino/cimento do que na interface dentina/cimento
30,31
. Devido a uma
grande diferença no padrão de deformação entre dois materiais aderidos.
A Literatura mostra que o risco de descolamento entre pino/coroa e cimento é
maior nos casos com NMF, por apresentar uma maior retenção mecânica
(embricamento) do que adesiva. Já os pinos de fibra de vidro apresentam menor
risco de descolamento por apresentar maior compatibilidade com sistema adesivo e
cimento resinoso
24
. Estudos por análise de elementos finitos, mostram que pinos de
fibra de vidro aderidos reduzem a concentração de tensão no canal e que o sucesso
24
do tratamento clínico depende muito mais de uma boa adesão entre pino/cimento do
que pelo fato do pino apresentar um módulo de elasticidade semelhante ao da
dentina
32-34
.
2.5 Padrão de fratura
Não existe uma sistematização na Literatura com relação à análise dos
padrões de fratura em dentes restaurados com pinos intra-radiculares. Alguns
autores utilizam uma classificação mais simples que distingue as fraturas em
restauráveis e irrestauráveis
24, 35
. As fraturas restauráveis foram caracterizadas por
fratura radicular, com direção horizontal ou oblíqua, situada (em dente superior)
abaixo da junção amelo-cementária (JAC), ou fratura da restauração. As fraturas
irrestauráveis foram caracterizadas por fratura radicular vertical ou oblíqua que se
propagava apicalmente à JAC. Normalmente a FRV ocorre longitudinalmente a
parede interna da raiz e se extende por toda superfície
18
.
A literatura mostra que nos casos com PFV o risco de propagação da fratura
radicular é maior no pino e no núcleo de compósito do que nos metálicos
24
(fraturas
restauráveis
36
). Nos casos com NMF a chance de falha é menor, mas normalmente
quando ocorre acomete primeiro a raiz do que qualquer outro componente protético.
Provavelmente, isso ocorre porque o risco de descolamento entre metal e cimento
resinoso é maior
32
.
25
3 PROPOSIÇÃO
3.1 Risco de fratura radicular em função da seção transversal do pino e do
canal e adesão do pino
Verificar, pela análise da distribuição das tensões de tração na dentina,
observada em modelos de elementos finitos, se o achatamento mésio-distal do canal
e/ou do pino torna o pré-molar superior mais susceptível à FRV, sob carregamento
oblíquo cêntrico ou excêntrico, em condições de adesão perfeita ou descolamento
completo entre pino e raiz.
A primeira hipótese foi que nos casos em que o pino segue o formato oval
característico do canal do segundo pré-molar superior, diante de um carregamento
excêntrico, o pino tende a provocar um momento de força que aumenta o risco de
FRV. A segunda hipótese é o risco de FRV será maior quando ocorre descolamento
entre o pino e a raiz.
3.2 Núcleo metálico fundido versus pino de fibra de vidro
3.2.1 Risco de descolamento do pino
26
Comparar a distribuição das tensões de tração e cisalhamento na interface
pino/cimento de dentes com grande destruição coronária, endodonticamente
tratados, restaurados com núcleo metálico fundido ou com pino de fibra de vidro.
A terceira hipótese foi que o alto módulo de elasticidade dos NMF provoca
uma concentração de tensões na interface pino/cimento e, conseqüentemente,
aumenta o risco de descolamento.
3.2.2 Risco de fratura da raiz, núcleo, pino ou cimento
Nos modelos de dentes com grande destruição coronária, endodonticamente
tratados, restaurados com núcleo metálico fundido ou com pino de fibra de vidro,
perfeitamente aderidos ou totalmente descolados, comparar: a máxima tensão de
tração na raiz, núcleo e pino e o índice de risco de fratura (obtido pela divisão da
máxima tensão de tração pela resistência à tração de cada material).
A quarta hipótese foi que o baixo módulo de elasticidade dos PFV, por si, não
diminui o risco de FRV. O melhor resultado do PFV obtidos nos trabalhos publicados
deve-se à maior adesão pino/cimento.
A quinta hipótese foi que dentes restaurados com PFV apresentam menor
proporção de fraturas irrestauráveis porque é mais fácil a fratura propagar em núcleo
de compósito ou em pino de fibra de vidro do que em núcleo e pino metálicos.
27
4 MATERIAL E MÉTODOS
4.1 Construção dos modelos de elementos finitos
A análise por elementos finitos (AEF) foi realizada com a utilização dos
programas MSC.PATRAN (pré e pós-processador) e MSC.Marc (processador).
Foram construídos dois modelos 3D estilizados de segundo pré-molar superior
hígido (Figura 4.1). Um dos dentes hígidos apresentava canal oval (H
o
),
característico de pré-molar superior, e o outro apresentava canal circular (H
c
). Cada
estrutura simulada era constituída por 4 sólidos (mésio-vestibular, disto-vestibular,
mésio-palatino e disto-palatino) para facilitar a análise da distribuição das tensões
nos cortes vestíbulo-palatino e mésio-distal.
As medidas de maior interesse foram retiradas da literatura
37, 38
, mantendo a
simetria mésio-distal e vestíbulo-palatina, especialmente na porção radicular. As
irregularidades características do pré-molar superior foram propositadamente
desconsideradas, para que a distribuição das tensões fosse dependente das
variáveis em estudo e não de acidentes anatômicos.
28
Figura 4.1– Geometria do dente hígido. A: vista mésio-distal; B: vista vestíbulo-palatino; C: divisão do
modelo em quatro partes (MV - mésio-vestibular, DV - disto-vestibular, MP - mésio-
palatino e DP - disto-palatino)
A partir dos modelos dos dentes hígidos foram construídos modelos com
pinos intra-radiculares (Figura 4.2). Para simular o tratamento endodôntico e
protético, a câmara pulpar foi ampliada em 2 mm e o canal radicular em 1,5 mm. No
terço apical foi representada a obturação com guta-percha e nos 2/3 restantes foi
representado o pino (de metal ou fibra de vidro) e o cimento resinoso.
Nos modelos de pino de metal, o núcleo era constituído pelo mesmo material,
enquanto nos modelos de fibra de vidro, o núcleo era de compósito. O preparo da
coroa foi semelhante para todos os modelos, seguindo os princípios de retenção e
estabilidade de prótese fixa (Figura 4.2). As espessuras do cimento resinoso entre
coping/dentina (0,1 mm), do coping (0,5 mm), do ligamento periodontal (0,2 mm) e
29
do osso cortical (0,25 mm) foram uniformes. A espessura da cerâmica variou de 0,8
a 2 mm, dependendo da região. Todos os materiais foram considerados
homogêneos, lineares e isotrópicos, com exceção do pino de fibra de vidro que foi
considerado ortotrópico. As propriedades elásticas dos materiais estão apresentadas
na Tabela 4.1.
Figura 4.2– Geometria do dente com pino. A: vista mésio-distal; B: vista vestíbulo- palatino
30
Tabela 4.1– Propriedades elásticas dos materiais utilizados nos modelos
Material E (GPa)
ν
G (GPa)
PFV
39 40
E
xx
9,5
E
yy
9,5
E
zz
37,0
ν
xy
0,27
ν
yz
0,27
ν
zx
0,34
G
xy
3,1
G
yz
3,1
G
xz
3,5
Pino metálico 200,0 0,3
Dentina
41
18,6 0,31
Esmalte
42
41,0 0,30
Polpa
43
0,02 0,45
Guta-percha
41
6,9 x 10
-4
0,45
Osso Esponjoso
41
1,37 0,30
Osso Cortical
41
13,7 0,30
Ligamento periodontal
44
68,9 x 10
-3
0,45
Resina Composta (núcleo)
29
12,0 0,33
Cimento resinoso
41
8,3 0,28
Coroa metalo-cerâmica:
metal
45
porcelana
45
205,0
68,9
0,28
0,33
O diâmetro do canal circular (C
o
) foi igual ao menor diâmetro do canal oval.
Como a seção externa da raiz foi a mesma para todos os casos, aqueles com canal
circular apresentavam uma maior espessura de dentina nas paredes vestibular e
palatina. Para os casos C
o
, os pinos poderiam apresentar seções transversais
circular (P
c
) ou oval (P
o
), enquanto para os casos C
c
foram simulados apenas pinos
circulares (Figura 4.3). Nos casos C
o
P
o
e C
c
P
c
a excentricidade do pino e do canal era
a mesma, portanto a espessura de cimento (0,1 mm) era uniforme em toda a
extensão. Nos casos em que a excentricidade do canal não coincidia com a do pino
(C
o
P
c
), o espaço do desajuste foi preenchido com cimento resinoso (espessura
mínima = 0,1 mm e máxima = 0,6 mm). Os pinos foram considerados perfeitamente
aderidos (A) ou totalmente descolados (D).
Para os casos totalmente descolados, foi utilizado contato tipo touch: os nós
do pino podiam deslizar e afastar dos nós do cimento, mas não poderia haver
penetração entre os corpos. Assim, cada material apresenta seu próprio nó e o valor
31
de tensão é diferente em cada um. Já nos casos aderidos, a interface entre dois
materiais apresenta apenas um nó, no qual o valor da tensão é uma média dos
valores dos dois materiais.
Figura 4.3 - Esquema das diferentes configurações dos canais. A: canal e pino com formato oval; B:
canal com formato oval e pino circular; C: canal e pino com formato circular
Após a construção de toda a geometria dos modelos foi aplicada a malha e
posteriormente foi feito teste de convergência, ou seja na interface entre dois
materiais os nós destes devem coincidir. Os modelos apresentaram de 33.499 a
92.137 elementos tetraédricos de topologia Tet4 (Figura 4.4). Os nós da porção
superior e lateral do osso esponjoso foram fixados nos seis graus de liberdade. Uma
carga de 300 N foi aplicada a 45° na aresta central-interna da cúspide vestibular
(carregamento cêntrico) ou desviada aproximadamente 1,4 mm para a mesial,
também da cúspide vestibular (carregamento excêntrico).
32
Figura 4.4 – Modelo em uma vista mésio-distal com malha e fixação. A: carregamento oblíquo-
excêntrico; B: Carregamento oblíquo-cêntrico
4.2 Forma de análise dos resultados
4.2.1 Risco de fratura radicular em função da seção transversal do pino e do canal
e adesão do pino
Os diferentes modelos foram comparados quanto a distribuição, magnitude,
localização e direção dos vetores dos picos de tensões de tração (σ
max
) na raiz. A
σ
max
foi escolhida para verificar o risco de fratura radicular porque as tensões de
tração estão mais diretamente relacionadas à fratura da dentina
8, 46
.
33
4.2.2 Núcleo metálico fundido versus pino de fibra de vidro
4.2.2.1 Risco de descolamento do pino
Nos modelos com pinos aderidos foi verificado também o risco de falha na
união, analisando as tensões de tração e cisalhamento na interface pino/cimento em
corte vestíbulo-palatino.
4.2.2.2 Risco de fratura em raiz, núcleo, pino ou cemento
Nos casos com pinos perfeitamente aderidos ou totalmente descolados foi
verificada também a máxima tensão de tração em raiz, núcleo, pino e cimento. O
índice de risco de fratura foi calculado dividindo o valor de σ
max
para estas estruturas
pelo valor de resistência à tração de cada material, obtido na literatura.
34
5 RESULTADOS
5.1 Risco de fratura radicular em função da seção transversal do pino e do
canal e adesão do pino
A Figura 5.1 e Figura 5.2 apresentam a magnitude, localização, direção e
distribuição da σ
max
dos modelos com carregamento oblíquo cêntrico e com
carregamento oblíquo excêntrico. Enquanto nos dentes hígidos o valor da σ
max
diminuiu quando o carregamento mudou de cêntrico para excêntrico, nos casos com
pino, tanto aderidos quanto descolados, ocorreu o contrário
.
Mantendo as outras variáveis constantes, houve um aumento da σ
max
na
dentina quando a seção transversal do pino mudou de oval para circular. Por outro
lado, ao mudar o formato do canal de oval para circular ocorreu aumento da σ
max
na
dentina apenas nos casos descolados. Nos casos aderidos os valores foram
praticamente semelhantes. Considerando as diferentes seções de canal e pino, os
melhores resultados foram sempre obtidos para as condições C
o
P
o
.
Comparando os casos quanto à adesão, os casos descolados apresentaram
tensões na dentina de até 4,7 vezes maiores do que os casos aderidos e os dentes
hígidos. Entre os casos aderidos não houve diferença significativa no pico de σ
max
,
que foi bastante semelhante ao do dente hígido. Já nos casos descolados, a
diferença no pico de σ
max,
entre os casos foi mais evidente, sendo o caso C
c
P
c
o que
apresentou o maior valor de tensão, para ambos os carregamentos. A localização da
σ
max
foi em todos os casos na face palatina, porém nos dentes hígidos e nos casos
35
aderidos se localizou logo abaixo do ligamento periodontal. Já nos casos descolados
foi na porção cervical interna do canal.
5.2 Núcleo metálico fundido versus pino de fibra de vidro: risco de
descolamento do pino
A Figura 5.3 apresenta a distribuição das máximas tensões de tração e de
cisalhamento ao longo da interface pino/cimento para os casos usando NMF
anatômico e PFV circular, ambos com canal oval e carregamento cêntrico. Tanto as
tensões de tração quanto as tensões de cisalhamento foram bem maiores para o
caso de NMF.
A tensão máxima de tração é maior na interface da região palatina, para os
dois casos, enquanto o maior valor da tensão máxima de cisalhamento ocorreu na
face vestibular. A diferença entre os dois casos foi maior para os valores de tensão
de tração (10 vezes maior no caso de NMF) do que para os de cisalhamento
(aproximadamente 5 vezes maior).
36
Figura 5.1 - Magnitude (MPa), localização e direção da σmax na raiz dos modelos com
canal circular (Cc) e oval (Co); pino oval (Po) e pino circular (Pc); aderido (A)
e descolado (D); Referência: posição do modelo; V: face vestibular; P: face
palatina, C: carregamento oblíquo-cêntrico e E: carregamento oblíquo-
excêntrico. Todos os modelos com pino metálico
37
Figura 5.2 - Distribuição (MPa) da σmax na face palatina da raiz dos modelos com canal
circular (Cc) e oval (Co); pino metálico oval (Po) e metálico circular (Pc); aderido
(A) e descolado (D); C: carregamento oblíquo-cêntrico e E: carregamento oblíquo-
excêntrico
38
Figura 5.3 – A: modelo com canal oval e pino oval metálico (CoPo – M); B: modelo com
canal oval e pino circular de fibra de vidro (CoPc – F); C: gráfico de σmax; D:
gráfico de cisalhamento máximo; I, II, III: local na interface pino/cimento
relacionado no gráfico
39
5.3 Núcleo metálico fundido versus pino de fibra de vidro: risco de
fratura em raiz, núcleo, pino ou cimento
A Tabela 5.1 apresenta a σ
max
, o valor de resistência a tração (RT) de
cada material e o índice de risco de fratura (IRF). O IRF é a relação entre o
valor da σ
max
referente ao material e a sua resistência a tração encontrado na
literatura. O IRF do H
o
, considerado um grupo controle, foi baixo (0,23). Entre
os casos aderidos percebe-se o valor do IRF relativamente baixo e sem
diferenças significativas entre eles, com exceção do cimento do caso C
o
P
o
A –
M que apresentou maior valor (1,83). O IRF da raiz dos casos aderidos foi
bastante similar ao do H
o.
Já entre os descolados os valores do IRF do caso C
o
P
o
D – M foram
maiores que no caso C
o
P
c
D – F, sendo o maior valor encontrado no cimento
(3,89). No caso C
o
P
c
D – F os maiores valores do IRF foram encontrados no
pino (14,0) e no núcleo de compósito (8,56), sendo portanto os locais com
maior risco de fratura.
40
Tabela 5.1 – Índice de risco de fratura (IRF) através da relação da tensão máxima principal (σmax em MPa) com a resistência a tração (RT em
MPa) da raiz, núcleo, pino e cimento dos modelos com núcleo metálico fundido (M) ou com pino de fibra de vidro (F); aderido (A)
ou descolado (D). Todos os modelos com carregamento cêntrico.
41
6 DISCUSSÃO
6.1 Risco de fratura radicular em função da seção transversal do pino e
do canal e adesão do pino
O primeiro objetivo deste trabalho foi verificar se o achatamento mésio-
distal do canal torna o pré-molar superior endodonticamente tratado mais
susceptível à FRV, como já afirmaram alguns autores
5, 20
. O delineamento foi
feito de modo a contemplar dente com canal oval (C
o
) e com canal circular (C
c
).
O diâmetro do canal circular foi igual ao menor diâmetro do canal oval. Como a
seção externa da raiz foi a mesma para todos os casos, os dentes com canal
circular apresentavam uma maior quantidade de dentina nas paredes vestibular
e palatina. Assim, a princípio, os casos com canais ovais apresentariam dois
motivos para uma maior susceptibilidade à FRV: os sítios concentradores de
tensões da parede vestibular e palatina (devido ao pequeno raio de curvatura
7-
9
e a menor quantidade de dentina nas paredes vestibular e palatina
47
).
Ao comparar dentes hígidos de canal oval com os de canal circular,
observa-se, como esperado, uma diminuição da σ
max
na dentina (devido ao
aumento da quantidade de dentina). Para os casos aderidos, entretanto, σ
max
foi praticamente igual (comparação C
o
P
c
A versus C
c
P
c
A
- Figura 5.1). Além
disso, tanto para os dentes hígidos quanto para os casos de pinos aderidos, a
máxima tração não ocorreu nos sítios concentradores de tensão descritos na
Literatura
7-9
(as curvaturas vestibular e palatina da parede interna do canal, por
terem menor raio). Estes sítios concentradores de tensões foram observados
42
em trabalhos que simularam a condensação lateral da guta percha no interior
do canal
7-9, 12
. Já era esperado que, para o carregamento utilizado neste
trabalho, os pequenos raios de curvatura da parede vestibular e palatina não
seriam fatores concentradores de tensões importantes. Entretanto, acreditava-
se que a menor quantidade de dentina poderia colaborar para maiores tensões
nos canais ovais. É consenso na literatura que a melhor forma de proteger um
dente contra a fratura radicular é desgastar o mínino possível de estrutura
dental
5, 21
, pois quanto maior o desgaste, menor será a resistência estrutural
do dente.
A explicação para o padrão de distribuição de tensões e para a grande
semelhança entre C
o
P
c
A e C
c
P
c
A está provavelmente no fato de que, por
considerar adesão perfeita, o conjunto dente/pino/coroa funciona como uma
viga engastada no alvéolo. Assim, ao aplicar uma carga que tende a defletir a
viga para vestibular, surgem tensões de tração na palatina
16, 48
e de
compressão na vestibular (Figura 5.2). A intensidade da tensão de tração na
palatina depende essencialmente do padrão de deflexão do dente. Parte da
dentina da vestibular e palatina do C
c
P
c
é substituída por cimento resinoso no
C
o
P
c
. Como os módulos de elasticidade da dentina (18,6 GPa) e do cimento
resinoso (8,3 GPa) são relativamente próximos, a rigidez do conjunto é muito
parecida nos dois casos, o que justifica as semelhanças nas respostas de σ
max
.
Abstraindo dos fatores relacionados exclusivamente à seção transversal
do canal, a primeira hipótese deste trabalho era que, nos casos de canal oval
restaurado com pino intra-radicular de mesma seção transversal, diante de um
carregamento excêntrico e com componente horizontal, o giro do pino sobre
seu longo eixo colaboraria para fraturar a raiz. Acreditava-se que este seria o
43
principal fator que tornaria o pré-molar superior com canal oval mais
susceptível à FRV. Assim, o delineamento também contemplou diferentes tipos
de carregamento (C: cêntrico e E: excêntrico) e de seção transversal do pino
(P
o
: pino oval e P
c
: pino circular).
Os dois carregamentos foram a 45º em relação ao longo eixo do dente.
No carregamento cêntrico, a força foi aplicada na aresta interna da cúspide
vestibular, exatamente no meio da distância mésio-distal, que gera um
momento que inclina o dente apenas para vestibular. Este carregamento não
poderia explicar a hipótese do mecanismo de fratura mencionada
anteriormente, mas foi utilizado como um controle. No carregamento
excêntrico, a força foi desviada para a mesial (aproximadamente 1,4 mm).
Assim, além do momento que inclina para vestibular, surgem dois outros
momentos: o que inclina para distal e o que faz girar em torno do longo eixo.
Com o momento que faz girar em torno do longo eixo, o pino oval em um canal
oval tenderia a provocar um efeito parecido com o de uma chave de fenda
girada no interior da raiz, que colaboraria com o mecanismo de fratura
radicular.
Ao comparar os valores de σ
max
para os diferentes carregamentos nos
casos aderidos, percebe-se que o carregamento excêntrico apresenta valores
ligeiramente maiores do que o cêntrico. Este resultado já era esperado, pois,
como já descrito anteriormente, no carregamento excêntrico surgem dois novos
momentos. O aumento da tensão foi discreto provavelmente porque o desvio
para mesial também foi discreto. Entretanto, ao contrário do esperado, nos
dentes hígidos houve uma diminuição de tensão quando o carregamento
mudou de cêntrico para excêntrico. Não encontramos explicação para esta
44
resposta dos dentes hígidos, mas talvez esteja ligada ao fato de que eles são
os únicos modelos em que a parte mais interna da raiz é mecanicamente oca.
Os resultados desse trabalho para os casos aderidos não confirmaram a
hipótese da importância do giro do pino oval sobre seu longo eixo no
mecanismo de fratura em raízes de canais ovais. Ao manter o formato oval do
canal e mudar a seção do pino de oval para circular (de C
o
P
o
A para C
o
P
c
A
-
Figura 5.1), percebe-se, ao contrário do esperado, um aumento da σ
max
na raiz,
tanto para o carregamento cêntrico quanto para o excêntrico. A explicação
encontrada foi que como o desvio para mesial foi muito discreto, a deflexão
para vestibular continuou sendo o fator principal para determinar o pico de
tensão de tração, com influência desprezível causada pelo momento em torno
do longo eixo. Como explicado anteriormente, quanto mais rígido é o conjunto
dente/pino/coroa, menor é a sua deflexão para vestibular e menor é a tração na
palatina. No caso C
o
P
o
, como parte da camada de cimento é substituída por
metal, o conjunto (quando colado) se comporta como uma viga mais rígida,
deflete menos e apresenta menor valor de σ
max
.
Vale destacar que, de modo geral, as diferenças encontradas entre os
casos aderidos e os dentes hígidos foram relativamente pequenas. Além disso,
a distribuição das tensões assim como a localização e direção do pico de
tração foram muito semelhantes aos dos dentes hígidos e não foram
compatíveis com o padrão de FRV encontrado na literatura
49
. Mas o que
chama atenção é, se seguirmos a linha de raciocínio utilizada até aqui (de que
um conjunto que forme uma viga mais rígida defletirá menos e provocará
menos tração) deveríamos esperar tração maior no dente hígido. Isto porque,
no dente com pino, a polpa e uma parte da dentina foram substituídas por
45
metal. No entanto, a Figura 5.1 mostra tensões um pouco menores para os
dentes hígidos. A explicação deste fato aponta para uma eventual importância
de deixar oca a região mais interna da “viga”. Um trabalho futuro deverá testar
essa hipótese.
As tensões de tração na dentina nos casos de pinos descolados
apresentaram valores até 4,7 vezes maiores aos observados para os casos de
pinos aderidos. Este resultado é coerente com outros estudos já publicados
33,
50
e com a segunda hipótese deste trabalho. A adesão garante que pino, coroa
e raiz trabalhem em conjunto, diminuindo o risco de fratura já que as
distribuições e os níveis de tensões ficam semelhantes ao do dente hígido.
Assim, torna-se fundamental conseguir uma resistência de união alta e
duradoura entre os componentes protéticos (pino e coroa) e o remanescente
radicular. Entretanto, é difícil garantir uma adesão suficientemente resistente e
duradoura, especialmente no terço apical, onde é mais comum a presença de
defeitos
7, 17
que se somam a outros fatores concentradores de tensões ao
longo de todo o canal, como a grande diferença de módulo de elasticidade
entre materiais aderidos (ex: pino e cimento resinoso).
Enquanto nos casos aderidos praticamente não houve diferença no valor
do pico de σ
max
na raiz ao comparar C
o
P
c
e C
c
P
c
(Figura 5.1), nos casos
descolados houve aumento de 4% no carregamento cêntrico e de 27% no
carregamento excêntrico. O aumento da σ
max
foi ainda mais evidente quando,
para um canal oval, mudou-se a seção do pino de oval para circular (de C
o
P
o
para C
o
P
c
, houve um aumento de 67% na σ
max
para o carregamento cêntrico e
de 36% para o carregamento excêntrico). Assim como para os casos aderidos,
46
este resultado foi o contrário à hipótese inicial e já foi explicado anteriormente
(os casos com pino oval se comportam como uma viga mais rígida).
Neste trabalho, o descolamento foi simulado na interface entre pino e
cimento. Em um trabalho anterior do nosso grupo de pesquisa
51
, o
descolamento foi simulado na interface entre cimento e dentina e a resposta foi
diferente: ao aplicar uma carga oblíqua para vestibular, o conjunto pino/coroa,
que foi considerado unido, deslocou em bloco para vestibular e puncionou a
região cervical. Embora os modelos do trabalho anterior tenham várias
diferenças com os utilizados no presente estudo (dimensões do dente, local do
carregamento e outros), esperávamos um padrão de resposta semelhante. Não
foi o que ocorreu. No presente trabalho, ao aplicar uma carga oblíqua para
vestibular, verificou-se uma concentração de tensão na face palatina cervical
externa da raiz (Figura 5.1). O local e direção da σ
max
sugerem relação do pico
de tração com o efeito anti-rotacional da férula. Esse resultado não reproduz o
padrão de FRV descrito na literatura: que a fratura se inicia na parede interna
do canal, segue para a superfície externa, em direção aos tecidos periodontais,
e se propaga no longo eixo da raiz
11, 12, 19
. Porém, a direção mais oblíqua do
vetor da σ
max
quando comparado com os casos aderidos e de dentes hígidos,
indica uma tendência maior à fraturas mais altas, aumentando o risco de ter
uma fratura não restaurável.
Em resumo, os resultados desta parte do trabalho mostraram que o
achatamento mésio-distal do segundo pré-molar superior parece não ser o fator
determinante para a maior susceptibilidade à FRV. Provavelmente as
irregularidades da curvatura externa da raiz e a dificuldade de utilizar pinos
com o comprimento preconizado (2/3 do comprimento da raiz) sejam mais
47
importantes
52, 53
. Embora estes fatores sejam freqüentemente associados a
pré-molares superiores, não foram incluídos no estudo.
6.2 Núcleo metálico fundido versus pino de fibra de vidro
Existe um grande conflito na Literatura com relação à escolha do
sistema de pinos intra-radiculares a ser utilizado em um dente
endodonticamente tratado e com grande destruição coronária
54
. O tradicional
NMF vem ao longo do tempo perdendo espaço para os pinos pré-fabricados,
especialmente os PFV
55
. Alguns fatores têm contribuído para esta nova
tendência, como a agilidade de tratamento, com a possibilidade de desobturar
o conduto e cimentar o pino na mesma seção, o que reduz o risco de
(re)contaminação do canal
55
.
Alguns autores consideram que pinos de material muito rígido tendem a
concentrar tensões em áreas críticas, enquanto pinos com módulo semelhante
ao da dentina favorecem a distribuição de tensões, o que diminuiria o risco de
fraturas radiculares
23, 31, 39, 56
. Enquanto outros pesquisadores
33, 45, 54, 57, 58
observaram o contrário: quanto maior o módulo de elasticidade do material do
pino, menores as tensões na dentina ou maior a resistência à fratura da raiz.
Um trabalho anterior
a
do nosso grupo mostrou que esta controvérsia na
Literatura está relacionada à diferença na direção do carregamento: com
a
artigo enviado para publicação na revista Dental Traumatology, aceito pelo primeiro revisor e
aguardando a resposta do segundo revisor.
48
cargas longitudinais as tensões tendem a ser maiores em raízes restauradas
com pinos mais rígidos e com cargas oblíquas as tensões tendem a ser
maiores em raízes restauradas com pinos menos rígidos. Além disso, alguns
trabalhos
33, 59
demonstraram que uma boa adesão entre pino/cimento é mais
determinante para diminuir o risco de fratura radicular do que o módulo do pino.
As principais falhas encontradas em dentes restaurados com pinos intra-
radiculares são: fratura radicular ou descolamento do pino. A fratura radicular
pode apresentar diferentes padrões, sendo alguns não restauráveis. É intuitivo
pensar que o risco de ter um padrão não restaurável tende a ser maior quando
a raiz é a parte mais vulnerável do conjunto. Assim, esta segunda parte do
trabalho foi subdividida em análise do risco de descolamento do pino e análise
do risco de fratura da raiz, do núcleo, do pino e do cimento. Foram
considerados apenas os casos de canais ovais com carregamento cêntrico,
restaurados com PFV circular e núcleo de compósito (C
o
P
c
A - F) ou com NMF
oval (C
o
P
o
A - M). A diferença no formato da seção transversal do PFV e do
NMF teve como objetivo representar a situação clínica.
6.2.1 Risco de descolamento do pino
A terceira hipótese desse trabalho era que o alto módulo de elasticidade
do NMF provocaria uma maior concentração de tensões na interface
pino/cimento e, conseqüentemente, aumentaria o risco de descolamento. É
sabido que uma grande diferença no padrão de deformação entre dois
49
materiais aderidos favorece a concentração de tensões na interface
56
. As
falhas na interface normalmente ocorrem por ultrapassar a resistência da união
à tração ou ao cisalhamento
29
. Como os picos destas tensões ocorreram na
linha média que divide o dente em face mesial e distal, foram analisadas as
distribuições de σ
max
e τ
max
ao longo da interface pino/cimento em um corte
vestíbulo-palatino dos modelos C
o
P
c
A-F e C
o
P
o
A-M. Vale destacar que foi
analisada a tensão na interface pino/cimento e não cimento/dentina porque as
tensões foram mais elevadas na primeira. Isto está coerente com dados da
literatura de que o descolamento do pino ocorre preferencialmente na interface
pino/cimento
60, 61
, especialmente em NMF
30, 61
. Os resultados deste trabalho
mostraram que tanto as tensões de tração quanto as tensões de cisalhamento
foram bem maiores para o caso de NMF. Para as tensões de tração, enquanto
o máximo valor registrado para o C
o
P
c
A-F foi de 8,0 MPa, para o C
o
P
o
A - M foi
de 80,0 MPa. Para as tensões de cisalhamento, os valores máximos foram
10,0 MPa e 53,7 MPa, para C
o
P
c
A - F e C
o
P
o
A - M, respectivamente. Como o
delineamento foi feito de modo a representar ao máximo possível a situação
clínica, a mudança do material do pino foi acompanhada por mudança de sua
seção transversal e, conseqüentemente, da espessura de cimento.
Comparações adicionais, apresentadas no Anexo A, confirmaram que os
maiores valores de tensões para C
o
P
o
A - M (Figura 5.3) deve-se à maior
diferença de módulo entre o NMF e o cimento resinoso e não às diferenças de
seção transversal do pino ou de espessura de cimento.
A Literatura é bastante rica em trabalhos que avaliaram a resistência de
união de pinos intra-radiculares
32, 62
. São vários os fatores que interferem
nesta resistência de união: tipo e marca de pino
63
, tratamento da superfície do
50
pino
32
; espessura e marca do cimento resinoso
30, 63-66
. Entretanto, é difícil
encontrar na Literatura um valor de referência da resistência de união entre
pino e cimento, pois os valores são muito discrepantes de autor para autor. Os
trabalhos raramente associam no delineamento um caso de PFV e NMF. Além
disso, muitos autores avaliam a resistência de união pela força máxima, que
não pode ser utilizada como referência para o nosso trabalho, devido às
diferenças geométricas do preparo intra e extra-radicular. Quando PFV e pinos
metálicos foram avaliados em um mesmo trabalho, os autores não encontraram
diferenças significantes nos valores de resistência de união
32, 61
.
As tensões de tração no caso C
o
P
o
A - M foram dez vezes maiores do
que as do caso C
o
P
c
A – F, e as de cisalhamento cerca de 5 vezes maiores.
Considerando resistências de união semelhantes, seria muito mais fácil
descolar a interface NMF/cimento do que a interface PFV/cimento. Ou seja, do
ponto de vista biomecânico, a terceira hipótese foi confirmada: o alto módulo de
elasticidade do NMF provocaria uma maior concentração de tensões na
interface pino/cimento e, conseqüentemente, aumentaria o risco de
descolamento do pino.
6.2.2 Risco de fratura da raiz, núcleo, pino ou cimento
A quarta hipótese foi que o baixo módulo de elasticidade dos PFV, por
si, não diminui o risco de fratura e que o melhor resultado do PFV obtidos nos
trabalhos publicados deve-se ao menor risco de descolamento da interface
51
pino/cimento. A quinta hipótese do trabalho foi que dentes restaurados com
PFV apresentariam menor proporção de fraturas não restauráveis, porque é
mais fácil a fratura propagar em núcleo de compósito ou em pino de fibra de
vidro do que em núcleo e pino metálicos. Assim a raiz deixa de ser a única
estrutura vulnerável do conjunto.
A análise do risco de descolamento revelou que é mais fácil ocorrer um
descolamento entre NMF e cimento do que entre PFV e cimento. Assim, é
provável que mesmo que siga todos os princípios da cimentação adesiva,
ocorra falha na união no NMF. Porém, como existe uma grande adaptação
deste pino à raiz, o pino pode se manter no canal e passar a se comportar
como em um caso C
o
P
o
D - M.
Para o PFV a situação é diferente. As tensões de tração e de
cisalhamento na interface pino/cimento são relativamente baixas e a retenção
do pino é totalmente dependente da união. Apesar das baixas tensões, o
descolamento pode ocorrer em função de outros fatores que influenciam a
resistência de união ou em função dos mecanismos de falha por fadiga. Como
a retenção do pino está diretamente relacionada à união com o cimento,
quando ocorre falha na união, o pino perde a sua retenção e solta, tendo
menos chance de se comportar como um caso C
o
P
c
D - F.
A Tabela 5.1 apresenta o IRF da raiz, núcleo, pino e cimento para os
casos de PFV aderidos e descolados, NMF aderidos e descolados e dente
hígido, sendo que, neste último foi calculado apenas o IRF da raiz. O IRF foi
calculado dividindo a máxima tensão de tração encontrada na análise por
elementos finitos com o valor de resistência à tração da estrutura em estudo,
tirada de trabalhos publicados ou de perfil técnico do fabricante (para pino e
52
núcleo metálico). Quando o índice está próximo de zero, o risco de fratura é
pequeno, pois a tensão registrada pela análise está bem abaixo da tensão que
o material consegue suportar. Com o valor 1, o risco de fratura já se torna
crítico, pois indica que a tensão é igual à resistência do material.
Nota-se que para o modelo C
o
P
o
A - M a estrutura mais sujeita à fratura é
o cimento. Esta informação somada ao resultado anterior, de grande risco de
descolamento da interface NMF/cimento (ou seja: ou o pino descola do cimento
ou o cimento rompe), reforça a idéia de que o risco do NMF passar de uma
condição aderida para descolada é maior do que o PFV. Após o descolamento
pino/cimento, se o NMF ficar retido mecanicamente no canal passará a se
comportar como um caso C
o
P
o
D – M e aumenta em quase o dobro o IRF
radicular. Além disso, os resultados sugerem que a chance de ocorrer uma
fratura irrestaurável é maior, pois: os IRF do pino e do núcleo são menores do
que o IRF da raiz (ou seja, a raiz é mais sujeita à fratura) e a direção do pico de
σ
max
apresenta aproximadamente 30º em relação ao longo eixo do dente (caso
CoPoD-C, Figura 5.1).
Para o modelo C
o
P
o
A - F os IRF são pequenos em todas as estruturas;
mas é preciso considerar que existem outros fatores não biomecânicos
capazes de interferir no descolamento. Caso a desunião ocorra, e o pino
continue retido, as partes mais sujeitas à fratura passam a ser o pino e o
núcleo, com IRF, respectivamente, de 14,0 e 8,56. Assim, tende a apresentar
um padrão de falha mais freqüente, porém mais benigna. Estes dados
concordam com outros trabalhos da Literatura que mostraram que os dentes
restaurados com PFV apresentam padrões de fratura mais favoráveis
24, 36
.
53
7 CONCLUSÕES
Com base nos resultados obtidos e considerando-se as limitações deste
estudo, foi possível concluir que:
• As raízes restauradas em que o pino acompanha o formato oval
característico do canal do segundo pré-molar superior apresentam risco
de fratura menor que as restauradas com pinos de seção circular, o que
não confirma a primeira hipótese.
• As raízes restauradas em que o pino está descolado apresentam risco
de fratura de até 4,7 vezes maior que aquelas em que o pino permanece
aderido, o que confirma a segunda hipótese.
• As raízes restauradas com material de alto módulo de elasticidade
(NMF) apresentaram maior concentração de tensões na interface
pino/cimento e, conseqüentemente, aumentaram o risco de
descolamento, o que confirma a terceira hipótese.
• O baixo módulo de elasticidade dos PFV não foi responsável pela
diminuição do risco de fratura, e sim à maior adesão pino/cimento, o que
confirma a quarta hipótese.
54
• A propagação da fratura em núcleo de compósito ou em pino de fibra de
vidro foi maior quando comparado ao núcleo e ao pino metálico, o que
confirma a quinta hipótese.
55
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62
Apêndice - A: modelo com canal oval e pino circular metálico (C
o
P
o
– M); B: modelo com canal
oval e pino oval de fibra de vidro (C
o
P
c
– F); C: gráfico de σ
max
; D: gráfico de
cisalhamento máximo; I, II, III: local na interface pino/cimento relacionado no gráfico.
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