Modeling Energy Expenditure Estimation in Occupational Context by Actigraphy: A Multi Regression Mixed-Effects Model.

The accurate prediction of energy requirements for healthy individuals has many useful applications. The occupational perspective has also been proven to be of great utility for improving workers' ergonomics, safety, and health. This work proposes a statistical regression model based on actigraphy and personal characteristics to estimate energy expenditure and cross-validate the results with reference standardized methods. The model was developed by hierarchical mixed-effects regression modeling based on the multitask protocol data. Measurements combined actigraphy, indirect calorimetry, and other personal and lifestyle information from healthy individuals (n = 50) within the age of 29.8 ± 5 years old. Results showed a significant influence of the variables related to movements, heart rate and anthropometric variables of body composition for energy expenditure estimation. Overall, the proposed model showed good agreement with energy expenditure measured by indirect calorimetry and evidenced a better performance than the methods presented in the international guidelines for metabolic rate assessment proving to be a reliable alternative to normative guidelines. Furthermore, a statistically significant relationship was found between daily activity and energy expenditure, which raised the possibility of further studies including other variables, namely those related to the subject's lifestyle.

Stress analysis of cantilever-fixed partial denture connector design using the finite element method / Análise de tensões de desenhos de conectores de pontes cantilever pelo método dos elementos finitos

Purpose: To analyze the stress distribution on a cantilever-fixed partial denture after simulation of maximum mastication loads in order to optimize its design. Methods: A cantilever-fixed partial denture framework was designed in the CAD-CAM system Everest®Kavo v2.0 using two materials, titanium and zirconium, with connectors of 5.28 mm² and 9.05 mm², respectively. A finite element model was built for stress analysis using simulations of mastication load. Results: For zirconia, only the molar cantilever with the smaller connector area and a 0.5-mm fillet exceeded the considered threshold resistance value of 575 MPa. All the other designs yielded resistances below this value. For titanium, only cantilevers with 9.05 mm² connector area and fillets of 1 or 1.4 mm presented stress values inferior to titanium yield strengh. Conclusion: Within the limitations of this study, it can be concluded that titanium cantilever-fixed partial denture frameworks with a 5.28 mm² connector area cannot support maximum mastication loads; frameworks of this material require larger connectors with fillets introduced in the gingival embrasure. Zirconia, however, supports maximum bite forces in most situations with both molar and premolar design cantilevers. Precaution should be taken when dealing with smaller connectors of 5.28 mm².

Objetivo: Analisar a distribuição de tensões em próteses parciais fixas em cantilever após aplicação de cargas simuladoras da mastigação, de forma a otimizar o seu desenho. Metodologia: Obteve-se a infra-estrutura de uma prótese parcial fixa em cantilever no sistema CAD-CAM Everest®Kavo v2.0, considerando dois materiais: titânio e zircônia, com conectores de 5,28 mm² e 9,05 mm², respectivamente. Gerou-se um modelo de elementos finitos, onde foram efetuadas análises de tensões com cargas simuladoras da mastigação. Resultados: Para zircônia, apenas o cantilever molar com área de conector mais reduzida, e concordância de 0,5 mm, excedeu o valor de resistência 575 MPa. Para o titânio, apenas o cantilever de 9,05 mm², com concordâncias de 1 e 1,4 mm, apresentou valores inferiores à tensão do titânio. Conclusão: Dentro das limitações deste estudo pode-se concluir que as infra-estruturas de titânio em cantilever não suportam cargas mastigatórias máximas com uma área de conector de 5,28 mm² e requerem conectores de áreas superiores, com concordâncias introduzidas na embrasura gengival. A zircônia geralmente suporta forças mastigatórias máximas com cantilever molar ou pré-molar. Deve-se ter precaução quando a área dos conectores é reduzida para 5,28 mm².

Finite element analysis of the mechanical behavior of a partially edentulous mandible as a function of cancellous bone density / Análise por elementos finitos do comportamento mecânico de uma mandíbula humana parcialmente edêntula em função da densidade óssea trabecular

Purpose: To present a methodological procedure to obtain the geometric and discrete models of a human mandible for numerical simulation of the biomechanical behavior of a partially edentulous mandible as a function of cancellous bone density. Methods: A 3D finite element method was used to assess the model of a partially edentulous mandible, Kennedy Class I, with dental implants placed at the region of teeth 33 and 43. The geometric solid model was built from CT-scan images and prototyping. In the discrete model a parametric analysis was performed to analyze the influence of cancellous bone density (25 %, 50 %, 75 %) on the development of mandibular stress and strain during simulation of masticatory forces in the anterior region. Results: Maximum von Mises stress and equivalent strain values in cancellous bone were found close to the loading area (masticatory forces). The peak stress and strain values occurred in the mandibular anterior region, and for the same masticatory force the equivalent stresses increased with bone density. Conclusion: The results suggest that the stresses and strains developed in the mandibular model were affected by cancellous bone density during the simulation of masticatory activity.

Objetivo: Apresentar uma metodologia para modelamento geométrico de uma mandíbula humana e obtenção de um modelo discreto para simular numericamente o comportamento biomecânico de uma mandíbula parcialmente edêntula em função de diferentes densidades do osso trabecular. Metodologia: Utilizou-se o método de elementos finitos 3D para realizar um estudo numérico sobre um modelo de mandíbula humana, desdentada parcial tipo Classe I de Kennedy, com implantes nas regiões dos dentes 33 e 43. O modelo sólido geométrico foi determinado por tomografia computorizada e prototipagem. No modelo discretizado foi realizada uma análise paramétrica para verificar a influência da densidade óssea do osso trabecular (25 %, 50 %, 75 %) no desenvolvimento de tensões e deformações da mandíbula durante a aplicação de forças mastigatórias na região anterior. Resultados: As tensões máximas de von Mises e deformações equivalentes no osso trabecular foram desenvolvidas próximo às regiões de aplicação das forças de mordida. Os picos de valores de tensões/deformações localizaram-se na região anterior da mandíbula, sendo que, para o mesmo valor de esforço de mordida, as tensões equivalentes aumentaram com a densidade óssea. Conclusão: Os resultados sugerem que as tensões e deformações desenvolvidas no modelo mandibular testado foram afetadas pelo grau de densidade do osso trabecular durante simulação de atividade mastigatória.