Análise do movimento inicial de molares superiores submetidos a forças extrabucais: estudo 3D / Analysis of initial movement of maxillary molars submitted to extraoral forces: a 3D study

OBJETIVO: analisar pelo método dos elementos finitos o deslocamento dos molares superiores frente a três diferentes inclinações do arco externo do aparelho extrabucal na tração do tipo cervical. MÉTODOS: maxila, dentes montados em má oclusão de Classe II e aparelho foram modelados através de formulação variacional e seus valores reproduzidos em coordenadas X, Y e Z. Foram realizadas simulações em microcomputador tipo PC, utilizando o programa ANSYS versão 8.1. Cada modelo de arco externo reproduziu linhas de força que passaram (1) acima (AcCR), (2) abaixo (AbCR) e (3) no centro de resistência (CR) do molar permanente superior de um mesmo modelo portador de má oclusão de Classe II. A avaliação restringiu-se ao movimento inicial dos molares frente à força extrabucal de 4 Newtons. RESULTADOS: o movimento distal inicial dos molares, tendo como ponto de referência a mesial do tubo, foi maior na coroa do modelo AbCR (0,47x10-6), e maior na raiz do modelo AcCR (0,32x10-6), provocando inclinações da coroa para distal e mesial, respectivamente. No modelo CR, os pontos na coroa (0,15x10-6) e raiz (0,12x10-6) deslocaram-se para distal equilibradamente, resultando em movimento de translação. Em todos os modelos, numa vista oclusal, houve tendência de rotação distal inicial da coroa, porém no modelo CR esse movimento foi muito pequeno. No sentido vertical (Z), todos os modelos revelaram movimento extrusivo (AbCR= 0,18x10-6; CR= 0,62x10-6; AcCR= 0,72x10-6). CONCLUSÃO: a simulação computacional do uso de aparelho extrabucal com tração cervical revelou a ocorrência de movimento extrusivo e distal, podendo ser por inclinação distal de coroa, de raiz ou movimento de translação.

OBJECTIVE: To analyze maxillary molar displacement by applying three different angulations to the outer bow of cervical-pull headgear, using the finite element method (FEM). METHODS: Maxilla, teeth set up in Class II malocclusion and equipment were modeled through variational formulation and their values represented in X, Y, Z coordinates. Simulations were performed using a PC computer and ANSYS software version 8.1. Each outer bow model reproduced force lines that ran above (ACR) (1), below (BCR) (2) and through the center of resistance (CR) (3) of the maxillary permanent molars of each Class II model. Evaluation was limited to the initial movement of molars submitted to an extraoral force of 4 Newtons. RESULTS: The initial distal movement of the molars, using as reference the mesial surface of the tube, was higher in the crown of the BCR model (0.47x10-6) as well as in the root of the ACR (0.32x10-6) model, causing the crown to tip distally and mesially, respectively. On the CR model, the points on the crown (0.15 x10-6) and root (0.12 x10-6) moved distally in a balanced manner, which resulted in bodily movement. In occlusal view, the crowns on all models showed a tendency towards initial distal rotation, but on the CR model this movement was very small. In the vertical direction (Z), all models displayed extrusive movement (BCR 0.18 x10-6; CR 0.62 x10-6; ACR 0.72x10-6). CONCLUSIONS: Computer simulations of cervical-pull headgear use disclosed the presence of extrusive and distal movement, distal crown and root tipping, or bodily movement.

Simulação 3D de movimento ortodôntico / 3D simulation of orthodontic tooth movement

OBJETIVO: desenvolver e validar, através do Método dos Elementos Finitos (MEF), um modelo numérico tridimensional (3D) de um incisivo central superior para simular o movimento dentário. MÉTODOS: esse modelo contempla a unidade dentária, o osso alveolar e o ligamento periodontal. Permite a simulação dos diferentes movimentos dentários e a determinação dos centros de rotação e de resistência. Limita o movimento ao espaço periodontal, registrando a direção, quantificando o deslocamento dentário e as tensões iniciais no ligamento periodontal. RESULTADOS: a análise dos deslocamentos dentários e das áreas que recebem tensões iniciais possibilita determinar os tipos de movimentos dentários. Com base nas forças ortodônticas, é possível quantificar a intensidade das tensões em cada região do dente, do ligamento periodontal ou do osso alveolar. Com base nas tensões axiais ao longo do ligamento periodontal e da tensão capilar, é possível predizer, teoricamente, as regiões em que deve ocorrer a remodelação óssea. CONCLUSÃO: o modelo foi validado pela determinação do módulo de elasticidade do ligamento periodontal de forma compatível com dados experimentais existentes na literatura. Os métodos utilizados na construção do modelo permitiram a criação de um modelo completo para uma arcada dentária, o qual possibilita realizar variadas simulações que envolvem a mecânica ortodôntica.

OBJECTIVE: To develop and validate a three-dimensional (3D) numerical model of a maxillary central incisor to simulate tooth movement using the Finite Element Method (FEM). METHODS: This model encompasses the tooth, alveolar bone and periodontal ligament. It allows the simulation of different tooth movements and the establishment of centers of rotation and resistance. It limits the movement into the periodontal space, recording the direction, quantifying tooth displacement and initial stress in the periodontal ligament. RESULTS: By assessing tooth displacements and the areas that receive initial stress it is possible to determine the different types of tooth movement. Orthodontic forces make it possible to quantify stress magnitude in each tooth area, in the periodontal ligament and in the alveolar bone. Based on the axial stress along the periodontal ligament and the stress in the capillary blood vessel (capillary blood stress) it is theoretically possible to predict the areas where bone remodeling is likely to occur. CONCLUSIONS: The model was validated by determining the modulus of elasticity of the periodontal ligament in a manner consistent with experimental data in the literature. The methods used in building the model enabled the creation of a complete model for a dental arch, which allows a number of simulations involving orthodontic mechanics.

Mechanical testing and finite element analysis of orthodontic teardrop loop.

INTRODUCTION: Understanding how teeth move in response to mechanical loads is an important aspect of orthodontic treatment. Treatment planning should include consideration of the appliances that will meet the desired loading of the teeth to result in optimized treatment outcomes. The purpose of this study was to evaluate the use of computer simulation to predict the force and the torsion obtained after the activation of tear drop loops of 3 heights. METHODS: Seventy-five retraction loops were divided into 3 groups according to height (6, 7, and 8 mm). The loops were subjected to tensile load through displacements of 0.5, 1.0, 1.5, and 2.0 mm, and the resulting forces and torques were recorded. The loops were designed in AutoCAD software(2005; Autodesk Systems, Alpharetta, GA), and finite element analysis was performed with Ansys software(version 7.0; Swanson Analysis System, Canonsburg, PA). Statistical analysis of the mechanical experiment results was obtained by ANOVA and the Tukey post-hoc test (P < .01). The correlation test and the paired t test (P < .05) were used to compare the computer simulation with the mechanical experiment. RESULTS AND CONCLUSIONS: The computer simulation accurately predicted the experimentally determined mechanical behavior of tear drop loops of different heights and should be considered an alternative for designing orthodontic appliances before treatment.

Influência dos amarrilhos e do segundo molar na ancoragem ortodôntica - análise computacional / Evaluation of ligatures and second molar orthodontic anchorage system - finite element

Neste trabalho, foram criados modelos tridimensionais de maxila para quantificar os movimentos ortodônticos iniciais. Determinou-se a influência do uso dos amarilhos e dos segundos molares no sistema de ancoragem. Na retração dos incisivos, foi observado que com a inclusão dos segundos molares no sitema de ancoragem ocorre redução da perda de ancoragem em 8,5% com relação à falta desses dentes. A utilização dos amarrilhos e inclusão do segundo molar reduz a perda de ancoragem em 9,78% quando comparada à situação sem os amarrilhos. Conclui-se que a utilização de modelos numéricos computacionais permite quantificar a influência das técnicas utilizadas em Ortodontia.