v17n03o03-pt

© 2012 Dental Press Journal of Orthodontics Dental Press J Orthod. 2012 May-June; 17(3):35.e1-635.e1

Análise comparativa da relação carga/deflexão de fios retangulares de NiTi convencionais e termoativados

artigo inédito

Fabio Schemann-Miguel1, Flávio Cotrim-Ferreira2, Alessandra Motta Streva3,Alexander Viégas de Oliveira Aguiar Chaves4, Andréia Cotrim-Ferreira5

Objetivo: visando comparar a relação carga/deflexão entre fios ortodônticos de secção retangular 0,019 x 0,025”, foram selecionados 5 arcos pré-contornados de níquel-titânio (NiTi) convencionais e 5 de NiTi termoativados, de quatro marcas comerciais (Abzil, Morelli, 3M Unitek e Ormco), totalizando 40 arcos. Esses arcos foram instalados em manequins ortodônticos com ausência do elemento 11, para que o fio pudesse ser testado nesse segmento com o auxílio de uma máquina universal de ensaios acoplada a um computador.

Resultados: comparados os valores médios de carga/deflexão dos fios de NiTi convencionais, observou-se que os que apresentaram a menor relação carga/deflexão foram os da 3M Unitek, seguidos pela Ormco, Morelli e Abzil. Nos termoativados, observou-se que os que apresentaram a menor relação carga/deflexão foram os da Ormco, seguidos pela 3M Unitek, Abzil e Morelli.

Conclusão: analisando-se comparativamente os valores médios da relação carga/deflexão nos dois tipos de fios, ob-servou-se que os termoativados apresentaram valores médios da relação carga/deflexão inferiores, mantendo essa tendência durante todo o ensaio. No entanto, notou-se que na deflexão de 2mm, os fios termoativados da marca Mo-relli e os convencionais 3M Unitek apresentaram valores médios da relação carga/deflexão muito próximos e, estatis-ticamente, não significativos.

Palavras-chave: Ortodontia. Fios ortodônticos. Análise qualitativa.

Como citar este artigo: Schemann-Miguel F, Cotrim-Ferreira F, Streva AM, Chaves AVOA, Ferreira AC. Comparative analysis of the load / deflection of NiTi conventional and termoativados of retangular section arches. Dental Press J Orthod. 2012 May--June; 17(3):35.e1-6.

Enviado em: 08/01/2009 - Revisado e aceito: 29/09/2011

» Os autores declaram não ter interesses associativos, comerciais, de propriedade ou financeiros, que representem conflito de interesse, nos produtos e companhias des-critos nesse artigo.

Endereço para correspondência: Fabio Schemann MiguelRua Marcos Fernandes, 111 – Jd. da SaúdeCEP: 04149-120 – São Paulo/SPE-mail: [email protected]

1 Professor, curso de especialização em Ortodontia, ABO-Osasco.

2 Professor, curso de mestrado em Ortodontia, UNICID.

3 Professora, curso de especialização em Ortodontia, UNICID.

4 Mestrando em Ortodontia, UNICID.

5 Professora, curso de Ortodontia Lingual, Instituto Flávio Vellini.


Análise comparativa da relação carga/deflexão de fios retangulares de NiTi convencionais e termoativadosartigo inédito

INTRODUÇÃOO fio ortodôntico é o principal responsável pela

carga que movimenta os dentes, sendo que essa carga deve ser, portanto, leve e contínua4. Assim, vários fa-tores relacionados ao fio ortodôntico devem ser con-siderados, como: espessura, secção transversal, com-posição da liga metálica que o constitui, a distância interbraquetes, o tipo de amarrilho, o tamanho dos braquetes, o atrito entre o fio e o braquete e a curva-tura do arco6, bem como a relação entre a tensão e deformação em qualquer ponto do fio, denominada módulo de elasticidade1. Por definição, cada liga me-tálica ortodôntica possui um módulo de elasticidade que não varia, mesmo quando se altera a espessura ou a secção transversal do fio. As ligas com altos mó-dulos de elasticidade são ligas mais rígidas, como o aço inoxidável e o Cr-Co (cromo-cobalto, Elgiloy); as ligas com baixos módulos de elasticidade são aquelas mais flexíveis, como o TMA (titânio-molibdênio) e o NiTi (níquel-titânio).

O módulo de elasticidade mantém uma relação di-reta com a carga necessária para se obter as deflexões dos fios ortodônticos, é chamada de “relação carga/deflexão”. Quanto maior o módulo de elasticidade de um fio, maior a sua relação carga/deflexão e maior a sua rigidez. Como não se pode manipular o módulo de elasticidade das ligas ortodônticas para propor-cionar maior flexibilidade ao conjunto fio/aparelho, deve-se conhecer, primeiramente, a relação carga/deflexão e, só então, escolher o fio mais indicado para cada fase da terapia ortodôntica.

OBJETIVOMediante uma amostra de arcos ortodônticos

pré-contornados de espessura 0,019 x 0,025” de NiTi convencionais e termoativados, de marcas co-merciais disponíveis no mercado brasileiro, essa pesquisa se propôs a:

» Avaliar a relação carga/deflexão dos fios NiTi convencionais.

» Avaliar a relação carga/deflexão dos fios NiTi ter-moativados.

» Comparar os dois tipos de fios.

MATERIAL E MÉTODOSPara essa avaliação, foi utilizada uma amostra de

40 arcos ortodônticos de NiTi pré-contornados para

a arcada superior, sendo cinco convencionais e cinco termoativados, de cada uma das seguintes marcas co-merciais: Morelli (Sorocaba, Brasil), sendo o NiTi con-vencional do lote 445547 e NiTi termoativado do lote 421322; Abzil (São José do Rio Preto, Brasil), NiTi con-vencional do lote 510-267 e NiTi termoativado do lote 636-367; Ormco (Orange, EUA), NiTi convencional do lote 5H09H e NiTi termoativado do lote 9A259A; 3M Unitek (Saint Paul, EUA), NiTi convencional do lote REV9601 e NiTi termoativado do lote B6931.

Os arcos apresentavam a mesma curvatura e com-primento total de 180mm e foram pré-condicionados por 72 horas a uma temperatura de 25°C (± 2°) e umi-dade relativa de 50%.

Os fios foram fixados em braquetes colados em um manequim ortodôntico com dentes de resina. Haviam braquetes do elemento 15 ao elemento 25 da marca Morelli. Nos primeiros molares, de ambos os lados, fo-ram colados tubos. Os braquetes e tubos utilizados fo-ram os da marca Morelli, com canaleta 0,022 x 0,030”. Para a fixação dos fios ortodônticos nos braquetes, fo-ram utilizadas ligaduras elásticas incolores, também da marca Morelli (lote n° 360667). O segmento do fio testado media 16mm e estava compreendido entre os braquetes do elemento 21 e o braquete do elemento 12.

O manequim foi, então, fixado a uma máquina de testes por meio de uma base que consistia de duas placas de 10mm de espessura, que formavam um ân-gulo de 90° com o solo.

A máquina utilizada para os testes foi a universal de ensaios Emic 10000 MUE-003 (Emic Equipamentos de Sistemas de Ensaios LTDA, São José dos Pinhais, PR). Essa máquina possui semelhança com a Instron Tests Machine, utilizada numa pesquisa com metodo-logia similar3.

A força aplicada pela máquina foi de 50N, por meio de uma ponteira de aço posicionada sobre o segmento do fio ortodôntico a ser testado.

A velocidade de aplicação da força foi de 1mm/min, realizado de forma contínua até a obtenção de defle-xões de 1 a 3mm, com registro da força a cada intervalo de 0,5mm de deflexão (1; 1,5; 2; 2,5 e 3mm), com pre-cisão digital de centésimos de newtons (N), para cada corpo de prova (Fig. 1-3).

Um programa de computador (Tesc, versão 2.0), coordenava todo o ensaio, aplicando as forças, rea-lizando a leitura instantânea dos resultados com


Schemann-Miguel F, Cotrim-Ferreira F, Streva AM, Chaves AVOA, Ferreira AC

precisão de centésimos de newtons e emitindo-os em forma de tabelas e gráficos da relação carga/deflexão.

Os resultados obtidos foram submetidos à análi-se estatística para estabelecer a relação carga/defle-xão dos diversos arcos ortodônticos, considerando--se as quatro marcas comerciais e os dois tipos de diferentes ligas metálicas.

Para comparar as diferenças das medidas de for-ça, utilizou-se o teste t de Student, pois as medidas efetuadas deveriam obedecer, aproximadamente, às distribuições normais. Calcularam-se as médias e os desvios-padrão para as grandezas estudadas e, a partir desses resultados, aplicou-se o teste t de Student novamente, para verificar se as diferenças existentes entre os resultados eram estatisticamen-te significativas, ou não.

RESULTADOSForam elaborados gráficos e tabelas para diversos

resultados de interesse. O Gráfico 1 representa a re-lação carga/deflexão dos fios de NiTi convencional, apresentando valores médios em newtons e deflexões em milímetros (mm). Os desvios-padrão das cargas aplicadas foram representados por barras verticais para cada dado mensurado.

Observando o Gráfico 1, nota-se que os fios da mar-ca comercial 3M Unitek apresentaram, ao longo de todo o ensaio, a menor relação carga/deflexão. Quanto aos fios das marcas Ormco, Abzil e Morelli, percebe-se que eles são os que sofrem menores deformações com os maiores valores de carga aplicada.

O Gráfico 2 representa a relação carga/deflexão dos fios de NiTi termoativados, apresentando valores mé-dios de carga em newtons e deflexão em milímetros. Os desvios-padrão estão representados por barras verticais para os valores mensurados.

Mediante a observação do Gráfico 2, nota-se que, os fios de NiTi termoativados com a menor relação carga/deflexão foram os da marca comercial Orm-co, mostrando valores bem inferiores aos encontra-dos nos demais fios estudados. Em valores médios, apresentaram até o limite de 2,5mm de deflexão, uma curva praticamente horizontal, com um platô de cargas constante. Essa é uma representação típi-ca de ligas superelásticas.

As diferenças estatísticas de comportamento mecânico durante a ativação de cada liga (p<0,05% = 95%, p<0,01% = 99%, p<0,001% = 99,9%.), apre-sentaram-se significativas da seguinte maneira: os fios da marca Morelli e Abzil, de 1 a 2mm de defle-xão, apresentaram diferenças significativas de 5%, já de 2,5 a 3mm, não apresentaram significância. De 1 a 2mm de deflexão, para as marcas Morelli e 3M Unitek, houveram diferenças significativas de 0,1%, no entanto, no intervalo de 2,5mm, apre-sentaram diferença estatística de 1% e, em 3mm, não ocorreu diferença estatística. Na comparação entre as marcas Abzil e 3M Unitek, observaram--se diferenças significativas, entre 5 e 0,1%, até a deflexão de 2,5mm, já em 3mm não apresentaram valores estatisticamente significativos.

Nos fios de NiTi termoativados, de mesma espessu-ra, secção transversal e composição química, consta-tou-se uma diferença de aproximadamente 32% quan-do comparadas às marcas Ormco e Morelli, no mesmo intervalo de 2mm de deflexão.

O Gráfico 3 representa a relação carga/deflexão dos fios de NiTi convencional e NiTi termoativado, apresentando os valores médios de cargas em new-tons e deflexão em milímetros. Os desvios-padrão para os valores mensurados estão representados por barras verticais.

Figura 1 - Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx. Figura 2 - Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx. Figura 3 - Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx.



Observando o Gráfico 3, nota-se que os fios da liga NiTi convencional apresentaram valores da relação carga/deflexão consideravelmente maio-res do que os da liga de NiTi termoativados, em to-dos os intervalos medidos.

Percebe-se, também, que a disposição das curvas traçadas para os fios estudados permite classificá-los de acordo com a relação carga/deflexão, dos fios mais flexíveis para os mais rígidos, na seguinte ordem: fios Ormco termoativados, 3M Unitek termoativa-dos, Abzil termoativados, Morelli termoativados, 3M Unitek convencional, Ormco convencional e Abzil e Morelli convencionais.

A Tabela 1 representa a relação carga/deflexão dos fios de NiTi convencional, das diversas marcas co-merciais, apresentando valores médios em newtons e deflexões em milímetros. A Tabela 2 mostra a relação carga/deflexão dos fios de NiTi termoativados, apre-sentando valores médios de carga em newtons e defle-xão em milímetros (mm).

DISCUSSÃOHá a tendência na Ortodontia contemporânea de

se iniciar tratamentos com fios retangulares de ligas com os menores módulos de elasticidade e, ao longo do tratamento, variar apenas o tipo de liga utilizada sem variar a secção transversal. Dessa forma, os tor-ques radiculares seriam controlados desde o início do tratamento, proporcionando tratamentos mais está-veis com um menor número de visitas ao consultório e menores injúrias aos tecidos peribucais. Seguindo esse raciocínio, optou-se por analisar o comportamen-to dos fios com os menores módulos de elasticidade encontrados: NiTi convencional e NiTi termoativado, nas dimensões transversais encontradas no mercado nacional — 0,019 x 0,025”. Essa escolha também se jus-tifica pelo fato da espessura dos fios exercerem grande influência sobre sua elasticidade. Portanto, por meio desse estudo, discutiu-se a proposta de se iniciar um tratamento com fios retangulares com maiores cali-bres, variando apenas o módulo de elasticidade1.

Numa comparação da relação carga/deflexão de forças, durante a ativação dos fios ortodônticos de di-versas marcas, e considerando três ligas distintas com secção transversal redonda de calibres 0,012”, 0,014” e 0,016”, foi observado que os fios de NiTi convencional apresentaram liberação de cargas leves e constantes3.

Gráfico 1 - Valores médios da relação carga/reflexão dos fios NiTi con-vencional.

30

MorelliAbzilUnitekOrmco

NiTi convencional

d (mm)

f (N

)

25

20

15

10

5

00 1 2 3 4

Gráfico 2 - Valores médios da relação carga/reflexão dos fios NiTi ter-moativados.

MorelliAbzilUnitekOrmco

NiTi Termoativado

d (mm)

f (N

)

20

15

10

5

00 1 2 3

4

Gráfico 3 - Valores médios da relação carga/reflexão dos fios NiTi con-vencional e NiTi termoativados, e desvio padrão representados por bar-ras verticais.

30Abzil-NitinolAbzil-Nitinol 35Morelli-NitinolMorelli-Nitinol 35

Ormco-NitinolOrmco-Nitinol 35

Unitek-NitinolUnitek-Nitinol 35

d (mm)

f (N

)

20

10

00 1 2 3 4


Schemann-Miguel F, Cotrim-Ferreira F, Streva AM, Chaves AVOA, Ferreira AC

Tabela 1 - Valores obtidos pela aplicação do teste t de Student e respectivos níveis de significância para a comparação da relação carga/deflexão dos fios de NiTi convencional, das diversas marcas comerciais.

NiTi Convencional Deflexão (mm)

Marcas 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

Morelli

AbzilC 3,58 9,64 0,49 -3,36 -5,32

S 0,01 0,001 NS 0,01 0,001

UnitekC 9,59 49,86 30,48 24,21 14,81

S 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001

OrmcoC 2,46 19,62 12,49 9,71 6,22

S 0,05 0,001 0,001 0,001 0,001

Abzil

UnitekC 7,17 31,42 55,72 67,81 24,41

S 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001

OrmcoC -2,46 7,13 18,06 18,31 17,11

S 0,05 0,001 0,001 0,001 0,001

Unitek OrmcoC -15,79 -28,97 -25,81 -14,40 -11,18

S 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001

C = Carga (N)S = Significância (0,05 = 95%. 0,01 = 90%. 0,001 = 99,9%)NS = Não significativo

Tabela 2 - Valores obtidos pela aplicação do teste t de Student e respectivos níveis de significância para a comparação da relação carga/deflexão dos fios de NiTi termoativado, das diversas marcas comerciais.

NiTi Termoativado Deflexão (mm)

Marcas 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

Morelli

AbzilC 2,37 3,14 3,05 2,13 0,44

S 0,05 0,05 0,05 NS NS

UnitekC 6,26 5,87 6,42 4,41 1,96

S 0,001 0,001 0,001 0,01 NS

OrmcoC 4,51 12,53 15,65 13,45 9,09

S 0,01 0,001 0,001 0,001 0,001

Abzil

UnitekC 4,87 2,75 6,51 3,50 2,24

S 0,01 0,05 0,001 0,01 NS

OrmcoC 2,91 10,62 16,97 15,11 10,65

S 0,05 0,001 0,001 0,001 0,001

Unitek OrmcoC -0,07 9,20 13,14 13,80 9,86

S NS 0,001 0,001 0,001 0,001

C = Carga (N)S = Significância (0,05 = 95%. 0,01 = 90%. 0,001 = 99,9%)NS = Não significativo

Entretanto, quando se aumentou o calibre dessa liga de 0,014 para 0,016”, mesmo em pequenas deflexões (1,5mm), notaram excesso na força de ativação, ultra-passando o limite de 4N. Todavia, no presente estudo, nos fios retangulares de 0,019 x 0,025”, mesmo em pe-quenas deflexões (menores do que 1mm), os valores ultrapassavam esse limite de relação carga/deflexão, inviabilizando o uso desse fio na fase de alinhamento e nivelamento do tratamento ortodôntico.

Adotando metodologia semelhante à do presente trabalho, pesquisadores analisaram nove marcas co-merciais de fios de NiTi, tanto convencionais quanto termoativados, em secções transversais retangulares de 0,016 x 0,022”. Concluíram que os fios Ormco ter-moativados apresentaram os menores valores médios da relação carga/deflexão. Os fios que se situaram em segundo lugar na escala da menor para a maior car-ga/deflexão foram os termoativados da marca Abzil,



seguidos pelos convencionais da mesma marca. Os fios com as maiores relações carga/deflexão foram os fios da marca 3M Unitek, tanto os fios termoativados como os convencionais. Entretanto, nessa pesquisa, os fios da Abzil apresentaram quase sempre os maiores valores da relação carga/deflexão, quando compara-dos aos fios da mesma liga ou de ligas diferentes. Com-pararam, também, o desempenho dos fios de NiTi con-vencional com os de NiTi termoativado, ambos com espessura de 0,016”, e concluíram que o nível de forças alcançadas em 3mm de deformação era de 17 a 153g e de 17 a 100g de força, respectivamente. Os resultados indicaram que nos fios termoativados há uma menor liberação de forças que nos NiTi convencionais, corro-borando os achados dessa pesquisa2.

Utilizando material e métodos semelhantes aos adotados nesse trabalho, Gurgel, Ramos e Kerr5 avalia-ram o comportamento dos fios de NiTi convencionais e termoativados de secção retangular 0,017 x 0,025” de várias marcas comerciais. Dentre as marcas, Morelli, Ormco e 3M Unitek. Concluíram que o fio NiTi ter-moativado da Ormco obteve a menor relação carga/deflexão durante a ativação, conforme também obser-vado nessa pesquisa.

Uma diferença considerável, encontrada na com-paração de outro trabalho de Gurgel, Ramos e Kerr2 com os resultados do presente estudo, foi a encon-trada nos fios Morelli de NiTi convencional. A pre-sente pesquisa revelou que esses fios apresentaram as maiores cargas durante a ativação no decorrer do ensaio. No entanto, nesse outro trabalho, observa-ram uma das menores relações carga/deflexão entre

seis marcas pesquisadas, perdendo em flexibilidade somente para os fios termoativados da Ormco.

CONCLUSÕESDe acordo com a metodologia empregada nesse

trabalho, considerando a análise estatística dos resul-tados, parece lícito concluir que:

1. Comparados os valores médios de carga/defle-xão dos fios de NiTi convencionais das diferen-tes marcas, observou-se que os que apresenta-ram a menor relação carga/deflexão foram os da marca comercial 3M Unitek, seguida pela Ormco, Morelli e Abzil.

2. Comparando-se os valores médios de carga/deflexão dos fios de NiTi termoativados das di-ferentes marcas comerciais, observou-se que os que apresentaram a menor relação carga/defle-xão foram os fios da marca comercial Ormco, se-guidos pela 3M Unitek , Abzil e Morelli.

3. Analisados comparativamente os valores médios da relação carga/deflexão dos fios de NiTi con-vencionais e termoativados, observou-se que os fios de NiTi termoativados apresentaram valores médios da relação carga/deflexão inferiores aos obtidos nos fios de NiTi convencional, manten-do essa tendência durante todo o ensaio. No en-tanto, notou-se que na deflexão de 2mm, os fios termoativados da marca Morelli e os convencio-nais 3M Unitek apresentaram valores médios da relação carga/deflexão muito próximos e estatis-ticamente não significativos, indicando compor-tamento mecânico semelhante nessa deflexão.

1. Burstone CJ Variable-modulus orthodontics.Am.J.Orthod 1981;80(1):1-16.

2. Nakano H, Satoh K ,Norris R,Jin T, Kamegai T,Ishikawa F,Katsura H. Mechanical properties of several nickel-titanium alloy wires in three-point bending tests.Am J Orthod Dentofacial Orthop.1999 Apr;115(4):390-5.

3. Rock WP, Orth D, Wilson HJ, Tech M, Chem C. Forces exerted by orthodontic aligning archwires. Brit J Orthod. 1988;15(4):55-9.

4. Schwarz AM. Tissue changes incidental to orthodontic tooth movement. Int J Orthod. 1932 5(18):331-52.

5. Gurgel JA, Ramos AL, Kerr SD. Fios Ortodônticos. R Dental Press Ortodon Ortop Facial. 2001 Jul-Ago;6(4):103-14.

6. Waters NE, Houston WJB, Stephens CD. An experimental investigation into the effect of dimensional change on the stiffness of double vertical incisor alignment loops. Eur J Orthod. 1988 Nov;10(4):319-28.

ReFeRêNCias

v17n03o03-pt

Documents

Transcript of v17n03o03-pt