Josete Barbosa Cruz Meira.

Este estudo de elementos finitos (FEA) tem como objetivo investigar o impacto dos materiais restauradores CAD-CAM usinados e impressos no risco de falhas biomecânicas em coroas parafusadas por implantes, com foco na avaliação do risco de fratura da coroa e de reabsorção óssea peri-implantar. Serão realizadas duas revisões sistemáticas independentes (SR) para garantir a precisão dos modelos de FEA, uma garantindo que as propriedades dos materiais utilizados sejam representativas (SR in vitro), e a outra garantindo que os resultados previstos estejam de acordo com relatos clínicos de falha (SR clínica).

O objetivo do projeto é avaliar a resistência à fratura de coroas de zircônia monolítica (ZirCAD LT 3Y-TZP) e multilayer (ZirCAD-Prime combinação de 3Y e 5Y) em primeiro molar inferior utilizando set-up experimental que gere padrão de distribuição de tensões compatível com a condição clínica. A hipótese é que a coroa multilayer apresentará resistência à fratura semelhante à monolítica, pois a parte cervical de ambas (onde normalmente inicia as fraturas em coroas que fraturam na clínica) é constituída pela zircônia mais resistente (3Y-TZP).

A docente foi contemplada com o edital PRPG 01/2020, que visa o aprimoramento e intensificação da internacionalização dos programas de pós-graduação da USP. A verba recebida financiará a viagem para a Universidade de Aarhus - Dinamarca, para que a docente possa ampliar a parceria de pesquisa com o Professor Paolo Maria Cattaneo. Devido à pandemia, a viagem inicialmente agendada para abril de 2020 foi adiada (sem data definida).

A reabsorção radicular inflamatória induzida ortodonticamente (RRIIO) é considerada um efeito adverso importante em tratamentos ortodônticos, pois pode levar a uma redução significativa do comprimento radicular, sendo mais severa em casos de retratamento. Nos últimos anos, o tratamento ou retratamento ortodôntico ficou mais frequente em pacientes adultos, que, muitas vezes, apresentam periodonto reduzido devido a histórico de problema periodontal, levando a uma preocupação ainda maior quanto ao risco de RRIIO. O objetivo deste trabalho será avaliar, através da análise por elementos finitos, o risco de RRIIO em pacientes com periodonto reduzido. Será construído um modelo 3D, representando um segundo pré-molar superior unirradicular, segmentado em esmalte, dentina e polpa, e suas estruturas de suporte: ligamento periodontal, osso trabecular e osso cortical. O estudo será dividido em duas partes. Na parte A, será verificado o efeito de diferentes estratégias de representação do ligamento periodontal e do osso maxilar sobre a análise do risco de RRIIO. Para a parte B, além do modelo controle (com 0 de reabsorção óssea marginal horizontal), serão simuladas cinco condições correspondentes a perdas graduais (com incrementos de 15) de altura do processo alveolar, totalizando 5 modelos (0, 15, 30, 45 e 60). Serão analisadas as tensões hidrostáticas no ligamento periodontal. Para avaliar o risco de RRIIO de cada caso, o valor de tensão hidrostática encontrado será dividido pela tensão hidrostática do capilar (4,7 kPa). A hipótese deste projeto é que com o periodonto reduzido, existiria maior risco de RRIIO, caso seja utilizada a mesma força ortodôntica preconizada para um caso sem perda óssea. Será também verificado qual deve ser a redução da força para que as tensões no ligamento periodontal sejam as mesmas que a do controle.

Nos últimos anos, houve um grande avanço no modo de simular a reabsorção óssea através do método por elementos finitos, incorporando às análises as teorias de remodelação óssea, entre as quais, a teoria do mecanostato de Frost é a mais difundida. Este projeto tem como objetivo comparar a avaliação do risco de reabsorção óssea peri-implantar utilizando duas abordagens distintas do método de elementos: clássica, na qual a teoria de Frost é incorporada à análise no momento da interpretação dos resultados de tensão e/ou deformação; e com algoritmo de remodelação óssea, na qual a teoria de Frost é incorporada na análise propriamente dita, através de equações diferenciais que determinam a alteração de densidade de cada elemento em função do estímulo mecânico. O presente estudo pretende comparar, de forma sistemática, a abordagem clássica e a abordagem com algoritmo quanto às vantagens, desvantagens e conclusões geradas.

Os mini-implantes ortodônticos (OMIs, abreviação de Orthodontic Mini-Implants) têm sido amplamente utilizados na Ortodontia nos últimos anos. Muitos estudos científicos têm utilizado a análise por elementos finitos (AEF) para avaliar o risco de falhas biomecânicas associadas aos OMIs. Entretanto, um erro comum em muitos dos estudos é considerar uma união perfeita entre OMI e osso. A osseointegração não é necessária, nem desejável, nos OMIs. Quando ocorre, aumenta o risco de fratura do implante no momento da remoção. O objetivo deste estudo será avaliar, através da AEF, o risco da perda de estabilidade e o risco de fratura do OMI em função de três variáveis: a qualidade do osso, estar ou não osseointegrado e o material do mini-implante. Serão simuladas 4 condições clínicas quanto à qualidade de osso, diferenciadas por valores crescentes da espessura do osso cortical e do módulo de elasticidade do osso trabecular: maxila pouco densa, maxila controle, mandíbula controle e mandíbula densa. Para cada osso serão simuladas duas condições de interface OMI-osso (perfeitamente unida, assumindo osseointegração, e não unida, assumindo ausência de osseointegração) e dois materiais de mini-implante (titânio e aço). O risco de perda de estabilidade será determinado pela deformação do osso peri-implantar e risco de fratura do mini-implante, pelas tensões de Von Mises no OMI.

A docente foi contemplada com o Edital PRPG 06/2017, que tinha o objetivo de apoiar a vinda de Professores/Pesquisadores estrangeiros, com a finalidade de exercer atividades nos Programas de Pós-Graduação da USP. A verba conseguida serviu para financiar a vinda do Professor Paolo Maria Cattaneo (Universidade de Aarhus - Dinamarca) em abril de 2018. O Professor Paolo ministrou uma aula para o nosso grupo de pesquisa e participou de várias discussão de projetos para consolidar futuras colaborações.

A docente foi contemplada com o edital PRPG 04/2017, para apoiar a sua viagem para participar do workshop USP-AU. O workshop tinha como objetivo incentivar novas colaborações entre a USP e a Universidade de Aarhus e de consolidar as colaborações já existentes. A Delegação de professores da USP estava composta por 12 docentes (2 da FM-USP; 2 da FO-USP e 8 da FMRP-USP). A este grupo se juntou a minha ex-aluna de doutorado, Marina Guimarães Roscoe, que foi convidada para falar sobre a sua experiência com o doutorado sanduiche em Aarhus.

A docente foi contemplada com o edital PRPG 05/2016 para trazer o professor Paolo Maria Cattaneo (Aarhus University) para passar uma semana na FOUSP. o Professor Paolo Cattaneo participou, juntamente com o professor Paulo Tambasco, do exame de qualificação do doutorando Pavel Antonio Capetillo Reyes, que apresentou o seu projeto de pesquisa intitulado ?Formação de lesões cervicais não cariosas por concentração de tensões: uma abordagem biomecânica baseada no suporte ósseo?. O Professor Paolo Cattaneo deu várias sugestões para enriquecer o projeto e confirmou o seu interesse em receber o doutorando em Aarhus, para realização de um doutorado sanduíche.

O objetivo deste estudo foi verificar, através da análise por elementos finitos, se a concentração de tensões no dente poderia explicar: (i) a alta prevalência de lesões cervicais não cariosas (LCNC) na face vestibular, devido à menor espessura da tábua óssea nesta região; (ii) o formato escalonado de LCNC, devido ao deslocamento do pico de tensão para apical em consequência da perda óssea progressiva. Complementarmente, foi avaliado o risco de reabsorções ósseas por sobrecarga mecânica em pacientes: (i) com espessura vestibular fina; (ii) com perda de altura alveolar. O risco de reabsorção foi considerado alto quando o pico de deformação no osso atingia valores acima de 3.000 με. Os resultados mostraram que, dentro das limitações do estudo, a tábua vestibular fina não favorece a concentração de tensões na vestibular do dente, nem o aumento da deformação da própria tábua; portanto, não ajuda a explicar a maior prevalência de LCNC na face vestibular. A concentração de tensões no dente parece ter um papel modulador e não protagonista na formação de LCNC, pois os locais de pico nem coincidem exatamente com os locais de início da LCNC na clínica e nem a intensidade ultrapassou a resistência à fratura da dentina. O deslocamento do pico de tensão no dente com a perda progressiva de altura óssea pode explicar o formato escalonado de LCNC. Mesmo com sequelas mínimas (15% de perda de altura), observou se um risco de reabsorções ósseas adicionais por sobrecarga mecânica. O tratamento do paciente com perda óssea por doença periodontal não deve se limitar ao controle microbiológico. O equilíbrio biomecânico deve ser considerado na etapa de manutenção, para evitar perdas ósseas adicionais por sobrecarga mecânica.

Com o aumento da incidência de lascamento da porcelana em próteses sobre infraestrutura de zircônia, autores passaram a utilizar o teste de lascamento da aresta para verificar a influência do material de infraestrutura (metal ou zircônia) na fratura da porcelana de recobrimento. Estudo recente aprimorou o teste substituindo espécimes em barras para espécime em formato de coroa, a fim de avaliar a resistência ao lascamento de uma zircônia experimental. O objetivo deste projeto será verificar se o teste de lascamento em espécimes com formato de coroa é um bom preditor do lascamento da porcelana de recobrimento sobre infraestrutura de zircônia. Serão confeccionados espécimes em geometria de barra e coroa, com espessuras da porcelana (ep) e da infraestrutura (ei) variando de modo a oferecer duas razões e_p/e_i (1,0 e 2,0). Os espécimes serão submetidos a dois protocolos de resfriamento (lento e rápido) que seguramente ofereçam diferentes resultados de resistência ao lascamento da porcelana de recobrimento, por diferenças na distribuição das tensões térmicas residuais. Modelos 3D de elementos finitos serão desenvolvidos para cada situação experimental, levando em consideração as tensões térmicas geradas durante o resfriamento dos espécimes. O teste de lascamento do espécime será simulado por meio do método de elementos finitos estendido (X-FEM). O ensaio será considerado um bom preditor da resistência ao lascamento da porcelana em espécimes de duas camadas se evidenciar diferenças significantes entre infraestrutura de zircônia e de metal e entre resfriamento lento e rápido. Ao final, pretende-se obter informações que contribuam para aprofundar o entendimento do mecanismo deste tipo de falha e propor formas de evitá-lo.

Introduction: Orthodontically induced inflammatory root resorption (OIIRR) constitutes an undesirable risk connected to orthodontic treatment. Finite element analysis (FEA) is a powerful tool to study the risk of OIIRR. However, its efficiency in predicting OIIRR depends on the insertion of the correct inputs and the selection an output coherent with the clinical failure mechanism. Method: By combining a systematic review with a 3-D finite element analysis, this article discusses which are the implications of using certain PDL properties (linear and non-linear models) and failure criteria. Six orthodontic loading regimes were simulated in a maxillary pre-molar: pure intrusion, buccal tipping, and their combination applied with either a ?light? (25 cN) or a ?heavy? (225 cN) force. Three stress parameters in the PDL were compared: Von Mises stress - σVM, minimum principal stress - σ3 and hydrostatic stress - σH. Results: The comparison between linear and non-linear models showed notable differences in stress distribution pattern and magnitudes. For the non-linear PDL, none of the light force models reached the critical compressive hydrostatic stress of 4.7 kPa, while all the heavy force models reached it. In addition, the regions of critical compressive σH matched with the regions with resorption craters in clinical studies. In linear models, the σH critical value of 4.7 kPa was reached even in the light-force scenario. Conclusions: Only compressive hydrostatic stress in PDL satisfied the requirements to be used as an FEA indicator of OIIRR. However, the requirements were satisfied only when a non-linear PDL model was considered.

Objetivos: aprofundar na interpretação dos dados obtidos pelo teste de lascamento da aresta, com espécime em formato de barra ou de coroa, para verificar se o ensaio é capaz de reproduzir o resultado já conhecido na clínica de que porcelana sobre zircônia apresenta maior facilidade de lascamento do que porcelana sobre metal, quando o resfriamento rápido é adotado. Material e método: o teste de lascamento da aresta foi aplicado em espécimes com dois formatos: barras (monolíticas: de VM13, VM9 ou zircônia; ou em duas camadas: de VM13-metal ou VM9-zircônia) e coroas (sempre com duas camadas). As superfícies de fraturas de todos os espécimes foram analisadas em estereomicroscópio com um aumento de 20x a 50x. Conclusão: O ensaio de lascamento em coroas reproduziu melhor que o ensaio de lascamento em barras a resistência ao lascamento relatada na clínica. Assim, esforços em aprimorar o teste utilizando espécimes com geometria mais semelhante à da coroa são importantes.

OBJECTIVE: To test the hypothesis that the difference in the coefficient of thermal contraction of the veneering porcelain above (alphaliquid) and below (alphasolid) its Tg plays an important role in stress development during a fast cooling protocol of Y-TZP crowns. METHODS: Three-dimensional finite element models of veneered Y-TZP crowns were developed. Heat transfer analyses were conducted with two cooling protocols: slow (group A) and fast (groups B-F). Calculated temperatures as a function of time were used to determine the thermal stresses. Porcelain alphasolid was kept constant while its alphaliquid was varied, creating different Deltaalpha/alphasolid conditions: 0, 1, 1.5, 2 and 3 (groups B-F, respectively). Maximum (sigma1) and minimum (sigma3) residual principal stress distributions in the porcelain layer were compared. RESULTS: For the slowly cooled crown, positive sigma1 were observed in the porcelain, orientated perpendicular to the core-veneer interface ("radial" orientation). Simultaneously, negative sigma3 were observed within the porcelain, mostly in a hoop orientation ("hoop-arch"). For rapidly cooled crowns, stress patterns varied depending on Deltaalpha/alphasolid ratios. For groups B and C, the patterns were similar to those found in group A for sigma1 ("radial") and sigma3 ("hoop-arch"). For groups D-F, stress distribution changed significantly, with sigma1 forming a "hoop-arch" pattern while sigma3 developed a "radial" pattern. SIGNIFICANCE: Hoop tensile stresses generated in the veneering layer during fast cooling protocols due to porcelain high Deltaalpha/alphasolid ratio will facilitate flaw propagation from the surface toward the core, which negatively affects the potential clinical longevity of a crown.

The literature shows contradictory results regarding the role of composite shrinkage and elastic modulus as determinants of polymerization stress. The present study aimed at a better understanding of the test mechanics that could explain such divergences among studies. The hypothesis was that the effects of composite shrinkage and elastic modulus on stress depend upon the compliance of the testing system. A commonly used test apparatus was simulated by finite element analysis, with different compliance levels defined by the bonding substrate (steel, glass, composite, or acrylic). Composites with moduli between 1 and 12 GPa and shrinkage values between 0.5% and 6% were modeled. Shrinkage was simulated by thermal analogy. The hypothesis was confirmed. When shrinkage and modulus increased simultaneously, stress increased regardless of the substrate. However, if shrinkage and modulus were inversely related, their magnitudes and interaction with rod material determined the stress response.

Para a reconstrução protética de dentes com grande destruição coronária torna-se muitas vezes indispensável obter a retenção da coroa mediante núcleos e pinos intra-radiculares. As falhas mais graves neste tipo de tratamento protético são o descolamento da coroa e a fratura do remanescente radicular. Apesar de existir um conjunto de hipóteses que tentam explicar os insucessos e apesar da grande variedade de opções de pinos disponíveis, parece claro que o problema não foi resolvido: os clínicos ainda se queixam de pinos e coroas que soltam, e/ou de raízes que fraturam. O objetivo deste trabalho é, através de um estudo da distribuição de tensões pelo método de elementos finitos e de validação experimental, apontar indicadores que orientem a escolha do tipo de pinos, formatos de núcleos e coroas para evitar efeitos mecânicos adversos associados com a fratura de dentes restaurados com pinos intra-radiculares. Os modelos teóricos serão construídos seguindo uma ordem crescente de complexidade até obter modelos em que os locais de concentração de tensões coincidam com o local da fratura no teste experimental (validação). O modelo validado será enriquecido em complexidade, com mudanças do material e do formato de pino, núcleo e coroa e da espessura de cimento para verificar a influência destes fatores na distribuição de tensões de dentes (incluindo os severamente destruídos) restaurados com pinos intra-radiculares. A condição mais favorável será ensaiada experimentalmente para novamente verificar se há coincidência entre o local da fratura nos espécimes experimentais com o local do acúmulo de tensões no modelo teórico.