AVALIAÇÃO IN VITRO DA DEGRADAÇÃO DA

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1 Trabalho original AVALIAÇÃO IN VITRO DA DEGRADAÇÃO DA FORÇA PRODUZIDA POR MÓDULOS ELÁSTICOS UTILIZADOS NO FECHAMENTO DE ESPAÇOS COM A MECÂNICA POR DESLIZAMENTO IN VITRO EVALUATION OF FORCE DECAY OF ELASTOMERIC MODULE USED IN SPACE CLOSURE WITH SLIDING MECHANICS RICARDO MORESCA* JULIO WILSON VIGORITO** RESUMO Os objetivos deste trabalho foram estudar os níveis de força produzidos por módulos elásticos de quatro marcas comerciais (3M Unitek, Ormco, TP e Morelli) quando submetidos a uma extensão de 3 mm e 2 mm, verificar a degradação destas forças durante um período de 28 dias e determinar o melhor momento para a reativação dos módulos elásticos utilizados no fechamento de espaços por deslizamento. As forças foram aferidas em seis intervalos de tempo: inicial, 24 horas, sete dias, 14 dias, 21 dias e 28 dias. Para cada grupo, dez módulos elásticos foram estendidos em lâminas metálicas de 6 mm e 5 mm de largura e mantidos em saliva artificial à temperatura de 37ºC. As forças produzidas por estes módulos elásticos foram medidas utilizando-se uma máquina de ensaio mecânico Instron. Considerando a extensão de 3 mm, os módulos elásticos da marca 3M Unitek, Ormco, TP e Morelli produziram, inicialmente, uma força de, respectivamente, 372,60 g, 272,60 g, 321,20 g e 268,30 g. Para a extensão de 2 mm as forças geradas foram, respectivamente, 367,80g, 265,10g, 294,00g e 226,60g. Nas primeiras 24 horas houve um decréscimo da força de aproximadamente 40% para as marcas 3M Unitek, TP e Morelli e de aproximadamente 60% para a marca Ormco. Após 28 dias as forças geradas considerando a extensão de 3 mm para as marcas 3M Unitek, Ormco, TP e Morelli foram 154,80 g, 69,90 g, 126,90 g e 124,20 g, respectivamente. Para a extensão de 2 mm, as forças geradas foram, respectivamente, 126,90 g, 66,00 g, 116,30 g e 101,50 g. Os resultados sugerem que o melhor momento para a reativação dos módulos elásticos é entre 21 e 28 dias. Unitermos - Módulo elástico; Degradação da força; Mecânica de deslizamento. ABSTRACT The objectives of this work were to study the force level produced by elastic modules from four companies (3M Unitek, Ormco, TP and Morelli) when stretched by 3 mm and 2 mm, to verify the force decay during a period of 28 days and to determine the best moment to replace the elastic module used in space closure with sliding mechanics. The force levels were measured at initial, 24 hours, seven days, 14 days, 21 days and 28 days. To each group ten elastic modules were kept stretched in 6mm and 5mm width metallic sticks and placed in synthetic saliva at 37 C. The force levels were recorded on an Instron universal testing machine. The elastic modules from 3M Unitek, Ormco, TP and Morelli produced an initial force of respectively 372,60 g, 272,60 g, 321,20 g and 268,30 g when stretched by 3 mm and respectively 367,80 g, 265,10 g, 294,00 g and 226,60 g when stretched by 2 mm. After the first 24 hours the loss of force was of approximately 40% to 3M Unitek, TP and Morelli and approximately 60% to Ormco. After 28 days the elastic modules from 3M Unitek, Ormco, TP and Morelli produced a force of respectively 154,80 g, 69,90 g, 126,90 g and 124,20 g when stretched by 3 mm and respectively 126,90 g, 66,00 g, 116,30 g and 101,50 g when stretched by 2 mm. The results suggest that the best moment to replace the elastic module is between 21 and 28 days. Key Word - Elastomeric module; Force decay; Sliding mechanics Recebido em:????? - Aprovado em: mar./2005 * Doutorando em Ortodontia pela Fousp; Professor da Graduação e Pós-graduação em Ortodontia - UFPR. ** Professor titular da Disciplina de Ortodontia do Departamento de Ortodontia e Odontopediatria e Coordenador do Programa de Pósgraduação em Odontologia, Área de Concentração - Ortodontia - Fousp. 49

2 INTRODUÇÃO E REVISTA DA LITERATURA O fechamento de espaços decorrentes de extrações, após o nivelamento inicial dos arcos dentários, é uma situação clínica muito comum para os ortodontistas. Vários métodos têm sido utilizados para este fim. Na técnica Arco de Canto, a fase de fechamento de espaços é tradicionalmente realizada utilizando-se alças fechadas (Bull Loop modificado), distalmente aos caninos 21. Com a introdução dos elastômeros sintéticos na década de 60 5, a utilização de forças elásticas tornou-se mais comum na Ortodontia e, desde então, têm sido utilizadas com vários propósitos, inclusive para o fechamento de espaços. Em 1990, Bennett e McLaughlin 3 preconizaram a mecânica de deslizamento para o fechamento de espaços utilizando-se braquetes pré-ajustados. Para este procedimento, um arco x0.025 com ganchos soldados foi recomendado, considerando um sistema de braquetes A força é gerada pela extensão de um módulo elástico de 2 a 3 mm (o dobro de seu tamanho original), proporcionando, segundo os autores, um fechamento de espaço de 0,5 mm a 1,5 mm por mês, devendo ser reativado de quatro a seis semanas. Mais recentemente, molas fechadas de níquel-titânio têm sido testadas e utilizadas clinicamente para o fechamento de espaços, associadas à mecânica de deslizamento. Mas, apesar de sua comprovada eficiência clínica 6,11,12,14,17,18, ainda são dispositivos de custo elevado e, por vezes, promovem desconfortos aos pacientes devido ao seu volume e disposição que ocupam no vestíbulo bucal 12,17. Os módulos elásticos associados a amarrilhos metálicos, por sua vez, são dispositivos simples, econômicos e confiáveis 3,11,21, além de serem de mais fácil higienização 6. Suas propriedades físicas e suas inte-relações com o meio bucal têm sido bem estudadas 1,2,5,7,8,9,10,16,19,20. No entanto, os níveis de força gerados por estes módulos elásticos, quando utilizados para o fechamento de espaços na mecânica de deslizamento, e o padrão de degradação destas forças ainda não estão bem elucidados. Uma das principais características dos elastômeros é a rápida degradação da força logo após a sua aplicação. Baseados em uma extensa revisão da literatura, Baty et al 2 compilaram que as cadeias elastoméricas geralmente perdem de 50 a 70% da força inicial durante o primeiro dia e, após três semanas, retêm apenas de 30% a 40% da força original. Hershey e Reynolds 7 encontraram??? que após quatro semanas as cadeias elásticas estudadas retiveram, aproximadamente, apenas 40% de sua força original, sendo que a maior perda, cerca de 50%, ocorreu nas primeiras 24 horas. Simulando a movimentação dentária, houve uma maior perda de força. Para um fechamento de espaço de 0,25 mm por semana, as cadeias elásticas retiveram apenas um terço da força inicial após um mês. Kovatch et al 8 estudaram o comportamento laboratorial de módulos elásticos da marca Unitek (Alastik K2) e concluíram que a força inicial decai mais rapidamente em maiores extensões, em maiores cargas. Os autores sugerem que os elementos elásticos sejam colocados em posição com o mínimo de extensão, o que pode resultar em um nível maior de força por um período mais longo de tempo. Ash e Nikolai 1 realizaram um estudo in vivo e in vitro e observaram que a degradação da força exercida por materiais elásticos é ainda mais rápida na cavidade bucal. Kuster et al 9 e Rock et al 16 também verificaram que os módulos elastoméricos em cadeia sofrem uma maior degradação da força no ambiente bucal de, aproximadamente, 50% após quatro semanas. As características do meio também influenciam na degradação da força gerada pelos elastômeros. Nattrass et al 13 observaram que as cadeias elastoméricas sofrem influências de fatores ambientais como a temperatura. A elevação da temperatura aumentou a perda de força. As molas de níquel-titânio sofreram um pequeno aumento na força com o aumento da temperatura. Estudando a ação da temperatura, da acidez e do oxigênio nas propriedades mecânicas dos elastômeros de poliuretano, Stevenson e Kusy 19 observaram que apenas o aumento da temperatura influenciou significativamente a degradação da força inicial. De Genova et al. 5, entre outros objetivos, estudaram o efeito da variação térmica observada na cavidade bucal na degradação da força gerada por cadeias elásticas realizando termociclagem entre 15º e 45ºC. Surpreendentemente, as amostras submetidas à termociclagem retiveram um percentual de força significantemente maior do que as amostras mantidas à temperatura constante de 37ºC. Taloumis et al 20 avaliaram a degradação da força liberada por ligaduras elastoméricas moldadas cinzas de sete marcas comerciais. Os módulos elásticos foram mantidos em saliva sintética a 37º e os níveis de força foram verificados em cinco momentos: inicial, 24 horas, sete dias, 14 dias e 28 dias. Concluíram que a umidade e o calor tiveram um efeito pronunciado na degradação da força e na deformação 50 OrtodontiaSPO Jan-Mar 2005 V. 38 N o 1

3 permanente. Considerando a força liberada, houve uma correlação positiva com a espessura da parede do módulo elástico, uma correlação negativa entre o diâmetro interno e uma correlação fraca com o diâmetro externo. A maior perda de força ocorreu nas primeiras 24 horas e o padrão de degradação foi similar em todas as marcas testadas. Lam et al 10 aferiram a extensão em que os módulos elásticos produzem o pico máximo de força, a partir de sua dimensão inicial. Considerando o momento inicial da pesquisa, para a marca Ormco (Power O ) a força máxima produzida foi 19,49N (1987,45 g) em uma extensão de 8,92 mm e para marca Unitek (Quik-Stik A ) a força máxima foi de 21,62N (2204,66 g) em uma extensão de 9,2 mm. Em relação à força necessária para o fechamento de espaços na mecânica de deslizamento, diferentes opiniões podem ser encontradas na literatura ortodôntica, sem a existência de um padrão. Ren et al 15, após um extenso levantamento bibliográfico, concluíram que os principais fatores que não possibilitam determinar o nível de força recomendado para uma eficiência ótima nos diferentes movimentos ortodônticos são: a impossibilidade de se calcular precisamente a distribuição de estresse no ligamento periodontal, a falta de controle dos movimentos dentários nos experimentos clínicos e a grande variação individual em estudos clínicos, tanto em humanos quanto em animais. Mesmo utilizando-se níveis de força iguais, padronizados e constantes, o ritmo de movimentação dentária pode variar substancialmente entre os indivíduos e até no mesmo indivíduo. Yamaguchi at al 22 demonstraram a importância de se considerar as muitas variáveis que afetam a magnitude da força de retração requerida na mecânica de deslizamento de um dente ou de um grupo de dentes. Além de fatores físicos relacionados ao braquete e ao arco, a necessidade do ortodontista usar forças leves e biologicamente compatíveis também deve ser considerada. Burstone e Groves 4, pesquisando a menor força necessária para retrair os dentes anteriores por movimento de inclinação em 22 crianças, não encontraram um valor exato, mas observaram bons resultados com forças entre 50 e 75 g. Samuels e Rudge 17,18 compararam a eficiência de molas fechadas de níquel-titânio (GAC) e de módulos elásticos (Unitek) no fechamento de espaço após a extração de prémolares, utilizando-se mecânica de deslizamento com um arco de aço inoxidável x em braquetes préajustados x O módulo elástico foi ativado estendendo-o de 2 a 3 mm, até o dobro do seu diâmetro, gerando uma força inicial, medida clinicamente, de 400 a 500 g. Os módulos elásticos foram trocados três vezes com intervalos de seis semanas, aproximadamente. O fechamento de espaço por semana foi, em média, de 0,19 mm para o módulo elástico, 0,16 mm para a mola de 100 g, 0,26 mm para a mola de 150 g e 0,24 mm para a mola de 200 g. Dixon et al 6, em um estudo clínico, compararam as médias de fechamento de espaço produzidas por três métodos: ligaduras ativas, cadeia elástica e mola de níquel-titânio. Os dados foram coletados em modelos de gesso ao início do experimento e quatro meses depois. A média mensal de fechamento de espaço foi de 0,35 mm para a ligadura ativa, 0,58 mm para a cadeia elástica e 0,81 mm para as molas de níquel-titânio (200 g). Nightingale e Jones 14, em estudo conduzido em 15 pacientes, observaram uma melhor retenção de força em cadeias elásticas do que em estudos anteriores. Os autores compararam a quantidade de fechamento de espaço produzida por cadeias elastoméricas e molas de níquel-titânio, utilizando um arco 0,019 x A média mensal de fechamento de espaço foi de 0,84 mm com cadeia elástica e 1,04 mm com mola de níquel-titânio, sendo que a diferença não foi estatisticamente significante. Nattrass et al 12 conduziram um estudo laboratorial para estabelecer a quantidade de força aplicada pelos ortodontistas no fechamento de espaço, usando aparelhos pré-ajustados e mecânica de deslizamento e, também, quantificar a quantidade inicial de força produzida. Um manequim ortodôntico reproduzindo um caso de extrações de pré-molares foi montado para simular o fechamento de espaços usando a mecânica de deslizamento. Em duas ocasiões, com uma diferença mínima de dois meses, 18 clínicos aplicaram força ao sistema montado. Os três métodos testados foram cadeia elástica, módulo elástico em um fio metálico e mola fechada de níquel-titânio. Houve consistência na aplicação de força nos métodos testados avaliando-se os dados de cada operador nos dois momentos estudados. No entanto, entre os operadores, houve uma grande variação nos níveis de força aplicados. As maiores forças foram aplicadas com o módulo elástico e as menores, com molas fechadas de níquel-titânio. Analisando os dados apresentados na literatura pesquisada, observamos que, apesar dos módulos elásticos apresentarem um desempenho clínico satisfatório no fechamen- 51

4 to de espaços, as informações disponíveis a respeito das ativações e a freqüência de reativações deste sistema estão baseadas apenas na experiência clínica. Desta forma, interessou-nos estudar os níveis de força gerados pelos módulos elásticos e o padrão de degradação desta força, a fim de contribuir para o esclarecimento do mecanismo de ação deste método de fechamento de espaços. MATERIAL E MÉTODOS Para elaboração deste trabalho foram selecionados módulos elásticos cinzas de quatro marcas disponíveis comercialmente (Figura 1): - Mini-Stik TM A-1 Alastik TM (Ref ), 3M Unitek, Monrovia, CA USA - Colored Power O Modules TM (Ref ), Ormco, Glendora, CA USA - Dispense-A-Stix (Ref ), TP Orthodontics, Inc., La Porte, Indiana USA - Elástico para ligadura (Ref ), Morelli Ortodontia, Sorocaba - São Paulo - Brasil De acordo com as especificações dos próprios fabricantes, o diâmetro externo dos módulos elásticos das marca TP Orthodontics e Ormco é de.0120 (3,048 mm), da marca 3M Unitek é de.0125 (3,175 mm) e da marca Morelli é de 3,0 mm. As ligaduras elastoméricas das marcas 3M Unitek, Ormco e TP são fabricados pelo método de injeção e da marca Morelli por corte (Tabela 1). PROPOSIÇÃO Após a análise crítica da literatura, a presente investigação teve por objetivos: 1. Determinar os níveis de força produzidos por módulos elásticos de diferentes marcas comerciais (3M Unitek, Ormco, TP e Morelli), considerando as extensões de 3 mm e 2 mm, a partir de seu tamanho original. 2. Verificar o padrão da degradação da força produzida pelos módulos elásticos das marcas comerciais estudadas durante um período de 28 dias (inicial, 24 horas, sete dias, 14 dias, 21 dias e 28 dias), considerando as extensões de 3 mm e 2 mm. 3. Verificar o desempenho dos módulos elásticos das diferentes marcas comerciais estudadas (3M Unitek, Ormco, TP e Morelli) na mecânica de fechamento de espaço por deslizamento. 4. Detectar o momento mais propício para a reativação dos módulos elásticos após a degradação da força aplicada. Figura 1 Módulos elásticos testados. Da esquerda para a direita - 3M Unitek, Ormco, TP e Morelli. Nome Diâmetro Método Fabricante comercial externo Cor Código de (fabricante) fabricação 3M Unitek Mini-Stik TM.0125 / cinza injeção A-1 3,1mm Ormco Power O.0120 / cinza injeção Modulaes TM 3,0mm TP Dispense cinza injeção A-Stix / 3,0mm Elástico Morelli para 3,0mm cinza corte ligadura Tabela 1 Características dos módulos elásticos estudados. O estudo da força liberada pelos módulos elásticos selecionados avaliou as extensões de 3 mm e de 2 mm, a partir de sua dimensão inicial, em seis intervalos de tempo (inicial, 24 horas, sete dias, 14 dias, 21 dias e 28 dias). No total, foram avaliados 48 grupos, sendo que cada grupo foi composto de dez módulos elásticos. Inicialmente, os módulos elásticos foram individualizados, cuidadosamente, utilizando-se um estilete para evitar qualquer distensão dos módulos elásticos nesta fase. Em seguida, os módulos elásticos foram introduzidos em lâminas metálicas de 0,5 mm de espessura com larguras de 6 mm e 5 mm para se obter as extensões testadas (3 mm e 2 mm). As lâminas metálicas foram previamente revestidas por fita adesiva para remover as bordas cortantes. Uma das extremidades das lâminas foi afilada para facilitar a introdução dos módulos elásticos e para possibilitar a transferência direta dos módulos elásticos para a máquina de en- 52 OrtodontiaSPO Jan-Mar 2005 V. 38 N o 1

5 saios utilizada na aferição da força. A introdução dos módulos elásticos nas lâminas metálicas foi realizada apenas com o auxílio de uma sonda exploradora evitando distensões maiores que as testadas. As lâminas metálicas foram devidamente identificadas com módulos elásticos coloridos, considerando as diferentes marcas comerciais e intervalos testados (Figura 2). Foram confeccionados encaixes específicos para a máquina utilizada que consistiam de hastes horizontais com 0,5 mm de diâmetro, às quais os módulos elásticos foram transferidos diretamente das lâminas em que estavam acondicionados, sem sofrer alteração dimensional (Figuras 4 e 5). A distância entre o contorno superior da haste superior e o contorno inferior da haste inferior foi calibrada, utilizando-se os recursos da máquina de ensaio mecânico, em 6 mm ou 5 mm, conforme a situação estudada, e conferida utilizando-se um paquímetro digital (Mitutoyo) com precisão de 0,01 mm. Figura 2 Lâminas metálicas de 6 mm (inferior) e 5 mm (superior) com os módulos elásticos distendidos. Em seguida, os corpos de prova foram mergulhados em saliva artificial e mantidos em estufa (Fanem modelo 315/ SE) à temperatura controlada de 37ºC. A temperatura da saliva artificial foi verificada semanalmente com um termômetro digital (Termo Med, Incoterm, Cód ). A variação média da temperatura foi de ±1,86ºC. A força liberada pelos módulos elásticos, a cada intervalo de tempo proposto, foi verificada utilizando-se uma máquina de ensaio mecânico Instron 4442 (Figura 3). Figura 4 Pontas da máquina Instron. Figura 5 Aferição da força liberada. Figura 3 Máquina de ensaio mecânico Instron As médias obtidas para cada marca comercial foram comparadas utilizando-se o Teste t de Student para amostras pareadas ao nível de significância de 5%. As marcas comerciais foram comparadas entre si nos intervalos testados utilizando-se a Análise de Variância ao nível de significância de 5%. Para avaliar o erro do método, foram selecionadas aleatoriamente duas marcas comerciais e todo o experimento foi repetido em três intervalos, também selecionados aleatoriamente, para as duas extensões estudadas. Os dados foram comparados pelo teste t de Student para amostras pareadas ao nível de significância de 5%, não tendo sido encontrada diferença estatística significante. 53

6 RESULTADOS Os resultados da análise estatística dos dados coletados estão descritos nas tabelas e gráficos a seguir. As Tabelas 2 e 3 apresentam as medidas de tendência central e dispersão dos níveis de força liberados pelos módulos elásticos da marca 3M Unitek com ativações de 3 mm e 2 mm, respectivamente. Média 372,60 226,10 217,60 190,20 182,00 154,80 DP 10,16 7,00 18,61 14,54 7,90 7,97 Variância 103,16 48,99 346,49 211,29 62,44 63,51 Mínimo 361,00 219,00 184,00 158,00 164,00 143,00 Máximo 395,00 239,00 243,00 207,00 192,00 166,00 Tabela 2 de força (g) obtidos para a marca 3M Unitek com ativação de 3 mm nos intervalos estudados. Média 367,80 197,50 171,50 157,40 160,60 126,90 DP 9,75 7,03 6,87 7,92 6,60 7,95 Variância 95,07 49,39 47,17 62,71 43,60 63,21 Mínimo 352,00 191,00 162,00 145,00 152,00 115,00 Máximo 384,00 212,00 182,00 172,00 171,00 142,00 Tabela 3 de força (g) obtidos para a marca 3M Unitek com ativação de 2 mm nos intervalos estudados. Média 272,60 108,70 97,20 96,80 97,40 69,90 DP 11,41 7,04 5,22 6,00 4,58 3,18 Variância 130,10 49,57 27,29 35,96 20,93 10,10 Mínimo 250,00 101,00 91,00 71,00 89,00 65,00 Máximo 283,00 127,00 105,00 90,00 105,00 75,00 Tabela 4 Medidas de tendência central e dispersão dos níveis de força (g) obtidos para a marca Ormco com ativação de 3 mm nos intervalos estudados. Média 265,10 97,00 76,90 70,10 73,40 66,00 DP 12,80 7,38 4,12 4,12 3,53 3,02 Variância 163,82 54,44 16,99 14,10 12,49 9,11 Mínimo 255,00 87,00 71,00 63,00 67,00 60,00 Máximo 300,00 110,00 83,00 75,00 78,00 70,00 Tabela 5 Medidas de tendência central e dispersão dos níveis de força (g) obtidos para a marca Ormco com ativação de 2 mm nos intervalos estudados. No Gráfico 2 são apresentadas as médias dos níveis de força observados para as distensões de 3 mm e 2 mm dos módulos elásticos da marca Ormco nos intervalos estudados. No Gráfico 1 são apresentadas as médias dos níveis de força observados para as distensões de 3 mm e 2 mm dos módulos elásticos da marca 3M Unitek nos intervalos estudados. Gráfico 2 Médias dos níveis de força (g) gerados pelos módulos elásticos da marca Ormco com ativações de 3 mm de 2 mm nos intervalos estudados. As Tabelas 6 e 7 apresentam as medidas de tendência central e dispersão dos níveis de força liberados pelos módulos elásticos da marca TP com ativações de 3 mm e 2 mm, respectivamente. Gráfico 1 Médias dos níveis de força (g) gerados pelos módulos elásticos da marca 3M Unitek com ativações de 3 mm de 2 mm nos intervalos estudados. As Tabelas 4 e 5 apresentam as medidas de tendência central e dispersão dos níveis de força liberados pelos módulos elásticos da marca Ormco com ativações de 3 mm e 2 mm, respectivamente. Média 312,20 185,50 178,30 178,80 162,70 126,90 DP 10,87 9,02 13,56 8,40 8,39 5,04 Variância 118,18 81,39 183,79 70,62 70,46 25,43 Mínimo 299,00 172,00 146,00 165,00 147,00 118,00 Máximo 337,00 199,00 196,00 189,00 176,00 134,00 Tabela 6 de força (g) obtidos para a marca TP com ativação de 3 mm nos intervalos estudados. 54 OrtodontiaSPO Jan-Mar 2005 V. 38 N o 1

7 Média 294,00 164,40 144,60 136,60 135,40 116,30 DP 8,03 7,11 7,57 7,30 6,45 4,06 Variância 64,44 50,49 57,38 53,37 41,60 16,46 Mínimo 282,00 157,00 128,00 121,00 126,00 110,00 Máximo 304,00 177,00 156,00 146,00 145,00 121,00 Tabela 7 de força (g) obtidos para a marca TP com ativação de 2 mm nos intervalos estudados. No Gráfico 4 são apresentadas as médias dos níveis de força observados para as distensões de 3 mm e 2 mm dos módulos elásticos da marca Morelli nos intervalos estudados. No Gráfico 3 são apresentadas as médias dos níveis de força observados para as distensões de 3 mm e 2 mm dos módulos elásticos da marca TP nos intervalos estudados. Gráfico 4 Médias dos níveis de força (g) gerados pela marca Morelli com ativações de 3 mm de 2 mm nos intervalos estudados. Nos Gráficos 5 e 6 são apresentadas as médias dos níveis de força produzidos pelos módulos elásticos testados para as distensões de 3 mm e 2 mm, respectivamente, nos intervalos estudados. Gráfico 3 Médias dos níveis de força (g) gerados pelas módulos elásticos marca TP com ativações de 3 mm de 2 mm nos intervalos estudados. As Tabelas 8 e 9 apresentam as medidas de tendência central e dispersão dos níveis de força liberados pelos módulos elásticos da marca Morelli com ativações de 3 mm e 2 mm, respectivamente. Média 268,30 157,20 136,30 130,40 125,10 124,20 DP 8,10 6,20 8,67 6,08 4,48 6,49 Variância 65,57 38,40 75,12 36,93 20,10 42,18 Mínimo 254,00 148,00 123,00 109,00 117,00 115,00 Máximo 278,00 167,00 148,00 136,00 132,00 134,00 Tabela 8 de força (g) obtidos para a marca Morelli com ativação de 3 mm nos intervalos estudados. Média 226,60 132,20 123,00 115,20 109,80 101,50 DP 8,50 7,51 3,53 6,07 4,24 3,44 Variância 72,27 56,40 12,44 36,84 17,96 11,83 Mínimo 214,00 118,00 118,00 103,00 105,00 97,00 Máximo 240,00 140,00 129,00 123,00 116,00 106,00 Tabela 9 de força (g) obtidos para a marca Morelli com ativação de 2 mm nos intervalos estudados. Gráfico 5 Médias dos níveis de força (g) gerados pelos módulos elásticos das marcas comerciais testadas com ativações de 3 mm nos intervalos estudados. Gráfico 6 Médias dos níveis de força (g) gerados pelos módulos elásticos das marcas comerciais testadas com ativações de 2 mm nos intervalos estudados. 55

8 As Tabelas 10 e 11 apresentam as comparações entre as médias obtidas nos intervalos propostos para cada marca com ativações de 3 mm e 2 mm, respectivamente. As comparações foram realizadas utilizando-se o Teste t de Student para amostras pareadas ao nível de significância de 5%. 3M Unitek Ormco TP Morelli Inicial x 24h 2,90766E-11* 3,76586E-11* 2,67313E-11* 2,6963E-10* 24h x 7d 0, , * 0, ,93043E-05* 7d x 14d 0,002823* 9,61E-05* 0, ,000468* 14d x 21d 0, ,16E-05* 0,000204* 0, d x 28d 1,32E-06* 5,02E-08* 6,79E-07* 0, * estatisticamente significante Tabela 10 Comparações entre as médias obtidas para os intervalos estudados considerando a ativação de 3 mm, utilizando o Teste t de Student para amostras pareadas (P<0,05) 3M Unitek Ormco TP Morelli Inicial x 24h 2,08248E-13* 6,62003E-12* 6,41279E-11* 4,44163E-10* 24h x 7d 9,12491E-07* 1,08174E-05* 7,86985E-05* 0, * 7d x 14d 0,00166* 0,000181* 0,034427* 0,003292* 14d x 21d 0, ,01253* 0, ,0246* 21d x 28d 7,68E-06* 0,000391* 1,18E-06* 0,001022* * estatisticamente significante Tabela 11 Comparações entre as médias obtidas para os intervalos estudados considerando a ativação de 2 mm, utilizando o Teste t de Student para amostras pareadas (P<0,05). A Tabela 12 apresenta as comparações entre as marcas comerciais testadas para cada intervalo estudado utilizandose a Análise de Variância ao nível de significância de 5%. F 3mm 2mm Inicial 241,72 350,22 7d 446,23 352,42 14d 171,33 477,69 21d 307,49 334,24 28d 329,87 479,74 * para todas as comparações o F crítico é 2,87. Tabela 12 Comparações entre as marcas comerciais testadas nos intervalos estudados utilizando a Análise de Variância ao nível de significância de 5%. DISCUSSÃO Vários métodos têm sido utilizados para o fechamento de espaços em casos de extrações dentárias. Com a utilização dos aparelhos pré-ajustados tem sido preconizada a mecânica por deslizamento. Neste método, ocorre o deslizamento do fio, preferencialmente x0.025, pelo canal de encaixe dos braquetes (0.022 x0.028 ). Módulos elásticos, atados entre os ganchos do arco e dos tubos molares por amarrilhos metálicos, geram força suficiente para promover a movimentação dentária desejada. No entanto, as informações encontradas na literatura sobre este uso dos módulos elásticos são ainda insuficientes para estabelecer, com critérios científicos, a quantidade de força que estes módulos produzem quando ativados, o padrão de degradação desta força e, conseqüentemente, a freqüência das reativações. Para melhor compreender as forças utilizadas na mecânica de deslizamento, propusemo-nos a verificar laboratorialmente a quantidade de força gerada por módulos elásticos de diferentes marcas comerciais e estudar o padrão da degradação desta força durante um período de 28 dias. Dez módulos elásticos de cada marca avaliada (3M Unitek, Ormco, TP e Morelli) foram mantidos estendidos em lâminas metálicas de 6 mm e 5 mm de largura para simular as ativações de 3 mm e 2 mm, respectivamente, considerando o diâmetro externo dos módulos elásticos de 3 mm. Estes corpos de prova foram mantidos em saliva artificial a uma temperatura controlada de 37ºC. A degradação das forças geradas por estes módulos elásticos foi estudada durante quatro semanas, período geralmente recomendado para a troca dos módulos elásticos. As aferições da força durante este período (inicial, 24 horas, sete dias, 14 dias, 21 dias e 28 dias) foram realizadas utilizando-se uma máquina de ensaio mecânico Instron. A extensão de 3 mm dos módulos da marca 3M Unitek (Tabela 2 e Gráfico 1) gerou uma força inicial 372,6 g, sendo que 24 horas depois esta força decaiu em 39,3%, ficando em 226,1 g. A partir daí, houve um período de estabilidade até o sétimo dia (217,6 g) e, em seguida, uma degradação progressiva da força até o 28º dia (154,80 g). A extensão de 2 mm dos módulos da marca 3M Unitek (Tabela 3 e Gráfico 1) gerou uma força inicial de 367,8g, sendo esta bem próxima à extensão de 3 mm (372,6 g). No entanto, houve um maior decréscimo, 46,3%, em 24 horas (197,5 g). Entre o primeiro e o 21º dia houve uma degradação progressiva da força até chegar em 126,9 g no 28º dia. As forças geradas pelas extensões de 3 mm (Tabela 4 e Gráfico 2) e 2 mm (Tabela 5 e Gráfico 2) dos módulos da marca Ormco foram muito próximas no momento inicial: 272,6 g e 265,1 g, respectivamente. Após 24 horas, a degradação da força foi de 60,12% (108,7 g) e 63,41% (97 g), 56 OrtodontiaSPO Jan-Mar 2005 V. 38 N o 1

9 respectivamente para as ativações de 3 mm e 2 mm. Entre o primeiro e o sétimo dia houve uma perda de força mais acentuada para a extensão de 2 mm. Do sétimo ao 21º dia as alterações no nível de força foram pequenas nos dois grupos. No 28º dia as forças nos dois grupos tornaram-se praticamente iguais: 69,9 g no grupo com extensão de 3 mm e 66 g no grupo com extensão de 2 mm. Os módulos elásticos da marca TP apresentaram uma força inicial média de 312,2 g para uma extensão de 3 mm (Tabela 6 e Gráfico 3) e de 294 g para uma extensão de 2 mm (Tabela 7 e Gráfico 3). Vinte e quatro horas depois, houve um decréscimo da força de 40,58% (185,5g) e 44,08% (164,4 g), respectivamente. Para a extensão de 3 mm, entre o primeiro e 21º dia houve uma perda muito pequena de força (22,8 g). Para a extensão de 2 mm houve uma perda maior entre o primeiroº e 7º dia (19,8 g) e, em seguida, um período de estabilidade até o 21º dia. No 28º dia a média da força foi de 126,9 g para a extensão de 3 mm e de 116,3 g para a extensão de 2 mm. A marca Morelli apresentou uma diferença constante entre as extensões de 3 mm (Tabela 8 e Gráfico 4) e 2 mm (Tabela 9 e Gráfico 4). As médias iniciais foram de 268,3 g e 226,6 g, respectivamente. Nas primeiras 24 horas, houve um decréscimo na força de 41,40% e 41,65%, respectivamente. Para a extensão de 3 mm, houve uma diminuição de mais 13,29% entre o primeiro e o sétimo dia e depois um período de estabilidade até atingir 124,2 g no 28º dia. Para a extensão de 2 mm, o período de estabilidade aconteceu entre o primeiro e o 21º dia, decrescendo a 101,5 g no 28º dia. Considerando a extensão de 3 mm, o Gráfico 5 mostra que o maior nível de força foi obtido na marca 3M Unitek seguida pela marca TP. Estas duas marcas comerciais apresentaram um padrão semelhante de degradação da força. As marcas Ormco e Morelli produziram um nível inicial de força muito próximo. A degradação da força na marca Morelli foi mais uniforme no período estudado e equiparou-se à marca TP no 28º dia. A marca Ormco apresentou a maior degradação de força, sendo esta mais acentuada ao final do primeiro dia e entre o 21º e o 28º dia. O Gráfico 6 revela o padrão de decréscimo da força na extensão de 2 mm. Comparando-o com o Gráfico 5, fica evidente um padrão similar de degradação de força, exceção feita à força inicial produzida pela marca Ormco que foi superior a da marca Morelli. As Tabelas 10 e 11 mostram as comparações estatísti- cas entre os intervalos estudados para cada marca comercial nas duas extensões estudadas. A Tabela 12 mostra que, utilizando-se a Análise de Variância, as médias foram estatisticamente diferentes entre as marcas comerciais em todos os intervalos testados nas extensões de 3 mm e 2 mm. Todos os valores obtidos neste teste foram maiores que o F crítico (2,87). A degradação das forças produzidas pelos módulos elásticos nas primeiras vinte e quatro horas variou de 39,3% (3M Unitek) a 60,12% (Ormco) para a extensão de 3 mm, e de 41,65% (Morelli) a 63,41% (Ormco) para a extensão de 2 mm. Estes valores são similares aos descritos na literatura para as cadeias elásticas 1,2,5,9,10 e bem próximos aos descritos por Taloumis et at 20, que encontraram um decréscimo de 53% a 68% nas primeiras 24 horas quando estiraram módulos elásticos de sete marcas comerciais em 5,5 mm. Estes autores ainda estudaram os intervalos de 24 horas, sete dias, 14 dias e 28 dias e o padrão de degradação observado foi similar ao encontrado na presente investigação. A intensidade de força produzida pelos módulos elásticos no presente estudo suscita importantes considerações. Muitos fatores têm dificultado a quantificação da força necessária para promover os movimentos dentários necessários no fechamento de espaços 15. No entanto, melhores resultados clínicos têm sido observados com forças variando entre 150 g e 200 g. Samuels e Rudge 17,18 observaram uma média semanal de fechamento de espaço de 0,16 mm para a mola de níquel-titânio de 100 g, 0,26 mm para a mola de 150 g e de 0,24 mm para a mola de 200 g. Dixon et al 6, observaram que a maior média mensal de fechamento de espaço foi de 0,81 mm para as molas de níquel-titânio com 200 g. No presente estudo, considerando a estabilização das forças após o primeiro dia, o nível de força gerado pelos módulos elásticos da marca 3M Unitek, com 3 mm de extensão (Tabela 2), estão dentro do intervalo de 150 a 200 g de força (de 226,1 g no primeiro dia a 154,8g no 28º dia). As marca TP e Morelli produziram forças um pouco abaixo deste intervalo. Para os módulos da TP (Tabela 6) A força variou de 185,5 g (primeiro dia) a 126,9 g (28º dia) e para os módulos da Morelli (Tabela 8) a força variou de 157,2 g (primeiro dia) a 124,2 g (28º dia). Os módulos da Ormco apresentaram níveis de força bem abaixo deste intervalo (Tabela 4): de 108,7 g no primeiro dia a 69,9 g no 28º dia. No estudo de Nattrass et al 12, os 18 ortodontistas que 57

10 participaram do estudo ativaram os módulos elásticos produzindo de 244,73 g a 360,98 g. Os autores do estudo consideraram esta força excessiva e observaram também uma grande variação entre os operadores nas ativações dos módulos elásticos. Outro fator que influencia a força durante o fechamento de espaços é a própria diminuição da distância entre os pontos de aplicação da força. No presente estudo a extensão de 2 mm pode fornecer indícios das forças residuais, considerando a diminuição nesta distância. Estimando um fechamento de espaço de aproximadamente 1 mm ao mês, a força gerada pelos módulos ao final deste período seria de 126,9 g para a marca 3M Unitek (Tabela 3), de 66 g para a marca Ormco (Tabela 5), de 116,3 g para a marca TP (Tabela 7) e de 101,5 g para a marca Morelli (Tabela 9). Dentro deste raciocínio, as forças apresentadas pelas marcas comerciais estudadas ao final dos 28 dias teriam perdido eficiência no fechamento do espaço. Verificando as forças obtidas no período de 21 dias, ainda para a extensão de 2 mm, as forças produzidas pelas marcas 3M Unitek (Tabela 3), Ormco (Tabela 5), TP (Tabela 7) e Morelli (Tabela 9) foram, respectivamente, 160,6 g, 73,4 g, 135,4 g e 109,8 g. Estes dados sugerem que as reativações devam ser realizadas antes de quatro semanas para otimizar o fechamento de espaço. É preciso considerar também que as características da cavidade bucal influenciam as propriedades físicas dos elastômeros. Tem sido relatado que a umidade e o aumento da temperatura degradam mais rapidamente a força aplicada 13,19. De Genova et al 5, no entanto, surpreendentemente observou que as amostras submetidas à termociclagem, simulando as variações térmicas da cavidade bucal, retiveram um percentual de força significantemente maior do que as amostras mantidas à temperatura constante de 37ºC. Outro fator importante na análise deste método é que a força produzida pelos módulos elásticos não é de fácil controle e a correta ativação depende muito da experiência do operador. Nattrass et al 12 observaram que ortodontistas menos experientes tendem a aplicar forças mais pesadas do que ortodontistas mais experientes. Neste mesmo estudo, o módulo elástico associado a amarrilho metálico foi o método que proporcionou a maior quantidade inicial de força, quando comparado à cadeia elástica e à mola de níquel-titânio. Em casos de grandes ativações, forças excessivas podem ser produzidas. Lam et al 10 observaram que a força máxima produzida pelos módulos elásticos (estirados até o rompimento) pode chegar a 1987,42 g para a marca Ormco com extensão de 8,92 mm e 2204,62 g para a marca Unitek com extensão de 9,2 mm. CONSIDERAÇÕES FINAIS Analisando os dados obtidos no presente estudo e correlacionando-os com as informações extraídas da literatura, observamos que os módulos elásticos associados a amarrilhos metálicos constituem em métodos efetivos no fechamento de espaços, gerando forças capazes de ativar os movimentos dentários necessários neste processo. Além disto são dispositivos de custo acessível, de fácil instalação e confortáveis para os pacientes. No presente estudo, os módulos elásticos da marca 3M Unitek desenvolveram os níveis de força mais adequados para serem associados à mecânica de deslizamento, considerando as condições estudadas e os métodos propostos. Para a marca 3M Unitek, a ativação de 3 mm apresentou um nível inicial de força muito elevado mas, após as primeiras 24 horas e até o final do experimento, produziu níveis mais adequados de força. No entanto, é preciso considerar a diminuição da força com próprio fechamento de espaço neste período. Considerando a extensão de 2 mm, um nível de força adequado para o fechamento de espaço foi verificado até o 21º dia. Este achado sugere que as reativações devam acontecer entre a terceira e a quarta semana. Apesar das importantes observações obtidas nesta investigação há, ainda, a necessidade de mais estudos sobre o assunto, considerando outros materiais, diferentes ativações e, principalmente, estudos que avaliem clinicamente este método. CONCLUSÃO Com base nos dados obtidos no presente estudo pudemos concluir que: 1. Considerando a extensão de 3 mm, os módulos elásticos da marca 3M Unitek, Ormco, TP e Morelli produziram uma força de, respectivamente, 372,60 g, 272,60 g, 321,20 g e 268,30 g. Para a extensão de 2 mm, as forças geradas foram, respectivamente, 367,80 g, 265,10 g, 294,00 g e 226,60 g. 2. Após 24 horas, houve um decréscimo de aproximadamente 40% na força produzida pelos módulos elásticos das marcas 3M Unitek, TP e Morelli e de aproximadamente 60% da marca Ormco. Entre o primeiro e o 28º dia houve 58 OrtodontiaSPO Jan-Mar 2005 V. 38 N o 1

11 uma diminuição progressiva e uniforme da força. Após 28 dias, as forças geradas considerando a extensão de 3 mm para as marcas 3M Unitek, Ormco, TP e Morelli foram 154,80 g, 69,90 g, 126,90 g e 124,20 g. Para a extensão de 2 mm, as forças geradas foram, respectivamente, 126,90 g, 66,00 g, 116,30 g e 101,50 g. 3. Considerando o nível de força necessário na mecânica de fechamento de espaço por deslizamento, o melhor desempenho observado foi da marca 3M Unitek seguida pelas marcas TP, Morelli e Ormco. 4. O melhor momento observado para a reativação dos módulos elásticos utilizados na mecânica de fechamento de espaço por deslizamento foi entre 21 e 28 dias. Endereço para correspondência:????????????????????/???? Referências 1. 1 ASH JL, Nikolai RJ, Relaxation of orthodontic elastomeric chains and modules in vitro and in vivo. Am J Dent Res 1978; 57(5-6): Baty DL, Storie DJ, Fraunhofer JA, Synthetic elastomeric chain: A literature review. Am J Orthod Dentofac Orthop 1994; 105(6): Bennett JC, Mclaughlin RP, Controlled space closure with a preadjusted appliance system. J Clin Orthod 1990; 24(4): Burstone CJ, Groves MH, Threshold and optimum force values for maxillary anterior tooth movement. J Dent Res 1961; 39: De Genova DC, MCinnes-Ledoux P, Weinberg R, Shaye R, Force degradation of orthodontic elastomeric chains A product comparison study. Am J Orthod Dentofac Orthop 1985; 87(5): Dixon V, Read MJF, Worthington HV, Mandall NA, A randomized clinical trial to compare three methods of orthodontic space closure. Am J Orthod Dentofac Orthop 1994; 105(6): Hershey HG, Reynolds WG, The plastic module as an orthodontic tooth-moving mechanism. Am J Orthod 1975; 67(5): Kovatch JS, Lautenschlager EP, Apfel DA, Keller JC, Loadextension-time behavior of orthodontic Alastik. J Dent Res 1976; 55(5): Kuster R, Ingervall B, Burgin W. Laboratory and intra-oral tests of the degradation of elastic chains. Eur J Orthod 1986; 8: Lam TV, Freer TJ, Brockhurst PJ, PODLICH???. Strenght decay of orthodontic elastomeric ligatures. J Orthod 2002; 29: McLAughlin RP, Bennett JC, Trevisi HJ, Mecânica sistematizada de tratamento ortodôntico. 1ª ed. São Paulo; Artes Médicas; Nattrass C, Ireland AJ, Sherriff M, An investigation into the placement of force delivery systems and the initial forces applied by clinicians during space closure. Br J Orthod 1997; 24(2): Nattrass C, Ireland AJ, Sherriff M, The effect of environmental factors on elastomeric chain and nickel titanium coil springs. Eur J Orthod 1998; 20: Nightingale C, Jones SP, A clinical investigation of force delivery systems for orthodontic space closure. J Orthod 2003; 30: Ren Y, Maltha JC, Kuijpers-Jagtman AM, Optimum force for orthodontic tooth movement: a systematic literature review. Angle Orthod 2003; 73(1): Rock WP, Wilson HJ, Fisher SE, Force reduction of othodontic elastomeric chains after one month in the mouth. Br J Orthod 1986; 13: Samuels RHA, Rudge SJ. A clinical study of space closure with nickel-titanium closed coil springs and a elastic module. Am J Orthod Dentofac Orthop 1998; 114(1): Samuels RHA, Rudge SJ. A comparison of the rate of space closure using a nickel-titanium spring and an elastic module: A clinical study. Am J Orthod Dentofac Orthop 1993; 103(5): Stevenson JS, Kusy RP, Force application and decay characteristics of untreaded and treated polyurethane elastomeric chain. Angle Orthod 1994; 64(6): Taloumis LJ, Smith TM, Hondrum SO, Lorton L, Force decay and deformation of orthodontic elastomeric ligatures. Am J Orthod Dentofac Orthop 1997; 111(1): Vigorito JW. Ortodontia clínica diagnóstico e terapêuticas. 1ª ed. São Paulo; Santa Madonna; Yamaguchi K, Nanda RS, Noriaki M, Oda Y, A study of force application, amount of retarding force, and bracket width in sliding mechanics. Am J Orthod Dentofac Orthop 1996; 109(1):