87 5 Discussão dos Resultados No procedimento de análises das imagens gráficas obtidas nas simulações pelo método de elementos finitos, comparou-se a distribuição das tensões nas restaurações com material cerâmico aplicadas no segundo molar inferior de cada modelo quando submetido ao carregamento. A análise das restaurações com diferentes terminações cervicais visou determinar possibilidades de falhas da prótese quanto ao seu deslocamento do dente e à sua predisposição à fraturas. Da mesma forma, as estruturas dentárias adjacentes à restauração foram avaliadas no que se refere à concentração de tensões, também com o intuito de reconhecer áreas dentárias mais sujeitas à fraturas. O modelo com dentes hígidos serviu de parâmetro comparativo para os modelos com o dente restaurado, admitindo que a distribuição de tensões no primeiro modelo é a mais adequada à fisiologia mastigatória. 5.1. Tensões de cisalhamento Em odontologia, uma das causas de podem comprometer a integridade de um sistema restaurador está relacionada com falhas na adesão da restauração do dente. De acordo com Anusavise [13], a avaliação da ocorrência de falhas na adesão pode ser realizada através da análise das tensões cisalhantes que aparecem na junção entre diferentes materiais restauradores quando submetidos a algum tipo de carregamento. As tensões de cisalhamento podem levar ao deslizamento de planos, significando que quando tais tensões incidirem na interface de diferentes materiais poderá ocorrer o deslocamento de um deles em relação ao outro.
88 As Figuras de 24 a 31 apresentam a distribuição de tensões cisalhantes nos modelos com as restaurações com terminações cervicais em ombro reto, ombro arredondado, chanfro e no dente hígido. Tais tensões apresentaram um padrão de distribuição similar em todos os modelos. Nas interfaces entre os dentes adjacentes, principalmente entre o segundo e o terceiro molar houve a maior concentração de tensões de cisalhamento, provavelmente devido ao fato de ser uma área de contato entre os dentes em carregamento. Tensões cisalhantes se concentraram também na porção de esmalte dentário localizada na região proximal distal, logo abaixo da restauração de cerâmica do segundo molar como detalhado nas Figuras 25, 27, 29 e 31. Possivelmente, esta concentração de tensões foi decorrente da angulação de 15 o das forças e da curvatura de Spee [73], que é uma curvatura presente de sentido ântero-posteiror de canino ao último molar, encontrada numa oclusão dita como normal e observada com clareza na Figura 8. Ainda com relação às tensões cisalhantes, observou-se que todos os modelos apresentaram concentração de tensões logo acima do corno pulpar mesial (proeminência da polpa dentária mais anterior). Nos modelos restaurados, observa-se uma concentração de tensões na interface da coroa com o cimento resinoso, indicando ser este um ponto mais propício ao deslocamento da restauração. Além disso, nesta região pode haver a nucleação de trincas, principalmente na coroa de cerâmica, por ser este elemento confeccionado com um material frágil. Portanto, a existência de concentração de tensões de cisalhamento na interface da coroa com o cimento, quando da restauração do segundo molar, pode sugerir o uso de cerâmicas reforçadas em dentes posteriores em detrimento das cerâmicas feldspáticas, procedimento preconizado por O Brien e Anusavise [1,13] e, desta maneira, contrapondo-se a Sorensen et al. [17]. O arredondamento dos ângulos do preparo dentário na região de corno mesial poderá evitar concentrações excessivas de tensões de cisalhamento, aumentando vida útil da restauração. Como esta região não está em contato com o meio bucal, supõe-se que dificilmente haverá algum tipo de infiltração de fluidos ou de bactérias devido a algum tipo de deslocamento. A ocorrência de concentração de tensões cisalhantes nesta área está relacionada, à princípio, provavelmente à própria anatomia dentária, bem como ao posicionamento dos dentes na arcada e, ainda, à angulação das forças aplicadas nos dentes.
89 5.2. Tensões principais As falhas devido à fratura de materiais na estrutura dentária sejam em dentes hígidos ou restaurados, ocorrem com freqüência na cavidade oral. A avaliação da susceptibilidade do material a este tipo de falha está relacionada com o aparecimento de tensões locais, o que permite identificar regiões mais propensas à formação de trincas, assim como otimizar fatores que possam contribuir para a integridade e durabilidade das estruturas dentárias como, por exemplo, tipos de preparo dentário. As tensões principais são aquelas que agem nos planos principais, nos quais as tensões cisalhantes são zero. Uma tensão de tração decorre de um carregamento que tende a alongar o corpo sólido, provocando desta forma, uma deformação trativa. Uma tensão de compressão decorre de um carregamento que tende a encurtar o corpo sólido, ocasionando a uma deformação compressiva. Essas tensões são consideradas positivas no caso de serem trativas, e negativas no caso de serem compressivas. O estado trativo e o compressivo ao qual o corpo sólido está submetido relacionam-se com as tensões principais máxima e mínima, respectivamente, quando ambos os estados atuam simultaneamente nas estruturas [13]. A maioria das tensões produzidas pela função mastigatória é de origem compressiva, Entretanto, componentes trativos podem ser gerados quando as estruturas são flexionadas e/ou cargas compressivas são aplicadas [13]. A comparação das tensões máximas produzidas com o limite de resistência dos materiais permite a avaliação da possibilidade de ocorrência de fraturas diante do carregamento [72]. A análise da distribuição das tensões principais visou à identificação de regiões, nas quais ocorreram as tensões principais máximas e mínimas decorrentes da aplicação do carregamento mastigatório. Em todos os modelos, restaurados ou não, concentrações de tensões trativas se localizaram nas áreas de contato do segundo molar com os dentes adjacentes. Logo abaixo destas áreas de contato, identificou-se o aparecimento de tensões compressivas de baixa intensidade nos dentes restaurados com terminações cervicais em
90 ombro reto [Figuras 32 e 33] e terminações cervicais em ombro arredondado [Figuras 34 e 35]. Em ambos os modelos, tais tensões ombro se fizeram presentes na região mesial em maior proporção do que na região distal. No modelo com terminação em chanfro [Figuras 36 e 37], as tensões de compressão abaixo das áreas de contato na mesial do segundo molar se estenderam por uma região menor do que nos modelos com terminações em ombro. Por outro lado, a área sob compressão na região distal do modelo de terminação em chanfro apresentou uma proporção quase idêntica àquela das terminações em ombro. Já o modelo de dentes hígidos, quando comparado aos modelos de dentes restaurados, apresentou as menores áreas sob compressão, tanto na região mesial quanto na região distal. Observando-se a superfície oclusal dos dentes após as restaurações [Figuras 33, 35 e 37], nota-se que houve um aumento na dimensão das áreas de compressão em comparação aos modelos com dentes hígidos [Figura 39] e, provavelmente, tal característica foi ocasionada pela diferença do módulo de elasticidade entre o esmalte dentário (dente hígido) e a cerâmica da coroa (dentes restaurados) conforme demonstrado na Tabela 1. Variações nas dimensões das áreas de compressão das superfícies oclusais foram observadas por Mori et al [61], cujos resultados indicaram que o módulo de elasticidade mais elevado dos materiais restauradores influencia de maneira mais severa na distribuição de tensões nos dentes. Em todos os modelos analisados, a distribuição de tensões nas regiões de dentina e polpa apresentaram padrões similares sugerindo que as restaurações não afetam o nível das tensões desenvolvidas nestas regiões. Logo acima da linha de cimento resinoso na metade inferior da restauração, uma grande faixa de concentração de tensões trativas de sentido ântero-posterior apareceu nos modelos restaurados, unindo as áreas de contato. Este padrão de distribuição de tensões apresenta menor intensidade no dente restaurado com coroa de terminação cervical em chanfro (Figura 37) quando comparado com aqueles restaurados com coroas de terminações em ombro reto e ombro arredondado (Figuras 33 e 35) e diminui consideravelmente no modelo com dentes hígidos, conforme mostra a Figura 39. A existência de concentração de tensões trativas nesta região deve ser considerada como um risco à integridade/durabilidade da restauração cerâmica, pois aumenta a possibilidade de fratura longitudinal da mesma. Desta maneira, a condição local propícia à propagação de trincas, associada com a característica frágil intrínseca das cerâmicas,
91 reforça a indicação do uso de materiais que possuam alto grau de resistência mecânica para aplicações em coroas restauradoras, como aquela da cerâmica utilizada neste estudo. Como demonstram as Figuras 33, 35 e 37, pontos de tensões trativas podem ser observados nos modelos restaurados, na interface entre a cerâmica e o cimento resinoso, localizados na direção dos cornos pulpares. Tais concentrações de tensão podem acarretar a nucleação e propagação de trincas nestas regiões. Dentre os modelos que foram restaurados com coroas de cerâmica pura, concentrações de tensões trativas localizadas na terminação cervical apareceram com mais intensidade no modelo com ombro reto seguido do modelo com ombro arredondado como pode ser observado nas Figuras 33 e 35, respectivamente. A ocorrência destas tensões no modelo restaurado com terminação cervical em chanfro (Figura 37) diminuiu, indicando que as terminações em ombro possuem uma geometria mais favorável à concentração de tensões nas suas terminações cervicais, e, conseqüentemente, mais susceptíveis à fratura, do que as terminações chanfradas. 5.3. Tensões de von Mises Com o objetivo de avaliar de forma mais eficiente as regiões dos modelos mais susceptíveis às falhas dos seus componentes, também adotou-se neste trabalho o critério das tensões equivalentes de von Mises. Tal critério é bastante utilizado para a análise de falhas em materiais frágeis e baseia-se na energia de distorção dos materiais, onde as tensões máximas obtidas identificam as áreas mais solicitadas mecanicamente e, portanto, mais propensas à ocorrência de falhas. Tais tensões, quando comparadas com os limites de escoamento dos materiais envolvidos visam prever a possibilidade de falhas por deformação plástica, permitindo impor limites de segurança aos materiais [72].
92 Todos os modelos analisados apresentaram concentrações de tensões nas regiões de contato entre os dentes, sendo que a área de contato entre o segundo e terceiro molar apresentou as tensões máximas. Os pontos onde o carregamento foi aplicado se apresentaram como áreas de concentração de tensões de von Mises, demonstrando que a superfície oclusal das restaurações é uma região bastante solicitada. Esta concentração de tensões ocorrida nos pontos de aplicação da carga também foi demonstrada por Imanishi et al. [27], que concluíram que a resistência dos pontos de contato oclusal é importante para a integridade e durabilidade das coroas cerâmicas em dentes posteriores. Tal observação leva a uma preocupação do profissional quanto à espessura do material restaurador, assim como a manutenção de uma superfície lisa na restauração, visando minimizar concentrações locais de tensões devido à presença de pequenos defeitos ou irregularidades no material, além de uma escolha adequada do tipo de cerâmica utilizada em seus trabalhos protéticos. Uma faixa de concentração de tensões de sentido ântero-posterior foi observada, principalmente, nos modelos de dentes restaurados logo acima da linha de cimento resinoso, no terço inferior da restauração. Este padrão de distribuição de tensões apresentou um menor valor no dente com restauração de terminação em chanfro (Figura 45), quando comparada com aquelas apresentadas pelas restaurações de terminações em ombro reto e ombro arredondado (Figuras 41 e 43, respectivamente) e diminuiu de maneira considerável no modelo com dentes hígidos (Figura 47). Concentrações de tensões de von Mises também podem ser observadas em todos os modelos restaurados, conforme mostrado pelas Figuras 41, 43 e 45, localizadas na interface entre a cerâmica e o cimento resinoso na direção dos cornos pulpares e podendo acarretar a falha do material nesta região. Tensões se concentraram, também, na porção de esmalte dentário localizada mais posteriormente e logo abaixo da restauração de cerâmica pura do segundo molar. Provavelmente, esta concentração de tensões foi decorrente da angulação de 15 o das forças e da curvatura de Spee [73]. Tal observação está em concordância com o trabalho de Tanaka et al. [62], cujos resultados sugeriram que o carregamento oblíquo no dente estirou a superfície de esmalte próxima à junção esmalte-cemento, causando deformação plástica nesta região.
93 Na região da terminação cervical, as tensões de von Mises se apresentaram mais elevadas no modelo com ombro reto (Figura 41), diminuindo no modelo com ombro arredondado (Figuras 43). No modelo restaurado com terminação cervical em chanfro (Figura 45) as concentrações de tensões de von Mises apareceram em menor intensidade. O padrão de distribuição de tensões de von Mises na dentina, parece ser similar em todos os modelos.