UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA FACULDADE DE … · com pessoas maravilhosas e pelas amizades que fiz ao longo deste curso, porque ... uma nova visão ortodôntica para a elaboração

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA

FACULDADE DE ODONTOLOGIA

CENTRO DE ORTODONTIA E ORTOPEDIA FACIAL

PROF. JOSÉ ÉDIMO SOARES MARTINS

ESTUDO IN VITRO DA RELAÇÃO CARGA/DEFLEXÃO

DE DIFERENTES ALÇAS DE RETRAÇÃO

UTILIZADAS EM ORTODONTIA

GIULIANO BRAGATTO

CD

Salvador

2003

Dissertação apresentada à Faculdade de

Odontologia da Universidade Federal da

Bahia, como parte dos requisitos para

obtenção do título de Especialista em

Ortodontia.

ii

ESTUDO IN VITRO DA RELAÇÃO CARGA/DEFLEXÃO DE DIFERENTES ALÇAS DE RETRAÇÃO

UTILIZADAS EM ORTODONTIA

GIULIANO BRAGATTO

CD

Orientador: Prof. Dr. Roberto Amarante Costa Pinto

Co-orientador: Prof. Fernando Antônio Lima Habib

Comissão Examinadora:

Salvador

2003

Prof. Dr. Mickelsson Costa Prof. Dr. Rogério Frederico Alves Ferreira

Profa. Dra. Telma Martins de Araújo

Dissertação apresentada à Faculdade de

Odontologia da Universidade Federal da

Bahia, como parte dos requisitos para

obtenção do título de Especialista em

Ortodontia.

iii

Ficha Catalográfica

BRAGATTO Giuliano. Estudo in vitro da relação carga/deflexão de diferentes

alças de retração utilizadas em ortodontia. Salvador, UFBA, Faculdade de

Odontologia, 2003.

xvii, 85f.

Dissertação: Especialização em Ortodontia e Ortopedia Facial

Orientador: Prof. Dr. Roberto Amarante Costa Pinto

Co-orientador: Prof. Fernando Antônio Lima Habib

1. Alça de retração 3. Tratamento térmico

2. Relação carga/deflexão 4. Dissertações

I. Universidade Federal da Bahia – Faculdade de Odontologia

II. Título

CDU: 616.314-089.23

iv

Dedico.

À Hayana, minha esposa, pelo amor infinito dedicado a mim,

apoiando-me nas minhas decisões, incentivando-me

nas minhas dificuldades, revigorando-me nos

momentos de cansaço e, principalmente,

por sua inteira abdicação dos seus

sonhos e compromissos para

que neste momento os

meus pudessem

ser realizados.

v

AGRADECIMENTOS

A Deus, nosso Pai Celestial, pela oportunidade de ter conhecido e convivido

com pessoas maravilhosas e pelas amizades que fiz ao longo deste curso, porque

“tudo posso N’aquele que me fortalece”.

À minha querida mãe, Penha, pelos eternos ensinamentos e, em especial,

pelo exemplo de vida dado ao longo da minha existência.

Ao meu pai, José Elias, e as minhas irmãs, Lidiane e Júlia, que mesmo

distante sempre desejaram a minha felicidade.

Ao meu sogro, Robeval, e à minha estimada sogra, Anália, pela compreensão

e, acima de tudo, pelo amor e carinho demonstrados a mim.

À Coordenação do Curso de Especialização em Ortodontia, representada

pela Professora Doutora Telma Martins de Araújo, e aos meus orientadores,

Professores Dr. Roberto Amarante Costa Pinto e Dr. Fernando Habib, pelos

ensinamentos, incentivos, segurança e principalmente pelos exemplos de vida

dados a todos aqueles que têm o privilégio de tê-los como mestres.

Ao Professor Dr. Márcio Sobral pela amizade e constante disponibilidade

prestada na ilustração deste trabalho. Aos demais Professores que integram a

vi

equipe de Ortodontia da UFBA, Dr. Marcos Alan, Dra. Máyra Reis Seixas, Dr.

Marcelo de Castellucci, Dra. Adelisa Carvalho, Dra. Myrela Galvão, Dra. Fernanda

Catharino, Dr Rogério Ferreira, Dr. Mickelson Costa, Dr. Rivail Brandão, Dra.

Luciana Gomes, pelos conhecimentos transmitidos e dedicação ao Curso de Pós-

graduação.

Aos meus colegas e irmãos de Pós-graduação, Luciano Lemos, Aline Alves,

Maridélia Machado, Márcia Costa e Josenita Nascimento, pelos incontáveis

momentos de alegria e satisfação dos quais sempre lembrarei com muito carinho.

Aos funcionários, Dona Lúcia Rivas, Suzana Sales, André Nascimento e Dona

Ginalva Souza pelo empenho de suas funções e ajuda prestada a todos do curso.

Ao meu cunhado e quase irmão, Társis, pela convivência harmoniosa, e ao

Dr. Lúcio Safira, pela oportunidade de podê-lo chamar de Grande Amigo.

Ao Dr. Magno Pinheiro, primeiro a incentivar a minha caminhada em busca de

uma ortodontia digna, e aos professores, Dra. Christina Tomé Pacheco, Dr. Ricardo

Bortolotti, Dr. Henrique Sardermberg, iniciadores na formação da minha consciência

profissional e compreensão a mim demonstrada.

À Semp-Toshiba, pela doação dos computadores feita ao Centro de

Ortodontia e Ortopedia Facial Dr. José Édimo Soares Martins da Faculdade de

Odontologia da Universidade Federal da Bahia, que nos favoreceu em muito para a

conclusão do Curso de Especialização.

À Professora, Giovana, e sua aluna, Adriana, pela contribuição dada à análise

estatística realizada no Departamento de Matemática da UFBA.

Aos responsáveis pelo Laboratório Profix e toda sua equipe, que gentilmente

cederam o forno de fundição utilizado para a realização do tratamento térmico das

alças avaliadas nesta pesquisa.

vii

E a todos que, de alguma forma, contribuíram para a realização deste

trabalho.

Os meus sinceros agradecimentos! Que DEUS abençoe a todos vocês!

viii

RESUMO

Durante a confecção das alças de retração são introduzidas tensões no fio, as

quais podem interferir na relação carga/deflexão desempenhada, havendo

necessidade de libertá-las através do tratamento térmico. O presente trabalho teve

como objetivos correlacionar a quantidade de ativação e a força dissipada por cinco

diferentes tipos de alças, verificar a existência de diferenças significativas da relação

carga/deflexão entre alças não submetidas ao tratamento térmico e aquelas tratadas

termicamente e verificar se a quantidade de fio utilizado na confecção das alças

influencia no desempenho das mesmas. Com base nos resultados obtidos nesta

pesquisa que utilizou diferentes tipos de alças construídas com fio de aço inoxidável

de espessura 0,018” x 0,025”, pôde-se concluir que: as cargas geradas pelas alças

de retração aumentaram de forma significativa à medida que a deflexão de ativação

também era aumentada; o processo de tratamento térmico de libertação de tensão

gerou proporções carga/deflexão significativamente mais baixas que as alças não

submetidas ao processo e que a maior quantidade de fio utilizado na confecção das

alças influenciou na redução da proporção carga/deflexão desempenhada pelas

mesmas.

ix

SUMMARY

Bending loops in a space closure arch wire induces residual tensions that may affect

wire load/deflection rate. This tensions must be released by heat treatment

procedure. The purposes if this study were to correlate the amount of activation and

force released by five different loop design; investigate if there is any different load/

deflection rate between the heat treated wires from those not treated, and, finally,

find how the amount of wire used on each loop configuration affect there

performance. Using .018” x .025” Brazilian stainless steel wire (Morelli ®) it may

concluded that: the load increased as much as the loop were deflected; the heat

treatment process decreased the load deflection rate in a significante way and the

amount of wire used had a important influence in the load/deflection rate decrease.

x

LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS

AISI = Instituto Americano do Ferro e do Aço

CCC = Cúbica de corpo centrado

CFC = Cúbica de face centrada

Fe3C = Carboneto de ferro

Kg = Quilograma

LEC = Limite de escoamento convencional

LP = Limite de proporcionalidade

E = Módulo de elasticidade

Mpa = Megapascal

RMT = Resistência máxima à tração

TCC = Tetragonal de face centrada

xi

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Células simples de grades espaciais. 5

Figura 2 Modelos de cristais cúbicos. 6

Figura 3 Tipos de alças recomendadas para retração dos dentes

anteriores.

27

Figura 4 Arco de retração em massa preconizado por Begg. 32

Figura 5 Efeitos sobre as propriedades físicas de uma alça vertical. 34

Figura 6 Desenhos das alças avaliadas. 48

Figura 7 Dispositivo suporte de medição e paquímetro digital de precisão

Stainless Hardered.

48

Figura 8 Forno de fundição EDG, modelo F 3000, utilizado para

realização do tratamento térmico.

49

Página

xii

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1 Gráfico tensão/deformação para um fio de aço inoxidável

submetido à tração.

8

Gráfico 2 Gráfico tensão/deformação ilustrando os conceitos de resiliência

e tenacidade.

9

Gráfico 3 Gráfico de resistência à tração e ductibilidade de um metal em

função do percentual de trabalho a frio e tempo de tratamento

térmico.

11

Gráfico 4 Comparação das médias das alças sem o tratamento térmico

em todas as deflexões e ativações.

58

Gráfico 5 Comparação das médias das alças após o tratamento térmico

em todas as deflexões e ativações.

59

Gráfico 6 Comparação das médias da alça vertical com helicóide com e

sem tratamento térmico de libertação de tensões.

65

Gráfico 7 Comparação das médias do T loop com e sem tratamento

térmico de libertação de tensões.

65

Página

xiii

Gráfico 8 Comparação das médias do tear drop loop com e sem

tratamento térmico de libertação de tensões.

66

Gráfico 9 Comparação das médias do bull loop com e sem tratamento

térmico de libertação de tensões.

66

Gráfico 10 Comparação das médias da alça reversa com e sem


67

Gráfico 11 Comparação das médias mínimas e máximas de todas as

alças com e sem tratamento térmico na deflexão de 1mm.

67


alças com e sem tratamento térmico na deflexão de 1,5mm.

68


alças com e sem tratamento térmico na deflexão de 2mm.

68

Gráfico 14 Comparação das médias mínimas e máximas das alças com e

sem tratamento térmico na deflexão de 2,5mm.

69

xiv

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Composição, percentual, de três tipos essenciais de aço

inoxidável.

20

Tabela 2 Valores numéricos das forças ótimas necessárias para a

movimentação dentária.

43

Tabela 3 Valores em gramas necessários para a movimentação dos

incisivos isoladamente e caninos.

44

Tabela 4 Somatória dos valores em gramas para a movimentação dos

incisivos e dos incisivos e caninos.

44

Tabela 5 Médias dos valores das medições de todas as ativações e

deflexões obtidas sem o tratamento térmico das alças.

57

Tabela 6 Médias dos valores das medições de todas as ativações e

deflexões obtidas após o tratamento térmico das alças.

58

Tabela 7 Análise descritiva dos dados na deflexão de 1mm. 61

Tabela 8 Análise descritiva dos dados na deflexão de 1,5 mm. 61

Tabela 9 Análise descritiva dos dados na deflexão de 2 mm. 62

Tabela 10 Análise descritiva dos dados na deflexão de 2,5 mm. 62

Página

xv

Tabela 11 Resultados do p-valor dos testes de Kolmogorov-Smirnov e de

homogeneidade.

63

Tabela 12 Comparação das alças analisadas que se enquadram nos

valores referenciais de força ótima (segundo JARABACK e

FIZZELL, 1975) em suas respectivas deflexões.

74

xvi

ÍNDICE

1 INTRODUÇÃO 1

2 FUNDAMENTOS TEÓRICOS 5

2.1 Estrutura dos metais 5

2.2 Propriedades mecânicas dos metais 6

2.3 Tratamento térmico de libertação de tensões 9

2.3.1 Recuperação, recristalização e crescimento granular 10

2.4 Ligas para fios ortodônticos 15

2.4.1 Liga de aço inoxidável 16

2.5 Mecânica de retração 21

2.6 Reações teciduais e força ótima para o movimento dentário 36

3 PROPOSIÇÃO 46

4 MATERIAL E MÉTODO 47

4.1 Material 47

4.2 Método 50

4.3 Controle do erro 54

4.4 Análise estatística 54

Página

xvii

5 RESULTADO 57

6 DISCUSSÃO 70

7 CONCLUSÃO 78

8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 79

1

1 INTRODUÇÃO

Os materiais metálicos são muito utilizados em Ortodontia sendo de

fundamental importância o conhecimento de como uma liga ortodôntica é produzida

e quais são as suas propriedades para que se possa manuseá-los corretamente e,

assim, obter o máximo de aproveitamento da liga metálica (PHILIPS, 1995).

O uso do aço inoxidável na construção de aparelhos e fios ortodônticos

proporcionou um avanço muito significativo para a ortodontia (TOTTI, 1992), tanto no

que se refere à evolução como no custo mais acessível dos acessórios ortodônticos.

Acompanhando a evolução dos materiais empregados em ortodontia, surgiu

uma nova visão ortodôntica para a elaboração do plano de tratamento de uma

percentagem significativa de maloclusões, principalmente aquelas que

apresentavam discrepâncias entre o tamanho dentário e dos maxilares, bem como

entre as bases ósseas, onde freqüentemente o tratamento recai em uma terapia

com exodontias (RICKETS, 1976).

O tratamento ortodôntico de pacientes que apresentavam problemas de falta

de espaço para o correto alinhamento e nivelamento dos dentes começou a ganhar

importância através dos questionamentos de Strang e Tweed na década de 40

2

(MENDES, 1992), que ao analisar novamente as finalizações dos seus tratamentos

efetuados sem extrações, observaram que esses mesmos casos poderiam ser

finalizados de uma forma melhor se exodontias fossem realizadas. Os mesmos

estudiosos submeteram os pacientes, previamente tratados sem extrações

dentárias, a uma nova terapia com exodontias e obtiveram excelentes resultados.

A partir desse fato, devidamente apresentado e comprovado cientificamente,

várias técnicas mecânicas foram idealizadas com o intuito de promover o

fechamento dos espaços em tratamentos ortodônticos com exodontias,

principalmente dos primeiros pré-molares.

Um dos pioneiros no emprego da técnica do arco segmentado para promover

a distalização dos caninos foi BURSTONE, em 1962, que após a análise minuciosa

dos seus experimentos, concluiu que o sucesso sobre o controle na movimentação

dentária depende da proporção carga/deflexão estabelecida, da magnitude do

momento de força e da constância da força aplicada aos dentes (ALBUQUERQUE,

1987). Quando da utilização dessa técnica, deve-se considerar, além de outras

variáveis, a espessura e as propriedades do fio usado, bem como o desenho da

mola de retração empregada. O aumento da quantidade de fio utilizado em uma

mola de retração implica em uma relação carga/deflexão mais adequada

(BURSTONE, 1982).

Segundo MANHARSTSBERGER em 1989, analisando sob esse ponto de

vista, deve-se sempre ter em mente a Terceira Lei de Newton que diz que a toda

ação corresponde a uma reação de igual magnitude e direção, mas em um sentido

contrário. BURSTONE, em 1982, enfatizou que ao se aplicar uma força na face

vestibular de um dente, utilizando outros dentes como ancoragem, os efeitos

3

adversos dessa força devem ser anulados para que se possa obter o máximo do

movimento dentário desejável.

A magnitude de força necessária para uma eficiente movimentação dentária

tem sido estudada por muitos pesquisadores (STOREY & SMITH, 1952; REITAN,

1957; BURSTONE & GROVES, 1961; THUROW, 1972; RICKETTS, 1976; QUINN &

YOSHIKAWA, 1985; MENDES et al. 1992; SHIMIZU, 1999).

De acordo com BURSTONE em 1994, de uma maneira geral, os conceitos da

física aplicada à engenharia mecânica podem proporcionar, fundamentalmente, três

características ao dispositivo ortodôntico: permitir o desenvolvimento e o

aperfeiçoamento de um desenho específico para os dispositivos ortodônticos; o

estudo da biofísica do movimento dentário, que possibilita quantificar os sistemas de

forças aplicados aos dentes e, assim, levar ao entendimento de suas respostas

clínicas e histológicas; produzir melhores resultados nos tratamentos, minimizando

os efeitos colaterais indesejáveis decorrentes da falta de conhecimentos de física.

Com a crescente necessidade de desenvolvimento de fios e molas que

proporcionem uma relação carga/deflexão mais compatível com o movimento

dentário, muitos estudos foram efetuados com esse objetivo. Sendo o fio de aço

inoxidável o mais utilizado devido ao seu baixo custo, fácil manuseio e possibilidade

de obtenção de excelentes resultados, soluções foram pesquisadas acerca das

propriedades das alças de retração. Durante a confecção das dobras são

introduzidas tensões no fio. Essas tendem a abrir a alça, possibilitando uma

deformação permanente, prejudicando o trabalho de movimentação dentária,

tornando-se então de necessidade fundamental liberar essas tensões. Para se

realizar este procedimento, o metal encruado é submetido ao tratamento térmico de

libertação de tensões, no qual este é aquecido a 450oC por 5 minutos, promovendo

4

então a libertação dessas tensões, mas mantendo a estrutura fibrilar do fio

(MUENCH, 1994). Em virtude das razões expostas, os pesquisadores passaram a

fazer tal procedimento.

A escolha do tipo de alça e a quantidade de ativação desta, durante as fases

de distalização de caninos e fechamento de espaços, deve ser realizada

criteriosamente. Assim sendo, é intuito deste trabalho entender o comportamento de

cinco tipos diferentes de alças confeccionadas com fio de aço inoxidável retangular

de espessura 0,018” x 0,025”.

5

2 FUNDAMENTOS TEÓRICOS

2.1 Estrutura dos metais

Os átomos constituintes dos metais se dispõem no espaço em posições

ordenadas, um em relação ao outro, segundo formas geométricas, grades espaciais

(Figura 1), sendo as mais comuns a cúbica de face centrada (Figura 1c) e de corpo

centrado (Figura 1b) e a hexagonal compacta (Figura 1d), constituindo as estruturas

cristalinas cúbicas e hexagonal (MUENCH, 1994; ANUSAVICE, 1998).

A B C D

Figura 1. Células simples de grades espaciais: A, cúbica simples; B, cúbica

de corpo centrado; C, cúbica de face centrada; D, hexagonal compacta.

Fonte: ANUSAVICE, 1998.

6

O agregado de um número muito grande de átomos constitui o grão cristalino

(Figura 2, página 6). Durante a solidificação do metal, esses grãos crescem a partir

de núcleos, encontrando-se ao terminar a fase líquida. As orientações da seqüência

de átomos nos diversos grãos cristalinos não são as mesmas e entre os grãos há

átomos que não ocupam posições homólogas com as dos grãos vizinhos e

constituem a substância intergranular (MUENCH, 1994).

2.2 Propriedades mecânicas dos metais

Os materiais metálicos são os mais usados em ortodontia e o conhecimento

de suas propriedades torna-se importante. De acordo com THUROW em 1972,

PHILLIPS em 1995 e ANUSAVICE em 1998, várias são as propriedades mecânicas

dos metais, dentre elas temos:

- resistência: é definida como a tensão necessária para causar fratura ou uma

quantidade específica de deformação plástica (ANUSAVICE, 1998).

- resistência limite: é a tensão que o corpo de prova suporta ao se romper

(TOTTI, 1992, MUENCH, 1994).

Figura 2. Modelos de cristais cúbicos: A, face centrada; ; ;

B, corpo centrado.


B A

7

- limite de proporcionalidade (Gráficos 1 e 2, páginas 8 e 9): ponto até onde as

deformações são proporcionais às tensões no corpo de prova (THUROW, 1972;

TOTTI, 1992; ANUSAVICE, 1998).

- limite de elasticidade: é a tensão máxima que pode ser aplicada ao corpo de

prova, sem que ele se deforme permanentemente. Para fins de estudo,

considera-se que o limite de elasticidade e o limite de proporcionalidade sejam

iguais por estarem muito próximos (TOTTI, 1992; MUENCH, 1994).

- limite de escoamento convencional: é a tensão necessária para se produzir

uma dada quantidade de deformação plástica, onde um esforço aplicado ao

material, além do limite de elasticidade, provoca uma deformação permanente

(ANUSAVICE, 1998). Na prática, é difícil determinar o limite de escoamento,

entretanto é mais fácil determinar o limite de escoamento convencional (LEC),

que corresponde à tensão relativa a uma deformação permanente de 0,1% a

0,2% (Gráfico 1, página 8). Para fins práticos, o LEC é considerado coincidente

com o de proporcionalidade e elasticidade (MUENCH, 1994).

- módulo de elasticidade (módulo de young ou módulo elástico): é uma área do

gráfico tensão/deformação e descreve a relativa rigidez de um material que é

medida pela curva da porção elástica deste gráfico (THUROW, 1972;

ANUSAVICE, 1998), sendo definido pela relação tensão/deformação unitária até

o limite de proporcionalidade (TOTTI, 1992). O aço apresenta um grande módulo

de elasticidade (Gráfico 1, página 8).

- resiliência: pode ser definida como a quantidade de energia absorvida por um

material quando este é tensionado até o limite de proporcionalidade

(ANUSAVICE, 1998), e é medida pelo módulo de resiliência sendo representada

por uma área sob a região elástica do gráfico tensão/deformação (MUENCH,

8

1994). Quanto maior a área, maior será a resiliência (Gráfico 2, página 9). É a

resistência do material a uma deformação permanente especialmente sob

impacto repentino (EICK, 1989).

- tenacidade: é definida como a quantidade de energia de deformação elástica

e plástica necessária para fraturar um material, e constitui uma medida de

resistência à fratura (ANUSAVICE, 1998). A tenacidade pode ser medida como a

área sob a curva tensão/deformação a partir da tensão zero até a tensão de

fratura (Gráfico 2, página 9).

Gráfico 1. Gráfico tensão/deformação para um fio de aço inoxidável

submetido à tração. O limite de proporcionalidade (LP) é de 1020 Mpa. O

limite elástico, embora não seja mostrado, é aproximadamente o mesmo

valor. O limite convencional de escoamento (LCE) a uma deformação

convencionada a 0,2% a partir da origem (O) é de 1536 Mpa e a

resistência máxima à tração (RMT) é de 1625 Mpa. Um valor para o

módulo de elasticidade (E) de 192000 Mpa foi calculado pela inclinação

da região elástica.


DEFORMAÇÃO (%)

TEN

SÃO

(M

Pa)

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6

2.000

1.800

1.600

1.400

1.200

1.000

800

600

400

200

0

------------------------------

----------------

--------------------------------------

------------------------ E = 1.020/0,0053 = 192 GPa

Deformação convencionada a 0,2%

RMT LCE

P . . Resistência Máxima à Tração = 1.625 MPa

LCE (0,2%) = 1.536 MPa

LP = 1.020 MPA

9

Existem três propriedades mecânicas básicas de interesse para o

ortodontista: limite de elasticidade, módulo de elasticidade e flexibilidade máxima.

Em termos ortodônticos, a flexibilidade máxima é chamada de intervalo de ativação,

que é a maior distância através da qual um fio pode ser dobrado sem que ocorra

deformação permanente (REISBICH, 1980).

2.3 Tratamento térmico de libertação de tensões

Os fios ortodônticos de aços inoxidáveis são obtidos por trefilação a partir de

um lingote metálico fundido. Os grãos cristalinos equiaxiais do lingote fundido

alongam-se, chegando a uma estrutura fibrilar (THUROW, 1972; BRANTLEY, 1989).

Esse ato de deformar os metais chama-se trabalho mecânico e quando os grãos

estão deformados diz-se que o metal sofreu encruamento (MUENCH, 1994).

DEFORMAÇÃO

TEN

SÃO

DE

TRA

ÇÃ

O

Gráfico 2. Gráfico tensão/deformação ilustrando os conceitos de resiliência e

tenacidade. A resiliência pode ser calculada pela mensuração da área da

região elástica. A tenacidade está relacionada com a área total das regiões

elástica e plástica.


10

O trabalho mecânico melhora consideravelmente algumas propriedades

mecânicas dos metais (BRANTLEY, 1989), entre elas a dureza, o limite de

proporcionalidade e a resistência limite. Por outro lado, o encruamento promovido no

metal diminui o alongamento, tornando a dobra de fios um processo crítico, podendo

haver fratura deste material (MUENCH, 1994).

Durante o trabalho mecânico são introduzidas tensões em alto grau, sendo,

às vezes, necessário libertá-las parcialmente. Para tanto, o metal encruado é

submetido a um tratamento térmico, o qual é elevado à certa temperatura por

determinado tempo. Com esse tratamento são libertadas as tensões, mas mantida a

estrutura fibrilar (THUROW, 1972; MUENCH, 1994).

Se esse recozimento for conduzido a temperaturas mais altas os grãos

cristalinos que estavam deformados, voltam à estrutura equiaxial antes da trefilação,

ou seja, inconveniente para fins ortodônticos. Isto é muito importante quando da

soldagem por brasagem, cujo super aquecimento dos fios implica na recristalização

e conseqüentemente na perda das propriedades mecânicas desejáveis (MUENCH,

1994).

2.3.1 Recuperação, recristalização e crescimento granular

De acordo com ANUSAVICE (1998), o tratamento térmico de modo geral

compreende três estágios: recuperação, recristalização e crescimento granular

(Gráfico 3, página 11).

A recuperação é considerada como o estágio em que as propriedades de

trabalho a frio começam a desaparecer antes que quaisquer alterações significativas

sejam observadas ao microscópio. Como pode ser visto no Gráfico 3 da página 11,

11

existe uma discreta redução na resistência à tração e nenhuma alteração na

ductilidade no estágio de recuperação. Embora não mostrado, existe uma

pronunciada alteração na recuperação da condutividade elétrica, mais ainda, um

metal trabalhado a frio contém tensões residuais. Aparelhos ortodônticos fabricados

pela flexão de fios trabalhados mecanicamente são freqüentemente submetidos a

um alívio de tensões pelo tratamento térmico antes de sua instalação; tal processo

estabiliza a configuração do aparelho e permite uma precisa determinação da força

que o mesmo será capaz de exercer na boca.

A recristalização ocorre após o estágio de recuperação. Isto envolve uma

alteração radical na microestrutura, como pode ser visto no Gráfico 3. Os grãos

antigos desaparecem completamente e são substituídos por novos grãos livres de

deformações. Estes grãos de recristalização crescem na maioria das regiões do

metal severamente trabalhado a frio, geralmente nas fronteiras (limites) dos grãos,

ou onde a grade espacial tiver sido mais severamente deformada. Isto ocorre porque

Gráfico 3. Gráfico de resistência à tração e ductibilidade de um metal em

função do percentual de trabalho a frio e tempo de tratamento térmico.


Crescimento dos grãos

Recristalização Recuperação Trabalho a frio

Resistência à tração

Ductilidade

Tempo de tratamento térmico % de trabalho a frio

Duc

tilid

ade

Res

istê

ncia

à tr

ação

12

os núcleos livres de deformação consomem a matriz severamente distorcida mais

rápido do que a recuperação da mesma. Após a recristalização estar completa, o

material atinge essencialmente sua condição macia e dúctil original (Gráfico 3).

A estrutura recristalizada possui um tamanho médio pequeno, dependendo do

número de núcleos. Quanto mais severo for o trabalho a frio, maior será o número

destes núcleos. Portanto, o tamanho do grão para o material completamente

recristalizado pode variar de bem pequeno a razoavelmente grande.

Se a estrutura granular final sofreu novamente um processo de amaciamento

pela temperatura (tratamento térmico), os grãos começam a crescer, minimizando a

energia da fronteira destes. Como efeito, os grãos maiores consomem os menores.

O processo de crescimento granular não progride indefinidamente até a derradeira

formação de um único cristal, em vez disso, uma estrutura grande é produzida e

então, em termos práticos, o processo de crescimento granular está terminado.

O tratamento térmico em excesso pode levar a grãos maiores. Este

fenômeno ocorre somente em metais trabalhados mecanicamente. Quando uma

grande estrutura granular está presente em uma fundição, esta é primariamente

resultante de excessivas temperaturas de fundição. Uma grande estrutura granular é

geralmente prejudicial às propriedades de resistência de um metal.

Por outro lado, com um tamanho de grão suficientemente grande,

particularmente em um aparelho odontológico de pouca espessura transversa, a

grade espacial de um grande grão pode ser orientada de tal modo que produza uma

alta ductilidade e um baixo limite de proporcionalidade.

O ortodontista submete o fio de aço, seja ele de secção redonda ou

retangular, a uma série de dobras, entre elas se destacando as alças de retração.

Durante esse trabalho a frio, são introduzidas tensões no fio, onde na região externa

13

da curvatura da alça existem tensões de tração. Essas tensões tendem a abrir a alça

e agem no mesmo sentido da sua ativação, possibilitando uma deformação

permanente, prejudicando o trabalho de movimentação dos dentes (MUENCH,

1994).

Em virtude das razões expostas, os pesquisadores passaram a fazer o

tratamento térmico de libertação das tensões.

O tratamento térmico foi introduzido por Emery Frase em 1949, através da

Fundação Charles H. Tweed, para pesquisas em Ortodontia, o qual possibilitava

uma melhora das propriedades mecânicas dos fios ortodônticos após a dobra,

reduzindo a concentração de esforços. Pesquisas realizadas utilizando fios redondos

de aço inoxidável 18/8, duros e extraduros de diferentes marcas e diâmetros,

demonstraram que a libertação de esforços a temperaturas de 370oC e 480oC

melhorava consideravelmente as propriedades elásticas dos fios, libertava tensões

introduzidas durante a manipulação, reduzindo a possibilidade de ruptura durante o

uso clínico e não era suficiente para justificar tempos e temperaturas diferentes no

tratamento térmico. (KOHL, 1964; THUROW, 1972; BRANTLEY, 1989; ANUSAVICE,

1998).

O fio de aço inox, pronto para o uso ortodôntico, deve ser submetido ao

tratamento térmico em baixas temperaturas, em aparelhos especiais ligados à

corrente elétrica no próprio consultório, com a finalidade de aliviar as tensões

produzidas após o seu manuseio (ANUSAVICE, 1998).

O tratamento térmico das ligas de aço proporciona um melhor aproveitamento

de suas propriedades mecânicas se elas forem previamente endurecidas ou

normalizadas por processo de usinagem. Durante o seu preparo industrial, o aço

inox sofre trefilamento (processo de transformação térmico-mecânico), que tem por

14

objetivo reduzir as dimensões do aço, ocorrendo alteração na estrutura dos grãos

cristalinos e alguma formação de martensita. É feito então o recozimento com o

objetivo de reestruturar os grãos cristalinos, tornando a liga menos rígida,

recuperando suas propriedades físico-mecânicas (FERREIRA, 1999).

A temperatura ideal para o tratamento térmico das ligas de aço deve ser em

torno de 399oC durante 11 minutos (MARCOTTE, 1973). LINO em 1973, estudando

molas de aço para fechamento de espaço, encontrou melhores resultados quando o

tratamento térmico era realizado a 450oC durante 6 minutos. Após o tratamento

térmico em baixa temperatura, o valor do módulo de elasticidade aumenta

aproximadamente 10%, ou menos, nas ligas de aço inoxidável e cerca de 10% a

20% nas ligas em cromo-cobalto (BRANTLEY, 1989).

Em suas pesquisas, TOTTI em 1992, concluiu que o tratamento térmico

induziu uma deformação permanente em todas as alças analisadas, sendo esta

influenciada pela espessura e marca dos fios utilizados. Com relação à espessura, a

maior deformação permanente ocorreu nas alças confeccionadas com fio 0.021” x

0.025", seguido do fio 0.017” x 0.025”, sendo que a menor deformação ocorreu no fio

0.018" x 0.025”. Quanto às marcas estudadas, a ordem crescente de deformação

plástica foi: G.A.C., ROCKY MOUNTAIN, UNITEK e DENTAURUM.

A eficiência do tratamento térmico depende, em grande parte, da composição

do aço (KOHL, 1964; ANUSAVICE, 1998), entretanto, a exata composição química

do fio e suas propriedades físicas nem sempre são fornecidas ou definidas pelos

fabricantes (KOHL, 1964). Os benefícios do tratamento térmico são dependentes do

ponto de fusão da liga e da temperatura utilizada, sendo esse um processo relativo:

quanto mais alto o ponto de fusão da liga, maior será a temperatura necessária para

o tratamento térmico (amaciamento). Uma regra geral é utilizar uma temperatura que

15

seja aproximadamente a metade daquela necessária para se fundir o metal na

escala de temperatura absoluta em graus Kelvin (ANUSAVICE, 1998). Segundo

MUENCH (1994), as temperaturas e tempos empregados para a libertação das

tensões dependem das ligas. Para os aços inoxidáveis, a maioria dos autores

preconiza tempos de 5 a 20 minutos, em temperaturas de 370oC a 460oC.

2.4 Ligas para fios ortodônticos

Em ortodontia raramente são empregados metais puros, pois as suas

propriedades mecânicas são pobres, e podem ser amplamente melhoradas pela

formação de ligas metálicas. Uma importante exigência das ligas metálicas é que

possuam alta resistência mecânica e à corrosão.

Para a fabricação dos fios utilizados atualmente na clínica ortodôntica, além

do aço inoxidável têm-se as ligas de ouro, ligas de níquel-cromo, ligas de cromo-

cobalto-níquel, ligas de níquel-titânio e ligas de beta-titânio (PACHECO, 1995). Os

fios de cromo-cobalto-níquel e de aço inoxidável possuem semelhanças na

aparência, nas propriedades físicas e nas características de soldagem. Já as ligas

de níquel-titânio apresentam ótimas características elásticas e pouca rigidez, porém

seu uso fica restrito devido à impossibilidade de confecção de alças e dificuldade de

soldagem (BRANTLEY, 1989). Nas ligas de beta-titânio a soldagem a ponto de

acessórios ortodônticos é possível e não há necessidade de se realizar uma

soldagem adicional com solda de prata para reforçar a estrutura (BURSTONE,

1987).

16

2.4.1 Liga de aço inoxidável

O uso de fios de aço inoxidável foi introduzido há cerca de 60 anos e tinham

por finalidade a substituição dos metais nobres na terapêutica ortodôntica. Existem

muitos tipos de aços inoxidáveis, a depender da sua composição.

De acordo com THUROW (1972), a American Iron and Steel Institute (AISI) é

o órgão americano responsável para catalogar os aços, onde recebem numerações

segundo suas composições e propriedades físicas. Para se estudar os aços

inoxidáveis, é preciso ter como base os aços-carbono. De acordo com ANUSAVICE

(1998), os aços-carbono são ligas à base de ferro que usualmente contêm menos de

1,2% de carbono. As diferentes classes de aços são embasadas em três possíveis

arranjos de grade espacial do ferro. O ferro puro à temperatura ambiente possui

uma estrutura cúbica de corpo centrado e é referido como ferrítico. Esta fase é

estável a temperaturas altas como 912oC. Os espaços entre os átomos na estrutura

cúbica de corpo centrado (interstícios) são pequenos e achatados nos pólos

(oblatos); portanto, o carbono possui uma baixa solubilidade no estado ferrítico

(máximo de 0,02% de peso).

Na temperatura entre 912oC e 1394oC, a forma estável do ferro é uma forma

cúbica de face centrada denominada austenítica. Os interstícios na grade espacial

cúbica de face centrada são mais largos do que aqueles na estrutura cúbica de

corpo centrado. Entretanto, o tamanho do átomo de carbono limita a máxima

solubilidade do carbono a 2,1% de peso (ANUSAVICE, 1998).

Quando o aço austenítico é resfriado lentamente a partir de altas

temperaturas, o excesso de carbono, que não é solúvel no ferrítico, forma carboneto

17

de ferro (Fe3C). Esta fase dura e friável adiciona resistência às formas do ferro

ferríticas e austeníticas consideradas relativamente dúcteis e macias. Entretanto,

esta transformação requer uma difusão e um período definido de tempo. Se o aço

austenítico for resfriado rapidamente, este irá sofrer uma transformação espontânea

e com ausência de difusão a uma estrutura tetragonal de corpo centrado

denominada martensítica. Esta grade espacial é altamente distorcida e deformada,

resultando em uma liga dura e resistente (ANUSAVICE, 1998). O níquel estabiliza o

aço na forma austenita, mesmo em temperatura ambiente, por isso os aços

adicionados desse elemento são conhecidos como austeníticos, e nessa condição,

são metais mais macios, e a incorporação de cromo confere resistência à deflexão e

à corrosão (THUROW, 1972).

A formação do aço martensítico é um importante mecanismo de reforço para

os aços-carbono. As faces cortantes dos instrumentos de aços-carbono são

freqüentemente martensíticas, porque a dureza extrema permite o desgaste de uma

borda aguda que esteja mantida em uso. O aço martensítico decompõe-se para

formar carbonetos ferríticos. Este processo pode ser acelerado pelo tratamento

térmico apropriado para reduzir-se a dureza, porém isto é contrabalançado pelo

aumento em tonicidade. Quando realizado desta maneira, o tratamento térmico é

chamado têmpera (ANUSAVICE, 1998).

As ligas de aço podem ser classificadas conforme a quantidade de carbono

presente (FERREIRA, 1999). Segundo o Metals Handbook (1981), o material é

considerado com baixo conteúdo de carbono se tiver no máximo 0,15% desse

elemento; entre 0,15% e 23% de carbono, é considerado de médio-baixo conteúdo;

de 23% a 44% é considerado de médio-alto conteúdo de carbono e acima de 44% é

de alto conteúdo.

18

As ligas de aço comumente utilizadas em ortodontia são de baixo conteúdo

de carbono, apresentam cerca de 0,08% a 0,015% de carbono, além de 18% de

cromo e 8% de níquel, o que é representado pelo grupo 18/8 de aços inoxidáveis.

Essas ligas contêm, ainda, ferro e alguns modificadores. (THUROW, 1972;

FERREIRA, 1999). Estruturalmente, é um tipo austenítico (MUENCH, 1994).

Quando 12% a 30% de cromo são adicionados ao aço, a liga é comumente

chamada de aço inoxidável, sendo esta a principal liga utilizada em ortodontia

composta de ferro-cromo-níquel. Outros elementos, além do ferro, carbono e cromo

podem também estar presentes, resultando em uma grande variação na composição

e propriedades desses metais. Por exemplo, à temperatura ambiente, o limite

convencional de escoamento pode variar de 211 Mpa a mais de 1760 Mpa

(ANUSAVICE, 1998).

As superfícies das ligas de aço, quando analisadas clinicamente, apresentam-

se cobertas por uma camada orgânica rica em sódio, fósforo, enxofre, cloro e cálcio.

O cromo é o elemento responsável pela resistência à corrosão desse aço no meio

bucal (ANUSAVICE, 1998). A exposição do metal ao meio aquoso bucal promove a

formação de uma camada de oxidação superficial, a qual depende das

características da superfície do metal (MUENCH, 1994). Este forma uma camada de

óxido, aparentemente passiva, não apresentando qualquer produto de corrosão

(EDIE et al, 1981), além de não ser visível e permitir que o mesmo continue

apresentando seu brilho característico (MUENCH, 1994).

O aço inoxidável 18/8 não é suscetível de tratamento térmico endurecedor,

conforme acontece com os aços-carbono. As propriedades mecânicas desejáveis do

aço inoxidável 18/8 são conseguidas por meio do trabalho mecânico de trefilação

para obtenção dos fios. Disto se pode inferir o cuidado a ser tomado na soldagem

19

indireta, pois uma temperatura de 700oC a 800oC pode recristalizar em poucos

segundos um fio ortodôntico.

Os aços-carbono se oxidam à temperatura ambiente, sendo preferível utilizar

os aços enriquecidos de cromo e níquel. As ligas de aços-carbono necessitam de

banhos salinos para se obter a estabilidade desejada da austenita, caracterizando,

assim, maior rigidez. As ligas de aço austenítico podem ser endurecidas pelo

trabalho a frio, não necessitando de banhos salinos. Os aços austeníticos

comumente utilizados para confecção de fios e de anéis ortodônticos são do tipo 302

e 304, os quais são ditos inoxidáveis por apresentarem em sua composição mais

que 18% de cromo (MUENCH, 1994; ANUSAVICE, 1998).

Existem essencialmente três tipos de aços inoxidáveis, evoluindo a partir dos

possíveis arranjos de grades espaciais previamente descritos para o ferro. Esta

classificação com suas composições aproximadas é fornecida na Tabela 1 da

página 20 (ANUSAVICE, 1998).

As ligas de aços inoxidáveis ferríticos são freqüentemente designadas como

Ferro Americano e aços inoxidáveis Série 400 do Instituto do Aço (AISI). Este

número de série é dividido com as ligas martensíticas. As ligas ferríticas provêm

uma boa resistência à corrosão a um baixo custo, uma vez que uma alta resistência

não seja necessária. Devido ao fato da alteração de temperatura não induzir uma

mudança de fase no estado sólido, a liga não é enrijecida pelo tratamento térmico.

Mais ainda, o aço inoxidável ferrítico não é prontamente endurecido pelo trabalho.

Esta série possui pequena aplicação na odontologia (ANUSAVICE, 1998).

As ligas de aço inoxidável martensíticas dividem a designação AISI 400 com

as ligas ferríticas. Elas podem ser tratadas do mesmo modo que os aços puros de

carbono, com resultados similares. Devido a sua alta resistência e dureza, os aços

20

inoxidáveis martensíticos são utilizados em instrumentos cirúrgicos, cortantes e

pontas de alicates ortodônticos.

Tipo (Grade Espacial) Cromo Níquel Carbono

Ferrítico (CCC) 11,5-27 0 0,20 máx.

Austenítico (CFC) 16-26 7-22 0,25 máx.

Martensítico (TCC) 11,5-17 0-2,5 0,15-1,20 máx.

O limite convencional de escoamento do aço inoxidável martensítico com alto

teor de carbono pode variar de 492 Mpa, na condição torcida termicamente, a 1898

Mpa no estado endurecido, bruscamente resfriado e temperado. A resistência à

corrosão do aço inoxidável martensítico é menor do que a de outros tipos e é

reduzida mais ainda após o tratamento térmico. De modo geral, quando a

resistência e dureza aumentam, a ductilidade diminui (ANUSAVICE, 1998).

Quando a liga de aço austenítica é resfriada bruscamente, pode sofrer

transformação martensítica, que é uma estrutura atômica meta-estável, cúbica de

corpo centrado de ferro saturado e carbono (MUENCH, 1994).

Os tipos de aços inoxidáveis austeníticos são as ligas mais resistentes à

corrosão dos aços inoxidáveis. O AISI 302 é um tipo básico, contendo 18% de

cromo, 8% de níquel e 0,15% de carbono. O aço inoxidável, Tipo 304, possui uma

Tabela 1. Composição, percentual, de três tipos essenciais de aço inoxidável.

Sílica, enxofre fósforo, manganês, tântalo e nióbio podem também estar presentes

em pequenas proporções. CCC, cúbica de corpo centrado; CFC, cúbica de face

centrada; TCC, tetragonal de face centrada.


21

composição similar, porém a principal diferença é seu reduzido conteúdo de carbono

(0,08%). Ambos podem ser designados como aço inoxidável 18/8; eles são os tipos

mais comumente utilizados pelos ortodontistas na forma de anéis (bandas) e fios. O

tipo 316L (0,03% máximo de carbono) é o tipo mais freqüentemente empregado em

implantodontia (ANUSAVICE, 1998).

Geralmente, o aço inoxidável austenítico é preferível ao aço inoxidável

ferrítico devido às seguintes características: maior ductilidade e capacidade de sofrer

mais trabalho a frio sem fraturar; substancial aumento de resistência durante o

trabalho a frio; maior facilidade de solda; capacidade de prontamente superar

sensibilização; o crescimento granular é menos crítico; comparativamente fácil de

modelar (ANUSAVICE, 1998).

A vantagem de incorporar o cromo ao aço em ortodontia está em obter uma

combinação entre suavidade e tenacidade, permitindo uma liga estável e

consistente, capaz de se submeter à realização de dobras com desenhos complexos

(FERREIRA, 1999).

2.5 Mecânica de retração

A mecânica de retração, apesar de ser utilizada em praticamente todas as

técnicas ortodônticas, apresenta uma variação muito grande no que diz respeito à

maneira como ela é executada pelos diferentes profissionais (MENDES, 1992).

BULL (1951) recomendava que para a retração parcial dos caninos em casos

de exodontias de primeiros pré-molares, arcos seccionados confeccionados com fio

0,021" x 0,025”. A quantidade dessa retração era determinada pela necessidade de

espaço para verticalização e alinhamento dos incisivos. O arco constituía-se de uma

22

alça, denominada bull loop, no meio do espaço da extração ativada por um ômega

mesial, porém, afastado do tubo do molar. A ativação dessa alça deveria ser no

máximo de 1mm e reativada em três semanas. Para a retração dos incisivos,

recomendava arcos contínuos com fio 0,021" x 0,025” com alças fechadas (Figura 3

A, página 27), confeccionadas entre os incisivos laterais e os caninos e ativadas 1 a

1,5mm através de ômegas mesiais aos tubos dos molares.

A alça bull loop (Figura 3 A, página 27) é versátil e sua localização deveria ser

sempre dentro do espaço a ser fechado. O comprimento desta alça seria em função

da profundidade do vestíbulo; na maxila em torno de 8mm e na mandíbula 6,5mm

(JOULE, 1960). Esta alça idealizada por Bull quando confeccionada com fio de aço

inoxidável 0,021” x 0,025” e ativada em 1,25 mm, liberava uma magnitude de força

superior a 1kg (HIXON et al, 1969). Já ROSENSTEIN e JACOBSON (1970)

recomendavam, para a retração dos dentes anteriores, superiores e inferiores, a alça

de Bull modificada (Figura 3 B, página 27), a qual seria fechada em todo o seu

comprimento, exceto na sua porção apical; sua ativação em 1mm produziria uma

magnitude de força de 200 a 300 gramas.

Para o fechamento de espaços, era utilizada a alça em forma de gota (tear

drop loop), localizada distalmente aos incisivos laterais e ativada em 1,25mm (Figura

3 H, página 27). Nos casos que existiam uma inclinação vestibular excessiva dos

incisivos, as alças verticais reversas eram indicadas (Figura 3 G, página 27)

confeccionadas com fio redondo (TWEED, 1966).

CARR (1971), preconizava retração em massa dos seis dentes anteriores.

Para isto, utilizava um arco 0,021” x 0,025”, confeccionado de canino a canino, com

torque lingual para incisivos e caninos. Este torque teria por objetivo prevenir o

posicionamento das raízes na cortical óssea vestibular que dificultaria a retração.

23

Para a retração desses dentes, confeccionava alças com quatro helicóides em fio

0,015” x 0,028” (Figura 3 M, página 27), fixadas em tubos verticais, soldados

distalmente aos bráquetes dos caninos e na sua porção posterior aos tubos molares.

Recomendava uma dobra de 180º para a obtenção de efeito de intrusão e controle

de torque e uma ativação de 8mm a 10mm. Para a ancoragem, utilizava um arco

transpalatal, confeccionado com fio 0,036", estendendo-se de primeiro a primeiro

molar, associado à tração extra-oral cervical utilizada 10 a 12 horas por dia.

Para o fechamento de espaços em casos de extrações, as alças reversa

simples ou reversa com um helicóide (Figura 3 F e G, página 27) poderiam ser

usadas. Para a retração em massa dos seis dentes anteriores, quando estes se

encontravam razoavelmente posicionados em suas bases ósseas e existia espaço

variando de 1mm a 3mm entre os caninos e segundos pré-molares, sugeriam a alça

reversa com helicóide confeccionada em fio "elgiloy” 0,016” x 0,016”, a qual teria

7mm de haste distal e 8mm de haste mesial com uma distância de 1mm entre elas.

Seriam incorporados também “gable-bends” que teriam a função de evitar a

mesialização dos dentes posteriores e a inclinação vestibular das raízes dos dentes

anteriores (JARABAK e FIZZELL, 1972).

Para um canino transladar, existia a necessidade de que a força fosse

aplicada no seu centro de resistência. Se a força fosse de 200 gramas, deveria

produzir 200 gramas no bráquete e um momento de 2000g/mm, desde que a

distância entre o bráquete e o centro de resistência fosse de 10mm. Em outras

palavras, produzir-se-ia uma relação momento força de 10:1. Utilizando-se alças

verticais (Figura 3 C, página 27) para fechamento de espaços, produziria um

momento que faria com que a raiz movimentasse distalmente. Para uma alça de

6mm de comprimento, a relação momento/força seria muito baixa (2,2:1), o que

24

dificultaria o controle radicular, fazendo com que esta se movimentasse mesialmente

(BURSTONE e KOENIG, 1976).

Os mesmos autores sugeriram que, para se aumentar a relação

momento/força durante a ativação, era necessário o aumento do comprimento da

alça no sentido apical. Este procedimento, no entanto, era limitado, pois poderia

provocar irritação na mucosa vestibular. Outra maneira seria o aumento da

quantidade do fio na ponta da alça, o qual faria com que a relação momento/força

aumentasse e a relação carga/deflexão diminuísse. Isto poderia ser feito utilizando-

se a alça em “T” (Figura 3 I, página 27). A vantagem desta alça sobre a vertical

simples (Figura 3 C, página 27) era que aquela possuía uma relação momento/força

muito mais alta, o que possibilitaria o controle radicular e uma relação carga/deflexão

baixa que permitiria uma maior constância da força. MANHARSTSBERGER et al

(1989) comentaram que, quando se realizava o fechamento de espaços com a alça

“T”, poderia diminuir a magnitude da força pela redução do diâmetro do fio ou da

quantidade de ativação da alça; quanto à relação momento/força, esta poderia ser

aumentada introduzindo-se angulações na alça.

Em sua técnica bioprogressiva, RICKETS, em 1976, propôs o fechamento de

espaços com a utilização de dois tipos de arcos: o arco “A” com mola em forma de

delta duplo e o arco “B” com alça para a integração dos segmentos anterior e

posterior após a terapia com arcos seccionados (Figura 3 L e F, página 27).

Recomendava, também, o arco com alça reversa invertida (Figura 3 G, página 27)

para dar torque e retrair os incisivos superiores.

Um eficiente método, segundo LEWIS (1976), para fechamento dos espaços

de extrações no arco inferior era o uso de molas helicoidais, mola “H”, (Figura 3 N,

página 27) associada à mecânica intermaxilar com elásticos de classe II. Para se

25

obter bons resultados com a referida mola, seria necessário que os dentes

estivessem perfeitamente nivelados e uma redução na espessura do arco nos

segmentos posteriores far-se-ia necessária para a diminuição da fricção. Em casos

de maloclusões de classe II, o fechamento de espaços no arco inferior seria obtido

com molas “H” soldadas 2mm a 3mm à distal dos caninos e ativadas nos pré-

molares que, por sua vez, estariam ligados aos molares. No arco superior, após a

distalização dos caninos com elásticos de classe Il atuando diretamente sobre seus

bráquetes, a retração dos incisivos seria feita com alças verticais nos espaços

remanescentes.

TWEED (1966) preconizava, para o fechamento de espaços, utilização de

alças em forma de gota (Figura 3 H, página 27) localizadas distalmente aos incisivos

laterais e ativadas em 1,25mm (1 dime). Recomendava também, uma alça reversa

confeccionada com fio redondo, nos casos em que existia uma inclinação vestibular

excessiva das coroas dos incisivos. SCELZA et al (1985) testaram

experimentalmente o comportamento desta mola preconizada por Tweed,

confeccionada com 6mm de comprimento e 3mm de diâmetro em fio 0,019” x 0,025".

Nesse estudo, puderam verificar que este tipo de mola, quando ativada 1,25mm,

libera magnitude de força de 1kg sobre os dentes suportes. Acrescentaram,

também, que a ativação superior a 1,25mm provocaria nesta mola uma deformação

permanente. Assim sendo, recomendavam que as ativações fossem menores ou

iguais a 1,25mm para que as propriedades desta mola pudessem ser preservadas.

FAULKNER et al (1991) descreveram alguns requisitos necessários a um

arco de retração:

- deveria produzir níveis de força e razão momento/força apropriados para

executar a movimentação dentária desejada;

26

- deveria ter capacidade de ser submetido a uma variação razoável de

ativação/desativação, onde o aparelho liberaria forças e momentos

relativamente constantes;

- deveria ser suficientemente pequeno de modo a não causar desconforto

ao paciente.

Com o objetivo de testar o comportamento de molas para fechamento de

espaços, esses autores realizaram um estudo experimental, onde analisaram

primeiramente o desempenho da alça vertical (Figura 3 C, página 27) e, a seguir,

foram introduzindo modificações nessa, tais como, a adição de helicóide na sua

região apical, nas regiões apical e laterais (Figura 3 D e E, página 27) e “gable-

bends”.

Referindo-se à alça vertical para fechamento de espaços, comentaram sobre

a limitação de sua ativação, facilmente deformada de maneira permanente durante a

sua instalação e que não produzia a relação momento/força necessária para a

execução de movimento de translação ou inclinação controlada. No entanto, seu

desempenho podia ser melhorado com a utilização de uma maior quantidade de fio

na sua confecção. Assim sendo, a adição de helicóides na sua porção apical e nas

laterais e “gable-bends” nas suas extremidades reduzia os níveis de força,

aumentava a sua capacidade de ativação e o seu limite de elasticidade, bem como a

sua relação momento/força (FAULKNER et al, 1991).

Descrevendo a confecção de uma alça, MAYORAL e MAYORAL (1977)

citaram que esta deveria ser constituída de uma base, duas hastes e uma parte

conectora que pode ser uma simples secção curva ou um helicóide. A presença do

helicóide aumentaria a sua elasticidade e o aumento de seu comprimento diminuiria

a magnitude de força. Como o comprimento das hastes não pode ser muito

27

aumentado pelas limitações anatômica e funcional, a incorporação de helicóide traria

maior elasticidade e elevaria a duração da força. Para o fechamento de espaços,

sugeriram a utilização de arco 0,016” com a alça reversa simples ou com helicóide

(Figura 3 F e G).

Existem várias maneiras para se executar o fechamento de espaços

RENFROE, 1975):

a) “stops” soldados mesiais aos tubos molares e ativados com amarrilhos;

Figura 3. Tipos de alças recomendadas para retração dos dentes anteriores. A,

Bull loop; B, Bull loop modificado; C, Alça vertical; D, Alça vertical com helicóide;

E, Alça vertical com helicóide modificada; F, Alça Reversa; G, Alça Reversa com

helicóide; H, Tear drop loop; I, “T’” loop; J, “T’” loop modificado; L, Delta duplo; M,

Alça com quatro helicóides; N, mola “H”; O, molas abertas ativadas por amarrilhos;

P, molas fechadas.

Fonte: MENDES et al, 1992.

A

G

J

N I

F

E

D

C

B O

L

M

P

H

28

b) mola fechada com uma extremidade fixa ao tubo molar e a outra, após a

sua ativação, a um esporão (Figura 3 P);

c) mola aberta colocada distalmente a um “stop” feito entre os caninos e

segundos pré-molares e ativadas através de fios de amarrilhos que as

comprimem e são amarrados a esporões mesiais aos caninos (Figura 3

O página 27);

d) módulos de “alastiks” que seriam ativados de maneira semelhante às

molas fechadas.

Na retração em massa dos seis dentes anteriores, nos casos de extrações

dos primeiros pré-molares, em que os terceiros molares não podem ser incluídos no

segmento de ancoragem, a menos que a migração mesial dos dentes posteriores

seja desejada, um aparelho extra-oral apropriado se faz necessário (NIKOLAI,

1985).

Comparando fios de aço inoxidável e de beta-titânio com espessuras 0,016” x

0,022” e 0,017” x 0,025”, GARNER & colabs (1986), concluíram que o fio de beta-

titânio requeriu uma força maior para movimentar o bráquete, isto é, houve maior

atrito entre o fio de beta-titânio e bráquete do que entre o fio de aço e o bráquete.

Quando uma ancoragem fosse necessária, o fio de beta-titânio deveria ser

considerado como mais resistente ao movimento dentário em uma mecânica de

deslizamento de bráquete.

Comparando três tipos de arcos utilizados para retração dos incisivos e

observando os efeitos mecânicos desencadeados pelos mesmos, de modo que

(CHACONAS et al., 1989):

- arco retangular com alça em delta - a ativação determinou uma

retração dos incisivos, acompanhada de inclinação lingual de coroa.

29

O ajuste das hastes da alça, no sentido gengival, pode determinar

intrusão dos incisivos, aumento da intensidade do torque lingual e,

conseqüentemente, movimento de translação;

- arco retangular com alça reversa e helicóide - sua ativação

determinou um aumento na intensidade do torque lingual maior que o

observado para os outros tipos de arcos;

- arco utilidade de retração e controle de torque - a ativação determinou

o máximo de movimento dentário desejado durante a fase de retração

dos incisivos, assim como o fechamento dos espaços, intrusão e

torque lingual. Foram incorporados “tip-backs” aos primeiros molares

para obtenção de força intrusiva nos dentes anteriores.

Consideraram, também, que o aumento da sobremordida foi observado com a

utilização do arco com alça em delta duplo, cuja ativação determinou a inclinação

lingual de coroa dos incisivos e extrusão destes, e acrescentaram que a

sobremordida poderia ser eliminada durante a fase de retração dos incisivos com o

arco tipo utilidade de retração e torque, visto que este se mostrou efetivo no controle

do posicionamento radicular, no sentido vestíbulo-lingual, sem determinar um

aumento da sobremordida.

A mecânica de retração poderia ser dividida em duas categorias (STAGGERS

& GERMANE, 1991):

1) mecânica com fricção - onde o “alastik” é o componente de força para a

retração com a interação arco-bráquete, produzindo o momento;

2) mecânica sem fricção - onde os dentes são movimentados sem o

deslizamento dos bráquetes pelo arco. A retração é feita através de alças

30

ou molas que oferecem um movimento dentário mais controlado que na

mecânica de deslizamento.

No que diz respeito à mecânica de fricção, comentaram que esta teria como

vantagens não requerer arcos complicados, diminuir o tempo de cadeira e ser mais

confortável. Quanto à sua desvantagem, estaria a sua menor eficiência.

Acrescentaram que a fricção varia de acordo com a composição e formato do fio e a

composição do bráquete (STAGGERS & GERMANE, 1991).

Na mecânica sem fricção, apontaram as seguintes desvantagens: a

necessidade de um bom conhecimento de mecânica, pois pequenos erros podem

resultar em erros maiores na movimentação dentária; a necessidade de mais tempo

de cadeira e maior desconforto ao paciente. Quanto ao desenho da mola de

retração, comentaram que este influenciaria não somente na relação momento/força,

mas também na relação carga/deflexão. E que a adição de helicóides diminuiria a

relação carga/deflexão sem afetar significativamente a relação momento/força

(STAGGERS & GERMANE, 1991).

A relação carga/deflexão poderia também ser alterada pela mudança da

composição do fio. Uma alça feita com fio de baixo módulo de elasticidade, como o

titânio-molibdênio, teria uma relação carga/deflexão menor que uma alça feita com

fio de aço inoxidável. Porém, a relação momento/força não seria influenciada pela

composição do fio utilizado. Comparando a alça vertical (Figura 3 C, página 27) com

a alça reversa (Figura 3 F, página 27), citaram que ambas possuíam a mesma

relação momento/força, porém a quantidade de ativação e a relação carga/deflexão

seriam maiores na alça reversa, pois esta, quando ativada, as suas hastes se

aproximariam no mesmo sentido da última dobra, ao passo que na alça vertical se

31

afastariam, favorecendo a sua deformação permanente (STAGGERS & GERMANE,

1991).

Esses mesmos autores, ainda fazendo uma análise comparativa entre a alça

vertical e a alça “T”, mostraram que a quantidade de ativação e a relação

momento/força da alça “T” foi superior às da alça vertical. Quanto à obtenção da

relação momento/força de 10:1, necessária para se conseguir movimento de

translação, afirmaram ser muito difícil conseguí-la, tanto com a alça vertical como

com a alça “T” sem a adição de “gable-bends”.

Referindo-se à localização da alça de retração, sugeriram que, quando se

necessitasse somente de retração anterior, esta deveria ser posicionada mais

próxima do canino que do molar e o “gable-bend” feito mais próximo do molar,

aumentando, assim, a ancoragem posterior. Para a retração do segmento anterior e

protração do segmento posterior, a alça deveria ser posicionada no meio do

segmento e “gable-bend” de iguais dimensões deveriam ser usados. Já para a

protração do segmento posterior, a alça deveria ser feita próxima ao segmento

posterior e o “gable-bend” anterior maior do que o posterior, fazendo com que o

segmento anterior funcionasse como ancoragem.

Acrescentaram, ainda, que os caninos e incisivos seriam freqüentemente

retraídos separadamente para preservação da ancoragem, quando se utilizasse a

mecânica sem fricção. A justificativa para a retração de poucos dentes de cada vez

causaria menor “stress” na ancoragem posterior. Entretanto esta ancoragem seria

requisitada duas vezes: uma na retração dos caninos e outra na dos incisivos e

apenas uma vez na retração em massa.

Em casos de tratamentos com exodontias de primeiros pré-molares, BULL

(1951) recomendava a utilização de um arco segmentado de retração confeccionado

32

com fio 0,021” x 0,025” para retração parcial dos caninos a fim de permitir a

verticalização e alinhamento dos incisivos. Este arco possuiria alças verticais

fechadas, denominadas “bull loops” no espaço da extração ativadas por um ômega

mesial, 1 a 1,5mm, ao tubo do molar.

Em experimentos realizados com um dinamômetro que tinham por finalidade

medir, com precisão, a magnitude de força dissipada por arcos e molas auxiliares

nos dentes, HALDERSON et al (1953) puderam verificar que a utilização da alça

vertical com 9mm de comprimento, confeccionada em fio 0,0215” x 0,0275” e ativada

1mm de cada lado para a retração dos seis dentes anteriores, liberava uma

magnitude de força de 800 gramas de cada lado. Assim sendo, levando-se em

consideração os dentes de ancoragem, teria-se uma magnitude de 1600 gramas,

distribuída em doze dentes, o que, segundo os autores, seria excessiva. Portanto,

recomendavam que se utilizasse fios de menor calibre ou fios com ligas mais leves.

Para o fechamento dos espaços das extrações, BEGG (1956) recomenda a

retração em massa dos seis dentes anteriores. Para isso, utilizava arcos com fios

redondos 0,016” ou 0,018” (Figura 4), ativados por amarrilhos elásticos, ligados das

Figura 4 Arco de retração em massa

preconizado por Begg.

Fonte: SHIMIZU 1999.

33

extremidades do arco aos esporões confeccionados para a utilização de elásticos

intermaxilares, localizados mesialmente aos caninos. Como ancoragem, utilizava

apenas os primeiros molares, alegando que estes têm resistência suficiente para a

retração dos seis dentes anteriores quando forças suaves fossem utilizadas.

Segundo o autor, a perda de ancoragem, nesses casos, não seria proveniente da

utilização de poucas unidades de ancoragem, e sim, do uso de força excessiva.

Para a retração dos incisivos, STEINER (1960) preconizava arcos

confeccionados com fio 0,020” x 0,024”, com alças de 5mm de comprimento, hastes

bem próximas e localizadas distalmente aos incisivos laterais. Pedia que as alças

fossem ativadas ligeiramente e que estas fossem repetidas a cada 3 ou 4 semanas.

Recomendava, também, que na região dos incisivos fosse dado um torque lingual

para evitar que os ápices tocassem na cortical óssea.

A alça de Bull era muito versátil para o fechamento de espaços (JOULE,

1960). Este recomendava que os arcos fossem confeccionados com fio 0,021” x

0,025” e que as alças confeccionadas nas distais dos caninos fossem ativadas 1mm

a cada 3 semanas. Quanto ao comprimento destas, era determinado pela

profundidade do sulco julgal, sendo geralmente de 8mm para o arco superior e de

6,5mm para o inferior.

Estudando as propriedades mecânicas em função das alças, variando o

comprimento do braço das mesmas, LINO (1970) observou que para uma

determinada abertura da alça curta, a ativação implicaria em força muito maior que

para a mesma abertura da alça longa. Por outro lado, abrindo-se as alças sob

tensão constante, verificar-se-ia que a de braços longos se abririam muito mais

quando comparada com a de braços curtos.

34

Figura 5 Efeitos sobre as propriedades físicas de uma alça vertical: construída

com fio de aço inoxidável 0,018” x 0,025”, com 8mm de altura, com alteração da

secção transversal do fio, da configuração da alça, da distância interbráquete e

da altura da alça.

Fonte: SHIMIZU, 1999.

BOOTH (1971) apud SHIMIZU, em 1999, realizou estudos com o objetivo de

analisar os efeitos sobre propriedades mecânicas de uma alça vertical de

fechamento de espaços, construída com um fio de aço inoxidável quando fossem

alteradas as secções transversais do fio, a configuração, a distância interbráquete e

a altura da mola (Figura 5). A alça vertical tomada como referência foi construída

com fio de aço inoxidável 0,018” x 0,025” com oito milímetros de altura, que

apresentava uma proporção carga/deflexão de 500g/mm. Assim, alterando o fio

para uma espessura de 0,017” x 0,025” com o mesmo aço inoxidável, reduziu-se a

proporção carga/deflexão em 15%, por outro lado, aumentou-se em 30% quando se

utilizou o fio 0,019” x 0,025”.

.019” x .025” ↑ 30%

.017” x .025” ↓ 15%

6mm ↑ 102%

10mm ↓ 45%

Secção transversal do fio

Comprimento da secção vertical

.018” x .025” 8mm distância interbraquete

Proporção C/D : 500 g/mm

8mm

4mm ↑ 27%

12mm ↓ 8%

Distância interbraquete Configuração

↓ 5%

↓ 8%

↓ 16%

↓ 29%

↓ 41%

35

A configuração da alça também mostrou-se relevante com uma redução gradual da

rigidez, como o descrito a seguir: tear drop loop (8%), vertical reversa (16%), vertical

com helicóide (29%) e vertical reversa com helicóide (41 %). Com a diminuição da

distância interbráquete para 4mm, aumentava-se a rigidez em 27% e, com o

aumento desta distância para 12 mm, diminuía-se a rigidez em 8%. Finalmente,

diminuindo-se a altura da mola para 6mm, aumentava-se em 102% a proporção

carga/deflexão, e quando se aumentava para 10mm, esta proporção reduzia-se em

45% (Figura 5, página 34).

Freqüentemente, próximo à finalização, têm-se casos que necessitam de

intrusão, fechamento de espaços e torques (TAYER, 1981). Para esses casos,

sugeriu a utilização da alça “T” modificada, esta teria 7mm de comprimento e a

adição de um helicóide na haste mesial (Figura 3 J, página 27). Neste helicóide,

seria introduzido uma dobra que levantaria o segmento anterior do arco em

aproximadamente 3mm, produzindo um torque lingual de 30 graus. Recomendava

que a ativação fosse de 2mm e a utilização de aparelhos extra-orais com puxada

alta na região anterior e elásticos de classe II, apoiados na distal do braço horizontal

da alça para potencializar os efeitos de torque e intrusão dos incisivos.

Para a retração dos incisivos, GIANELLY et al. em 1985, utilizaram o fio

0,016” x 0,022”. Este seria dobrado em 90 graus distalmente aos incisivos laterais,

de modo que a espessura do mesmo na região anterior passasse a ser 0,022” x

0,016” e, na região posterior, 0,016" x 0,022", possibilitando, assim, o controle de

torque dos incisivos e a diminuição do atrito na região posterior. Em substituição às

alças para fechamento dos espaços, seriam soldados ganchos distalmente aos

incisivos laterais e utilizados elásticos intra-orais com mecânica de classe lI.

Incorporaram também torque lingual de 10 a 15 graus aos incisivos, permanecendo

36

o arco passivo na região posterior. A força de retração seria entre 350 a 400

gramas, sendo a quantidade estimada de retração em 1mm por mês.

Em um estudo realizado experimentalmente em “Typodont” por

ALBUQUERQUE, em 1987, foi analisado o desempenho de três tipos de molas

utilizadas para o fechamento de espaços. Nesse estudo, verificou que a mola “H”

(Figura 3 N, página 27) e a alça em forma de gota (Figura 3 H, página 27) foram

mais eficientes que a alça reversa (Figura 3 G, página 27), no que diz respeito ao

paralelismo entre as raízes de caninos e segundos pré-molares. Ressalta, também,

que, na alça reversa, foram necessárias seis ativações para o fechamento de

espaços, enquanto a mola “H” necessitou de oito ativações, e a alça em forma de

gota, de nove. Apesar de a mola “H” apresentar a possibilidade de ampla ativação,

ela tem o inconveniente do atrito do arco com os bráquetes. Por outro fado, a alça

em forma de gota necessitou de maior número de ativações, devido ao seu baixo

limite de elasticidade.

A mola ideal para o fechamento de espaços deve ter a capacidade de liberar

forças constantes do começo ao final de sua ativação. Isto não significa que os

níveis de força devam permanecer constantes durante um certo tipo de movimento

dentário, e sim, que não sofram variações súbitas de magnitude de força e que o

desenho dessa mola não seja determinado somente por fatores mecânicos, mas

também pelas limitações da cavidade oral, sua altura seria limitada pela

profundidade do sulco julgal, pois a utilização de muitas dobras poderia causar

desconforto ao paciente (MENDES et al.,1992).

O fio de espessura 0,018” x 0,025” foi o que sofreu menos deformação

permanente em comparação com os fios 0,017” x 0,025” e 0,021” x 0,025” quanto

aos testes de tração/deformação e quanto ao tratamento térmico (TOTTI, 1992).

37

2.6 Reações teciduais e força ótima para o movimento dentário

Para que ocorra movimentação ortodôntica, faz-se necessária a presença de

alterações histológicas nos tecidos que circundam o dente.

De acordo com MENDES et al, em 1992, uma das primeiras constatações da

existência dessas alterações foi feita por SANDSTEDT em 1905, que, realizando

experimentos em cães, pôde observar deposição óssea no lado da tensão e

absorção óssea no lado de pressão dos dentes submetidos a forças ortodônticas.

Verificou também que, quando se exercia uma pressão maior no dente, ocorria a

compressão do ligamento periodontal pelas forças pesadas, não ocorrendo a

absorção do osso alveolar que, segundo o autor, seria devido a sua desvitalização.

Apesar disto, logo se iniciava uma absorção ativa nos espaços medulares, próximos

ao processo alveolar, removendo o osso e os tecidos moles comprimidos na região

de grande pressão. Quando todo o material necrótico era eliminado, o dente

assumia bruscamente a nova posição. A este processo denominou absorção

solapante. Acrescenta ainda que esta reação biológica do osso alveolar explica o

fato de a movimentação ortodôntica ser obtida com a utilização de forças pesadas.

Investigando as alterações tissulares provenientes da movimentação

ortodôntica verificou-se que, quando da aplicação da força sobre um dente, ocorre

absorção óssea no lado da pressão decorrente do aumento da quantidade e da

atividade dos osteoclastos e deposição óssea do lado da tensão, devido ao aumento

da quantidade e atividade dos osteoblastos (BURSTONE, 1962).

Após três horas da aplicação da força, encontram-se áreas hialinizadas no

lado da pressão (MACAPAMPAM et al.,1954). Comentam ainda ter encontrado um

38

aumento da atividade mitótica 15 a 18 horas após aplicação da força, o que sugere a

existência de uma íntima relação entre o aumento do espaço periodontal e o

aumento da atividade mitótica nas áreas de tensão para que haja a reparação da

relação existente entre osso e dente.

Durante o tratamento ortodôntico, utilizando somente o recurso de ancoragem

intrabucal, perdia-se aproximadamente um terço dos espaços proporcionados pelas

exodontias de primeiros pré-molares, devido a mesialização dos dentes posteriores

durante o fechamento de espaços (STEINER, 1960). Ressaltou, também a

necessidade de reforçar a ancoragem, utilizando-se apoio extrabucal ou o preparo

de ancoragem preconizado por Tweed.

A configuração das alças afetaria a quantidade de forças liberadas e que

estas deveriam ser de, aproximadamente, 60g a 180g (STONER, 1960). Salientava,

ainda, que a redução da força seria proporcional ao aumento do comprimento do fio

entre os bráquetes e que as alças fechadas eram clinicamente mais eficientes que

as abertas. Afirmou, ainda, que a incorporação de helicóides nas alças verticais

diminuía quase pela metade a quantidade de força liberada.

O desenho e a utilização de molas nos aparelhos ortodônticos dependem de

três características que devem ser consideradas: a relação entre a carga e a

deflexão desenvolvida pela alça, a carga em que ocorre deformação permanente e a

média de ativação dentro do limite de elasticidade (BURSTONE et al., 1961). A

conclusão dos estudos destes pesquisadores indicou que as molas as quais

possuíam baixa proporção carga/deflexão liberavam forças mais constantes durante

a sua desativação, já que existia uma menor alteração da força para cada milímetro

de ativação. Os autores lembram a lei de Hooke “que seria a relação entre a força

aplicada e a deflexão do fio, onde o limite proporcional de qualquer deflexão do

39

material é proporcional a sua carga”. Portanto, durante toda a variação da ativação

de uma mola, o quociente da força aplicada, dividido pela deflexão é uma constante.

Esta constante denominada relação carga/deflexão varia consideravelmente nos

aparelhos ortodônticos comumente utilizados. Exemplificam, dizendo que esta

variação pode ser demonstrada, comparando-se duas alças verticais

confeccionadas com fios 0,016” e 0,021” x 0,025” onde as relações são 60g/mm e

310g/mm respectivamente. A alça confeccionada com fio 0,021” x 0,025” requer 310

gramas para cada milímetro de deflexão e, inversamente, durante a sua

desativação, ocorre uma queda de 310 gramas para cada milímetro de movimento

dentário. Já a alça confeccionada com o fio 0,016”, durante a sua desativação, reduz

somente 60g a cada milímetro de movimento dentário. Concluindo-se então, que as

alças que têm sua relação carga/deflexão baixa liberam forças mais constantes

durante a sua desativação, já que existe menor alteração da força de um milímetro

de ativação para o outro.

Referindo-se às propriedades das alças, afirmam que mesmo com uma

configuração semelhante, podem ter suas propriedades alteradas, utilizando-se fios

com diferentes módulos de elasticidade.

Quanto à espessura do fio, um pequeno aumento ou diminuição pode resultar

em um aumento ou diminuição significativos da relação carga/deflexão de uma alça.

Exemplificam que fios 0,010” e 0,020” defletidos na mesma quantidade, no fio

0,020”, a magnitude de força liberada é 16 vezes maior, apesar de seu diâmetro ser

apenas o dobro.

Acrescentam, ainda, que duas alças diferentes podem liberar forças idênticas

de 150g para a movimentação de um dente. Para isso, uma alça vertical

confeccionada em fio 0,021” x 0,025” requer ativação de 0,5 mm, ao passo que a

40

mesma alça, confeccionada com fio 0,010” x 0,020", necessita de uma ativação de

4 mm.

O movimento dentário poderia ser dividido em duas fases: inicial e

secundária. A fase inicial caracterizava-se primeiramente por um período de

movimentação dentária muito rápida e, geralmente, de curta duração (poucos dias).

A rapidez do deslocamento dentário, logo após a aplicação da força ortodôntica,

sugere que a movimentação neste período é decorrente da mudança da unidade

para o espaço correspondente à membrana periodontal. Logo após este período,

praticamente não ocorre movimento dentário ou este é muito pequeno, sendo

conhecido como período de hialinização e observado nas áreas de máxima pressão.

Na fase secundária, o deslocamento dentário só ocorrerá após a remoção de toda

área hialinizada, sendo o grau deste movimento gradualmente aumentado

(BURSTONE, 1962).

Vários autores estudaram os aspectos relacionados ao movimento dentário

ortodôntico. BURSTONE, em 1966, afirmou ser necessário considerar as seguintes

características: magnitude, direção e ponto de aplicação da força, assim como a

distância sobre a qual a mesma estaria atuando e a sua uniformidade dentro dessa

distância.

Durante a movimentação ortodôntica, pode-se ter dois tipos de absorção

óssea: a direta e a indireta. A absorção óssea direta ocorreria sem a formação prévia

de uma área de hialinização. Neste tipo de absorção, os osteoclastos se formariam

diretamente ao longo da área correspondente às fibras comprimidas. De modo a não

causar hialinização, as fibras periodontais deveriam ser ligeiramente comprimidas.

Normalmente, esse tipo de absorção não ocorre na fase inicial da movimentação

dentária. A absorção óssea indireta se dá após a formação de uma área de

41

hialinização. Devido à delgada espessura do ligamento periodontal, suas fibras são

comprimidas entre a raiz e a superfície óssea. Esta compressão faz com que as

fibras periodontais se tornem desprovidas de células, resultando na interrupção do

movimento dentário e o dente não se movimentará novamente até que esta situação

se modifique favoravelmente (REITAN, 1969).

Avaliando quantitativamente as forças ortodônticas e a reação dos tecidos

circundantes, BURSTONE & GROVES em 1960 concluíram que o tratamento mais

favorável biologicamente não utiliza forças maiores que a pressão capilar sangüínea.

Essa pressão, no homem, é de 20 a 26g/cm2. A "força ótima" utilizada na retração

dos caninos estaria entre 150 e 200 gramas. Aumentando-se esta força, a

movimentação do canino diminuiria e finalmente se aproximaria do zero. Quando

fossem usadas forças acima de 300g haveria um aumento da movimentação da

unidade de ancoragem e diminuição da movimentação do canino (STOREY &

SMITH, 1952). Na retração dos dentes anteriores por inclinação simples, ficou

constatado que taxas ótimas de movimentação eram observadas quando 50 a 75

gramas de força eram aplicados (BURSTONE & GROVES, 1960). O postulado mais

apropriado sobre força por unidade de área de raiz é de 3 a 4 gramas por mm2, o

que aumenta a velocidade da resposta biológica (HIXON et al.,1969).

Durante a fase de retração do segmento ântero-superior, a força adequada

para cada incisivo central e lateral seria respectivamente 90 e 70 gramas

(RICKETTS, 1976).

A força ótima, ou ideal, para se mover um dente, aquela que produz máxima

resposta tecidual, mantém a saúde do ligamento periodontal durante o movimento

do dente, movimenta o dente mais rapidamente com o mínimo de danos aos tecidos

e menos desconforto clínico (GIANELLY & GOLDMAN, 1971; MOYERS e BAUER,

42

1950; MENDES et al, 1992). Este ainda coloca que a grande variação da resposta

biológica para o movimento dentário depende de alguns fatores como: modo de

aplicação da força, que pode ser contínua, interrompida, intermitente ou funcional;

quantidade de força aplicada; duração e direção da força aplicada; função oclusal e

idade.

Uma adequada combinação do ângulo de ativação da alça e a força de

ativação podem produzir movimento de corpo do canino. Esta força não deve

exceder 300g e o ângulo da alça de 45ºC a 60oC (CAPUTO & COLABS, 1974).

BOESTER & JOHNSTON, também em 1974, chegaram as seguintes conclusões

sobre força ótima para retração de caninos (1 onça é igual a 31,10 gramas):

a) uma força de 2 onças produz significativamente menos movimento do que

as de 5, 8 e 11 onças;

b) comparando-se as forças de 5, 8 e 11 onças, não é significativamente

diferente a quantidade de movimento;

c) perda de ancoragem não é significante estatisticamente com todas as

forças utilizadas de 2, 5, 8 e 11 onças;

d) não é significante, estatisticamente, o nível de desconforto dentário nos

diferentes tipos de força de 2, 5, 8 e 11 onças.

Na fase de retração inicial, os valores deveriam ser de 25g/cm2 para

pacientes adultos e 40g/cm2 para jovens (REITAN, 1969). Recomendava que,

posteriormente, estes valores deveriam ser aumentados para superar a resistência

do dente à movimentação. THUROW, em 1972, sugeriu forças entre 25 a 100g,

exceto para os caninos e molares devido à sua maior área radicular.

JARABAK e FIZZELL, em 1975, determinaram valores de força ótima para

cada dente de acordo com o comprimento radicular e que seriam correspondentes

43

aos níveis ideais de força para a movimentação dos mesmos (Tabela 2). Já

RICKETTS, em 1976, preconizava valores de 90 gramas para os incisivos centrais e

70 gramas para os incisivos laterais superiores.

Dentes Raízes

Curtas

Raízes

Médias

Raízes

Longas

Incisivos inferiores 50-55 55-65 65-70

Caninos inferiores 85-95 95-110 110-130

Pré-molares inferiores 70-80 80-90 90-100

Primeiros molares superiores 280-300 300-320 320-360

Incisivos superiores 65-75 75-85 85-95

Incisivos laterais superiores 60-65 65-70 70-80

Caninos superiores 105-115 115-130 130-170

Pré-molares unirradiculares 85-100 100-115 115-135

Pré-molares multirradiculares 100-110 120-130 130-140

Primeiros molares inferiores 230-250 250-270 270-320

Com o objetivo de comparar os valores determinados por JARABAK e

FIZZELL, em 1975, tomando como base a área radicular para os diferentes

elementos dentários estabelecida por Freeman, esses valores foram agrupados em

gramas para os incisivos e caninos (Tabela 3, página 44).

Tabela 2. Valores numéricos das forças ótimas necessárias para movimentação

dentária. Valores descritos em gramas.

Fonte: Jarabak e Fizzell, 1975.

44

Autores I.C.S. I.L.S. I.C.I. I.L.I. C.S. C.I.

Schwarz 53 45 39 46 65 62

Jarabak; Fizzell

Hixon et al 80 68 60 70 99 94

Reitan Adultos

Jovens

57

92

48

77

42

68

50

80

70

113

67

108

Ricketts 90 70 - - - -

A partir desses valores, estabeleceram-se as somatórias dos incisivos,

incisivos e caninos, tanto para o arco superior como o inferior (Tabela 4).

Autores Σ.I.S Σ I.I. Σ I.C.S Σ I.C.I

Schwarz 196 170 326 294

Jarabak; Fizzell 320 240 595 455

Hixon et al 296 260 494 448

Reitan Adultos

Jovens

210

338

184

296

350

564

318

512

Ricketts 320 - - -

Tabela 4. Somatória dos valores em gramas para a movimentação

dos incisivos e dos incisivos e caninos.

Fonte: MENDES, 1992.

Tabela 3. Valores em gramas necessários para a movimentação dos

incisivos isoladamente e caninos.

Fonte: MENDES, 1992.

105-170 85-130 65-95 50-70

45

Os níveis de força ótima para os dentes anteriores, contidos na Tabela 3 da

página 43, mostram diferenças no que se refere aos valores preconizados pelos

autores. Conseqüentemente, quando analisadas as somatórias desses valores

(Tabela 4), constata-se que eles variam de 196 a 338 gramas para os incisivos

superiores, 170 a 296 gramas para os incisivos inferiores, 326 a 595 gramas para os

incisivos e caninos superiores e 294 a 512 gramas para os incisivos e caninos

inferiores. Com base nestes resultados, observa-se discordância entre os autores,

no que diz respeito à força ótima para a retração dos dentes anteriores. Por outro

lado, existem variações individuais na reação tecidual, no padrão e densidade do

osso alveolar, tamanho e forma radicular que, associados aos princípios mecânicos

envolvidos, influenciam na quantidade e velocidade do movimento dentário.

A força a ser aplicada ao dente dependeria do tipo de movimento:

aproximadamente 250g durante o estágio final de movimentação contínua de um

canino e somente 25g em um dente anterior em um movimento de intrusão. Quanto

ao controle dos níveis de força, REITAN em 1969, recomendava que se evitasse a

utilização de forças excessivas que poderiam criar extensas áreas de hialinização

nos dentes anteriores, dificultando a sua retração, favorecendo assim a mesialização

dos dentes posteriores. A mecânica de retração, apesar de ser utilizada em

praticamente todas as técnicas ortodônticas, apresentaria uma variação muito

grande no que diz respeito à maneira como é executada pelos diferentes

profissionais. A aplicação de forças leves produziria osteoclastos primários de forma

abundante e deveriam ser considerados essenciais para a movimentação dentária.

46

3 PROPOSIÇÃO

Diante do exposto o autor pretende:

3.1) Determinar uma relação entre a quantidade de ativação e a força

dissipada (relação carga/deflexão) por diferentes tipos de alças utilizadas em

Ortodontia.

3.2) Verificar se existem diferenças significativas da relação carga/deflexão

entre as alças que não foram submetidas ao tratamento térmico e aquelas tratadas

termicamente.

3.3) Avaliar a influência da quantidade de fio utilizado para a confecção das

alças no desempenho das mesmas.

47

4 MATERIAL E MÉTODO

4.1 Material

A amostra utilizada neste estudo constou de 50 alças ortodônticas de

fechamento de espaços. O fio utilizado foi de aço inoxidável 18/8 da marca

comercial Morelli de secção transversal 0,018” x 0,025” e as dobras foram realizadas

com o alicate número 139 (Bird Beak Plier – Código 900-709) e alicate “Tweed Loop

Former Plier” (Código 900-720). Os fios foram cortados com o alicate “End Cutter”

(Código 900-750, 3M Unitek Corp) e suas pontas foram arredondadas com a lima

“Hauke File” (Código 808-001, 3M Unitek Corp), ambos da marca 3M Unitek Corp.

Para padronização dos corpos de prova, foi construído um “template”, em

papel milimetrado, das alças com tamanhos padronizados conforme as medidas que

serão relatadas posteriormente (Figura 6, página 48).

Para realizar as medições, foi utilizado um dispositivo de suporte para as

alças e para o tensiômetro de precisão (Figuras 7, página 48). Este dispositivo

permitiu o encaixe das alças, de um lado em um bráquete conversível da marca

Morelli de referência 10.51.101, o qual foi soldado em uma placa quadrada de aço

48

A

C

B

E

D

Figura 6. Desenhos das alças avaliadas.

A, vertical loop com helicóide;

B, “T” loop;

C, tear drop loop;

D, bull loop;

E, alça reversa.

Figura 7. Dispositivo suporte de medição e paquímetro digital de precisão Stainless

Hardered. A, Vista superior do dispositivo suporte: A1, Suporte fixo para encaixe das

alças; A2, Base fixa de madeira; A3, Base móvel; A4, Torno de ativação. B, Vista

superior do dispositivo suporte com tensiômetro digital posicionado: B1, tensiômetro

digital; B2, haste horizontal do tensiômetro; B3, Suporte metálico móvel com

bráquete soldado para fixação da alça durante a medição; B4, Régua milimetrada.

C, Vista lateral do dispositivo suporte: C1, Base móvel; C2, Torno de ativação. D,

Paquímetro digital ajustado para medições de 1mm de deflexão.

E

3 1

2

4 1 2 4

3

A

C

B

D 1

2

49

inoxidável de 1cm2 presa na base fixa e do outro lado à mola do tensiômetro digital

de precisão da marca Kratos, que permite leituras de 0,01g, variando até 2000

gramas, preso em uma base móvel.

A deflexão realizada pela alça foi conseguida através do giro horário de um

torno adaptado ao dispositivo de suporte (Figura 7 A4 e 7 C2, página 48), à medida

que o torno era girado, a abertura da alça era conferida visualmente através de uma

régua milimetrada posicionada sob a mola e posteriormente com um paquímetro

digital pré-ajustado na deflexão a ser avaliada (Figura 7 B4, página 48).

A

B C

Figura 8. Forno de fundição EDG modelo F 3000, utilizado para realização

do tratamento térmico. A, Visão frontal do forno; B, Close do painel de

controle; C, Visão aproximada do compartimento interno onde foram

colocadas as alças para o aquecimento durante o tratamento térmico.

50

Para a realização do tratamento térmico foi utilizado um forno de fundição da

marca EDG modelo F 3000, totalmente digital e de alta precisão (Figura 8, página

49).

4.2 Método

Com o objetivo de tornar este trabalho de pesquisa o mais próximo possível

das situações que ocorrem, no dia a dia, de uma clínica ortodôntica, todas as alças

de fechamento de espaços foram confeccionadas manualmente pelo mesmo

operador devidamente calibrado e construídas, tomando-se o cuidado de manter a

mesma seqüência de dobras durante sua construção para melhor padronização dos

corpos de prova.

Foram selecionados cinco (5) desenhos de alças que mais rotineiramente são

empregados na clínica ortodôntica (Figura 6, página 48). Cada desenho diferente de

alça possuía dez (10) exemplos, totalizando cinqüenta alças (50) a serem avaliadas,

sendo que, destas, vinte e cinco (25) alças seriam avaliadas sem o tratamento

térmico e vinte e cinco (25) após este procedimento.

Todas as alças possuíam, nas suas extremidades mesiais e distais, uma

pequena dobra perpendicular de 5mm com a qual seria possível fixá-las no

dispositivo de suporte de medição e no tensiômetro de precisão (Figura 7 A, B e C,

respectivamente página 48).

O tempo e a temperatura adotados para o tratamento térmico foram de 5

minutos a 450ºC, como proposto por PHILLIPS em 1995. O processo de tratamento

térmico ocorreu da seguinte forma: o forno foi ligado e regulado para atingir a

temperatura de 450ºC; quando esta temperatura foi alcançada, as molas foram

51

colocadas no seu interior e iniciou-se a cronometragem do tempo de 5 minutos. O

tempo gasto para a colocação das molas no interior do forno, após ter alcançado os

450ºC, fez com que esta temperatura caísse para 443ºC. Esta queda de 7ºC foi

desprezada, pois, foram necessários apenas 5 segundos para que a temperatura

voltasse a atingir 450ºC, mantendo-se neste nível durante todo o período do

tratamento térmico que foi de 5 minutos. Quando este tempo foi alcançado, as molas

foram removidas do interior do forno e deixadas ao ar livre para resfriamento

espontâneo à temperatura ambiente que estava em 30ºC; sendo estas avaliadas

criteriosamente quanto a presença de deformação permanente, o que não foi

detectado.

O tamanho das alças confeccionadas foi determinado através da retificação

de um exemplo de cada modelo de alça e medido com paquímetro.

As alças foram divididas em dois grupos: grupo não tratado termicamente e

grupo tratado termicamente com um total de 25 alças em cada grupo. Para cada

desenho diferente de mola, dentro de cada grupo, denominamos alças 1, 2, 3, 4 e 5,

as quais possuíam as seguintes dimensões:

1) Vertical loop com helicóide: 40mm de comprimento, 8mm de altura,

3mm de diâmetro do helicóide, distância mínima visível entre as hastes

verticais paralelas e ganchos laterais com 5mm. A quantidade total de fio

utilizada foi de 7,7cm;

40

8 5

3

52

2) T loop: 40mm de comprimento, 7mm de altura, 14mm haste superior

do “T” com 2mm de espaçamento entre as hastes horizontais e distância

mínima visível entre as hastes verticais, ganchos laterais com 5mm. A

quantidade total de fio utilizada foi de 9,1cm;

3) Tear drop loop: 40mm de comprimento, 7mm de altura, 2mm de raio e

distância mínima visível entre as hastes oblíquas na região inferior e

ganchos laterais com 5mm. A quantidade total de fio utilizada foi de 6,7cm;

4) Bull loop: 40mm de comprimento, 8mm de altura, hastes verticais

paralelas com distância mínima visível de afastamento e ganchos laterais

com 5mm. A quantidade total de fio utilizada foi de 6,6cm;

40

8 5

2

40

5 5

14

40

4 7 5

53

5) Alça reversa: 40mm de comprimento, 8mm de altura, hastes verticais

paralelas com 2mm de afastamento e ganchos laterais com 5mm. A

quantidade total de fio utilizada foi de 7,2cm;

As molas foram avaliadas na seguinte seqüência: vertical loop com helicóide,

“T” loop, tear drop loop, bull loop e alça reversa. Inicialmente foram analisadas as

molas não tratadas termicamente e depois as tratadas (Tabelas 5 e 6, páginas 57 e

58). Em cada grupo diferente de alça foram feitas três (3) medições em cada

ativação de 1mm, 1,5mm, 2mm, 2,5mm. As medidas foram feitas pelo mesmo

operador devidamente calibrado, com o auxílio de uma régua milimetrada

posicionada sobre a base de madeira e conferidas com um paquímetro digital de

precisão da marca “Stainless Hardered” (Figura 7D, página 48). Sempre, após cada

ativação, foi permitido o retorno da mola à sua posição inicial, através do giro anti-

horário do torno de ativação e, em seguida, fazendo-se criteriosa inspeção visual de

uma possível deformação plástica da alça para aquela ativação, sendo então os

valores obtidos dispostos em tabelas para posterior análises estatísticas.

As molas que sofreram qualquer grau de deformação plástica, isto é, qualquer

mola que, após alguma ativação, não tenha conseguido retornar à sua posição

original, foi devidamente registrada e suas ativações subseqüentes foram abortadas.

2

40

8 5

54

4.3 Controle do erro

Os dados obtidos dos testes feitos com e sem tratamento térmico de

libertação de tensões foram incluídos no programa estatístico “SPSS 10.0 for

Windows” e submetidos à análise estatística.

Para cada um dos cinco desenhos diferentes de alças avaliadas foram

submetidas dez molas aos ensaios mecânicos, e para cada mola foram realizadas

três repetições em cada uma das quatro deflexões analisadas. Todos os

procedimentos desta pesquisa foram realizados pelo mesmo operador devidamente

calibrado para tal. Foi realizada a média dos dados obtidos em cada uma das três

repetições para cada deflexão.

4.4 Análise estatística

O tratamento estatístico desta pesquisa foi realizado pelo Departamento de

Estatística do Instituto de Matemática da Universidade Federal da Bahia, que utilizou

o pacote estatístico “SPSS 10.0 for Windows”.

Para responder aos objetivos do trabalho, foram analisadas as seguintes

variáveis:

• Tipo de alça:

A. Vertical loop com helicóide;

B. T loop;

C. Tear drop loop;

D. Bull loop;

E. Alça reversa;

55

• Deflexão:

- 1mm;

- 1,5mm;

- 2mm;

-2,5mm;

• Tratamento térmico:

- Com;

- Sem;

• Carga:

- Média das forças dissipadas pelas alças nas três ativações

em cada deflexão;

Além da análise descritiva, foram realizados testes para verificar a

normalidade dos dados e homogeneidade das variâncias, a fim de utilizar técnicas

de inferências adequadas para análise das observações em estudo

(MONTGOMERY, 1984; HOFFMANN & VIEIRA 1989; TRIOLA, 1999). Foi

considerado um nível de significância de 5%. Os testes e as técnicas utilizadas para

estas análises foram as seguintes:

Teste de Kolmogorov-Smirnov

Testa a normalidade dos dados, baseando-se no valor absoluto da diferença

máxima entre a distribuição acumulada observada e esperada admitindo a

suposição de normalidade (HOFFMANN & VIEIRA, 1989).

56

Teste de Homogeneidade de Variâncias

Testa a homogeneidade, ou seja, se a variância dentro dos grupos é

constante (igual).

Análise de Variância (ANOVA)

A análise de variância é um procedimento utilizado para testar a igualdade de

três ou mais médias populacionais, baseada na análise de variâncias amostrais

(TRIOLA 1999). Deve ser aplicada depois de satisfeitas as suposições de

independência, normalidade e homocedasticidade. Como na prática dificilmente

essas suposições são perfeitamente satisfeitas, é possível aplicar a ANOVA quando

existem pequenos desvios destas pressuposições.

Teste de Tukey

Uma vez rejeitada a hipótese de que as médias são iguais (hipótese nula da

ANOVA), utiliza-se este teste para verificar quais pares de médias diferem entre si

(MONTGOMERY, 1984).

57

5 RESULTADO

As médias dos valores das medições das três ativações obtidas sem e após o

tratamento térmico das alças estão disponíveis respectivamente nas tabelas 5 e 6

(página 57 e 58) para as alças: vertical loop com helicóide, T loop, tear drop loop,

bull loop e alça reversa respectivamente, sendo esses dados dispostos nos gráficos

4 e 5 (páginas 58 e 59).

Tipo de mola 1mm 1,5mm 2mm 2,5mm

sem tratamento térmico Média 3 ativ. Média 3 ativ. Média 3 ativ. Média 3 ativ.

Vertical loop c/ helicóide 222,67 334,80 446,20 581,40

T loop 115,67 187,00 260,13 352,33

Tear Drop Loop 291,00 430,87 X X

Bull Loop 280,27 381,27 598,93 X

Alça Reversa 275,74 378,47 524,40 647,20

Tabela 5. Médias dos valores das medições de todas as ativações e deflexões

obtidas sem o tratamento térmico das alças. A letra “X” significa que o valor foi

descartado, pois a mola sofreu deformação permanente após a referida deflexão.

58

Tipo de mola 1mm 1,5mm 2mm 2,5mm

com tratamento térmico Média 3 ativ. Média 3 ativ. Média 3 ativ. Média 3 ativ.

Vertical loop c/ helicóide 139,67 241,13 334,33 430,47

T loop 82,13 149,60 219,87 306,40

Tear Drop Loop 216,53 370,07 X X

Bull Loop 242,60 356,40 559,07 X

Alça Reversa 216,40 340,87 488,33 621,47

Médias das ativações sem tratamento térmico

0

100

200

300

400

500

600

700

800

1mm 1,5mm 2mm 2,5mm

Deflexão

Car

ga e

m g

ram

as

Vertical loopc/ helicóide

T loop

Tear drop loop

Bull loop

Alça reversa

Gráfico 4: Comparação das médias das alças sem o tratamento térmico em

todas as deflexões e ativações. A alça tear drop loop não está representada

na ativação de 2,5mm porque apresentou deformação plástica.

Tabela 6. Médias dos valores das medições de todas as ativações e deflexões

obtidas após o tratamento térmico das alças. A letra “X” significa que o valor foi

descartado, pois a mola sofreu deformação permanente após a referida deflexão.

59

Gráfico 5: Comparação das médias das alças após o tratamento térmico em

todas as deflexões e ativações. A alça tear drop loop não está representada

na ativação de 2,5mm porque apresentou deformação plástica.

O coeficiente de variação, que mede a dispersão relativa dos dados em torno

da média, permite comparar a dispersão dos grupos. Neste estudo, os coeficientes

de variação, em sua maioria, encontram-se razoavelmente próximos uns dos outros

e em valores (abaixo de 5%) que indicam que o conjunto de dados é razoavelmente

homogêneo, mas vale destacar que em cinco casos o coeficiente de variação não

ficou dentro dos 5%, porém não ultrapassou 12%, confirmando que a amostra

possui dados aceitáveis de homogeneidade. Ainda analisando estes cinco dados

que ficaram fora dos 5% do coeficiente de variação, pode-se observar que em

apenas um caso o desvio padrão foi superior a 40 gramas, sendo este relacionado

com a alça vertical loop com helicóide não submetida ao tratamento térmico, o que

representa apenas 2,6% da amostra.

Médias das ativações após o tratamento térmico

0

100

200

300

400

500

600

700

800

1mm 1,5mm 2mm 2,5mm

Deflexão

Car

ga e

m g

ram

as

Vertical loopcom helicoideT loop

Tear drop loop

Bull loop

Alça reversa

60

Para as tabelas 7, 8, 9 e 10 (páginas 61 e 62) apresentadas a seguir têm-se

as seguintes legendas:

• As alças submetidas ao tratamento térmico foram identificadas com a

letra “c” após a letra identificadora da alça conforme descrito na página 54.

- Ac: Vertical loop com helicóide

- Bc: T loop

- Cc: Tear drop loop

- Dc: Bull loop

- Ec: Alça reversa

• As alças que não foram submetidas ao tratamento térmico foram

identificadas com a letra “s” após a letra identificadora da alça conforme

descrito nas páginas 54.

- As: Vertical loop com helicóide

- Bs: T loop

- Cs: Tear drop loop

- Ds: Bull loop

- Es: Alça reversa

61

Tipo Mola

n° Observ. Média

Desvio Padrão

Coef. Variação% Mínimo Máximo

Ac 5 139,67 2,5714 1,84 136,33 143,00

As 5 222,67 16,3016 8,98 204,33 253,67

Bc 5 82,13 6,9655 8,48 72,67 89,33

Bs 5 115,67 2,3933 2,07 112,33 118,00

Cc 5 216,53 5,0562 2,34 211,67 222,33

Cs 5 291,00 9,5051 3,27 280,67 301,67

Dc 5 242,60 8,3243 3,43 232,67 253,00

Ds 5 280,27 9,7111 3,46 268,00 290,00

Ec 5 216,40 7,8323 3,62 207,00 226,00

Es 5 275,74 10,7157 3,89 264,67 293,00

Tipo Mola

n° Observ. Média

Desvio Padrão

Coef. Variação % Mínimo Máximo

Ac 5 241,13 4,5798 1,90 234,00 245,33

As 5 334,80 13,1198 3,54 325,66 354,67

Bc 5 149,60 14,097 9,42 129,00 163,67

Bs 5 187,00 4,2108 2,25 181,67 191,67

Cc 5 370,07 13,6007 3,68 356,00 388,00

Cs 5 430,87 9,3779 2,18 418,00 443,33

Dc 5 356,40 7,8702 2,21 346,67 365,00

Ds 5 381,27 12,6532 3,32 364,00 397,00

Ec 5 340,87 9,5031 2,79 326,67 352,33

Es 5 378,47 13,9022 3,67 367,67 401,67

Tabela 7. Análise descritiva dos dados na deflexão de 1mm. Número de

observações, média, desvio padrão, percentual do coeficiente de variação,

carga mínima e máxima desempenhada pelas molas na deflexão de 1mm.

Tabela 8. Análise descritiva dos dados na deflexão de 1,5mm. Número de

observações, média, desvio padrão, percentual do coeficiente de variação, carga

mínima e máxima desempenhada pelas molas na deflexão de 1,5mm.

62

Tipo Mola

n° Observ. Média

Desvio Padrão


Ac 5 334,33 5,3997 1,62 326,67 340,33

As 5 446,20 8,985 2,99 434,00 478,67

Bc 5 219,87 9,1834 4,18 210,33 233,00

Bs 5 260,13 7,1213 2,74 253,00 270,00

Dc 4 559,07 10,7215 1,92 542,33 571,00

Ds 4 598,93 15,1928 2,54 584,33 620,67

Ec 5 488,33 9,0176 1,85 475,33 499,67

Es 5 524,40 18,7739 3,58 499,67 543,33

Tipo Mola

n° Observ. Média

Desvio Padrão


Ac 5 430,47 5,8374 1,36 423,67 437,67

As 5 581,40 26,5578 4,19 567,00 624,67

Bc 5 306,40 8,872 2,90 292,33 314,33

Bs 5 352,33 5,0396 1,43 346,00 357,67

Ec 5 621,47 9,4663 1,52 610,00 635,33

Es 5 647,20 24,7933 3,83 621,00 675,67

Após a análise descritiva, foram testadas a normalidade e a

homocedasticidade dos dados através dos testes de Kolmogorov-Smirnov e de

homogeneidade respectivamente (tabela 11, página 63).

Tabela 10. Análise descritiva dos dados na deflexão de 2,5mm. Número

de observações, média, desvio padrão, percentual do coeficiente de

variação, carga mínima e máxima desempenhada pelas molas na

deflexão de 2,5mm.

Tabela 9. Análise descritiva dos dados na deflexão de 2mm. Número de

observações, média, desvio padrão, percentual do coeficiente de

variação, carga mínima e máxima desempenhada pelas molas na

deflexão de 2mm.

63

Normalidade (p-valor)

para as alças

Homogeneidade (p-valor)

para as alças Deflexão

Com tratamento Sem tratamento Com tratamento Sem tratamento 1,0 mm 0,047 0,166 0,133 0,002

1,5 mm 0,063 0,266 0,106 0,299

2,0 mm 0,082 0,302 0,177 0,246

2,5 mm 0,104 0,398 0,222 0,098

Pode-se observar na tabela 11 que através do teste de normalidade para

1,0mm de deflexão com tratamento térmico foi rejeitada a hipótese de normalidade

dos dados (p-valor: 0,047) e através do teste de homogeneidade para 1,0mm de

deflexão sem tratamento térmico foi rejeitada a hipótese de variância constante (p-

valor: 0,002). Sendo decidido utilizar a análise de variância também nestes casos,

deve-se sempre destacar que não foram atendidos os pré-requisitos. Vale ressaltar

que o maior valor de coeficiente de variação foi observado para alça A sem

tratamento na deflexão 1,0 mm (Tabela 8, página 61). Nos demais casos, os pré-

requisitos foram atendidos e utilizou-se a análise de variância (ANOVA).

Os resultados obtidos através da ANOVA fornecem evidências de que, ao

nível de 5% de significância, deve-se rejeitar a hipótese de igualdade da força média

dissipada para cada tipo de alça, com e sem tratamento térmico em todas as

deflexões estudadas. O p-valor obtido em cada análise de variância foi de um valor

aproximando-se a zero, podendo ser descrito por 0,0001.

Tabela 11: Resultados do p-valor dos testes de Kolmogorov-Smirnov e de

homogeneidade. Testes de normalidade e homogeneidade das variâncias para as

forças dissipadas pelas alças com e sem tratamento térmico nas deflexões

1,0mm, 1,5mm, 2,0mm e 2,5mm. O nível de significância considerado foi de 0,05.

64

Após a aplicação da análise de variância de múltiplos fatores (ANOVA) que

evidenciou que as forças médias dissipadas por cada tipo de alça são diferentes, foi

realizada uma comparação de todos os possíveis pares de médias através do Teste

de Tukey para verificar quais tipos de alças diferem entre si.

Para as alças que não foram submetidas ao tratamento térmico verificou-se

que na deflexão de 1,0mm as alças tear drop loop, bull loop e alça reversa não

diferem entre si, o mesmo ocorre com as alças bull loop e alça reversa na deflexão

de 1,5mm para o nível de 5% de significância. Estes resultados podem ser melhor

visualizados através do gráfico 4 (página 58).

Para as alças que foram submetidas ao tratamento térmico, verificou-se que,

ao nível de 5% de significância, na deflexão de 1,0mm apenas as alças tear drop

loop e alça reversa não diferem entre si, o mesmo ocorreu com os pares de alças

tear drop loop e bull loop, bull loop e alça reversa na deflexão de 1,5mm. Estes

resultados podem ser melhor visualizados através do gráfico 5 (página 59).

Os gráficos 6 a 10 (páginas 65 a 67) apresentam comparações das médias

das forças dissipadas pelos mesmos modelos de alças sem e com o tratamento

térmico em todas as ativações. Pode ser observado em todos esses gráficos que

este procedimento promoveu uma redução da relação carga/deflexão, sendo isto

mais evidente na alça vertical com helicóide seguida pelo tear drop loop, T loop, alça

reversa e bull loop estando este fato relacionado a esta ser a seqüência de alça que

contenha a maior quantidade de fio em regiões de tensões, justamente onde o efeito

de tratamento térmico é mais evidente.

Os gráficos 11 a 14 (páginas 67 a 69) apresentam comparações das médias

mínimas e máximas de todas as alças com e sem tratamento térmico; podendo ser

65

observado que o tratamento térmico promoveu uma redução da relação

carga/deflexão mínima e máxima em todas as alças analisadas

T loop

0

100

200

300

400

500

600

1mm 1,5mm 2mm 2,5mm

Deflexão

Car

ga e

m g

ram

as

Com tratamento térmicoSem tratamento térmico

Gráfico 7: Comparação das médias do T loop com e sem


Alça vertical com helicóide

0

100

200

300

400

500

600

1mm 1,5mm 2mm 2,5mm

Deflexão

Car

ga e

m g

ram

as

Com tratamentoSem tratamento

Gráfico 6: Comparação das médias da alça vertical com helicóide

com e sem tratamento térmico de libertação de tensões.

66

Tear drop loop

0

100

200

300

400

500

600

1mm 1,5mm 2mm 2,5mm

Deflexão

Car

ga e

m g

ram

as


Bull loop

0100

200300400

500600

700800

1mm 1,5mm 2mm 2,5mm

Deflexão

Car

ga e

m g

ram

as


Gráfico 8: Comparação das médias do tear drop loop com e

sem tratamento térmico de libertação de tensões.

Gráfico 9: Comparação das médias do bull loop com e sem


67

Comparação das médias mínimas e máximas de todas as alças com e sem tratamento térmico

0

100

200

300

400

ComVertical loop

comhelicóide

ComT loop

ComTear drop

loop

ComBull loop

ComAlça reversa

Deflexão 1mm

Carg

a em

gr

amas

Com Sem Vertical loop

com helicóide

Com Sem T loop

Com Sem Tear drop

loop

Com Sem Bull loop

Com Sem Alça reversa

Alça reversa

0

100

200

300

400

500

600

700

1mm 1,5mm 2mm 2,5mm

Deflexão

Car

ga e

m g

ram

as


Gráfico 10: Comparação das médias da alça reversa com e sem


Gráfico 11: Comparação das médias mínimas e máximas de todas

as alças com e sem tratamento térmico na deflexão de 1mm.

68


0

100

200

300

400

500

600

700

ComVertical loopcom helicóide

ComT loop

ComBull loop

ComAlça reversa

Deflexão 2mm

Carg

a em

gra

mas


0

100

200

300

400

500

ComVertical loop

com helicóide

ComT loop

ComTear drop

loop

ComBull loop

ComAlça reversa

Deflexão 1,5mm

Car

ga e

m g

ram

as


com helicóide

Com Sem T loop

Com Sem Tear drop

loop

Com Sem Bull loop



as alças com e sem tratamento térmico na deflexão de 2mm.


as alças com e sem tratamento térmico na deflexão de 1,5mm.


com helicóide

Com Sem T loop


Com Sem Bull loop

69

Comparação das médias mínimas e máximas das alças com e sem tratamento térmico

0

200

400

600

800

ComVertical loop

com helicóide

ComT loop

ComAlça reversa

Deflexão 2,5mm

Carg

a em

gra

mas

Gráfico 14: Comparação das médias mínimas e máximas das alças

com e sem tratamento térmico na deflexão de 2,5mm.

Com Sem Vertical loop com

helicóide

Com Sem T loop


70

6 DISCUSSÃO

A Ortodontia atual convive com uma evolução bastante visível dos materiais

ortodônticos e em especial das ligas metálicas. Frente a essa evolução constante,

torna-se extremamente necessário estudar, analisar e principalmente saber o porquê

de preferir usar tal liga em detrimento da outra, fazendo-se imperativo o

conhecimento dos aspectos metalúrgicos dessas ligas (EICK, 1989; BRANTLEY,

1989; TOTTI, 1992; ANUSAVICE, 1998).

Os processos de fabricação, tratamento térmico e acabamento da superfície

do aço influenciam no comportamento do metal submetido a ciclos de esforços

requeridos. O aço inoxidável tem sido muito estudado e utilizado na prática

ortodôntica, uma vez que possui boas propriedades, sendo estas amplamente

conhecidas e previsíveis (THUROW, 1972; REISBICH, 1980; EICK, 1989; TOTTI,

1992; MUENCH, 1994; PHILLIPS, 1967; ANUSAVICE, 1998; FERREIRA, 1999).

Para um profissional obter êxitos em seus tratamentos ortodônticos, onde há a

utilização de alças de retração de caninos e de fechamento de espaços dos

incisivos, há necessidade de um profundo conhecimento dos princípios de física, em

especial à relação momento/força e carga/ deflexão.

71

Vários autores afirmam que o tratamento térmico promove benefícios para as

alças de fechamento de espaços, reduzindo a concentração de esforços,

melhorando as qualidades elásticas dos fios de aço inoxidável e libertando tensões

introduzidas durante a manipulação diminuindo a possibilidade de ruptura durante o

uso clínico (KOHL, 1964; THUROW, 1972; BRANTLEY, 1989; TOTTI, 1992;

ANUSAVICE, 1998; FERREIRA, 1999). O tempo e a temperatura para tal

procedimento podem variar entre 5 a 20 minutos em temperatura de 370 a 460oC,

independente do diâmetro do fio utilizado (LINO, 1973, BRANTLEY, 1978;

MUENCH, 1994), estando o procedimento de tratamento térmico aqui adotado

dentro desses valores. A melhora em torno de 10% observada no desempenho das

alças está de acordo com os achados de BRANTLEY em 1989 (Tabelas 5 a 10,

páginas 57, 58, 61 e 62; gráficos 4 a 14, páginas 58, 59, 65 a 69).

Analisando os resultados dispostos na tabela 5 (página 57) e mostrados

através do gráfico 4 (página 58) e os dados da tabela 6 (página 58) e mostrados

através do gráfico 5 (página 59), pode-se dizer que todas as alças e suas

respectivas molas tiveram um comportamento bastante semelhante, isto é, em todas

as ativações houve um aumento gradual da carga à medida que a deflexão também

era aumentada. Observando-se os dados obtidos das alças tear drop loop e bull loop

(tabelas 5 e 6, páginas 57 e 58 respectivamente) pode-se notar que os mesmos não

possuem valores em todas as quatro deflexões, isto ocorreu porque, em tais

ativações, não registradas, houve deformação permanente dessas alças, isto é,

após a ativação, tais molas não retornaram às suas posições originais, não sendo

então registrados estes valores. Na alça tear drop loop esta deformação plástica

ocorreu na deflexão de 2mm e na alça bull loop ocorreu na deflexão de 2,5mm.

72

Analisando as medidas descritivas dispostas nas tabelas 7 a 10 (páginas 61 e

62) pode-se observar que a força média dissipada pelos cinco tipos de alças sem o

tratamento térmico foi superior à força média das alças submetidas a este

procedimento em todas as deflexões avaliadas e a medida que a deflexão era

aumentada de 1, 1,5, 2 e 2,5mm, também era aumentada a carga desempenhada

pela alça. Pode-se notar que as alças com maior quantidade de fio utilizado em sua

confecção desempenhou uma menor relação carga/deflexão.

Em relação aos efeitos benéficos do tratamento térmico sobre os fios de aço

inoxidáveis, os achados do presente estudo estão de acordo com vários autores

(KOHL, 1964; THUROW, 1972; BRANTLEY, 1989; FERREIRA, 1999), mas não

estão totalmente de acordo com as pesquisas de TOTTI, em 1992, que encontrou

deformação permanente em todas as alças após o tratamento térmico, sendo esta

em menor nas espessuras de fios aqui utilizadas que foi a 0,018” x 0,025”, o que não

foi observado no presente estudo, onde nenhuma alça sofreu deformação plástica

por efeito do tratamento térmico.

Em tratamentos ortodônticos que sejam necessários o uso de alças de

fechamento de espaços, vários aspectos devem ser considerados, dentre eles

temos: o tipo de liga utilizada e se foi feito ou não o tratamento térmico, o desenho

da alça utilizada e a magnitude de ativação da mesma, a incorporação ou não de

pré-ativações (SHIMIZU, 1999; BRAUN, 2002), as reações histológicas nos tecidos

que circundam os dentes, o número de dentes a serem movimentados e a

necessidade ou não de controle de ancoragem; todos estes aspectos precisam ser

cuidadosamente analisados para que ocorra um movimento dentário adequado com

completo controle da inclinação do dente e que os tecidos de suporte que circundam

os dentes não sofram injúrias. É importante, então, que a movimentação não

73

provoque extensas áreas de hialinização, as quais podem dificultar e/ou retardar o

movimento (MENDES, 1992). Estes critérios estão diretamente relacionados com a

magnitude da força aplicada, havendo, então, a necessidade de se estabelecerem

os valores ideais, força ótima, para a movimentação de um ou mais dentes

(MACAPAMPAM, 1954; REITAN, 1969; GIANELLY e GOLDMAN, 1971; JARABAK &

FIZZELL, 1975; OPPENHEIM, 1994. SHIMIZU,1999).

Os diferentes aspectos abordados mostram a complexidade da mecânica de

retração e a necessidade do conhecimento de seus aspectos biomecânicos e do

discernimento de quem a executa de não considerá-la isoladamente, e sim, como

uma parte de um todo que é o tratamento ortodôntico.

As alças de retração devem apresentar uma relação momento/força alta e

uma relação carga/deflexão baixa, para que os níveis de força sejam relativamente

constantes durante a sua ativação e desativação, facilitando a obtenção do

movimento de translação (MENDES, 1992; SHIMIZU, 1999). As propriedades da

alça de retração podem ser alteradas pela espessura e módulo de elasticidade do

fio, pelo desenho da alça e quantidade de fio utilizado na sua confecção, bem como

pela magnitude de ativação, pela incorporação ou não de dobras de pré-ativação e

pelo efeito do tratamento térmico.

Parece existir discrepância entre a magnitude de força produzida por certas

alças de retração e os valores de força ótima preconizados pelos autores. Os valores

de força ótima recomendada para a retração dos dentes anteriores variam de 196 a

338 gramas para os incisivos superiores, 170 a 296 gramas para os incisivos

inferiores, 326 a 595 gramas para os incisivos e caninos superiores e 294 a 512

gramas para os incisivos e caninos inferiores (REITAN, 1957; HIXON et al., 1969;

JARABAK & FIZZELL, 1975; RICKETTS, 1976), 65 e 170 gramas para os caninos

74

Grupo de dentes 1mm 1,5mm 2mm 2,5mm

C D E A A B B Incisivos superiores

(196g-338g) A C A B B

C D E A B Incisivos inferiores

(170g-296g) A C D E B B

A B B Caninos superiores

(65g-170g) B

B Caninos inferiores

(62g-130g) B

C D E A B D E A Incisivos e caninos superiores

(326g-595g) A C D E A E A B

C D E A E A B Incisivos e caninos inferiores

(294g-512g) A C D E A B

Tabela 12. Comparação das alças analisadas que se enquadram nos valores

referenciais de força ótima (segundo JARABACK e FIZZELL, 1975) em suas

respectivas deflexões.

A: Vertical loop com helicóide;

B: T loop;

C: Tear drop loop;

D: Bull loop;

E: Alça reversa.

Letras azuis representam alças tratadas termicamente;

Letras vermelhas representam alças não tratadas termicamente.

75

superiores, 62 a 130 gramas para os caninos inferiores. Levando em consideração

as dimensões das alças aqui utilizadas e analisando sob este aspecto de força

ótima, observa-se as seguintes alças que possuem registros dentro desses valores

referenciais de força ótima para movimentação dos dentes (Tabela 12, página 74).

Baseando-se na tabela 12, página 74, para molas tratadas termicamente,

pode-se dizer que em tratamentos ortodônticos que necessitem distalização inicial

dos caninos superiores as alças mais apropriadas foram a vertical loop com

helicóide e o T loop na deflexão de 1mm ou somente o T loop na deflexão de 1,5mm

e para alças não tratadas termicamente, apenas a alça T loop com 1mm de

ativação. Após a retração dos caninos superiores, o fechamento de espaços dos

incisivos superiores pode ser realizado com a utilização das alças tratadas

termicamente: tear drop loop, bull loop e alça reversa com ativação de 1mm, vertical

loop com helicóide ativada em 1,5 ou 2mm e T loop ativado em 2 ou 2,5mm, e para

alças que não foram tratadas termicamente, pode-se utilizar: o vertical loop com

helicóide ativado em 1 ou 2mm, o tear drop loop ativado em 1mm e o T loop ativado

em 1,5 ou 2mm.

Em situações clínicas que permitem certa perda de ancoragem, pode-se fazer

a retração em massa dos seis dentes anteriores. Nesses casos, têm-se para o grupo

submetido ao processo de tratamento térmico as alças tear drop loop ativada em

1,5mm, o vertical loop com helicóide ativado em 2 ou 2,5mm, o bull loop e a alça

reversa ativados em 1,5 ou 2mm, o T loop ativado em 2mm, e para o grupo que não

recebeu tratamento térmico têm-se: o vertical loop com helicóide, podendo ser

ativado em 1,5, 2 ou 2,5mm, o tear drop loop ativado em 1,5mm, o bull loop ativado

em 1,5mm, a alça reversa ativada em 1,5 e 2mm e o T loop ativado em 2,5mm.

76

Ainda analisando a tabela 12 (página 74), referindo-se a distalização dos

caninos inferiores, apenas o T loop, com ou sem tratamento térmico, na menor

ativação, promoveu cargas compatíveis para esse movimento. Já o fechamento de

espaços no arco inferior, com movimentação dos quatro incisivos, pode ser realizado

com todas as alças, a saber: alças tear drop loop, bull loop e alça reversa com ou

sem tratamento térmico e vertical loop com helicóide sem tratamento na ativação de

1mm, vertical loop com helicóide com tratamento térmico ativado em 1,5mm, T loop

ativado em 1,5mm sem tratamento ou em 2mm com ou sem tratamento térmico de

libertação de tensões.

Nos tratamentos ortodônticos que permitem a retração em massa dos seis

dentes anteriores inferiores, podem ser utilizados o tear drop loop, bull loop e a alça

reversa, todos com ou sem tratamento térmico na ativação de 1,5mm, além da alça

vertical loop com helicóide, sem tratamento, que também pode ser ativada. Em

2mm, com ou sem tratamento térmico a alça vertical loop com helicóide pode ser

utilizada, além da alça reversa com tratamento. Em 2,5mm, o T loop pode ser

ativado, independentemente do tratamento térmico ter sido realizado ou não, assim

como a alça vertical loop com helicóide com tratamento.

Analisando a tabela 12 (página 75) sob outro prisma, observa-se que com

ativações de 1mm em casos de retração em massa dos incisivos e caninos tanto

superiores como inferiores, nenhuma alça analisada deveria ser empregada, pois os

valores de forças obtidos com as mesmas não estão dentro dos limites de força

ótima preconizados. Esta exclusão também ocorreu com ativações de 1,5mm em

distalização dos caninos inferiores e para os caninos superiores com alças não

tratadas termicamente. Nas ativações de 2mm, observou-se que em distalizações de

caninos superiores e inferiores, nenhuma das alças analisadas deveria ser

77

empregada. Já nas ativações de 2,5mm, nenhuma alça deveria ser usada para

distalização dos caninos superiores, caninos inferiores, incisivos inferiores, e

somente as alças não tratadas termicamente nos casos de fechamento de espaços

dos incisivos superiores.

78

7 CONCLUSÃO

Com base nos resultados desta pesquisa pode-se concluir que:

7.1) À medida que se aumentou a deflexão de ativação das alças foi

observado um acréscimo significativo das cargas geradas pelas mesmas;

7.2) As alças submetidas ao tratamento térmico de libertação de tensão

geraram, significativamente, proporções carga/deflexão mais baixas que as alças

não tratadas termicamente, consequentemente proporcionam magnitudes de forças

mais constantes durante a desativação;

7.3) O aumento da proporção carga/deflexão gerada pelas alças estava

intimamente relacionado com a quantidade de fio utilizado na confecção destas,

quanto menos fio usado, maior a proporção carga/deflexão observada;

79

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