Aplicação de técnicas de digitalização sem contacto e simulação numérica no estudo da utilização de aparelhos de ortodontia

Abstract

Os novos métodos de obtenção das imagens médicas, recorrendo ao uso de tecnologia de digitalização tomográfica tridimensional, têm permitido a construção e a modelação de estruturas anatómicas usando programas computacionais CAD (“computer aided design”). Estes modelos virtuais tridimensionais podem ser usados como protótipos funcionais passíveis de serem estudados através de simulações computacionais utilizando o Método de Elementos Finitos (MEF) e/ou serem “impressos” com tecnologia CAM (“computer aided manufacturing”), mais concretamente com equipamentos de Prototipagem Rápida para a sua construção física. O principal objetivo deste trabalho consistiu no desenvolvimento de um modelo tridimensional (3D), válido e funcional, das estruturas craniofaciais de uma pessoa com um posicionamento dentário incorreto, de modo a ser possível estimar computacionalmente as forças necessárias a aplicar a cada dente, para obtenção de um posicionamento favorável e de uma oclusão dentária correta. As estruturas craniofaciais supramencionadas foram modeladas em software CAD a partir de diversas tomografias computacionais referentes aos diferentes tipos de componentes anatómicos, nomeadamente: dentes, ligamentos periodontais, ossos trabeculares e ossos corticais. A validação dos modelos anatómicos projetados foi executada com sucesso, tendo-se obtido um patamar aceitável de proximidade entre os resultados das primeiras simulações efetuadas e dados recolhidos na bibliográfica. O processo de reposicionamento das estruturas dentárias pôde ser simulado através de ferramentas de translação, rotação e medição encontradas em softwares CAD. Assim, a partir da quantificação métrica dos deslocamentos e rotações dentárias necessários, foi possível avaliar como proceder à aplicação de carregamento, na gama ortodôntica e garantindo níveis de tensão adequados nas estruturas periodontais, com o intuito de facilitar os fenómenos de remodelação óssea e evitar a ocorrência de lesões teciduais (necrose). As forças ortodônticas aplicadas e o resultante movimento dentário pôde ser estimado através de estudos envolvendo a aplicação do MEF com vista à obtenção das distribuições de tensões e de deformações equivalentes ao nível dos ligamentos periodontais e do osso adjacente, bem como as taxas do deslocamento dentário confinado às respetivas cavidades alveolares. Com este trabalho provou-se ser possível a simulação numérica de um arranjo dentário aproximado ao processo real de correção ortodôntica podendo este constituir uma inovação no que diz respeito à Medicina Dentária personalizada. Com efeito ficou evidente que, dependendo das características ósseas e dentárias de cada paciente, seria possível e muito conveniente calcular as forças necessárias ao deslocamento de cada dente individualmente, até à posição final pretendida. Isto poderá ser conseguido através do desenvolvimento de um aparelho ortodôntico com morfologia tal, que seja possível a atribuição de diferentes propriedades mecânicas, com especificidade a cada peça dentária.