Analysis of stress-strain complex and failure mecanism for maxilary premolars with different root morphology and sequential loss of dental structure

Este trabalho tem avaliou o comportamento biomecânico de pré-molares superiores humanos por meio de análise da distribuição de tensões, deformação da estrutura dental e resistência à fratura, variando a morfologia radicular e o tipo de preparo cavitário. Foram selecionados 40 pré-molares superiores com dimensões coronárias semelhantes, distribuídos em 4 categorias de morfologia radicular diferentes (n=10): Uni - uniradiculares; FA - biradiculares com furca presente no terço apical da raiz; FM- biradiculares com furca presente no terço médio da raiz; FC - biradiculares com furca presente no terço cervical da raiz. Cada dente recebeu sete tipos seqüenciais de remoção de estrutura: H-hígido (controle), O- oclusal; OD- disto-oclusal, MOD- mésio-ocluso-distal, MOD+Aacesso endodôntico, TE- tratamento endodôntico e RC- restauração com resina composta. O comportamento biomecânico dos dentes foi analisado de forma comparativa entre diferentes metodologias: 1) simulação computacional para análise da distribuição de tensões (método de elementos finitos), 2) ensaio laboratorial não-destrutivo para análise das deformações (método de extensometria) e 3) ensaio laboratorial destrutivo para análise da resistência a fratura (método de resistência à fratura), além da realização da classificação do padrão de fratura. Observou-se que a remoção de estrutura dental favoreceu maior acúmulo de tensões e deformação. O tipo de morfologia radicular influenciou no padrão de deformação de cúspide e face proximal, sendo a furca cervical o fator mais importante no aumento dos valores de deformação. A furca presente no terço cervical e sulcos profundos das faces proximais promoveram maior incidência de fraturas severas. Observou-se também correlação direta dos resultados encontrados nos diferentes métodos empregadosThe aim of this work was to evaluate the biomechanical behavior of restored maxillary human premolar throughout stress-strain, stress distribtion analysis and fracture resistance with different root morphologies and the cavity preparation design. Forty maxillary premolars with similar coronary dimensions were selected and divided into 4 morphology categories (n=10): Uni- single rooted; Fabiradicular premolar with apical furcation; FM- biradicular premolar with medium furcation; FC- biradicular premolar with cervical furcation. Each tooth received seven treatments with structural reduction: H- sound tooth (control group), Ooclusal cavity; OD- disto-occlusal cavity; MOD- mesio-occlusal-distal cavity; MOD+A- endodontic access; TE- endodontic tretment; RC- restoration with composite resin. The biomechanical behavior of the teeth was analyzed by methodologies association: 1)Finite Element Analysis, 2) Strain-gauge method and 3) Fracture resistance test and Failure mode), and was made the fracture mode classification. It was observed that dental structure loss promotes high stress concentration inside the teeth and cuspal deflection. The root morphology influenced cusp and proximal surface strain. The cervical furcation was the main factor of strain data increase. This study showed that the association of different methodologies is an important tool for biomechanical analysi