Restorative biomechanical of endodontic treated teeth : finite element analysis

O objetivo deste estudo foi desenvolver protocolo de modelagem tridimensional para incisivo central superior com aplicabilidade ao método de elementos finitos e avaliar o comportamento biomecânico de incisivo superior tratado endodonticamente e restaurado com retentores e coroa cerâmica por meio de análise por elementos finitos comparado ao dente hígido. Para geração do modelo 3D foi selecionado incisivo central superior hígido. Esmalte e dentina foram degradados em diferentes fases com ácido clorídrico-10%, e mapeados com scanner de contato 3D (Modela, Roland). Para o mapeamento do volume pulpar, a dentina foi seccionada longitudinalmente no sentido mesio-distal e realizado o escaneamento do espaço negativo referente à polpa. Os arquivos *.STL foram exportados para programa Bio-CAD (Rhinoceros-3D). Volumes de cada estrutura dental e técnicas restauradoras foram gerados por meio da associação de superfícies NURBS. Os modelos foram exportados para o programa de elementos finitos (FEMAP-NeiNastran), onde foi realizado o processo de malhagem, inserção das propriedades mecânicas e condições de contorno. Foram gerados 17 modelos, sendo um do dente hígido e 16 modelos de acordo com os 4 fatores em estudo: tipo de retentor em dois níveis: pino de fibra de vidro (PFV) e núcleo moldado fundido (NMF), extensão do retentor em dois níveis: 7,0mm (7,0) e 12,0mm (12,0), remanescente coronário em dois níveis: remanescente de 2,0mm (RE) e ausência de remanescente (ARE), enfraquecimento do canal radicular em dois níveis: ausência de enfraquecimento (AENF) e presença de enfraquecimento (ENF). Foi simulada aplicação de pressão constante no valor de 100N perpendicularmente à superfície palatina do incisivo. Os resultados foram analisados pelo critério de von Mises e tensão máxima principal. Os resultados obtidos mostraram que o modelo geométrico 3D desenvolvido é adequado para a análise por elementos finitos. Concluiu-se que o PFV apresenta distribuição homogênea das tensões mais semelhante ao dente hígido, enquanto o NMF apresentou grande concentração de tensão no interior do canal radicular. O fator extensão do retentor intra-radicular influenciou isoladamente apenas a distribuição de tensões do NMF. A presença de remanescente coronário sempre melhorou a distribuição de tensões. O enfraquecimento do canal radicular teve maior impacto na distribuição de tensões.The aim of this study was develop 3D model generation protocol for upper anterior teeth for finite element analysis and evaluate biomechanical behavior of endodontically treated incisor with finite element analysis compared to sound teeth. It was selected intact upper central incisor. Enamel and dentin were treated in different steps with cloridric acid 2% and scanned with 3D-contact scanner. The stereolithographics archives were exported to Bio CAD program. The volums of each dental structure and restorative techniques were generated by association of NURBS surfaces. The models were exported for finite element software, where were realized the meshed process, mechanical properties insertion and bondary conditions. It were generated 17 models, one was a sound incisor model and 16 models according to 4 studied factors: post type: glass fiber post (GFP) and cast post and core (CPC), post length: 7,0mm (7,0) e 12,0mm (12,0), ferrule: 2,0mm ferrule (FE) and absence of ferrule (AFE), weakness of root canal: absence of weakness (AWR) and weakened root (WR). It was simulated 100N loading application on the palatal surface with 135° angulation. The results were analised by Von Mises criteria and principal maximum tension. Obtained results showed that geometric model developed is appropriated for finite element analysis. It can be concluded that GFP showed homogeneous stress distribution like the sound incisor, while CPC showed stress concentration into root canal. The post length influenced only the CPC stress distribution. The ferrule always showed better stress distribution. The weakness of root showed the highest impact in stress distributio