Biomechanics of primary and permanent dental trauma and their effects on adjacent structures: Non-linear dynamic finite element analysis

Dental trauma in primary and permanent maxillary incisors can cause various injuries on the dentoalveolar complex, however, its effect on structures adjacent to the impact as the permanent tooth germ in children and the possible complications to adjacent teeth is still unclear. This study was designed involving two objectives: Objective 1: To determine the stress distribution in adjacent teeth to an impacted maxillary central incisor in order to identify possible explanation for root resorption in non-traumatized teeth, similar to the clinical case treated at Dental Trauma Clinical Service at Federal University of Uberlândia. Objective 2: To evaluate the stress distribution on surrounding bone/soft tissue and on permanent tooth germ caused by dentoalveolar trauma in primary central incisor with three stages of physiological root resorption. The experimental method used was the nonlinear dynamic impact finite element, involving on the objective 1 the 3D models of impact with rigid metallic object and on the objective 2 involving 2D models of the children reaching the asphalt. For evaluation of the stress distribution were used von Mises and Modified von Mises criteria (MPa), and strain (µS) were evaluated as well. Based on the results it was concluded that the impact on permanent teeth results on considerable stress concentration on buccal and palatal areas of the adjacent root teeth to the traumatized incisor. Compressed areas were also visualized on proximal areas of adjacent root incisors. Considerable deformation was also observed on the lateral and central root incisors adjacent to the traumatic impacted tooth. Based on the results of the objective 2, the impact on the primary tooth resulted on stress concentration on surrounding bone/soft tissue and, in lower intensity, on permanent tooth germ, regardless of the direction of impact and the primary tooth resorption stage. Greater the physiological root resorption of primary tooth, lower is the stresses on the surrounding bone/soft tissue during the impact. The impact on the incisal edge resulted in higher stresses in the permanent tooth germ and on surrounding bone/soft tissue regardless of physiological root resorption stage. Stress concentrated at the primary incisor apex on model with complete root, which cause the compression of the blood vessels and nerves, can explain the generation of pulpal inflammation/infection of a primary tooth and consequences on periradicular tissues.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas GeraisDissertação (Mestrado)O trauma dental em dentes decíduos e permanentes pode causar diversas injúrias ao complexo dento-alveolar, no entanto, seu efeito em regiões adjacentes ao impacto como o germe do dente permanente em crianças e as possíveis complicações em dentes adjacentes ainda é ainda pouco conhecido. Este estudo foi desenvolvido por meio de dois objetivos: Objetivo 1. Avaliar a distribuição de tensões nos dentes adjacentes ao incisivo central superior que sofreu impacto frontal, a fim de identificar possível explicação para ocorrência de reabsorção radicular em dentes adjacentes que não foram envolvidos diretamente no trauma, evidenciado em um caso clínico tratado na Clínica de Trauma da FOUFU. Objetivo 2. Avaliar a distribuição de tensões nos tecidos moles, no tecido ósseo e no germe do dente permanente causadas por traumatismo dental em duas direções envolvendo incisivo central superior decíduo em três estágios de reabsorção radicular fisiológica. O método experimental utilizado foi a análise dinâmica não-linear de impacto por elementos finitos, no objetivo 1 envolvendo modelos 3D e impacto com objeto rígido metálico; e no objetivo 2 envolvendo modelos 2D com impacto da criança em asfalto. Como critérios de pós-processamento para análise de tensões foram os critérios von Mises de von Mises Modificado (MPa) e ainda a deformação (µS) nas estruturas dentais e de suporte. Frente aos resultados concluiu-se que o impacto no dente permanente evidenciou considerável concentração de tensões nas regiões vestibular e palatina da porção radicular dos incisivos adjacentes ao dente traumatizado. As áreas comprimidas foram também verificadas nas regiões proximais das raízes dos dentes adjacentes. O impacto no dente traumatizado causou deformação nos incisivo central esquerdo e lateral direito adjacentes ao dente que sofreu o impacto. Já no objetivo 2, os resultados demonstram que o impacto em incisivo decíduo resultou em tensões significativas no tecido ósseo e tecidos moles circundantes e em menor intensidade no germe do dente permanente, independente da direção do impacto ou do estágio de reabsorção radicular fisiológica. Quanto maior a reabsorção fisiológica do dente decíduo, menores serão as tensões na estrutura óssea e tecido mole circundantes durante o impacto. O impacto na borda incisal na direção axial ao longo eixo do dente decíduo resultou em maior concentração de tensões no osso e tecido mole circundante, independente do estágio de reabsorção fisiológica radicular. As tensões concentradas no ápice do modelo com raiz completa do dente decíduo podem explicar a causa de compressão dos vasos sanguíneos e nervo, o que pode explicar a inflamação/infecção pulpar do incisivo decíduo e consequentemente dos tecidos periapicais

Influence of dental erosion on shear bond strength of ceramic brackets bonded with two different adhesive systems: an in vitro study

This study aimed to analyze the shear bond strength (SBS) of ceramic orthodontic brackets bonded with two different adhesive systems to intact and eroded teeth. Ceramic brackets were bonded to 72 bovine central incisors divided into four groups, defined by two study factors: enamel condition (control group, kept in artificial saliva; and experimental group, eroded by using immersion cycles in Coke™ for 90 seconds, every six hours for five days), and adhesive system type (Transbond™ XT or Transbond™ Plus Color Change). Polycrystalline ceramic brackets were adhesively fixed on all specimens using the same light curing protocol. SBS was tested using 0.5 mm/min and the failure mode was classified. SBS data was analyzed using two-way ANOVA followed by Tukey test. The adhesive remnant index (ARI) scores were analyzed using Kruskal-Wallis test with Dunn's post-hoc pairwise comparison (α=0.05). Percentages of ARI scores between the groups were compared by Fisher’s exact test. Spearman's correlation coefficient was applied to investigate the correlation between ARI scores and SBS values. Only the adhesive system factor had significant effect on SBS (p=0.014), Transbond™ Plus Color Change showing higher values. No significance was found for enamel condition (p=0.665) or the interaction between adhesive system and enamel condition (p=0.055). ARI scores frequencies differed between groups (p<0.001). The median ARI scores were statistically different for most comparisons among the groups. However, no significant correlation was found between ARI scores and SBS. In conclusion, the type of adhesive system affected the SBS of ceramic brackets to dental enamel, but the enamel condition, intact or eroded, had no significant effect. There was no correlation between ARI scores and SBS values, although eroded enamel tended to retain more adhesive after bracket removal

Effect of the type of dental trauma and splint on mixed and permanent dentition – finite element stress analysis

Traumatic dental injuries (TDI) are a public health problem, due to its high prevalence and recurrence rate, mainly in young patients. TDI's treatment also involves high cost, complex treatment and it needs long-term follow-up. However, there are still a lack of evidence of the biomechanical behavior of splinting after TDI in mixed and permanent dentures and consequences during splinting removal on enamel. In severe dental trauma injuries, it is extremely important the reposition and splinting of the injured tooth, but the stiffness, stability and the extension of the splint on the different ages still induces uncertainty and generates a diversity and non-unified protocols. Besides that, the removal procedures of the dental splints are still based in empirical decisions. This thesis was structure in three specific aims. First Aim: Evaluate the effect of different types of semi-rigid splint in patient specific three-dimensional model, generated from a cone-beam tomography, simulating a permanent avulsed incisor on strain and stress distribution on traumatized tooth and at adjacent teeth and dentoalveolar structures. Second Aim: To evaluate the effect on mobility of splint materials and extensions for an avulsed central incisor, stabilized with and without the adjacent incisor under intrusive and extrusive loading under different periodontal ligament (PDL) conditions. Third Aim: To evaluate in an experimental in vitro the preventive effect of iatrogenic damage caused to the enamel in the removal of dental containment varying the violet light illumination and the type of rotating instrument. These objectives are significantly crucial for the possible generation and simplification of protocols in the choice and removal of the splint for dental trauma cases, in order to facilitate the treatment and clinical management of these patients.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas GeraisTese (Doutorado)O traumatismo dentoalveolar constitui problema de saúde pública devido a sua elevada frequência, por envolver pacientes jovens, pelos custos e complexidade do tratamento e ainda pela necessidade de acompanhamento por longos períodos. Quando ocorre algum tipo de traumatismo severo como a avulsão, o reposicionamento e contenção dental se fazem necessários. A rigidez, estabilidade e extensão das contenções nas diferentes faixas etárias gera extrema diversidade de protocolos. Porém, ainda se evidencia carência de informações quanto ao comportamento biomecânico das contenções após evento de traumatismo dentoalveolar em pacientes na fase de dentição mista e dentadura permanente. Além disso, o procedimento de remoção destas contenções ainda pode ser considerado empírico pelo cirurgião-dentista, sem, no entanto, se basear em evidência científica. Esta tese se estrutura em três objetivos específicos: Objetivo 1: Avaliar o efeito de diferentes tipos de contenção semirrígida em modelo tridimensional simulando incisivo permanente avulsionado na distribuição de tensões e deformações no dente traumatizado e nas estruturas dentoalveolares adjacentes. Objetivo 2: Avaliar o efeito da extensão da contenção em modelos simulando dentadura mista com diferentes estágios de rizólise por meio de modelo de elementos finitos tridimensionais de impacto dinâmico. Objetivo 3: Avaliar de forma experimental in vitro o efeito preventivo de dano iatrogênico causado ao esmalte na remoção de contenção dental variando a iluminação de luz violeta e o tipo de instrumento rotatório. Estes objetivos são significativamente cruciais para a possível geração e simplificação de protocolos na escolha do tipo contenção ideal e sua remoção para casos de traumatismo dentoalveolar, buscando assim, agregar evidência ao tratamento e manejo destes pacientes.2024-08-1

Polymerization shrinkage stress of composite resins and resin cements – What do we need to know?

Abstract Polymerization shrinkage stress of resin-based materials have been related to several unwanted clinical consequences, such as enamel crack propagation, cusp deflection, marginal and internal gaps, and decreased bond strength. Despite the absence of strong evidence relating polymerization shrinkage to secondary caries or fracture of posterior teeth, shrinkage stress has been associated with post-operative sensitivity and marginal stain. The latter is often erroneously used as a criterion for replacement of composite restorations. Therefore, an indirect correlation can emerge between shrinkage stress and the longevity of composite restorations or resin-bonded ceramic restorations. The relationship between shrinkage and stress can be best studied in laboratory experiments and a combination of various methodologies. The objective of this review article is to discuss the concept and consequences of polymerization shrinkage and shrinkage stress of composite resins and resin cements. Literature relating to polymerization shrinkage and shrinkage stress generation, research methodologies, and contributing factors are selected and reviewed. Clinical techniques that could reduce shrinkage stress and new developments on low-shrink dental materials are also discussed

Selective carious tissue removal and glass ionomer liner reduction of pulp stress in bulk fill resin composite restorations

Agência(s) de fomento: CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico; FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais e CAPES - Finance code 001 - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior.Este estudo foi realizado no Centro de Pesquisa em Biomecânica, Biomateriais e Biologia Celular – CPBIO/FOUFU.Link para acesso ao trabalho: https://www.scielo.br/j/bor/a/cvLj4XkBRqfvtNzdSJSxfJh/?lang=enTo evaluate the effect of selective or nonselective carious tissue removal and the use of a resin-modified glass ionomer (RMGIC) liner under bulk fill resin composite restoration on the stress at the pulp chamber, the elastic moduli of hard, firm, soft and intact dentin were calculated using nanoindentation. Post-gel shrinkage of the bulk fill resin composite and RMGIC were determined using the strain- gauge method. Six finite element models were created by using digital radiography with the combination of two study factors: a) carious tissue removal: selective removal or nonselective removal of carious tissue, and b) use of RMGIC liner: with or without 1.0 mm of RMGIC liner. The modified von Mises stresses (mvm) (MPa) were extracted on the nodes of the internal wall of the pulp ceiling chamber at 100 N occlusal loading. Data were analyzed descriptively and recorded quantitively. Both study factors influenced the stress distribution. The mvm stress during the restorative procedure was higher for nonselective carious tissue removal without RMGIC (25.9 MPa) and lower for selective carious tissue removal associated with RMGIC (13.5 MPa). The dentin elastic modulus increased from soft carious (3.6 0.3 MPa) to firm carious (5.2 1.0 MPa) to hard carious (10.9 1.2 MPa) to intact dentin (22.7 3.0 MPa). Molars with carious lesions showed high mvm stress at the pulp ceiling (89.6 MPa) and at fragilized coronal structure remaining. Selective carious tissue removal followed by restoration using a Vitrebond liner and Tetric N-Ceram Bulk fill reduced the stress at the pulp chamber ceiling.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoTrabalho de Conclusão de Curso (Graduação)Avaliar o efeito da remoção seletiva ou não seletiva de tecido cariado e o uso de proteção com ionômero de vidro modificado por resina (RMGIC) sob restauração de resina composta bulk fill na distribuição de tensões no teto da câmara pulpar. O módulo de elasticicidade da dentina rígida, consistente, amolecida e intacta foram calculados usando nanoindentação. A contração pós-gel da resina composta bulk fill e RMGIC foram determinadas utilizando o método de extensometria. Seis modelos de elementos finitos foram criados usando uma radiografia digital com a combinação de dois fatores de estudo: a) remoção de tecido cariado: remoção seletiva ou não seletiva de tecido cariado, e b) uso de proteção RMGIC: com ou sem proteção de 1,0 mm de RMGIC. As tensões de von Mises modificadas (mvm) (MPa) foram extraídas nos nós da parede interna da câmara do teto pulpar com carga oclusal de 100 N. Os dados foram analisados descritivamente e registrados quantitativamente. Ambos os fatores do estudo influenciaram a distribuição de tensão. A tensão mvm durante o procedimento restaurador foi maior para remoção não seletiva de tecido cariado sem RMGIC (25,9 MPa) e menor para remoção seletiva de tecido cariado associado ao RMGIC (13,5 MPa). O módulo de elasticidade da dentina aumentou de cárie amolecida (3,6 ± 0,3 MPa) para cárie consistente (5,2 ± 1,0 MPa) para cárie rígida (10,9 ± 1,2 MPa) e para dentina intacta (22,7 ± 3,0 MPa). Molares com lesões de cárie apresentaram alta tensão mvm no teto pulpar (89,6 MPa) e no restante da estrutura coronária fragilizada. A remoção seletiva de tecido cariado seguida da restauração usando proteção com Vitrebond e Tetric N-Ceram Bulk fill reduziu a tensão no teto da câmara pulpar.2024-07-1