Modelação 3D de uma mandíbula humana. Análise de elementos finitos em actividade mastigatória

A mandíbula humana é uma estrutura anatómica de grande complexidade biomecânica. Vários autores 1-3 desenvolveram malhas de elementos finitos, com diferentes graus de complexidade, para efectuar análise de tensões instaladas neste osso mediante determinadas condições. Pretendeu-se com este estudo optimizar a malha desenvolvida por Reis Campos2, através da inserção dos músculos envolvidos na mastigação

Mechanical behaviour of dental composite filling materials using digital holography

One of the most common clinical problems in dentistry is tooth decay. Among the dental filling materials used to repair tooth structure that has been destroyed by decay are dental amalgam and composite materials based on acrylics. Dental amalgam has been used by dentists for the past 150 years as a dental restorative material due to its low cost, ease of application, strength, durability, and bacteriostatic effects. However its safety as a filling material has been questioned due to the presence of mercury. Amalgam possesses greater longevity when compared to other direct restorative materials, such as, composite [1]. However, this difference has decreased with continual development of composite resins [2]

Análise por elementos finitos do comportamento mecânico de uma mandíbula humana parcialmente edêntula em função da densidade óssea trabecular

Purpose: To present a methodological procedure to obtain the geometric and discrete models of a human mandible for numerical simulation of the biomechanical behavior of a partially edentulous mandible as a function of cancellous bone density. Methods: A 3D finite element method was used to assess the model of a partially edentulous mandible, Kennedy Class I, with dental implants placed at the region of teeth 33 and 43. The geometric solid model was built from CT-scan images and prototyping. In the discrete model a parametric analysis was performed to analyze the influence of cancellous bone density (25 %, 50 %, 75 %) on the development of mandibular stress and strain during simulation of masticatory forces in the anterior region. Results: Maximum von Mises stress and equivalent strain values in cancellous bone were found close to the loading area (masticatory forces). The peak stress and strain values occurred in the mandibular anterior region, and for the same masticatory force the equivalent stresses increased with bone density. Conclusion: The results suggest that the stresses and strains developed in the mandibular model were affected by cancellous bone density during the simulation of masticatory activity. Objetivo: Apresentar uma metodologia para modelamento geométrico de uma mandíbula humana e obtenção de um modelo discreto para simular numericamente o comportamento biomecânico de uma mandíbula parcialmente edêntula em função de diferentes densidades do osso trabecular. Metodologia: Utilizou-se o método de elementos finitos 3D para realizar um estudo numérico sobre um modelo de mandíbula humana, desdentada parcial tipo Classe I de Kennedy, com implantes nas regiões dos dentes 33 e 43. O modelo sólido geométrico foi determinado por tomografia computorizada e prototipagem. No modelo discretizado foi realizada uma análise paramétrica para verificar a influência da densidade óssea do osso trabecular (25 %, 50 %, 75 %) no desenvolvimento de tensões e deformações da mandíbula durante a aplicação de forças mastigatórias na região anterior. Resultados: As tensões máximas de von Mises e deformações equivalentes no osso trabecular foram desenvolvidas próximo às regiões de aplicação das forças de mordida. Os picos de valores de tensões/deformações localizaram-se na região anterior da mandíbula, sendo que, para o mesmo valor de esforço de mordida, as tensões equivalentes aumentaram com a densidade óssea. Conclusão: Os resultados sugerem que as tensões e deformações desenvolvidas no modelo mandibular testado foram afetadas pelo grau de densidade do osso trabecular durante simulação de atividade mastigatória

Influência do osso trabecular no comportamento biomecânico de uma mandíbula humana em actividade mastigatória

A mandíbula humana é um dos elementos anatómicos de difícil análise biomecânica, pois combina, com uma elevada sofisticação, uma complexa geometria que inclui osso cortical e trabecular, tecido dentário, ligamentos, nervos e vasos sanguíneos. Neste artigo é efectuado um estudo numérico sobre um modelo de um desdentado com implantes, detenninado por tomografia computorizada. É efectuada uma análise paramétrica para verificar a influência das propriedades do osso trabecular no comportamento biomecânica da mandíbula durante actividade mastigatória. O resultado da deformação permite concluir que a actividade de ósseo integração é mais adequada para maiores valores de densidade do tecido ósseo. Os resultados demonstram ainda que para o mesmo valor de esforço de mordida, as tensões equivalentes crescem com a densidade do tecido

Aplicação de técnicas de mecânica experimental na investigação em medicina dentária

A interdisciplinaridade é fundamental na evolução da investigação científica em Medicina Dentária. Nesse sentido, o grupo da Prótese Dentária e Oclusão da Faculdade de Medicina Dentária da Universidade do Porto tem desenvolvido uma colaboração estreita com duas instituições ligadas à área da Engenharia: • Laboratório de Ótica e Mecânica Experimental (LOME - Director Prof. Doutor Mário Vaz), do Instituto Nacional de Engenharia e Gestão Industrial (INEGI) sediado na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP). • Departamento de Mecânica Aplicada da ESTIG - IPB. (Prof. Doutor Paulo Piloto

Estudo do comportamento mecânico dos compósitos de restauro dentário utilizando técnicas ópticas

Os materiais compósitos são hoje em dia cada vez mais utilizados no restauro dentário. Estes materiais substituíram as tradicionais amálgamas que apresentavam alguns inconvenientes. Apesar das vantagens no uso destes novos materiais existem ainda alguns problemas a resolver, nomeadamente a sua contracção durante o processo de cura. Desta forma surgem tensões nos dentes restaurados, podendo originar dano estrutural. Pretende-se com este trabalho estudar o processo de contracção dos compósitos dentários utilizando as técnicas ópticas, holografia digital, ESPI e correlação de imagem que demonstraram estar bem adaptadas a este estudo. É ainda apresentado um estudo comparativo utilizando diferentes materiais compósitos, bem como um estudo numérico com simulação por elementos finitos

Metal ceramic fixed partial denture: fracture resistance

Metal ceramic fixed Partial dentures (FPD) are suitable to increase fracture resistance presenting higher clinical longevity. This type of prosthesis is mainly used when a great number of teeth replacements are need. The FPD under analysis is represented iii figure 1, defined by a metallic infrastructure (titanium) and by a ceramic coating

Experimental measurement of the displacement field on a mandible in vitro

This paper presents an attempt to obtain the displacement field produced in a human mandible during the mastication. This information is of crucial importance in the stress estimation. Rubber bands fixed on mandible bone are used to simulate muscles and tendons being the load applied at the incisive teeth and controlled by a load cell. The temporomandibular joint and ligaments are implemented through the fixation of the mandible to a mechanic rig. The global boundary conditions were defined according to the anatomic model. The in-plane ESPI (Electronic Speckle Pattern interferometry) technique [1] is used for the measurement of flue global displacement field at mandible surface. The numerical simulation of the 3D modal mandible [2], which includes the cortical and spongeous bone, is performed using a commercial finite element method code, Ansys® [3J. The figure 1 shows the experimental results with ESPI and the numerical simulation

I-123-FP-CIT SPECT in dementia with Lewy bodies, Parkinson's disease and Alzheimer's disease: a new quantitative analysis of autopsy confirmed cases

Purpose The aim of this study was to re-evaluate the differentiation of patients with dementia with Lewy bodies (DLB) from Alzheimer's disease (AD) and Parkinson's disease (PD) using a quantitative analysis of I-123-FP-CIT SPECT scans.Methods Thirty-six patients with in vivo I-123-FP-CIT SPECT and neuropathological diagnoses were included. Based on neuropathological criteria, patients were further subclassified into nine AD, eight DLB, ten PD and nine with other diagnoses. An additional 16 healthy controls (HC) scanned with I-123-FP-CIT SPECT were also included. All images were visually assessed as normal versus abnormal uptake by consensus of five nuclear medicine physicians. Bihemispheric mean was calculated for caudate binding potential (CBP), putamen binding potential (PBP) and putamen-to-caudate ratio (PCR).Results Patients with DLB had significantly lower CBP and PBP than patients with AD and significantly higher PCR than patients with PD. Qualitative visual analysis of the images gave an accuracy of 88% in the evaluation of the status of the nigrostriatal pathway considering all individuals, and 96% considering only the patients with PD, AD and DLB. Quantitative analyses provided a balanced accuracy of 94%, 94% and 100% in binary classifications DLB versus AD, DLB versus PD and PD versus AD, respectively, and an accuracy of 93% in the differentiation among patients with DLB, AD and PD simultaneously. No statistically significant differences were observed between the AD and HC.Conclusions This study demonstrates a very high diagnostic accuracy of the quantitative analysis of(I-123-FP-CIT SPECT data to differentiate among patients with DLB, PD and AD.Neuro Imaging Researc