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

Campos, J.C. Reis

Correia, André

Fernandes, J.C. Sampaio

Piloto, P.A.G.

Vaz, M.A.P.

Biblioteca Digital do IPB

MODELAÇÃO 3D DE UMA MANDÍBULA HUMANA Análise de elementos finitos em actividade mastigatóriaCorreia A1, Reis Campos JC2,Sampaio Fernandes JC3, Piloto P4, e Vaz M51Monitor de Anatomia e Aluno de Doutoramento em Prótese Dentária e Oclusão da FMDUP; 2Professor Auxiliar de Prótese Removível da FMDUP; 3Professor Associado de Prótese Fixa da FMDUP; 4Professor do Instituto Politécnico de Bragança; 5Professor Associado do DEMEGI / FEUPINTRODUÇÃO RESULTADOS .O modelo gerado reproduz com precisão a morfologia e a geometria mandibular. Tensões de von Mises máximas: 8,6 [MPa] (zona anterior). (Fig. 3) Deslocamento máximo: 0,28 [mm] (ângulo mandibular). (Fig. 4)A mandíbula humana é uma estrutura anatómica de grande complexidadebiomecânica. Vários autores 1‐3 desenvolveram malhas de elementos finitos, comdiferentes graus de complexidade, para efectuar análise de tensões instaladas nestePretendeu‐se com este estudo optimizar a malha desenvolvida por Reis Campos2,através da inserção dos músculos envolvidos na mastigação, e efectuar um estudoparamétrico para verificar a influência das propriedades ósseas no comportamento Deformação de von Mises máxima: 0,014 (zona anterior). (Fig. 5) Tensão de compressão máxima: 3,88 [MPa] (zona anterior). (Fig. 6)osso mediante determinadas condições.OBJECTIVOSbiomecânico mandibular.MATERIAL E MÉTODOS Fig. 3 – Tensões equivalente de von Mises, calculadas no osso trabecular.. Fig. 4‐ Deslocamento na direcção do eixo longitudinal, para osso trabecular. TOMOGRAFIA COMPUTORIZADADISCUSSÃO .FORÇA (5,6) VALOR [N]MATERIAIS ISOTRÓPICOS (4)Fig. 1 – Modelo tridimensional em formato STL.Fig. 5 – Deformação equivalente de von Mises para osso trabecular.Fig. 6 – Tensão na direcção longitudinal para osso trabecular. RECONSTRUÇÃO 3D(Programa de conversão)MALHA DE ELEMENTOS FINITOS(Ansys®)A construção de uma malha de elementos finitos, representando as diferentesestruturas envolvidas na actividade mastigatória, permite estudar deslocamentos,tensões e deformações geradas no osso mandibular em face das simulaçõesefectuadas 1,3. As tensões e deformações verificadas neste modelo reflectem ainfluência das inserções dos músculos da mastigação.Mordida 220Temporal 235Masseter 151Pterigoideu medial 145Digástrico desprezávelMaterial  Mód. Elasticidade C. PoissonOsso Cortical13,60 [GPa] 0,30Osso Trabecular1,36 [GPa] 0,45Coroas Cerâmica2,26 [GPa] 0,45Implantes 110,00 [GPa] 0,35Tab.1 – Propriedades elásticas dos materiais. Tab.2 – Forças envolvidas na actividade mastigatória.CONCLUSÃO .A aplicação de modelos computacionais em situações de engenharia clínica é umaopção prometedora no estudo da biomecânica mandibular, com a possibilidade deanalisar diferentes posições e geometria de implantes, novos materiais ou novassoluções que optimizem o valor das tensões e deformações no comportamentoglobal da mandíbula em qualquer tipo de actividade e em particular na actividadeti tó iFig. 2 – (esq.) Modelo discreto, com simetria, com osso cortical e trabecular, implantes e coroas de cerâmica ; (centro) Modelo discreto, com simetria, para osso trabecular ;  (dir.) Modelo discreto, com simetria, do osso trabecular, com implantes e dentes artificiais.f í l l íb l l l f áBIBLIOGRAFIA(1)  Choi AH, Ben‐Nissan B, Conway RC. Three‐dimensional modelling and finite element analysis of the human mandible during clenching. Australian Dental Journal 2005;50(1):42‐8.(2)  Reis Campos J.C. Estudo mediante procedimentos holográficos, de extensometria e fotoelasticidade das zonas de pressão nas extensões distais das próteses parciais removíveis Faculdade de Medicina Dentária da Universidade do Porto; 2005.(3) Van Staden R, Guan H, Loo Y. Application of the finite element analysis in dental implant research. Compute Methods Biomech Biomed Engin 2006;9(4):257‐70.(4) Renato Camargo. Análise comparativa pelo método dos elementos finitos bidimensional das tensões geradas nas estruturas de suporte de prótese parcial removível de extremidade livre inferior sobre rebordo residual ascendente distal e descendente distal" dissertação apresentada à Faculdade de Odontologia da Universidade de São Paulo para obtenção do título de mestre, Brasil, 2005. (5) Nickel, J.C.; Iwasaki, L.R.; Walker, R.D., Mclachlan, K.R.; McCall Jr., W.D.; “Human Masticatory Muscle Forces During Static Biting”; Journal Dent. Res. 82 (3), 212‐217, 2003.(6) Inou N., Koseki M., Tanizaki H., Maki K.;” Development of the support system for individual stress analysis of a bone”, proceedings of Computer Methods in Biomechanics & Biomedical Engineering ‐ 5, 109A(CD‐ROM), Madrid, 2004.mas ga r a.Nota: não  oi poss ve  mode ar uma mand u a comp eta por  imitações de processamento in orm tico.Título: Modelação 3D de uma mandíbula humana. Análise de elementos finitos em actividade mastigatória. Autores: A. Correia, J.C. Reis Campos, J.C. Sampaio Fernandes, P. Piloto e M. Vaz  Contactos: André Correia. Aluno de Doutoramento em Prótese Dentária e Oclusão da FMDUP. Assistente Convidado de Anatomia da FMDUP. Serviço de Anatomia da Faculdade de Medicina Dentária da Universidade do Porto. Rua Dr. Manuel Pereira da Silva. 4200-392 Porto. acorreia@fmd.up.pt (913465910)    Introdução: 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. Material e Métodos: Realizou-se uma reconstrução 3D de uma mandíbula humana desdentada parcial com implantes nos caninos, através de uma tomografia computorizada (TC), posteriormente convertida numa malha de elementos finitos (ANSYS®), onde se efectuou um estudo paramétrico para verificar a influência das propriedades ósseas no comportamento biomecânico mandibular. Resultados: O modelo gerado reproduz com precisão a morfologia e geometria mandibular. Os valores máximos das tensões foram observados na zona anterior, enquanto que o deslocamento máximo, na direcção vertical, foi identificado no ângulo gónico. Discussão: A construção de uma malha de elementos finitos, representando as diferentes estruturas envolvidas na actividade mastigatória, permite estudar movimentos mandibulares, tensões e deformações geradas no osso mandibular em face das simulações efectuadas 1,3. Conclusão: A aplicação de modelos computacionais em situações de engenharia biomédica é uma opção prometedora no estudo da biomecânica mandibular, com a possibilidade de analisar tensões e deformações localizadas.   BIBLIOGRAFIA  (1) Choi AH, Ben-Nissan B, Conway RC. Three-dimensional modelling and finite element analysis of the human mandible during clenching. Australian Dental Journal 2005;50(1):42-8. (2) Reis Campos J.C. Estudo mediante procedimentos holográficos, de extensometria e fotoelasticidade das zonas de pressão nas extensões distais das próteses parciais removíveis Faculdade de Medicina Dentária da Universidade do Porto; 2005. (3) Van Staden R, Guan H, Loo Y. Application of the finite element analysis in dental implant research. Compute Methods Biomech Biomed Engin 2006;9(4):257-70.   

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

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

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