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Pesquisadores desenvolvem software que analisa perda óssea provocada por contato prematuro

Publicado em 01 maio 2018

Os mecanismos referentes às alterações ósseas causadas por mudanças microscópicas nas tensões e deformações do tecido ósseo ainda não haviam sido completamente caracterizados na literatura científica. Porém, um estudo realizado por pesquisadores da Faculdade de Odontologia de Piracicaba (FOP) da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) teve como finalidade desenvolver um modelo computacional- que simula a ação do contato prematuro, aumentando a compreensão sobre as perdas no osso alveolar, que sustenta o dente. A pesquisa que teve apoio da Fapesp, por meio do projeto "Remodelação óssea e análise biomecânica do osso alveolar maxilar em ratos com sobrecarga mastigatória" mostrou inicialmente - a partir da experimentação em ratos - que quando há contato prematuro há expressão de proteínas na mesma região onde ocorre a perda óssea.

Uma das coordenadoras do Laboratório de Pesquisa em Mecanobiologia da FOP, Ana Claudia Rossi, explica que as pesquisas envolvendo os tópicos biomecânica craniofacial, que utilizam métodos computacionais, e a remodelação óssea, que usam análises experimentais/ laboratoriais, já vinham sendo realizadas pelo grupo de professores e pesquisadores da área de Anatomia da FOP-- Unicamp. "Muitos estudos publicados previamente na literatura envolvendo os efeitos das alterações oclusais comprovaram que ocorrem alterações morfológicas tanto no ligamento periodontal quanto no osso alveolar, a partir de diferentes métodos experimentais. Por ser, além de tudo, um processo mecânico, a oclusão e suas alterações necessitam ser compreendidas, para assim entender o porquê das alterações morfológicas encontradas nos tecidos de suporte dos dentes. Com os avanços tecnológicos, nosso grupo iniciou a integração das análises computacionais com as experimentais com o objetivo de responder estas questões".

Desenvolvimento da pesquisa

A pesquisa foi desenvolvida em 4 fases: construção do modelo experimental; análises experimentais/ laboratoriais; as análises computacionais; e, por fim, o cruzamento dos dados experimentais e computacionais. "O modelo experimental foi baseado em estudos já concretizados na literatura, ou seja, um modelo consolidado de alteração oclusal realizado em animais, que, neste caso, utilizamos ratos da linhagem Wistar", relata Ana Claudia. No estudo, os pesquisadores analisaram 50 ratos machos da espécie Rattus norvegicus albinus com dois meses de vida.

40 animais sofreram contato prematuro induzido com a cimentação de apenas 1 milímetro de espessura de fio metálico no primeiro molar superior do lado direito. Os animais foram divididos em quatro grupos de acordo com o período de sete, 14, 21 ou 28 dias após a aplicação do fio metálico. Havia ainda um grupo controle que teve a dentição mantida sem alteração da oclusão. Os animais foram avaliados, experimentalmente, em análises histológicas, Imunohistoquímicas e por imagens a partir de microtomografia computadorizada. "Em seguida, realizamos as análises computacionais, utilizando o método dos elementos finitos que, a partir de uma simulação da mordida (tanto na condição normal, quanto na alteração oclusal), é possível calcular matematicamente a quantidade de deformações que ocorrem nas estruturas dentoalveolares. Assim, os dados biológicos obtidos nas análises experimentais foram cruzados com os dados matemáticos nas análises computacionais".

Resultados

Quanto ao modelo experimental que foi proposto, os resultados corroboraram com o encontrado na literatura, ou seja, a alteração oclusal resultou em alterações morfológicas nos tecidos dentoalveolares, como reabsorções ósseas no septo interradicular, espessamento das fibras do ligamento periodontal e reabsorções radiculares. "Desta forma, foi possível observar que o modelo experimental foi realizado de forma correta. Nos resultados observamos uma interessante relação entre resultados experimentais com os computacionais.

Além de confirmar nossa hipótese do aumento das deformações ósseas de compressão e, consequentemente a resposta biológica exacerbada para a perda óssea e os outros achados descritos acima, no grupo de alteração oclusal, os resultados computacionais mostraram um mapeamento das regiões de maior deformação, distribuída de maneira semelhante com o mapeamento das áreas de reabsorção óssea e dental, assim como na localização das regiões de maior expressão de proteínas relacionadas com estes processos. Por isso, consideramos que o software que realiza a simulação da mordida, tanto na oclusão normal, quanto na oclusão alterada, apresentou importante precisão, do ponto de vista qualitativo".

Ana Claudia conta que o grupo ainda está na fase inicial de buscar um modelo computacional com alta precisão com validação experimental, a ponto de prever os possíveis efeitos da mastigação com alterações oclusais, mas estes resultados iniciais são muito promissores, pois mostra que mesmo um modelo computacional matemático é possível estimar as respostas biológicas. "Nosso objetivo não é só entender como funciona a mecanoestimulação dos tecidos dentoalveolares, mas estabelecer protocolos para a validação de modelos computacionais para, futuramente, estes modelos apresentarem precisão para simular e prever os efeitos de toda mecanobiologia craniofacial envolvida em: instalação de implantes, instalação de próteses, restaurações com os mais variados materiais, fixação de fraturas, movimentos ortodônticos etc.

Nosso maior desafio atualmente está em elaborar um modelo computacional de alta precisão também do ponto de vista quantitativo. Isso significa que buscamos construir modelos computacionais com a caracterização individual para seres humanos, com toda a mecânica dos tecidos craniofaciais específica de determinado indivíduo e seus resultados, para uma simulação computacional prévia de um tratamento específico para um paciente: imagine um dia nós simularmos a instalação de um implante específico para um determinado paciente, com as dimensões corretas, posicionamento correto, material específico para o paciente, prever possivelmente a longevidade do implante, entre outros fatores que aumentem ainda mais a precisão do tratamento".

As pesquisas que envolvem o método dos elementos finitos para simulação computacional de diferentes alterações mecânicas na mastigação, assim como a mecânica de vários tratamentos em reabilitação oral, vêm sendo realizadas de maneira ampla no mundo todo. "Porém, ainda não podemos confirmar, com alta precisão, todos os modelos computacionais. Estamos em fase de aperfeiçoamento, e as análises experimentais/ laboratoriais são fundamen- . tais neste processo para validação destes modelos. Nosso grupo está realizando novos estudos neste assunto em parceria com a Universidade de Chicago nos EUA, onde faremos diferentes tipos de análises, não realizadas no Brasil, para aumentar a precisão dos modelos computacio- . . . na1s, ass1m como ennquecer a interpretação dos resultados nestes modelos. Uma vez obtendo um modelo de alta precisão capaz de gerar resultados compatíveis com a realidade, os modelos poderão até substituir determinados modelos experimentais em animais, ou seja, reduzindo o uso de animais em determinados tipos de estudo"