WO2016075639A1 - Equipamento, processo de determinacao do tempo de foto-ativacao para a fotopolimerizacao de cimentos de restauracoes odontologicas indiretas e usos - Google Patents

Equipamento, processo de determinacao do tempo de foto-ativacao para a fotopolimerizacao de cimentos de restauracoes odontologicas indiretas e usos Download PDF

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light
curing
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indirect
porcelain
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Jadson CLÁUDIO BELCHIOR
Luis Fernando MORGAN DOS SANTOS
Rodrigo DE CASTRO ALBUQUERQUE
Maria Esperanza CORTEZ SEGURA
Júlio Cesar DILLINGER CONWAY
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Universidade Federal De Minas Gerais - Ufmg
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Definitions

  • the present invention relates to an equipment and method for determining the photoactivation time from the prior measurement of the amount of light transmitted in translucent materials, preferably dental materials, using intelligent systems, preferably RNAs (artificial neural networks).
  • the present invention allows the user (for example, a clinician) to measure, in indirect restorations (made in dental laboratories), the amount of light energy immediately prior to cementation, quantitatively, simply and rapidly, in in real time and specifically for each restoration.
  • the use of the equipment and process of the present invention allows the calculation of the curing time required for the indirect restoration to be cemented, increasing the productivity of the restorations; or, it verifies the possibility of using a light-dependent cement for its chemical reaction to be processed efficiently and subsequently allows no marginal infiltration or cohesive failure of the cement that needs to be adequately light cured; thus increasing the durability of the restored element.
  • J Prosthet Dent 2010; 104: 6-12; Duran I, Guler AU, Light transmission of zirconia ceramics with different colors and thicknesses, Journal of Dental Sciences (2012), http://dx.doi.org/10.1016/jjds.2012.04.003) may be insufficient and therefore inefficient , in most situations for the clinical curing time recommended by the manufacturers.
  • double polymerization cements are indicated to have some similar characteristics of the two other types, ie longer working time, color stability and lower light energy dependence (Cardash HS, Baharav H, Pilo R, Ben-Amar A The effect of porcelain color on the hardness of luting composite resin cement (J Prosthet Dent 1993; 69: 620-3).
  • these dual polymerization cements also depend on adequate amounts of light for their complete polymerization reaction (Tango RN, Sinhoreti MAC, Run AB, Schneider LFJ, Kimpara ET, Run-Nephew L. Knoop hardness of dental resin cements: Effect Polymer Testing 2007; 26: 268-73; Meng X, Yoshida K Atsuta M.
  • Clinical light curing time for curing or dual curing cements is not yet well established in the literature, especially when the thickness of porcelain is greater than 2 mm and can vary widely considering the variability in composition (porcelain or ceramic) and colors (Akgungor G, Akkayan B, Gaucher H. Influence of ceramic thickness and polymerization mode of a resin luting agent on early bond strength and durability with a lithium dissilicate-based ceramic system J Prosthet Dent 2005; 94: 234-41; Meng X, Yoshida K, Atsuta M.
  • the intensity of transmitted light is also strongly influenced by the thickness of porcelain (Rasetto FH; Light transmission through all-ceramic dental materials: A pilot study. J Prosthet Dent 2004; 91: 441-6; Tango RN; Hardness of dental resin cements: Effect of veneering material and light curing methods. Polymer Testing 2007; 26: 268-73. This is justified by the principles of light intensity attenuation in solid bodies (Beer Lambert's Law). Thickness is the main factor affecting light transmission (Peixoto RTRC, Paulinelli VMF, Sander HH, Lanza MD, Cury LA, Poletto LTA. Light transmission through porcelain.
  • Porcelain may receive a different number of burns depending on the technique used for making or correcting.
  • the number of burns has the potential to interfere with the color / opacity of the porcelain, so it may interfere with its translucency and, consequently, light transmission.
  • O'Keefe et al. In 1991 (O'Keefe KL, Pease PL, Herrin HK. Variables affecting the spectral transmission of light through porcelain veneer samples. J Prosthet Dent 1991; 66: 434-438), showed that when porcelain received more than five burns, a slight change was detected and these changes were dependent on the type of porcelain. Therefore, if the clinician uses some standard procedure for the light curing process, the result may be compromised, especially in its functional aspects such as retentive mechanical characteristics and marginal sealing.
  • these metal-free indirect restorations can undergo a variable number of burns depending on the number of colors, effects and corrections. Decreased translucency for each material related to the number of burns may promote changes in light transmission and require further study.
  • translucency is the different levels of opacity up to transparency (Powers JM. Restorative dental materials. 12th ed. St. Louis: Mosby; 2006. p. 35 ⁇ 12).
  • the translucency of porcelain / ceramic restorations is directly related to their crystal structure, color and thickness.
  • Differences in translucency between porcelain can be explained by chemical structure, differences in material composition, and different methods of making and processing the porcelain crystal structure. Irregularities in phase distribution, air defects and "bubbles", particle size relative to light wavelength, different refractive indices between particles, and their chemical nature can result in light scattering across porcelain.
  • the translucency decrease follows this order: those of alumina; those reinforced with leucite; alumina and lithium disilicate; aluminum magnesium and the most translucent feldspar porcelain (Heffernan MJ, Aquilino SA, Diaz-Arnold AM, Haselton DR, Stanford CM, Vargas MA. Relative translucency of six aliphatic systems. Part I: core materials. Journal of Prosthetic Dentistry 2002 ; 88: 4-9; Baldissara P, Llukacej A, Ciocca L, Valandro FL, Scotti R. Translucency of Zirconia Copings Made with Different CAD / CAM Systems (J Prosthet Dent 2010; 104: 6-12).
  • Nalcaci et al. (Nalcaci A, Kucukesmen C, Uludag B. Effect of high-powered LED polymerization on shear bond strength of a light-polymerized resin luting agent to ceramic and dentin. J Prosthet Dent 2005; 94: 140-145) found resistance to similar shear in samples exposed to halogen light (600 mW / cm 2 ) continuously for 40 seconds or high power LED light (1 100 mW / cm 2 ) in exponential mode for 20 seconds. Two other different light curing modes, LED pulse or fast, showed significantly lower bond strength than halogen light or exponential LED.
  • the average standard light curing time recommended for all restorations by the cement / ceramic manufacturers and accepted by the dental community is 20 to 40 seconds (Matos, IC. Influence of activation mode and a simulated porcelain restoration on degree of conversion and surface hardness of a dual cure self-adhesive resin cement (Rio de Janeiro, 2008; sn: 1 18p). However, this time proposed by the manufacturers is neither correct nor accurate for most cementing processes. In addition, the different light transmission patterns between different types of porcelain in terms of composition, color and thickness are well known.
  • RNA artificial neural network
  • the basic building block of RNA is the artificial neuron, a simple mathematical model of the biological neuron.
  • RNA's are constructed, for example, through layers of neurons.
  • the neurons in the input layer represent the inputs of the problem.
  • the output layer displays the network prediction.
  • the complexity of the network is the intermediate layer, which can effectively be composed of a single intermediate layer or several layers in which each layer can consist of several artificial neurons.
  • RNA can be trained with known input and output data, and after the supervised training / learning process, the process can be validated.
  • the process can predict the behavior of a given input that was not used in the training set.
  • the stage of Training is therefore about finding the optimal configuration that produces the smallest learning error that will non-linearly correlate input and output data in the supervised learning process.
  • RNA's have been used to solve numerous problems in various fields of science, and in particular in the field of biomedicine.
  • RNA's were successfully used to model and predict the relationship between systolic blood pressure and glucose (Conway JCD, Lavorato SN, Wedge VF, Belchior JC. Modeling of the relationship between systolic blood pressure and glucose with the magnesium ion present in the blood plasma: an approach using artificial neural networks Health (Irvine) 2009; 1: 21 1 -219).
  • a recent study used the RNA approach to study the predictive and shear forces in dental adjustment of indirect ceramic restorations (Peng, Jianhui; Song, Xiaofei; Yin, Ling. neural network (Advanced Materials Research 201 1; 152-153).
  • mwsld 66666UF6EVsSyXTtOxT2LxM_EVtQEVs6EVs6EVs6E666666; and http://www.ivoclarvivadent.us/en-us/p/dental-professional/products/luting -material/adhesive-lutingcomposite / variolink-ii; accessed 01/10/2014) without any prior assessment / measurement for all variations of type, thickness and color of indirect restorations. In addition, there is no process or equipment capable of measuring the exact light curing time for each indirect restoration specifically prior to its cementation.
  • the present invention quantitatively addresses this gap by providing specific data for different thicknesses, combinations of compositions and colors. Therefore, it is proposed an equipment and a process that uses previous transmitted light intensity laboratory data and intelligent systems, preferably the Artificial Neural Networks (RNA), to calculate the curing time required for each restoration within the various variables such as: color , thickness, chemical composition and number of burns.
  • RNA Artificial Neural Networks
  • the clinician can, upon receiving his indirect (laboratory-made) restorations, measure the amount of light needed to be transmitted for a specific restoration and adjust the customized light curing time for each individual cementing job; contributing through this new process of measurement and measurement in the clinical fixation stage avoiding losses of the appropriate and functional specific characteristics in the final result of each restoration.
  • the developed equipment, object of the present invention is intended to overcome this deficiency, being able to quantitatively determine the curing time to be applied in each specific restoration thus increasing the process efficiency as well as reducing future damages arising from the subpolymerization. Therefore, the proposed equipment and method address the lack of means of quantitatively inferring light intensity in dental processes, as well as the time of irradiation of the dental light curing process through certain material with the objective of curing cements and others.
  • the present invention consists of equipment and a process based on an intelligent system (preferably via RNAs, or use of genetic algorithms, fuzzy logic, radial base functions, or Hopefiled networks) capable of quantitatively measuring real time.
  • an intelligent system preferably via RNAs, or use of genetic algorithms, fuzzy logic, radial base functions, or Hopefiled networks
  • the curing time required for the effective cementation of indirect restorations made in dental laboratories, whether in light curing, self-curing and double-curing cements (ceramics, porcelain or polymers) or even contraindicating a light-dependent cement for light curing, allowing the dental surgeon to quickly and simply quantify the intensity of light (amount of luminous energy) specific to each restoration on site (in-office) to be used individually for each indirect restoration.
  • the invention also allows the user to indicate the type of cement for the chemical reaction, that is, whether he can / should use light curing, self-curing and double-curing cements (ceramics, porcelain or polymers).
  • Figure 1 - Describes, in block diagram form, the equipment (object of the present invention) for the determination, in situ, and in real time of exposure time for indirect RNA restorations.
  • Figure 2 - Shows the experimental results (highlighted in Table 3) of the luminous power (percentage of transmitted light) in (MW / cm 2 ) and the required light curing time of a leucite ceramic sample in seconds.
  • the smaller graph shows the detail of the curve in the range. from 20 to 200 MW / cm 2 .
  • Figure 3 Shows the result of the cubic interpolation technique (Leucite ceramics: power x time) applied to the experimental data in Table 3. This interpolation was used to increase the amount of data for RNA training. This allowed greater precision in the training procedure. The smaller graph shows the curve detail in the range of 20 to 200 MW / cm 2 .
  • Figure 4 - Represents the comparison between the actual results represented by the experimental data (Philips et al., 2005, subtitle: ⁇ ) and those predicted by RNA (Artificial Neural Network, subtitle +), for the leucite ceramic sample and feldspar pottery.
  • Figure 5 Illustrates the metallic matrix used to standardize the procedure for obtaining light transmission data (Table 3) which is complemented by literature data (Table 4), which are used for the network training process. neural.
  • Table 3 represents the light curing apparatus;
  • base or bottom where the ceramic discs were housed and the power meter sensor positioned;
  • intermediate structure which varies in height according to the thickness of the ceramic disc evaluated; and
  • the tip of the curing apparatus has been inserted.
  • Figure 6 Shows the configuration of RNA used in the prototype. It has one input neuron (n LNA), which corresponds to unabsorbed light (LNA), 32 inner layer neurons (n1 through n32), responsible for all network processing, and one output neuron (n TFA), which corresponds to the desired photo activation time.
  • n LNA input neuron
  • LNA unabsorbed light
  • n TFA output neuron
  • the present invention relates to a photoactivation time determination apparatus and method, shown schematically in Figure 1, which previously measures the amount of light to be transmitted in translucent materials, preferably dental materials, using a measurement system based on intelligent systems (preferably via RNAs, but also genetic algorithms, fuzzy logic, radial base functions, or Hopefiled networks).
  • the present invention allows the user (for example, a clinician) to measure, in indirect restorations (made in dental laboratories), the amount of light energy needed immediately before cementing, in a quantitative, simple and quick manner. on-site, in real time and specifically for each restoration.
  • the present invention calculates the curing time required for the indirect restoration to be cemented, increasing the productivity of the restorations; or, it verifies the possibility of using a light-dependent cement for its chemical reaction to be processed efficiently and subsequently allows no marginal infiltration or cohesive failure of the cement that needs to be adequately light cured; thus increasing the durability of the restored element.
  • Figure 1 illustrates the block diagram of the equipment, the function of which is to allow a dental professional to determine in advance (before performing the cementing procedure) the appropriate exposure time of the incident light through a dental porcelain before put it on the patient.
  • Figure 1 shows the representative flowchart of the equipment, where all its blocks and subblocks are described and in which the flow of information can be visualized from its entry in block (1), until the result display in block (5). .
  • - block (4) controller board, where the blocks (5), (6), (7), (8), (9) and (10) are coupled, where: - block (5): alphanumeric display;
  • ADC analog to digital converter
  • CPU central processing unit
  • - block (8) nonvolatile memory
  • the process of measuring the light intensity transmitted through indirect dental restorations comprises the following steps: a. start of equipment operation by pressing the button (10); B. light emission by the block (1); ç. passage of the light emitted in (1) by the part contained in the block (2); d. capturing the light transmitted in the material at (2) by the sensor in the block (3); and. sending the sensor response in block (3) to block (4); f. transforming the voltage from the sensor (3) into digital information in the block converter (6); g. sending the transformed digital information (6) to the processor in block (7) based on a microcontroller; H. executing the program (9) which is stored in the memory of block (8) by the processor in block (7); Hey. reading or display of exposure time on the block display (5).
  • the light-emitting source is represented.
  • the light sources that can be used today are: halogen lamps, LED, plasma arc, laser or other photon emitting lamp that promotes the non-limiting cement polymerization process, with varying values of emitted power, but still, preferably halogen light from 200 to 800 mW / cm 2 preferably 600 mW / cm 2 ) or high power LED light, from 1 to 10000 mW / cm 2 , preferably from 400 to 5000 mW / cm 2 .
  • the present technology can be used with the same efficiency as described for the aforementioned radiations.
  • This block aims to expose the dental porcelain to light to calculate the time for light curing to occur.
  • the light emitted by the light source is directed to the block (2), where light curing or double curing cements are used.
  • Block 2 represents the receptacle with the indirect restoration (non-limiting porcelain or ceramic part or other indirect restorative material that needs to be transmitted), and whose light curing time is to be precisely determined.
  • the light emitted by (1) after passing through the part (2) is captured by the block (3), which consists of a phototransistor or photodiode type optical sensor or optical sensor having the same light absorption or light signal characteristic. . This sensor is used to detect light or brightness in a manner similar to the human eye.
  • the sensor consists of an epoxy or glass or quartz filter or similar material that is translucent that improves relative spectral sensitivity to resemble the sensitivity of the human eye.
  • the filter used in the example of the present invention allows a bandwidth between 430 nm (nanometers) to 610 nm (nanometers).
  • the sensor response is a voltage, in volts, that is proportional to the light intensity that falls on it, and represents the percentage of light that passed through the restoration, and this response is sent to the block (4).
  • Block (4) represents the system's electronic controller board (hardware), which enables the voltage value from the sensor to be transformed into useful information, ie the time a specific part should be exposed to light, both use transistors or operational amplifiers.
  • Block 6 is an analog to digital converter (ADC).
  • ADC analog to digital converter
  • Block 6 receives the analog comparator and voltage amplifier information the signal from the sensor, whose function is to transform the voltage (in volts) from the optical sensor, into appropriate digital information to be processed.
  • This digital information is then sent to block (7), which represents the Central Processing Unit (CPU) of the controller board (4), and is based on a processor specific to embedded applications (Microcontroller).
  • the Microcontroller is responsible for running the program that is stored in memory.
  • Block 8 represents this memory, which may be ROM, FeRAM and FLASH, as well as the mass storage devices, mini, micro or nano sd, hard disk and compact disc, preferably FLASH or SSD, which is nonvolatile, that is, it does not lose the resident program (Firmware) when power is supplied to the system.
  • Firmware has three basic functions: commanding the ADC to convert the signal from the sensor to digital information, implementing RNA and displaying the predicted exposure time on a display.
  • Block 9 represents Firmware, which is permanently stored in FLASH or other memory mentioned above.
  • RNA configuration and training The procedure is to test the various possible configurations (number of layers and the number of nodes in each layer). the lowest training error (using the data of Table 3) is then chosen. After choosing the final configuration of the RNA, it is stored in memory in the form of a mathematical equation (obtained by modeling means RNAs, genetic algorithms, logic, radial-based functions, or Hopefiled networks after learning.) This step takes a lot of processing and is usually time consuming, so it requires a computer with a lot of processing power.
  • input is the converted digital value from (6) and outputs the exposure time required for a particular part, so block (9) represents the artificial intelligence built into the system, which characterizes equipment such as intelligent on-site exposure time forecasting system and gives it an innovative character.
  • Block 10 represents a button which, when pressed, initiates the exposure time determination process.
  • the equipment consists of three parts; (i) part receptacle, which is the place where the part is physically deposited to be subjected to the light source; (ii) controller board, where the Microcontroller, the display and auxiliary electronic circuits are mounted and (iii) the mechanical cabinet where the system is packaged. Both the receptacle and controller board are mounted in the enclosure.
  • the system is put into operation by plugging it into a power source and driving the block (10) shown in Figure 1. Within a few seconds the system informs the required exposure time via block (5).
  • the developed system consists of an electronic equipment with a control program stored internally, or remotely updated, wired or not (wireless), either via Ethernet connection, PPTP, VPN connection, network-VPNs, VPNs. network host, ICS, or Dial-up.
  • the electronics are based on a microcontroller, which has a central processing unit, data and program memory, and input and output devices.
  • a microcontroller which has a central processing unit, data and program memory, and input and output devices.
  • the program stored in the microcontroller contains the algorithm with the necessary instructions for the determination of the photo activation / photopolymerization time, which can use a process based on Artificial Neural Networks (RNAs).
  • RNAs Artificial Neural Networks
  • the RNA is trained with light curing times of data collected from the literature and those obtained from the laboratory tests described here. Once trained, RNA is capable of receiving an unknown input pattern and predicts system response.
  • the hardware supplies RNA with the amount of light that has passed through the part, and it immediately predicts the correct time required for that particular part. The results showed prediction errors of less than 1% when compared to practical measurements performed on ceramic test pieces.
  • the procedure for determining the curing time by the equipment initially consists of inserting the restoration into the block (2) (part receptacle) shown in Figure 1. Then block (10) is actuated, which causes light to be emitted by block (1) at the non-limiting blue wavelength (or other different wavelength allowing the light curing process). The equipment reads the transmitted quantities for a brief period of time and then provides the required light curing time through that specific and individual restoration. The accuracy of the data provided is determined by the trained neural network.
  • RNA Artificial Neural Network
  • TFAk is the calculated photoactivation time
  • Wji are the synaptic weights that correlate the input data
  • LNA is the amount of light not absorbed by the part
  • the terms bj represent the inner layer of the network
  • the terms bk are the bias terms (bias), which are initial values of the input data.
  • the variables wji, bi and bk are obtained through the neural network training process that will be described.
  • the function (tanh) means hyperbolic tangent and is the activation function of the neural network.
  • Figure 6 shows the RNA configuration used in the prototype. It has an input neuron, which corresponds to unabsorbed light (LNA), 32 neurons in the inner layer, responsible for all network processing, and an output neuron (TFA), which corresponds to the desired photoactivation time.
  • LNA unabsorbed light
  • TFA output neuron
  • the process of determining the photoactivation time for curing cement of indirect dental restorations comprises the following steps: a) obtaining the measurement of light intensity not absorbed by the workpiece (LNA); b) substitution of the value of the measure of unabsorbed light intensity obtained by the part, obtained in step "a", in the LNA variable of expression (1); c) calculation of the photoactivation time (TFAk) value by means of expression (1).
  • the hardware of the equipment besides the microcontroller (7) described above, has analog circuits based on operational amplifiers, capable of measuring the light intensity that goes through the part to be restored.
  • the circuit is equipped with a photodiode that transforms the light intensity incident on it into electrical voltage.
  • This analog information is then converted into digital information so that it can be processed by the program stored in the microcontroller, which can then control the exposure time by keeping the clinician's light curing equipment on for the correct time. For this a relay turns the clinician's equipment on and off according to the time determined for that particular part.
  • RNA artificial neural networks
  • the elapsed time was accompanied by the beeps emitted by the light-curing apparatus (every ten seconds) and a digital timer. This whole process is independent of the type of ceramic.
  • the ceramics used are only to exemplify the present non-limiting invention.
  • test groups of different thicknesses, colors and compositions were made in a dental laboratory.
  • the ceramic discs used were leucite-based (IPS Empress e-max ceram), lithium disilicate-based (IPS Empress e-max Press), zirconia-based (IPS Empress e-max ZirCad) (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein), and feldspar (Vita VM9, Vita Zahnfabrik / Bad Sackingen, Germany).
  • Leucite-based ceramics were combined with lithium-zirconia disilicate-based ceramics. All ceramics presented variations in thickness and color. For leucite-based ceramics in color A1, three specimens were made as the objective of evaluating the equality of light intensity transmitted in ceramics of the same composition, thickness and color. For the others only one specimen was made.
  • the specimens / discs were 1 cm in diameter and 2 or 5 mm thick. For each of the 17 ceramic discs The time between measuring one ceramic disc and another was 1 minute and 30s to allow the curing unit to cool. These intervals were accompanied by a digital timer for all measurements on all specimens.
  • the light curing apparatus used was Radii-cal (SDI, Australia) using "Light Emitting Diode” LED lamps with average light intensity of 860mw / cm 2 .
  • the emitted intensity is not equal to that applied to the sensor of the digital power reader.
  • This difference between the emitted light (LE) and the light that is detected by the digital power meter sensor, through porcelain / ceramic is what allowed the survey of quantitative transmitted light (LT) data.
  • Table 4 presents the light intensity data transmitted through different porcelain / ceramic types, colors and thicknesses obtained from data published in the literature and was used for the training and validation of RNA made from experimental data (17 groups) shown in Figure 2. As can be seen, there is an inverse relationship between energy and time.
  • Thickness (mW / cm 2 )
  • RNA configuration that produced the smallest validation error was 1 (1 neuron in the input layer, 32 neurons in the intermediate layer and one output neuron). This procedure of obtaining the optimal configuration of a neural network was performed by testing the number of neurons needed in each layer.
  • Table 5 shows the relative predictive error of RNA relative to actual (experimental) data.
  • Table 5 Relative error between actual data (literature) and data predicted by RNA performed on the equipment, object of the present invention.
  • Figure 4 comparatively shows the experimental data from Table 2 and the prediction of RNA.
  • Table 5 shows that the average RNA prediction error was less than 1%. This prediction capacity of RNA is also evidenced when looking at Figure 4. An individual error from 4.02% to 24.2 mW / cm 2 can be seen in Table 5. This difference can be explained by analyzing Figures 2 and 3, which show the experimental data used to train RNA and the corresponding interpolation. As can also be seen, there is little experimental data and particularly the value of 24.2 mW / cm 2 is under the region where the graph is a curve, and in this case the interpolation was not as accurate. Despite this small difference, the mean error was very low, showing the effectiveness of the model that can be used to predict cement exposure times with the mean error less than 1%.
  • the equipment and method of determining the activation time, objects of the present invention have technically and quantitatively measured the amount of light required for each exposed material using the device shown in Figure 1.
  • the invention also allowed the user to indicate the type of cement for the chemical reaction, that is, whether he can / should use a light-curing, a double-cured or a self-curing cement. This was made possible by a wide range of data that simulated various clinical situations in terms of thickness, materials and colors used for neural network training.
  • the indication is to use a self-curing cement.
  • a double polymerization cement may be used.
  • light-curing, self-curing and double-curing (ceramic, porcelain or polymer) dental cements can be used. This situation is found in indirect restorations with thicknesses less than 2 mm.

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Abstract

A presente invenção trata de um equipamento e processo de determinação do tempo de foto-ativação a partir da medida prévia da quantidade de luz transmitida em materiais translúcidos, preferencialmente materiais odontológicos, utilizando sistemas inteligentes, preferencialmente RNA's (redes neurais artificiais). Neste caso, a presente invenção permite que o usuário (por exemplo, um clínico) meça, nas restaurações indiretas (confeccionadas em laboratórios de prótese dental), a quantidade de energia luminosa imediatamente antes da cimentação, de forma quantitativa, simples e rápida, in loco, em tempo real e de forma específica para cada restauração. Logo, o uso do equipamento e do processo da presente invenção permite calcular o tempo de fotopolimerização necessário para a restauração indireta ser cimentada, aumentando a produtividade das restaurações; ou ainda, verifica a possibilidade de utilizar um cimento que dependa da luz para sua reação química ser processada de forma eficiente e permite que posteriormente não existam infiltrações marginais ou falhas coesivas do cimento que necessite ser adequadamente fotopolimerizado; aumentando, portanto, a durabilidade do elemento restaurado.

Description

"EQUIPAMENTO, PROCESSO DE DETERMINAÇÃO DO TEMPO DE FOTO- ATIVAÇÃO PARA A FOTOPOLIMERIZAÇÃO DE CIMENTOS DE RESTAURAÇÕES ODONTOLÓGICAS INDIRETAS E USOS"
[001 ] A presente invenção trata de um equipamento e processo de determinação do tempo de foto-ativação a partir da medida prévia da quantidade de luz transmitida em materiais translúcidos, preferencialmente materiais odontológicos, utilizando sistemas inteligentes, preferencialmente RNA's (redes neurais artificiais). Neste caso, a presente invenção permite que o usuário (por exemplo, um clínico) meça, nas restaurações indiretas (confeccionadas em laboratórios de prótese dental), a quantidade de energia luminosa imediatamente antes da cimentação, de forma quantitativa, simples e rápida, in loco, em tempo real e de forma específica para cada restauração. Logo, o uso do equipamento e do processo da presente invenção permite calcular o tempo de fotopolimerização necessário para a restauração indireta ser cimentada, aumentando a produtividade das restaurações; ou ainda, verifica a possibilidade de utilizar um cimento que dependa da luz para sua reação química ser processada de forma eficiente e permite que posteriormente não existam infiltrações marginais ou falhas coesivas do cimento que necessite ser adequadamente fotopolimerizado; aumentando, portanto, a durabilidade do elemento restaurado.
[002] Para restaurar a função e a estética de dentes extensamente destruídos geralmente exige-se o uso de restaurações indiretas. O sucesso destes procedimentos restauradores está associado a fatores como: bom planejamento, adequado preparo cavitário, provisória adequada, moldagem de qualidade, presença de um técnico para a etapa laboratorial e cimentação correta. Finalmente, avalia-se o resultado funcional de todo o procedimento técnico-científico aplicado.
[003] Um dos fatores determinantes no desempenho clínico de restaurações indiretas é a sua retenção ao preparo cavitário (Zohairy AAL, Gee AJD, Mohsen MM, Feilzer AJ. Microtensile bond strength testing of luting cements to prefabricated CAD/CAM ceramic and composite blocks. Dent Mater 2003;19:575-83; Addison O, Fleming GJP. The influence of cement lute, thermocycling and surface preparation on the strength of a porcelain laminate veneering material. Dent Mater 2004;20:286-92; Pekkan G, Hekimoglu C. Evaluation of shear and tensile bond strength between dentin and ceramics using dual-polymerizing resin cements. J Prosthet Dent 2009;102:242-52; Smith RL, Villanueva C, Rothrock JK, Garcia-Godoy CE, Stoner BR, Piascik JR, Thompson JY. Long-term microtensile bond strength of surface modified zirconia. Dent Mater 201 1 ;27:779-785). Os mecanismos que determinam a força de união destas restaurações estão relacionados à retenção mecânica/friccionai promovida pelas características do preparo cavitário, retenções químicas e micromecânicas. Portanto, todas essas características dependerão das características do substrato e do cimento (Pegoraro TA, Silva NRFA, Carvalho RM. Cements for use in esthetic dentistry. Dent. Clin. N. Am. 2007; 51 :453-71 ).
[004] Para a cimentação destas restaurações uma grande variedade de materiais está disponível. Devido às melhores propriedades físico-químicas em relação aos cimentos convencionais, ou seja, o fosfato de zinco e cimento de ionômero de vidro tem, recentemente, sido substituídos pelos cimentos resinosos. Esta escolha é fundamentada no fato de que os cimentos resinosos oferecem adesão à dentina e são insolúveis no meio bucal (Eisenburger M, Addy M, Robbach A. Acidic solubility of luting cements. J Dent 2003;31 :137-42), além de preencher a interface entre as restaurações indiretas e a estrutura dental remanescente, favorecendo a retenção friccionai.
[005] Três tipos de cimentos resinosos quanto à reação química estão disponíveis para cimentação de restaurações indiretas de porcelana: auto- polimerizáveis, fotopolimerizáveis e de dupla polimerização (dual). O uso dos cimentos auto-polimerizáveis possui limitações quanto ao tempo de trabalho e a estabilidade de cor. Baseado nestas limitações a escolha recai sobre os cimentos fotopolimerizáveis. Entretanto, a transmissão de luz através das porcelanas é limitada e varia de acordo com espessura e cor (Rasetto FH, Driscoll CF, Prestipino V, Masri R, Fraunhofer JAV. Light transmission through all-ceramic dental materiais: A pilot study. J Prosthet Dent 2004;91 :441 -6; Peixoto RTRC, Paulinelli VMF, Sander HH, Lanza MD, Cury LA, Poletto LTA. Light transmission through porcelain. Dent Mater 2007;23:1363-8; Baldissara P, Llukacej A, Ciocca L, Valandro FL, Scotti R. Translucency of zirconia copings made with different CAD/CAM systems. J Prosthet Dent 2010; 104:6-12; Duran I, Guler AU, Light transmission of zirconia ceramics with different colors and thicknesses, Journal of Dental Sciences (2012), http://dx.doi.org/10.1016/jjds.2012.04.003), podendo ser insuficiente, portanto ineficiente, na maioria das situações para o tempo clínico de fotopolimerização recomendado pelos fabricantes. Como alternativa, cimentos de dupla polimerização são indicados por possuir algumas características semelhantes dos dois outros tipos, ou seja, maior tempo de trabalho, estabilidade de cor e menor dependência da energia luminosa (Cardash HS, Baharav H, Pilo R, Ben- Amar A. The effect of porcelain color on the hardness of luting composite resin cement. J Prosthet Dent 1993;69:620-3). No entanto, estes cimentos de polimerização dual também dependem de quantidades adequadas de luz para sua completa reação de polimerização (Tango RN, Sinhoreti MAC, Correr AB, Schneider LFJ, Kimpara ET, Correr-Sobrinho L. Knoop hardness of dental resin cements: Effect of veneering material and light curing methods. Polymer Testing 2007; 26:268-73; Meng X, Yoshida K, Atsuta M. Influence of ceramic thickness on mechanical proprierts and polymer structure of dual-cured resin luting agents. Dent Mater 2008; 24:594-9; Arrais CAG, Rueggeberg FA, Waller JL, Goes MF, Giannini M. Effect of curing mode on the polymerization characteristics od dual-cured resin cement systems. J Dent 2008;36:418-26; Arrais CAG, Giannini M, Rueggeberg FA. Effect of sodium sulfinate salts on the polymerization characteristics of dual-cured resin cement systems exposed to attenuated light-activation. J dent 2009;37:219-227). Mecanicamente, a incompleta polimerização desses cimentos pode resultar em baixos valores de união (Meng X, Yoshida K, Atsuta M. Surface hardness development of dual- cured resin luting agents through different thickness of ceramics. Dent Mater J 2006; 25:132-7) e aí também pode-se incluir fragilidade da linha de cimentação. Biologicamente, a inadequada conversão de monômeros em polímeros tem uma influência negativa sobre a resposta pulpar (Pashley DH, Pashley EL, Carvalho RM, Tay FR. The effects of dentin permeability on restorative dentistry. Dent Clin North Am 2002; 46:21 1 -45).
[006] O tempo clínico de fotopolimerização para cimentos fotopolimerizáveis ou dual ainda não está bem estabelecido na literatura, especialmente quando a espessura da porcelana é superior a 2 mm e pode variar bastante considerando a variabilidade de composição (porcelana ou cerâmica) e cores (Akgungor G, Akkayan B, Gaucher H. Influence of ceramic thickness and polymerization mode of a resin luting agent on early bond strength and durability with a lithium dissilicate-based ceramic system. J Prosthet Dent 2005;94:234-41 ; Meng X, Yoshida K, Atsuta M. Surface hardness development of dual-cured resin luting agents through different thickness of ceramics. Dent Mater J 2006;25:132-7; Lee IB, An W, Chang J, Um CM. Influence of ceramic thickness and curing mode on the polymerization shrinkage kinetics of dual-cured resin cments. Dent Mater 2008;24:1 141 -7; Kermanshah H, Borougeni AT, Bitaraf T. Comparison of the microshear bond strength of feldspathic porcelain to enamel with three luting resins. J Prosthodontic Res 201 1 ;55:1 10-6).
[007] Em relação às cores, diferentes matizes e cromas das porcelanas também apresentam diferentes níveis de translucidez quando comparados em amostras de mesma espessura e composição. Matizes com tonalidades mais escuras apresentam mudanças de índice de refração e diminuição da transmissão de luz. De modo semelhante ocorre com o croma. Quanto maior o croma menor a translucidez. Porém, é importante destacar que um aumento no croma é mais significativo para diminuir a transmissão de luz do que as diferentes matizes. (Peixoto RTRC, Paulinelli VMF, Sander HH, Lanza MD, Cury LA, Poletto LTA. Light transmission through porcelain. Dent Mater 2007;23:1363-8). Cardash et al., 1993, também encontraram relação semelhante entre a cor de porcelana, matiz e atenuação da luz.
[008] A intensidade da luz transmitida também é fortemente influenciada pela espessura da porcelana (Rasetto FH; Light transmission through all-ceramic dental materiais: A pilot study. J Prosthet Dent 2004;91 :441 -6; Tango RN; Knoop hardness of dental resin cements: Effect of veneering material and light curing methods. Polymer Testing 2007;26:268-73. Fato este que é justificado pelos princípios de atenuação de intensidade luminosa em corpos sólidos (Lei de Beer Lambert). A espessura é o principal fator que afeta a transmissão de luz (Peixoto RTRC, Paulinelli VMF, Sander HH, Lanza MD, Cury LA, Poletto LTA. Light transmission through porcelain. Dent Mater 2007;23:1363-8; 0'Keefe KL, Pease PL, Herrin HK. Variables affecting the spectral transmission of light through porcelain veneer samples. J Prosthet Dent 1991 ;66:434-438). A espessura é especialmente importante na prática clínica uma vez que restaurações indiretas podem variar desde 0,5 milímetros em dentes anteriores até 5 mm considerando, por exemplo, a distância da crista marginal até a parede gengival no sentido ocluso-cervical em dentes posteriores. O protocolo de tempo de fotopolimerização é hoje equivocadamente generalizado para essas diversas situações (Kermanshah H, Borougeni AT, Bitaraf T. Comparison of the microshear bond strength of feldspathic porcelain to enamel with three luting resins. J Prosthodontic Res 201 1 ;55:1 10-6). Tal processo, embora largamente usado como condição média padrão para definir o tempo de fotopolimerização, geralmente apresenta este tempo que é indicado pelo fabricante dos agentes cimentantes e, a critério individual do profissional clínico, esse tempo é na maioria das vezes usado como condição geral para todos os processos clínicos de cimentação de restaurações indiretas.
[009] Os estudos apresentados na literatura mostram que a fotopolimerização é eficaz através da porcelana para a espessura de até 2 mm (Meng et al., 2006, Lee et al., 2008, Kermanshah et al., 201 1 ) Meng X, Yoshida K, Atsuta M. Surface hardness development of dual-cured resin luting agents through different thickness of ceramics. Dent Mater J 2006;25:132-7; Meng X, Yoshida K, Atsuta M. Influence of ceramic thickness on mechanical properties and polymer structure of dual-cured resin luting agents. Dent Mater 2008; 24:594-9; Kermanshah H, Borougeni AT, Bitaraf T. Comparison of the microshear bond strength of feldspathic porcelain to enamel with three luting resins. J Prosthodontic Res 201 1 ; 55:1 10-6). Entretanto, devido ao enorme número de possíveis situações distintas (diferentes tipos de restauração indireta quanto à composição, cor e espessura), observa-se nos trabalhos científicos que nenhum dos procedimentos propostos define de forma específica a quantidade de luz necessária para cada fotopolimerização que deve ser aplicada a cada restauração em cada paciente de forma individual e particular. Para espessuras de porcelana com 3 mm ou mais, em geral, observam-se efeitos negativos na polimerização de cimentos fotopolimerizáveis, bem como a ocorrência de efeitos negativos nos cimentos de dupla polimerização. A fotopolimerização através de porcelanas mais espessas (maior que 2 mm) foi considerada crítica e não está bem estabelecida pela literatura (Kermanshah H, Borougeni AT, Bitaraf T. Comparison of the microshear bond strength of feldspathic porcelain to enamel with three luting resins. J Prosthodontic Res 201 1 ;55:1 10-6).
[0010] A porcelana pode receber um número diferente de queimas dependendo da técnica utilizada para confecção ou para correções. O número de queimas tem potencial de interferir na cor/opacidade da porcelana, logo pode interferir em sua translucidez e, consequentemente, na transmissão de luz. 0'Keefe et al., em 1991 (0'Keefe KL, Pease PL, Herrin HK. Variables affecting the spectral transmission of light through porcelain veneer samples. J Prosthet Dent 1991 ; 66:434-438), mostraram que quando a porcelana recebia mais do que cinco queimas, uma ligeira mudança era detectada e que essas alterações foram dependentes do tipo de porcelana. Portanto, se o clínico utiliza de algum procedimento padrão para o processo de fotopolimerização o resultado pode ser comprometido, principalmente em seus aspectos funcionais como características mecânicas retentivas e de vedamento marginal.
[001 1 ] Quando a porcelana é queimada, sua translucidez pode mudar devido a mudanças em sua estrutura cristalina (Celik et al., 2008, Sahin et al., 2010) Celik G, Uludag B, Usumez A, Sahin V, Ozturk O, Goktug G. The effect of repeated firings on the color of an all-ceramic system with two different veneering porcelain shades. J Prosthet Dent 2008;99:203-208; Sahin V, Uludag B, Usumez A, Ozkir SE. The effect of repeated firings on the color of an alumina ceramic system with two different veneering porcelain shades. J. Prosthet. Dent., 2010;104:372-378). Existe uma relação entre o comprimento de onda e da altura/forma da microestrutura da porcelana (Heffernan MJ, Aquilino SA, Diaz-Arnold AM, Haselton DR, Stanford CM, Vargas MA. Relative translucency of six all- ceramic systems. Part I: core materiais. Journal of Prosthetic Dentistry 2002; 88:4-9). No entanto, não existem estudos que demonstram a nível ultraestrutural essas mudanças e, portanto, seus efeitos não são conhecidos para cada tipo de porcelana após as queimas adicionais. Isso demonstra que cada tipo de porcelana/cerâmica pode ser afetado de forma diferente e produzir resultado clínico inadequado. É consenso na literatura que cada queima adicional promove mudança na translucidez das porcelanas/cerâmicas.
[0012] Considerando a técnica de cerâmica estratificada, estas restaurações indiretas livres de metal podem passar por um número variável de queimas dependendo do número de cores, efeitos e correções. A diminuição da translucidez por cada material relacionado ao número de queimas pode promover alterações na transmissão de luz e necessitam de estudos adicionais.
[0013] Quanto ao conceito de translucidez pode-se dizer que são os diferentes níveis de opacidade até a transparência (Powers JM. Restorative dental materiais. 12th ed. St. Louis: Mosby; 2006. p. 35^12). A translucidez de restaurações de porcelana/cerâmica tem relação direta com a sua estrutura cristalina, cor e espessura.
[0014] As diferenças na translucidez entre as porcelanas podem ser explicadas pela estrutura química, pelas diferenças na composição do material e pelos diferentes métodos de confecção e processamento da estrutura cristalina da porcelana. Irregularidades na distribuição das fases, defeitos e "bolhas" de ar, o tamanho de partículas em relação ao comprimento de onda da luz, os diferentes índices de refração entre as partículas, e a sua natureza química podem resultar na dispersão da luz através da porcelana (Heffernan MJ, Aquilino SA, Diaz-Arnold AM, Haselton DR, Stanford CM, Vargas MA. Relative translucency of six all- ceramic systems. Part I: core materiais. Journal of Prosthetic Dentistry 2002;88:4-9). Carossa et al., 2001 (Carossa S, Lombardo S, Pera P, Corsalini M, Rastello ML, Preti G. Influence of posts and cores on light transmission through different all-ceramic crows: spectrophotometric and clinicai evaluation. Int J Prosthodont 2001 ;14:9-14) encontrou diferentes níveis de translucidez para diferentes porcelanas e, assim, corroborou que diferentes composições de porcelana apresentaram diferenças entre elas. É esta linha que pode explicar por que, mesmo em 0,4 milímetros de espessura, porcelanas a base zirconia apresentaram o menor valor médio de translucidez em comparação com outras porcelanas mais espessas (Baldissara P, Llukacej A, Ciocca L, Valandro FL, Scotti R. Translucency of zirconia copings made with different CAD/CAM systems. J Prosthet Dent 2010; 104:6-12).
[0015] Há uma relação indireta de opacidade e de transmissão de luz através de porcelanas com espessura iguais (Koch A, Kroeger M, Hartung M, Manestsberger I, Hiller KL, Schmalz G, Friedl KH. Influence of translucency on curing efficacy of different light-curing units. J Adhes Dent 2007;9:449-462). A zirconia tem a menor translucidez entre diferentes porcelanas e é comparada com a dos metais. Depois da zirconia, a diminuição de translucidez segue esta ordem: as de alumina; as reforçadas com leucita; alumina e dissilicado de lítio; magnésio-alumínio e as mais translúcidas porcelanas feldspáticas (Heffernan MJ, Aquilino SA, Diaz-Arnold AM, Haselton DR, Stanford CM, Vargas MA. Relative translucency of six ali- ceramic systems. Part I: core materiais. Journal of Prosthetic Dentistry 2002; 88:4-9; Baldissara P, Llukacej A, Ciocca L, Valandro FL, Scotti R. Translucency of zirconia copings made with different CAD/CAM systems. J Prosthet Dent 2010;104:6-12). O efeito opaco do óxido de zircónio é atribuído as suas partículas dispersas de tamanho maior do que o comprimento de onda da luz incidente, logo, a incompatibilidade de índice de refração entre as partículas da matriz (Vagkopoulou T, Koutayas SO, Koidis P, Strub JR. Zirconia in dentistry: part 1 . Discovering the nature of an upcoming bioceramic. Eur J Esthet Dent 2009; 4: 130-151 ). Como se observa, é tecnicamente claro que os diversos materiais que compõem a porcelana/cerâmica odontológica apresentam um número elevado de variáveis para adequadamente ter um modelo simples de definição do procedimento de aplicação do comprimento de onda necessário para uma fotopolimerização quantitativa e eficiente para cada tipo de situação clínica individual.
[0016] As propriedades mecânicas dos cimentos resinosos pós cimentação e a estrutura dos polímeros de agentes resinosos duais são dependentes da intensidade de irradiação de luz incidida sobre eles (Meng X, Yoshida K, Atsuta M. Influence of ceramic thickness on mechanical proprierts and polymer structure of dual-cured resin luting agents. Dent Mater 2008;24:594-9). A quantidade e a densidade de energia luminosa que incide sobre o cimento de resina sob-restaurações de porcelana afetam, portanto, a qualidade de sua polimerização.
[0017] Para o mesmo tipo de porcelana com mesma espessura e cor, Nalcaci et al. (Nalcaci A, Kucukesmen C, Uludag B. Effect of high-powered LED polymerization on the shear bond strength of a light-polymerized resin luting agent to ceramic and dentin. J Prosthet Dent 2005; 94: 140-145), encontraram resistência ao cisalhamento semelhantes em amostras expostas à luz halógena (600 mW/cm2) continuamente por 40 segundos ou luz LED de alta potência (1 100 mW/cm2), em modo exponencial durante 20 segundos. Outros dois modos diferentes de fotopolimerizações, pulso LED ou rápido, mostraram resistência de união significativamente menor do que a realizada com luz halógena ou LED exponencial. Os dados permitem concluir que menor densidade de energia (intensidade de luz e densidade de energia), resulta em menor resistência à tração do cimento resinoso (Akgungor G, Akkayan B, Gaucher H. Influence of ceramic thickness and polymerization mode of a resin luting agent on early bond strength and durability with a lithium dissilicate-based ceramic system. J Prosthet Dent 2005; 94: 234-41 ). Mesmo diante do uso de uma fonte de luz de alta potência um período mínimo de tempo de fotopolimerização é necessário. Assim, não há uma correlação quantitativa segura entre a intensidade da luz e do tempo de polimerização para os diferentes materiais de porcelana. Com base na variedade de porcelanas com diferentes características de transmissão de luz, prolongar o tempo de exposição para além das recomendações do fabricante é aconselhável, mesmo que seu efeito seja desconhecido (llday NO, Bayindir YZ, Bayindir F, Gurpinar A. The effect of light curing units, curing time, and veneering materiais on resin cement micro hardness. J. Dent Sei 2013; 8: 141 -6). Entretanto, quando não há definição técnico-cientifica quantitativa clara para o processo de fotopolimerização que depende da intensidade da energia luminosa, corre-se um grande risco de surgirem problemas mecânicos e/ou biológicos posteriores ao tratamento.
[0018] O tempo padrão médio de fotopolimerização recomendado para todas as restaurações pelos fabricantes do cimento/cerâmica e aceitos pela comunidade da área odontológica é 20 a 40 segundos (Matos, IC. Influência do modo de ativação e de uma restauração simulada de porcelana no grau de conversão e na dureza superficial de um cimento resinoso autoadesivo de cura dual. Rio de Janeiro. 2008; s.n.: 1 18p). Contudo, esse tempo proposto pelos fabricantes não é correto nem exato para grande parte dos processos de cimentação. Além disso, são de amplo conhecimento os diferentes padrões de transmissão de luz entre os diferentes tipos de porcelana quanto à composição, cor e espessura.
[0019] Uma rede neural artificial (RNA) é um modelo computacional inspirado na estrutura das redes neurais biológicas e é capaz, por exemplo, de reconhecer padrões de aprendizagem. Ou seja, é um modelo matemático com capacidade de aprendizado, em geral baseado em padrões de entrada conhecidos. O bloco de construção básico da RNA é o neurônio artificial, um modelo matemático simples do neurônio biológico. RNA's são construídas, por exemplo, através de camadas de neurónios. Os neurónios na camada de entrada representam as entradas do problema. A camada de saída apresenta a predição da rede. A complexidade da rede é a camada intermediária, que pode efetivamente ser composta por uma única camada intermediária ou várias camadas em que cada camada pode consistir de vários neurónios artificiais.
[0020] Uma RNA pode ser treinada com entrada conhecida e dados de saída, e após o processo de treinamento/aprendizado supervisionado, o processo pode ser validado. O processo pode prever o comportamento de uma dada entrada que não foi utilizada no conjunto de treinamento. A etapa de formação/aprendizado consiste, portanto, em encontrar a configuração ideal que produz o menor erro de aprendizado que irá correlacionar de uma forma não linear os dados de entrada e de saída no processo de aprendizado supervisionado.
[0021 ] RNA's têm sido utilizadas para resolver inúmeros problemas em vários campos da ciência, e em particular, na área da biomedicina. Por exemplo, RNA's foram usadas com sucesso para modelar e prever a relação entre a pressão sanguínea sistólica e glicose (Conway JCD, Lavorato SN, Cunha VF, Belchior JC. Modelling of the relationship between systolic blood pressure and glucose with the magnesium ion present in the blood plasma: an approach using artificial neural networks. Health (Irvine) 2009;1 :21 1 -219). Um estudo recente utilizou a abordagem RNA para estudar as forças de previsão e de corte em ajuste dental de restaurações indiretas de cerâmica (Peng, Jianhui; Song, Xiaofei; Yin, Ling. Forecasting of cutting forces in dental adjustment of ceramic prostheses using an artificial neural network. Advanced Materials Research 201 1 ; 152-153).
[0022] O estado da técnica demonstra que não existe processo nem equipamento capaz de caracterizar quantitativamente o valor exato da intensidade da energia luminosa a ser irradiada através de uma determinada restauração indireta de cerâmica/porcelana antes da sua cimentação na boca. Existem apenas protocolos com tempo de fotopolimerização padronizados pelos fabricantes que indicam valores de 10 a 20 segundos de ativação luminosa (Disponível em: http://multimedia.3m.com/mws/mediaweb
server?mwsld=66666UF6EVsSyXTtOxT2LxM_EVtQEVs6EVs6EVs6E666666; e http://www.ivoclarvivadent.us/en-us/p/dental-professional/products/luting -material/adhesive-lutingcomposite/variolink-ii; acessado em 01/10/2014) sem nenhuma avaliação/medição prévia para todas as variações de tipo, espessura e cor de restaurações indiretas. Além disso, não há processo nem equipamento capaz de mensurar o tempo exato de fotopolimerização para cada restauração indireta especificamente antes de sua cimentação. [0023] Diante das dúvidas e incertezas existentes sobre as quantidades de energia luminosa que são transmitidas através dos diversos tipos de porcelanas e cerômeros (resinas laboratoriais), e com a falta de pesquisas laboratoriais e/ou clínicas para condições acima de 2mm da porcelana/cerâmica (que descrevam de forma quantitativa o processo de fotopolimerização) a presente invenção vem de forma quantitativa suprir essa lacuna, apresentando dados específicos para diferentes espessuras, combinações de composições e cores. Portanto, propõe-se um equipamento e um processo que utiliza dados laboratoriais da intensidade da luz transmitida prévios e sistemas inteligentes, preferencialmente as Redes Neurais Artificiais (RNA), para calcular o tempo de fotopolimerização necessário para cada restauração dentro das diversas variáveis como: cor, espessura, composição química e número de queimas. Dessa forma, o clínico poderá, ao receber suas restaurações indiretas (confeccionadas em laboratório), medir a quantidade de luz necessária a ser transmitida para uma restauração específica e ajustar o tempo de fotopolimerização personalizado para cada trabalho individual de cimentação; contribuindo através desse novo processo de medição e aferição na etapa clínica de fixação evitando perdas das características específicas adequadas e funcionais no resultado final de cada restauração.
[0024] Os processos do estado da técnica ainda não são bem estabelecidos, e na prática, este tempo fica a critério do profissional clínico que, em geral, se baseia nos tempos indicados pelos fabricantes dos agentes cimentantes. Por outro lado, o equipamento desenvolvido, objeto da presente invenção, destina-se a suprir esta deficiência, sendo capaz de determinar quantitativamente o tempo de fotopolimerização a ser aplicado em cada restauração específica aumentando assim a eficiência do processo bem como reduzindo futuros danos advindos da sub-polimerização. Portanto, o equipamento e método propostos vêm suprir a falta de meios de inferir quantitativamente a intensidade luminosa em processos odontológicos, bem como o tempo de irradiação do processo de fotopolimerização dentária através de determinado material com o objetivo de fotopolimerizar cimentos e outros. [0025] A presente invenção consiste em um equipamento e um processo baseado em um sistema inteligente (preferencialmente via RNAs, ou utilização de algoritmos genéticos, lógica fuzzy, funções de base radial ou redes de Hopefiled) capaz de medir em tempo real de forma quantitativa o tempo de fotopolimerização necessário para uma efetiva cimentação de restaurações indiretas (confeccionadas em laboratórios de prótese dental, sejam elas em cimentos fotopolimerizáveis, auto-polimerizáveis e de dupla polimerização (cerâmicas, porcelanas ou polímeros) ou ainda contraindicar um cimento que dependa da luz para fotopolimerização; permitindo ao cirurgião dentista, de forma simples e rápida, quantificar in loco (no próprio consultório) a intensidade da luz (quantidade de energia luminosa) específica para cada restauração, a fim de ser usada em cada restauração indireta, de forma individualizada. Esse equipamento e processo contribuem de forma significativa para um procedimento clínico mais eficiente e, mais importante ainda, permite uma restauração cimentada de forma mais efetiva e confiável, evitando um deslocamento da restauração, cáries secundarias e hipersensibilidade. Tem-se, portanto, ganho de produtividade, economia de gastos com materiais e o maior controle resultando em restaurações mais duráveis e confiáveis. A invenção permite ainda indicar ao usuário o tipo de cimento quanto à reação química, ou seja, se ele pode/deve utilizar cimentos fotopolimerizáveis, auto-polimerizáveis e de dupla polimerização (cerâmicas, porcelanas ou polímeros).
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0026] Figura 1 - Descreve, na forma de diagrama de blocos, o equipamento (objeto da presente invenção) para a determinação, in loco, e em tempo real do tempo de exposição para restaurações indiretas via RNA.
[0027] Figura 2 - Apresenta os resultados experimentais (destacados na Tabela 3) da potência luminosa (porcentagem de luz transmitida) em (MW/cm2) e o tempo necessário de fotopolimerização de uma amostra de cerâmica de leucita, em segundos. O gráfico menor mostra o detalhe da curva no intervalo de 20 a 200 MW/cm2. Esses dados foram usados na etapa de treinamento da rede neural.
[0028] Figura 3 - Mostra o resultado da técnica de interpolação cúbica (Cerâmica de leucita: potência X tempo) aplicada aos dados experimentais constantes da Tabela 3. Esta interpolação foi utilizada para aumentar a quantidade de dados para o treinamento da RNA. Isso permitiu maior precisão no procedimento de treinamento. O gráfico menor mostra o detalhe da curva no intervalo de 20 a 200 MW/cm2.
[0029] Figura 4 - Representa a comparação entre os resultados reais representados pelos dados experimentais (Philips et al., 2005 , legenda: Φ) e os previstos pela RNA (Rede Neural Artificial, legenda +), para a amostra de cerâmica de leucita e cerâmica feldspática.
[0030] Figura 5 - Ilustra a matriz metálica utilizada para padronização do procedimento de obtenção dos dados de transmissão de luz (Tabela 3) que são complementados pelos dados da literatura (Tabela 4), os quais são usados para o processo de treinamento da rede neural. Na figura (a) representa o aparelho fotopolimerizador; (i) base ou parte inferior, onde os discos de cerâmica foram alojados e o sensor medidor de potência posicionado; (ii) estrutura intermediária, que varia de altura de acordo com a espessura do disco de cerâmica avaliada; e (iii) a parte superior, onde foi inserida a ponta do aparelho fotopolimerizador.
[0031 ] Figura 6 - Mostra a configuração da RNA utilizada no protótipo. Ela tem um neurônio de entrada (n LNA), que corresponde a luz não absorvida (LNA), 32 neurónios na camada interna (n1 até n32), responsáveis por todo o processamento da rede, e um neurônio de saída (n TFA), que corresponde ao tempo de foto-ativação desejado.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA TECNOLOGIA
[0032] A presente invenção trata de um equipamento e processo de determinação do tempo de foto-ativação, ilustrado de forma esquemática na Figura 1 , que mede previamente a quantidade de luz a ser transmitida em materiais translúcidos, preferencialmente materiais odontológicos, utilizando um processo de medição baseado em sistemas inteligentes (preferencialmente via RNAs, mas também algoritmos genéticos, lógica fuzzy, funções de base radial, ou redes de Hopefiled). Neste caso, a presente invenção permite que o usuário (por exemplo, um clínico) meça, nas restaurações indiretas (confeccionadas em laboratórios de prótese dental), a quantidade de energia luminosa necessária imediatamente antes da cimentação, de forma quantitativa, simples e rápida, in loco, em tempo real e de forma específica para cada restauração.
[0033] A presente invenção calcula o tempo de fotopolimerização necessário para a restauração indireta a ser cimentada, aumentando a produtividade das restaurações; ou ainda, verifica a possibilidade de utilizar um cimento que dependa da luz para sua reação química ser processada de forma eficiente e permite que posteriormente não existam infiltrações marginais ou falhas coesivas do cimento que necessite ser adequadamente fotopolimerizado; aumentando, portanto, a durabilidade do elemento restaurado.
[0034] A Figura 1 ilustra o diagrama em blocos do equipamento, cuja função é permitir que um profissional de odontologia determine previamente (antes de efetuar o procedimento de cimentação) o tempo adequado de exposição da luz incidente através de uma porcelana odontológica, antes de colocá-la no paciente. A Figura 1 mostra o fluxograma representativo do equipamento, onde estão descritos todos os seus blocos e sub-blocos e no qual se pode visualizar o fluxo da informação desde sua entrada no bloco (1 ), até a exibição do resultado no bloco (5). A seguir são detalhados os blocos que constituem o equipamento (Figura 1 ):
- bloco (1 ): fototransmissor;
- bloco (2): receptáculo da peça ou da restauração indireta;
- bloco (3): fotodetector;
- bloco (4): placa controladora, onde nela estão acoplados os blocos (5), (6), (7), (8), (9) e (10), sendo: - bloco (5): display alfanumérico;
- bloco (6): conversor analógico-digital (ADC);
- bloco (7): unidade central de processamento (CPU) da placa controladora;
- bloco (8): memória não volátil;
- bloco (9): conjunto de instruções operacionais programadas diretamente no hardware de um equipamento eletrônico, armazenado em (8);
- bloco (10): botão.
[0035] De forma genérica, o processo de medição da intensidade luminosa transmitida através de restaurações odontológicas indiretas compreende as seguintes etapas: a. início da operação do equipamento por meio da pressão do botão (10); b. emissão da luz pelo bloco (1 ); c. passagem da luz emitida em (1 ) pela peça contida no bloco (2); d. captação da luz transmitida no material em (2) pelo sensor no bloco (3); e. envio da resposta do sensor no bloco (3) para o bloco (4); f. transformação da tensão proveniente do sensor (3) em informação digital, no conversor do bloco (6); g. envio da informação digital transformada em (6) para o processador no bloco (7), baseado em um microcontrolador; h. execução do programa (9) que está armazenado na memória do bloco (8), pelo processador no bloco (7); e, i. leitura ou visualização do tempo de exposição no display do bloco (5).
[0036] Em (1 ) é representada a fonte emissora de luz. As fontes de luz que podem ser utilizadas atualmente são: lâmpadas halógenas, LED, arco de plasma, laser ou outra lâmpada que emite fótons que promove o processo de polimerização do cimento, não limitante, com variados valores de potência emitida, mas ainda sim, sendo preferencialmente luz halógena de 200 a 800 mW/cm2 preferencialmente 600 mW/cm2) ou luz LED de alta potência, de 1 a 10000 mW/cm2, preferencialmente de 400 a 5000 mW/cm2. Entretanto, não limitante, para qualquer frequência e potência do emissor que permita produzir o processo de polimerização em cimentos resinosos, a presente tecnologia pode ser utilizada com a mesma eficiência como descrito para as radiações acima mencionadas. Este bloco tem por objetivo expor a porcelana odontológica à luz para calcular o tempo para que a fotopolimerização ocorra. Dessa forma, a luz emitida pela fonte luminosa é direcionada para o bloco (2), onde são utilizados cimentos fotopolimerizáveis ou de dupla polimerização. O bloco (2) representa o receptáculo com a restauração indireta (peça de porcelana ou cerômeros, não limitante, ou ainda outro material restaurador indireto que necessite transmitir luz), e cujo tempo de fotopolimerização se deseja determinar com precisão. A luz emitida por (1 ), após passar pela peça em (2) é captada pelo bloco (3), que se constitui de um sensor ótico do tipo fototransistor ou fotodiodo ou sensor ótico com a mesma característica de absorção de luz ou sinal luminoso. Este sensor é usado para detectar luz ou brilho de uma maneira semelhante ao olho humano. O sensor é constituído por um filtro de epóxi ou vidro ou quartzo ou material similar que seja translúcido que melhora a sensibilidade espectral relativa para se assemelhar à sensibilidade do olho humano. O filtro usado no exemplo da presente invenção permite uma largura de banda entre 430 nm (nanômetros) a 610 nm (nanômetros). A resposta do sensor é uma tensão, em volts, que é proporcional à intensidade de luz que incide sobre ele, e representa a porcentagem de luz que atravessou a restauração, sendo esta resposta enviada para o bloco (4). O bloco (4) representa a placa eletrônica controladora (hardware) do sistema, que possibilita que o valor de tensão proveniente do sensor seja transformado em informação útil, ou seja, no tempo em que uma peça específica deve ser exposta à luz, podendo ambos utilizar transistores ou amplificadores operacionais.
[0037] Os blocos (6), (7), (8), (9), internos ao bloco (4), constituem o microcontrolador. A inteligência artificial está embutida no microcontrolador. O bloco (6) é um conversor analógico-digital (ADC). O bloco (6) recebe a informação analógica do comparador e do amplificador de tensão o sinal proveniente do sensor, e cuja função é transformar a tensão (em volts) proveniente do sensor ótico, em informação digital apropriada para ser processada. Esta informação digital é enviada então para o bloco (7), que representa a Unidade Central de Processamento (CPU) da placa controladora (4), e é baseada em um processador específico para aplicações embutidas em equipamentos (Microcontrolador). O Microcontrolador é responsável por executar o programa que está armazenado em memória. O bloco (8) representa esta memória, que pode ser do tipo ROM, FeRAM e FLASH, bem como os dispositivos de armazenamento em massa, mini, micro ou nano sd, disco rígido e compact disc, preferencialmente memória do tipo FLASH ou SSD, a qual é não volátil, ou seja, não perde o programa residente {Firmware) quando a energia que alimenta o sistema é retirada. O Firmware tem três funções básicas: comandar o ADC para converter o sinal proveniente do sensor em informação digital, implementar a RNA e mostrar em um display o tempo previsto de exposição. O bloco (9) representa o Firmware, que está permanentemente armazenado na memória FLASH ou outra citada anteriormente.
[0038] De forma prévia, o equipamento precisa passar por um processo de aprendizagem (configuração e treinamento da RNA. O procedimento consiste em testar as diversas configurações possíveis (número de camadas e o número de nós em cada camada). A configuração que produz o menor erro de treinamento (utilizando os dados da Tabela 3) é então escolhida. Após a escolha da configuração final da RNA, esta é armazenada na memória, na forma de uma equação matemática (obtida pela modelagem via RNA's, algoritmos genéticos, lógica fuzzy, funções de base radial, ou redes de Hopefiled, após aprendizado). Esta etapa demanda muito processamento e, em geral, consome muito tempo. Sendo assim, exige um computador com um grande poder de processamento. Esta equação tem como parâmetro de entrada o valor digital convertido, proveniente de (6) e tem como saída, o tempo de exposição necessário para uma peça em particular. Assim o bloco (9) representa a inteligência artificial embutida no sistema, o que caracteriza o equipamento como sistema inteligente de previsão do tempo de exposição, in loco, e lhe confere um caráter inovador.
[0039] Quando o processo de determinação do tempo de exposição começa, o Firmware comanda o ADC para iniciar a etapa de aquisição e conversão do sinal analógico proveniente do sensor. Após um tempo pré-determinado de conversão (10 microssegundos), o valor digital correspondente está disponível. A informação prevista do tempo de exposição é visualizada através do bloco (5), que pode ser um display alfanumérico (podendo ser de 2 linhas x 16 caracteres), apropriado para que o profissional de odontologia visualize o tempo de exposição que ele deve usar quando for cimentar uma peça (restauração indireta). O bloco (10) representa um botão, que ao ser pressionado, inicia o processo de determinação do tempo de exposição. Fisicamente o equipamento é constituído de três partes; (i) receptáculo da peça, que é o lugar onde fisicamente a peça é depositada para ser submetida à fonte de luz; (ii) placa controladora, onde são montados o Microcontrolador, o display e circuitos eletrônicos auxiliares e (iii) gabinete mecânico onde o sistema é acondicionado. Tanto o receptáculo quanto a placa controladora são montados no gabinete. O sistema é colocado para funcionar ligando-o em uma fonte de energia elétrica e acionando o bloco (10), mostrado na Figura 1 . Em poucos segundos o sistema informa o tempo de exposição necessário, através do bloco (5).
[0040] O sistema desenvolvido constitui-se em um equipamento eletronico com um programa de controle armazenado internamente, ou ainda atualizado remotamente, com cabeamento ou não (wireless), seja via conexão Ethernet, PPTP, Conexão VPN, VPNs rede-rede, VPNs host-rede, ICS ou Dial- up. A parte eletrônica é baseada em um microcontrolador, que possui unidade central de processamento, memória de dados e de programa e dispositivos de entrada e saída. Além do microcontrolador, existem no equipamento, componentes eletrônicos (fotodetectores) responsáveis por captar o sinal luminoso proveniente do bloco (2). Este sinal é então enviado ao microcontrolador (7), que os converte para a forma digital. De posse desta informação digital, o programa de controle processa, através da RNA embutida, esses dados. O resultado deste processamento é o tempo de exposição previsto.
Descrição do processo de determinação do tempo de foto-ativação
[0041 ] O programa armazenado no microcontrolador contém o algoritmo com as instruções necessárias para a determinação do tempo de foto- ativação/fotopolimerização , o qual pode utilizar um processo baseado em Redes Neurais Artificiais (RNAs). A RNA é treinada com tempos de fotopolimerização dos dados coletados da literatura e os obtidos a partir dos testes laboratoriais aqui descritos. Depois de treinada, a RNA é capaz de receber um padrão de entrada desconhecido e prevê a resposta do sistema. Especificamente, o hardware fornece para a RNA a quantidade de luz que atravessou a peça, e esta imediatamente prevê o tempo correto necessário para aquela peça em particular. Os resultados mostraram erros de previsão menores do que 1 % quando comparados com medidas práticas realizadas em peças cerâmicas de teste.
[0042] Os cimentos fotopolimerizáveis, auto-polimerizáveis e de dupla polimerização (cerâmicas, porcelanas ou polímeros) odontológicas são submetidas a um feixe luminoso de alta intensidade. A porcentagem de luz que atravessa esses materiais odontológicos indica o tempo de fotopolimerização. Para que a RNA utilizada na presente invenção possa prever este tempo, foram utilizados os dados experimentais mostrados na Tabela 3 para seu treinamento (estes dados foram interpolados para se obter um maior número de amostras). Os dados experimentais mostrados na Tabela 4, disponíveis na literatura, foram utilizados para validar a eficiência da RNA. Essas etapas de treinamento e validação foram feitas em um computador do tipo Desktop, cujo resultado é a configuração final da RNA. Esta configuração é descrita por uma equação matemática que representa os pesos dos nós da RNA. É esta equação que é embutida na memória do equipamento. A partir daí o Cirurgião- Dentista utiliza o equipamento inteligente, baseado em RNA, para mensurar o tempo de fotopolimerização necessário para todas as situações que envolvem as restaurações indiretas laboratoriais, in loco, e em tempo real. O procedimento de determinação do tempo de fotopolimerização pelo equipamento consiste inicialmente em inserir a restauração no bloco (2) (receptáculo da peça) mostrado na Figura 1 . Em seguida o bloco (10) é acionado, o que provoca a emissão de luz pelo bloco (1 ), no comprimento de onda azul, não limitante (ou outro comprimento de onda diferente que permita o processo de fotopolimerização). O equipamento realiza a leitura das quantidades transmitidas por um breve período de tempo e em seguida fornece o tempo necessário de fotopolimerização através daquela restauração de modo específico e individual. A precisão dos dados fornecidos é determinada pela rede neural treinada.
[0043] A técnica utilizada consiste em uma Rede Neural Artificial (RNA), que é uma técnica de inteligência artificial. Esta RNA é descrita pela equação (1 ):
(TFAk)=tanh[(wji)(LNA) + (bj)] + (bk) (1 )
[0044] Em que TFAk é o tempo de foto-ativação calculado, Wji são os pesos sinápticos que correlacionam o dado de entrada, LNA é a quantidade de luz não absorvida pela peça, os termos bj representam a camada interna da rede e jos termos bk são os termos de polarização (bias), que são valores iniciais do dado de entrada. As variáveis wji, bi e bk são obtidas por meio do processo de treinamento da rede neural que será descrito. A função (tanh) significa tangente hiperbólica e é a função de ativação da rede neural. A Figura 6 mostra a configuração da RNA utilizada no protótipo. Ela tem um neurônio de entrada, que corresponde a luz não absorvida (LNA), 32 neurónios na camada interna, responsáveis por todo o processamento da rede, e um neurônio de saída (TFA), que corresponde ao tempo de foto-ativação desejado.
[0045] O processo de determinação do tempo de foto-ativação para a fotopolimerização de cimentos de restaurações odontológicas indiretas compreende as seguintes etapas: a) obtenção da medida de intensidade de luz não absorvida pela peça (LNA); b) substituição do valor da medida de intensidade de luz não absorvida pela peça, obtida na etapa "a", na variável LNA da expressão (1 ); c) cálculo do valor do tempo de foto-ativação (TFAk) por meio da expressão (1 ).
[0046] A invenção pode ser melhor compreendida através dos exemplos abaixo, não limitantes a:
Exemplo 1 - Treinamento da Rede Neural Artificial e Resultados Experimentais com o Protótipo
[0047] Particularmente para o protótipo desenvolvido, foi utilizada tecnologia embarcada, baseada em um microcontrolador (7) RISC (Reduced Instruction Set Computer) de 32 bits, com frequência de operação de 80 MHz (Mega Hertz), conversor Analógico-Digital de 10 bits, 1 .1 x1 06 amostras/segundo, com 512 KBytes de memória de Programa e 64 KBytes de memória de dados. Entretanto o equipamento pode usar qualquer microcontrolador de 8, 1 6, 32 ou 64 bits, com quaisquer frequências de operação que esteja na faixa de operação do microcontrolador, com conversores Analógico-Digitais de 1 0, 1 2, 16, 20 ou 24 bits, com memória de programa e dados embutidos no microcontrolador, ou externos, tipo memória RAM Estática, Dinâmica ou Cartão de Memória.
[0048] O hardware do equipamento, além do microcontrolador (7) descrito acima, possui circuitos analógicos baseados em amplificadores operacionais, capazes de medir a intensidade de luz que atravessa a peça a ser restaurada. Para tanto, o circuito é equipado com um fotodiodo que transforma a intensidade luminosa nele incidente em tensão elétrica. Esta informação analógica é então convertida em informação digital, de forma que pode ser processada pelo programa armazenado no microcontrolador, que pode então controlar o tempo de exposição, mantendo o equipamento de fotopolimerização do clínico ligado pelo tempo correto. Para tanto um relê liga e desliga o equipamento do clínico, de acordo com o tempo determinado para aquela peça em particular.
[0049] Além dos dados extraídos da literatura foram obtidos dados a partir de testes laboratoriais de intensidade luminosa transmitida, para enriquecer o treinamento das redes neurais artificiais (RNA). [0050] Inicialmente, para a calibração do aparelho foram realizadas dez medidas durante 60 segundos. Os valores foram registrados em dois tempos, o primeiro registro foi realizado aos 6s (seis segundos) após a ativação do aparelho e no último segundo antes do aparelho ser desligado automaticamente (59s) já que o aparelho utilizado foi calibrado para emitir luz por 60s (sessenta segundos). Durante a terceira, sexta e nona das dez medidas da aferição do aparelho fotopolimerizador, os valores foram registrados (Tabela 1 ), certificando a validade dos valores obtidos e registrados como média (Tabela 2). O tempo transcorrido foi acompanhado pelos sinais sonoros emitidos pelo aparelho fotopolimerizador (a cada dez segundos) e por um cronometro digital. Todo esse processo é independente do tipo de cerâmica. As cerâmicas usadas são apenas para exemplificar a presente invenção, não limitante.
Tabela 1. Decaimento da intensidade de luz emitida somente pelo aparelho (Radii SDI) em função do tempo, em três das 10 medidas.
Medidas detalhadas de três das dez medidas
TEMPO (s) [mili-watts/cm2]
3â 6â 9â
6 881 .0 877.0 862.0
10 881 .0 873.0 857.0
20 871 .0 872.0 856.0
30 854.0 870.0 853.0
40 866.0 868.0 850.0
50 866.0 867.0 845.0
59 866.0 866.0 839.0
Tabela 2. Média da intensidade luminosa emitida somente pelo aparelho fotopolimerizador.
Aparelho: radii SDI [mil -watts/cm2]
Radi
MEDIDA
6s 59s 1 880.0 869.0
2 874.0 867.0
3 881 .0 866.0
4 879.0 868.0
5 863.0 851 .0
6 877.0 866.0
7 875.0 861 .0
8 874.0 842.0
9 862.0 839.0
10 864.0 852.0
MEDIA 872.9 856.9
[0051 ] Dezessete grupos experimentais de discos de cerâmicas (grupos teste) de diferentes espessuras, cores e composições foram confeccionados em laboratório de prótese dental. Os discos de cerâmicas utilizados foram à base de leucita (IPS Empress e-max ceram), à base de dissilicato de lítio (IPS Empress e-max Press), à base de zircônia (IPS Empress e-max ZirCad) (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein), e feldspática (Vita VM9, Vita Zahnfabrik/Bad Sackingen, Germany). As cerâmicas à base de leucita foram combinadas com as de base de dissilicato de lítio e zircônia. Todas as cerâmicas apresentaram variações de espessura e cor. Para a cerâmica à base de leucita na cor A1 , três espécimes foram confeccionados como o objetivo de avaliar a igualdade de intensidade de luz transmitida em cerâmicas de mesma composição, espessura e cor. Para os demais apenas um espécime foi confeccionado.
[0052] Os espécimes/discos apresentaram dimensões de 1 cm de diâmetro e 2 ou 5 mm de espessura. Para cada um dos 17 discos de cerâmica O tempo entre a medida de um disco de cerâmica e outro foi de 1 minuto e 30s, para permitir a refrigeração do aparelho fotopolimerizador. Estes intervalos foram acompanhados por um cronometro digital para todas as medidas em todos os espécimes. O aparelho fotopolimerizador utilizado foi o Radii-cal (SDI, Austrália) que utiliza lâmpada LED "Light Emitting Diode" com intensidade luminosa média de 860mw/cm2.
[0053] Para obter os dados quantitativos de transmissão luminosa foi desenvolvida e confeccionada uma matriz metálica que conteve os discos de porcelana, o sensor medidor de potência e a ponta do aparelho fotopolimerizador (representado por (a) na Figura 5), simultaneamente para as avaliações, composta por 3 partes distintas, denominadas:
(I) parte inferior, onde os discos de cerâmica foram alojados e o sensor medidor de potência posicionado;
(II) parte intermediária, que varia de altura de acordo com a espessura do disco de cerâmica avaliada; e,
(III) parte superior, onde foi inserida a ponta do aparelho fotopolimerizador. Encaixes precisos entre as partes garantiram a padronização de posicionamento entre todas as partes durante as avaliações.
[0054] Com a interposição dos discos de porcelana/cerâmica, inseridos dentro da parte representada por (ii) da matriz metálica, em diferentes espessuras, a intensidade emitida não é igual à incidida sobre o sensor do leitor de potência digital. Essa diferença entre luz emitida (LE) e a luz que é detectada pelo sensor medidor de potência digital, através da porcelana/cerâmica é que permitiu o levantamento dos dados quantitativos de luz transmitida (LT).
[0055] Os resultados quantitativos, os de porcentagem de luz transmitida e os da previsibilidade do tempo necessário de fotopolimerização podem ser visualizados na Tabela 3.
Tabela 3. Dados quantitativos, porcentagem de luz transmitida através dos discos dos grupos teste e previsão do tempo de fotopolimerização, usando o Aparelho fotopolimerizador Radii-Cal (SDI, Austrália).
Média de Média
Cerâmica/cor/Espessura Média Tempo
LE de LT
(mm) (mW/cm2) (segundos)
(mW/cm2) (%) IPS Empress e-max
352.2 860 40.9 45.4 ceram A1 2mm
IPS Empress e-max
ceram A2 349.7 860 40.6 45.8 2mm
IPS Empress
e-max ceram A2 76.3 860 8.8 209.6 5mm
IPS Empress
e-max ceram A4 320 860 37.2 50 2mm
IPS Empress
e-max ceram A4 46.4 860 5.3 344.8 5mm
IPS Empress
e-max ceram/press A2 187.3 860 21 .7 85.4
2mm
IPS Empress
e-max ceram/press 8.9 860 1 1797.7 A2 5mm
IPS Empress
e-max ceram/press A4 1 16.2 860 13.5 137.6
2mm
IPS Empress
e-max ceram/press A4 4 860 0.4 8000
5mm
IPS Empress
e-max ceram/zircad A2 76.8 860 8.9 208.3
2mm
IPS Empress
e-max ceram/zircad A2 4 860 0.4 4000
5mm IPS Empress
e-max ceram/zircad A4 22.8 860 2.6 701 .7
2mm
IPS Empress e-max
0.04 860 0 - ceram/zircad A4 5mm
Vita VM9 A2 2mm 417.7 860 48.5 38.3
Vita VM9 A2 5mm 68.6 860 7.9 233.2
Vita VM9 A4 2mm 73.9 860 8.5 216.5
Vita VM9 A4 5mm 7.4 860 0.8 2162
[0056] A tabela 4 apresenta os dados de intensidade luminosa transmitida através de diferentes tipos, cores e espessuras de porcelanas/cerâmicas obtidas através de dados publicados na literatura e foi utilizada para o treinamento e validação da RNA feita a partir dos dados experimentais (17 grupos) apresentados na Figura 2. Como se pode observar, há uma relação inversa entre energia e tempo.
Tabela 4. Dados de intensidade luminosa transmitida através de diferentes tipos, cores e espessuras de porcelanas/cerâmicas obtidas através de dados publicados na literatura, utilizados para o treinamento da RNA.
Porcelana/cerâm
Aparelho Média de Média ica Média
Autor/Data fotopolimerizador/L LE de LT
Espessura (mW/cm2)
E (mW/cm2) (mW/cm2) (%)
(mm/cor)
0.25 Procera
- 645 0 +0.75 ali ceram
3M Unitek Seefeld, 0.60 Procera
645 0
Germany(HAL)/580- +0.40 ali ceram
Rasetto et 710 1 .00 IPS Empress 265 645 41 al., 2004.
1 .00 Vita Alpha 250 645 38.7
1 .00 Feldspathic 230 645 35.6
0.25 Procera
535 1600 33.4
Apollo 95E, dental +0.75 ali ceram Medicai Diagnostic 0.60 Procera
340 1600 21 .2 Systems, Woodiand +0.40 ali ceram
Hills, 1 .00 IPS Empress 640 1600 40
California(AC)/1550-
1 .00 Vita Alpha 590 1600 36.8 1650
1 .00 Feldspathic 590 1600 36.8
0.25 Procera
175 1055 175 +0.75 ali ceram
Kreativ CL 2000, San
0.60 Procera
Diego - 1055 - +0.40 ali ceram
California(High-
1 .00 IPS Empress 355 1055 355 intensity HAL)/1 050- 1060 1 .00 Vita Alpha 325 1055 325
1 .00 Feldspathic 335 1055 335
1 mm IPS
214 2010 10.6
Bluephase 16i, Empress N/300
Ivoclar Vivadent, 2mm IPS
42 2010 2
Schaan, Empress N/300
Liechtenstein/2010
1 mm ProCAD/300 805 2010 40
Koch et al., 2mm ProCAD/300 470 2010 23.3 2007 1 mm IPS
109 777 14 Empress N/300
Elipar TriLight 3M 2mm IPS
22 777 2.8 ESPE Seefeld, Empress N/300
Germany/777
1 mm ProCAD/300 313 777 40.2
2mm ProCAD/300 209 777 26.8
Duceram Shade
A1 :
1 .5mm - - 8.79
Optilux 401
Peixoto et Demetron, Keer, 2.0mm - - 5.51 al., 2007 Danbury, CT/Not 3.0mm - - 2.90 described
4.0mm - - 1 .87
Duceram Shade
A4: 1 .5mm - - 2.52
2.0mm - - 1 .01
3.0mm - - 0.36
4.0mm - - 0.09
Duceram Shade
B1 :
1 .5mm - - 7.06
2.0mm - - 4.94
3.0mm - - 2.59
4.0mm - - 1 .52
Duceram Shade
B4:
1 .5mm - - 3.52
2.0mm - - 2.21
3.0mm - - 0.79
4.0mm - - 0.26
Duceram Shade
C1 :
1 .5mm - - 7.66
2.0mm - - 5.37
3.0mm - - 2.62
4.0mm - - 1 .62
Duceram Shade
C4:
1 .5mm - - 2.34
2.0mm - - 0.81
3.0mm - - 0.10
4.0mm - - 0.02
Duceram Shade
D1 : 1 .5mm - - 8.08
2.0mm - - 5.48
3.0mm - - 3.32
4.0mm - - 2.05
Duceram Shade
D4:
1 .5mm - - 5.65
2.0mm - - 3.23
3.0mm - - 1 .31
4.0mm - - 0.76
IPS e.max Press
0.5mm/No
- - 17.5 coloring/transpare
nt
Lava frame
0.3mm/No - - 12.5 coloring
Lava Frame
0.5mm/No - - 1 1 .2 coloring
XENOPHOT HLX Procera
64634, Osram ALLZircon
Baldissrara - - 10.1
GmbH, Munich, 0.6mm/No
et al., 2010
Germany/Not coloring
described Digizon
0.6mm/No - - 9.5 coloring
DC Zircon
0.5mm/No - - 9.2 coloring
VITA YZ
0.5mm/No - - 9.1 coloring
IPS e.max
- - 8.9 ZirCAD 0.5mm/No
coloring
Cercon Base
0.4mm/No - - 7.3 coloring
[0057] Em face das inúmeras possibilidades de combinações existentes dos diferentes tipos, cores e espessuras das porcelanas/cerâmicas, uma técnica estabelecida na literatura para interpolação de dados foi utilizada para interpolar os dados obtidos para os 17 grupos experimentais e os provenientes do levantamento bibliográfico. O resultado da interpolação pode ser visto na Figura 3.
[0058] Estes dados interpolados foram usados para treinar e validar a RNA. A configuração da RNA que produziu o menor erro de validação foi 1 -32- 1 (1 neurônio na camada de entrada, 32 neurónios na camada intermediária e um neurônio de saída). Este procedimento de obter a configuração ideal de uma rede neural foi efetuado através de testes de eficiência do número de neurónios necessários em cada camada.
[0059] A Tabela 5 mostra o erro relativo preditivo da RNA em relação aos dados reais (experimentais).
Tabela 5: Erro relativo entre dados reais (literatura) e dados previstos pela RNA executada no equipamento, objeto da presente invenção.
Tempo (seg) - Tempo (seg) - obtido
Potência
dados da revisão de pelo modelo neural Erro (%)
Figure imgf000033_0001
literatura (ANN)
288.9 55.3 55.0347 0.488
183.3 87.2 87.1485 0.059
354.6 45.1 45.0251 0.160
121 .1 132.1 131 .7601 0.257
24.2 661 .1 688.7806 4.018
347.7 46 46.1484 0.321 231 .8 69 69.0296 0.042
96.8 165.2 165.6326 0.261
151 .3 105.7 104.81 14 0.084
Média do erro 0.63
[0060] A Figura 4 mostra de forma comparativa os dados experimentais da Tabela 2 e a previsão da RNA.
[0061 ] A metodologia desenvolvida para obter os dados quantitativos de transmissão de luz se mostrou confiável, já que o erro relativo dos dados experimentais foi da ordem de 1 %. Os dados encontrados para os materiais, cores e espessuras foram semelhantes aos de outros autores.
[0062] Para validar a RNA, como conjunto de validação, usou-se dados que não foram utilizados no processo de aprendizagem. Este conjunto é composto por dados experimentais de revisão da literatura, conforme mostrados na Tabela 2.
[0063] A Tabela 5 mostra que o erro de predição médio da RNA foi inferior a 1 %. Esta capacidade de previsão da RNA fica também evidenciada quando se observa a Figura 4. Pode ser visto na Tabela 5 um erro individual de 4,02 % para 24,2 mW/cm2. Esta diferença pode ser explicada analisando as Figuras 2 e 3, que mostram os dados experimentais utilizados para treinar a RNA e a interpolação correspondente. Como pode ser visto também, há poucos dados experimentais e particularmente o valor de 24,2 mW/cm2 está sob a região em que o gráfico é uma curva, e, neste caso, a interpolação não foi tão precisa. Apesar desta pequena diferença, o erro médio foi muito baixo, mostrando a eficácia do modelo que pode ser usado para prever os tempos de exposição do cimento com o erro médio menor que 1 %.
[0064] Os dados publicados por outros autores e os resulados quantitativos obtidos neste trabalho por meio da utilização da metodologia proposta (conforme descrito acima), objeto da presente invenção e processo associado, forneceram informações suficientes para construir a RNA e, portanto, possibilitam prever com alto grau de confiabilidade dos valores quantitativos de outros tipos de restaurações indiretas ainda não testadas.
[0065] Esses estudos do desenvolvimento do método permitiram desenvolver um equipamento capaz de implementar toda a tecnologia desenvolvida para medir, in loco, e com tempo de resposta da ordem de 1 a 2 segundos o período que deve ser usado para o processo de fotopolimerização o qual é individual para cada tipo de material, cor e espessura e número de queimas voltado exclusivamente para a restauração indireta específica. Portanto, tal invenção vem contribuir de forma quantitativa e técnica para os processos de fotopolimerização, através de restaurações indiretas à base de cimentos fotopolimerizáveis, auto-polimerizáveis e de dupla polimerização (cerâmicas, porcelanas ou polímeros) odontológicas.
[0066] O equipamento e o processo de determinação do tempo de foto- ativação, objetos da presente invenção, permitiram de forma técnica e quantitativa medir a quantidade de luz necessária para cada material exposto por meio da utilização do dispositivo apresentado na Figura 1 . A invenção permitiu ainda indicar ao usuário o tipo de cimento quanto à reação química, ou seja, se ele pode/deve utilizar um cimento fotopolimerizável, um de dupla polimerização ou um auto-polimerizável. Isso foi possível graças a uma ampla faixa de dados que simularam diversas situações clínicas em termos de espessura, materiais e cores utilizadas para o treinamento da rede neural. Assim, quando o valor quantitativo de energia luminosa transmitida for menor que um determinado valor a indicação é de se utilizar um cimento auto- polimerizável. Quando os valores estiverem dentro de uma faixa em que o tempo clínico de fotopolimerização for viável pode-se utilizar um cimento de dupla polimerização. E, por fim, quando os valores forem superiores ao máximo obtido pode-se utilizar cimentos fotopolimerizáveis, auto-polimerizáveis e de dupla polimerização (cerâmicas, porcelanas ou polímeros) odontológicas. Situação esta encontrada em restaurações indiretas com espessuras menores que 2 mm.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1. Equipamento , caracterizado por compreender:
- bloco (1 ): fototransmissor;
- bloco (2): receptáculo da peça ou da restauração indireta;
- bloco (3): fotodetector;
- bloco (4): placa controladora, onde nela estão acoplados os blocos (5), (6), (7), (8), (9) e (10), sendo:
- bloco (5): display alfanumérico;
- bloco (6): conversor analógico-digital (ADC);
- bloco (7): unidade central de processamento (CPU) da placa controladora;
- bloco (8): memória não volátil;
- bloco (9): conjunto de instruções operacionais programadas diretamente no hardware de um equipamento eletrônico, armazenado em (8);
- bloco (10): botão.
2. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por constituir de uma fonte emissora de luz (1 ), preferencialmente um fotopolimerizador, podendo ser lâmpadas halógenas, LED, arco de plasma, laser ou outra lâmpada que emita fótons com variados valores de potência emitida, ou ainda qualquer frequência e/ou potência do sinal luminoso do emissor que permita produzir o processo de polimerização em cimentos resinosos que direciona a luz para a restauração indireta (2) do material odontológico, sendo esse uma peça de porcelana ou cerômeros, sendo que a dita luz transmitida que atravessa (2) deve ser captada pelo sensor ótico (3) do tipo fototransistor ou fotodiodo ou sensor ótico com a mesma característica de absorção de luz ou sinal luminoso, constituído por um filtro de epóxi ou vidro ou quartzo ou material similar que seja translúcido; estando este (3) ligado à placa eletronica controladora (hardware) do sistema (4), sendo que a dita placa, juntamente com um display alfanumérico (5) consistem em um conversor analógico-digital (ADC) (6), este responsável por enviar a informação digital para a Unidade Central de Processamento (CPU) (7) da placa controladora (4), esta baseada em um microcontrolador, responsável por executar o programa que está armazenado na memória (8), que pode ser do tipo ROM, FeRAM e FLASH, bem como os dispositivos de armazenamento em massa, mini, micro ou nano sd, disco rígido e compact disc, preferencialmente memória do tipo FLASH ou SSD, a qual é não volátil, que contém permanentemente um programa residente ou Firmware (9); e o bloco (10) representa um botão de inicialização de previsão ou processo de determinação do tempo de exposição.
3. Equipamento, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por compreender um sistema integrado de hardware e software, caracterizado pelo hardware ser baseado em um microcontrolador genérico, podendo ser de 8, 16, 32 ou 64 bits, e que tenha um conversor Analógico-Digital (6) de 10, 12, 16, 20 ou 24 bits; memória de programa e dados embutida ou externa, que pode ser do tipo memória RAM Estática, Dinâmica ou Cartão de Memória.
4. Equipamento, de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado por possuir, no bloco 6, pelo menos um circuito comparador de tensão e pelo menos um amplificador de tensão, podendo ambos utilizar transistores ou amplificadores operacionais.
5. Equipamento, de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo circuito ser equipado com um sensor ótico do tipo fototransistor ou fotodiodo ou sensor ótico com a mesma característica de absorção de luz ou sinal luminoso.
6. Equipamento, de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo software ser um programa armazenado no microcontrolador, responsável por determinar o tempo exato que o equipamento de fotopolimerização deve permanecer ligado quando utiliza sistemas inteligentes tais como algoritmos genéticos, lógica fuzzy, funções de base radial ou redes de Hopefiled; preferencialmente Redes Neurais Artificiais.
7. Equipamento, de acordo com as reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo programa de controle ser armazenado internamente, ou atualizado remotamente, com cabeamento ou não (wireless), via conexão Ethernet, PPTP, Conexão VPN, VPNs rede-rede, VPNs host-rede, ICS ou Dial-up.
8. Processo de determinação do tempo de foto-ativação para a fotopolimerização de cimentos de restaurações odontológicas indiretas caracterizado por compreender as seguintes etapas: a) obtenção da medida de intensidade de luz não absorvida pela peça (LNA); b) substituição do valor da medida de intensidade de luz não absorvida pela peça, obtida na etapa "a", na variável LNA da expressão (1 ); c) cálculo do valor do tempo de foto-ativação (TFAk) por meio da expressão (1 ).
9. Uso do equipamento, definido nas reivindicações 1 a 7, caracterizado por ser na medição da intensidade luminosa através de restaurações odontológicas indiretas e do tempo de fotopolimerização necessário para a restauração indireta ser cimentada e por determinar precisamente o tempo dos cimentos fotopolimerizáveis, auto-polimerizáveis e de dupla polimerização (cerâmicas, porcelanas ou polímeros) odontológicos ou ainda contraindicar um cimento que dependa da luz para fotopolimerização.
10. Uso do processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por ser na medição da intensidade luminosa através de restaurações odontológicas indiretas e do tempo de fotopolimerização necessário para a restauração indireta ser cimentada e por determinar precisamente o tempo dos cimentos fotopolimerizáveis, auto- polimerizáveis e de dupla polimerização (cerâmicas, porcelanas ou polímeros) odontológicos ou ainda contraindicar um cimento que dependa da luz para fotopolimerização.
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