Modelização do processo de evaporação por laser dos dentes

Muitas pessoas perdem, todos os anos, vários dias de trabalho devido a doenças relacionadas com os dentes. O tratamento dos dentes, pelos métodos convencionais, tem um custo elevado e é mal aceite pela maioria dos doentes. Este tipo de tratamento tende a remover muito mais material do dente do que aquele que está efectivamente cariado. Além de tudo, é um tratamento com eficácia apenas temporária: um dente cariado e que foi tratado ("chumbado") tem tendência a reinfectar ao fim de alguns anos, sendo necessário repetir o tratamento da cárie. Isso leva à remoção de mais material dentário e ao enfraquecimento do dente. Este ciclo tende a repetir-se várias vezes, até que o dente fica tão enfraquecido que tem que ser retirado e substituído. Este trabalho está integrado num projecto que tem como objectivo desenvolver um tratamento minimamente invasivo da cárie dentária. O projecto foi desenvolvido em colaboração com o Prof. Gavin Pearson, do Queen Mary Westfield college, London, e com o Prof. Marshall Stoneham, University College London.

Com este trabalho pretendeu-se desenvolver uma modelização que servisse de orientação para um tratamento dentário minimamente invasivo, ou seja, que conserve a parte do dente que ainda não foi afectada pela cárie. Porque é que isso é importante?

Porque o tratamento convencional retira muito material saudável do dente, o que enfraquece o dente tratado e o torna mais susceptível a novas cáries. No tratamento convencional da cárie, o dentista tem que abrir o dente, retirar o material doente e tornar a encher a cavidade que fez:

_{Esquema de um dente.                                                                                                                                          Ilustração da cavidade feita}

                                                                                                                                                                                     _{por um dentista durante} 

                                                                                                                                                                                     _{o tratamento convencional}

                                                                                                                                                                                   _{de uma cárie.}

O resultado final é por vezes parecido com este…

_{Imagem fornecida pelo Prof. Gavin Pearson, Queen Mary Westfiled College, London}

Como há uma grande superfície de contacto entre o material de enchimento (o “chumbo”) e o dente, eventualmente o dente ganha nova cárie e precisa de novo tratamento. Isso significa que mais material saudável vai ser retirado e que o dente vai ficar ainda mais fraco… O tratamento de dentes já anteriormente tratados representa 60% de todos os tratamentos da cárie dentária! O tratamento da cárie dentária sai caro: por ano, o Serviço Nacional de Saúde de Inglaterra e do País de Gales gasta 173 milhões de libras em tratamentos simples, e 156 milhões de libras em coroas dentárias! (fonte da informação aqui)!

Como conseguir melhorar o tratamento da cárie?

 Bom, mudando radicalmente, conforme está ilustrado na seguinte figura, o processo de tratamento dentário: usando um laser para fazer um túnel (a vermelho) muito estreito para aceder à parte do dente que está doente (mancha preta):

Através do túnel é possível inserir uma substância que mata as bactérias, o que pára o desenvolvimento da cárie. Em seguida, o túnel é tapado. Esta abordagem maximiza a resistência natural do dente e minimiza as reinfecções.

O que fizemos nós aqui no GFCT?

De forma resumida, desenvolvemos modelos computacionais da resposta do esmalte dentário à radiação laser, de maneira a determinarmos os parâmetros de funcionamento do laser que permitem obter os melhores resultados.

Mais especificamente, começamos por fazer uma revisão da literatura, que nos indicou que os sistemas laser que funcionam com radiação infravermelha seriam ideais, devido ao seu baixo custo, para levar este método à prática. No entanto, da forma que são correntemente usados estes lasers não dão resultados suficientemente bons: podem derreter o esmalte e causar problemas na polpa do dente (a parte de dentro do dente, que tem vasos sanguíneos) devido à alta temperatura que geram onde incidem, e podem causar fendas indesejáveis no dente. É necessário optimizar o funcionamento destes lasers, isto é, determinar quais os parâmetros de funcionamento (comprimento de onda, duração do pulso do laser) que permitem obter os melhores resultados.

Os resultados obtidos com os modelos computacionais (desenvolvidos utilizando o software de elementos finitos ABAQUS^TM) e analíticos permitiram concluir que o laser de CO₂, que se julgava inadequado à remoção de material dentário, permite obter bons resultados desde que a duração do pulso do laser seja cerca de 10 µs. Os nossos resultados sugerem também que o laser de Er:YAG poderá causar fracturas difíceis de detectar no dente.