UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA E

INFORMÁTICA INDUSTRIAL

DANIELLE MAGALHÃES FONTENELE

ANÁLISE DO PERÍODO DE EFEITO DA TOXINA BOTULÍNICA EMPACIENTE COM BRUXISMO ATRAVÉS DE DISPOSITIVOS

INTEROCLUSAIS INSTRUMENTADOS POR SENSORES BASEADOSEM REDES DE BRAGG EM FIBRAS ÓTICAS

DISSERTAÇÃO

CURITIBA

2020

DANIELLE MAGALHÃES FONTENELE

ANÁLISE DO PERÍODO DE EFEITO DA TOXINA BOTULÍNICA EMPACIENTE COM BRUXISMO ATRAVÉS DE DISPOSITIVOS

INTEROCLUSAIS INSTRUMENTADOS POR SENSORES BASEADOSEM REDES DE BRAGG EM FIBRAS ÓTICAS

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica e InformáticaIndustrial da Universidade Tecnológica Federal doParaná como requisito parcial para obtenção do graude “Mestre em Ciências” – Área de Concentração:Fotônica em Engenharia.

Orientadora: Prof.a Dr.a Ilda Abe

Co-orientador: Prof.a Dr.a Ana Paula Gebert deOliveira Franco

CURITIBA

2020

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação

Fontenele, Danielle Magalhães

Análise do período de efeito da toxina botulínica em paciente com bruxismo através de dispositivos interoclusais instrumentados por sensores baseados em redes de Bragg em f ibras óticas [recurso eletrônico] / Danielle

Magalhães Fontenele. -- 2020. 1 arquivo eletrônico (57 f .): PDF; 9,11 MB.

Modo de acesso: World Wide Web. Texto em português com resumo em inglês. Dissertação (Mestrado) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná.

Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial. Área de Concentração: Fotônica em Engenharia, Curitiba, 2020. Bibliograf ia: f . 52-53.

1. Engenharia elétrica - Dissertações. 2. Redes de Bragg. 3. Detectores de f ibra óptica - Desenvolvimento. 4. Bruxismo - Avaliação. 5. Placas

oclusais. 6. Toxinas botulínicas - Uso terapêutico - Avaliação. 7. Força de mordida - Monitorização. 8. Bruxismo do sono - Monitorização. 9. Biomecânica. 10. Fotônica. 11. Métodos de simulação. I. Abe, Ilda, orient.

II. Franco, Ana Paula Gebert de Oliveira, coorient. III. Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial. IV. Título.

CDD: Ed. 23 -- 621.3

Biblioteca Central do Câmpus Curitiba - UTFPR Bibliotecária: Luiza Aquemi Matsumoto CRB-9/794

Em especial a minha família que sempre apoiou os meus objetivos esonhos.

AGRADECIMENTOS

Dedico este trabalho aos meus pais, Irene e Flávio que sempre apoiaram as minhas

escolhas e incentivaram os meus estudos.

Agradeço às professoras Ilda Abe e Ana Paula Gebert de Oliveira Franco por sua

orientação e dedicação além de todo o conhecimento .

Agradeço a professora Mauren pelo apoio durante as medidas realizadas e a professora

Lucila Lagura por aplicar a toxina botulínica

Agradeço ao professor Valmir de Oliveira e ao grupo de Fotônica da UTFPR pelo

constante apoio no desenvolvimento da pesquisa e elaboração dos ensaios práticos.

Agradeço aos amigos Robsson, Taynara, Guido, Lays, Natália Girão, Franciele,

Karoline, Natalia Menezes, Maria Helena e aos meus familiares pelo apoio durante a

concretização deste trabalho, procurando mostrar o melhor caminho.

Agradeço a todos que colaboraram direta ou indiretamente na execução deste trabalho.

À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) -

Finance Code 001.

RESUMO

FONTENELE, Danielle Magalhães. ANÁLISE DO PERÍODO DE EFEITO DATOXINA BOTULÍNICA EM PACIENTE COM BRUXISMO ATRAVÉS DE DISPOSITIVOSINTEROCLUSAIS INSTRUMENTADOS POR SENSORES BASEADOS EM REDES DEBRAGG EM FIBRAS ÓTICAS. 56 f. Dissertação – Programa de Pós-graduação em EngenhariaElétrica e Informática Industrial, Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, 2020.

Neste trabalho é analisado o período de efeito da toxina botulínica em um paciente portador debruxismo através de um dispositivo interoclusal instrumentado por sensores baseados em redesde Bragg em fibras óticas. O estudo de caso do paciente voluntário envolve duas análises: deforça de mordida máxima e de hiperatividade durante o sono. Na análise de força de mordida opaciente vestindo o dispositivo oclusal é orientado a morder em ensaios controlados enquantoé monitorado através dos sensores a fibra ótica. No caso da hiperatividade o paciente dormecom o dispositivo oclusal e os movimentos são monitorados durante este período. Estas duasanálises foram realizadas antes e após a aplicação da toxina botulínica. A gravação dos sensores,o processo de fabricação do dispositivo instrumentado, a caracterização do sistema e a análise invivo são reportados neste trabalho. Os resultados de mordida máxima antes da aplicação foramde 33,00 ± 3,60 N. Após a aplicação da toxina botulínica o paciente foi monitorado e forçasmáximas de mordida de 18,80 ± 2,40 N foram obtidas, correspondente à aproximadamente 57% da força prévia. O paciente foi avaliado ao longo do tempo e aproximadamente 4 mesesposterior à aplicação o valor da força máxima média foi de 30,70 ± 2,60 N, relacionado à93 % da força inicial. Os resultados obtidos na análise de hiperatividade realizados durante operíodo de sono, indicam também uma redução na amplitude dos movimentos após a aplicação.Antes da aplicação a média da amplitude obtida foi de 32,90 ± 8,60 N e depois de realizado oprocedimento da aplicação da toxina botulínica a força média de mordida foi de 24,80 ± 6,40N, e retorno para aproximadamente 75 % em 2 meses.

Palavras-chave: Redes de Bragg em fibras óticas; dispositivo oclusal; toxina botulínica

ABSTRACT

FONTENELE, Danielle Magalhães. ANALYSIS OF THE PERIOD EFFECTOF BOTULINUM TOXIN IN A PATIENT WITH BRUXISM THROUGH ANINTEROCCLUSAL DEVICE INSTRUMENTED BY SENSORS BASED ON BRAGGGRATINGS IN OPTICAL FIBERS. 56 f. Dissertação – Programa de Pós-graduação emEngenharia Elétrica e Informática Industrial, Universidade Tecnológica Federal do Paraná.Curitiba, 2020.

This paper analyzes the effect period of botulinum toxin in a patient with bruxism throughan interocclusal device instrumented by sensors based on Bragg gratings in optical fibers. Thecase study of the volunteer patient involves two analyzes: maximum bite force and hyperactivityduring sleep. In bite force analysis the patient wearing the occlusal device is oriented to bite incontrolled trials while being monitored through the optical fiber sensors. In case of hyperactivitythe patient sleeps with the occlusal device and the movements are monitored during this period.These two analyzes were performed before and after botulinum toxin application. Sensorrecording, instrumented device fabrication process, system characterization and in vivo analysisare reported in this paper. The maximum bite results before application were 33.00 ±N 3.60N. After botulinum toxin application the patient was monitored and maximum 18.80 ± 2.40 Nbite forces were obtained, corresponding to approximately 57% of previous force. The patientwas evaluated over time and approximately 4 months after application, the mean maximumforce value was 30.70 ± 2.60 N, related to 93 % of the initial force. The results obtained in thehyperactivity analysis performed during sleep also indicate a reduction in movement amplitudeafter application. Before application, the average amplitude obtained was 32.90 ± 8.60 N andafter the botulinum toxin application procedure, the average bite force was 24.80 ± 6.40 N, andreturn to approximately 75 % in 2 months.

Keywords: Fiber Bragg gratings, occlusal devices, botulinum toxin

LISTA DE FIGURAS

–FIGURA 1 (a) Modelo de Montagem do aparelho ortodôntico (b) Identificação elocalização do sensor FBG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

–FIGURA 2 Paciente usando o dispositivo oclusal e as fibras óticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17–FIGURA 3 Sensor FBG em silicone posicionado no primeiro molar para medir a

magnitude da força de mordida humana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19–FIGURA 4 Rede de Bragg em fibra ótica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23–FIGURA 5 Representação da máscara de fase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26–FIGURA 6 Esquemático e representação do laser Excímero com vista lateral (a) e (b)

representação com vista superior do sistema de gravação . . . . . . . . . . . . . . . . 28–FIGURA 7 (a) Montagem experimental para os ensaios e equipamentos utilizados (b)

Espectro da rede do sensor FBG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29–FIGURA 8 Dispositivo interoclusal rígido com a localização do sensor FBG no lado

direito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30–FIGURA 9 Dispositivo interoclusal rígido encaixado no modelo de gesso . . . . . . . . . . . 31–FIGURA 10 Representação do sistema de alavanca para o ensaio mecânico . . . . . . . . . . . 31–FIGURA 11 Paciente usando o dispositivo interoclusal instrumentado . . . . . . . . . . . . . . . 34–FIGURA 12 Ensaio de bruxismo durante o período de sono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37–FIGURA 13 Variação do comprimento de onda em função da força aplicada para o

dispositivo interoclusal rígido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39–FIGURA 14 Estabilidade da Temperatura do dispositivo interoclusal rígido . . . . . . . . . . . 40–FIGURA 15 Relação de forças máximas de mordidas - Sem Aplicação da Toxina

Botulínica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42–FIGURA 16 Relação de forças máximas de mordidas - Após a aplicação da toxina

botulínica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44–FIGURA 17 Gráfico de análise das forças de mordidas máximas usando o dispositivo

interoclusal rígido em descrição aos dias após a aplicação da toxinabotulínica na paciente com duração de 4 meses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

–FIGURA 18 Padrão de mordida durante o período do sono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

LISTA DE SIGLAS

FBG Redes de Bragg em fibra óticaUV UltravioletaBTX Toxina Botulínica

LISTA DE SÍMBOLOS

λ B Comprimento de onda de Braggne f f Índice de refração efetivo do núcleoΛ Periodicidade espacial da redeε Deformaçãol Comprimento da fibra∆l Variação do comprimento da fibraT TemperaturaαΛ Coeficiente de expansão térmicaαn Coeficiente termo-ótico∆T Variação da TemperaturaP11 Coeficientes fotoelásticosP12 Coeficientes fotoelásticosν Coeficiente de Poissonθm Ângulo de difraçãoΛpm Período da máscara de faseF Força

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.1 MOTIVAÇÕES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.2 ESTADO DA ARTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.2.1 Redes de Bragg em Fibras óticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.2.2 Redes de Bragg na Biomecânica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.2.3 Dispositivos interoclusais Rígidos no tratamento de sintomas do Bruxismo . . . . . . . . 191.2.4 Toxina Botulínica no tratamento de sintomas do Bruxismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201.3 OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211.3.1 Objetivo Geral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211.3.2 Objetivos Específicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211.4 ESTRUTURA DO TRABALHO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232.1 REDES DE BRAGG EM FIBRA ÓTICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232.2 PROPRIEDADES DAS REDES DE BRAGG EM FIBRAS ÓTICAS . . . . . . . . . . . . . . 242.3 MÉTODO DE GRAVAÇÃO DE REDES DE BRAGG POR MÁSCARA DE FASE . 253 METODOLOGIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.1 GRAVAÇÃO DAS REDES DE BRAGG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.2 DISPOSITIVO INTEROCLUSAL RÍGIDO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293.3 MODELO EXPERIMENTAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303.4 ENSAIO IN VIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323.5 ENSAIO DE MORDIDA MÁXIMA - SEM A APLICAÇÃO DA TOXINA

BOTULÍNICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343.5.1 Ensaio de Força Máxima de Mordida - Após a Aplicação da Toxina Botulínica . . . . 353.6 APLICAÇÃO DA TOXINA BOTULÍNICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363.7 ENSAIO DE BRUXISMO DURANTE O SONO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 RESULTADOS OBTIDOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384.1 MODELO EXPERIMENTAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384.2 ENSAIO IN VIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394.3 CARACTERIZAÇÃO E ANÁLISE DA FORÇA DE MORDIDA - SEM A

APLICAÇÃO DA TOXINA BOTULÍNICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414.4 CARACTERIZAÇÃO E ANÁLISE DA FORÇA DE MORDIDA - APÓS A

APLICAÇÃO DA TOXINA BOTULÍNICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414.4.1 Variação da força de mordida ao longo do tempo com a aplicação da toxina

botulínica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454.5 CARACTERIZAÇÃO E ANÁLISE DA FORÇA DE MORDIDA MÁXIMA

DURANTE ATIVIDADES DO SONO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464.6 DISCUSSÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485 CONCLUSÕES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49REFERÊNCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51Apêndice A -- TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO . . . . . . . 53

Apêndice B -- PUBLICAÇÕES RESULTANTES DESTE TRABALHO . . . . . . . . . . . . . 56

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1 INTRODUÇÃO

Este capítulo descreve a motivação de estudo na área de fotônica e odontologia, oestado da arte foi estruturado com os seguintes temas redes de Bragg em fibras óticas, redes deBragg na biomecânica, dispositivos interoclusais rígidos no tratamento de sintomas do bruxismoe sobre a toxina botulínica no tratamento de sintomas do bruxismo e os objetivos e a estruturaçãoda dissertação.

1.1 MOTIVAÇÕES

O termo bruxismo vem do grego “Bruchein” significa apertamento, fricção ou atritodos dentes. Em 1907, utilizou-se o termo “Bruxomania” na literatura odontológica e, por voltade 1931, foi substituído por “Bruxismo” ou atividade involuntária, tanto em hábitos noturnos ediurnos, conhecida como atividade parafuncional relacionada com hábitos de apertar e rangeros dentes entre outras atividades, como roer unhas, remover cutículas com os dentes ou até ohábito de mastigar apenas de um lado da mandíbula (GAMA et al., 2013).

O bruxismo pode ser diferenciado entre diurno e noturno com algumas característicasde sono e vigília, além de assumir distintos estados de consciência, sendo estes, diferentesestados fisiológicos com diferentes influências na excitabilidade oral motora. O bruxismo édiferenciado entre diurno e noturno com algumas características de sono e vigília. Bruxismodiurno é caracterizado por uma atividade semi-involuntária da mandíbula, o hábito de apertodos dentes enquanto o indíviduo encontra-se acordado e não ocorre a atividade de ranger dosdentes. O bruxismo noturno ou do sono é relacionado a uma atividade inconciente, durante operíodo do sono acontece o ranger, apertar dos dentes, com a produção de sons (MACEDO,2008).

O bruxismo excêntrico, ou de sono, normalmente é uma atividade inconscientede ranger, apertar ou até mesmo deslizamento dos dentes em posições protrusivas elatero-protrusivas, relacionado ao modo de oclusão dental, movimentações mandibulares earticulações temporomandibular em alguns casos, ocorre a produção de sons, durante aatividade do sono (GAMA et al., 2013).

Segundo Thorpy (2017), na área sobre distúbios do sono é utilizado o termo bruxismo

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para designar uma série de eventos e movimentos estereotipados, sendo estes rangimento eapertamento do dentes no período do sono (THORPY, 2017).

De acordo com Gonçalves et al. (2010), o bruxismo sem causa aparente é chamado deprimário, enquanto o secundário é aquele que associado com o uso de medimentos psicoativosentre outras medicações (GONÇALVES et al., 2010).

Diversos métodos são utilizados por profissionais na área de odontologia para evitarou amenizar o desgaste dos dentes causados pelo bruxismo, um dos mais comuns é o uso dedispositivos intraorais miorrelaxante sendo um dispositivo móvel e de fácil uso e que temperfeito encaixe sobre a superfície dos dentes tanto na região superior ou inferior. O usodo dispositivo oclusal é indicado para evitar mordida aberta anterior, extrusões e migraçõesdentárias.

Outro método que vem sendo utilizado para auxiliar no tratamento do bruxismoé o uso da “Clostridium botulinum” o nome científico para o termo toxina botulínica outambém popularmente conhecida como botox. Normalmente a toxina é aplicada em injeção,em quantidades pequenas em algum determinado músculo facial específico. A utilização datoxina botulínica Schwartz e Freund (2002) tem sido usada no tratamento de várias síndromesdolorosas, incluindo bruxismo (SCHWARTZ; FREUND, 2002).

A principal função da toxina é o relaxamento dos músculos da face que sãoresponsáveis por ter contração muscular. Normalmente a toxina botulínica é aplicada empontos localizados nos músculos temporal e do masseter. A toxina age no neurônio motorque impede a liberação de acetilcolina exocitótica, substância responsável para a contraçãodos músculos (involuntária) bruxismo (SPOSITO, 2009). Aplicando a toxina botulínica emmúsculos específicos, evita-se que ocorra a contração involuntária, que é conhecida comoo ranger ou apertamento dos dentes. Apenas o impulso que orienta este músculo reduzgradativamente a atividade muscular, causando o relaxamento facial local.

De acordo com Asutay et al. (2017) a toxina botulínica inibi a acetilcolina na junçãoneuromuscular resultando na diminuição de atividade dos músculos ou glândulas (ASUTAY et

al., 2017).

Após a aplicação da toxina botulílinica nos músculos específicos. Os efeitos sãoobservados do primeiro ao terceiro dia após a injeção. Uma ou duas semanas depois o efeito émáximo. O efeito da toxina pode perdurar por cerca de três a seis meses no organismo, enquantoa ação muscular vai retornando gradativamente (BORODIC et al., 2001).

Os sensores óticos FBG são aplicados em diversas áreas de estudo ou industrial, devidoàs vantagens para medições em deformação, temperatura, pressão, medição in vivo, in vitro e in

situ, em comparação com os sensores elétricos. Os sensores óticos quando aplicados na área dabiomédica ou na biomecânica têm os benefícios de biocompatibilidade, dimensões reduzidas,

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pesos menores e inertes quimicamente, onde a sílica não é tóxica sendo assim não é rejeitadapelo organismo (KALINOWSKI, 2008).

A utilização das redes de Bragg em fibras óticas (FBG) viabilizam as medidas emcasos in vivo na odontologia. Neste trabalho o sensor FBG é empregado para avaliar forças demordida máxima durante o momento da oclusão.

1.2 ESTADO DA ARTE

1.2.1 REDES DE BRAGG EM FIBRAS ÓTICAS

O parâmetro mais importante para a gravação de redes de Bragg em fibras óticas é afotossensibilidade. De acordo com Othonos e Kalli a fotossensibilidade das fibras permite agravação de redes através da variação permanente do índice de refração do núcleo da fibra.A variação do índice de refração depende do material da fibra e da fonte ótica incidente(OTHONOS; KALLI, 1999).

O fenômeno de fotossensibilidade teve ínicio com o experimento de Hill et al.

(1978). Ao incidir luz de laser de argônio em uma fibra de sílica dopada com germânio, ospesquisadores observaram um aumento do sinal ótico refletido. Esse fenômeno tinha sidoproduzido pela modulação períodica do índice de refração do núcleo, devido à reflexão deFresnel na extremidade da fibra; havia sido formado uma onda estacionária no núcleo da fibra.Esta técnica ficou conhecida como redes de Hill. O comprimento de onda de ressonância doespectro de reflexão nas redes de Hill era restringido ao comprimento de onda de exposição dolaser (HILL et al., 1978).

Lam e Garside (1981) demostraram que ao utilizar laser de íons de argônio comoperação em 488 nm, a modulação do índice de refração aumentava com o quadrado da potênciade gravação, indicando que era um processo de dois fótons (LAM; GARSIDE, 1981).

Após a introdução dos estudos de Hill utilizando técnicas para gravação de redesinternas, Meltz et al. (1989) sugeriu outra técnica externa de gravação de redes. As técnicasexternas de gravação mais conhecidas são: gravação direta por máscara de fase, técnicainterferométrica e técnica interferométrica com máscara de fase (MELTZ et al., 1989).

Meltz et al. (1989) propuseram o uso da técnica externa de gravação de redes de Braggem fibra ótica em que à incedência de dois feixes de luz ultravioleta (UV) nas laterais da fibraformando um padrão de interferência no núcleo (MELTZ et al., 1989).

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1.2.2 REDES DE BRAGG NA BIOMECÂNICA

Um dos primeiros trabalhos citados na literatura de aplicações das FBGs nabiomecânica foi o de Tjin et al., descreve a aplicação do sensor FBG inserido em um dispositivointeroclusal para a monitorização de variações de temperatura e pressão em um paciente comapneia do sono. O dispositivo foi utilizado in vivo durante o sono e os resultados demonstraramque é possível monitorar as atividades de apneia com o sensor (TJIN et al., 2001).

O estudo de Milczeswki et al. analisa as forças ortodônticas em um ensaioexperimental a figura 1 (a) mostra o modelo de montagem do aparelho ortodôntico e alocalização do sensor FBG. Na figura 1 (b) identifica a localização do sensor entre o dentee a peça do aparelho ortodôntico. A FBG foi gravada em fibras óticas de alta birrefringênciapara análise de variações de forças transversais aplicadas durante a simulação para analisar aforça de movimentação dos braquetes. Os autores deste artigo mostraram que é possível utilizarFBG em fibra de alta birrefringência (MILCZESWKI et al., 2006).

Figura 1 - (a) Modelo de Montagem do aparelho ortodôntico (b) Identificação e localização dosensor FBG

Fonte: (MILCZESWKI et al., 2006)

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Conforme o estudo de Milczeswki et al. mostra a possibilidade de utilização desensores FBG instrumentados em um modelo de maxila artificial para assim realizar mediçõesinternas de tensão trasmitida através dos aparelhos ortodonticos para a região de forçasadjacentes às raízes dentárias. Utilizando a máquina de teste . Conforme a aplicação de forçasno aparelho ortodontico, foram obtidas forças de 0,025 N e de 0,035 N entre o arco do aparelhoe o dente (MILCZEWSKI, 2012).

O estudo de Costa et al. abrange o desenvolvimento de um novo sensor pontual paramedir a magnitude da força de mordida humana em condição de máxima intercuspidação molarcom o uso de FBG conforme a figura 2. Para a realização dos ensaios foi inserido o sensorFBG em um dispositivo oclusal resiliente posicionado no ponto de contato do primeiro molarinferior. Com a variação de pressão para o sensor os momentos exatos são de antes da oclusãosituação livre sem mordida, oclusão e mordida os resultados obtidos foram de 12 N durante aoclusão e 33 N no momento da força de mordida, para ambos os lados direito e esquerdo paraos primeiros molares superiores e inferiores (COSTA et al., 2014).

Figura 2 - Paciente usando o dispositivo oclusal e as fibras óticas

Fonte: (COSTA et al., 2014)

A pesquisa de Kalinowski et al. demonstra a implementação e o desenvolvimentoutilizando rede de Bragg na área da biomecânica para a medição in vivo na mandíbula deum bovino e assim monitoramento do tipo do alimento conforme o padrão de mordida doanimal. Para este estudo foi desenvolvido um dispositivo de titanium, este material foi escolhidopor ser utilizado em procedimentos cirúrgicos e ter propriedade específica de adaptação namandibula do bovino e inserção do sensor FBG na dispositivo. Por ser um material bem frágilfoi necessário ser encapsulado e logo em seguida foi feita a calibração do sensor e caracterizaçãopara a aplicação. Detectando o tipo de alimento pelo padrão de mordida do animal e os autores

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demonstraram a aplicabilidade do sensor como possível medida da força de mordida para opadrão de mastigação de feno aproximadamente 0,3 N e para o padrão de mastigação de raçãoe ruminação força aproximadamente de 0,1 N e durante o processo de mastigação de alimentos(KALINOWSKI et al., 2017).

No estudo Umesh et al. apresenta uma metodologia de medição dinâmica da força demordida individual de cada dente utilizando o sensor nomeado Fiber Bragg Grating Bite Force

Recorder, é proposto que o sensor funcione como um dispositivo intra-oral, foi desenvolvidopara ser um transdutor de força de mordida no momento da oclusão para medir variações coma base de metal, onde o sensor FBG é encapsulado. Foram realizados testes com voluntáriosdo sexo masculino e do sexo feminino e a realização da força média de mordida foi feita nomolar, no pré-molar e no dente incisivo em ambos os lados. Os resultados foram de forçamédia no molar 635 N masculino e 513 N para o feminino. Neste estudo os resultados obtidosmostram que a força de mordida aumenta ao longo da arcada dentária dos dentes incisivos paraos molares e a força de mordida aumenta nos pacientes do sexo masculino em comparação compacientes do sexo feminino (UMESH et al., 2016) .

Em outro estudo de Abe et al. fala sobre magnitude da força de mordida humanaem condição de máxima intercuspidação molar com o uso de sensor FBG, nesta pesquisamostram a aplicabilidade da utilização de sensores com fibras óticas e redes de Bragg paraa determinação da força da mordida humana, máxima intercuspidação e a oclusão normal comambos os voluntário sendo um do sexo masculino e outro do sexo feminino. A figura 3 apresentaa aplicação dos sensores encapsulados em silicone e depois precisamente posicionados no pontode contato máximo do primeiro molar inferior sendo um para lado o lado esquerdo e outropara o lado direito para ambos os voluntários. A caracterização dos sensores foi necessáriaao estudo em um modelo de gesso in vitro para a simulação de cargas e os ensaios in-vivo

para a realização da leitura em uma situação real na máxima força de mordida humana para areal análise foi realizado 4 momentos, sendo estes em situação normal sem a oclusão, oclusão,mordida e mordida máxima. Os resultados obtidos foram de 76 N para o sexo masculino e 85N para o sexo feminino (ABE et al., 2017).

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Figura 3 - Sensor FBG em silicone posicionado no primeiro molar para medir a magnitude daforça de mordida humana

Fonte: (ABE et al., 2017)

1.2.3 DISPOSITIVOS INTEROCLUSAIS RÍGIDOS NO TRATAMENTO DE SINTOMASDO BRUXISMO

No estudo de Júnior et al. avalia pacientes do sexo masculino e feminino comdisfunções temporomandibulares utilizando dipositivos interoclusais fabricados em resinaacrílica rígida. O resultado obtido do tratamento com o uso do dispositivo interoclusal foi adiminuição na sintomologia dolorosa, ao longo de 13 semanas utilizando o dispositivo oclusalno tratamento os pacientes relataram a diminuição de sintomatologia dolorosa (JÚNIOR et al.,2006).

O estudo de Strini et al. avalia pacientes do sexo feminino e masculino com bruxismoutilizando dispositivos interoclusais para o tratamento. Para medir os níveis de dores os autoresutilizaram uma escala analógica visual. Os resultados reportados demonstraram que após o1 mês de uso do dispositivo interoclusal resulta na diminuição dos níveis de dor causado porbruxismo (STRINI et al., 2009).

O estudo de caso sobre a fadiga parafuncional muscular em paciente com bruxismousando o dispositivo oclusal resiliente com sensor em fibra ótica FBG é para o tratamento desintomas do bruxismo realizado por Nascimento et al.. Neste trabalho o sensor FBG gravado emfibra monomodo e logo depois é feita a localização do ponto de contato no dispositivo oclusale inserido o sensor FBG no dispositivo resiliente. Neste estudo foi realizado ensaios in vitro,

in vivo durante o ensaio mecânico foi feita a aplicação de pesos variando de 0 a 40 N, para oensaio in vivo foi feito o monitoramento da força do paciente seguindo orientações de temposestabelecidos. Os autores concluem que o estudo é viável devido a monitorização real do sensore avaliação de variação do bruxismo além de aplicabilidade do sistema em casos in situ e in vivo

(NASCIMENTO et al., 2018).

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1.2.4 TOXINA BOTULÍNICA NO TRATAMENTO DE SINTOMAS DO BRUXISMO

O estudo de Guarda-Nardini et al. sobre a análise da toxina botulínica para otratamento de dor e redução da hiperatividade causada por bruxismo. Neste estudo foramanalisados pacientes do sexo masculino e do sexo feminino. Os níveis de dor foram avaliadosem uma escala visual analógica, antes e após a aplicação da toxina botulínica. Outrosparâmetros foram analisados entre eles são: dor em repouso e durante a mastigação, eficiênciamastigatória, máxima abertura da boca não assistida e assistida, movimentos protrusivos elateroprotrusivos, limitação funcional durante os movimentos mandibulares habituais. Durantea análise descritiva o estudo demonstrou que as melhorias nas variáveis clínicas como(amplitude de movimentos mandibulares) e subjetivas (dor em repouso; dor durante amastigação) foram maiores no grupo tratado com toxina botulínica do que nos indivíduostratados com placebo. Ao longo de 6 meses de tratamento foi observado que os níveis de dore de amplitude dos movimentos mandibulares, eram significantemente maiores para o grupoda aplicação da toxina botulínica do que no grupo com placebo (GUARDA-NARDINI et al.,2008).

O estudo de Ondo et al. de reporta sobre a utilização da Toxina Botulínica do Tipo Aque foi injetado nos músculos masseter e no músculo temporal em pacientes que sofrem como bruxismo do sono. A metodologia utilizada neste estudo foi a participação de pacientes queforam analisados clinicamente que sofrem com o bruxismo. O seguinte grupo foi submetidoa injeção de 200 UI da toxina botulínica sendo 60 UI para cada músculo do masseter e 40UI em cada músculo temporomandibular, após a aplicação foram realizadas análises entre a 4e a 8 semana depois do tratamento inicial e para a validação dos resultados foram realizadosquestiónarios com cada paciente e feita as análises dos dados com este estudo foi possívelconcluir que a utilização da toxina botulínica obteve resultados significativos para o bruxismodo sono (ONDO et al., 2018).

No trabalho de pesquisa de Al-Wayli (2017) é estudado o uso da toxina tipo A parao tratamento de dor com avaliação de bruxismo do sono através de questionários e avaliçõesclínicas nesse caso os pacientes receberam a toxina em ambos os músculos dos massetere os outros pacientes foram submetidos ao tratamento tradicional do bruxismo utilizandodispositivos interoclusais ou mudanças de estratégias comportamentais. O grupo foi avaliado na3º semana, 2º mês, 6º mês e em 1 ano de tratamento, após a injeção da toxina para a avaliaçãoforam utilizadas escalas visuais analógica para relacionar mudanças de níveis de dores. Osresultados deste estudo monstraram que ocorreram mudanças significativas no valor médiode dor, o grupo da toxina botulínica obteve um resultado positivo em comparação ao grupodo tratamento convencional. As concluções deste estudo sugere que a aplicação da toxinabotulínica reduz os níveis de dores em uma escala média, sendo relacionado a diminuição deatividade do músculo masseter (AL-WAYLI, 2017).

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De acordo com Jadhao et al. neste estudo sobre a toxina botulínica para tratamento dedor miofascial e as características da força de oclusao nos músculos mastigatórios com pacientescom bruxismo. Para a validação do estudo um grupo de pessoas diagnosticados com bruxismofoi avaliado. As aplicações da toxina botulínica foram de quatro injeções intramuscularesbilaterais sendo 30 UI no masseter e 3 injeções de 20 UI nos temporais anteriores para oprimeiro grupo. O segundo grupo foram aplicadas injeções salinas placebo e o 3 grupo semnenhum tratamento. A avaliação utilizada foram análises clínicas como avaliação de dor(repouso e durante a mastigação) além de avaliação das forças de oclução mordida (antes dotratamento). Os resultados obtidos foram a dimunuição de níveis de dor para o grupo queocorreu a aplicação da toxina botulínica, as análises mostraram que o grupo aplicados comsolução salino placebo e o 3 grupo sem nenhum tratamento permaneceram constantes semmudanças de dores significativas para ambos os grupos estudados (JADHAO et al., 2017).

Apesar de diversos trabalhos sobre análises da toxina botulínica, algumas destaspesquisas realizam a análise qualitativa sobre a sensibilidade de dores em músculos daface causados por sintomas do bruxismo, entretanto outros estudos não reportaram dadosquantitativos sobre forças de mordida durane o período ativo ou tempo de meia vida da toxinabotulínica.

1.3 OBJETIVOS

1.3.1 OBJETIVO GERAL

O objetivo geral desta dissertação é a análise do período de efeito da toxina botulínicaem paciente com bruxismo através de dispositivos interoclusais instrumentados por sensoresbaseados em redes de Bragg em fibras óticas. Os sensores são instalados em um dispositivointeroclusal e a análise de força de mordida é realizada em um paciente voluntário em estudo decaso. É realizada a aplicação de toxina botulínica no masseter e temporal do paciente e ensaiosin vivo de forma controlada e de hiperatividade durante sono são analisados.

1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Os seguintes objetivos específicos foram estabelecidos:

• Fabricação do dispositivo interoclusal de material rígido

• Caracterizar o sensor FBG em função de variações de forças aplicadas em ensaios demodelo experimental;

• Gravação das redes de Bragg

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• Dispositivo interoclusal instrumentado

• Coeficiente de sensibilidade do sensor

• Ensaio de força de mordida controlada

• Ensaio para determinar o nível de bruxismo do sono, para análise da hiperatividade dopaciente

• Análise dos picos de mordidas máximos, em atividades sem aplicação e após a aplicaçãoda toxina botulínica

1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO

Esta dissertação esta dividida em cinco capítulos, a descrever sobre introdução,fundamentação teórica, metodologia, resultados alcançados e conclusão.

No Capítulo inicial encontram-se a parte introdutória da dissertação, estado da artecontextualização e características referentes à tecnologia utilizando sensores FBGs para área deodontologia e objetivos gerais e específicos.

No Capítulo 2, encontram-se disponíveis a fundamentação teórica para base deconceitos sobre fibras óticas, Redes de Bragg, método de gravação das redes e propriedadesquanto a variações externas do sensor para temperatura e deformação como tensão. E conceitossobre a toxina botulínica como qual área de odontologia foi aplicada.

No Capítulo 3, a proposta de trabalho é apresentada além de informações sobre ametodologia utilizada para o desenvolvimento das atividades de laboratório e procedimentosde montagem e análise dos dados.

No Capítulo 4, são descritos os resultados obtidos durante os ensaios práticos coma moldeira rígida além dos gráficos de análise sem a aplicação da toxina botulínica e após operíodo ativo da toxina botulínica na paciente.

No Capítulo 5, encontra-se as conclusões finais, resultados considerados e propostapara trabalhos futuros.

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2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Neste capítulo encontram-se os fundamentos teóricos, conceitos e teorias sobre asredes de Bragg em fibra ótica, propriedades das redes de Bragg, além de métodos de gravaçãode redes de Bragg com máscara de fase.

2.1 REDES DE BRAGG EM FIBRA ÓTICA

O príncipio de funcionamento das redes de Bragg pode ser explicado através dosmodos de propagação da luz no núcleo da fibra ótica. A figura 4 mostra o esquemático dopríncipio de funcionamento de uma rede de Bragg. Devido à alteração periódica do índice derefração, o modo propagante do núcleo e acoplado para o modo contra-propagante. Com aincidência de luz de uma fonte ótica de banda larga na fibra, uma banda de faixa estreita serárefletida pela rede (HILL et al., 1978).

Figura 4 - Rede de Bragg em fibra ótica

Fonte: Adaptado de (OTHONOS; KALLI, 1999)

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A FBG opera como um filtro espectral reflexivo que seleciona um determinadocomprimento de onda de uma fonte de banda larga de comprimentos de onda que tenham sidoacoplados a fibra. O comprimento de onda conhecido como λ B é o comprimento de onda deBragg ressonante, ne f f é o índice de refração efetivo do núcleo da fibra ótica e Λ é o período dosplanos de perturbação do índice de refração, também referenciado como período de modulaçãoda rede (OTHONOS, 1997) conforme a equação (1).

λB = 2ne f f Λ (1)

2.2 PROPRIEDADES DAS REDES DE BRAGG EM FIBRAS ÓTICAS

O sensor FBG possui propriedades fisícas como a sensibilidade cruzada para variaçõesde temperatura e variação mecânica, como deformação (strain). Devido a variação destes efeitosocorre diferença do comprimento de onda de Bragg e também na periodicidade e no índice derefração efetivo de acordo com a equação (2).

∆λB = 2(

Λ∂ne f f

∂ε+ne f f

∂Λ

∂ε

)∆ε +2

(Λ

∂ne f f

∂T+ne f f

∂Λ

∂T

)∆T (2)

Tensão longitudinal ε é dada pela equação (3).

ε =∆ll

(3)

onde l representa o comprimento da fibra e ∆l é a variação do comprimento da fibra devido aaplicação de uma força externa.

Na equação (2), a primeira parte representa o efeito elástico-ótico (variação do índicede refração efetivo devido a deformações mecânicas) e também a variação do período demodulação com a deformação. A segunda parte da equação representa o efeito termo-ótico(variação do índice de refração efetivo em função da mudança de temperatura T) e a variaçãodo período de modulação com a temperatura.

Quando o sensor FBG é aplicado como um transdutor de temperatura, ocorremvariações do comprimento de onda λB expresso na equação (4).

∆λB = λB(αΛ +αn)∆T (4)

onde αΛ é o coeficiente de expansão térmica, αn é o coeficiente termo-ótico e ∆T é a variaçãoda temperatura.

O sensor FBG quando aplicados para medidas longitudinais ∆ε variação mecânica

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(strain), compressão ou curvaturas e essas influências alteram o comprimento de onda de Bragg∆λB e o período do índice de refração efetivo.

A equação (5) descreve a variação do comprimento de onda com a deformaçãoaplicada:

∆λB = 2ne f f Λ{[(

1− ne f f2

2

)][P12 −ν (P11 +P12)]∆ε

}(5)

onde ne f f é o índice de refração efetivo , P11 e P12 são os componentes de tensor fotoelásticosda fibra ótica e ν é o coeficiente de Poisson.

Para uma fibra de sílica padrão, no comprimento de onda em 1550 nm, o valor típico dasensibilidade com a temperatura é de 13,7 pm/ºC (OTHONOS; KALLI, 1999). Em uma fibra desílica, no comprimento de onda de 1550 nm, o valor típico da sensibilidade com a deformaçãolongitudinal é de 1,2 pm/µε (onde µε é uma unidade de deformação relativa, sendo 1 µε

correspondente a 1 µm de deformação por metro) (OTHONOS; KALLI, 1999).

2.3 MÉTODO DE GRAVAÇÃO DE REDES DE BRAGG POR MÁSCARA DE FASE

O método de gravação por máscara de fase, acontece com a incidência do feixe deluz (UV) na normal sobre a máscara de fase gerando padrões no núcleo da fibra. A máscarade fase funciona como um elemento ótico que sofre difração do feixe de luz em várias ordenssendo essas ordens m = ± 1 e m = 0. A máscara de fase possui ranhuras sobre um substratode sílica cujo espaçamento determina a periodicidade do dispositivo. A máscara de fase possuicaracterísticas que suprimem a ordem m = 0. A figura 5 mostra a representação de gravaçãoda máscara de fase quando iluminada com o feixe de luz (UV) e os padrões decorrentes dagravação na fibra. O período Λ do padrão de interferência de dois feixes, sobre a fibra pode serobtido em função do ângulo de difração, θm/2 e do período da máscara de fase Λpm, conformea equação (6):

Λ =λUV

2sen(

θm2

) =Λpm

2(6)

A vantagem de utilizar essa técnica de gravação de FBG é a facilidade de alinhamentodo sistema de gravação comparado ao sistemas que envolvem técnicas interferométricas. Outrasvantagens são a reprodutibilidade e possibilidade da gravação de redes inclinadas ou redeslongas. Uma desvantagem desse sistema é a dependência do período da máscara de fase com operíodo da rede de Bragg, sendo necessária a utilização de outras máscaras para a fabricação dediferentes sensores.

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Figura 5 - Representação da máscara de fase

Fonte: (KASHYAP, 1999)

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3 METODOLOGIA

Este capítulo descreve os processos de fabricação dos sensores a fibra ótica o métodode gravação das redes de Bragg, fabricação dos dispositivos interoclusal rígido, modeloexperimental, ensaio in vivo, ensaio de mordida máxima - sem a aplicação da toxina botulínica,ensaio de força máxima de mordida - após a aplicação da toxina botulínica, aplicação da toxinabotulínica no paciente e ensaio de bruxismo durante o sono.

3.1 GRAVAÇÃO DAS REDES DE BRAGG

O processo de gravação das FBGs foi realizado no Laboratório de Fotônica naUniversidade Tecnológica Federal do Paraná - Curitiba, utilizando o laser excímero ArF -Fluoreto de Argônio (Coherent, Xantos XS) que opera no comprimento de onda de 193 nm,com 500mJ/pulso e com taxa de repetição de 250 Hz. O método de gravação é baseado natécnica da máscara de fase. O diagrama de gravação é mostrado na figura 6 (a) em vista laterale figura 6 (b) em vista superior. O sistema é composto por dois espelhos que têm a finalidadede direcionar o feixe de luz; a íris que têm a função de obter uma região mais uniforme dofeixe de luz (UV) e portanto está relacionada ao comprimento físico da rede gravada; a lentecilíndrica que têm a função de concentrar o feixe de luz no núcleo da fibra ótica; e a máscara defase (IBSEN Photonics, ±1 order), cujas ordens difratadas formam o padrão de interferênciana fibra ótica.

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Figura 6 - Esquemático e representação do laser Excímero com vista lateral (a) e (b) representaçãocom vista superior do sistema de gravação

Fonte: Autoria Própria, 2019

A figura 7 (b) mostra o espectro da FBG foi utilizado uma máscara de fase com ocomprimento de onda 1064,9 nm com comprimento de onda central em 1540,91 nm.

Para o sistema de leitura utiliza-se o equipamento SM-interrogador (MICRONOPTICIS, SM 125)com resolução de 0,001 nm e taxa de aquisição de 2 Hz. A figura 7(a) apresenta o sistema experimental para aquisição dos resultados durante os ensaios. Umcomputador portátil foi utilizado para a aquisição dos resultados através do cabo ethernet, autilização do programa em Labview serviu para análise do pico central do sensor gravado e ocabo de fibra ótica foi conectado na porta FC/APC do sistema de interrogação.

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Figura 7 - (a) Montagem experimental para os ensaios e equipamentos utilizados (b) Espectro darede do sensor FBG

Fonte: Autoria Própria, 2019

3.2 DISPOSITIVO INTEROCLUSAL RÍGIDO

A caracterização in vivo do dispositivo rígido foi realizada com paciente do sexofeminino com bruxismo. Os arcos dentários superior e inferior do voluntário portador debruxismo noturno foram moldados em alginato (Cavex Color Change Fast Set Free Dust,Cavex). Os moldes foram vazados em gesso especial (Durone, Dentsply). Os modelos de gessoforam utilizados para a confecção do dispositivo interoclusal no material de resina acrílica. Osajustes do dispositivo oclusal foram feitos por um cirurgião-dentista especialista.

O papel carbono foi colocado entre a arcada inferior e superior do paciente voluntárioe uma pressão foi exercida sobre o papel, marcando o ponto de contato mais forte no denteselecionado para esta pesquisa. Esta posição é depois transferida para o modelo de gesso edispositivo oclusal. O sensor FBG foi inserido no dispositivo interoclusal rígido e colado comcola de cianoacrilato. A figura 8 mostra o dispositivo interoclusal instrumentado por sensor

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FBG inserido no primeiro molar direito.

Figura 8 - Dispositivo interoclusal rígido com a localização do sensor FBG no lado direito

Fonte: Autoria Própria, 2019

3.3 MODELO EXPERIMENTAL

O modelo experimental foi necessário para avaliação da resistência do material dodispositivo interoclusal rígido instrumentado. A figura 9 mostra o modelo de gesso que simulaa arcada dentária do paciente e o dispositivo oclusal de material rígido encaixado no gesso,além da representação da localização do sensor FBG no primeiro molar do lado direito. Omodelo de gesso foi montado no articulador semi-ajustável (Bio-Art, Arcon modelo 5000) como objetivo de realizar ensaio mecânico. O equipamento é usado para representar uma articulaçãotemporomandibular humana, reproduzindo os movimentos mandibulares. Permite ajustar ainclinação condilar horizontal e o deslocamento lateral da maxila em relação à mandíbula, afim de obter uma posição correta de desgaste dos dispositivos. O posicionamento é fixado peladeposição de material de gesso em torno do modelo de gesso para arcos dentários.

A figura 10 representa o sistema de alavanca para os ensaios mecânicos comvisualização lateral do modelo de gesso com o dispositivo interoclusal instrumentado por FBGe a alavanca para aplicações de carga ambas as peças são fixadas e centralizadas no sistema daalavanca.

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Figura 9 - Dispositivo interoclusal rígido encaixado no modelo de gesso

Fonte: Autoria Própria, 2019

Figura 10 - Representação do sistema de alavanca para o ensaio mecânico

Fonte: Autoria Própria, 2019

As análises para o ensaio mecânico foram realizadas com o dispositivo interoclusalinstrumentado montado no modelo de gesso da boca do paciente, a fim de obter a caracterizaçãoprévia das forças em relação aos espectros. Essas medidas foram realizadas com modelosbiomecânicos mais próximos do sistema real. Sendo necessário caracterizar os sensores FBGaplicando as forças em sua própria geometria e distribuição de força ao longo dos músculosrelacionados. Devido à região preferencial mastigatória do voluntário, o dispositivo interoclusalfoi instrumentado com FBG, localizado no lado direito do primeiro molar superior, como mostraa figura 8. O sensor FBG foi inserido no dispositivo interoclusal com espessura de 2 mm; issofoi possível por causa do pequeno diâmetro e flexibilidade da fibra óptica.

A caracterização neste ensaio é realizada por aplicação de cargas no centro do modelousando um sistema mecânico com uma alavanca e pesos calibrados conforme a figura 10. As

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cargas variam de 0 kg até 3 kg que são aplicadas no modelo de gesso e as aquisições dosresultados são feitas continuamente durante o ciclo de carga, usando um interrogador ótico paramonitorar o deslocamento da banda espectral FBG.

É importante notar que o dispositivo interoclusal do modelo de gesso não éperpendicular à direção da carga aplicada, consequentemente, existem componentes da forçaaplicada ao longo das duas direções perpendiculares no dispositivo interoclusal, isto é, incluindoforças transversais e longitudinais do dispositivo oclusal.

Devido aos componentes transversais da força, quando as cargas de valores maioressão aplicadas ao sistema, ocorre uma birrefringência induzida na fibra. É possível analisarmudanças na força aplicada pelo deslocamento da banda de reflexão espectral do sensor. Adeformação longitudinal pode ser obtida para compressão ou alongamento do material nodispositivo oclusal. Portanto, a análise das mudanças na posição espectral da FBG pode serusada para inferir que tipo de deformação existe no material.

Para a análise mecânica, é adquirido o deslocamento da posição espectral da rede emfunção da carga aplicada. A sensibilidade da força é obtida a partir da inclinação do melhorajuste linear para os dados. É então possível obter uma força associada usando a sensibilidadedo sensor e a mudança do comprimento de onda. É mostrada na equação (7) a variação (dλB)do comprimento de onda com (dF) variação da força F aplicada.

∆F =

(dλB

dF

)−1

∆λB (7)

onde o fator dentro dos parênteses é obtido a partir da sensibilidade à força previamentedeterminada.

3.4 ENSAIO IN VIVO

Os ensaios in vivo foram realizados por um paciente voluntário do sexo feminino comdiagnóstico clínico de bruxismo do sono usando dispositivo interoclusal de material rígido.

Esta pesquisa é um estudo de caso Apêndice a. O paciente foi orientado sobre o termode consentimento da pesquisa que envolve ensaios in vivo para avaliação de forças máximas demordidas sendo ensaios controlados e ensaios de bruxismo do sono.

Um problema relacionado ao desenvolvimento de sensores FBG é a interferêncianas sensibilidades de temperatura e deformação. O uso do FBG como sensor envolve adiscriminação de alterações no espectro da rede, o que pode estar associado a alterações externasnesses parâmetros. Por esse motivo, antes de iniciar as medições in vivo, foi realizada umaavaliação prévia do dispositivo interoclusal na boca. A análise envolve o monitoramento do

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dispositivo interoclusal instrumentado quando é inserido dentro da boca do paciente voluntário.Isso permite monitorar a evolução da deformação do dispositivo (acomodação do dispositivona arcada dentária maxilar) e a variação de temperatura (da temperatura ambiente para atemperatura do corpo humano) até sua estabilização.

Com o objetivo de caracterizar os dispositivos interoclusais, um ensaio in vivo anteriorfoi realizado para analisar a confiabilidade do sistema e se deformações residuais relacionadasà recuperação do dispositivo interoclusal após uma deformação causada por uma força demordida estão presentes no sistema ao longo do tempo. O protocolo deste ensaio consisteem medir uma sequência de forças de mordida com o dispositivo oclusal inserido na boca dovoluntário.

Depois da aplicação da toxina botulínica foram realizados novos ensaios com amoldeira de material rígido e novos ensaios de mordidas máximas, podendo-se avaliar o efeitomuscular, antes e depois da aplicação da toxina botulínica, obtendo-se resultados através dosensaios controlados in vivo e verificando-se o aumento ou a diminuição da força máximade mordida do paciente ao longo de 15 dias para cada ensaio. Estes ensaios são realizadosexaustivamente ao longo de meses de 4 a 6 meses conforme a duração da toxina botulínica noorganismo.

Durante a realização dos ensaios o paciente foi orientada a seguir tempos para arealização das mordidas máximas foram realizados 4 ensaios ao longo de uma bateria e emcada um foram executados 5 mordidas de forças máximas e 10 minutos de intervalo entre cadaum dos ensaios. Na figura 11 é possível observar o sistema de leitura ou de interrogação e opaciente utilizando o dispositivo interoclusal em um ensaio de mordida máxima de movimentoscontrolados para os tempos máximos de mordida e descanso.

Foram realizados ensaios in vivo durante o sono para avaliar as forças de mordidasinvolutárias. O período de dormir em ambos os ensaios foi de 1 hora.

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Figura 11 - Paciente usando o dispositivo interoclusal instrumentado

Fonte: Autoria Própria, 2019

3.5 ENSAIO DE MORDIDA MÁXIMA - SEM A APLICAÇÃO DA TOXINABOTULÍNICA

Ensaios de mordida máxima com dispositivo interoclusal rigída com os seguintesintervalos de tempos para cada teste foram realizados exaustivamente ao longo de meses. Emum ensaio prévio de estabilidade da temperatura, a figura 14 mostra que a estabilização datemperatura foi de 120 segundos aproximadamente 2 minutos, e duante o ensaio in vivo foiestabelicido a espera de 3 minutos. Como a temperatura do corpo humano altera a posição docomprimento de onda do pico do espectro, um tempo para estabilização do sensor em relação àtemperatura deve ser esperado, isso ocorre após 3 minutos. O pico do comprimento de onda éobtido pelo interrogador. As variações nos espectros são usadas para caracterização da força demordida. O sensor FBG foi inserido no interior do dispositivo interoclusal e está posicionado deforma a verificar a pressão entre as cúspides do primeiro dispositivo rígido esquerdo do molar.Os testes foram realizados em três etapas da mordida: oclusal, mordida e mordida máxima.Foram realizados 4 ensaios com 5 repetições de movimento. Cada ensaio teve 5 repetições demovimento conforme tempos estabelecidos:

• 3 minutos de estabilização da temperatura;

• 5 segundos de mordida;

• 30 segundos de relaxamento;

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• 5 repetições;

• 10 minutos de espera entre cada ensaio.

A proposta deste ensaio é analisar o padrão de força máxima de mordida no ínicio,sem a aplicação da toxina botulínica no paciente, com o uso do dispositivo interoclusalinstrumentado para monitorar as variações das forças de mordidas.

3.5.1 ENSAIO DE FORÇA MÁXIMA DE MORDIDA - APÓS A APLICAÇÃO DATOXINA BOTULÍNICA

A manipulação da toxina botulínica e a aplicação no paciente foi feita por profissionalqualificado da área da saúde ortodontista. Foi realizado o experimento de mordida máxima coma moldeira rígida após a sessão de aplicação da toxina botulínica e neste ensaio de força demordida máxima de mesmo mode que foi estabelecido tempos de descanso e de mordida quesão foram seguidos anteriormente:

• 4 ensaios

• 5 mordidas

• 3 minutos de estabilidade de temperatura

• 5 segundos mordendo

• 30 segundos relaxando

• 10 minutos de espera para o próximo ensaio.

Ao completar 15 dias desde a aplicação da toxina botulínica na voluntária seguindoa mesma metodologia de ensaios controlados anteriores de força mordida máxima tambémutilizando o dispositivo interoclusal de material rígido foram realizados novos ensaios de forçasde mordidas máximas, podendo-se avaliar o efeito muscular, depois da aplicação da toxinabotulínica e obtendo-se resultados através de ensaios controlados in vivo e verificando-se oaumento ou a diminuição da força máxima de mordida, ou a redução de números de picos demordidas entre cada ensaio. As medidas posteriores depois da aplicação da toxina botulínicacom o paciente foram realizadas em intervalos de dias aproximandamente a cada 15 dias deintervalo.

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3.6 APLICAÇÃO DA TOXINA BOTULÍNICA

A toxina botulínica (Botulift) fabricado por (Medytox, Inc. Cheongwon-gun, Coréiado Sul) foi aplicada no paciente do sexo feminino com bruxismo por um profissionalortodontista. Os pontos de aplicação foram os músculos masseter e temporal da face para olado direito e esquerdo.

Durante a aplicação da toxina botulínica foram injetadas:

• 15 UI em cada masseter em 2 regiões.

• 10 UI em cada temporal em 1 região.

3.7 ENSAIO DE BRUXISMO DURANTE O SONO

Para a avaliação do bruxismo no sono, foi realizado um ensaio prático com opaciente com a aplicação das unidades anteriormente citadas da toxina botulínica e utilizandoo dispositivo interoclusal do material rígido o sensor FBG que fica localizado no lado direitono primeiro molar e com a temperatura de 22ºC verificada por um aparelho de resolução detemperatura e humidade.

Para este ensaio foi necessária a preparação do laboratório de Biomédica da UTFPRpara a acomodação do paciente além de preparação dos equipamentos auxiliares comointerrogador SM-125 para aquisição dos dados do dispositivo interoclusal e do computadorportátil.

No ensaio de sono o paciente ficou uma noite sem dormir antes de realizar o ensaio,ao chegar no laboratório da UTFPR foi feita a preparação da sala como a colocação do colchão,ligação dos equipamentos notebook e do SM-125 depois e feito um teste simples de resposta dosensor (Dispositivo interoclusal).

A figura 12 mostra o paciente dormindo onde é instruída a ficar na posição horizontaldepois de inserir o dispositivo interoclusal na boca conforme a figura 12. Além da acomodaçãodo dispositivo interoclusal na boca, deve-se esperar o tempo de estabilização da temperatura,e logo depois, as luzes são apagadas para melhor acomodação. No ínicio do ensaio, épossível perceber a estabilização do sensor em relação a variação da temperatura interna docorpo humano, e depois de 25 minutos, o paciente vai mordendo o dispositivo interoclusalinvoluntariamente. O interrogador SM-125, envia os resultados para o computador pessoal viacabo Ethernet e os resultados são salvos automaticamente.

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Figura 12 - Ensaio de bruxismo durante o período de sono

Fonte: Autoria Própria, 2019

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4 RESULTADOS OBTIDOS

Neste capítulo são descritos os resultados experimentais obtidos através de ensaioscom o modelo experimental, ensaio in vivo, caracterização e análise da força de mordida - sema aplicação da toxina botulínica, caracterização e análise da força de mordida - após a apliaçãoda toxina botulínica, variação da força de mordida ao longo de meses com a aplicação da toxinabotulínica e caracterização e análise da força de mordida máxima durante atividades do sono.

4.1 MODELO EXPERIMENTAL

A variação do comprimento de onda do pico espectral do sensor FBG depende dasmudanças nas forças e na temperatura. Para o coeficiente de sensibilidade auxiliar nos ensaiosin vivo e obter os resultados em força (N), é necessário a caracterização em um modeloexperimental com a função de simular a arcada dentária utilizando o dispositivo interoclusal.

A figura 13 apresenta o resultado da mudança no comprimento de onda de pico dosensor FBG em função das forças aplicadas ao utilizar o sistema da alavanca e pesos calibrados.

Os ensaios foram repetidos quatro vezes e a sensibilidade obtida é de - 9,00 ± 0,16pm/N para o dispositivo oclusal rígido. A principal componente de força do dispositivo rígidoé a compressão.

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Figura 13 - Variação do comprimento de onda em função da força aplicada para o dispositivointeroclusal rígido

Fonte: Autoria Própria, 2019

4.2 ENSAIO IN VIVO

Os ensaios in vivo de força de mordida máxima e atividade de bruxismo durante osono foram realizados no laboratório de Biomédica (UTFPR) em um ambiente de temperaturacontrolada de 22ºC. Para a caracterização dos valores de força de mordida foi utilizado ocoeficiente de - 0,009 nm/N.

A variação da temperatura interna do corpo e do ambiente externo influencia nocomprimento de onda e nas medições. Uma característica da utilização do sensor FBG é asensibilidade cruzada. Por está razão, antes de iniciar as medições deve-se esperar 120 segundospara a estabilização de temperatura do dispositivo oclusal inserido na boca do paciente. Nafigura 14, ambos estão relacionados, mudanças de temperatura (a temperatura, de 22 ° C,à temperatura do corpo humano, de 36,5 ° C - valor médio) e deformação do dispositivointeroclusal (adaptação do dispositivo na arcada dentária superior). A partir da curva deestabilidade da figura 14, é possível notar que após 120 segundos ocorre a estabilização dadeformação inicial e de mudanças de temperatura para o dispositivo interoclusal rígido. Avariação do comprimento de onda neste momento é menor, 0,002 nm/s, e a variação máximado comprimento de onda é aproximadamente 1 nm. O coeficiente de sensibilidade térmicaassociado aos sensores FBG em fibras monomodo é 13 pm/°C Othonos e Kalli (1999), paraque a mudança associada quando o sensor é levado da temperatura ambiente para o interiorda boca humana (≈ 15°C) é de apenas 0,20 nm. Então, a maior fração de alterações iniciaisno comprimento de onda do FBG estão associadas à deformação do dispositivo quando ele éinserido no arcarda dentária superior.

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Figura 14 - Estabilidade da Temperatura do dispositivo interoclusal rígido

Fonte: Autoria Própria, 2019

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4.3 CARACTERIZAÇÃO E ANÁLISE DA FORÇA DE MORDIDA - SEM A APLICAÇÃODA TOXINA BOTULÍNICA

Foi feita uma média entre todos os ensaios, além do cálculo do desvio padrão paracada um dos ensaios. O ensaio inicial foi realizado sem a aplicação da toxina botulínica nopaciente, pode-se observar na figura 15 (a) a maior relação de força de mordida máxima etambém comparando os três gráficos em forças (N), obtem-se um valor em torno de 30,27 ±3,70 N entre as três mordidas na figura 15. Para cada ensaio deste experimento teve um tempode descanso entre eles de 10 minutos para posteriormente iniciar o próximo teste de mordidamáxima.

A figura 15 (b) mostra o padrão de mordida logo após o descanso de 10 minutos foirealizado outro ensaio de força de mordida máxima sem a aplicação da toxina botulínica com ovalor de força máxima de mordida de 34,50 ± 2,50 N.

No último ensaio de força de mordida máxima usando o dispositivo interoclusal rigídopara monitoramento da força de mordida foi a média de 37,00 e ± 4,67 N conforme a figura 15(c)

A relação da força média entre os três ensaios sem a utilização da toxina botulínicafoi de 33,0 ± 3,60 N. Pode ser observado pelos resultados dos ensaios in vivo obtidos, que opadrão de mordida máxima permanece constante não somente após cada repetição sequencial,mas também após o tempo de descanso; para cada repetição não houve variação expressiva dasforças em relação ao tempo.

Pode ser observado em cada pico de mordida máxima (figura 15) um decaimentoem relação ao tempo em que o paciente mantém a oclusão. Estes comportamento pode estarassociado à força aplicada pelo paciente sobre o dispositivo, que não consegue manter a oclusãoapesar do intervalo curto de ensaio. Esse padrão também pode ser observado nos ensaiossubsequentes após a aplicação da toxina botulínica.

4.4 CARACTERIZAÇÃO E ANÁLISE DA FORÇA DE MORDIDA - APÓS AAPLICAÇÃO DA TOXINA BOTULÍNICA

Após a aplicação da toxina botulínica (BTX) nos músculos masseter e temporal, foramesperados sete dias para realizar novamente o ensaio de mordida máxima com o paciente, deacordo com a figura 16 (a) foi obtida uma força média de 18,80 e ± 2,40 N e também foiobservado que teve uma diminuição da força de mordida na primeira semana após a aplicaçãoda toxina botulínica, o acompanhamento dos outros ensaios de força de mordida máxima foiefetuada a cada 15 dias.

Na 4º semana após a aplicação da toxina botulínica com o ensaio de mordida máxima

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Figura 15 - Relação de forças máximas de mordidas - Sem Aplicação da Toxina Botulínica

Fonte: Autoria Própria, 2019

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o valor médio entre as forças de mordida foi de 19,60 ± 2,70 N de acordo com a figura 16 (b)

Na figura 16 (c) relação de forças máximas de mordida no 4º mês após a aplicação datoxina botulínica teve uma média de força de mordida de 30,67 ± 2,60 N. Esta toxina botulínica(BTX) pode ter uma duração em torno de 93%, dependendo do organismo.

Após mensurado que as forças máximas de mordidas ao longo do tempo depois daaplicação da toxina botulínica nos músculos do masseter e temporal sendo medido por sensorFBG no dispositivo interoclusal resultou na redução da força de mordida em todos os ensaiosefetuados com a paciente, além que foi observado é que após os 4 meses a força de mordidaretornou aproximadamente ao valor inicial conforme analisou-se nos ensaios anteriores sem aaplicação da toxina botulínica.

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Figura 16 - Relação de forças máximas de mordidas - Após a aplicação da toxina botulínica

Fonte: Autoria Própria, 2019

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4.4.1 VARIAÇÃO DA FORÇA DE MORDIDA AO LONGO DO TEMPO COM AAPLICAÇÃO DA TOXINA BOTULÍNICA

A figura 17 mostra um diagrama de barras com os valores médios de força de mordidamáxima e desvio padrão do paciente antes e após a aplicação da toxina botulínca. Os ensaiosde efeito muscular foram realizados ao longo de 4 meses.

Figura 17 - Gráfico de análise das forças de mordidas máximas usando o dispositivo interoclusalrígido em descrição aos dias após a aplicação da toxina botulínica na paciente com duração de 4meses

Fonte: Autoria própria, 2019

O ponto "zero dias"no gráfico representa a data de aplicação da toxina botulínica nopaciente. A primeira barra representa o ensaio inicial sem a aplicação da toxina; as barrassubsequentes representam as forças máximas analisadas durante intervalos maiores de 15 dias.Pode ser observado que aproximadamente entre os dias 15 e 40 ocorre a diminuição da forçade mordida do paciente após a aplicação da toxina. Aproximadamente em 60 dias pode serobservado que houve um aumento de força ao longo do tempo; a seguir esse período a forçade mordida retorna gradativamente ao valor de mordida inicial. Depois de 130 dias, o valor daforça de mordida corresponde a 90% do valor inicial antes da aplicação.

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4.5 CARACTERIZAÇÃO E ANÁLISE DA FORÇA DE MORDIDA MÁXIMA DURANTEATIVIDADES DO SONO

Os estágio de sono para a avaliação da toxina botulínica foi realizado in vivo como paciente utilizando o dispositivo interoclusal rígido para todas as medidas o sensor FBGlocalizado no lado direito no primeiro molar. O paciente foi instruído a dormir utilizando odispositivo instrumentado. Os estágios de sono foram de uma hora em todos os ensaios paramedição do bruxismo, foram realizados a cada 45 dias para melhor avaliação do período ativoda toxina botulínica além, de comparar a força de mordida sem a aplicação da toxina botulínicacom os ensaios posteriores realizados.

Um ensaio inicial foi realizado para a estabilização da temperatura do dispositivointeroclusal instrumentado inserido na boca do paciente. Os resultados obtidos mostraramsempre o mesmo comportamento de estabilização após aproximadamente 2 minutos.

O ensaio de sono coresponde aos ciclos obtidos durante o período de 1 hora. A figura18 (a) mostra o padrão adquirido antes da aplicação da toxina. Pode ser observado que duranteo perído do sono, o ciclo de atividade inicia-se em aproximadamente em 1000 s, onde acontecea primeira mordida involuntária do paciente. Pode-se observar que antes da aplicação da toxinaa força de mordida máxima foi de 32 N. Após 1600 s ocorre a segunda mordida involuntáriacom força de mordida de 34 N; em aproximadamente 2200 s outro movimento pode ser notadocom força de 29 N. No ciclo de 3000 s a 3600 s ocorre a quarta mordida involuntária com forçade 20 N.

As figura 18 (b) e (c) mostram os gráficos do ensaio do sono obtidos após a aplicaçãoda toxina botulínica no paciente. Pode ser observado na figura 18 (b) que após o primeiro mêsda aplicação a força da primeira atividade é de 19 N, após 1000 s. A segunda atividade tambémtem mesma aplitude e acontece aproximadamente em 2000 s. Em 3200 s ocorre o terceiromovimento com amplitude de 33 N.

O ensaio realizado após o segundo mês da aplicação da toxina pode ser observado nafigura 18 (c). Em aproximadamente 600 s ocorre a primeira mordida involuntária com amplitudede ≈ 30 N, e as segundas e terceiras mordidas em 1600 s e 2500 s, respectivamente. Estes ciclospossuem amplitude de 20 N e 19 N.

Para melhor demostração foi realizada a média entre estes ciclos no qual sem aaplicação da toxina botulínica foi de 27 N e no 1º mês após a aplicação da toxina botulínica amédia foi de 17 N.

Através da comparação das forças é possível observar que a força de mordida retornagradualmente ao valor do ensaio antes da aplicação. O valor médio obtido entre os ciclos apóso segundo mês foi de 24,80 ± 6,40 N, que corresponde a cerca de 75 % do valor inicial antes

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da aplicação.

Figura 18 - Padrão de mordida durante o período do sono

Fonte: Autoria Própria, 2019

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4.6 DISCUSSÃO

O estudo de caso do período de efeito da toxina botulínica em um paciente combruxismo foi realizada através do dispositivo interoclusal rígido instrumentado por uma rede deBragg em fibra ótica. Análises in vivo foram realizadas de força de mordida e de hiperatividadedurante o sono. Estas pesquisas foram feitas antes e após a aplicação de toxina botulínica nomasseter e temporal do paciente.

Os resultados obtidos de força de mordida foram realizados de forma controlada, ouseja, o paciente vestindo o dispositivo instrumentado realizou movimentos de mordida máximaao longo do tempo sob o comando de um instrutor. Esses ensaios foram realizados de formasequencial e os resultados demonstraram que os valores de força máxima são concordantes.Os valores médios foram apresentados assim como os erros obtidos. Os ensaios de repetiçãotambém foram repetidos ao longo do tempo e também demonstram concordância. Essesensaios controlados de força de mordida máxima foram realizados antes da aplicação da toxinabotulínica no paciente.

Os valores de força de mordida obtidos com a toxina botulínica no voluntário mostramque houve redução em um ensaio realizado uma semana após a aplicação. O paciente foimonitorado ao longo do tempo e o retorno à força de mordida máxima foi analisado. A figura17 mostra a evolução da força em relação ao tempo. O resultado obtido após os 4 meses foi deuma força de mordida de aproximadamente 90 % do valor inicial antes da aplicação da toxina.O estudo foi encerrado neste período devido a esse valor estar próximo ao valor inicial e errona medida apresentada.

O ensaio de hiperatividade durante o sono foi realizado antes e após a aplicação datoxina com o paciente utilizando o dispositivo interoclusal instrumentado. No caso deste ensaiode sono os resultados obtidos mostraram que a amplitude dos movimentos é maior antes daaplicação da toxina, porém este valor não é tão expressivo como no caso da força de mordidamáxima no ensaio controlado. A porcentagem da amplitude após o primeiro mês da aplicaçãofoi de cerca de 60 % do valor inicial. Este valor é de cerca de 70 % do valor inicial após osegundo mês de aplicação. Estes resultados são em relação aos valores médios das amplitudesde movimento. O número de movimentos, entretanto não é conclusivo, já que praticamente nãomuda antes e após a aplicação da toxina.

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5 CONCLUSÕES

No presente trabalho foi analisado o período de efeito da toxina botulínica emum paciente portador de bruxismo através da confecção de um dispositivo interoclusalinstrumentado por sensores baseados em redes de Bragg em fibras óticas.

Um dispositivo oclusal rígido foi fabricado e os sensores FBG foram gravados einseridos nos pontos oclusais do primeiro molar do paciente voluntário. O dispositivo rígidofoi escolhido devido à característica do material apresentar mínimas deformações duranteos ensaios de mordidas e do sono, além de serem mais recomendadas por dentistas para adiminuição dos sintomas de bruxismo.

Duas análises foram realizadas com o paciente vestindo o dispositivo oclusalinstrumentado: de força de mordida máxima e de hiperatividade durante o sono. Estes ensaiosforam realizados antes e após a aplicação de toxina botulínca nos músculos masseter e temporal.

Um ensaio de caracterização foi realizado previamente a fim de obter o valor desensibilidade do dispositivo instrumentado em relação à força aplicada. O valor médio obtidoda sensibilidade foi de -0,009 nm/N. O valor é negativo devido à característica do material dodispositivo oclusal em que a maior variação da deformação é por compressão.

Na análise de força de mordida o paciente vestindo o dispositivo oclusal foi orientadoa morder em ensaios controlados enquanto era monitorado através dos sensores a fibra ótica.Os ensaios foram realizados antes e após a aplicação da toxina botulínica (primeira semana)e as forças de mordida máxima obtidas foram de 33,00 ± 3,60 N e de 18,80 ± 2,40 N,respectivamente. A diminuição da força foi de aproximadamente 57 % . A força máximamédia após 4 meses da aplicação foi de 30,70 ± 2,60 N, ou seja, 93 % da força inicial.

Os ensaios de mordida controlada in vivo foram necessários para justificar que aaplicação da toxina botulínica em pacientes que sofrem com bruxismo pode reduzir ou atenuaras forças durante o momento de oclusão e assim analisar a duração da toxina no organismo.

No ensaio da hiperatividade durante o sono o paciente dormiu com o dispositivooclusal instrumentado. A média da amplitude de força obtida antes da aplicação da toxinafoi de 32,90 ± 8,60 N. Após dois meses de aplicação da toxina o experimento foi repetido e aforça média de mordida obtida foi de 24,80 ± 6,40 N, correspondendo a aproximadamente 75

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%. As avaliações de ensaios durante o período do sono mostraram que ocorre diminuição daforça de mordida máxima e redução no número de picos de hiperatividade.

A utilização do sensor FBG a fibra ótica foi essencial para a monitorização dadeformação e da temperatura e para a avaliação da força de mordida máxima com a realizaçãode ensaios controlados e de ciclos de sono. O dispositivo oclusal instrumentado pelos sensoresóticos podem vir a ser uma importante ferramenta para auxiliar os profissionais na área deodontologia a analisarem o período de efeito da toxina botulínca no organismo.

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APÊNDICE A -- TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO

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APÊNDICE B -- PUBLICAÇÕES RESULTANTES DESTE TRABALHO

FIORIN, RODRIGO; DE OLIVEIRA FRANCO, ANA PAULA GEBERT DE OLIVEIRA;SOUZA, MAUREN ABREU; FONTENELE, DANIELLE M.; JONES, ISMAEL LUVISETIG.; JOSE KALINOWSKI, HYPOLITO; ABE, ILDA Case study for monitoring the rhythmicmasticatory muscle activity during sleep bruxism episodes by using fiber Bragg gratings.JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY. , 2019.

GRABSKI, E. C.; FIORIN, RODRIGO; FONTENELE, DANIELLE M.; PEREIRA, F.S.; JONES, ISMAEL LUVISETI G.; JOSE KALINOWSKI, HYPOLITO; DE OLIVEIRAFRANCO, ANA PAULA GEBERT DE OLIVEIRA FBG Sensors for In vivo Muscular FatigueAnalyses In: SBMO/IEEE MTT-S International Microwave and Optoelectronics Conference(IMOC), 2019, Lisboa. SBMO/IEEE MTT-S International Microwave and OptoelectronicsConference (IMOC). , 2019.

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