Caso

UNIVERSIDADE DO VALE DO PARABA

INSTITUTO DE PESQUISA E DESENVOLVIMENTO

Estudo da reflexo difusa de luz Laser em superfcies de dentes

Francisco de Assis Santos

Dissertao de Mestrado apresentada no

programa de ps-graduao em Engenharia

Biomdica, rea de concentrao

Bioengenharia, como complementao dos

crditos necessrios para a obteno do ttulo

de Mestre em Engenharia Biomdica.

So Jos dos Campos, SP

2004

ii

UNIVERSIDADE DOVALE DO PARABA

INSTITUTO DE PESQUISA E DESENVOLVIMENTO

Estudo da reflexo difusa de luz Laser em superfcies de dentes

Francisco de Assis Santos

Dissertao de Mestrado apresentada no

programa de ps-graduao em Engenharia

Biomdica, rea de concentrao

Bioengenharia, como complementao dos

crditos necessrios para a obteno do ttulo

de Mestre em Engenharia Biomdica.

Orientador: Prof. Dr. Daniel Acosta Avalos

Co-Orientador: Prof. Dr. Paulo Roxo Barja

So Jos dos Campos, SP

2004

iii

S235e

Santos, Francisco de Assis Estudo da Reflexo Difusa de Luz Laser

em superfcies de Dentes/ Francisco de Assis Santos. So Jos dos Campos: Univap, 2004.

86 p. il.; 31cm. Dissertao de Mestrado apresentada ao

Programa de Ps- Graduao em Engenharia Biomdica do Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento da Universidade do Vale do Paraba, 2004. 1. Crie- diagnstico 2. Dente 3. Laser de baixa potncia 4. Espalhamento de luz polarizada I. Avalos, Daniel Acosta, Orient. II. Barja, Paulo Roxo, Co-orient. III. Ttulo

CDU:616.314

Autorizo, exclusivamente para fins acadmicos e cientficos, a reproduo total ou

parcial desta dissertao, por processo fotocopiador ou transmisso eletrnica.

Assinatura do Aluno:

Data:

iv

Estudo da Reflexo Difusa de Luz Laser em superfcies de Dentes Francisco de Assis Santos

Banca Examinadora

Prof. Dr. Egberto Munin (UNIVAP)______________________________

Prof. Dr. Daniel Acosta Avalos (Orientador)________________________

Prof. Dr. Paulo Roxo Barja (Co-orientador)_________________________

Prof. Dr. Jos Benedicto de Mello (UNITAU)_______________________

Prof. Dr. Marcos Tadeu Tavares Pacheco Diretor do IP&D UniVap So Jos dos Campos,

v

DEDICATRIA

A minha esposa Rubia e aos meus filhos Gabriel e Rafael, que

sempre estiveram ao meu lado, nos principais momentos de minha vida,

dando-me todo amor incentivo e apoio para seguir em frente.

Aos meus pais que souberam forjar em mim uma estrutura de carter

e perseverana em todas as conquistas de minha vida.

As minhas irms Luzia, Sueli e Silvia pelo respeito e admirao.

Aos meus amigos Dr. Geraldo Francisco Feitosa e ACD Elivanete

Rosa, sinnimos de perseverana e dedicao Odontologia Coletiva no

municpio de So Vicente - SP.

vi

AGRADECIMENTOS

A Deus

Ao Professor Dr. Daniel Acosta Avalos, orientador neste trabalho,

orientador e companheiro no desenvolvimento deste trabalho.

Ao Professor Dr. Paulo Roxo Barja, co-orientador neste trabalho.

Ao Prof. Dr. Marcos Tadeu Tavares Pacheco diretor do Instituto de

Pesquisa e Desenvolvimento da UniVap.

Ao Prof. Dr. Renato Amaro Zangaro diretor das Faculdades de

Cincias da Sade da UniVap.

Ao Professor Dr. Antonio G. J. Balbin Villaverde, professor da

UniVap e do Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento da UniVap.

Ao Prof. Dr. Egberto Munin, Professor do Instituto de Pesquisa e

Desenvolvimento da UniVap.

Ao Prof. Dr. Jos Benedicto de Mello, professor da Ps-graduao

da UNITAU.

Ao Sr. Waldenir de N. Coelho Costa, Engenheiro da Diviso de

Ensaios de Vo do Centro Tcnico Aeroespacial.

Ao Sr. Jos Benedito Silva Soares, Tcnico do Instituto de Pesquisa

e Desenvolvimento da UniVap.

Ao incentivo e a compreenso de meus pacientes nos momentos de

dedicao na elaborao desta tese.

vii

"Quem firme em seus propsitos molda o mundo ao seu modo" Joham Wolfgang von Goethe

viii

RESUMO

O diagnstico da crie dental a principal etapa no atendimento odontolgico.

Diversas tcnicas tm sido desenvolvidas com o propsito de um diagnstico preciso e

o mais precoce possvel. O estudo das propriedades pticas dos tecidos duros dentais,

em particular o retroespalhamento de luz, fornece informaes da composio estrutural

do dente. Trabalhando com estas informaes podemos obter as condies da estrutura

dental. Foi empregado um gonimetro para a medio angular da luz polarizada de um

laser HeNe 633nm retroespalhada pela superfcie do esmalte dental. A intensidade do

retroespalhamento foi medida em funo do ngulo da luz retroespalhada usando um

resistor foto-dependente LDR, que girava em volta do dente. Foram detectadas a luz

espalhada sem o uso de um polarizador e usando um polarizador, cujo eixo de

polarizao era perpendicular ao eixo de polarizao da luz incidente no esmalte.

Comparando os resultados coletados obtidos com a utilizao do polarizador com os

resultados obtidos sem o emprego do polarizador, foi determinado um grau parcial de

polarizao, que possibilitou a correlao destas medidas de luz espalhada com a

estrutura de esmalte hgido e a estrutura de esmalte cariado. Foi observado que a medida

da luz espalhada pelo dente permite diferenciar aqueles sadios daqueles cariados.

Palavras-chave: Diagnstico da crie, Dente, Espalhamento da luz polarizada

ix

ABSTRACT

Dental caries diagnosis is the principal stage in dentistry care. Several techniques

have been developed with the objective of a precise and premature diagnosis of dental

caries. The study of the optical properties of hard dental tissues, in particular light

scattering, gives information about tooth structure composition. This information can be

associated to the actual conditions of the dental structure. In this research a goniometric

system was employed in the angular measurement of polarized light, from a He-Ne

laser, scattered from enamel tooth surface. The scattering intensity was measured as a

function of the observation angle, and the detector used was a Light Dependent Resistor

(LDR), that turned around the tooth. To detect the scattered light, measurements were

done with and without a polarizer. The polarizer axis was set perpendicularly to the

polarization axis of the incident light. Comparing the results obtained with and without

the polarizer, it was possible to determine a partial degree of polarization that allows us

to correlate these measurements with the structure of enamel without and with caries. It

was observed that the measurement of the light scattered by the tooth allows a

discrimination between healthy and carious teeth.

Keywords: Caries diagnosis, Teeth, Polarized light scattering

x

SUMRIO

1. INTRODUO 1

1.1 Propriedades estruturais dos dentes 1

1.2 A Doena Crie 9

1.3 Propriedades pticas dos tecidos dentais 16

1.4 Espalhamento de luz 19 1.5 O uso do espalhamento de luz na medicina 23

2 DEFINIO DO PROBLEMA 25

3 OBJETIVOS 27

4. MATERIAL E MTODOS 28

4.1 Os dentes 28

4.2 Medio de luz espalhada 30

5. RESULTADOS E DISCUSSO 40

6. CONCLUSO 63

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS 64

ANEXOS 67 A - Termo de Consentimento Livre e Esclarecido 67

B - Parecer da Comisso de tica 69

xi

NDICE DE FIGURAS E TABELAS

Figura 1: Planos dentais ......................................................................................2

Figura 2: Anatomia dental ...................................................................................3

Figura 3: Estrutura completa do rgo dental .....................................................6

Figura 4: Progresso da crie dental .................................................................10

Figura 5: Instrumentos para diagnatico no mtodo ttil-visual .......................13

Figura 6: Levantamento radiogrfico periapical completo................................14 Figura 7: Radiografia dos dentes .......................................................................29

Figura 8: Diviso da face dental em quadrantes ................................................30

Figura 9: Circuito divisor de tenso ...................................................................31

Figura 10: Gonimetro e caneta com sensor (LDR)...........................................32

Figura 11: Valores obtidos com a varredura do cilindro metlico .....................34

Figura 12: Coleta de informaes com o sensor LDR .......................................35

Figura 13: Calibrao do sensor com o LDR .....................................................37

Figura 14: Curva de calibrao do LDR ............................................................38

Figura 15: Medio da intensidade relativa no dente 12 hgido ........................41






Figura 21: Intensidade relativa no dente 12 hgido como funo de cos .........44






Figura 27: Grau parcial de polarizao no dente hgido 12 ................................48

Figura 28: Grau parcial de polarizao no dente hgido 28 ...............................48

xii





Figura 33: Medio da intensidade relativa no dente 31 cariado .......................52

Figura 34: Medio da intensidade relativa no dente 35cariado ........................52





Figura 39: Grau parcial de polarizao no dente 31 cariado ..............................56






Figura 45: ndices de correlao sem polarizador (SP) e com polarizador (CP)

para os dentes sadios e cariados para o ngulo de 30......................61

Figura 46: ndices de correlao sem polarizador (SP) e com polarizador (CP)

para os dentes sadios e cariados para o ngulo de 60............... ......62

Tabela 1: ndices de correlao para os dentes hgidos ......................................60

Tabela 2: ndices de correlao para os dentes cariados .....................................61

xiii

LISTA DE ABREVIATURAS E SMBOLOS

CCD: charge-coupled device (pea de silcio usada como detetor de luz em

camaras)

CCP: ndice de correlao com polarizador

CSP: ndice de correlao sem polarizador

CP: Com Polarizador

He-Ne: Hlio Nenio

Icp: Intensidade relativa de espalhamento medida com polarizador

Id: Intensidade relativa no lado distal do dente

Im: Intensidade relativa no lado mesial do dente

In: Grau parcial de polarizao

Isp: Intensidade relativa de espalhamento medida sem polarizador

LDR: Light Dependent Resistor (Resistncia dependente de luz)

nm: nanmetro

R: Resistncia

SP: Sem Polarizador

V: Volts

W: Watts

: ngulo formado entre o feixe de luz e o sensor

: Comprimento de onda

s: Coeficiente de espalhamento (cm-1)

a: Coeficiente de absoro (cm-1) : Ohm

1

1. INTRODUO

1.1 PROPRIEDADES ESTRUTURAIS E PTICAS DOS DENTES Os dentes so rgos complexos constitudos, em sua maior parte, de tecidos

duros, mineralizados, contendo uma cavidade central que aloja a polpa dentria,

formada por um tecido rico em nervos e vasos sanguneos (SICHER; DUBRUL, 1977).

A superfcie do esmalte dental constituda por prismas de esmalte formados

pela secreo de quatro ameloblastos (clula secretora do esmalte dental), tomando

formas variadas justapostas, que primeira vista parece homognea; no entanto,

facilmente observada microscopicamente a composio heterognea da superfcie do

esmalte dental (PAIVA; ANTONIAZZI, 1991).

No estudo da anatomia humana, torna-se muito mais prtico o emprego de

planos para situar determinada estrutura. Os planos mais comuns utilizados so os

planos horizontal, frontal e sagital. No entanto, o emprego destes planos no estudo da

anatomia dental no seria prtico. Pela prpria concepo dos arcos dentais onde os

dentes so implantados seguindo a curvatura dos arcos dentais, o plano sagital passaria

por diferentes regies, desde os incisivos at os molares; tal situao se repetiria com o

plano frontal. Para um estudo criterioso e melhor interpretao, aconselhvel

empregar trs planos especiais: o horizontal, o axio-msio-distal e o xio-vestbulo-

lingual (fig.1). Uma outra forma bastante prtica, alm do emprego dos planos dentais,

a diviso das faces dos dentes em teros, facilitando a localizao da estrutura analisada

(CORRA, 1979).

A parte visvel do dente na cavidade bucal apresenta cinco faces distintas: face

oclusal (dentes posteriores) ou incisal (dentes anteriores), voltada para o plano oclusal

( a face funcional da coroa dental); face mesial, voltada para a parte anterior da

cavidade bucal; face distal, voltada para a parte posterior da cavidade bucal; face

vestibular, voltada para o lado externo da cavidade bucal; face lingual (dentes

inferiores) ou palatina (dentes superiores), voltada para a parte interna da cavidade

bucal.

2

Figura 1: Planos Dentais A = xio-Vestbulo-Lingual; B= xio-Msio-Distal e C= Plano Horizontal.

Fonte: Corra (1979) Na dentio humana permanente, distinguem-se quatro tipos de dentes: os

incisivos, cortantes; os caninos, pontiagudos; dois pr-molares, pontiagudos e

multicuspidados; trs molares policuspidados (SICHER; DUBRUL, 1977).

Os dentes permanentes compem uma dentadura com trinta e dois dentes

conformando os arcos dentrios. O tamanho dos dentes humanos varia muito

individualmente, de modo que se pode estabelecer somente valores mnimos e mximos

nas medidas. Contudo, a anatomia dental (fig. 2) segue formas determinadas e

semelhantes (SICHER; DUBRUL, 1977).

Os prismas de esmalte encontram-se justapostos, e entre eles est presente uma

estrutura, tambm mineralizada, denominada substncia inter-prismtica. Tambm

existe um envoltrio delgado que reveste o prisma, denominado de bainha do prisma.

Com exceo dos dentes decduos (os da primeira dentio), os prismas de esmalte

esto orientados em sentido perpendicular a toda a extenso do limite com a dentina.

Entretanto, seguem um trajeto sinuoso em direo superfcie do esmalte, nos

sugerindo que no perodo da deposio da matriz orgnica, os ameloblastos deslocam-se

tambm seguindo um itinerrio sinuoso.

3

Figura 2: Anatomia dental.

Fonte Corra (1979)

Em cortes longitudinais, os prismas de esmalte apresentam formaes estriadas

mais escuras que se orientam transversalmente a eles. Essas formaes se sucedem em

intervalos de quatro micrmetros. Elas so interpretadas como faixas hipomineralizadas

e representam perodos nos quais ocorreram pausas no mecanismo de mineralizao. Os

aspectos dos segmentos hiper e hipomineralizados de forma alternada refletem um

processo intermitente de mineralizao da estrutura dental. Nos esmaltes menos

mineralizados essas estrias aparecem escuras.

O perodo de aposio o perodo mais crtico do crescimento dental. Qualquer

alterao durante esse perodo poder acarretar alteraes na estrutura do esmalte

dental.

Paiva e Antoniazzi (1991) apresentam como principais fatores gerais na

alterao da estrutura do esmalte a desnutrio, alteraes endcrinas, doenas

infecciosas ou at mesmo os fatores locais, representados por traumatismo ou infeco

pulpar de dente decduo.

Em muitos preparos histolgicos obtidos por desgaste que normalmente resultam

fatias espessas, possvel observar que, em diferentes planos de focalizao, os prismas

de esmalte mostram orientaes diferentes, chegando at a se entrecruzarem. Essa

disposio dos prismas nos vrios planos do esmalte pode condicionar uma resistncia

maior a fraturas.

4

Corra (1979), afirma que o esmalte dental o nico tecido duro do nosso

organismo que tem origem epitelial, sendo produto da secreo dos odontoblastos,

sendo constitudo de cerca de 96% de sais minerais, o restante representado por gua e

protenas.

O esmalte dental um tecido de origem epitelial calcificado, sendo constitudo

por estruturas alongadas hexagonais, os prismas de esmalte. Estes prismas tm um

trajeto complexo dentro do esmalte. Partindo da dentina, vo primeiro em direo

perpendicular superfcie do dente. Na regio mdia orientam-se em espiral e,

finalmente, assumem de novo a mesma direo perpendicular (JUNQUEIRA;

CARNEIRO, 1985).

A DENTINA

A dentina um tecido calcificado mais duro que o osso por conter maior teor de

sais de clcio. Sua matriz contm glicoprotenas e colgeno, alm de cristais de

hidroxiapatita. A matriz orgnica dentinria sintetizada por clulas semelhantes aos

osteoblastos, os odontoblastos que revestem a superfcie interna da dentina, separando-a

da polpa dentria. Cada odontoblasto tem um prolongamento citoplasmtico que penetra

perpendicularmente na dentina, formando os "Prolongamentos de Tomes". Cada

prolongamento determina a formao de um canalculo na matriz da dentina, chamado

de tbulo da dentina (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 1985).

A dentina aps a formao completa de um dente corresponde a

aproximadamente 70% de material inorgnico, 20% de material orgnico e 10% de

gua. A parte orgnica composta principalmente por fibras de colgeno, glicosaminas

e proteoglicanas, e tem por funo dar suporte aos cristais de hidroxiapatita que so os

componentes principais deste tecido. A parte inorgnica confere dureza (PAIVA;

ANTONIAZZI, 1991).

Em um dente adulto podem ser encontradas trs variaes de dentina: a primria,

a secundria e a reparativa. A dentina primria refere-se quela que forma a maior parte

do dente e d contorno polpa. A dentina secundria formada aps completar a

formao da raiz do dente, quando este se encontra em atividade na cavidade bucal. A

5

dentina reparativa forma-se sob a ao de um estmulo na superfcie dental e apenas

produzida pelos odontoblastos afetados. Um tipo de estmulo a crie dental (PAIVA;

ANTONIAZZI, 1991).

A dentina possui como principal funo dar suporte estrutura de esmalte

dental, servindo como um tecido de absoro dos traumas mastigatrios.

A POLPA DENTAL

A polpa formada no jovem por tecido conjuntivo do tipo mucoso e, no adulto,

por tecido conjuntivo frouxo. Circundando a polpa e separando-a da dentina observam-

se grandes clulas colunares, os odontoblastos, dispostos em paliada, apresentando

caractersticas de clulas que sintetizam protenas (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 1985).

A polpa dental constitui o rgo formador de dentina, no somente durante a

histognese, mas durante toda a vida do dente. Ela garante as trocas metablicas e

desempenha o papel de defesa, pela capacidade de seus elementos celulares frente s

infeces. Tambm assegura juntamente com o periodonto a sensibilidade dental,

respondendo a qualquer estmulo na forma de dor (CORRA, 1979).

A reposta pulpar depende da intensidade e freqncia da estimulao irritante,

traduzindo desde uma simples deposio de dentina a modificaes de natureza

degenerativa ou inflamatria, levando at a morte pulpar (PAIVA; ANTONIAZZI,

1991).

A polpa um tecido ricamente inervado e vascularizado. Vasos e nervos

mielnicos penetram por um orifcio no pice da raiz e se ramificam profusamente.

Algumas destas fibras nervosas perdem sua bainha de mielina e admite-se que elas

penetrem em alguns tbulos da dentina, acompanhando, por curta distncia, o trajeto

das Fibras de Tomes (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 1985).

As principais funes da polpa so: formativa, devido atividade secretora dos

odontoblastos; nutritiva atravs dos prolongamentos dos odontoblastos, que mantm a

vitalidade da dentina; sensitiva, graas ao complexo nervoso que confere sensibilidade

dentina; e reparativa, pela capacidade de produo de dentina quando estimulada.

6

O PERIODONTO

Os dentes so implantados nas arcadas dentais em uma poro ssea

diferenciada do osso alveolar, estando sustentados em seus alvolos por um conjunto

periodontal complexo, composto pelo cemento, ligamento periodontal e osso alveolar.

Os feixes de fibras colgenas prendem-se, de um lado, ao cemento e, de outro, ao osso

alveolar, na forma das Fibras de Sharpy, de tal maneira que o ligamento periodontal

desempenha papel de sustentao do dente.

O suprimento sanguneo do ligamento periodontal assegurado em parte por

ramos capilares que saem da artria dental, antes que ela penetre no forame apical, e em

parte por ramos dos vos que nutrem a gengiva e tambm por capilares do tecido sseo

vizinho (CORRA, 1979).

O periodonto apresenta como principal funo o sistema de amortecimento dos

impactos mastigatrios, alem do suporte e sustentao da estrutura dental,

complementando a estrutura completa do rgo dental (fig 3).

Figura 3: Estrutura dental completa.

Fonte Corra (1979)

7

ALTERAES CONGNITAS NA ESTRUTURA DO ESMALTE

- ESTRIAS INCREMENTAIS DE RETZIUS

As seces longitudinais de dentes preparados por desgaste, quando observadas

ao microscpio ptico, utilizando-se de pequenas ampliaes, mostram que o esmalte

portador de uma srie de linhas escuras, quase paralelas, com espessuras variadas e que

so denominadas estrias incrementais de Retzius. Elas aparecem envolvendo a ponta da

dentina e depois seguindo um trajeto oblquo ao limite do esmalte com a dentina, sendo

consideradas hipomineralizadas e representam o resultado de um crescimento do

esmalte. Essas estrias esto dispostas de forma alternada com faixas de

hipermineralizao. Essa alternncia indica que as linhas se devem a pausas peridicas

do processo de mineralizao (GIUFFRIDA, 1990).

Provavelmente possveis alteraes metablicas, no momento da mineralizao

do esmalte, podem provocar o aparecimento dessas linhas. Os dispositivos metablicos

mais prolongados, ou mesmo doenas que alteram o metabolismo, podem aproximar

essas linhas, resultando uma faixa mais espessa de esmalte hipomineralizado.

Como a estrutura do esmalte no alterada aps a sua produo, qualquer

distrbio que ocorrer no perodo da sua produo provoca o aparecimento de marcas

definitivas na sua estrutura.

- PERIQUIMCIAS

A superfcie do esmalte dental aparenta ser, primeira vista, homognea e

brilhante. No entanto, um exame mais rigoroso dessa superfcie revela que ela apresenta

inmeros sulcos paralelos entre si e, ao mesmo tempo, paralelas ao limite do esmalte

com cemento. Esses sulcos representam as manifestaes externas das estrias

incrementais de Retzius, isto , cada sulco corresponde extremidade externa de uma

estria de Retzius. Como eles se alternam com discretas elevaes, todo o conjunto

lembra minsculas ondulaes paralelas as quais so denominadas periquimcias,

revelando o crescimento aposicional do esmalte.

As periquimcias so facilmente observadas em esmalte de dentes inclusos ou

recm erupcionados. Nos dentes erupcionados h muito tempo, elas tendem a

8

desaparecer, pois o atrito mastigatrio provoca um desgaste nessas ondulaes, alisando

completamente a superfcie do esmalte (GIUFFRIDA, 1990)..

- AS LAMELAS

As lamelas do esmalte so constitudas por estruturas que se assemelham a

lminas delgadas. Elas comeam na extremidade da coroa e se estendem at o limite

com o cemento. Essas lminas so bastante profundas, isto , iniciam na superfcie do

esmalte e progridem at o limite com a dentina, chegando por vezes a ultrapass-lo.

Como estas lminas correm de forma paralela ao longo eixo da coroa, elas so

facilmente observadas em cortes transversais e raramente em seces longitudinais

(GIUFFRIDA, 1990).

A lamela do esmalte resultado de possveis foras de tenso entre os

ameloblastos durante a produo do esmalte. Essas foras provocam a separao entre

os ameloblastos de uma regio, originando uma fenda preenchida por esmalte

hipomineralizado (GIUFFRIDA, 1990).

Considerando a discreta calcificao dessa estrutura, entende-se que ela no s

representa uma regio frgil da coroa, como tambm uma rea de alta suscetibilidade

crie dental, pois essas lamelas so penetradas, com facilidade pelo cido ltico, que

ocasiona a sua descalcificao.

- OS PENACHOS DO ESMALTE

Tambm conhecidos por tufos do esmalte, so assim denominados porque o seu

aspecto sugere um arbusto ramificado que parece estar implantado no limite do esmalte

com a dentina. Essa ramificao se abre em leque em direo superfcie do esmalte,

ocupando em torno de um tero da espessura dessa estrutura. Na realidade a imagem do

penacho falsa, porque ele constitudo por poucas fileiras de prismas

hipomineralizados. O penacho no nasce numa rea isolada do limite esmalte-dentina,

mas formado por uma lmina constituda por prismas hipocalcificados que se inclinam

em diferentes direes.

9

Os fusos do esmalte so representados por tbulos dentinrios que atravessam o

limite com o esmalte. Eles apresentam as suas extremidades dilatadas e so observados,

com muita freqncia, na regio das cspides e dos bordos incisais. Acredita-se que eles

se originam porque alguns prolongamentos odontoblsticos se infiltram entre as clulas

do epitlio interno antes de surgirem os tecidos mineralizados (GIUFFRIDA, 1990)..

1.2 A DOENA CRIE

A doena crie tem um carter multifatorial e usualmente crnica, tendo seu

aparecimento dependente da interao de trs fatores essenciais: substrato oral que o

resultado da dieta consumida; a microbiota da regio, representada por certos tipos de

bactrias; e a resistncia oferecida representado pelos dentes e a saliva (CORRA,

1979).

A interao entre os fatores essenciais fundamental para o desenvolvimento da

doena crie. Contudo, no bastam apenas estes fatores estarem presentes, mas a

interao entre eles deve ocorrer em condies crticas. A doena crie somente

ocorrer se o hospedeiro tiver seus tecidos dentais suscetveis, se a flora bucal for

cariognica (Streptococcus mutans), e a dieta rica em sacarose. Um outro fator

fundamental o tempo (BARATIERI et al, 1995).

Existe uma relao estreita entre a presena da placa dental e o esmalte ou

dentina afetados. Ela parece ser um fator significativo pelo menos na fase de iniciao

da destruio do esmalte dentrio, particularmente nos locais onde h superfcies lisas

(SHAFFER, 1966 apud CORRA, 1979).

Atualmente diversos trabalhos comprovam as evidncias que o Streptococcus

mutans desempenha um papel preponderante na crie dental. Esta bactria altamente

acidognica e o seu potencial cariognico j foi comprovado em experimentos com

animais. Os lactobacilos, por outro lado, desempenham um papel importante no

desenvolvimento de leses em pessoas que usam flor freqentemente (BARATIERI et

al, 1995).

A dinmica do desenvolvimento da crie dental entendida analisando o

comportamento do dente na cavidade bucal. Desde que o pH seja mantido acima de 5,5

10

a composio salivar supersaturante. Neste caso o dente ganha clcio e fsforo do

meio bucal, ocorrendo a remineralizao dental. Com um pH abaixo deste valor a

composio da saliva se torna hiposaturante, logo a tendncia do esmalte dental perder

clcio e fsforo para a saliva. Este processo chamado de desmineralizao.

Dinamicamente estes dois processos ocorrem continuamente na cavidade bucal. A crie

dental conseqncia de um desequilbrio entre os fatores de desmineralizao e

remineralizao, ocorrendo uma alterao irreversvel do esmalte dental, levando

inclusive cavitao do tecido dental duro, formando a leso crie (BARATIERI et al,

1995).

A crie dental progride da superfcie dental para o centro em direo polpa,

assumindo aspecto caracterstico conforme esteja sediada em esmalte liso ou em sulco,

fssula ou defeito estrutural do esmalte (fig. 4). Na crie de sulco ou fssula, o cone da

crie do esmalte apresenta o pice voltado para a superfcie externa do dente, enquanto

a base se encontra junto ao limite amelo-dentinrio, caracterizando uma rpida

progresso; na crie de esmalte liso, o cone da crie apresenta sua base voltada para a

superfcie de esmalte, ao passo que seu pice localiza-se junto ao limite amelo-

dentinrio, revelando a progresso superficial deste tipo de leso (CORRA, 1979).

Figura 4: Progresso da crie. Fonte Corra (1979)

11

A crie afeta mais de 96% da populao brasileira. Esta alta prevalncia influi

nas condies gerais de sade do indivduo, interferindo negativamente no bem estar

individual e coletivo, contribuindo para as faltas na escola e no trabalho (BUISCHI,

1996).

A Odontologia Preventiva comea a se pronunciar como um dos principais

segmentos da odontologia atual. Essa importncia conseqncia de uma presso

internacional da Organizao Mundial da Sade, que vem colocando metas para a sade

bucal, com a finalidade de erradicar a crie dentria em pases subdesenvolvidos e em

desenvolvimento, como o Brasil. Para alcanar estes objetivos, determinou-se algumas

metas a serem cumpridas. Tomando um ndice prtico e conhecido mundialmente de

avaliao, o CPO-D (ndice de dentes cariados, perdidos, obturados ou destrudos)

estipulou que para o ano de 2000 seria aceitvel um ndice de 3,0 para as crianas de 3 a

12 anos. O CPO-D possibilita verificar o contato tido com a crie dentria. Foi

estipulado tambm que 50% das crianas de 5 a 6 anos de idade no podem ter nenhum

dente cariado, obturado ou perdido, 85% da populao dever manter todos os dentes

at os 18 anos. Para 2010, as metas foram mais rgidas, as crianas at 12 anos devero

ter um ndice CPO-D menor que um; 90% das crianas de 5 a 6 anos sem crie; no

dever haver perda dental aos 18 anos de idade devido crie ou doena periodontal;

na idade de 35 a 44 anos, no mais que 2% de desdentados; 96% das pessoas com no

mnimo 20 dentes funcionais, no mais que 5% de desdentados (FERREIRA, 1996).

Muitos so os ndices utilizados para medir a ocorrncia de crie dentria. O

ndice CPO , contudo, o mais difundido e utilizado em todo o mundo para conhecer a

situao da crie dental numa determinada comunidade. Ela serve para realizar

avaliaes com base epidemiolgica das aes desenvolvidas e, tambm, para fazer

comparaes no tempo e no espao. Seu valor corresponde, num indivduo, soma do

nmero de dentes permanentes cariados, perdidos e obturados. Numa populao, a

mdia, ou seja: o nmero total de dentes atacados pelas cries divididos pelo nmero de

pessoas examinadas. O componente "C" refere-se aos dentes cariados; o componente

"P" refere-se aos dentes j extrados ("E") e aos dentes com extrao indicada ("EI"); e

o componente "O" refere-se aos dentes restaurados, ou "obturados". O ndice CPO-D

pode assumir valores entre 0 e 32. A letra "D" significa que a unidade de medida

utilizada o dente permanente ("D"). Assim feito para diferenciar o CPO-D do CPO-

12

S, situao em que a unidade de medida no o dente, mas a superfcie ("S") dental. O

CPO-S varia de 0 a 148. So consideradas as 5 superfcies de molares e pr-molares e 4

superfcies em caninos e incisivos (NARVAI, 2000).

Avaliando as metas propostas para 2000, com os resultados atingidos no estado

de So Paulo, o resultado foi o seguinte: 77% dos bebs de 0 a 1 ano de idade estavam

livres de crie (ceo = 0) e que a mdia do ndice ceo nessa faixa etria foi de 0,76, com

os dentes cariados representando 91% da composio do ndice. Aos 5 anos 47% das

crianas estavam livres de crie (ceo=0) - esse percentual no estudo de 1998 foi de 39%.

No ano 2002, o estado no atingiu a meta da Organizao Mundial da Sade (OMS)

para o ano 2000 que de 50% de crianas livres de crie para essa idade. Para 12 anos

de idade, a meta da OMS de CPO-D mdio menor ou igual a 3,0, o que foi atingido

pelo Estado (CPO-D=2,5). Segundo a classificao de prevalncia de crie dentria da

OMS para essa idade, esta era considerada moderada em 1998, passando a baixa em

2002. Os dentes restaurados corresponderam a 66% da composio do ndice. Os dados

apresentados foram do Estado de So Paulo, que possui o maior nmero de faculdades e

profissionais em proporo populao e os maiores investimentos na rea de sade no

perodo (SOARES, 2003).

O mtodo mais usual no diagnstico da crie dental o mtodo ttil visual, com

o emprego de espelho e explorador (fig. 5). O sinal ttil de resistncia ao se retirar o

explorador tem sido considerado como sinnimo da presena de crie. Os resultados, no

entanto, podem variar entre os examinadores. Um dente com os sulcos mais profundos

pode reter o explorador, sem que tenha presena de crie, da mesma forma que uma

leso incipiente de crie, poder evoluir para cavitao aps o emprego do explorador

devido a presso exercida durante a inspeo sobre o esmalte socavado. Outro fato est

relacionado transferncia de bactrias cariognicas de um stio para outro (BUISCHI,

1996).

13

Figura 5: Instrumentais para o diagnstico de crie no mtodo ttil-visual.

Na luta contra a crie dental, foram desenvolvidos inmeros testes com o

propsito de determinar um maior controle sobre a atividade cariognica. Diversos

exames laboratoriais tm sido empregados, com a finalidade de determinar a capacidade

tampo, o fluxo salivar, o tempo de remoo dos carboidratos pela saliva, o nmero dos

Streptococcus mutans, e a presena dos lactobacilos (BARATIERI et al, 1995).

Tambm existem testes eltricos com a possibilidade de medir a condutividade eltrica

para a deteco de perdas precoces na regio de sulcos e fissuras.

Um mtodo bastante empregado na clnica diria para constatao de crie nas

faces proximais ou a identificao de sulcos e fissuras oclusais cariadas a radiografia

(fig. 6). A tcnica radiogrfica mais indicada a interproximal. Nesta tcnica a pelcula

radiogrfica mantida na posio por um dispositivo feito com uma fita de papel para

segurar o filme paralelo aos dentes em ocluso; nos dentes extrados, no entanto, no

possvel realiz-la corretamente. A radiografia apresenta a vantagem de ter um custo

relativamente baixo, necessitando para sua execuo a disponibilidade de equipamento

radiolgico odontolgico, posicionadores, pelculas especiais para radiografias e

conhecimento da tcnica para sua execuo.

14

Figura 6: Levantamento radiogrfico periapical completo, na suspeita de crie

em um exame de rotina feita a radiografia interproximal da regio.

No entanto, um aspecto pouco valorizado na clnica odontolgica a ao

nociva das radiaes ionizantes sobre os tecidos vivos. Este efeito inversamente

proporcional idade do paciente. Assim, pacientes mais jovens tero maiores

possibilidades de seus tecidos serem lesados pelos efeitos dos raios X. Estas

possibilidades tendem a ser maiores quando se trata de meninas, nas quais as clulas

germinativas esto presentes desde o nascimento. Considerando-se que os cromossomos

da menina sejam atingidos pela radiao, eles podem ser rompidos e, como

conseqncia, se essa clula for fecundada e gerar um indivduo, ele poder nascer com

alguma leso. Embora o profissional sempre adota algumas medidas prticas para

diminuir a quantidade de radiao primria e secundria recebida pelo paciente, pelo

antes discutido este mtodo no deveria ser o de eleio para controle sistemtico da

evoluo de um processo de crie dental (ISSO; GUEDES-PINTO, 1994).

O uso da radiografia como exame complementar, sendo um mtodo auxiliar de

diagnstico, tem as suas limitaes, exigindo a presena, no local dos exames, de

aparelho de raios X, pessoal treinado e familiarizado com as tcnicas de radiografia e

revelao, profissional experiente na interpretao dos resultados, alm de todas as

medidas apresentadas. Os aparelhos de raios X devem apresentar filtros e colimadores, e

devem ser instalados em salas especiais para execuo dos procedimentos radiogrficos

15

com arquitetura cuidadosamente planejada, permitindo recuo e proteo profissional,

alm de paredes de consistncia e espessuras suficientes para proteo contra a radiao

ionizante (FREITAS; ROSA; SOUZA, 1988).

Superadas todas as limitaes fsicas, existe ainda a impreciso do diagnstico.

Se usado com o propsito de determinar se o dente possui ou no possui crie dental,

este teste se torna pouco confivel, porque permite o diagnstico da leso somente aps

um relativo comprometimento da estrutura do tecido duro dental. Os Raios X somente

sensibilizam a emulso fotogrfica do filme radiogrfico aps atravessar toda a estrutura

dental. fcil imaginar que a densidade da pelcula est diretamente relacionada

quantidade de estrutura dental a ser atravessada, logo o tamanho do dente teria um

grande peso nos resultados.

O exame radiogrfico para deteco da crie dental apresenta a caracterstica de

ser falso negativo. Afinal, quando observada uma imagem radiolcida sugestiva de

perdas teciduais, com certeza encontraremos algum tipo de leso no tecido dental que

comprove a imagem observada, podendo inclusive haver cavitao no esmalte. No

entanto, se em uma imagem radiogrfica no for observada nenhuma alterao

perceptvel pode, contudo, existir uma leso incipiente que devido sobreposio de

estruturas a imagem na radiografia no apresenta alterao patolgica detectvel.

No se nega a importncia da radiografia como exame complementar na

odontologia; no entanto, para diagnstico da crie dental, principalmente a crie

incipiente, ela no deve ser o mtodo de eleio.

A escolha de um mtodo eficaz de diagnstico da crie dental para emprego em

termos de comunidade ou mesmo de consultrio deve ser de procedimento simples,

custo baixo, e os resultados obtidos serem de fcil interpretao, possibilitando a

capacidade de identificar os dentes com alteraes patolgicas leves, e com

possibilidade de reverso atravs de tratamento preventivo eficiente. Alteraes

moderadas com relativo potencial cariognico devem receber um tratamento

conservador com o objetivo de paralisar o processo, necessitando um controle

peridico. As alteraes irreversveis geralmente devem ser restauradas.

Em leses reversveis, e no caso das leses moderadas com possibilidade de

paralisao do processo, o flor fundamental. Ele empregado basicamente por dois

mtodos: pelo mtodo tpico, atravs de bochechos fluoretados; ou pelo mtodo

16

sistmico, na gua de abastecimento. No mtodo sistmico o flor ingerido absorvido

pelo estmago e retorna cavidade bucal atravs da reciclagem pela saliva e fludo

gengival, sendo mantido no perodo entre as refeies na saliva (CURY, 1992).

O flor participa diretamente no processo de desmineralizao e remineralizao

controlando o desenvolvimento do processo de crie. Estudos demonstram que o flor

associa-se ao esmalte dental na forma de apatita fluoretada, que possui o

comportamento fsico-qumico de solubilidade igual da hidroxiapatita, comprovando

que sua ao mais teraputica do que preventiva (BARATIERI et al., 1995).

1.3 PROPRIEDADES PTICAS DOS TECIDOS DENTAIS

Para o emprego de tcnicas pticas para o diagnstico ou terapia tecidual,

necessrio o conhecimento das propriedades pticas e biolgicas dos tecidos envolvidos

(MOURANT, 1998).

A primeira propriedade ptica observada nos tecidos dentais a reflexo. A luz

refletida e espalhada na superfcie do esmalte muito importante, sendo a principal

responsvel pela capacidade de se ver o dente. Adicionalmente, a luz espalhada fornece

informaes sobre a camada superficial do esmalte, que vem a facilitar o

desenvolvimento de tcnicas para avaliao e medies apuradas das condies da

superfcie do esmalte dental (ALTSHULER; EROFEEV, 1991 apud MISERENDINO;

PICK, 1995).

Na ptica linear dos tecidos duros dentais, cinco problemas principais devem

ser discernidos. Esses so: (1) reflexo da luz e propagao nas limitaes do esmalte;

(2) luz propagada no esmalte: (3) luz refletida e propagada na juno amelo-dentinria;

(4) luz propagada na dentina; e (5) luz refletida e propagada na juno pulpo-dentinria

(ALTSHULER; EROFEEV, 1991 apud MISERENDINO; PICK, 1995).

A segunda propriedade a ser analisada o espalhamento. Por muito tempo foi

considerado que a superfcie do esmalte possua um espalhamento isotrpico. Com este

pensamento caracterizava-se o padro de translucidez e opacidade da estrutura dental

comparando-a ao comportamento ptico observado nas cermicas. Estudos mais

apurados derrubaram esta teoria (MISERENDINO; PICK, 1995).

17

Os prismas de esmalte (ou cilindros de enamel) possuem uma dimenso

transversal de 3 a 5 m e seus eixos cristalinos esto orientados perpendicularmente

superfcie. So constitudos de micro-cristais de hidroxiapatita orientados. Os espaos

interprismticos so tambm constitudos de cristais de hidroxiapatita. Porm, neste

caso os microcristais esto orientados de forma diferente, podendo ter, em mdia, um

ngulo entre o eixo principal do cristal e o eixo perpendicular superfcie prximo a

55. Graas a esta variao angular entre os prismas de esmalte e a substncia

interprismtica, tem-se um ndice de espalhamento anisotrpico na superfcie do

esmalte. Esta particularidade muito importante quando feita a anlise da polarizao

da luz difusa.

A luz espalhada na superfcie do esmalte dental tem duas componentes a serem

analisadas. A primeira poro da luz espalhada pelas macro-rugosidades superficiais

com dimenses superiores ao comprimento de onda da luz incidente, ocorrendo uma

distribuio angular no uniforme. O segundo fator corresponde parte da luz incidindo

sobre micro-rugosidades superficiais com dimenses inferiores ao comprimento de onda

do feixe incidente, ocorrendo no caso um amortecimento homogneo da distribuio

angular, descrito pela lei de Lambert, ocorrendo a difuso da luz.

A Lei de Lambert estabelece que uma superfcie ou uma fonte perfeitamente

rugosa reflete ou emite luz de acordo com a lei dos cosenos. Para um refletor, o ngulo

de incidncia no muito importante, e a energia radiada em todas as direes. A Lei

de Lambert no caso de corpos refletores pode ser escrita como

( ) ( )cosPP s= (1)

onde P() a potncia refletida no ngulo , o coeficiente de reflexo da superfcie e Ps a potncia incidente (MAVRAKIS, 2003).

A propriedade do espalhamento de luz em esmalte desmineralizado resulta em

um acrscimo da luz espalhada no esmalte dental e um decrscimo da quantidade de luz

refletida dos ftons incidentes, correspondendo a um acrscimo aparente na rea branca

de desmineralizao (STOOKEY; ANALOUI, 1998).

Uma terceira propriedade ptica estaria relacionada ao grau de polarizao ou

despolarizao sofrido pela onda eletromagntica incidente sobre a superfcie dental, e

as alteraes da polarizao relacionadas com as alteraes da estrutura dental. Durante

18

um processo de crie incipiente o principal fator considerado a presena de

desmineralizao. Havendo perda de minerais no dente, as dimenses das distncias

interprismticas e dos cilindros de esmalte seriam alteradas, mudando as propriedades

pticas da superfcie de esmalte. A distribuio angular e o grau de despolarizao so

afetados pelo aumento da desmineralizao em profundidade. Quanto maior o grau de

despolarizao, mais intenso o processo de desmineralizao e mais intenso o

processo de crie (MISERENDINO; PICK, 1995).

A quarta propriedade que podemos destacar a absoro da onda

eletromagntica pela estrutura dental. A absoro inerente interao entre luz e

matria. O fosfato, o carbono e os grupos hidroxila conferem ao dente uma forte

absoro na regio do infravermelho mdio e infravermelho distante, motivo pelo qual

tm sido muito bem investigadas as modificaes e ablaes nesta faixa do espectro, no

entanto, no emprego da luz para o diagnstico de leso de crie dental estas faixas de

melhor absoro devem ser evitadas (ZUERLEIN, 1998).

A quinta propriedade seria o ndice de refrao de luz no esmalte dental que

dependente da composio ou do estado de mineralizao estrutural. Ela o resultado

das diferenas nos ndices de refrao de luz entre a hidroxiapatita (n=1,62), gua

(n=1,33) e ar (n=1,0). O esmalte um slido microporoso, e em condies de

desmineralizao torna-se mais poroso, o que conduz a uma alterao na sua estrutura e

consequentemente em suas propriedades pticas, de tal forma que a luz se dissipa muito

mais que em uma estrutura hgida. Este quadro torna-se mais perceptvel quando a

estrutura dental desidratada e os espaos interprismticos, que se encontram

ampliados, so preenchidos com ar. Isto resulta em uma rea com aparncia menos

translcida ou opaca, podendo-se concluir que h uma mudana na porosidade do

esmalte nessa rea, indicando perda mineral ou hipomineralizao durante a formao

do dente (THYLSTRUP, 1988 apud ZANIN, 1999).

Uma explicao que os espaos interprismticos podem ser preenchidos por ar

ou por gua, promovendo alterao no grau de translucidez do esmalte (que um

fenmeno ptico). Como o ndice de refrao da hidroxiapatita de 1,62, se os espaos

interprismticos no esmalte so preenchidos com uma soluo aquosa, cujo ndice de

refrao prximo ao da hidroxiapatita, ento como se todos os espaos

19

interprismticos "desaparecessem". Assim o esmalte mantm sua translucidez e sua

propriedade ptica no alterada. Quando secamos uma superfcie dental descalcificada

de tal forma que os espaos interprismticos sejam preenchidos por ar, teremos uma

grande diferena entre o ndice de refrao da hidroxiapatita e o dos espaos vazios.

Assim, o mesmo tecido, quando estiver descalcificado, perde sua translucidez e

conseqentemente, parece opaco.

O ndice de refrao, atravs da variao mdia de absoro da luz pode fornecer

uma estimativa muito precisa da porosidade do tecido e at mesmo distinguir entre reas

de esmalte com diferentes graus de porosidade. Este mtodo de estimativa da perda

mineral utilizado na microscopia com luz polarizada, na micro-radiografia e sua mais

importante aplicao na clnica, com o uso de raios-x. Considerando que o esmalte

hgido consiste quase inteiramente de minerais, necessria uma perda relativamente

grande de clcio para que ela possa ser detectada pelo uso de Raios-X (THYLSTRUP;

FEJERSKOV, 1995 apud ZANIN, 1999)

Complementando as propriedades pticas dos dentes devemos destacar uma

particularidade ptica dos prismas de esmalte e tbulos dentinrios. Observamos que os

prismas de esmalte e os tbulos dentinrios se comportam como verdadeiros guias de

onda, conduzindo parte da luz incidente na superfcie de esmalte at a superfcie da

cmara pulpar. O transporte ptico no uniforme. As perdas so promovidas pelo

espalhamento sofrido pelas partculas como os cristais de hidroxiapatita encontradas no

interior dos tbulos, com conseqente absoro. Embora ocorram perdas no transporte

da radiao incidente, tal particularidade (guia de onda) no pode ser descartada, pois

parte da radiao incidente na superfcie do esmalte alcana a polpa dental, onde sero

promovidos processos de interao luz-tecido, proporcionais quantidade de radiao

recebida (ALTSHULER, 1991 apud MISERENDINO; PICK, 1995).

1.4 ESPALHAMENTO DE LUZ

Quando vemos uma rvore, uma casa, ns estamos vendo a luz solar refletida.

No entanto, quando vemos o azul do cu, ns estamos vendo a luz solar espalhada pelas

partculas suspensas na atmosfera. Mesmo quando achamos que estamos observando

diretamente a luz, ao observar uma fonte luminosa como, por exemplo, uma lmpada,

20

ns estamos vendo na realidade a luz espalhada pelo vidro. O espalhamento, todavia,

est sempre acompanhado da absoro.

- ABSORO

Quando a radiao eletromagntica atua sobre um sistema de cargas eltricas

como molculas e ncleos, o sistema absorve e emite energia da onda. Ocorre a

absoro e a emisso de ondas eletromagnticas por parte dos tomos. Um aspecto

importante o conceito de fton ou quanta de radiao.

Os tomos, as molculas e os ncleos encontram-se no estado de menor energia,

ou estado fundamental. Um tomo, molcula ou ncleo pode excitar-se a um estado de

maior energia que o estado fundamental atravs de diferentes meios. Por exemplo,

atravs de colises inelsticas em que, uma partcula rpida (seja um eltron ou um

prton) se choca com um tomo, uma molcula ou um ncleo, ou quando um nutron

capturado por um ncleo, de modo que o projtil rpido transfere parte da sua energia

cintica para o alvo.

Quando uma onda eletromagntica atua sobre um sistema de cargas, os campos

eltrico e magntico da onda imprimem uma oscilao forada sobre o movimento

natural das cargas. Isso se traduz em uma absoro de energia por parte do sistema de

cargas. Um oscilador responde com mais facilidade quando a freqncia das oscilaes

foradas igual sua freqncia natural, caso em que existe ressonncia. Em

ressonncia a absoro mxima. As freqncias de ressonncia constituem o espectro

de absoro da substncia.

A luz absorvida em geral convertida em uma outra forma de energia,

ocorrendo desta forma a produo de calor.

- ESPALHAMENTO

Um outro processo que ocorre quando uma onda eletromagntica interage com a

matria o espalhamento. Os tomos inicialmente so perturbados pela onda incidente

e absorvem energia da radiao eletromagntica. Posteriormente, pelo processo

21

contrrio, os eltrons ligados do tomo excitado emitem a radiao eletromagntica que

foi absorvida da onda incidente. Esta radiao emitida designa-se onda espalhada.

O espalhamento diminui a intensidade da onda incidente porque a energia

absorvida da onda reemitida em todas as direes, o que produz uma reduo efetiva

da radiao primria.

A intensidade das ondas espalhadas depende da freqncia da onda primria e

do ngulo de espalhamento. Outro fator a ser considerado a distncia entre as

partculas irradiadas. O ideal seria que a distncia fosse o suficiente para garantir

espalhamento independente de cada uma, permitindo assim o estudo individualizado.

No entanto em matria orgnica a consistncia estrutural de formao impede a

presena desta independncia.

Uma outra forma de espalhamento ocorre pela reflexo da luz incidente pelas

partculas (efeito Tyndall) e no ocorrendo a absoro e emisso do espalhamento

molecular. A reflexo das ondas eletromagnticas requer especial ateno por implicar

as componentes eltricas e magnticas da onda. Ambos os campos, eltrico e

magntico, so perpendiculares direo de propagao de cada onda, podendo ter

qualquer orientao em torno dela.

Quando uma radiao primria no polarizada, a radiao espalhada por

qualquer superfcie sempre parcialmente polarizada. Num meio slido cristalino, a

orientao das molculas est mais ou menos fixa pela ao dos campos eltricos locais

da rede cristalina. Assim, as propriedades do cristal dependem da direo em que so

medidas, e dependendo da sua estrutura os slidos cristalinos podem comportar-se

opticamente como meios isotrpicos ou anisotrpico.

A capacidade do fton de manter a polarizao depende do tamanho, da forma e

das propriedades de espalhamento das partculas da matria. Os diferentes estados de

polarizao podem ser empregados para caracterizar a matria. Um dos principais

fatores a ser considerado no estudo do espalhamento da luz refere-se ao questionamento

sobre se a freqncia da luz espalhada a mesma da luz incidente. Na anlise do

espalhamento da luz, se um feixe luminoso atravessa perfeitamente um meio

homogneo no sofre espalhamento; somente a no homogeneidade poder causar o

espalhamento. No entanto, os mais diversos materiais so compostos por molculas, que

funcionam como pequenos centros de espalhamento. A efetividade do espalhamento

22

depende do arranjo que estas molculas tomam dentro do material, logo ocorrer

espalhamento tanto em um meio homogneo quanto em um meio heterogneo

(STOCKFORD, 2002).

Existem dois tipos de espalhamento: o espalhamento de Rayleigh e o

espalhamento de Mie. O espalhamento de Rayleigh provocado pela existncia de

partculas ou molculas com tamanhos inferiores a 1/10 do comprimento de onda () da luz incidente. um espalhamento dbil e praticamente isotrpico, no tendo mudanas

na distribuio espacial. Quando, porm, as partculas irradiadas possuem um tamanho

prximo ao comprimento de onda, temos o espalhamento de Mie, ocorrendo uma

disperso importante, mas sempre avanando para o interior da matria.

Ambos, espalhamento e absoro, removem energia do feixe de luz que

atravessa o meio, ficando o feixe atenuado. Esta atenuao tambm chamada de

extino. Isto ocorre quando olhamos diretamente para uma fonte de luz (VAN DE

HULST, 1981).

Para anlise do comportamento do feixe de luz, incidindo sobre a superfcie do

esmalte, deve-se partir do princpio de que, embora a superfcie do esmalte nos parea

homognea, ao microscpio ela heterognea.

Considere primeiramente um tipo particular de superfcie chamada de refletor

ideal difuso. Uma superfcie considerada difusa ideal se, a nvel microscpico

bastante rugosa. O giz um bom exemplo uma superfcie difusa prxima ao ideal,

porque no microscpio vemos a variao da superfcie, sendo o raio igualmente

refletido em qualquer direo do hemisfrio.

O espalhamento completamente caracterizado pela intensidade. Uma

propriedade adicional a polarizao ou fase. A fase no pode ser medida diretamente,

devido importncia da correta formulao do espalhamento da luz polarizada, estando

na dependncia da fase da luz incidente. Conhecendo o grau de polarizao da onda

eletromagntica incidente, ao determinar o grau de polarizao da onda eletromagntica

espalhada, podemos ento determinar o grau de despolarizao da superfcie analisada.

Um outro fator seria o espalhamento mltiplo, onde cada partcula irradiada

tambm exposta a luz espalhada por outra partcula. Na realidade, quando falamos em

espalhamento em tecidos biolgicos, estamos nos referindo a mltiplo espalhamento.

23

1.5 O USO DO ESPALHAMENTO DE LUZ NA MEDICINA

Zinchik et al. (1997) descreveram o emprego do laser de luz de He-Ne para a

deteco de fraturas de estruturas dentais empregando a luz espalhada. A tcnica era

baseada no emprego de lentes alinhadas, unidade de controle de polarizao e registro

de desvio, este ltimo obtido com uma cmara CCD em interface com um computador.

O experimento providenciava diferentes faixas de luz espalhada no esmalte e na

dentina. O computador processava os diferentes estados de polarizao da luz causados

por diferentes espalhamentos nas junes do relevo dental. O resultado desta pesquisa

pode ser empregado para restauraes dentais, graas definio das propriedades de

adeso da dentina, segundo o padro ptico observado.

O grau de polarizao da luz muda conforme ela se propaga no interior do

tecido. Conforme a luz se propaga no interior do tecido, este promove mudanas no

espalhamento da luz, dependendo das novas camadas de tecido atingido. Conhecendo o

grau de polarizao referente a um tecido sadio, e as alteraes deste grau em tecidos

semelhantes com desenvolvimento de cncer, pode ser determinado o ponto de alterao

na polarizao que justificaria a presena de uma neoplasia em evoluo. Partindo deste

princpio, Jacques (2002), apresentou um trabalho em que promovia um diagnstico no

invasivo de neoplasias em tecidos de pele, baseado na alterao do grau de polarizao

da luz espalhada pela superfcie da pele, coletando estas informaes com uma cmara

CCD. As imagens obtidas eram comparadas com as imagens da regio sem o emprego

dos polarizadores. O projeto em si permitiu a delimitao da rea afetada pela neoplasia

possibilitando o seu emprego como um guia cirrgico na exciso do cncer de pele.

O uso freqente de tcnicas de diagnstico com emprego das propriedades da

luz e sua interao com os tecidos biolgicos cada vez mais prevalente nas diversas

especialidades da medicina. Partindo deste princpio, Murat et al. (2000) apresentaram

um mtodo minimamente invasivo, empregando as propriedades de retroespalhamento e

fluorescncia com o objetivo de determinar em tempo real a concentrao de droga

teraputica. A tcnica levava em considerao a faixa de fluorescncia e espalhamento

da luz, que proporcional ao coeficiente de absoro do foto sensibilizador do tecido

analisado.

24

Everett et al. (1999) j mencionavam a falta de tecnologia de diagnstico

empregando a radiao no ionizante para detectar, caracterizar e monitorar o estado de

mineralizao do esmalte dental in vivo. Em busca de uma soluo estes autores

empregaram um tomgrafo de coerncia ptica, sensvel polarizao, como uma

tcnica no invasiva de diagnstico precoce de leses de cries dentais, utilizando lotes

de dentes bovinos contendo leses de crie caracterizadas artificialmente.

Complementaram sua pesquisa obtendo imagens de cortes transversais de dentes

humanos cariados extrados, onde era possvel discriminar facilmente a regio cariada

da regio sadia. A quantidade de desmineralizao do tecido dental foi determinada pela

medio do estado de polarizao da luz retroespalhada. Nestas observaes

constataram que a regio desmineralizada possua um grande coeficiente de

espalhamento e desta forma uma maior despolarizao. Foi empregada luz laser na faixa

do infravermelho (1310nm).

Os diversos resultados obtidos nas mais diversas tcnicas somente so validados

depois de serem comparados aos resultados obtidos atravs de outras tcnicas padro.

Este procedimento possibilita a determinao de parmetros para o emprego e validade

das novas tcnicas.

Anlise das superfcies das restauraes de amalgama e resina, empregando um

mtodo no destrutivo baseado no espalhamento da luz coerente e sobre a reflexo nas

superfcies tratadas, foi capaz da determinao do grau de acabamento e polimento dos

materiais restauradores. Avaliaram o grau de polimento das superfcies das restauraes

de amalgama e resina com o uso do espalhamento da luz coerente, fazendo uma

correlao entre as propriedades de difrao, comparando a reflexo especular da luz

coerente com o nvel de rugosidade da superfcie (BOUCHARD et al., 1992).

O tomgrafo de coerncia ptica tem sido empregado com bastante sucesso e

com alta preciso na tomografia de tecidos dentais. O princpio da tcnica consiste na

gravao da alterao na polarizao da luz retroespalhada por um tecido dental.

Atravs de dois mapas de magnitude da intensidade de interferncia, atravs da

diferena de fase entre dois estados de polarizao ortogonal, podem ser reveladas

informaes em profundidade da estrutura (BAUMGARTNER, 1998).

25

2. DEFINIO DO PROBLEMA No dia a dia da clnica odontolgica constantemente observado que a maioria

dos casos atendidos esta diretamente relacionada com a perda de substncia dental

ocasionada por leses de crie. Mesmo nas regies em que os mtodos preventivos so

regularmente empregados com o acesso informao e s tcnicas de higienizao,

ainda so alarmantes os ndices CPO-D observados nos consultrios odontolgicos e

nos postos pblicos de atendimento.

O ndice CPO-D um indicativo inteligente, pois ele apresenta o contato que

determinada pessoa ou populao teve com a doena crie, no importando se recebeu

tratamento conservador restaurador ou mutilador, e no tem como diminuir para o

mesmo grupo avaliado. Por exemplo: em um levantamento epidemiolgico se for

avaliado um grupo de crianas com 10 anos e o ndice CPOD, neste ano, foi igual a 8;

no prximo ano ao ser avaliada a mesma populao, neste caso com 11 anos, o ndice

dever ser o mesmo ou poder at subir, mas nunca diminuir.

Existe a falta de confiabilidade dos dados estatsticos em sade pblica.

Primeiramente porque no existe uma conscientizao quanto necessidade de qualquer

programa de sade ter um diagnstico fundamentado em dados estatsticos, os dados

estatsticos, quando apresentados, constituem sempre um emaranhado confuso. Ao

serem divulgados por rgos oficiais diferentes, o mesmo espao amostral, mesmo

perodo abrangido, objetivo e tabelas idnticas, os resultados geralmente so

contraditrios (CAMPOS et al., 2001).

O consenso entre o diagnstico feito por uma mesma equipe de sade bucal

duvidoso: um mesmo dente pode apresentar-se visualmente sem crie para um

examinador, ao passo que para outro j est com um processo de crie incipiente. O

mtodo tradicional empregando o espelho dental e o explorador, embora possibilite uma

confirmao da presena de crie dental, poder promover uma invaso do tecido

desmineralizado levando cavitao. As tcnicas radiogrficas tm a sua aplicao, no

entanto podem apresentar resultados falsos.

Necessrio se faz o desenvolvimento de novas tcnicas que sejam eficazes no

diagnstico da crie dental, apresentando uma informao precisa da presena da crie.

A informao colhida no pode ser dependente da sensibilidade ttil do profissional,

deve ser de fcil interpretao, podendo ser repetida e os resultados obtidos em um

26

levantamento serem aceitos com unanimidade. A confiabilidade na tcnica

fundamental.

Considerando a experincia clnica do autor em levantamentos epidemiolgicos

nos servios de sade pblica, atuando na coordenao de Equipes de levantamento

epidemiolgico onde vivenciou a grande dificuldade em treinar equipes de sade bucal,

juntamente com a dificuldade de disponibilizar equipamentos sofisticados que

apresentassem uma maior confiabilidade dos resultados, surgiu a necessidade de

apresentar outra tcnica como opo de exame.

O autor buscava empregar a preciso da tecnologia laser, que vem

revolucionando o campo de diagnstico mdico, graas a sua enorme preciso a uma

tcnica a ser desenvolvida de execuo simples, podendo ser facilmente reproduzida e

os resultados encontrados apresentar credibilidade. No entanto, o fator custo tinha que

ser outra preocupao, tendo em vista, a proposta inicial de empreg-la no servio

pblico.

A proposta era estudar a propriedade de retroespalhamento difuso da luz laser

pelo esmalte dental, buscando interpret-la, colhendo informaes do estado estrutural

do dente. A variao do comportamento do retroespalhamento iria determinar a

presena de crie dental.

27

3. OBJETIVO

Estudar o espalhamento da luz em dentes sadios e cariados, procurando um

ndice que permite diferenciar ambos.

Desenhar e construir um aparelho experimental de baixo custo que permite

medir o espalhamento da luz laser.

28

4. MATERIAIS E MTODOS

4.1 Os dentes

Os dentes foram obtidos de extraes necessrias, realizadas na clnica particular

do autor, por indicao ortodntica, ou comprometimento periodontal avanado, ou

indicaes protticas, sendo os pacientes orientados do emprego destas peas

anatmicas em pesquisas cientficas, conforme termo de consentimento livre em anexo.

O primeiro passo consistiu em promover a esterilizao destes dentes,

acondicionando em potes com soro fisiolgico. O prximo passo foi identificar cada

dente aproveitando a experincia clnica do autor, e o auxilio de um Atlas anatmico

(McMIN; HUTCHINGS, 1985). Os dentes foram divididos em dois grupos: grupo dos

dentes cariados e grupo dos dentes hgidos.

Os dentes foram criteriosamente inspecionados e radiografados procurando

direcionar o feixe do Raio-X perpendicular a face vestibular buscando uma incidncia

semelhante a tcnica empregada na radiografia interproximal para diagnstico de crie

dental (fig. 7).

Dentro destes grupos foram selecionados os dentes com estrutura integra, os

possveis dentes cariados, e os comprovadamente cariados.

Cada dente a ser analisado recebia um cdigo de identificao, seguindo o

padro universal de denominao dental com dois dgitos, acompanhado de uma letra

que correspondia ao dente especificamente. Exemplo: dente 25 A (primeiro pr-molar

superior lado Esquerdo, dente A).

O ponto da superfcie de esmalte irradiado era identificado adotando o padro de

identificao empregado para o ndice de placa dental (fig.8), onde a face analisada

dividida em nove quadrantes. O local que seria irradiado recebia o nome do quadrante

em odontologia. Por exemplo, dente 24 A, quadrante mesio-cervical vestibular

(primeiro pr-molar superior, lado esquerdo, dente A, irradiado na face vestibular, na

face vestibular da coroa dental, no quadrante mesio-cervical pertencente ao tero

anterior no sentido horizontal; e ao tero prximo gengiva no sentido vertical).

29

A - Dente 47 dente 37 B - Dente 48

C - Dente 42 e dente31

Figura 7: Radiografia dos dentes, A - observa-se visivelmente nos dentes 47 e 37 a

presena de crie nas faces distais; B - dente 48 com crie pontual na face vestibular, o

exame radiolgico apresenta resultado falso negativo; C - dente 42 observa-se

claramente presena de crie na face distal, dente 31 com crie na face distal, no

entanto, a radiografia no conclusiva.

30

Figura 8: Diviso da face dental em quadrantes, M - face proximal dividida em quadrantes; V - face vestibular dividida em quadrantes.

Fonte Corra (1979)

4.2 Medio de luz espalhada

- A caneta com detector de luz

O LDR (Light Dependent Resistor) tambm chamado de clula foto-condutiva,

ou ainda de foto-resistor, um dispositivo semicondutor de dois terminais, e sua

resistncia varia com a intensidade de luz incidente. Sob influncia da luz incidente

aumenta sua condutividade. O comprimento de onda da luz incidente sobre o LDR tem

grande influncia sobre sua resistncia. Semelhante aos olhos humanos, o LDR mais

sensvel na faixa da luz laranja-avermelhada. No entanto, tambm pode ser

sensibilizado na faixa do infravermelho prximo. Tendo em vista que o tecido analisado

possui uma grande absoro na faixa do infravermelho mdio e distante, foi escolhida a

faixa da radiao visvel para este estudo.

A construo do LDR consiste na conexo do material foto-sensvel com dois

terminais, sendo que uma fina camada deste material exposta incidncia luminosa

31

externa. Durante a exposio a uma fonte luminosa conforme aumenta a intensidade de

luz incidente, um nmero maior de eltrons na estrutura tem tambm o seu nvel de

energia aumentado, devido absoro da energia dos ftons. O resultado o aumento

de eltrons livres e fracamente presos ao ncleo atmico, ocorrendo uma diminuio da

resistncia. Este dispositivo possui ainda uma particularidade: a sua resistncia varia

independentemente do sentido da corrente eltrica que por ele circula. Por isso

perfeitamente possvel o seu emprego em corrente alternada.

Geralmente os LDRs so encontrados nos circuitos eletrnicos em configuraes

onde forme um divisor de tenso, sendo o LDR um dos ramos do divisor de tenso, seja

no ramo positivo ou no ramo negativo. Ocorrendo variao na intensidade da

iluminao, o divisor de tenso tambm sofrer variao de tenso em seus ramos.

Como todo componente eletrnico semicondutor, o LDR sofre tambm

influncia da variao da temperatura, sendo sua resistncia decrescente com a elevao

da mesma.

Neste trabalho foi desenhado um detector de luz, usando um LDR fixo dentro de

uma caneta num circuito divisor de tenso (fig. 9). Para isto, o LDR foi montado dentro

de uma sonda desenvolvida com o reaproveitamento de uma caneta esferogrfica sem a

carga. A face sensitiva do semicondutor foi cuidadosamente alinhada, tangenciando a

base do tubo da caneta, ficando perpendicular ao eixo maior do tubo.

Figura 9: Circuito divisor de tenso.

O cone de apoio digital da caneta serviu de proteo do conjunto. A extremidade

do cone possua uma ponta com uma extremidade com 2,5mm de dimetro, oferecendo

uma colimao para o feixe de laser. As variaes de resistncia e de tenso eram

tomadas sobre os terminais do LDR, atravs de dois fios condutores soldados a

extremidade do componente. Estes fios serviam de pontos para coletas das informaes,

sendo ligados aos terminais de um multmetro. Com o objetivo de evitar interferncias

32

no valor da resistncia do LDR, sensibilizado pelo feixe de luz, foi instalada no circuito

uma chave unipolar, duas posies. O procedimento de operao consistia em verificar

o valor da resistncia excitada pelo feixe de luz sem a interferncia da fonte de

voltagem. No circuito, o LDR estava em serie com uma resistncia de 1 k e

alimentado com uma fonte DC de 3V. A medio da resistncia e da voltagem foi feita

com um multmetro digital MINIPA ET-1001.

- O gonimetro

Como o objetivo deste trabalho era medir a luz espalhada como funo do

angulo de observao, relativo ao eixo do feixe de luz incidente, foi desenhado um

gonimetro para fixar a caneta nele.

O prottipo do gonimetro foi desenvolvido empregando-se um transferidor de

acrlico com 360, alinhado com o eixo longitudinal de uma caixa acrlica, servindo de

base principal. Foi desenvolvido um brao cursor perfurado no centro, onde de um lado

foi fixado o sensor LDR, e na outra extremidade foi idealizado um ponteiro que

indicaria o ngulo de medida em relao ao feixe incidente. Completando a montagem

foi confeccionada, em resina acrlica de ativao trmica, uma base de ensaios para

fixar os dentes, sendo instalada com um eixo metlico que atravessava o brao cursor

alcanando o ponto central do transferidor (fig. 10).

Figura 10: Gonimetro e caneta com sensor (LDR).

O conjunto obtido sofreu algumas modificaes, no decorrer das sesses

experimentais, necessrias para uma melhora na coleta das informaes. Foi observado

33

que qualquer vibrao ou movimento acarretava mudanas significativas nos valores

medidos com o multmetro. Com o propsito de eliminar esta interferncia, foram

construdos eixos concntricos de forma que a base de ensaios (plataforma de prova)

permanecesse fixa, enquanto o brao cursor se movimentasse. A base de ensaios deveria

estar constantemente alinhada, permitindo ao feixe do laser, durante o ensaio, irradiar

sempre o mesmo ponto da superfcie do esmalte. Qualquer pequena alterao poderia

modificar o resultado obtido nos diversos ngulos. Este problema foi contornado

adaptando base de ensaio um ponteiro indicativo de posio, permitindo alinhar a

base, e conseqentemente a face do dente a ser analisada, permanecendo todo o

conjunto estvel durante a anlise de um dente.

Durante as medies, constatou-se que o movimento do brao cursor no estava

uniforme, devido ao prprio atrito das superfcies. Para eliminar este problema, foi

adaptada cuidadosamente uma roldana de 5mm de dimetro externo, com resina

acrlica, ao brao cursor. Como seu dimetro interno era compatvel com o eixo da base

de ensaios, possibilitava um movimento mais uniforme e contnuo. Buscando reduo

de atrito, as partes mveis foram lubrificadas com vaselina slida.

Todo o cuidado no desenvolvimento do gonimetro facilitou a tomada das

medies realizadas, possibilitando inclusive a repetio do experimento com a

obteno das mesmas medidas anteriores.

- Sistema de medio

O dispositivo experimental utilizado constava dos seguintes componentes:

Uma fonte de luz laser He-Ne 633 nm polarizado, modelo 1201-

1, serial 067842, fabricado pela UNIPHASE, com potncia mdia na sada de

1,9 mW;

Um multmetro digital modelo ET-1001 CE, fabricado pela

MINIPA, previamente aferido;

Um medidor de potncia modelo 13 PEM 001, fabricado pela

MELLES GRIOT;

Fios condutores de baixa resistncia, para montagem do circuito

eletrnico.

34

Um gonimetro;

Um semicondutor LDR;

Um resistor de 1 k.

Para checar a estabilidade durante o processo de medio do gonimetro, foi

colocado no centro da base de prova um cilindro metlico, e foi avaliada a varredura nos

dois sentidos em torno do feixe de luz laser incidente comprovando a eficcia do

aparelho para a medio da reflexo difusa angular. O resultado pode ser observado na

figura11. A simetria observada em ambos lados significa que o sistema se encontrava

alinhado e estvel.

0,00950

0,00952

0,00954

0,00956

0,00958

0,00960

0,00962

0,00964

0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

0,00950

0,00952

0,00954

0,00956

0,00958

0,00960

0,00962

0,00964

ld direito ld esquerdo

Figura 11: Valores obtidos com a varredura do cilindro metlico

- Medio da luz espalhada nos dentes

Antes de qualquer medida o laser permaneceu ligado por uma hora com o intuito

de estabilizar a potncia do feixe de luz. Foi improvisado um obturador do feixe, de

forma que a superfcie dental somente era irradiada no momento exato da tomada das

medidas, e eram aguardados 10 segundos para a estabilizao do LDR. Aps cada

medida realizada o feixe era cortado pelo sistema obturador, o sensor ptico adaptado

35

no brao cursor era deslocado para a posio do novo ngulo, confirmava-se posio

inicial da base de ensaios, o brao cursor era estabilizado na nova posio, e somente

aps estes procedimentos o obturador era liberado permitindo a irradiao da regio a

ser analisada.

O feixe incidente irradiava uma rea de aproximadamente 1mm2, paralela ao

sensor ptico (Fig. 12).

Figura 12: Coleta de informaes com o sensor LDR

A estrutura dental poderia ser mapeada em quadrantes de 1mm2, modificando a

posio do dente na base de ensaios, ou fazendo o feixe e sensor ptico mudarem para

uma nova posio.

Foram realizadas medies com a luz da sala de experimento acesa, e no escuro.

As medies somente foram aceitas como corretas aps a confirmao e repetio nos

referidos ngulos, mantendo a base de prova fixa no gonimetro.

36

- Polarizao da luz

Quando um feixe de luz est polarizado, est sendo caracterizada a direo de

oscilao do campo eltrico na onda eletromagntica. A luz sendo uma onda transversal

pode ser polarizada de diferentes maneiras: linear, circular ou elptica.

A luz emitida por uma fonte de luz quaisquer, por exemplo, uma lmpada, no

polarizada. Contudo, pode-se polarizar a luz fazendo-a passar por um polarizador. O

polarizador na realidade um dispositivo ptico que transmite de forma seletiva a luz

que tem o seu plano de polarizao paralelo ao eixo de transmisso do polarizador,

bloqueando as componentes perpendiculares a este eixo.

Uma forma bastante prtica de controlar a luminosidade de um feixe de luz laser

no polarizada seria fazer o feixe passar primeiramente por um polarizador, a seguir,

fazer a luz polarizada deste feixe atravessar um segundo polarizador, que chamado de

analisador, como uma forma de distingui-lo do primeiro polarizador. Considera-se o

ngulo azimutal, como uma medida do ngulo entre os eixos de transmisso do

polarizador e do analisador. Vamos supor que I0 a intensidade do feixe que alcana a

primeira face do analisador, e I a intensidade do feixe que transmitido pelo analisador.

Como o analisador transmite apenas a componente que paralela ao eixo do

polarizador, e a intensidade proporcional ao quadrado da amplitude da onda, tem-se

que a intensidade da luz transmitida pelo analisador ser igual luz incidente

multiplicada pelo quadrado do coseno formado pelo ngulo de desvio entre o eixo do

analisador comparado com o polarizador. Este princpio corresponde Lei de Malus:

I = I0. (cos )2

(2) Em uma interpretao mais prtica, a intensidade da luz mxima quando o eixo

do analisador est paralelo ao eixo do polarizador, pois coseno de 0 igual a 1, e

mnima quando os eixos estiverem perpendiculares entre si, pois coseno de 90 igual a

0. A luz ao incidir sobre uma determinada superfcie poder ser refletida ou espalhada,

estes processos tende a polarizar a luz, podendo ser aplicados para produzir luz

polarizada.

37

- Calibrao do detector de luz

Inicialmente foi construdo um conjunto sensor para anlise da luz difusa,

espalhada pela estrutura dental aps a irradiao com a luz do laser HeNe. O aparelho

foi fabricado utilizando como elemento detector um semicondutor LDR montado em

um circuito divisor de tenso com um resistor de 1k ohms. Calibrar este sistema

significa saber qual a relao entre a resistncia ou a diferena de potencial lida nos

terminais do detector e a intensidade da luz incidente. Para poder variar a intensidade da

luz incidente, foi usado o fato de que a luz emitida pelo laser He-Ne linearmente

polarizada. Ento, usando um polarizador podemos aplicar a Lei de Malus para variar a

intensidade da luz incidente no LDR.

Figura 13: Montagem do conjunto polarizador-analisador para a calibrao do sensor

com o LDR (o laser empregado era polarizado, foi mantido o primeiro polarizador

apenas com objetivo didtico).

Ento, o feixe de luz foi posicionado para atravessar o polarizador, de forma que

o eixo de polarizao do polarizador estivesse corretamente alinhado com o eixo de

polarizao do feixe de luz laser, permitindo a passagem da maior quantidade possvel

de luz. Tomou-se o cuidado de estabilizar o conjunto ptico de forma que o feixe laser

incidisse perpendicularmente ao conjunto polarizador-detector.

Foram realizadas diversas anlises dos valores da resistncia e da tenso obtidos

nos terminais do LDR. Aps exaustivo trabalho, por deduo indutiva foram

38

empregando-se o inverso da tenso e o inverso da resistncia, determinando a curva de

calibrao do LDR. O sistema demonstrou melhor sensibilidade para a variao da

resistncia. Constatou-se, ento, que poderia inicialmente descartar o circuito divisor de

tenso, empregando apenas o ohmmetro para medir a variao da resistncia.

0.000 0.001 0.002 0.003

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

I/I0=A+B

1(1/R)+B

2(1/R)2

A=0.0095+/- 0.0029B

1=19.88+/- 5.03

B2=53205.48+/- 1722.81

I relat

iva =

I/I 0

1/R (-1)

Figura 14: Curva de calibrao do LDR

Empregando o software Origin 6.0 foi determinada a frmula da curva

fundamental para a determinao dos clculos:

20

48,5320588,190095,0RRI

I++= (3)

Onde I a intensidade da luz incidindo no detector e I0 a intensidade da luz emitida

pelo laser. Esta relao mostra que o parmetro medido foi a variao relativa da

intensidade luminosa, ou a porcentagem de variao.

- Determinao do espalhamento polarizado nos dentes

Para determinar o grau parcial de polarizao da luz espalhada, foram feitos dois

tipos de medies: uma com um polarizador na frente do detector e outra sem o

polarizador.

No caso da medida com o polarizador:

39

Foi empregado um polarizador, que inicialmente foi posicionado com o

seu eixo alinhado em 90 com o eixo de polarizao do feixe do Laser, obtendo o

bloqueio total da passagem do feixe laser;

Mantendo esta posio, o filtro polarizador foi montado sobre o brao

cursor, na frente do sensor LDR;

Com o LDR, foi feita a varredura da face vestibular nos sentidos mesial e

distal, e os valores de resistncia foram registrados;

Foi determinada atravs da frmula obtida na calibrao a intensidade

relativa da luz refletida nas faces mesial e distal.

No caso da medio sem o polarizador:

Com o LDR, foi feita a varredura da face vestibular nos sentidos mesial e

distal, os valores de resistncia foram anotados.

Foi determinada atravs da frmula obtida na calibrao a intensidade

relativa da luz refletida nas faces mesial e distal.

- Determinao do grau parcial de polarizao

-

O grau parcial de polarizao foi calculado empregando-se a seguinte frmula:

P

PSPn I

III

= (4)

Onde:

In: grau parcial de polarizao

ISP: Intensidade determinada sem polarizador

IP: Intensidade determinada com polarizador

Esta frmula uma modificao daquela para calcular o grau de polarizao,

onde duas medidas so feitas, com polarizadores cujos eixos esto perpendiculares e

paralelos ao eixo de polarizao da luz incidente (SAKARAN et al., 1999).

40

5. RESULTADOS E DISCUSSO

Os dentes foram separados em dois conjuntos: hgidos e cariados. Os dentes

hgidos no possuam qualquer alterao ou indcio de leso por crie dental. Foram

considerados como dentes cariados aqueles dentes com alterao visvel na superfcie

do esmalte dental ou os dentes com imagem radiogrfica sugestiva de leso de crie.

Destes dois conjuntos foram selecionados os dentes para serem analisados. Os dentes

hgidos passaram a ser denominados de grupo controle.

Foram realizadas as medies a cada 5, com o polarizador colocado na frente do

sensor estando seu eixo de polarizao perpendicular ao feixe de luz incidente. Tambm

foram feitas medies nos mesmos ngulos sem o emprego do polarizador. No trabalho

realizado o que est sendo medido o valor da resistncia do LDR. A luz refletida ao

alcanar o sensor LDR promove alterao na sua resistncia que depende da quantidade

de

Caso

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