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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.58.2013.tde-10092013-094737
Document
Author
Full name
Eduardo Andrés Borie Echevarria
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2013
Supervisor
Committee
Orsi, Iara Augusta (President)
Fernández, Ramón Eduardo Fuentes
Noritomi, Pedro Yoshito
Title in Portuguese
Análise biomecânico por meio de elementos finitos da distribuição de tensões em implantes e osso perimplantar com diferentes diâmetros e comprimentos posicionados na região anterior da maxila
Keywords in Portuguese
Análise de elementos finitos
Biomecânica
Implante dentário
Maxila
Prótese dentária
Abstract in Portuguese
A reabilitação da região anterior com próteses sobre implantes é um procedimento complexo pela quantidade de fatores que devem ser controlados. Nos casos em que o paciente apresenta estruturas anatômicas ou deficiências ósseas na região da prémaxila, que impeçam o ideal posicionamento de todos os implantes possíveis, o clínico deverá escolher entre um planejamento com prótese em cantilever ou fixa convencional. O sucesso clínico de reabilitação com implantes está relacionado, principalmente, pelo modo com que as tensões mecânicas são transferidas do implante para o osso circundante, sem gerar tensões que possam colocar em risco a longevidade dos implantes e próteses. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar, por meio de análise de elementos finitos, a distribuição de cargas em planejamento com implantes na região anterior da maxila em diferentes posições (incisivo central e lateral), conexões (cone morse e hexágono externo), diâmetros (4mm e 3,75mm), comprimentos (8,5mm e 10mm) e material restaurador (metalocerâmica e resina acrílica). Um modelo de maxila foi obtida a partir de um banco de dados e transformada em um modelo tridimensional por meio do software Invesalius v.3.0. O modelo da maxila foi simplificado e considerada a espessura de 2mm de osso cortical. Os modelos dos implantes utilizados foram fornecidos pela empresa em formato virtual. Foram criados modelos de prótese em cantilever com implantes de 4mm de diâmetro na região dos incisivos centrais e prótese fixa convencional com implantes de 3,75mm de diâmetro na região dos incisivos laterais, ambos com conexões de hexágono externo e cone morse, com comprimentos de 8,5 e 10 mm e restaurações em resina acrílica e metalocerâmicas. Os modelos foram simulados aplicando uma carga oblíqua estática de 150 N em 45º em relação ao longo eixo do implante, distribuída no cíngulo dos quatro incisivos, sendo 37,5 N em cada elemento dental. Os implantes, componentes protéticos, copings e subestrutura metálica foram analisados com tensão equivalente Von Mises, porém as tensões perimplantares no osso cortical e na região apical do osso trabecular, foram analisadas por tensões máxima e mínima principais e deformações máxima e mínima principais. O deslocamento também foi considerado em ambos os tipos de restaurações e a análise geral foi feita em todos os modelos tanto qualitativa quanto quantitativamente. Na análise foi observado que a tensão máxima e mínima principal ocorreu sempre no osso cortical, identificando maiores valores na tensão por compressão. Além disso, o planejamento, seja prótese em cantilever ou fixa convencional, comprimento e sistema de conexão, influíram nas tensões do osso cortical, mas não nas deformações do trabecular. As variáveis que mostraram menores tensões principais na estrutura óssea perimplantar foram: prótese em cantilever, conexão cone morse, implantes com comprimento de 8,5mm e restaurações metalocerâmicas. Com relação à tensão equivalente Von Mises, a conexão cone morse apresentou concentração das tensões máximas na união entre o pescoço do implante e pilar, enquanto o hexágono externo concentrou as tensões na subestrutura metálica, plataforma do pilar e roscas do implante. Os modelos em resina acrílica exibiram os maiores valores de deslocamento. Finalmente, todos os modelos apresentaram valores de tensão e deformação dentro dos limites fisiológicos.
Title in English
Biomechanical analysis through finite element of stress distribution in implants and surrounding bone with differents diameter and length located in the anterior maxilla.
Keywords in English
Biomechanics
Dental implant
Dental prosthesis
Finite elemento analyses
Maxilla
Abstract in English
Anterior region rehabilitation thorugh implant-supported prosthesis is a complex procedure by the amount of critical factors that must be controlled. In some cases, when patient has bone defects or anatomic structures in the premaxilla, which avoid the ideal number of implant placement, the clinical must choose between a plan with cantilever or conventional fixed prosthesis. The clinical success with implant rehabilitation is mainly related to the way that mechanical stresses are transferred from the implant to surrounding bone without creating overload that will endanger the long life of implants and prostheses. The aim of this study was to assess through finite element analyses the load distribution in planning with implants located at maxilla anterior region with different positions (central and lateral incisor), connection (external hexagon and morse taper), diameter (4mm and 3.75mm), lengths (8.5mm and 10mm), and restorative material (metalloceramic and acrylic resin). A maxilla image was obtained from a database and converted into a three-dimensional model through InVesalius software v.3.0. The model was simplified and considered a cortical bone thickness of 2mm. Implant models were provided by the company in a virtual file. Models with 4mm in diameter cantilever prosthesis at the central incisor area and 3.75mm in diameter conventional fixed prosthesis at the lateral incisor were developed. Both kinds of models had external hexagon and morse taper connections, lengths of 8.5 and 10mm and metalloceramic and acrylic resin restorations. The models were loaded with 150 N at an angle of 45º to the long axis of implant, at the cingulum area and with a magnitude of the force applied on each unit of 37.5 N. Implants, abutments, copings and metallic substructures were analyzed through Von Mises equivalent stress. However, stresses of perimplantar bone, cortical and trabecular bone were analyzed through maximum and minimum principal stresses, and maximum and minimum principal strains. Also, total deformation was regarded in both kinds of restorations and a general analysis was performed on all models qualitatively and quantitatively. The analyses showed that maximum and minimum principal stresses were identified in all models on cortical bone, observing the higher compression stress values. Moreover, the planning, cantilever or conventional fixed prosthesis, length and connection system influenced the principal stresses on cortical bone but not the strains on trabecular bone. The factors that exhibited the lowest principals stresses in peri-implant bone structure were: cantilever prosthesis, morse taper connection, implant length of 8,5mm and metal-ceramic restoration. Regarding Von Mises equivalent stress, morse taper connection showed a maximum concentration stresses located in the joint between the implant neck and abutment, while external hexagon exhibited stress concentration in the metallic structure, abutment and implant screws. The models with acrylic resin restorations showed the highest total deformation. Finally, all stresses and strains observed were found within physiological limits.
 
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Publishing Date
2014-06-05
 
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