Análise por elementos finitos sobre dois tipos de configurações (quatro e seis implantes dentários) para prótese implantossuportada em zircônia

Prótese implantossuportada em zircônia: estudo avalia o comportamento mecânico de duas configurações de implantes hexágono externo pela técnica de elementos finitos.

AUTORES

Diogo Rachildes Pinto
Laboratório de Biomecânica/Programa de pós-graduação em Engenharia Mecânica e bacharel em Engenharia – Universidade Federal Fluminense.
Orcid: 0000-0003-0353-8634.

Roberto Brunow Lehmann
Especialista em Prótese Dentária – Centro Universitário de Volta Redonda; Doutor em Engenharia Metalúrgica e de Materiais – Universidade Federal Fluminense.
Orcid: 0000-0001-9319-3179.

Cláudio Luis de Melo Silva
Pós-doutorado em Sistemas de Próteses – CNPq; Doutorado em Engenharia Metalúrgica – Universidade Federal Fluminense.
Orcid: 0000-0001-5093-2189.

RESUMO

Objetivo: avaliar o comportamento mecânico de duas configurações de implantes dentários hexágono externo (titânio 6Al-4V-ELI) para prótese implantossuportada em zircônia pela técnica de elementos finitos. Material e métodos: os implantes dentários (4,1 mm x 10 mm; hexágono externo com 0,7 mm de altura, 2,7 mm de largura e medida interna de 1,5 mm de profundidade; 2,1 mm de largura para inserção por torque interno) foram selecionados para confeccionar as respectivas próteses em duas configurações: uma com seis implantes e a outra com quatro implantes, também conhecida como all-on-four. Uma maxila virtual foi obtida pela análise das imagens TCFC. As próteses totais fixas parafusadas (pilar calcinável/barra em crômo-cobalto; prótese em zircônia Y-TZP) foram desenhadas (seis implantes: 378.975 elementos; all-on-four: 564.925 elementos) e acopladas (SolidWorks). Uma carga de 200 N (quatro pontos de 50 N sobre as cúspides dos molares), nas situações sem (seis implantes) e com cantiléver (all-on-four) foi aplicada usando-se o software apropriado (Ansys Workbench). Resultados: houve uma faixa de tensão de 0,08 MPa a 43,74 MPa para o sistema com seis implantes, e de 0,18 MPa a 146,09 MPa para o sistema com quatro implantes. No osso cortical, a tensão encontrada no sistema com seis implantes foi de -10,44 Mpa (tensão negativa devido à compressão local) a 14,29 MPa, e no sistema com quatro implantes foi de -6,12 MPa (negativa novamente, devido à compressão) a 12,57 MPa. Embora tenha sido observado um aumento da magnitude das tensões no modelo all-on-four, tanto nos implantes quanto no osso cortical, nenhuma dessas tensões é suficiente para ocasionar a falha desses sistemas. Conclusão: há uma melhor distribuição de tensões no sistema com seis implantes, tornando-o assim mais seguro e menos propício às falhas.

Palavras-chave – Implantes dentários; Hexágono externo; Elementos finitos; Análise de tensões.

ABSTRACT

Objective: to evaluate the mechanical behavior of two configurations of external hexagon dental implants (titanium 6Al-4V-ELI) using the finite element method. Material and methods: dental implants (4.1 mm x 10 mm; external hexagon 0.7 mm-high, 2.7 mm-wide; 1.5 mm depth; 2.1 mm-wide, internal torque mode) were selected to design its respective dental prostheses in two configurations: one with six implants and the other with four implants, also known as all-on-four. One virtual maxilla was obtained by analyzing the CBCT images. After, complete, implant-supported, screw-retained prostheses (burnout abutment/cobalt-chrome framework; Y-TZP veneering material) were designed (six implants: 378,975 elements; all-on-four: 564,925 elements) and coupled (SolidWorks). A 200 N load (4 points of 50 N on the molar cusps), in situations without (six implants) and with cantilever (all-on-four) extensions was applied using the appropriate software (Ansys Workbench). Results: there was a tension range from 0.08 MPa to 43.74 MPa for the six-implant configuration, and from 0.18 MPa to 146.09 MPa for the four-implant configuration. In the cortical bone, the tension found in the system with six implants was -10.44 MPa (negative tension value due to local compression) to 14.29 MPa, and in the system with four implants it was -6.12 MPa (negative due to compression) at 12.57 MPa. Although an increase in the magnitude of stresses was observed in the all-on-four model, both in implants and in cortical bone, none of these stresses was sufficient to cause failure of these systems. Conclusion: better tension distribution was seen with six implants, thus making it safer and less prone to failure.

Key words – Dental implants; External hexagon; Finite elements; Stress analysis.

Recebido em dez/2020
Aprovado em mar/2021