UNIVERSIDADE PAULISTA UNIP INFLUÊNCIA DO PLAFORM-SWITCHING NO AMBIENTE BIOMECÂNICO DE IMPLANTES: ANÁLISE DE ELEMENTOS FINITOS
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- Arthur Belo Ávila
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1 UNIVERSIDADE PAULISTA UNIP INFLUÊNCIA DO PLAFORM-SWITCHING NO AMBIENTE BIOMECÂNICO DE IMPLANTES: ANÁLISE DE ELEMENTOS FINITOS Dissertação apresentada ao Programa de Mestrado em Odontologia da Universidade Paulista UNIP, para obtenção do título de mestre em Odontologia. FÁBIO JOSÉ BARBOSA BEZERRA SÃO PAULO 2013
2 UNIVERSIDADE PAULISTA UNIP INFLUÊNCIA DO PLAFORM-SWITCHING NO AMBIENTE BIOMECÂNICO DE IMPLANTES: ANÁLISE DE ELEMENTOS FINITOS Dissertação apresentada ao Programa de Mestrado em Odontologia da Universidade Paulista UNIP, para obtenção do título de mestre em Odontologia, sob orientação do Prof. Dr. Márcio Zaffalon Casati. FÁBIO JOSÉ BARBOSA BEZERRA SÃO PAULO 2013
3 Bezerra, Fábio José Barbosa. Influência do Platform Switching no ambiente biomecânico de implantes: análise de elementos finitos / Fábio José Barbosa Bezerra f.: il. color. Dissertação de mestrado apresentada ao Programa de Pós- Graduação em Odontologia da Universidade Paulista, São Paulo, Área de Concentração: Periodontia. Orientador: Prof. Márcio Zaffalon Casati. Coorientador: Prof. Roberto Sales e Pessoa 1. Platform switching. 2. Elementos Finitos. 3. Implantes dentais. I. Título. II. Casati, Márcio Zaffalon (orientador). III. Pessoa, Roberto Sales e (coorientador).
4 FÁBIO JOSÉ BARBOSA BEZERRA INFLUÊNCIA DO PLAFORM-SWITCHING NO AMBIENTE BIOMECÂNICO DE IMPLANTES: ANÁLISE DE ELEMENTOS FINITOS Dissertação apresentada ao Programa de Mestrado em Odontologia da Universidade Paulista UNIP, para obtenção do título de mestre em Odontologia. Aprovado em: BANCA EXAMINADORA: / / Prof. Dr. Márcio Zaffalon Casati. Universidade Paulista - UNIP / / Prof. Dr. Roberto Sales e Pessoa Universidade Federal de Uberlândia - UFU / / Prof. Dr. Fabiano Cirano Universidade Paulista - UNIP
5 DEDICATÓRIA Dedico esta conquista a minha querida esposa e filhos: Em um momento de tantas mudanças casa, cidade, escola, país superamos os momentos difíceis nos mantendo unidos e com a certeza que acertar ou errar faz parte do aprendizado, mas deixar de tentar não nos faz crescer. Paula, Lucas e Clara: Amo muito vocês!
6 AGRADECIMENTOS Em uma jornada de mais de duas décadas dedicadas à Periodontia e à Implantodontia, muitas amizades sinceras foram construídas e uma infinidade de momentos felizes foram se somando ao prazer de cuidar do sorrisos das pessoas. Pude aprender muito e com muitos mestres.a cada novo passo, a certeza de que a busca por conhecimento nos faz eternamente jovens neste universo fascinante que é a Odontologia. Agradeço especialmente ao meu orientador, Prof. Dr.Márcio Zaffalon Casati, pelos ensinamentos, disponibilidade e pelo exemplo de que a simplicidade é o estágio mais avançado da sofisticação. Ao meu co-orientador, Prof. Dr. Roberto Sales e Pessoa, por me apresentar o mundo fascinante da Análise de Elementos Finitos em seu estado da arte, com a paciência, o entusiasmo e a paixão que só os grandes possuem. O meu mais sincero muito obrigado também para os professores Fabiano Cirano, Fernanda Ribeiro, Renato Casarin e Suzana Pimentel do departamento de Periodontia da UNIP, pelos ensinamentos e exemplo de que juntos somos mais fortes do que sozinhos. Fábio José Barbosa Bezerra
7 RESUMO Proposição:a proposta deste trabalho foi avaliar a influência da modificação do diâmetro do componente protético em relação à plataforma do implante (platformswitching) na concentração e distribuição de cargas oclusais de diferentes magnitudes em implantes de hexágono externo e hexágono interno utilizando a Análise de Elementos Finitos (AEF).Materiais e Métodos:um modelo 3D sólido de alvéolo de extração de um incisivo central superior foi reconstruído a partir da tomografia computadorizada utilizando o programa Mimics 9.11 (Materialise, Bélgica), assim como modelos sólidos de implantes de hexágono externo e hexágono interno de 13 milímetros de comprimento com 4,5 milímetros de diâmetro cervical e abutments de 4,5; 4,0 e 3,5 milímetros de diâmetro e o parafuso do abutment. Os implantes e componentes protéticos foram posicionados 1 milímetro abaixo da crista óssea e aplicadas forças oclusais de 50N, 100N e 200N em um ângulo de 45 graus. Um total de 18 modelos foi avaliado dentro dos parâmetros definidos para este estudo. O teste ANOVA com 95% de nível de significância foi utilizado para avaliar as deformações equivalentes no osso (EQV strain), tensões equivalentes no parafuso do abutment (EQV Stress) e o deslocamento relativo do abutment em relação ao implante (abutmentgap). Resultados:a magnitude da força e o diâmetro do abutment demonstraram diferenças significativas (p<0,05) na concentração de forças no parafuso e no osso. Uma melhor distribuição das forças oclusais no osso peri-implantar marginal foi encontrada para os grupos com platform-switching. Por outro lado, maior concentração de forças foi encontrada no parafuso do abutment para os grupos com platform-switching, principalmente nos implantes de hexágono externo. Conclusões:a diminuição do diâmetro do abutment em relação à plataforma do implante (platform-switching) contribui significativamente para a mudança dos cenários biomecânicos em implantes osseointegrados, melhora a distribuição de forças no osso marginal peri-implantar, mas pode aumentar o risco de afrouxamento ou fratura do parafuso do abutment, sobretudo para os implantes de hexágono externo submetidos a forças oclusais de alta magnitude. Palavras-chave: Platform-switching, Elementos Finitos, Implantes Dentais.
8 ABSTRACT Purpose:The aim of this study was to evaluate the influence of force magnitude, platform-switching with different abutment mismatch and connection type on the biomechanical environment of osseointegrated implants. Materials and Methods: CT-based finite element models comprising an upper central incisor socket, 13-mm internal-hex and external-hex implants with 4.5 mm of shoulder diameter, abutments and abutments screws were constructed. The abutments 4.0 and 3.5 mm diameter represent the horizontal mismatch of 0.5 and 1.0 mm (platform-switching). Different biomechanical scenarios of osseointegrated implants (i.e. conventional delayed loaded) for the groups with or without platform-switching designs and force magnitude were simulated. 18 finite element models were accomplished varying the evaluated parameters. The ANOVA at 95% level of significance was used to evaluate peak equivalent strain (EQV strain) in bone, peak equivalent stress (EQV Stress) in abutment screw, bone to implant relative displacement and abutment gap.results:loading magnitude, connection type and abutment size have a significant contribution on the biomechanical environment of osseointegrated implants. A better strain distribution in periimplant marginal bone was encountered in platform-switching designs. On the other hand, a higher stress concentration could be found in the abutment screw for platform-switching configuration, principally for external-hex connection. Conclusion: Platform-switching significantly contributes for changing biomechanical scenarios in osseointegrated implants, improving the marginal periimplant bone strain but might increase the risk of screw loosening in cases of overload, specially for external hexagon implants. Keywords: dental implant, platform-switching, finite element analysis.
9 SUMÁRIO INTRODUÇÃO/REVISÃO DA LITERATURA... 8 MATERIAIS E MÉTODO RESULTADOS DISCUSSÃO CONCLUSÕES REFERÊNCIAS... 24
10 8 INTRODUÇÃO/REVISÃO DA LITERATURA Os implantes osseointegrados têm sido utilizados como alternativa de tratamento reabilitador nas últimas décadas, e a sua previsibilidade e sucesso em longo prazo são altamente influenciados pelo ambiente biomecânico ao qual o implante está exposto (Pessoa et al. 2011). Durante o período cicatricial, o requerimento principal é controlar a movimentação relativa na interface entre o implante e o osso. Micromovimentos que excedam 150 µm induziriam a formação de tecido conjuntivo fibroso em detrimento da desejável reparação óssea (Brunski 1992, Geriset al. 2004). No caso de implantes com a osseointegração estabelecida, o íntimo contato na interface permite que cargas aplicadas sobre as próteses implanto-suportadas sejam transmitidas diretamente ao osso adjacente. A concentração de microdeformações excederia os limites de tolerância do osso, causaria o acúmulo de microdanos e induziria a reabsorção óssea (Duyck et al. 2001, Misch et al. 2005), sobretudo na região cervical do implante. Sob certas circunstâncias, esse carregamento oclusal excessivo causaria a falência da osseointegração e a perda do implante (Isidor 1996). Dentro desse cenário, à medida que a osseointegração é mais frequentemente utilizada clinicamente, dá-se maior ênfase aos resultados estéticos da terapia com implantes (Chang et al. 1999, El Askary 2001). Para se obter prótese implanto-suportada em harmonia e simetria com a forma da coroa do dente natural adjacente, e com o dente contralateral, a posição da margem da mucosa periimplantar na vestibular da coroa implanto-suportada é essencial. Ela ditará o comprimento e a forma cervical da coroa clínica aparente. Além disso, o grau de preenchimento da papila interdental é de interesse particular, à medida que sua localização e estabilidade são importantes critérios de determinação dos resultados estéticos do tratamento por implantes (El Askary 2001). Por outro lado, o nível do osso de suporte constitui a base para os tecidos moles supracristais. Consequentemente, perdas ósseas peri-implantares influenciariam negativamente a topografia dos tecidos moles, levando à recessão ou ausência de papila (Bengazi et al. 1996). A remodelação óssea cervical após a exposição do implante na cavidade bucal recebe, assim, crescente atenção.
11 9 Diversos estudos são desenvolvidos para explicar mudanças na altura do osso da crista. Alguns autores atribuem a perda óssea à formação da distância biológica ao redor dos implantes (Berglundh e Lindhe 1996). Distintos autores demonstram que a desadaptação de implantes de dois estágios (gap do abutment) está associada à contaminação bacteriana que determina a formação de um infiltrado inflamatório crônico e, consequentemente, seguida de reabsorção óssea peri-implantar cervical (Hermann et al. 1997, 2000).Além disso, aspectos biomecânicos da reabsorção óssea marginal são investigados (Oh et al. 2002, Duyck et al. 2001, Schwarz et al. 2007, Zechner et al. 2004).Duyck e colaboradores (2001), em experimento em tíbias de coelho, demonstraram que a concentração de tensões e deformações, causadas por um carregamento dinâmico, é capazde induzir perda óssea cervical em implantes com a osseointegração estabelecida, sem a presença de biofilme bucal. As características do desenho do implante e componentes protéticos no módulo da crista são reconhecidas por influenciar a remodelação óssea peri-implantar (Shinet al. 2006). Considerando a importância da preservação da altura da crista óssea para o bom resultado do tratamento por implantes, o uso de um componente protético de diâmetro menor que o diâmetro da plataforma do implante (platform-switching) foi introduzido na prática clínica como forma de reduzir ou eliminar a perda óssea periimplantar (Gardner 2005, Lazzara e Porter 2006). A hipótese de Lazzara e Porter (2006) para o chamado conceito de platform-switching é que o reposicionamento horizontal da borda do abutment mais distante do osso marginal exporia mais superfície de implante ao qual o tecido conjuntivo poderia aderir e aumentar a distância do gap do abutment à crista óssea, levando as células do infiltrado inflamatório para posição mais distante do osso, o que resultaria na diminuição da reabsorção óssea. Os autores observaram que diversos implantes restaurados com a técnica de plaform-switching exibiram redução ou mesmo nenhuma perda óssea marginal. Na mesma linha, Guirado e colaboradores (2007) reportaram perda óssea média de 0,7 mm para um novo desenho de implante que incorporava o conceito do platform-switching. Capiello e colaboradores (2008), em estudo prospectivo, mostraram perda óssea significativamente menor para implantes com platformswitching (média 0,95 ± 0,32 mm), quando comparados com implantes restaurados com abutments do mesmo diâmetro que o implante (média 1,67 ± 0,37 mm), 12 meses após a carga funcional. Em consequência, o platform-switching é indicado
12 10 como forma de tratamento que proporciona a manutenção dos tecidos periimplantares moles e duros (Guirado et al. 2007, Cappiello et al. 2008, Canullo et al. 2007). Além disso, a motivação biomecânica para a utilização de um abutment de menor diâmetro em implantes osseointegrados foi proposta por Maeda e colaboradores (2007). Os autores concluíram, a partir de análise em elementos finitos (AEF), que a configuração em platform-switching transfere a concentração de tensões para a parte mais interna do implante, mais distante da borda, e longe do osso peri-implantar marginal, reduzindo seu efeito na reabsorção óssea cervical. Pessoa et al. (2011), verificando o efeito do platform-switching no ambiente biomecânico de implantes imediatos com carga imediata, por meio de modelos em elementos finitos, demonstraram discreta diminuição das deformações ósseas periimplantares quando a desadaptação de 0,5 mm foi utilizada em implantes osseointegrados, porém com tendência ao aumento das tensões no parafuso passante. Os autores sugeriram que investigações com diferentes tamanhos de desadaptações, diferentes conexões protéticas e situações clínicas diversas seriam ainda necessárias para avaliar o real comportamento do platform-switching do ponto de vista biomecânico. O objetivo do presente estudo foi, portanto, avaliar a influência do platformswitching com diferentes tamanhos de desadaptações e conexões protéticas nas deformações ósseas peri-implantares e nas tensões do parafuso passante de implantes osseointegrados submetidos a forças oclusais de diferentes magnitudes.
13 11 MATERIAIS E MÉTODO O modelo 3D sólido do alvéolo de extração de um incisivo central superior foi reconstruído a partir dos tons de cinza de uma tomografia computadorizada (TC), por meio de programa de processamento de imagens (Mimics 9.11, Materialise, Haasrode, Belgium). As imagens da TC foram adquiridas de uma peça anatômica, proveniente do Departamento de Anatomia da Faculdade de Odontologia de Araraquara (Unesp, Brasil), utilizando tomógrafo PickerUltraZ CT (PickerInternational Inc., Cleveland, Ohio, USA). Os dados consistiam de cortes contíguos em relação ao eixo Z e tinham tamanho de voxel de 0,391 x 0,391 x 1,000 mm. Osmodelos sólidos em CAD (Computer-Aided Design) de implantes cônicos hexágono externo e interno de 13 milímetros, com diâmetro cervical de 4,5 milímetros, abutments de 3,5, 4,0 e 4,5 milímetros e parafuso do abutment, foram fornecido pelo fabricante (SIN Sistema de Implante, São Paulo, Brasil). As configurações com abutments de 3,5 e 4,0 milímetros formam o platform-switching com 1,0 (P-S 1 mm) e 0,5 mm (P-S 0,5 mm) de desadaptação, respectivamente. O abutment de 4,5 milímetros coincide com o diâmetro do implante, configuração convencional (CC). As dimensões do implante foram selecionadas para ser compatíveis em tamanho com a área de implantação. Os componentes protéticos possuíam 10 milímetros de altura em relação à plataforma do implante. O modelo do implante foi importado ao programa Mimics (Materialise, Haasrode, Bélgica) e posicionado 1 milímetro abaixo da crista óssea alveolar, em posição central e direção palatal (Quirynen et al. 2007). Após a colocação do implante no posicionamento correto, os componentes e parafusos foram alinhados ao implante. As roscas do parafuso foram editadas para coincidirem perfeitamente às roscas internas do implante, com o objetivo de melhorar o contato nessa região. Não houve simplificações relativas à condição espiral das roscas. A perfuração de inserção do implante foi obtida por subtração com a ferramenta Boolean Subtraction (Mimics). Osso, implante, abutment e parafuso foram malhados em separado no MSC.Patran 2005r2 (MSC.Software, Gouda, Holanda) (Figura 1). O tamanho dos menores elementos utilizados nas malhas tetraédricas resultantes era em torno de 50 µm. Os diferentes níveis de refinamento da malha foram utilizados para
14 12 reconhecimento de detalhes dos desenhos (i.e roscas). O número total de elementos e nós nos modelos eram em média 250 mil e 40 mil, respectivamente. Figura 1: Malha de elementos finitos do implante hexágono externo, parafuso e componentes protéticos As propriedades elásticas da malha do osso foram atribuídas baseadas nos valores dos tons de cinza das imagens da TC (Jaecques et al. 2004). Por meio desse procedimento, elementos contidos nas trabéculas ósseas e medula podem ser discriminados. Os valores do módulo de elasticidade e coeficiente de Poisson para os materiais usados no presente estudo são encontrados na tabela 1 (Geng et al. 2001). Tabela 1: Propriedades mecânicas do osso, implante e componentes PROPRIEDADES MÓDULO DE ELASTICIDADE (E) [MPa] COEFICIENTE DE POISSON (ν) [-] MATERIAIS Titânio Osso Cortical Osso Medular
15 13 Forças de 50N, 100N e 200N foram aplicadas no topo do componente, na região central, e em direção palato-bucal, com 45 graus de inclinação em relação ao eixo longitudinal do implante. Os modelos tiveram seu deslocamento limitado em todas as direções nos nós das bordas mesial e distal do modelo do osso. Um total de 18 modelos foi preparado. A análise e o pós-processamento ocorreram por meio do programa de elementos finitos MSC.MARC/Mentat 2005r3 (MSC.Software, Gouda, Holanda). Dados para as deformações equivalentes no osso (EQVStrain), tensões equivalentes (EQVStress) no parafuso passante, deslocamento relativo osso-implante e gap do abutment foram calculados e analisados utilizando modelo geral linear de Análise de Variância (Dar 2002). Esse procedimento permitiu calcular a contribuição relativa de cada parâmetro avaliado (tipo de conexão protética, tamanho de desadaptação e magnitude da carga) sobre os resultados.
16 14 RESULTADOS As tabelas 2 e 3 apresentam os dados para as deformações equivalentes no osso (EQVStrain) e tensões equivalentes (EQVStress) no parafuso passantepara as três diferentes relações entre abutment e implante (P-S 1 mm, P-S 0,5 mm e CC), os dois tipos de conexões (HE e HI) e as três magnitudes de forças oclusais (50N, 100N e 200N). Tabela 2: Deformações equivalentes no osso (EQVStrain) e tensões equivalentes (EQVStress) no parafuso passante para as três diferentes relações entre abutment e implante (P-S 1 mm, P-S 0,5 mm e CC) e as três magnitudes de forças oclusais para o grupo HE (Hexágono Externo) TIPO DE ABUTMENT DIÂMETRO DO ABUTMENT CARGA DEFORMAÇÕES EQUIVALENTES NO OSSO (µɛ) PICO DE TENSÕES EQUIVALENTES NO PARAFUSO (Mpa) HE N 1, HE N 2, HE N 4, HE N 1, HE N 3, HE N 5, HE N 2, HE N 3, HE N 7, Tabela 3: Deformações equivalentes no osso (EQVStrain) e tensões equivalentes (EQVStress) no parafuso passante para as três diferentes relações entre abutment e implante (P-S 1 mm, P-S 0,5 mm e CC) e as três magnitudes de forças oclusais para o grupo HI (Hexágono Interno) TIPO DE ABUTMENT DIÂMETRO DO ABUTMENT CARGA DEFORMAÇÕES EQUIVALENTES NO OSSO (µɛ) TENSÕES EQUIVALENTES NO PARAFUSO (Mpa) HI N 2, HI N 4, HI N 7, HI N 2, HI N 5, HI N 9, HI N 3, HI N 7, HI N 13, As configurações em platform-switching proporcionaram diminuição do pico de deformação equivalente quando comparadas com o abutment coincidente com a plataforma. A diminuição se acentua à medida que a desadaptação do plarformswitching aumenta de 0,5 para 1,0 mm. Ambos os tipos de conexão protéticas apresentaram tendência semelhante.
17 15 Por outro lado, a tensão no parafuso passante nas configurações do plarformswitching no implante hexágono externo foi significantemente maior que com o abutment coincidindo com a plataforma. Da mesma forma, quanto maior a desadaptação, maior a tensão no parafuso e gap. No caso do implante com conexão hexágono interno, o aumento das tensões no parafuso passante foi significativamente menor quando as configurações em platform-switching foram utilizadas (Figura 2). Figura 2: AEF demonstrando o aumento de tensão no parafuso passante para o grupo HE, quando comparado ao grupo HI, submetidos à mesma magnitude de força. Essa tendência se acentuou nos grupos com plataforma switching. A figura 3 mostra a concentração de tensões na borda do implante para as diferentes relações implante/abutment no grupo HE (P-S 1 mm, P-S 0,5 mm e CC). A concentração de tensões na borda do implante é menor para a configuração P-S 1,0 mm, seguida por P-S 0,5 mm. A configuração CC apresentou a maior concentração de tensão na borda do implante.
18 16 Figura 3: Transmissão da tensão do abutment para a superfície do implante para as diferentes relações de diâmetro implante/abutment. O círculo evidencia a região de contato entre o abutment e o implante Na figura 4 fica demonstrada a distribuição das deformações ósseas (EQVStrain) no osso para os diferentes diâmetros dos abutments no grupo HE. A concentração de deformações é maior para a configuração CC. A configuração P-S 1,0 mm foi a que concentrou menos deformações no osso peri-implantar cervical, e a configuração P-S 0,5 mm apresentou níveis de deformações intermediários. Figura 4: Distribuição de EQVStrain no osso. Notar menor concentração de deformações para a configuração P-S 1,0 mm
19 17 Por outro lado, como demonstrado nas tabelas 2 e 3 e nas figuras 2 e 5, a concentração de tensões (EQVStress) no parafuso passante é maior para as configurações em platform-switching, principalmente para os implantes em hexágono externo, quando comparada com a configuração CcC. Figura 5: Distribuição de tensões nos parafusos passantes do abutment no grupo HE. Nota-se maior concentração de tensões para as configurações em platform-switching (P-S 1,0 mm e P-S 0,5 mm) A tabela 4 apresenta a análise de variância do pico de deformações no tecido ósseo, enquanto a tabela 5 demonstra os picos de tensão no parafuso da prótese e a contribuição relativa percentual de cada uma das variáveis estudadas. Tabela 4: Análise de variância para o pico de deformações equivalentes no osso. P<0,05, *Estatisticamente significante. DF: Degrees of Freedom. SS: Sum of Squares. MS: Mean Square PARÂMETRO DF SS MS VALOR DE P CONTRIBUIÇÃO RELATIVA (%) DIÂMETRO DO ABUTMENT TIPO DE CONEXÃO MAGNITUDE DA CARGA <.0001* <.0001* <.0001* 8, , ,7912 Tabela 5: Análise de Variância para o pico de tensões equivalentes no parafuso da prótese. P<0.05, *Estatisticamente significante. DF: Degrees of freedom; SS: Sum of squares; MS: Mean square. PARÂMETRO DF SS MS VALOR DE P CONTRIBUIÇÃO RELATIVA (%) DIÂMETRO DO ABUTMENT * 2,9566 TIPO DE CONEXÃO <.0001* 52,9559 MAGNITUDE DA CARGA <.0001* 43,9411
20 18 Os resultados obtidos demonstram que a magnitude da carga foi o fator com maior contribuição relativa (77,79%) para o pico de deformações equivalentes no osso, seguida pelo tipo de conexão protética (11,67%) e pelo diâmetro do abutment (8,76%). Para o pico de tensão do parafuso da prótese, o parâmetro com maior contribuição relativa foi o tipo de conexão protética (52,95%), seguido pela magnitude da carga (43,94%) e pelo diâmetro do abutment (2,95%). A figura 6 demonstra o cenário mais favorável para o osso (A), composto pela conexão protética do tipo HI, com plataforma switching de 1mm e magnitude de carga de 50N, e o cenário mais crítico (B), composto pela conexão protética HE, sem plataforma switching e magnitude de carga de 200N. Figura 6: Demonstração do cenário mais favorável (A) e mais crítico (B) para o pico de deformação óssea A figura 7 demonstra o cenário mais favorável para o parafuso da prótese (A), composto pela conexão protética do tipo HI, sem plataforma switching e magnitude de carga de 50N, e o cenário mais crítico (B), composto pela conexão protética HE, com plataforma switching de 1mm e magnitude de carga de 200N.
21 Figura 7: Demonstração do cenário mais favorável (A) e mais crítico (B) para o pico de deformação no parafuso da prótese 19
22 20 DISCUSSÃO O complexo desenho dos implantes e sua relação com os tecidos de suporte e a estrutura protética reabilitadora impedem o uso de fórmulas simples na análise dos efeitos de cargas externas e sua relação com as tensões internas, deformações e deslocamentos. Nesses tipos de análises, o método de elementos finitos (MEF) proporciona dados valiosos a um custo operacional relativamente baixo e tempo reduzido. Além disso, o método é capaz de fornecer informações desconhecidas dos estudos experimentais e clínicos e de proporcionar grande versatilidade na variação de situações: geometrias, propriedades mecânicas e forças aplicadas (Pessoa e Jaecques 2011). O MEF é técnica pela qual um protótipo físico pode ser estudado mediante a criação de modelo matemático preciso. Esse método faz uso de um computador para resolver grande número de equações matemáticas, as quais simulam as propriedades físicas da estrutura a ser analisada. O método possui duas características essenciais: elementos finitos e função de interpolação. Os elementos finitos são subdivisões do modelo, pequenas o suficiente para tornar possível a abordagem analítica em cada um desses elementos e na combinação de seus efeitos. Estes são interconectados por pontos de união denominados pontos nodais ou nós. As funções de interpolação permitem, uma vez determinados os deslocamentos em cada nó, interpolar deslocamentos e calcular deformações e tensões em qualquer ponto da estrutura (Pessoa 2011). O presente estudo centrou-se nos efeitos biomecânicos de uma desadaptação horizontal entre a interface abutment/implante, comumente denominada platform-switching. Foi observado que a configuração em platformswitching é capaz de diminuir a concentração de deformações no osso marginal de implantes osseointegrados. Por outro lado, os níveis de tensão no parafuso passante da prótese aumentam à medida que o diâmetro do abutment diminui. Maiores concentrações de tensões foram identificadas na região de encaixe para o abutment com 3,5 mm de diâmetro (P-S 1,0 mm). O aumento seria explicado pela redução da área de superfície para a transmissão da força nos abutments mais estreitos da configuração em platform-switching. Ao contrário, um abument mais largo resulta em maior área para a dispersão da carga e em menores concentrações de tensão. No mesmo sentido, Maeda e colaboradores (2006), em estudo in vitro, encontraram maiores quantidades de deformações na cervical de implantes com
23 21 conexões externas, quando comparados a conexões internas. Os autores argumentaram que as diferenças são explicadas pela diferença de área de superfície entre as conexões. Esses achados estão de acordo com Huang e colaboradores (2007). Comparando distintos desenhos de implantes por elementos finitos, estes autores demonstraram que a redução do diâmetro do implante aumenta as tensões no osso ao redor em decorrência da redução das áreas de contato ossoimplante. Por outro lado, como a distância para a transmissão das tensões do contato abutment/implante para a borda do implante é maior na platform-switching, magnitudes menores de tensão foram encontradas na superfície cervical externa dos implantes nos abutments de 4,0 milímetros (P-S 0,5 mm) e 3,5 milímetros (P-S 1,0 mm). Consequentemente, os valores e distribuição das deformações no osso foram menores para os gruposcom platform-switching na presente AEF. O resultado corrobora aquele apresentado por Maeda et al. (2007), autores que encontraram, a partir de uma AEF 3D de um modelo de implantes osseointegrados, energia de deformação maior no osso cortical para implantes com abutments com diâmetros coincidentes com osdiâmetros dos implantes. Este estudo encontrou maior concentração de tensões no parafuso passante das configurações em platform-switching, principalmente na P-S 1,0 mm. Da mesma forma, um maior gap foi observado para os grupos complatform-switching. Merz e colaboradores (2000) demonstraram que quando uma carga é aplicada em abutment no encaixe em hexágono externo, não há a estabilização do abutment pela geometria da conexão. O abutment, nesses casos, é estabilizado apenas pelo parafuso passante da prótese (Pessoa et al. 2009, Merz et al. 2000). A carga lateral é, então, resistida principalmente pelo parafuso do abutment, e apenas pequena quantidade da força é absorvida pela conexão. O presente estudo demonstrou que com a diminuição do diâmetro do abutment essa sobrecarga ao parafuso se intensifica. A sobrecarga levaria ao afrouxamento da prótese e, em alguns casos, até mesmo à fratura do parafuso para o grupo com hexágono externo. Por outro lado, a conexão em hexágono interno apresentou valores baixos de tensões no parafuso passante, independentemente da configuração do abutment. No caso das conexões internas, a parede lateral do encaixe é responsável por absorver a maior parte das forças e proteger o parafuso passante da prótese (Pessoa et al. 2009).
24 22 O conceito do platform-switching, como introduzido por Lazzara e Porter (2006), baseia-se na hipótese de que um abutment mais estreito aumentaria a distância entre a contaminação do gap e a crista óssea, reduzindo a reabsorção óssea. Entretanto, apesar de os efeitos dos aspectos biológicos (i.e. formação da distância biológica, contaminação bacteriana do gap) não serem ignorados, apenas esses fatores não são suficientes para explicar a remodelação da crista óssea periimplantar. Shin et al. (2006), comparando diferentes desenhos de módulo da crista de implantes, em ensaio clínico randomizado, encontraram maior perda óssea (1,32 ± 0,27 mm) para o grupo com platform-switching e módulo da crista liso. A menor perda óssea (0,18 ± 0,16 mm) foi encontrada para o grupo com abutment do mesmo diâmetro do implante e com módulo da crista com tratamento de superfície e microrroscas. O planejamento de um tratamento por implantes para atingir um resultado estético/funcional otimizado deve considerar, portanto, todos os possíveis fatores que exerceriam influência na região do pescoço do implante, como a presença de roscas, tratamento de superfície e o tipo de conexão protética (Hermann et al. 2000, Zechner et al. 2004, Shin et al. 2006, Pessoa et al. 2009).
25 23 CONCLUSÕES Dentro das limitações da presente análise em elementos finitos, demonstrouse que o tipo de conexão protética, diâmetro do abutment e magnitude da força oclusal influenciam de maneira estatisticamente significante a deformação óssea peri-implantar cervical e a tensão do parafuso do abutment. Melhor distribuição de deformações no osso marginal peri-implantar foi encontrada nos grupos com platform-switching, ao passo que maior concentração de tensões no parafuso da prótese deve ser esperada para essa configuração, principalmente nos implantes hexágono externos submetidos a sobrecargas oclusais.
26 24 REFERÊNCIAS 1. Bengazi F, Wennstrom J, Lekholm U. Recession of the soft tissue margin at oral implants. A 2-year longitudinal prospective study. Clin Oral Impl Res 1996;7: Berglundh T, Lindhe J. Dimension of the periimplant mucosa: Biological width revised. J ClinPeriodontol 1996;23: Brunski JB. Biomechanical factors affecting the bone-dental implant interface. Clin Mater 1992;10: Canullo L, Rasperini G. Preservation of peri-implant soft and hard tissues using platform switching of implants placed in immediate extraction sockets: A proof-of-concept study with 12- to 36-month follow-up. Int J Oral Maxillofac Implants 2007;22: Cappiello M, Luongo R, Di Iorion D, Bugea C, Cochotto R, Celletti R. Evaluation of peri-implant bone loss around platform-switched implants. Int J Periodontics Restorative Dent 2008;28: Chang M, Wennström JL, Ödman P, Andersson B. Implant supported singletooth replacements compared to contralateral natural teeth. Crown and soft tissue dimensions. Clin Oral Impl Res 1999;10: Dar FH, Meakin JR and Aspden RM. J Biomech 2002; vol. 35: Duyck J, Ronald HJ, Van Oosterwyck H, Naert I, Vander Sloten J, Ellingsen JE. The influence of static and dynamic loading on marginal bone reactions around osseointegrated implants: an animal experimental study. Clin Oral Implants Res 2001;12: Duyck J, Ronald HJ, Van Oosterwyck H, Naert I, Vander Sloten J, Ellingsen JE. The influence of static an dynamic loading on marginal bone reactions around osseointegrated implants: an animal experimental study. Clin Oral Implants Res 2001;12: El Askary AS. Multifaceted aspects of implant esthetics: The anterior maxilla. Implant Dent 2001;10: Gardner DM. Platform switching as a means to achieving implant esthetics. NY State Dent J 2005;71:34-37.
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