Implante Cone Morse ultra rosqueante de torque interno Parte I: desenvolvimento do produto

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INNOVATIONS IMPLANT JOURNAL - BIOMATERIALS AND ESTHETICS 63

Implante Cone Morse ultra rosqueante de torque interno – Parte I: desenvolvimento do produto

Resumo

Este Trabalho apresenta características e resultados de ensaios realizados em implantes e componentes com conexão cônica interna. Nele estão descritas as características principais do sistema: suas diferenças com relação ao sistema convencional e informações relativas ao conceito do produto. Foi utilizado o método de elementos fi nitos como ferramenta de validação de projeto, juntamente com ensaios experimentais.

Unitermos: implantes dentários; cone morse; resistência de implantes.

Abstract

This Work presents characteristics and results of assays carried through in implants and components of the line Revolution Morse with internal conical connection. In it the main characteristics of the system are described: its relative differences with relation to the conventional system and information to the concept of the product. The method of fi nite elements is presented as tool of project validation, together with experimental assays.

Keywords: dental implants; cone morse; resistance of implants.

Implante Cone Morse Self-Drilling Implant with Internal Torque.

Parte I: product development.

Michel Aislan Dantas Soares¹; Ariel Lenharo²; Athos Jacomini Filho³; Ricardo Luiz Ciuccio⁴ e Nelis Evangelista Luiz⁵

1 Graduando em Tecnologia Mecatrônica pelo Centro Universitário Nove de Julho; Projetista da SIN 2 Doutor em Implantodontia pela UNESP – Araçatuba; Diretor, Presidente e Professor do I.N.E.P.O.

3 Designer de Produto pela Universidade São Judas Tadeu; Designer de Produto da SIN

4 Especialista em Matemática pela Universidade Guarulhos; Técnico em Métodos e Processos da SIN 5 Doutor em Eng. Mecânica pela Universidade Federal de Uberlândia; Coordenador de Engenharia da SIN

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64 Volume 01 - Número 01 - Maio/2006

INTRODUÇÃO

Conexões cônicas

As conexões cônicas foram desenvolvidas juntamente com as máquinas ferramentas para transmissão de força e potência. Em comparação com as conexões convencionais (ﬂ ange e parafuso, por pressão de embutimento, roscado, chaveta, pinos, etc.) apresenta maior facilidade de engate (engate rápido), maior capacidade de carga, maior precisão de posicionamento e de giro (concentricidade).

Por todos estes motivos este é o tipo de conexão predominante em máquinas e ferramentas modernas, que aliam altas velocidades de rotação, grande precisão dimensional e alta potência.

Em função da demanda industrial por padronização e intercambiabilidade foram criadas séries normatizadas de conexões cônicas. Uma das mais famosas e antigas é a conexão cone morse padronizada pela norma DIN e pela norma ISO6434.

A conexão Cone Morse foi inventada por Stephen A.

Morse em 1864. Reconhecendo a necessidade de uma nova maneira de ﬁ xar e guiar brocas helicoidais, o Sr. Morse criou sua série de hastes cônicas. Dois calibradores padrão foram construídos; um deles foi mandado para o Bureau of Standards em Washington D.C. e foi aceito como padrão nacional. O outro permanece com a Morse Company.

Desde sua invenção, as características iniciais do Cone Morse foram ampliadas para acomodar tamanhos maiores e menores e foi adotado como padrão por várias organizações incluindo ISO (ISO 296:1991 Machine Tools -- Self-Holding Tapers for Tools Shanks) e DIN (DIN 228-1:1987-05 Morse tapers and metric tapers;

taper shanks). O sistema de cones morse é padronizado com oito tamanhos diferentes identiﬁ cados pelos números de 0 a 7.

Baseado nesses conceitos o sistema Cone Morse foi expandido a diversas áreas, dentre elas a odontológica.

Esse sistema foi adaptado e introduzido à linha de implantes dentários que anteriormente disponibilizavam apenas dois modelos de adaptação protética: a padrão Branemark de Hexágono externo e a conexão de Hexágono Interno.

Figura 01 Implante Hexágono Externo.

Figura 02 Implante Hexágono Interno.

Figura 03 Implante Conexão Cônica Interna.

Figura 04 Concentrador de tensão em implantes com pescoço cervical.

Rosca Externa Padrão Micro espiras

Bisel

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INNOVATIONS IMPLANT JOURNAL - BIOMATERIALS AND ESTHETICS 65 Figura 05 Face da Plataforma com Bisel.

Figura 06 Implante com torque na face.

Figura 07 Implante e chave de Inserção.

Figura 08 Modelo do implante cone morse vista Externa.

Tipos de Conexões para implante

Os implantes da linha hexágono externo desenvolvidos pelo Prof. Per-Ingvar Branemark há mais de 40 anos, é o sistema mais utilizado até os dias atuais, apresentando como grande vantagem sua simplicidade e previsibilidade, adquiridas durante anos de casuísticas favoráveis (Lenharo, A. et al. 2007)¹. Outra característica desse sistema é possuir uma grande variedade de componentes protéticos facilitando a escolha da solução adequada para cada caso. Nesse modelo de implante o hexágono para posicionamento da prótese fi ca acima da plataforma protética (Figura 1.0), permitindo ao profi ssional que visualize o posicionamento do implante de forma direta durante o procedimento cirúrgico. A inserção dos implantes de hexágono externo é feita por intermédio de um montador que fi xado ao hexágono transmite o torque gerado pelo motor e a chave ao implante.

O implante do sistema hexágono interno apresenta como ponto forte sua alta resistência mecânica. Possui uma grande variedade de componentes protéticos facilitando a escolha da solução adequada para cada caso. Outra grande vantagem é o fato de não possuir montador sendo que o transporte e a instalação do implante são feitos pelo mesmo modelo de chave. Esse modelo confere maior resistência ao torque durante o procedimento de inserção do implante no alvéolo cirúrgico, alguns autores afi rmam que elas também aumentam a estabilidade (Arvidson, K. et al. 1998)². Nesse modelo de implante o hexágono para posicionamento da prótese fi ca abaixo da plataforma protética (Figura 2.0), não permitindo ao profi ssional a visualização do posicionamento do implante de forma direta durante o procedimento cirúrgico. Essa verifi cação é feita através da chave de instalação que possui marcação sincronizada com o hexágono do implante. Nessa confi guração de implante não é necessária a utilização de montador, pois a própria chave de transporte do implante para o alvéolo cirúrgico também faz a inserção do mesmo, diminuindo assim o tempo cirúrgico e a possibilidade de contaminação do implante.

A conexão Cone Morse para implantes apresenta um design interno cônico preciso que durante a instalação do abutment junto ao implante, promove uma íntima adaptação entre as superfícies sobrepostas, adquirindo uma resistência mecânica semelhante a uma peça única.

Hexágono para torque

Conicidade de 16°

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Segundo Arita (2006)³ nenhum microgap (Folga entre o abutment e o implante) existe entre os dois componentes e isto confere ao abutment uma maior resistência aos movimentos rotacionais (Figura 3.0). Soma-se a isto à diminuição de pontos de tensão, especialmente sobre o parafuso de retenção, cuja função ﬁ ca restrita a produzir um aperto ﬁ nal adequado entre o implante e o abutment.

A adaptação Cone Morse, apresenta maior capacidade de suportar cargas horizontais, pois possui uma maior sobreposição de superfícies entre o implante e o abutment, conﬁ rmando os achados de Möllersten et al.

21 (1997)⁴.

A alta resistência mecânica apresentada pelo sistema Cone Morse permite reproduzir, de uma maneira mais próxima possível, as características naturais inerentes à anatomia e à oclusão de um dente natural. Não existe a necessidade de emprego de modiﬁ cações oclusais especíﬁ cas da superfície oclusal, tampouco o uso obrigatório de elementos unidos em polígono (Arita, 2006)³.

Conceitos referentes ao produto

Os implantes Revolution Morse são produzidos em Titânio Comercialmente puro de acordo com todas as normas e regulamentações nacionais e internacionais (ABNT, 2001; ASTM, 2006). O Titânio é utilizado em implantes em função de ser um metal que possibilita reação tecidual favorável, estabilidade química dos componentes, estimula a atividade celular na formação da matriz óssea, tem elevada resistência à corrosão e não provoca reações de hipersensibilidade ou imunológicas (Schenk, 2000)⁵.

O implante teve sua geometria externa projetada de acordo com perfi s de implantes já consagrados, minimizando assim a criação de novos instrumentos para a inserção do implante. Outro fator importante no projeto da geometria externa são as micro-espiras que fazem a transição entre a rosca e a plataforma protética. Essas micro-espiras tem como principal função compactar o osso na fase fi nal de instalação do implante, aumentando o torque e a estabilidade primaria, e em certos casos proporcionando ao profi ssional a possibilidade de trabalhar com protocolo de carga imediata. A micro-espira também confere maior resistência mecânica ao implante, aumentando

Figura 12 Concentrador de tensão em implantes com pescoço cervical.

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a espessura de material entre a geometria interna e externa, e evitando o pescoço cervical nos implantes (Figura 4.0), responsável por pontos de concentração de tensão e tornando o implante mais resistente a cargas exercidas pela prótese.

Os implantes Revolution Morse apresentam novas características em relação aos implantes com conexão Cone Morse existentes no mercado atualmente como a cinta lisa reduzida de 0.5mm, que nos implantes convencionais variam de 1.8 a 2.8mm. Essa redução tem como ﬁ nalidade aumentar a área de superfície tratada no implante, aumentando assim a área de contato com o osso, ajudando na ósseointegração e reduzindo o nível de reabsorção óssea.

O perfi l da plataforma protética foi projetada em forma de Bisel (Figura 5.0), com a fi nalidade de proporcionar ao tecido mole uma base de assentamento e permitir ao profi ssional trabalhar com esses tecidos na busca de um melhor condicionamento gengival.

A geometria interna do implante é constituída por um hexágono que tem a função de transmitir o torque de inserção ao implante e possui uma conicidade de 16°.

Esse sistema de torque interno evita a utilização de montador, eliminando a necessidade de fabricação de sulcos transversais na plataforma do implante (Figura 6.0), diminuindo a proliferação bacteriana e facilitando a higienização da prótese.

O transporte e a instalação do implante é feita através de uma única chave, por meio de um sistema de engate rápido cônico, visando reduzir ao máximo o tempo cirúrgico. Confeccionada em aço inoxidável martensítico temperado e revenido a chave recebe um tratamento com aplicação de nitreto de titânio (Figura 7.0) através do processo PVD que garante a manutenção de suas propriedades mecânicas. A camada de nitreto de titânio impede o contato direto do aço inox com o implante, desta forma, tem-se garantido que o mesmo não sofrerá qualquer tipo de contaminação pelo material da chave.

Materiais e Métodos

Metodologia

O desenvolvimento da linha de implantes Revolution Morse levou em consideração as funcionalidade básicas dos implantes dentários, bem como suas normas referentes à segurança e agregou novos conceitos

Amostra

1 2 3 4 5 Média Desvio Padrão

Torque Ruptura (N x m)

2,12 2,46 2,05 2,18 2,15 2,192 0,159

Deformação Angular Ruptura (°)

76,29 75,23 65,39 59,41 62,58 67,781

7,595

Torque Escoamento

em 2°

(N x m) 1,35 2,02 1,34 1,45 1,37 1,507 0,291

TABELA 1 Resultado dos Ensaios de Torção

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visando à diminuição do tempo cirúrgico e uma melhor ancoragem do implante ao tecido ósseo, sempre buscando uma melhor opção estética para o paciente.

Baseando-se nesses aspectos, a macro-estrutura do implante foi desenvolvida conforme descrito nos conceitos referentes ao produto. Para a modelagem dessa estrutura foi utilizado o software de desenho 3D SolidWorks. As ﬁ gura 8 e 9 ilustra as principais características geométricas do implante.

Analise por MEF

O sistema Revolution Morse foi totalmente desenvolvido com o uso do método de elementos fi nitos que permite uma análise prévia do comportamento mecânico do sistema de implante durante a fase de projeto. Através dele é possível detectar regiões com concentração elevada de tensões e fazer modifi cações no projeto de forma a otimizá-las. A vantagem deste método consiste na redução do custo experimental e na fl exibilidade de testar e/ou analisar diversas confi gurações de geometrias e carregamentos. Isto aliado com o reduzido tempo de análise faz do método de elementos fi nitos uma ferramenta poderosa.

A análise por MEF, utiliza o software de desenho 3D SolidWorks através do aplicativo CosmosWorks, simulando o implante e a chave de transporte e instalação (Figura 10). Os pontos de maior tensão em cada peça puderam ser localizados e seus valores determinados.

Posteriormente esses valores poderão ser confrontados com dados experimentais. A veriﬁ cação dos resultados permite apresenta-los em forma de gráﬁ cos ou tabelas.

No caso do sistema Revolution Morse veriﬁ cou-se que o mesmo resiste sem problemas a torques da ordem de 80 N.cm.

Após a deﬁ nição da geometria dos implantes foram fabricados os primeiros protótipos que passaram por ensaios mecânicos de acordo com as normas ASTM F543:2002⁶ e ISO 14801:2003⁷.

Ensaios de validação de projeto

Os ensaios realizados para validação de projeto são referentes à resistência mecânica dos implantes e à validação clinica do produto, possibilitando modiﬁ cações e melhorias ao produto ainda na fase de desenvolvimento.

Ensaio de Torção

O Ensaio de Torção (Figura11) consiste em quantiﬁ car a resistência ao torque do implante, baseando-se na norma ASTM F543:2002. Esse ensaio é realizado a temperatura ambiente e com velocidade de 3 RPM.

Ensaio de Compressão

O Ensaio de Compressão (Figura 12) visa quantifi car a resistência do conjunto implante/abutment ao carregamento oblíquo, simulando as cargas exercidas pelas forças mastigatórias. Os ensaios foram realizados em uma máquina universal de ensaios modelo EMIC DL10000 onde o implante e o componente são fi xados com uma inclinação de 30° e depois submetidos a uma carga vertical (fi gura 13) baseando-se na norma ISO 14801:2003.

Resultados

O Ensaio de Torção apresentou media de torque de escoamento da ordem de 150,7N.cm e de ruptura da ordem de 219,2N.cm (Tabela 1 e Figura 14) (Ccdm,2007)⁸.

Os resultados dos ensaios de compressão mostram que os implantes Revolution Morse suportam cargas máximas acima de 890N (Tabela 2 e Figura 13), caracterizando que o implante atende ao projeto de norma ABNT 26:050.02-001 onde é especiﬁ cado um valor de carga de 800N (Ccdm,2007)⁹.

Amostra

1 2 3 4 5 Média Desvio Padrão

Carga Máxima

(N) 789,71 859,32 858,63 946,15 1001,96 891,154 83,163

Momento Máximo

(Nm) 4,34 4,73 4,72 5,20 5,51 4,901 0,457

TABELA 2 Resultado dos Ensaios de Compressão

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INNOVATIONS IMPLANT JOURNAL - BIOMATERIALS AND ESTHETICS 69 Referências Bibliográfi cas

1. Lenharo, A.; Evangelista Luiz, N.; Ciuccio, R. L.;

Rudek, I. Implantes de torque interno TRYON®. Boletim Informativo. SIN – Sistema de Implante Nacional, 2006.

2. Arvidson, K. et al. Five-years prospective follow-up report of the Astra Tech dental implant system in the treatment of edentulous mandible. Clin. Oral Impl. Res., Berne, n. 4, v 9, p. 225-234, ago., 1998.

3. Arita C. A. Prótese sobre implantes no Segmento Posterior.

Implant News V3, n°4, p. 336 – 343, ago. 2006.

4. Mollersten L, Lockowandt P, Linden LA. Comparison

of strength and failure mode of seven implant systems: an in vitro test. J. Prosth. Dent 1997;78: 582.

5. Schenk RK, Buser D. Osseointegration: a reality. Periodontology 2000 1998; 17:22-35.

6. ISO. ISO 14801:2003. Dentristry – Fatygue test for endosseous dental implants.

7. ASTM. ASTM F67-06. Standard and teste methods for metallic medical bones screws.

8. CCDM, 2007 – Ensaios de Torção, Certiﬁ cado MET07-000770.

9. CCDM, 2007 – Ensaios de Compressão, Certiﬁ cado MET07- 000690.

Conclusão

• O sistema Revolution Morse apresenta ótima precisão de adaptação com os componentes protéticos e resistência aos esforços transversais e axiais.

• Os implantes Revolution Morse possuem características externas que melhoram a resistência do implante, diminui a reabsorção óssea e permite ao proﬁ ssional um melhor condicionamento gengival.

• Os ensaios de torque realizados nos produtos atestaram que os implantes Revolution Morse suportam sem problemas toques da ordem de 150 N.cm.

• O sistema Revolution Morse está de acordo com os padrões normativos referente aos ensaios mecânicos de carregamento oblíquo.

Agradecimento

Os autores agradecem à SIN – Sistema de Implante por ter fornecido as amostras, as instalações e equipamentos necessários à realização deste trabalho.