* Doutorando em Engenharia Metalúrgica - UFF. Escola
Palavras-chave
)MPLANTES DENTµRIOS %LEMENTOS kNITOS Análise de tensões.
Resumo
Neste trabalho fez-se a comparação das tensões transmitidas ao osso por im-plantes dentários cônicos com hexágono interno e com hexágono externo usa-dos nas reabilitações de pacientes com perda parcial usa-dos pré-molares. Foram elaborados modelos tridimensionais de implantes interconectados utilizando a T¼CNICADEELEMENTOSkNITOS/SRESULTADOSDASSIMULA»ÉESINDICARAMQUEOS implantes com hexágono interno transmitem níveis menores de tensões para o osso.
Tensões em implantes cônicos com hexágono
externo e com hexágono interno
INTRODUÇÃO
/-¼TODODE%LEMENTOS&INITOS-%& FOI desenvolvido no início dos anos 60 para auxiliar a indústria aeroespacial e hoje tem aplicações em diversos setores. Weinstein et al.12 foram os PRIMEIROSPESQUISADORESAUTILIZAREMO-%&EM Implantologia. Após estes trabalhos surgiram, ECONTINUAMSURGINDO DIVERSASPESQUISASQUE utilizam o MEF para avaliar novos componen-TES NOVASCONkGURA»ÉES MATERIAISEFORMASDE implantes.
/ -%& ¼ RECOMENDADO PARA ANALISAR PRO-BLEMASQUEENVOLVEMGEOMETRIASCOMPLEXASE QUEAPRESENTAMDIkCULDADEPARAOBTERUMASO-lução matemática analítica. Por meio da técnica de simulação pelo MEF divide-se a geometria COMPLEXAEMPEQUENASPARTESQUEAPRESENTAM fácil análise. Em síntese, o MEF é uma técni-ca para a obtenção de solução para problemas complexos através da subdivisão do problema em um conjunto de sub-regiões ou elementos. Adota-se uma função de aproximação contínua para representar a solução em cada elemento. Uma solução aproximada para o problema é, então, obtida pela combinação das soluções obtidas em cada elemento. Cardoso1 resume os passos envolvidos em uma análise por elemen-TOSkNITOS DASEGUINTEFORMACRIAREDISCRETIZAR a solução de um problema dentro de elementos kNITOS ISTO¼ SUBDIVIDIROPROBLEMADENTRODE nós e elementos; supor uma função de forma para representar o conhecimento de um ele-mento, por outro lado, uma função contínua aproximada é usada para representar a solução DO ELEMENTO DESENVOLVER EQUA»ÉES PARA OS
elementos; combinar os elementos para repre-sentar o problema como um todo e elaborar a matriz de rigidez; aplicar condições de contor-no, condições iniciais e carregamentos; resolver UM CONJUNTO DE EQUA»ÉES ALG¼BRICAS LINEARES ou não-lineares, simultaneamente para obter os resultados nos nós dos elementos, tais como tensões e deformações.
Entretanto, o MEF apresenta desvantagens OUCRÀTICAS!LGUMASSIMPLIkCA»ÉESESUPOSI»ÉES devem ser feitas para tornar a solução do pro-BLEMAPOSSÀVEL QUANDOISTOACONTECE TEM SEO RESULTADO kNAL INlUENCIADO $AS SIMPLIkCA»ÉES e suposições normalmente adotadas nos estu- DOSDOSIMPLANTESDENTµRIOS TEMOSSIMPLIkCA-ção da geometria do osso ou do sistema de IMPLANTES SUPOR QUE O OSSO ¼ HOMOG½NEO E isotrópico; condições de contorno variadas; tipo INADEQUADO DE INTERFACE OSSO IMPLANTE DEN-tre outras10 3ABE SE POR EXEMPLO QUE TANTO o osso medular como o osso cortical não são homogêneos e, portanto, conforme a região da mandíbula ou maxila, apresentam variações do módulo de elasticidade8. Esta variação também é observada conforme a idade e o gênero do indivíduo. Além disso, normalmente, adota-se NOSTRABALHOSQUEOOSSO¼ISOTRÅPICO POR¼M SABE SEQUEOOSSO¼ANISOTRÅPICO6.
estão localizadas nos implantes nas regiões DOS PR¼ MOLARES E MOLARES %M SUBSEQÌENTE trabalho, foram realizadas novas simulações COM CARREGAMENTO HORIZONTAL /S RESULTADOS foram comparados com o trabalho anterior e FOICONCLUÀDOQUEOSCARREGAMENTOSHORIZONTAIS SºO MAIS PREJUDICIAIS QUE OS CARREGAMENTOS VERTICAIS.OVAMENTE FOIVERIkCADOQUEOSIM-plantes com maiores níveis de tensões localiza-vam-se na região dos pré-molares. Portanto, os implantes na região dos pré-molares e molares apresentam as condições mais críticas de car-REGAMENTOEEXIGEMDOPROkSSIONALATEN»ºOE cuidados especiais.
Sahin et al.11 realizaram uma revisão bi- BLIOGRµkCAEFOICITADO AINDA QUENOSEGUN-do pré-molar as forças oclusais são maiores. Lehmann et al.5 AVALIARAMDIVERSASCONkGURA-ções de implantes cilíndricos conectados três ATR½SECONCLUÀRAMQUEASMAIORESFOR»ASSºO transmitidas ao osso cortical com os implantes NAPOSI»ºODOSPR¼ MOLARES INDICANDOQUEO PROkSSIONALDEVETERMAIORCUIDADOPARAREABI-litações desta região.
#ONSIDERANDOQUENAREGIºODOSPR¼ MOLA-res ocorrem as maio#ONSIDERANDOQUENAREGIºODOSPR¼ MOLA-res tensões nos implantes interconectados, no presente trabalho fez-se a ANµLISETRIDIMENSIONAL$ PORELEMENTOSkNI-tos de implantes cônicos com hexágono interno EEXTERNO#ONEXºO3ISTEMASE0RÅTESES 3ºO 0AULO30 !SSIMULA»ÉESUSADASNOPRESENTE trabalho visam representar a reabilitação de dois dentes pré-molares da mandíbula, buscan-do observar como as forças oriundas de uma
OCLUSºOC½NTRICAINlUENCIAMNOSESFOR»OSEXIS-tentes entre o implante e o osso cortical.
MATERIAL E MÉTODOS
/ MODELO FOI DESENVOLVIDO EM UM MICRO-computador tipo PC, com processador Pen-tium 4, 1GB de memória RAM e disco rígido DE'"/SIMPLANTESESEUSCOMPONENTES foram modelados usando o programa Autocad FABRICANTE!UTODESK 2IODE*ANEIRO2* EEX-portados para o programa ANSYS, versão 5.7 FABRICANTE!.393 )NC 2IODE*ANEIRO2* 4O-das as dimensões, dos implantes dentários e dos componentes protéticos, usadas foram ba-seadas no sistema de implante Master Conect Cônico®#ONEXºO3ISTEMASE0RÅTESES 3ºO 0AULO30 /S IMPLANTES ANALISADOS FORAM OS com diâmetro externo de 4mm e comprimen-TOTOTALDEMM/SOSSOSCORTICALEMEDULAR foram modelados no próprio programa ANSYS, CONSIDERANDO SE AS DIMENSÉES SIMPLIkCADAS apresentadas pela literatura5. Empregou-se o OSSO NA FORMA DE UM BLOCO COM MM DE ESPESSURADEOSSOCORTICAL MMDEALTURA 25,6mm de comprimento mesiodistal e 9mm de largura bucolingual.
0EQUENAS SIMPLIkCA»ÉES NA GEOMETRIA FO-ram adotadas, objetivando reduzir o número de elementos do modelo. Cada componente da superestrutura protética foi modelado separa-damente, para permitir a visualização individual EVERIkCAROSNÀVEISDETENSÉESCOMBASENAS diferentes escalas de cores fornecidas pelo pro-GRAMA.AkGURA¼APRESENTADAAGEOMETRIA do implante considerado neste trabalho.
ADOTADAS ALGUMAS HIPÅTESES SIMPLIkCADORAS /SMATERIAISFORAMCONSIDERADOSHOMOG½NEOS ISOTRÅPICOSELINEARMENTEELµSTICOS/UTRASIM-PLIkCA»ºO DO MODELO FOI A DE CONSIDERAR UMA PERFEITA OSSEOINTEGRA»ºO DO IMPLANTE / MA-terial do implante foi o titânio comercialmente PURO4ICP GRAU!34-!SPROPRIEDADESDO OSSO CORTICAL E MEDULAR FORAM DEkNIDAS COM
base na literatura4,5. As propriedades mecânicas dos materiais, necessárias para a simulação, são mostradas na tabela 1.
/ELEMENTOkNITOUTILIZADOFOIO3/,)$ 92. Este elemento permite a análise de uma ge-ometria tridimensional e possui três graus de LIBERDADEPORNÅTRANSLA»ºONASDIRE»ÉESX Y EZ !SDIRE»ÉESNOSISTEMADECOORDENADAS
Figura 1 - Implante cônico: A, B) hexágono interno (Master Conect Cônico®); C, D) hexágono externo.
A B C D
material módulo elasticidade (GPa) COEkCIENTE0OISSON
Ti cp 4 110,00
osso cortical 15,00
osso medular 1,50
RESINACOMPÅSITA 7,00 0,20
nodais correspondem às direções radiais, axiais ETANGENCIAIS RESPECTIVAMENTE/UTRAVANTAGEM DOELEMENTO3/,)$¼ADETOLERARFORMAS irregulares sem comprometer a precisão.
Para as simulações, os componentes foram MODELADOS EM SEPARADO OSSO CORTICAL OSSO MEDULAR IMPLANTE PILAR INTERMEDIµRIO abut-ment PARAFUSODEkXA»ºODOabutment, cop-ping PARAFUSO DE kXA»ºO DO copping e a es-trutura de titânio de interligação dos implantes. /S COMPONENTES CITADOS FORAM DIVIDIDOS EM ELEMENTOSDEkNIDOSCOMPEQUENASDIMENSÉES e com valor do fator de crescimento de 1,5. Cada componente gerado apresentou aproxi-madamente 70.000 elementos com 19 volu-mes independentes.
Com relação ao carregamento, a literatura apresenta grandes faixas de valores
experimen-tais medidos com emprego de “strain gauges”. 3ABE SETAMB¼MQUEAFOR»ADEMORDIDADOPA-ciente aumenta com o tempo de adaptação da prótese. A maioria dos trabalhos da literatura considera carregamentos axiais de 100N e 50N bucolingualmente . Neste trabalho, as coroas dos dentes pré-molares inferiores fo-RAMMODELADAS&IG EOCARREGAMENTOFOI APLICADO NA MESA OCLUSAL ESPECIkCAMENTE NA CÊSPIDEVESTIBULAR!µREAUTILIZADAFOIAQUERE-produzia a oclusão cêntrica com um carrega-mento de 100N.
!PARTIRDASDEkNI»ÉES FOIPOSSÀVELUTILIZARO software!.393PARACALCULARASTENSÉESEQUI-valentes de von Mises nos ossos e nos compo-nentes dos sistemas de implantes.
RESULTADOS
/SRESULTADOSDASSIMULA»ÉESPORELEMEN-TOSkNITOSSºOAPRESENTADOSNATABELA ONDE são listados os valores máximos das tensões de von Mises. Foram analisadas as tensões trans-mitidas para o osso, assim como as tensões NOSIMPLANTESESEUSCOMPONENTESabutment, copping PARAFUSOSDEkXA»ºOEBARRADEINTERLI-GA»ºODOSIMPLANTES
Com o objetivo de visualizar a distribui-»ºO DAS TENSÉES SºO APRESENTADAS NA kGURA ASTENSÉESPRESENTESNOOSSOCORTICALENA kGURA AS TENSÉES NO IMPLANTE /S DEMAIS resultados apresentaram características se-melhantes, tanto no valor máximo da tensão, QUANTO NA DISTRIBUI»ºO DAS TENSÉES AO LONGO DOSCOMPONENTESPROT¼TICOS NºOJUSTIkCANDO A SUA APRESENTA»ºO /S VALORES DAS TENSÉES
hexágono / volume interno externo prótese 17 17,1 barra de interligação 77,5 77,5 parafuso do copping 52 52 copping 53,7 53,6 abutment 49,4 54,8 parafuso do abutment 26,4 26,5 implante 66,9 83,2 osso cortical 35,8 55,4 osso medular 2,4 2,4
Tabela 2 - Tensões de von Mises (MPa) na reabilitação de dois dentes usando implantes cônicos com hexágono interno
e externo.
Figura 3 - Tensões de von Mises no osso cortical para implante com hexágono (A) interno e (B) externo.
Figura 4 - Tensões de von Mises no implante com hexágono: (A) interno e (B) externo.
SºOREPRESENTADOSEMCORESDIFERENTES QUAN-to mais próximo do vermelho maior a tensão. Deve-se considerar também os valores mos-trados na barra de cores na parte de baixo DAS kGURAS &IG ! MAIOR TENSºO COR VERMELHA OCORREUNAREGIºOCORTICAL -0A no implante com hexágono interno e -0A no com hexágono externo.
DISCUSSÃO
Entre os resultados apresentados, o mais IMPORTANTE REFERE SE AO OSSO CORTICAL QUE ¼ considerado o ponto mais crítico, devido à pos-sibilidade de reabsorção óssea. Em todos os casos simulados, o implante e seus componen-tes suportariam o esforço e não atingiriam o limite de escoamento do material. Quanto ao OSSOCORTICAL 2EILLYE"URSTEIN9AkRMARAMQUEO limite de resistência à compressão do osso cor-
TICAL¼DE-0AE SEGUNDOOTRABALHOAPRE-SENTADOPOR¡IFT»IE#ANAY2, a tensão máxima DECOMPRESSºOQUEOSSOCORTICALSUPORTA¼DE -0A$EQUALQUERMANEIRA OSRESULTADOS encontrados nas simulações deste trabalho su-GEREMQUENºOHAVERµFRATURADOOSSO TENDO em vista os valores de tensões encontrados, mas há uma diferença percentual considerável de 54,75% do implante com hexágono inter-no em relação ao de hexágointer-no exterinter-no. Além disto, apesar de não ocorrer fratura há maior possibilidade de reabsorção óssea. Sendo as-SIM OPROkSSIONALDEVETERUMAMAIORATEN»ºO nas reabilitações com os implantes com hexá-GONOEXTERNO UMAVEZQUEESTESTRANSMITEM maiores tensões para o osso cortical. É impor-TANTESALIENTARQUEOSRESULTADOSQUANTITATIVOS encontrados devem divergir dos resultados re-AIS UMAVEZQUEFORAMCONSIDERADASHIPÅTESES SIMPLIkCADORAS COMO MATERIAIS CONSIDERADOS homogêneos, isotrópicos, linearmente elásticos
e uma perfeita osseointegração do implante. 3ABE SE QUE O OSSO ¼ ANISOTRÅPICO NºO HO-mogêneo e a osseointegração não é perfeita. Assim, os resultados apresentados devem ser OBSERVADOSDEFORMAQUALITATIVA#OMBASENOS VALORESENCONTRADOS OSQUAISSºOPRÅXIMOSAOS ENCONTRADOS NA LITERATURA NA QUAL OS AUTORES citados também utilizaram modelos lineares, a condição mais crítica de carregamento é com o hexágono externo.
A literatura também tem apresentado di-versos casos clínicos e de simulação, onde ¼RELATADOQUEAMAIORCONCENTRA»ºODETEN-sões no osso localiza-se na região marginal ao implante2,5)STOCORROBORACOMAkGURA onde as tensões observadas na região próxima ao “pescoço” do implante são maiores. Nesta região ocorre maior concentração de tensões. Para minimizar este problema deve-se empre-gar novas formas de implantes, entre elas com plataforma swift e micro-roscas na região do
pescoço do implante.
CONCLUSÕES
Com base nas simulações computacionais realizadas e nos resultados obtidos no presente TRABALHO PODE SECONCLUIRQUE
/IMPLANTECOMHEXµGONOINTERNOTRANSFE- REMENORESTENSÉESPARAOOSSOCORTICALQUAN-do comparaREMENORESTENSÉESPARAOOSSOCORTICALQUAN-do com o implante de hexágono externo.
- Nas condições simuladas, nenhum dos im-plantes estaria sujeito à fratura.
AGRADECIMENTOS
/SAUTORESAGREDECEM¸EMPRESA#ONEXºO Sistemas e Próteses por ter disponibilizado os desenho usados nas simulações. Este trabalho FOIREALIZADOCOMAPOIOkNANCEIRODO#.0Q0RO-CESSOS E E &!0%2* 0ROCESSO % E%m
Conic dental implant with external
and internal hexagon
ABSTRACT
4HEAIMOFTHISSTUDYWASTOCOMPARETHEBEHAVIOROFTWOCOMMERCIALCONICDENTALIMPLANTSWITHINTERNAL AND EXTERNAL HEXAGON ! THREE DIMENSIONAL MODEL WAS ELABORATED USING kNITE ELEMENTS ANALYSIS 4HE IMPLANTSWERECONNECTEDINTHEPRE MOLARPOSITION4HELOADVALUESANDMATERIALSPROPERTIESWEREOBTAINED INTHELITERATURE4HERESULTSSUGGESTTHATIMPLANTSWITHINTERNALHEXAGONTRANSMITLESSSTRESSTOTHEBONE INDICATINGTOBEBETTERFORTHISREHABILITATIONTYPE
REFERÊNCIAS
#!2$/3/ *-!NµLISEDETENSÉESEMIMPLANTES
DENTµRIOSUTILIZANDOOM¼TODODEELEMENTOSkNITOS.
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2OBERTO"RUNOW,EHMANN
2UA,OUREN»O,EAL m"AIRRO4AMBASCO #%0 m6ASSOURAS2* % MAILRBRUNOW GMAILCOM
