Palavras-chave: torque de inserção, grip interno, chave de inserção, estabilidade primária, implantes.

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“AVALIAÇÃO BIOMECÂNICA DE RESISTÊNCIA AO TORQUE DE INSERÇÃO DE DIFERENTES TIPOS DE IMPLANTES E CHAVES DE INSERÇÃO” HUGO NARY FILHO HIRON ANDREAZZA DA CUNHA JOSÉ LUIS CALVO GUIRADO JULIANA BURIGO MARIZA AKEMI MATSUMOTO RESUMO

A estabilidade inicial alcançada no momento da instalação dos implantes

proporciona um bom prognóstico de osseointegração e a possibilidade de colocação de carga imediata. Com a diversidade de sistemas de implantes já existentes e sendo lançado no mercado, o profissional necessita saber o máximo possível sobre as possibilidades ou limitações do sistema que opta por utilizar, no intuito de prevenir-se de situações de risco quando utilizados torques elevados na inserção dos implantes. O objetivo deste trabalho foi quantificar a resistência de diferentes sistemas de implantes e chaves de grip interno, quando submetidos a ensaios in vitro, com testes de torção.

Palavras-chave: torque de inserção, grip interno, chave de inserção, estabilidade

primária, implantes.

INTRODUÇÃO

Dentro da implantodontia moderna, se considera como fator importante para

atingir bom prognóstico de osseointegração a obtenção de estabilidade primária. O carregamento imediato dos implantes, exigem índices de estabilidade inicial altos, aferidos através do torque exercido durante a sua instalação ou através da análise de frequência de ressonância

Sabe-se que quanto maior a estabilidade, menor será a micromobilidade apresentada pelo implante e melhor a interface osso/implante, independentemente do local onde é inserdio [3, 4, 7, 10]_{. Mais popular a acessível, o} controle de torque vem se constiutindo excelente parÂmetro clínico desta estabilidade. Considera-se como valor aceitável, índices acima de 35 Ncm, aferidos através de motor elétrico empregado durante a fresagem e instalação, ou através de catracas pré-calibradas. [1, 3, 4, 10] Para a obtenção desta estabilidade primária, atuam como fatores favoráveis os aspectos macro geométricos dos implantes tais como diâmetro e design das roscas, técnicas cirúrgicas de subfresagem e condensação óssea através de osteótomos, e a experiência do cirurgião em identificar a natureza do osso no local de implantação. [3, 4, 6, 7, 8, 11, 17]

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Não raro, em função destes fatores, pode-se atingir elevados índices de estabilidade, demandando torques elevados sobre os implantes, o que dificulta sua inserção. Esta tendência e a evolução dos sistemas obrigaram alterações inclusive sobre as ligas das quais são torneados os implantes. Procurou-se adotar ligas mais resistentes, mantendo propriedades biológicas similares. Da mesma forma, os dispositivos utilizados também sofreram alteração.

Os montadores convencionais utilizados para levar o implante ao leito e proceder ao seu aparafusamento, foram paulatinamente substituídos por chaves de grip interno, de diferentes conexões. Estas dispensam os montadores, por usar o contato com as paredes do implante como área de apoio, simplificando a técnica e barateando o custo do material. Entretanto, é importante levar em consideração os limites mecânicos do sistema, uma vez que danos podem ser causados em área nobre do implante, exatamente na região de sua cabeça, onde se faz a conexão com os componentes protéticos. [6, 8, Há que se considerar dois aspectos, a necessidade de obtenção de altos torques de inserção (pela resistência que a estrututra óssea oferece ao aparafusamento do implante), demandando alta resistência das chaves, e o conhecimento do limite de resistência da região de grip interno dos implantes. Do conhecimento destes valores mecânicos, pode-se antever e advertir situações de risco relacionadas ao excesso de força de inserção.

O objetivo deste trabalho foi quantificar a resistência de diferentes sistemas de implantes e chaves de grip interno, quando submetidos a ensaios in mecânicos, com testes de torção. Procurou-se também verificar o tipo de dano provocado pelo excesso de carga sobre o sistema através de avaliação macroscópica direta dos espécimes pós ensaio

MATERIAL E MÉTODOS

Neste estudo, foram avaliados 03 sistemas de grip interno, com diferentes coenxões e um sistema convencional de montador com hexágono externo, como parÂmetro. Dividiu-se as amostras em 06 gruposForam avaliados os seguintes sistemas:

Sistemas de grip interno - Implantes de hexágono externo

Grupo 1- Sistema Implantes Bonelike Hexágono externo (4.0mm de diâmetro) e chave stargrip

Grupo 6 - Sistema Implantes MKII TiUnite Nobel Biocare Hexágono externo (3,75mm de diâmetro) e chave stargrip Implantes de conexão morse Grupo 2- Sistema Implantes Bonelike Cone morse (4,0mm de diâmetro) e chave hexagonal interna Grupo 3- Sistema Implantes Bonelike Cone morse (3,25mm de diâmetro) e chave hexagonal interna

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Implantes de Cenexão interna tipo Certain Grupo 5 - Sistema Implantes Biomet 3i Conexão Certain (4,0mm de diâmetro) e chave hexagonal interna Sistema convencional com montador Grupo 4 - Sistema Implantes Biomet 3i Osseotite (4,0mm de diâmetro) Hexágono externo com montador e broca transportadora verificar nome dos implantes e das brocas, além dos tamanhos das brocas...

Foram escolhidos estes sistemas para avaliação de diversos fatores que podem interferir na resitência dos diferentes sistemas, a saber, tipo de conexão, empresa (material e usinagem), diâmetro do implante (espessura da parede) e área de contato de grip interno. Utilizou-se como parâmetro o sistema convencional de implante/montador que utiliza de broca transportadora para sua inserção, sendo que neste caso os três elementos constituíram o sistema a ser testado. Nos outros apenas dois, uma vez que a broca transportadora conecta diretamente sobre o implante.

Para o estudo, foram empregados cinco (5) implantes adquiridos comercialmente das empresas mencionadas, com respectivas chaves de inserção, de modo a compor 5 amostras de cada sistema. Optou-se por implantes de 13 mm de comprimento, que permitiram excelente adaptação na máquina de ensaio. Da mesma forma empregadas chaves novas, de uso exclusivo para o trabalho e descartadas após os testes, conforme indicado pelas respectivas empresas fornecedoras. Da mesma forma, as chaves tiveram uso único compondo um sistema, uma vez que o fator limítrofe poderia ser a mesma.

O objetivo destes ensaios foi submeter os espécimes à força de torção, para determinação do torque de ruptura, ângulo na ruptura, torque de escoamento em dois graus e torque máximo, baseando-se na (s) norma (s):

- ASTM F543:2007 (Standard Specification and Test Methods for Metallic Medical Bone Screws) – Anexo A1 (Test Method for Determining the Torsional Properties of Metallic Bone Screws). Os parâmetros empregados no ensaio foram seis: 1) Equipamento de ensaio = Termomec Ortho; 2)Velocidade de ensaio = 2rpm; 3) Temperatura = 23,30_C; 4) Fios de Rosca Expostos (parte exposta do implante aferida através do número de roscas) = 5 fios; 5) Comprimento Exposto = aproximadamente 3.8mm; 6)Instrução interna – META-261. Tabela 1 e Figura 1 Tabela 1 - Parametros empregados no ensaio Equipamento de ensaio Termomec Ortho

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Velocidade de ensaio 2 rpm Temperatura 23,3 ⁰C Fios de Rosca Expostos 5 fios Comprimento Exposto – “L” (ver Figura 1) 3,8 mm Instrucao Interna META-261 Figura 1 – Ilustracao esquemática geral do ensaio Os testes foram realizados em laborátorio certificado do CCDM (Centro de caracterização e desenvolvimento de materiais) da Universidade Federal de São Carlos UFSCAR/DEMa .

Os valores obtidos durante os testes, no momento de ruptura do sistema foram tabulados e submetidos a análise estatística. Da mesma forma, após a remoção dos espécimes do aparelho de teste, procurou-se analisar o fator limítrofe de resistência, implante, chave ou ambos, verificando, onde houve a ruptura.

RESULTADOS

Os resultados são expresso a seguir nas tabelas de médias, sendo que para as mesmas foi empregada análise estatística de Variância complementada pelo Teste de Comparações Múltiplas de Tukey, ao nível de significância de 5%.

O desempenho entre os seis grupos pesquisados modificou-se segundo as variáveis.

Quanto à variável torque de ruptura (N.m) o Grupo 5 apresentou uma média estatisticamente significante mais alta (2,65 N.m), seguido, respectivamente, pelo Grupo 4 (2,18 N.m), Grupo 2 (1,80 N.m) e, por último, com igual significância o Grupo 1 (1,32 N.m), Grupo 6 (1,32 N.m) e Grupo 3 (1,19 N.m). Tabela 2

Quanto à variável deformação angular (⁰), o Grupo 5 (93,3⁰) foi o único que demonstrou resultado estatisticamente significante maior que os demais Grupos. Tabela 3

Em relação ao torque de escoamento em 2⁰(N.m), o Grupo 5 (2,1 N.m) apresentou uma media estatisticamente significante mais alta, seguido pelo Grupo 4 (1,7 N.m). Após, com igual significância os Grupos 1 (1,5 N.m), 2 (1,5 N.m) e 6 (1,4 N.m) seguidos pelo Grupo 3 (1 N.m). Tabela 4

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Na ultima variavel analisada, o torque Maximo (N.m), o Grupo 5 (2,7 N.m) apresentou uma media estatisticamente significante mais alta, seguido pelo Grupo 4 (2,2 N.m). Após, com igual significância o Grupo 1 (1,7 N.m) e 2 (1,8 N.m) e por ultimo, também com igual significância o Grupo 3 (1,2 N.m) e 6 (1,4 N.m). Tabela 5

Tabela 2 – Torque de Ruptura (N.m)

Grupo Media Desvio-padrao Minimo Maximo

1 1,32 D 0,15 1,14 1,50 2 1,80 D 0,26 1,34 1,98 3 1,19 C 0,11 1,01 1,28 4 2,18 B 0,02 2,14 2,21 5 2,65 A 0,11 2,47 2,74 6 1,32 D 0,10 1,24 1,45

Médias seguidas de letras distintas diferem significativamente através da Análise de Variância complementada pelo Teste de Comparações Múltiplas de Tukey, ao nível de significância de 5%.

Tabela 3 – Deformacao Angular Ruptura (⁰)

1 39,9 B _7,2 _31,29 _47,11 2 46,9 B _6,3 _39,38 _56,95 3 38,1 B _2,3 _35,16 _41,48 4 29,04 B _1,3 _27,77 _30,59 5 93,37 A _44,3 _38,67 _131,48 6 31,9 B _6,9 _19,69 _35,86

Tabela 4 – Torque Escoamento em 2⁰ (N.m)

1 1,5 C _0,15 _1,4 _1,7 2 1,5 C _0,09 _1,4 _1,6 3 1,1 D _0,06 _1,0 _1,1 4 1,7 B _0,13 _1,5 _1,9 5 2,1 A _0,05 _2,1 _2,2 6 1,4 C _0,15 _1,3 _1,6

Tabela 5 – Torque Maximo (N.m)

1 1,7 C _0,16 _1,53 _1,93 2 1,8 C _0,24 _1,47 _2,08 3 1,3 D _0,09 _1,11 _1,33 4 2,2 B _0,03 _2,19 _2,25 5 2,7 A _0,10 _2,61 _2,87 6 1,4 D _0,13 _1,30 _1,65

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Na variável deformação angular (⁰), todos os Grupos obtiveram desempenho similar sem diferenca estatisticamente significante, exceto o Grupo 5 (Certain) o qual teve também o melhor desempenho nas outras três variáveis seguido pelo Grupo 4 (Biomet 3i hexagono externo).

Para o torque de escoamento em 2⁰ (N.m), o Grupo Bonelike 1 e 2 apresentou desempenho semelhante ao Grupo 6 (Nobelbiocare), ou seja, sem diferença estatisticamente significante. Porem, o Grupo Bonelike 3 apresentou valor estatisticamente significante menor. Analisando o torque máximo (N.m), o Grupo Bonelike 1 e 2 apresentou valores superiores estatisticamente significantes em relacao ao Grupo 6 (NobelBiocare) o qual não apresentou nenhum resultado estatisticamente significante em relação ao Grupo Bonelike 3. Da análise macroscópica dos espécimes, foi possível verificar padrão muito homogêneo de dano, dependendo do tipo de conexão:

- no sistema convencional, grupo 4, onde se emprega montador, foi possível verificar grande dano ao hexágono do implante, sofrendo, inclusive, fratura e separação em relação ao longo eixo do implante (figs 1 e 2).

- em todos os grupos de grip interno, houve dano as paredes do implante e desgaste da ponta ativa das chaves. No grupo 5, todos os espécimes apresentaram lesão do hexágono interno e da ponta ativa da chave, facilmente evidenciado pela alteração de coloração destas superfícies (fig 3 e 4).

- os sistemas de hexágono externo com star grip apresentaram desgaste nas pontas ativas das chaves e dano ao hexágono (Figs 5, 6 e 7). Em algums espécimes, de ambos os grupos 1 e 6, houve, inclusive a ruptura da sua parede, dano importante do implante (Fig 8). - os sistemas de cone morse 2 e 3 aparentemente apresentaram menor deformação do implante (Figs. 9 e 10), provavelmente pelo fato da área de conexão não receber carga . As chaves apresentaram desgastes em suas arestas (Fig. 11). Visualmente as paredes dos implantes de menor diâmetro sofreram mais deformação. DISCUSSÃO

Diversos artigos comparam sistemas de implantes e também mensuram a

estabilidade inicial através do torque de instalação (TI) e do quociente de estabilidade inicial (ISQ) em diferentes tipos de osso [2, 3, 7, 10, 17]_{. As empresas tem} desenvolvido diferentes tipos de conexões e sistemas de inserção, sugerindo técnicas de subfresagem e compactação óssea, visando o bom travamento dos implantes. A não identificação (diagnóstico correto) da qualidade óssea pode induzir erros no sentido de excesso de torque de inserção. Nestes casos, pode ocorrer ruptura ou dano da chave de inserção, lesão do implante na área de apoio da chave (normalmente caracterizada por hexágonos), comprometendo a até inviabilizando o término do seu aparafusamento. Sabe-se que o correto

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posicionamento cervico-apical é fundamental em áreas de reabilitação estética. Implantes superficiais ou com dano em sua plataforma podem comprometer a resolução protética. Não se verificou, entretanto, relatos de estudos comparativos da resistência dos diferentes sistema disponíveis ao torque aplicado para inserção. [2, 6, 8, 10, 11, 12]

Pelos resultados, pode-se fazer uma análise em função das variáveis estudas: tipo de conexão, empresa fornecedora, tamanho do implante e local de stress. Em relação ao local de stress, verificou-se um comportamento homogêeneo em todos os grupos, onde tanto as chaves quanto das paredes dos implantes sofreram deformação. No sistema convencional de hexágono externo com montador, o dano a cabeça do implante foi maior talvez devido a natureza da liga do implante estudado, grande área de contato com o montador e maio fragilidade de parede do hexágono. Neste grupo, em nenhum espécime a chave transportadoras foi danificada, apenas o montador e hexágono do implante. Comparativamente, os implantes com chave de grip interno sofrem menos deformação, embora também tenha se observado alterações das áreas de hexágono, com deformações e rupturas que inviabilizariam conexão protética. Cabe ressaltar que os implantes de conexão morse, não apresentaram alteração da área de contato com o intermediário, uma vez que o grip interno fica abaixo da mesma. Este sistema, não utiliza da área lisa (morse) para apoio de inserção. O mesmo não acontece com os implantes de conexão interna certain e externa com montador ou star grip. Ambos podem apresentar lesão do hexágono de apoio, o que pode colocar limites na reabilitação protética. O fato se torna mais crítico em grips internos de hexágono externo, onde se pretende realizar prótese unitária. Nestes casos a integridade do hexágono é fundamental, e torques excessivos devem ser evitados independentemente do sistema utilizado.

Em relação ao tipo de conexão, quando se emprega hexágono externo, a utilização de uma chave de grip interno restringe a área de contato entre a mesma e o implante. Sistemas como o star grip possuem comparativamente com implantes de hexágono interno, menor área de apoio,o que pode explicar a grande diferença encontrada entre o sistema certain e os outros de grip interno. Notadamente a área de apoio da chave de inserção do certain é muito maior. Tal fator parece ter afetado também os implantes de conexão morse devido ao seu desenho específico, ou seja, a chave não utiliza a área de conexão morse, restringindo sua dimensão ao hexágono interno da base, de dimensão reduzida. Por este motivo, apresentou valores semelhantes aos de grip interno dos grupos 1 e 6. Assim, pode-se depreender que, quanto maior a área de contato entre a chave de inserção e as paredes internas do implante, mais eficaz será o sistema no sentido de oferecer maior resistência durante a inserção e possibilitar maior torque. Contudo, deve-se atentar para o ítem anterior de possibilidade de deformação das paredes dos implantes.

Quanto a variável empresa e modo de fabricação do implantes, parece que não existe qualquer diferença. Neste ensaio mecânico as diferenças entre dois sistemas star grip para hexágono externo, não apresentaram diferença estatísticamente significante, o que infere que a mecânica do sistema é preponderante em relação ao método de fabricação. Note-se que foram empregados implantes com dimensões diferentes (3,75 e 4mm) com desenho de

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grip e plataforma semelhantes. A maior dimensão do corpo do implante não ofereceu nenhuma vantagem significante em relação a resistência qaundo se aplica a chave de inserção.

Ainda em relação as dimensões do implante, procurou-se comparar os grupos 2 e 3 onde mesmo diâmetro de chave foi empregada em implantes com diâmetros diferentes. Assim, a área de apoio foi a mesma, variando apenas a espessura das paredes da fixação. Os resultados que demonstram vantagem em relação aos implantes de 4,0mm, associado ao exame das peças de 3,25mm, que demonstram alteração dimensional da cabeça, indicam a necessidade de evitar sobrecarga em sistemas mais frágeis. Pode-se incluir neste ítem os hexágonos externos com sistema stargrip.

A importância desses estudos comparativos mecânicos, reside na obtenção de informações dos limites dos diferentes tipos de sistemas, com grande relevância clínica. Obviamente, os valores mínimos de resistência obtidos no estudo são muito superiores aos valores máximos indicados de aplicação de carga no momento da instalação das fixações. Não se recomenda a utilização de torques excessivos, principalmente pela possibilidade de deformação das plataformas de assentamento dos implantes e áreas de conexão. Deve-se considerar, no entanto, que este estudo, baseado em normas técnicas, foi realizado com força axial, com manutenção da compressão da chave (principalmente as de grip interno) pela máquina de ensaio contra os implantes. Na prática clínica, com as limitações de acesso, os valores necessários para deformações podem ser menores por efeito de força de cisalhamento, uma vez que os implantes, tem eixos de inserção muito variados. Desta forma, pode-se inferir que do conhecimento e experiencia em manipulação de tecido ósseo, com diagnóstico correto de sua densidade, pode-se optar pela melhor relação do diâmetro de fresagem/diâmetro do implante a ser instalado, o que proporciona boa estabilidade com objetivo de evitar sobrecarga mecânica e risco e de deformação. CONCLUSÃO No presente estudo, após aplicação de teste de resistência a torção em diferentes sistemas de implantes se verificou que: - a área de contato entre a chave (montador) utilizado para inserção do implante influencia a resistência do sistema. Implantes de hexágono interno co maior área e hexágono externo empregando montador apresentaram alta resistência a inserção, quando comparados a outros sistemas de hexágono menor e grip interno - aplicação de grip interno é influenciada pela espessura de parede do implante e aparentemente quanto mais frágeis maior a posisbilidiade de deformação e menor a resistência do sistema - deve-se evitar excesso de torque de inserção devido ao risco de deformação da plataforma de assentamento e conexão. -

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AGRADECIMENTOS A Biomet 3i do Brasil pela cessão dos materiais empregados neste estudo. REFERÊNCIAS 1. Neugebauer J, Scheer M, Mischkowski RA, An S, Karapetian VE, Toutenburg H, Zoeller J. Comparison of torque measurement and clinical handling of various surgical motors. Int J Oral Maxillofac Implants 2009; 24: 469-476.

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