UNIVERSIDADE POSITIVO MESTRADO PROFISSIONAL EM ODONTOLOGIA CLÍNICA

UNIVERSIDADE POSITIVO

MESTRADO PROFISSIONAL EM ODONTOLOGIA CLÍNICA

DISTRIBUICÃO DO ESTRESSE GERADO POR FORÇAS AXIAIS

OU OBLÍQUAS SOBRE IMPLANTES TRANSMAXILAR

HORIZONTAL E CONE MORSE ACOPLADOS A DIFERENTES

MODELOS PROTÉTICOS

GUILHERME WALTER LOWRY NETO

Dissertação apresentada à Universidade Positivo como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Odontologia, pelo programa de Mestrado Profissional em Odontologia Clínica.

Orientador: Prof. Dra. Carmen Lucia Mueller Storrer

Este trabalho de pesquisa foi realizado no Laboratório de Pesquisa e Desenvolvimento

DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho aos meus pais, minha namorada e minha irmã são realmente as pessoas que me motivam ao máximo a alcançar meus sonhos, independente do caminho que devo tomar.

AGRADECIMENTOS

A minha orientadora, Professora Doutora Carmen Lucia Mueller e ao meu coorientador Professor Doutor João César Zielak, por ser sempre estarem presentes nos momentos de dúvidas e correria, e por exigirem de mim nada menos do que o meu melhor, sem a orientação de vocês não seria possível chegar até aqui.

Aos meus pais, James Walter Lowry Neto e Rosane de Fatima Lehmkuhl Lowry pelo carinho, pela paciência e pelo incentivo de me tornar quem eu sou.

À minha namorada, Fernanda Regina Meister, pela paciência nos momentos de ansiedade, pelo incentivo nos momentos de desanimo e por amor que me foi dado.

À Universidade Positivo pela excelência tanto no espaço fornecido como na equipe de coordenadores e de docentes.

EPÍGRAFE

“Eu sei o preço do sucesso: dedicação, trabalho duro, e uma incessante devoção às coisas que você quer ver acontecer”

Lowry Neto GW. Distribuição do estresse gerado por forças axias ou oblíquas sobre implantes transmaxilar horizontal e cone morse acoplados a diferentes modelos protéticos [Dissertação de Mestrado]. Curitiba: Universidade Positivo; 2019.

RESUMO

O objetivo foi avaliar a distribuição de estresse gerado por forças axiais ou oblíquas sobre implantes transmaxilar horizontal (HTM) e cone morse (MTa) acoplados a modelos protéticos através da análise fotoelástica. Foram confeccionados 28 corpos de prova (14 do grupo HTM e 14 do grupo MTa) com 3 modelos protéticos: barra metálica simples, barra metálica revestida com dentes em resina acrílica e barra metálica com projeções oclusais. As cargas axiais ou oblíquas de 200 e 400N foram aplicadas em cantiléver e ao centro da barra. A distribuição de estresse foi calculada pela área da magenta utilizados os programas Photoshop e ImageJ. Foram aplicados 2 testes estatísticos (ANOVA e Tukey) (! = 0,05). Na primeira análise, foram considerados as variáveis: tipo do implante, direção e posição de carga. Para segunda análise: posição de carga, tipo de implante e prótese. Comparado os grupos de implantes, o grupo MTa teve maior distribuição de estresse sob 200N em axial cantiléver, oblíquo cantiléver e oblíquo centralizado (p < 0,05) e para 400N em oblíquo cantiléver e oblíquo centralizado (p < 0,05). Quando comparada a direção das cargas (axiais e oblíqua) a distribuição de estresse foi maior quando aplicadas cargas axiais (p < 0,05). No grupo HTM (400N) a direção das cargas axiais teve maior distribuição de estresse (p < 0,05). No grupo MTa (400N) a distribuição foi maior quando aplicada a carga axial-cantiléver que a oblíqua-centralizada (p < 0,05). Não houve diferença estatística em relação à posição da carga nos dois grupos analisados e modelos protéticos (p > 0,05).

O grupo HTM teve uma distribuição de estresse menor que o MTa. O seu uso pode ser justificado pela necessidade de uma menor altura óssea vertical.

Lowry Neto GW. Stress generated under axial or oblique loads on horizontal transmaxillary and morse tapper implants coupled to different prosthetic models [Dissertação de Mestrado]. Curitiba: Universidade Positivo; 2019.

ABSTRACT

The objective was to evaluate the stress distribution generated by axial or oblique loads on horizontal transmaxillary (HTM) and morse tapper (MTa) implants coupled to prosthetic models through photoelastic analysis. 14 specimens from the HTM group and 14 from the MTa group were made with 3 different prosthetic models. The axial or oblique loads of 200 and 400N were applied in cantilever and to the center of the bar. The stress distribution was calculated by the magenta area using the Photoshop and ImageJ software’s. Two statistical tests were applied (ANOVA and Tukey) (α = 0.05). In the first analysis, the variables considered were: implant type, direction and load position. For second analysis: loading position, type of implant and prosthesis. When compared the implants type, the MTa group had a higher stress distribution under 200N in axial cantilever, oblique cantilever and centralized oblique (p <0.05) and for 400N in oblique cantilever and centralized oblique (p <0.05). When the load direction was compared, the stress distribution was higher when axial loads were applied (p <0.05). In the HTM group (400N) the axial loads had higher stress distribution (p <0.05). In the MTa group (400N) the distribution was higher at axial-cantilever load than the oblique-centralized load (p <0.05). There was no statistical difference regarding the position of the load and prosthetic models (p> 0.05). It can be concluded that the HTM group had a lower stress distribution than the MTa. It’s use may be justified by the need for a lower vertical bone height.

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO

A perda dentária é um problema recorrente na população brasileira. Dados do programa Saúde Bucal Brasil (2012) revelam que, 0.2% dos jovens (15-19 anos) necessitam de reabilitação com prótese total superior, dos adultos (35-44 anos) 9,1% e dos idosos (65 a 74 anos) 63,1% (SB Brasil, 2012).

A perda dentária pode ocorrer devido a fatores naturais tais como idade, negligência, acidentes, falta de acesso a uma saúde adequada, doenças periodontais ou fatores intrínsecos. De fato, a perda de dentes interfere na qualidade de vida do indivíduo, visto que afeta sua interação social (Cardoso et al., 2016; Ribeiro et al., 2016). Frente a isso, tanto a prótese dentária quanto o implante dentário se mostram eficientes para reabilitação funcional e estética destes indivíduos. Nas últimas décadas, estudos longitudinais revelam uma taxa de sobrevivência de implantes instalados de 100% (Pozzy et al., 2014) em três anos e 97,2% (Esposito et al., 2016) em cinco anos, em função, ou seja, submetidos a carga, em boca.

Mesmo tendo bons resultados com estas reabilitações, podem surgir fatores limitantes que devem ser levados em consideração no momento da reabilitação. O principal fator é a reabsorção óssea posterior, que é comum em pacientes com edentulismo posterior não reabilitados ou com próteses mal adaptadas (Jemt, 2018). Nos casos de maxila atrófica, as opções de tratamento são procedimentos de enxertia para recuperação do volume ósseo, permitindo a instalação de implantes com dimensões seguras. A técnica de enxertia pode ser realizada com ou sem o auxílio de biomateriais. A taxa de sobrevivência de implantes instalados com técnicas de enxertia sem biomaterial é de 98% (Yan et al., 2014), semelhante à

técnica de enxertia com biomaterial 93 a 100% (Martines et al., 2015). No entanto, os enxertos ósseos podem aumentar o custo da cirurgia e o tempo de tratamento. Além disso, os procedimentos de enxertia podem ter complicações durante o ato cirúrgico ou até mesmo no período de pós-operatório, comprometendo o sucesso dos próprios procedimentos de enxertia ou até mesmo da osseointegração do implante (Zavanelli et al., 2011).

A fim de superar a escassez óssea maxilar, diminuindo a necessidade de enxerto ósseo um novo modelo de implante foi proposto e desenvolvido: chamado de implante transmaxilar horizontal (HTM). Esse implante longo é posicionado de maneira transversal em maxila, do pilar canino até a tuberosidade da maxila. Para sua instalação, é necessário um guia cirúrgico que permite o posicionamento correto do implante. O implante transmaxilar horizontal desenvolvido permite que sejam instalados 3 minipilares perpendicularmente ao seu longo eixo.

Quanto aos implantes dentários, além dos fatores biológicos, devem ser considerados os fatores físicos e os mecânicos (Markarian et al., 2007; Bernardes et al., 2009). Para avaliar a eficiência de um modelo de implante são necessários testes in vitro que permitam a análise do seu comportamento biomecânico, comparando-o com outros modelos de comportamento biomecânico já definido (Turcio et al., 2009).

Nos testes biomecânicos pode-se observar regiões onde existem maiores concentrações de estresse quando os implantes são submetidos a cargas. As regiões que apresentam uma concentração de estresse estão sujeitas a complicações, como por exemplo, fratura de implante, fratura de componente protético ou das próteses

sobre implantes. A metodologia de avaliação com teste de fotoelasticidade pode ser interessante em análises de implantes sob cargas (Galvão et al., 2016).

A análise fotoelástica é baseada na propriedade de transparência dos materiais, que permitem a produção de imagens com diferentes franjas de cores quando submetidos a carga e visualizados à luz polarizada (Galvão et al., 2016). O método pode disponibilizar uma avaliação quantitativa da distribuição de estresse. Sabe-se por exemplo, que a cor magenta (vermelho ao azul) representa uma faixa de transição nas duas primeiras franjas, e que uma menor área de magenta está relacionada a uma maior concentração de estresse e vise-versa (Zielak et al,. 2013; Zielak et al., 2015).

A partir de análise fotoelástica, estudos relacionados ao comprimento dos implantes, como por exemplo os implantes curtos, revelam que este tipo de implante concentra o estresse, especialmente quando a altura e comprimento da prótese aumentam (Figueiredo et al., 2014). Sotto et al. (2015) demonstram com implantes curtos que, sob forças axiais, não existe diferença entre tipo de conexão protética de implantes de mesma dimensão, mas que em cargas oblíquas há um aumento de concentração na porção cervical dos implantes, sendo que o tipo hexágono interno produz menor distribuição de estresse do que a conexão do tipo cone morse.

Gehke et al. (2016) demonstram que o implante curto cônico apresenta uma distribuição de estresse mais uniforme do que o cilíndrico, sendo que há concentração de estresse na região cervical. Segundo Pimentel et al. (2017), o implante curto possui uma distribuição de estresse semelhante ao implante de comprimento convencional quando em diâmetro maior. Sabe-se também que o desenho das roscas pode influenciar a distribuição do estresse (Goiato et al., 2017).

Os implantes zigomáticos, que são conhecidos também como implantes transmaxilares inclinados ou verticais, acumulam maior concentração de estresse nos ossos e no arco zigomáticos, seguindo uma trajetória alvéolo-maxilar-zigomático-temporal (Alexandridis et al., 1981). Em estudo mais recente, relata-se que o implante zigomático posterior apresenta mais estresse do que o implante zigomático instalado mais anteriormente, concentrando estresse na região do ápice ao redor da órbita (de Moraes et al., 2016).

Baseando-se nos aspectos acima mencionados, fica clara a importância do desenvolvimento de estudos que avaliem, por análise fotoelástica, a biomecânica do implante transmaxilar horizontal. Até o presente momento, não existe na literatura avaliação do implante transmaxilar horizontal por fotoelasticidade.

Desta forma, o objetivo deste estudo foi avaliar, por meio de análise fotoelástica, a distribuição de estresse gerado a partir de cargas axiais ou oblíquas em implantes transmaxilar horizontal (HTM) e cone morse (MTa) acoplados a diferentes modelos protéticos.

Para este estudo foram elaboradas quatro hipóteses, a primeira hipótese a ser testada é que o implante transmaxilar horizontal possui distribuição de estresse semelhante aos implantes convencionais quando submetido a cargas, a segunda A distribuição de estresse é maior quando submetido a cargas axiais do que cargas oblíquas, a terceira hipótese é que a distribuição de estresse é maior quando submetido a cargas no centro da prótese do que cargas em cantiléver e a quarta é que a distribuição de estresse é semelhante quando acoplado a barra metálica simples e em barra metálica revestida com dentes de resina acrílica.

PROPOSIÇÃO

O objetivo deste estudo foi avaliar, por meio de análise fotoelástica, a distribuição de estresse gerado sob cargas axiais (AX) e oblíquas (OB) em implantes transmaxilar horizontal (HTM) e cone morse (MTa), acoplados a barra metálica níquel-cromo (MB) ou barra metálica revestida por dentes de resina acrílicab(AR). As hipóteses a serem testadas são:

i. A distribuição de estresse é semelhante entre os implante transmaxilar horizontal e cone morse quando submetido a cargas.

ii. A distribuição de estresse é maior quando submetido a cargas axiais do que cargas oblíquas.

iii. A distribuição de estresse é maior quando submetido a cargas no centro da prótese do que cargas em cantiléver.

iv. A distribuição de estresse é semelhante quando acoplado a barra metálica simples e em barra metálica revestida com dentes de resina acrílica.

MANUSCRITO

Stress distribution generated by axial or oblique loads over horizontal and morse tapper implants coupled to different prosthetic models1

Introduction

Tooth loss interferes in the individual's quality of life affecting social interaction.1,2 _{Faced with this, dental prosthesis and the dental implant are viable} alternatives for functional and aesthetic rehabilitation. In the last decades, longitudinal studies have shown a survival rate of 100%3 _{and 97.2%}4 _{for dental morse tapper implants} installed. However, despite this high survival rate, limiting factors can arise and must be considered at rehabilitation. Undoubtedly, the main factor is posterior bone resorption, common in long period of edentulism.5

In cases of atrophic maxilla, grafting procedures are indicated for recovery of bone volume, allowing the installation of an implant with normal dimensions. The grafting technique can be performed with or without biomaterials6,7_{. The survival rate of implants} installed with grafting techniques without biomaterial was 98%, similar to grafting technique with biomaterial 93 to 100%.6,8

Implant models are developed in order to avoid grafting procedures, reducing morbidity, cost and time of treatment, such as short implants and zygomatic implant. A new implant model was developed in order to minimize these variables, called horizontal transmaxillary implant, positioned from canine pillar to the maxillary tuberosity (4.3 x 30 mm), allowing the installation of 3 abutments.

In order to validate the efficiency of a new implant model that avoids the surgical procedure of bone grafting, in vitro tests are necessary to analysis of its biomechanical behavior and to compare it with other models of implants with biomechanics well defined9,10_{. For this it`s necessary to know other factors besides biological, physical and} mechanical factors must be considered.11,12

At the biomechanics tests, it can be observed regions where there are higher stress concentrations when submitted to loads. These regions that had a stress concentration are subject to complications, such as implant fracture, fracture of prosthetic component or implants. The photoelastic analysis allows to measure the stress distribution of the implant under load. This analysis depends on the fringing properties of transparent rigid resin objects when subjected to loading and visualized under polarized light. The measurement is performed around the analysis of magenta (transition between red-blue colors). A small magenta area is related to a higher concentration of stress while a larger area is related to a lower concentration of stress. These measures allow quantification of stress distribution data.13-15

Until the present moment there are no photoelastic analysis study in the literature, with transmaxillary horizontal implant.

The main objective of this study was to evaluate, by photoelastic analysis, the stress distribution, in morse tapper and transmaxillary horizontal implants, under axial and oblique load and under different prosthetics models. There are four hypothesis in this

study, the first is that the horizontal transmaxillary implant has similar stress distribution to the morse tapper implants, the second hypothesis is that axial load had greater stress distribution than oblique loads, the third hypothesis is that centralized loads had greater stress distribution than cantilever and the fourth hypothesis is that metallic bar stress distribution was similar to metallic bar lined with acrylic tooth.

Materials and Methods

For this study, 2 implant models (Kopp Implants - Dental Implant System, Curitiba, Paraná, Brazil) were selected to compose 2 different groups: horizontal transmaxillary implant (HTM) group (1 implant 4.3 x 30 mm) (Figure 1) and morse tapper screw implant (MTa) group (2 implants 4.3 x 11 mm and 1 implant 4.3 x 8 mm) that were included in rigid photoelastic resin blocks (Rigid G4, Polipox, São Paulo, SP, Brazil) with dimensions of 40 x 50 mm, with their respective 3 minipillars screw (5 mm) (Kopp Implants - Dental Implant System, Curitiba, Paraná, Brazil) attached to the implant with the platform at the surface of the block of photoelastic rigid resin. Were made 14 specimens from each group. Both groups have the same amount of implant surface area, same implant configuration, both are cylindrical, morse tapper connection, and have same surface treatment.

Figure 1. horizontal transmaxillary implant (4.3 x 30 mm), with the respective 3 minipillar screw (5 mm) and * indicates installation key.

For this study three prosthetic models were made: a simple metal bar to apply axial loads, a metal bar with the same material with occlusal projections to apply oblique loads, and a metal bar lined by acrylic resin teeth to apply axial loads, it was applied loads in center and cantilever to all prosthetic models (Figure 2).

Figura 3. black arrow refer to loads applied; (A) metalic bar with centralized and cantilever loads; (B) metallic bar with oclusal projections bar with centralized and cantilever loads (oblique load 20º); (C) metallic bard lined with acrylic resin tooth with centralized and cantilever loads.

The test was performed in an universal testing machine (DL30000, EMIC, São Jose dos Pinhais, Paraná, Brazil) coupled to a polariscope (Optovac, Osasco, SP, Brazil) with a continuous compression of 0-550 N and 0.4 mm/min, with 5 repetitions in each specimens. The stress fringes produced inside specimens were photographed with a digital camera (Canon 3Ti; Canon, Melville, NY, USA) with a 105 mm macro lens (Sigma, Ronkonkoma, NY, USA) at 200 and 400 N, coupled in a metallic structure that allowed the standardization of the photograph.

*

After the data collection, Adobe Photoshop 2018 software (San Jose, California, USA) was used to select the magenta color from each photograph and transfer the magenta color to a new white background image. With the already separated magenta, ImageJ software was used, where an image with a millimeter ruler was used to transfer the scale from pixel2 _{to mm}2_{, after setting the scale the magenta area was calculated using} "color treshhold" and setting the upper bright bar to 153 and the lower bar to 249, and the magenta area was selected despite the irregularities, so the magenta area was measured in all images (Figure 3).

In the photoelastic analysis, it is understood that a larger magenta area represent a higher stress distribution and a smaller area represent a higher concentration of stress.

For statistical analysis, two ANOVA two-way tests (α = 0.05) were performed, in the first analysis the first variable was type of implant and the second was direction and position of load, and in the second analysis the first variable was position of the load and the second type of implant and prosthesis. After the ANOVA test, a Tukey post-test (α = 0.05) was performed to fiend where were the differences.

Figure 3. (A) Horizontal transmaxillary implant (HTM Group) coupled with nickel-chromium metal bar lined with acrylic resin teeth prosthetic type under centralized axial load (AX-CE) of 200 N; (B) Software-selected stress transition area (Adobe Photoshop 2018). (C) Morse Tapper implant (MTa Group) coupled with nickel-chromium metal bar lined with acrylic resin teeth prosthetic type under centralized axial load (AX-CE) of 200 N; (D) Software-selected stress transition area (Adobe Photoshop 2018).

Results

When considering the implant type it was found statistical significance difference (p = 0.001). MTa group demonstrated higher magenta areas in the 200 N axial on cantilever load (AX-CA, p = 0.043), in the oblique on centralized load (OB-CE, p = 0.001) and on cantilever load (OB-CA, p = 0.001) the same result was found when the load increases to 400 N under the oblique centralized load (OB-CE, p = 0.001) or on cantilever load (OB-CA, p = 0.003) (Table 1).

A B

Considering the factor direction and position of load it was found statistical significance difference (p = 0.039).

A

It was not found statistical significance difference between the factor loading position (Table 2).

It was found statistical significance difference between the factor implant and prothesis type MTa and HTM being MTa-MB/ HTM-MB (p = 0.040), MTa-MB/HTM-AR (p = 0.004) and MTa-MTa-MB/HTM-AR/HTM-MB (p = 0.016) and MTa-MTa-MB/HTM-AR/HTM-MTa-MB/HTM-AR (p = 0.001); there was no difference regarding the prosthesis in the same implant (Table 2).

Table 1. Correlation between implant group, direction and position of load according to magenta area (mm2₎

Direction and Position of the load

Load

Groups

AX-CE

AX-CA

OB-CE

OB-CA

200 N

HTM

143.04 ± 56.91

_{148.65 ± 51.98}

_{119.75 ± 39.62}

_{100.98 ± 37.39}

MTa

170.17 ± 77.01

_{192.29 ± 44.03}

_{205.48 ± 50.31}

_{205.53 ± 82.94}

400 N

HTM

190.07 ± 48.59

_{181.13 ± 28.12}

_{120.19 ± 40.27}

_{118.88 ± 36.72}

MTa

204.53 ± 86.88

_{173,34 ± 49.25}

_{240.04 ± 88.05}

_{185.69 ± 57.58}

(HTM) horizontal transmaxillary implant; (MTa) morse tapper implant assembling; (AX) axial; (CE) centralized; (OB) oblique; (CA) cantilever. Two-way ANOVA with significance level of 0.05. Differents letters indicate statistically significant difference. Upper case letters refer to line comparison. Lower case letters refer to columns comparison.

Table 2. Correlation between implant type, prosthetic type and load position according to magenta area (mm2₎

Implant and Prosthetic Type

Load

Load

_Position

MTa-MB

MTa- AR

HTM-MB

HTM-AR

200 N

Central

170.17 ± 77.01

199.93 ± 63.21

143.04 ± 56.91

140.00 ± 80.33

Cantilever 192.96 ± 44.40

_{176.70 ± 73.00}

_{148.65 ± 51.98}

_{120.50 ± 58.16}

400 N

Central

204.53 ± 86.88

200.56 ± 59.28

190.07 ± 48.59

209.21 ± 10.17

Cantilever 173.34 ± 49.25

_{174.66 ± 61.97}

_{181.13 ± 28.12}

_{174.14 ± 49.87}

(MTa) morse tapper assembling; (HTM) transmaxillary horizontal implant; (MB) niquel-chomium metal bar; (AR) níquel-chomium metal bar lined with acrylic resin teeth. Two-way ANOVA with significance level of 0.05. Differents letters indicate statistically significant difference. Upper case letters refer to line comparison. Lower case letters refer to columns comparison.

Discussion

The hypothesis that the horizontal transmaxillary implant has similar stress distribution to the morse tapper implants was denied. When applied 200 and 400 N load in AX-CE and 400 N in AX-CA, the stress distribution of MTa and HTM groups was similar, but when analyzed under the OB load that are more similar to those found in mouth, the HTM presented lower distribution of stress than MTa, under the load of 200 N OB-CE MTa 205.48 mm2 _{and HTM 119.75 mm}2_{, OB-CA MTa 205.53 mm}2 _{and HTM} 100.98 mm2_{, when increasing load (400 N) OB-CE MTa 240.04 mm}2 _{and HTM 120.19} mm2_{, OBCA MTa 185.69 mm}2 _{and HTM 118.88 mm}2_{; MTa had a greater stress} distribution than HTM under oblique load, MTa implants have a higher length than HTM, then it is necessary to have a higher vertical height of the bone so it can be used, when using HTM as it is placed in horizontal position, it’s diameter became it’s length, so the necessary vertical bone height is much smaller than the MTa, the MTa group has a total of 11 mm of length and the HTM only 4.3 mm. Studies comparing the stress distribution between conventional implants and short implants have had the same result when using implants with normal size lengths, with conventional implants you have a higher stress distribution, but the amount of bone height required is higher than short implant, short implants with a higher diameter have a similar stress distribution them implants with normal length size16-18_.

The hypothesis that axial load had higher stress distribution than oblique loads was accepted. To analyze the direction of load we had a limitation in the study, it was not possible to apply oblique load under the metal bar with acrylic resin tooth, then it had to be used a metallic bar similar to the one used on axial loads but with projections

significance difference when under 400 N with HTM between AX and OB loads, so it could be observed that axial loads had a greater stress distribution than oblique loads, there are studies with short implants, which reached the same conclusion, when loads were applied in the oblique direction, it had a lower stress distribution than when axial loads are applied, clinically it is necessary to try to reach a position, as close as possible, from receiving axial loads.23 _{There are other studies where it was possible to observe the} same result, that as the increase of implant angulation there is an increase of stress concentration.24,25

The hypothesis that centralized loads had greater stress distribution than cantilever was denied. When evaluating the factor direction and position of load in the first analysis, under 200 N there was no statistical significance difference, when increasing load (400 N), it was founds statistical significance difference, despite the results found, it cannot be said that there is influence of the position of the load, because when evaluating the AX and OB loads individually, with just varying position there was no statistical significance difference between CE and CA and in the second analysis there was no statistical significance difference in the factor load position, there are studies where it can be observed that there was a higher stress distribution when using 3 implants for rehabilitation instead of only 219_{, in other study, it was found that when the cantilever is} increased there is a lower stress distribution20,-22_{, these studies lead us to interpret that the} cantilever used in this study was not long and that when using 3 morse tapper implants and 1 transmaxillary horizontal implant that allow the positioning of 3 abutments, had a reduction of the stress generated to the point of not being statistical significance.

The hypothesis that metallic bar stress distribution was similar to metallic bar lined with acrylic tooth was accepted. After knowing the effect of implant type,

applied to a metallic bar would be the same when applied to a metallic bar lined the acrylic tooth that are used clinically, so for that we had to make a comparison between the prothesis used in the first analysis and a prothesis with acrylic resin tooth. In the second analysis when comparing the factor prosthetic and implant type it was found statistical significance difference, despite the results found, there was no difference when compared the different prosthetic models within the same implant, so it cannot be affirmed that there is influence of the prosthetic model, the stress distribution was similar between the different prosthetic models, such result may be explained due to the fact that the prosthesis is united which generates a greater distribution of stress.

However, it was possible to observe that the statistically significant difference was between MTa and HTM independent of the prosthetic model used, the results found in the second analysis corroborated the ones found on first analysis. There are studies that analyzed the influence of prosthetic material at stress distribution, and it was observed a different result as the one found in this study, they could observe that the use of material with a higher elastic modulus there is a higher stress distribution. 26 _{In another study it} was possible to observe that the prosthetic material used influence the stress distribution on bone. 27

Conclusion

In this study, it can be concluded that the horizontal transmaxillary implant has a stress distribution equal to or lower than the morse tapper implant assembling, axial loads have a higher stress distribution them oblique loads, position of load and prosthetic models did not interfere at stress distribution.

Acknowledgments

We would like to thank all the members of the coordination group of the master's degree, all the teachers and the University Positivo (Curitiba, Paraná, Brazil), and Dr. Gino for providing support.

References

1- Cardoso RG, Melho LA, Barbosa GAS, Germano AR, Mestriner Junior W, Carreiro AFP. Impact of mandibular conventional denture and overdenture on quality of life and mastigatory efficiency. Braz. Oral Res. 2016 Oct;30(1):102.

2- Ribeiro CG, Cascaes AM, Silva AER, Seerig LM, Nascimento GG, Demarco FF. Edentulism, Severe Tooth Loss and Lack of Functional Dention in Elders: A study in Southern Brazil. Braz Dent J. 2016 May;27(3): 345-52.

3- Pozzi A, Tallarico M, Moy PK. Three-year post-loading results of a randomised, controlled, split-mouth trial comparing implants with different prosthetic interfaces and design in partially posterior edentulous mandibles. European journal of oral implantology. 2014 Apr;7(1):47-61.

4- Esposito M, Maghaireh H, Pistilli R et al. Dental implants with internal versus external connections: 5-year post-loading results from a pragmatic multicenter randomised controlled trial. European journal of oral implantology. 2016 Jan;9(2):129-41.

5- Jemt T. Implant survival in the edentulous jaw: 30 years ofexperience. Part II: A multivariate regression analysis related to treated arch and implant surface roughness. Int J Prosthodont 2018 Nov;31(6):531-39.

6- Martínes SP, Clatayud LM, Oltra DP, Mira BG, DiagoI MP. Indirect sinus lift without boné graft material: Systematic review and meta-analysis. J clin Exp Dent 2015 Apr;7(2):316-9.

7- Yan M, Liu R, Bai S, Wang M, Xia H, Chen J. Transalveolar sinus flor lift without bone grafting in atrophic maxilla: A meta-analysis. Sci Rep. 2018 Jan;8(1):1451.

8- Zavanelli RA, Guilherme AS, Castro AT, Fernandes JMA, Pereira RE, Garcia RR. Local and systemic factors related with the patients that could affect the osseointegration. Rev Gaúcha Odontol. 2011 Jan;59(1):133-46.

9- TurcioKH, Goiato MC, Gennari Filho H, dos Santos DM. Photoelastic analysis of stress distribution in oral rehabilitation. J Craniofac Surg. 2009 Mar;20(2):471-4.

10- Pesqueira AA, Goiato MC, Filho HG, Monteiro DR, Santos DM, Haddad MF, Pellizzer EP. Use of Stress Analysis Methods to Evaluate the Biomechanics of Oral Rehabilitation With Implants. JOral Implantol. 2014 Apr;40(2):217-28.

11- Markarian RA, Ueda C, Sendyk CL, Laganá DC, Souza RM. Stress distribution after installation of fixed frameworks with marginal gaps over angled and parallel implants: a photoelastic analysis. J Prosthodont. 2007 Mar;16(2):117-22.

Colorimetric photoelastic analysis of tension distribution around dental implants. 2013 Oct;10(4)318-25.

14- Zielak JC, Archetti FB, Scotton R, Filietaz M, Storrer CLM, Giovanini AF, Deliberador TM. Investigation of the infuence of design details on short implant biomechanics using colorimetric photoelastic analysis: a pilot study.2015 Nov;31(4)313-8.

15- Galvão GH, Grossi JA, Zielak JC, Giovanini AF, Furuse AY, Gonzaga ACC. Influence of Metal and Ceramic Abutments on the Stress Distribution Around Narrow Implants: A Photoelastic Stress Analysis. Implant Dent. 2016 Aug;25(4):499-503.

16- Demenko V, Linetskiy I, Nesvit K, Hubalkova H, Nesvit V, Shevchenko A. Importance of diameter-to-length ratio in selecting dental implants: A methodological finite element study. Comput Methods Biomech Biomd Engin. 2014 May;17(4):443-9.

17- Pimentel MJ, Silva WJ, Del Bel Cury AA. Short implants to support mandibular complete dentures photoelastic analysis. Braz Oral Res 2017 Feb;31(18)1-9.

18- Lemos CA, Verri FR, Junior JFS, Batista VES, Noritomi PY, Pellizzer EP. Splinted and Nonsplinted Crowns with Different Implant Lengths in the Posterior Maxilla by Three-Dimensional Finite Element Analysis. J Healthc Eng. 2018 Sep 3:3163096.

19- de Souza Batista VE, Verri FR, Almeida DA, Santiago Junior JF, Lemos CA, Pellizzer EP. Finite element analysis of implant-supported prosthesis with pontic and cantileverin the posterior maxilla. Comput Methods Biomech Biomed Engin. 2017 May;20(6):663-70.

20- Mazaro JV, da Silva CR, Filho HG, Zavanelli AC, de Mello CC, Lemos CA, Pellizzer EP. Stress Analysis of Axial and Tilted Implants in Full-arch Fixed Dentures Under Different Abutment Conditions. J Craniofac Surg. 2016 May;27(3):249-52.

21- de Medeiros RA, Goiato MC, Pesqueira AA, Vechiato Filho AJ, Bonatto LD, Dos Santos DM. Stress Distribution in an Implant-Supported Mandibular Complete Denture Using Different Cantilever Lengths and Occlusal Coating Materials.Implant Dent. 2017 Feb;26(1):106-11. 22- de la Rosa Castolo G, Guevara Perez SV, Arnoux PJ, Badih L, Bonnet F, Behr M.

Implant-supported overdentures with different clinical configurations: Mechanical resistance using a numerical approach. J Prosthet Dent. 2019 Mar;121(3):546.

23- Pellizzer EP, Falcón-Antenucci RM, Verri F, Goiato MC. Photoelastic Analysis of Stress Distribution With Different Implant Systems. J Oral Implantol. 2014 Apr;40(2):117-22.

24- Weinberg LA. Reduction of implant loading with therapeutic biomechanics. Implant Dent 1998;7:277-85.

25- Satoh T, Maeda Y, Komiyama Y. Biomechanical rationale for intentionally inclined implants in the posterior mandible using 3D finite element analysis. Int J Oral Maxillofac Implants 2005;20: 533-9 .

26- Datte CE, Tribst JP, Dal Piva AO, Nishioka RS, Bottino MA, Evangelhista AM, Monteiro FMM, Borges AL. Influence of different restorative materials on the stress distribution in dental implants. J Clin Exp Dent. 2018 May 1;10(5):439-44.

27- dos Santos MB, Caldas RA, Zen BM, Bacchi A, Correr-Sobrinho L. Adaptation of overdenture-bars casted in different metals and their influence on the stressdistribution: a laboratory and 3D FEA. J Biomech. 2015 Jan 2;48(1):8-13.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Neste estudo pode se concluir que o implante transmaxilar horizontal teve uma distribuição de estresse menor que o implante cone morse, as cargas axiais apresentaram uma maior distribuição de estresse do que as cargas oblíquas, as posições de aplicação de carga não interferiram na distribuição estresse, não houve diferença na distribuição de estresse entre os modelos protéticos. O uso deste implante pode ser justificado pela necessidade de menor altura do osso devido a ter um pequena altura, permitindo que ele seja usado na região da maxila atrófica, sem necessidade ou com pequenos procedimentos de enxertia.

.

REFERÊNCIAS

1- Brasil. Projeto SB Brasil. Resultados principais. Brasília: MS/Coordenação Nacional de Saúde Bucal. 51p. Disponível em URL: <http://dab.saude.gov.br/CNSB/sbbrasil/arquivos/projeto_sb2010_relatorio_fina l.pdf>. Acesso em: 13/03/2019.

1- Cardoso RG, Melho LA, Barbosa GAS, Germano AR, Mestriner Junior W, Carreiro AFP. Impact of mandibular conventional denture and overdenture on quality of life and mastigatory efficiency. Braz. Oral Res. 2016 Oct;30(1):102.

2- Ribeiro CG, Cascaes AM, Silva AER, Seerig LM, Nascimento GG, Demarco FF. Edentulism, Severe Tooth Loss and Lack of Functional Dention in Elders: A study in Southern Brazil. Braz Dent J. 2016 May; 27(3): 345-52.

3- Pozzi A, Tallarico M, Moy PK. Three-year post-loading results of a randomised, controlled, split-mouth trial comparing implants with different prosthetic interfaces and design in partially posterior edentulous mandibles. European journal of oral implantology. 2014 Apr;7(1):47-61.

4- Esposito M, Maghaireh H, Pistilli R et al. Dental implants with internal versus external connections: 5-year post-loading results from a pragmatic multicenter randomised controlled trial. European journal of oral implantology. 2016 Jan;9(2):129-41.

5- Jemt T. Implant survival in the edentulous jaw: 30 years ofexperience. Part II: A multivariate regression analysis related to treated arch and implant surface roughness. Int J Prosthodont 2018 Nov/Dec;31(6):531-39.

6- Yan M, Liu R, Bai S, Wang M, Xia H, Chen J. Transalveolar sinus flor lift without bone grafting in atrophic maxilla: A meta-analysis. Sci Rep. 2018 Jan; ;8(1):1451. 7- Martínes SP, Clatayud LM, Oltra DP, Mira BG, DiagoI MP. Indirect sinus lift

without boné graft material: Systematic review and meta-analysis. J clin Exp Dent 2015 Apr;7(2):316-9.

8- Zavanelli RA, Guilherme AS, Castro AT, Fernandes JMA, Pereira RE, Garcia RR. Local and systemic factors related with the patients that could affect the osseointegration. Rev Gaúcha Odontol. 2011 Jan/Jun;59(1):133-46

2 _{De acordo com a norma da Universidade Positivo, baseada no estilo Vancouver.}

9- Turcio KH, Goiato MC, Gennari Filho H, dos Santos DM. Photoelastic analysis of stress distribution in oral rehabilitation. J Craniofac Surg. 2009 Mar;20(2):471-4.

10- Markarian RA, Ueda C, Sendyk CL, Laganá DC, Souza RM. Stress distribution after installation of fixed frameworks with marginal gaps over angled and parallel implants: a photoelastic analysis. J Prosthodont. 2007 Mar/Apr;16(2):117-22. 11- Bernardes SR, de Araujo CA, Neto AJ, Simamoto Junior P, das Neves FD.

Photoelastic analysis of stress patterns from different implant-abutment interfaces. Int J Oral Maxillofac Implants. 2009 Sep/Oct;24(5):781-9.

12- Galvão GH, Grossi JA, Zielak JC, Giovanini AF, Furuse AY, Gonzaga ACC. Influence of Metal and Ceramic Abutments on the Stress Distribution Around Narrow Implants: A Photoelastic Stress Analysis. Implant Dent. 2016 Aug;25(4):499-503.

13- Zielak JC, Filietaz M, Archetti FB, Camati PR, Verbicaro T, Scotton R, Furuse AY, Gonzaga CC. Colorimetric photoelastic analysis of tension distribution around dental implants. 2013 Oct/Dec;10(4)318-25.

14- Zielak JC, Archetti FB, Scotton R, Filietaz M, Storrer CLM, Giovanini AF, Deliberador TM. Investigation of the infuence of design details on short implant biomechanics using colorimetric photoelastic analysis: a pilot study.2015 Nov;31(4)313-8.

15- Assunção WG, Barão VAR, Tabata LF, Gomes EA, Delbem JA, Santos PH. Biomechanics studies in dentistry: bioengineering applied in oral implantology. The Journal of Craniofacial Surgery 2009 Jul; 20(4):1173-7.

16- Figueirêdo EP, Sigua-Rodriguez EA, Pimentel MJ, Oliveira Moreira AR, Nóbilo MA, de Albergaria-Barbosa JR. Photoelastic analysis of fixed partial prosthesis crown height and implant length on distribution of stress in two dental implant systems. Int J Dent 2014 Oct;206723.

17- Sotto-Maior BS, Senna PM, da Silva-Neto JP, de Arruda Nóbilo MA, Del Bel Cury AA. Influence of crown-to-implant ratio on stress around single short-wide implants: a photoelasticstress analysis. J Prosthodont. 2015 Jan;24(1):52-6. 18- Gehrke SA, Frugis VL, Shibli JA, Fernandez MP, Sánchez de Val JE, Girardo

JL, Taschieri S, Corbella S. Influence of Implant Design (Cylindrical and Conical) in the Load Transfer Surrounding Long (13mm) and Short (7mm) Length Implants: A Photoelastic Analysis. Open Dent J 2016 Sep;30(10):522-30. 19- Pimentel MJ, Silva WJ, Del Bel Cury AA. Short implants to support mandibular

20- Goiato MC, de Medeiros RA, Sônego MV, de Lima TM, Pesqueira AA, Dos Santos DM. Stress distribution on short implants with different designs: a photoelastic analysis. J Med Eng Technol. 2017 Feb;41(2):115-21.

21- Alexandridis C, Thanos CE, Caputo AA. Distribution of stress patterns in the human zygomatic arch and bone. J Oral Rehabil 1981 Nov;8(6):495-505.

22- de Moraes PH, Olate S, Nóbilo Mde A, Asprino L, de Moraes M, Barbosa Jde A. Maxillary "All-On-Four" treatment using zygomatic implants. A mechanical analysis. Rev Stomatol Chir Maxillofac Chir Orale. 2016 Jan;117(2):67-71.

APÊNDICE 1 - METODOLOGIA

Seleção dos implantes

Para o estudo foram selecionados dois modelos de implantes: implante transmaxilar horizontal e implante cone morse screw (Kopp, sistema de implantes dental, Curitiba, Paraná, Brasil). O implante transmaxilar horizontal (4.3 x 30 mm) era de corpo cilíndrico com 3 interfaces cone morse (Figura 1A). Os implantes cone morse screw também eram de corpo cilíndrico e interface cone morse. Para o estudo foram selecionados 2 tamanhos diferentes de implantes cone morse screw: implante A: 4.3 x 11 mm e implante B: 4.3 x 8 mm (Figura 1B). Em cada implante cone morse e nas três interfaces do transmaxilar horizontal foi instalado um mini pilar screw com 5 mm de altura (Figura 1A e B).

Figura 1. (A) Implante transmaxilar horizontal (4.3 x 30 mm) com três mni pilares de 5 mm de altura. O asterisco (*) aponta a chave para instalação do implante transmaxilar horizontal; (B) 2 implantes cone morse 4.3 x 11 mm e 1 implante central de 4.3 x 8 mm, com seus respectivos mini pilares de 5 mm de altura;

Confecção dos corpos de prova

Foram adquiridos 28 blocos de acrílico rígido transparente de 40 x 50 mm. Em cada bloco foram realizadas perfurações para serem inseridos os implantes com os componentes protéticos (Figura 2). Para o implante transmaxilar horizontal, a perfuração foi de 40 mm de profundidade, possibilitando a fixação do implante ao centro do bloco e perfurações verticais para instalação dos três componentes protéticos tendo em vista que a plataforma do mini pilar foi posicionado no mesmo nível da superfície do bloco de acrílico (Figura 2A).

A B A

=

*

A

Para o grupo dos implantes cone morse, foram feitas apenas 3 perfurações na vertical, sendo as perfurações das extremidades com 17 mm de profundidade e perfuração central com 14 mm (Figura 2B), mantendo a mesma distancia das perfurações realizadas nos blocos do implante transmaxilar horizontal para os minis pilares. Os implantes foram fixados com cera mantendo a plataforma do mini pilar ao nível da superfície do bloco de acrílico.

Após a fixação dos implantes com cera ao bloco de resina acrílica, foram posicionados transferentes de moldeira fechada (DSP Biomedical, Campo Largo, Paraná, Brasil), em todos mini pilares (Figura 2D). Assim foi confeccionado uma caixa utilizando placa cristal quadradas 3 mm de espessura rígida (Bio-Art, São Carlos, São Paulo, Brasil), deixando apenas uma extremidade aberta. Foram posicionados e colados os blocos de resina acrílica já montados com os transferentes (Figura 3A).

Figura 2. Blocos de resina acrílica transparente (40 x 50 mm); (A) Bloco com perfurações na horizontal para o implante transmaxilar horizontal e na vertical para mini pilares protéticos; (B) Bloco com 3 perfurações na vertical, para o grupo dos implantes cone morse; (C) implante transmaxilar horizontal posicionado na horizontal com seus respectivos mini pilares com cera

A

B

resina acrílica com os 3 implantes cone morse fixados com cera, com seus respectivos mini pilares e transferentes.

Depois de montar a caixa com os blocos, foi manipulado o silicone importado (Casa dos Silicones, Curitiba, Paraná, Brasil)(Figura 3B) de acordo com a recomendação do fabricante, e foi depositado o silicone sobre a caixa até completar toda a caixa (Figura 3C). Após vasar o silicone ele foi depositado em uma panela de pressão onde foi dada a pressão de 50 bar e permaneceu por 1 dia, para reduzir a quantidade de bolhas.

Após retirar a caixa da panela de pressão, foram removidos os blocos pela extremidade onde estavam aderidos junto com os implantes, então os implantes foram removidos dos blocos de resina acrílica e colocados novamente em posição com os transferentes no molde de silicone e foi fechada a caixa novamente com outra placa cristal e (Figura 3D) na parte onde a caixa não havia sido fechada, foram confeccionados pequenos orifícios.

Figura 3. (A) Caixa em placa cristal com os blocos de resina acrílica já montados com transferentes e fixados a caixa; (B) Silicone importado; (C) Deposição do silicone na caixa confeccionada; (D) Modelo em silicone com os implantes e transferentes posicionados.

Com os implantes posicionados no molde de silicone, e os buracos na parte superior da caixa cortados, foi preparada a resina rígida G IV (Polipox, São Paulo, SP, Brasil)(Figura 4A), de acordo com as recomendações do fabricante, o molde de silicone foi levado sobre uma mesa vibratória de gesso, para reduzir a quantidade de bolhas, e foi despejado lentamente até que preencha toda a caixa, passando um pouco de excesso pelos buracos, para evitar que falte material.(Figura 4B).

A

B

Figura 4. (A) Resina rígida (G IV, Polipox, São Paulo, SP, Brasil); (B) Deposição da resina no molde de silicone, utilizando uma mesa vibratória de gesso;

A caixa foi colocada novamente na panela de pressão e retirado após 1 dia, após remover os blocos da caixa, são recortados e dado acabamento (Figura 5).

Figura 5. blocos prontos com recorte correto e acabamento das arestas;

Foram confeccionados 3 modelos protéticos para serem acoplados aos corpos de prova para realização do teste A: barra metálica níquel-cromo pura (Figura 6A), B: barra metálica com dentes em acrílico (Figura 6B) e C: barra metálica com projeções oclusais para impedir movimentações ao aplicar cargas oblíquas (20º) (Figura 6C).

Figura 6. (A) barra metálica níquel-cromo pura; (B) barra metálica revestida com dentes em acrílico; (C) barra metálica com projeções oclusais para impedir movimentações ao aplicar cargas oblíquas (20º).

Após a confecção foi montado o equipamento para pesquisa no laboratório de pesquisa da Universidade Positivo (Curitiba, Paraná, Brasil), foi acoplado um suporte metálico na maquina universal de ensaios (EMIC DL-10000, São José, Paraná, Brasil), onde foi posicionado uma câmera (3Ti, Canon, Melville, Nova Iorque, EUA) acoplada de lente macro (105 mm, Sigma, Ronkonkoma, NY, EUA) e um polariscópio (Optovac, Osasco,SP, Brasil), sempre em mesma posição, além de posicionar uma fonte de luz LED atrás do corpo de prova, foi instalado uma célula de carga de 500 N na EMIC com uma ponta triangular para aplicação da força (Figura 7).

A

B

A

A

B

Figura 7. (A) Equipamentos montados sobre suporte metálico; (B e C) Configuração da câmera.

No software da EMIC foi configurado um teste de compressão continua de 0-550 N, com velocidade de 0,4 mm/min. Foi ligada a câmera fotográfica ao computador, e no decorrer do teste eram tomadas fotografias nas cargas de 200 e 400 N, e foram feitas 5 repetições em cada corpo de prova, com o total de 14 corpos de prova por grupo.

Figura 8. Flecha preta representa a carga aplicada; (A) barra metálica com cargas axiais aplicadas no centro e em cantiléver; (B) barra metálica revestida com projeções oclusais para permitir a aplicação de cargas oblíquas (20º) aplicadas no centro e em cantiléver; (C) barra metálica revestida com dentes de resina acrílica com cargas axiais aplicadas no centro e em cantiléver.

Os testes foram realizados de acordo com a Figura 8 e o armazenamento das imagens fotográficas foi realizado seguindo a divisão dos grupos.

Após ter finalizados todas as tomadas fotográficas, foram selecionadas as áreas magentas das fotografias com o uso do programa (Adobe Photoshop 7.0 image analysis software; Adobe, San Jose, California, USA) as áreas de cor magenta (transição vermelho/azul), foram selecionados através da ferramenta “intervalo de cores” selecionando a opção cor magenta, foi copiado esta seleção e colado em um novo arquivo

com fundo branco (Figura 8).

Figure 8. (A) implante transmaxilar horizontal (HTM) acoplado a barra metálica revestida com dentes de resína acrílica com cargas centrais axiais (AX-CE) of 200 N; (B) área da magenta selecionada pelo software (Adobe Photoshop 2018). (C) Morse Tapper implant (MTa) acoplado a barra metálica revestida com dentes de resína acrílica com cargas centrais axiais (AX-CE) of 200 N; (D) área da magenta selecionada pelo software (Adobe Photoshop 2018).

Após selecionadas as áreas da magenta, foi realizado um teste de coeficiente de correlação intraclasse 0.99 (ICC=0.99) de um único operador para verificar a sua

calibragem, foram feitas medidas da maior distancia do implante até a magenta em 90º

no programa ImageJ (Wayne Rasband, National Institute of Mental Health, Maryland,

A B

EUA),foram feitas 3 repetições em cada ponto, foram feitas estas repetições 1 vez a cada dia durante 3 dias.

Após ter feito a calibragem do operador, em seguida foram configuradas as escalas da imagem, para ter a medida em milímetros, foi utilizado uma imagem com uma régua como parâmetro, após configurar a escala, era selecionado no programa Image J, color threshold em seguida ajustado a barra superior de brilho para 153 e a barra inferior para 249 e apetado botão selecionar (Figura 9), em seguida foi apertado medir, dando o valor da área de magenta em mm2_{: de acordo com metodologia previamente estabelecida} (Zielak et al., 2013; Zielak et al., 2015).

Figura 9. Seleção magenta ImageJ

Após a mensuração da área magenta, os dados foram submetidos a 2 ANOVAS- dois fatores, na primeira análise a primeira variável é tipo de implante e o segundo posição e direção da carga, na segunda análise a primeira variável foi posição de carga e a segunda tipo de implante e de prótese. Após o teste ANOVA foi realizado um pós teste de Tukey para verificar onde foram as diferenças.