Influência da placa oclusal acrílica plana sobre a distribuição das tensões no complexo prótese-implante-osso: análise 3D por elementos finitos / Influence of acrylic occlusal bite plane on stresses at the implant-bone-prosthesis complex: a 3-D finite element analysis

Objetivo: determinar a influência da interposição da placa oclusal acrílica plana na distribuiçãodas tensões no complexo prótese-implante-osso. Material e métodos: um modelo tridimensional representativo do osso cortical/trabecular foi simulado com três implantes (Ti cp grau IV, 4,3 mm de diâmetro x 13 mm de comprimento) suportando coroas unitárias parafusadas (segundo pré-molar, primeiro molar e segundo molar), com infraestrutura em liga de CoCr e recobertas pela porcelana feldspática. A placa oclusal foi construída com 2 mm de espessura. Uma carga de 100 N foi aplicada sobre cada coroa; tensões equivalentes de von Mises para os materiais dúcteis (osso, implante, pilar, parafuso do pilar e estrutura metálica) e tensões principais para os materiais frágeis (porcelana e resina acrílica) foram geradas nas situações com e sem o uso da placa. Resultados: pequenas diferenças nas tensões de von Mises (faixa de 0 a 4 MPa) foram observadas. Os valores de tensão principal para a porcelana feldspática foram de 1,63 MPa e 6,97 MPa, com e sem placa oclusal, respectivamente. Conclusão: 1) a placa oclusal plana protegeu o revestimento da prótese, reduzindo as tensões em aproximadamente 427%; 2) os maiores níveis de tensão foram encontrados no elemento do segundo pré-molar, sugerindo que, para um carregamento maior, este elemento seria o primeiro a falhar; 3) para todas as simulações realizadas, os sistemas comportaram-se adequadamente, de forma que não há indicação de deformação ou fratura nos componentes protéticos, ou mesmo reabsorção óssea, devido à sobrecarga.

Influência de conexão interna, plataforma e direção de carregamento nas tensões em implantes tipo morse / Influence of internal connection, platform, and loading direction on stress distribution of Morse type dental implants

No presente trabalho empregou-se o método de elementos finitos para estudar um novo sistema de implantes. Fez-se a avaliação por elementos finitos de protótipos de implantes dentários com diferentes dimensões internas, da plataforma e da direção do carregamento. Os resultados mostraram que: a) o sistema com plataforma maior transmite menores tensões; b) à medida que o carregamento torna-se mais inclinado, ou seja, os componentes das forças laterais aumentam, as tensões no osso e nos componentes protéticos aumentam; c) para todas as simulações realizadas, os sistemas comportaram-se adequadamente de forma que não há indicação de deformação ou fratura nos componentes protéticos ou mesmo reabsorção óssea devido à sobrecarga

In the present study a finite element method was used to analyze a new dental implant system. Dental implant prototypes were addressed according to different internal dimensions, platform, and loading direction. The results showed that: a) the system with larger platform transmits less stress; b) when the load becomes more inclined, i.e., the lateral force components increase, the stresses on the bone and in the prosthetic components increase; c) for all simulations, the systems behaved properly so there is no indication of deformation or fracture in prosthetic components or bone resorption due to overload

Análise de tensões por elementos finitos em implantes curtos com pilares angulados / Stress analysis by finite elements in short implants with angle pillars

São crescentes os estudos em torno dos implantes dentários osseointegráveis curtos, mostrando ser uma tendência o aumento do uso destes dispositivos. Este trabalho tem o objetivo de avaliar as tensões geradas no osso que circunda implantes curtos, com pilares angulados, submetidos a cargas axiais e oblíquas. Os resultados mostram que não haverá falha no sistema protético avaliado para nenhum dos carregamentos aplicados, uma vez que as tensões encontrem-se em valor menor que o limite de escoamento do material utilizado e para o osso cortical, estejam abaixo do valor preconizado pela literatura para que ocorra reabsorção óssea.

Studies about the short dental implants are growing around, showing that the using of these devices can be a trend. This study aimed to evaluate the stresses suffered by bones surrounding short implants with angled pillars, submitted to axial and oblique loads. The results show that there is no fail in the prosthetic system evaluated for any loads applied since the stress are at the lower of the limit of the materials used, and to the cortical bone, are below the recommended by the literature for occurring bone resorption.

Influence of ridge type on mandibular distal extension removable partial denture

The aim of this study was to use photoelastic models to analyze the distribution of stress caused by the incidence of loads on a mandibular distal extension removable partial denture, both on the abutment teeth and on differently shaped residual ridges: distal ascending, descending-ascending, horizontal and distal descending. The best type of retainer and location of the rest on the last abutment tooth were determined for the different types of ridge. Four models were made from photoelastic resin (PL-1 for the teeth and PL-2 for the alveolar ridge), one for each kind of ridge. For each model, 4 removable partial dentures (RPD) were made (16 RPD altogether): T-bar retainer and distal rest, T-bar retainer and mesial rest, circumferential retainer and distal rest, and circumferential retainer and mesial rest. The models were placed on a circular polariscope and a 100 N axial load (point load) was applied to premolars and molars of the RPD. The formation of photoelastic bands was photographed for qualitative analysis. Results showed that the horizontal ridge had better distribution of stress, while the distal descending ridge had greater concentration of stress. The circumferential retainer had greater areas of stress for all types of ridges except the horizontal ridge, where there was no influence related to retainer type. The distribution of stress was similar among the different types of ridges when the rest was mesial or distal to the last abutment tooth, except for the distal descending ridge, where there was greater concentration of stress when the rest was located distally to the last abutment tooth. Thus, it may be concluded that (1) the situation was least favorable for the distal descending ridge and most favorable for the horizontal ridge, (2) the T-bar retainer had more favorable stress distribution, except when the ridge was horizontal, in which case there was no influence in relation to the type of retainer, (3) the location of the rest showed similar behavior in all except the distal descending ridge.

O objetivo da pesquisa foi analisar, atraves de modelos fotoelasticos, a distribuicao das tensoes formadas pela incidencia de cargas sobre a protese parcial removivel de extremidade livre mandibular, nos dentes suporte e no rebordo residual nas formas: ascendente distal, descendente-ascendente, horizontal e descendente distal. Nos diferentes tipos de rebordo foi verificado o melhor tipo de grampo e a localizacao do apoio no ultimo dente suporte da extremidade livre. Foram construidos 4 modelos de resina fotoelastica (PL-1 para os dentes e PL-2 para o rebordo alveolar), um modelo para cada tipo de rebordo. Para cada modelo foram confeccionados 4 proteses parciais removiveis (PPR)(total de 16 PPR): com grampo em barra T e apoio na face distal, com grampo em barra T e conector na mesial, grampo circunferencial e apoio na face distal e grampo circunferencial e apoyo na face mesial. Os modelos foram posicionados em um polariscopio circular e aplicado carga pontuais e axiais de 100 N nos pre-molares e molares das proteses. As franjas formadas foram fotografadas para analise. Os resultados foram analisados de uma forma qualitativa e podemos observar que o rebordo horizontal apresentou uma melhor distribuicao das tensoes, enquanto o rebordo descendente distal apresentou as maiores concentracoes de tensoes. O grampo circunferencial apresentou as maiores formacoes de tensoes em todos os tipos de rebordo, exceto no rebordo horizontal, onde nao houve influencia quanto ao tipo de grampo. Nao houve diferenca significante entre os tipos de rebordo ao posicionar o apoio na mesial ou distal do ultimo dente suporte, com excecao feita ao rebordo descendente distal, onde se acentuou a concentracao de tensoes ao posicionar o apoio na distal do ultimo dente. Desse modo, podemos concluir que (1) o rebordo mais desfavoravel foi o descendente distal e o mais favoravel o horizontal, (2) o grampo em barra T apresentou distribuicao de tensoes mais favoraveis, com excecao do rebordo horizontal, onde nao houve influencia quanto ao tipo de grampo, (3) e que a localizacao do apoio apresentou comportamentos semelhantes, a nao ser no rebordo descendente distal.

Uso de simulação 3D no desenvolvimento de implantes e sistemas protéticos com pilares retos e angulados / Effects of different abutment angle on the stress distribution around endosseous implants: a 3D finite element analysis

No presente trabalho empregou-se o método de elementos finitos para auxiliar no desenvolvimento de um novo sistema de implantes. Fez-se a avaliação do carregamento por elementos finitos de protótipos de implantes dentários com pilares retos e angulados. Os resultados das simulações das cargas compressivas de 100 N inclinadas em 15 e 30 graus foram comparados com dados obtidos em ensaios mecânicos de compressão. Os resultados mostraram que: 1. O torque de aperto dos parafusos protéticos influencia na resistência à compressão do sistema; 2. A medida que a inclinação do componente protético aumenta, as tensões no osso e nos componentes protéticos aumentam; 3. Para todas as simulações realizadas, os componentes protético não apresentaram deformação plástica ou fratura; 4. A intensidade da tensão no osso cortical foi inferior à necessária para induzir a reabsorção óssea; e 5. O pilar reto apresenta maior resistência mecânica e maior segurança que o pilar angulado.

The purpose of this work was to evaluate simulated loading by 3-D finite element analysis of two abutment prototypes (angled or not). Results of a 100N compressive loading at 15 and 30 degree inclinations were compared with mechanical compressive tests. It was shown that: 1.As the inclination of the prosthetic component increases, the stress in bone and prosthetic components increases; 2. For all simulations performed, the prosthetic components showed no plastic deformation or fracture; 3. The stress intensity in bone was lower than required to induce bone resorption due to overloading; and 4. The straight abutment is more strength and present higher reliability than the angled abutment.

Stress analysis of cantilever-fixed partial denture connector design using the finite element method / Análise de tensões de desenhos de conectores de pontes cantilever pelo método dos elementos finitos

Purpose: To analyze the stress distribution on a cantilever-fixed partial denture after simulation of maximum mastication loads in order to optimize its design. Methods: A cantilever-fixed partial denture framework was designed in the CAD-CAM system Everest®Kavo v2.0 using two materials, titanium and zirconium, with connectors of 5.28 mm² and 9.05 mm², respectively. A finite element model was built for stress analysis using simulations of mastication load. Results: For zirconia, only the molar cantilever with the smaller connector area and a 0.5-mm fillet exceeded the considered threshold resistance value of 575 MPa. All the other designs yielded resistances below this value. For titanium, only cantilevers with 9.05 mm² connector area and fillets of 1 or 1.4 mm presented stress values inferior to titanium yield strengh. Conclusion: Within the limitations of this study, it can be concluded that titanium cantilever-fixed partial denture frameworks with a 5.28 mm² connector area cannot support maximum mastication loads; frameworks of this material require larger connectors with fillets introduced in the gingival embrasure. Zirconia, however, supports maximum bite forces in most situations with both molar and premolar design cantilevers. Precaution should be taken when dealing with smaller connectors of 5.28 mm².

Objetivo: Analisar a distribuição de tensões em próteses parciais fixas em cantilever após aplicação de cargas simuladoras da mastigação, de forma a otimizar o seu desenho. Metodologia: Obteve-se a infra-estrutura de uma prótese parcial fixa em cantilever no sistema CAD-CAM Everest®Kavo v2.0, considerando dois materiais: titânio e zircônia, com conectores de 5,28 mm² e 9,05 mm², respectivamente. Gerou-se um modelo de elementos finitos, onde foram efetuadas análises de tensões com cargas simuladoras da mastigação. Resultados: Para zircônia, apenas o cantilever molar com área de conector mais reduzida, e concordância de 0,5 mm, excedeu o valor de resistência 575 MPa. Para o titânio, apenas o cantilever de 9,05 mm², com concordâncias de 1 e 1,4 mm, apresentou valores inferiores à tensão do titânio. Conclusão: Dentro das limitações deste estudo pode-se concluir que as infra-estruturas de titânio em cantilever não suportam cargas mastigatórias máximas com uma área de conector de 5,28 mm² e requerem conectores de áreas superiores, com concordâncias introduzidas na embrasura gengival. A zircônia geralmente suporta forças mastigatórias máximas com cantilever molar ou pré-molar. Deve-se ter precaução quando a área dos conectores é reduzida para 5,28 mm².

Finite element analysis of the mechanical behavior of a partially edentulous mandible as a function of cancellous bone density / Análise por elementos finitos do comportamento mecânico de uma mandíbula humana parcialmente edêntula em função da densidade óssea trabecular

Purpose: To present a methodological procedure to obtain the geometric and discrete models of a human mandible for numerical simulation of the biomechanical behavior of a partially edentulous mandible as a function of cancellous bone density. Methods: A 3D finite element method was used to assess the model of a partially edentulous mandible, Kennedy Class I, with dental implants placed at the region of teeth 33 and 43. The geometric solid model was built from CT-scan images and prototyping. In the discrete model a parametric analysis was performed to analyze the influence of cancellous bone density (25 %, 50 %, 75 %) on the development of mandibular stress and strain during simulation of masticatory forces in the anterior region. Results: Maximum von Mises stress and equivalent strain values in cancellous bone were found close to the loading area (masticatory forces). The peak stress and strain values occurred in the mandibular anterior region, and for the same masticatory force the equivalent stresses increased with bone density. Conclusion: The results suggest that the stresses and strains developed in the mandibular model were affected by cancellous bone density during the simulation of masticatory activity.

Objetivo: Apresentar uma metodologia para modelamento geométrico de uma mandíbula humana e obtenção de um modelo discreto para simular numericamente o comportamento biomecânico de uma mandíbula parcialmente edêntula em função de diferentes densidades do osso trabecular. Metodologia: Utilizou-se o método de elementos finitos 3D para realizar um estudo numérico sobre um modelo de mandíbula humana, desdentada parcial tipo Classe I de Kennedy, com implantes nas regiões dos dentes 33 e 43. O modelo sólido geométrico foi determinado por tomografia computorizada e prototipagem. No modelo discretizado foi realizada uma análise paramétrica para verificar a influência da densidade óssea do osso trabecular (25 %, 50 %, 75 %) no desenvolvimento de tensões e deformações da mandíbula durante a aplicação de forças mastigatórias na região anterior. Resultados: As tensões máximas de von Mises e deformações equivalentes no osso trabecular foram desenvolvidas próximo às regiões de aplicação das forças de mordida. Os picos de valores de tensões/deformações localizaram-se na região anterior da mandíbula, sendo que, para o mesmo valor de esforço de mordida, as tensões equivalentes aumentaram com a densidade óssea. Conclusão: Os resultados sugerem que as tensões e deformações desenvolvidas no modelo mandibular testado foram afetadas pelo grau de densidade do osso trabecular durante simulação de atividade mastigatória.

Tensões em implantes cônicos com hexágono externo e com hexágono interno / Conic dental implant with external and internal hexagon

Neste trabalho fez-se a comparação das tensões transmitidas ao osso por implantes dentários cônicos com hexágono interno e com hexágono externo usados nas reabilitações de pacientes com perda parcial dos pré-molares. Foram elaborados modelos tridimensionais de implantes interconectados utilizando a técnica de elementos finitos. Os resultados das simulações indicaram que os implantes com hexágono interno transmitem níveis menores de tensões para o osso.

The aim of this study was to compare the behavior of two commercial conic dental implants with internal and external hexagon. A three-dimensional model was elaborated using finite elements analysis. The implants were connected in the pre-molar position. The load values and materials properties were obtained in the literature. The results suggest that implants with internal hexagon transmit less stress to the bone, indicating to be better for this rehabilitation type.

Simulaçao 3D de implantes dentários cilíndricos interligados / 3D analysis of cylindrical splinted dental implants

Os resultados das análise de tensões em implantes osseointegráveis auxiliam na mudança da forma dos implantes para minimizar a concentração de tensões no osso. No presente trabalho, foram modelados três implantes cilíndricos colocados em diferentes posições da maxila. Os resultados obtidos com o programa Ansys mostraram que: 1) a configuração dos implantes na posição dos dentes canino e primeiro e segundo pré-molar transmite maior esforço para o osso que as demais confugurações e 2) a configuração com os incisivos central e lateral e o canino apresenta melhor condição para transmissão dos esforços para o osso na região marginal ao implante e minimiza a reabsorção óssea.