Stress distribution in peri-implant bone, implants, and prostheses: 3D-FEA of marginal bone loss and prosthetic design / Distribuição de estresse no osso peri-implantar, implantes e próteses: análise 3D-FEA de perda óssea marginal e design protético

Objective: In response to the demand for dental implants, extensive research has been conducted on methods for transferring load to the surrounding bone. This study aimed to evaluate the stresses on the peripheral bone, implants, and prostheses under scenarios involving of the following variables: prosthesis designs, vertical bone heights, load angles, and restorative materials. Material and Methods: Three implants were inserted in the premolar and molar regions (5-6-7) of the two mandibular models. Model 1 represented 0 mm marginal bone loss and Model 2 simulated 3 mm bone loss. CAD/CAM-supported materials, hybrid ceramic (HC), resin-nano ceramic (RNC), lithium disilicate (LiSi), zirconia (Zr), and two prosthesis designs (splinted and non-splinted) were used for the implant-supported crowns. Forces were applied vertically (90°) to the central fossa and buccal cusps and obliquely (30°) to the buccal cusps only. The stresses were evaluated using a three-dimensional Finite Element Analysis. Results: Oblique loading resulted in the highest stress values. Of the four materials, RNC showed the low stress in the restoration, particularly in the marginal area. The use of different restorative materials did not affect stress distribution in the surrounding bone. The splinted prostheses generated lower stress magnitude on the bone, and while more stress on the implants were observed. Conclusion: In terms of the stress distribution on the peri-implant bone and implants, the use of different restorative materials is not important. Oblique loading resulted in higher stress values, and the splinted prosthesis design resulted in lower stress (AU)

Objetivo: Em resposta à demanda por implantes dentários, extensa pesquisa foi realizada sobre métodos para transferir carga ao osso circundante. Este estudo buscou avaliar os estresses no osso periférico, implantes e próteses em cenários que envolvem as seguintes variáveis: designs de próteses, alturas ósseas verticais, ângulos de carga e materiais restauradores. Material e Métodos: Três implantes foram inseridos nas regiões dos pré-molares e molares (5-6-7) de dois modelos de mandíbula. O Modelo 1 representou perda óssea marginal de 0 mm e o Modelo 2 simulou perda óssea de 3 mm. Materiais suportados por CAD/CAM, cerâmica híbrida (HC), cerâmica nano-resina (RNC), dissilicato de lítio (LiSi), zircônia (Zr) e dois designs de próteses (sintetizadas e não-sintetizadas) foram utilizados para as coroas suportadas por implantes. Forças foram aplicadas verticalmente (90°) à fossa central e cúspides bucais e obliquamente (30°) apenas às cúspides bucais. Os estresses foram avaliados usando Análise de Elementos Finitos tridimensional. Resultados: Cargas oblíquas resultaram nos valores mais altos de estresse. Entre os quatro materiais, RNC mostrou baixo estresse na restauração, especialmente na área marginal. O uso de diferentes materiais restauradores não afetou a distribuição de estresse no osso circundante. Próteses sintetizadas geraram menor magnitude de estresse no osso, enquanto mais estresse nos implantes foi observado. Conclusão: Em termos de distribuição de estresse no osso peri-implantar e implantes, o uso de diferentes materiais restauradores não é crucial. Cargas oblíquas resultaram em valores mais altos de estresse, e o design de prótese sintetizada resultou em menor estresse. (AU)

Sobrevivência em fadiga de coroas bioinspiradas bilaminadas: estudo in vitro / Fatigue survival rate of bioinspired bilaminar crowns: in vitro study

O objetivo deste estudo foi avaliar o comportamento biomecânico através da resistência à fadiga e análise por elementos finitos de coroas bioinspiradas bilaminadas com infraestruturas modificadas na superfície vestibular (Estudo A) e utilizando diferentes materiais cerâmicos com módulos elásticos distintos (Estudo B). Para isso, foram confeccionados 90 preparos para coroa total em resina epóxi G10, sobre os quais foram preparadas coroas bioinspiradas de acordo com os seguintes grupos: Estudo A - IC (infraestrutura convencional), IME (infraestrutura modificada estratificada) e IMC (infraestrutura modificada cimentada), todas confeccionadas em dissilicato de lítio (infraestrutura) + porcelana (recobrimento); Estudo B ­ DL+LEU (dissilicato de lítio + leucita), LEU+DL (leucita + dissilicato de lítio), CH+DL (cerâmica híbrida + dissilicato de lítio) e CH+LEU (cerâmica híbrida + leucita). Para o Estudo A, todas as infraestruturas foram usinadas; os recobrimentos dos grupos IC e IME foram confeccionados através da estratificação, e os recobrimentos do grupo IMC foram usinados. Já para o Estudo B, todas as peças foram usinadas, de acordo com o material cerâmico de cada grupo. Em seguida, foi realizada a cimentação adesiva dos recobrimentos sobre as infraestruturas (a depender do grupo) e das coroas sobre os preparos utilizando cimento resinoso fotopolimerizável (Variolink Esthetic LC). Após a cimentação, os espécimes foram submetidos ao teste de fadiga cíclica (10.000 ciclos, 20Hz), e como desfecho foram considerados dois eventos, em que o primeiro foi a ocorrência de trinca e/ou lascamento (evento 1) e o segundo foi a falha catastrófica do conjunto (evento 2). Os valores de carga e número de ciclos para falha em que foram observados os eventos 1 e 2 foram utilizados para realizar a análise de sobrevivência de acordo com Kaplan-Meier e Log-Rank (Mantel-Cox; 95%). As marcas de fratura e o modo de falha das coroas foram avaliados e classificados por estereomicroscópio óptico e microscópio eletrônico de varredura. Por fim, foi realizada análise por elementos finitos (FEA) para ambos os estudos, a fim de avaliar a distribuição de tensões sobre as coroas e interface adesiva. Para o Estudo A, os resultados do teste de fadiga mostraram que, considerando o evento 1 (trinca/lascamento), os grupos IC e IMC apresentaram médias de carga fadiga estatisticamente significantes entre si (733,33 N e 913,33 N, respectivamente), enquanto o grupo IME apresentou média superior (1.020 N). O mesmo foi observado para o número de ciclos em fadiga para todos os grupos. Ao considerar o evento 2 (falha catastrófica), os três grupos apresentaram médias estatisticamente semelhantes entre si (~1.028 N). Os resultados de FEA mostraram que o grupo IC concentrou maior tensão de tração do que os grupos IME e IMC. Para o Estudo B, no teste de fadiga, o grupo DL+LEU apresentou a maior média de resistência à fadiga (evento 1: 913,33 N e evento 2: 1033,33 N), enquanto todas as outras combinações de materiais cerâmicos analisadas foram estatisticamente semelhantes entre si, considerando carga e número de ciclos. Com relação ao FEA, os grupos com cerâmica híbrida (CH+DL e CH+LEU) apresentaram menores picos de concentração de tensão na infraestrutura do que os grupos com cerâmicas vítreas (DL+LEU e LEU+DL), porém, em contrapartida, concentraram maior tensão na interface adesiva. Com isso, conclui-se que a utilização da infraestrutura modificada é uma alternativa viável e promissora para tratamentos reabilitadores, apresentando sobrevivência em fadiga e distribuição de tensões satisfatórias. Além disso, a combinação entre uma infraestrutura de dissilicato de lítio e recobrimento de cerâmica a base de leucita corresponde a melhor abordagem considerando a infraestrutura modificada.(AU)

The objective of this study was to evaluate the biomechanical behavior through fatigue resistance and finite element analysis of bilaminar bioinspired crowns with modified infrastructures on the buccal surface (Study A) and using different ceramic materials with different elastic moduli (Study B). For this, 90 preparations were made for a full crown in G10 epoxy resin, on which bioinspired crowns were prepared according to the following groups: Study A - CI (conventional infrastructure), SMI (stratified modified infrastructure) and CMI (cemented modified infrastructure ), all made of lithium disilicate (infrastructure) + porcelain (veneer); Study B ­ LD+LEU (lithium disilicate + leucite), LEU+LD (leucite + lithium disilicate), HC+LD (hybrid ceramic + lithium disilicate) and HC+LEU (hybrid ceramic + leucite). For Study A, all infrastructures were machined; the coverings of the CI and SMI groups were made through stratification technique, and the veneers of the SMI group were machined. For Study B, all pieces were machined, according to the ceramic material of each group. Then, the veneers were cemented into their infrastructures (depending on the group) and crowns were cemented into preparations using light-cured resin cement (Variolink Esthetic LC). After cementing, the specimens were subjected to the cyclic fatigue test (10,000 cycles, 20Hz), and as an outcome two events were considered: the occurrence of cracking and/or chipping (event 1) and catastrophic failure (event 2). The load (N) and number of cycles to failure in which events 1 and 2 were observed were used to perform the survival analysis according to Kaplan-Meier and Log-Rank (Mantel- Cox; 95%). The fracture marks and failure mode of the crowns were evaluated and classified by optical stereomicroscope and scanning electron microscope. Finally, finite element analysis (FEA) was performed for both studies in order to evaluate the stress distribution over the crowns and adhesive interface. For Study A, the results of the fatigue test showed that, considering event 1 (cracking/chipping), the CI and CMI groups presented average to failure that were statistically significant compared to each other (733.33 N and 913.33 N, respectively), while the SMI group showed higher averages (1,020 N). Same pattern was observed for the number of cycles under fatigue for both groups. When considering event 2 (catastrophic failure), the three groups presented statistically similar means (~1,028 N). The FEA results showed that the CI group concentrated greater tensile stress than the CMI and SMI groups. For Study B, in the fatigue test, the LC+LEU group presented the highest average fatigue resistance (event 1: 913.33 N and event 2: 1033.33 N), while all other combinations of ceramic materials analyzed were statistically similar to each other, considering load and number of cycles. Regarding FEA, the groups with hybrid ceramics (HC+LC and HC+LEU) showed lower stress concentration peaks in the infrastructure than the groups with glass ceramics (LC+LEU and LEU+LC), however, on the other hand, concentrated greater tension at the adhesive interface. With this, it is concluded that the use of modified infrastructure is a viable and promising alternative for oral rehabilitation treatments, presenting satisfactory fatigue survival and adequate stress distribution. Furthermore, the combination of a lithium disilicate infrastructure and a leucite-based ceramic coating corresponds to the best approach considering the modified infrastructure.(AU)

Effect of different palatal expanders with miniscrews in surgically assisted rapid palatal expansion: A non-linear finite element analysis

ABSTRACT Introduction: Surgically assisted rapid palatal expansion (SARPE) has been the treatment of choice in subjects presenting skeletally mature sutures. Objective: The purpose of this study was to analyze stress distribution and displacement of the craniofacial and dentoalveolar structures resulting from three types of palatal expanders with surgical assistance using a non-linear finite element analysis. Material and Methods: Three different palatal expanders were designed: Model-I (tooth-bone-borne type containing four miniscrews), Model-II (tooth-bone-borne type containing two miniscrews), and Model-III (bone-borne type containing four miniscrews). A Le Fort I osteotomy was performed, and a total of 5.0 mm palatal expansion was simulated. Nonlinear analysis (three theory) method (geometric nonlinear theory, nonlinear contact theory, and nonlinear material methods) was used to evaluate stress and displacement of several craniofacial and dentoalveolar structures. Results: Regardless of the maxillary expander device type, surgically assisted rapid palatal expansion produces greater anterior maxillary expansion than posterior (ANS ranged from 2.675 mm to 3.444 mm, and PNS ranged from 0.522 mm to 1.721 mm); Model-I showed more parallel midpalatal suture opening pattern - PNS/ANS equal to 54%. In regards to ANS, Model-II (1.159 mm) and Model-III (1.000 mm) presented larger downward displacement than Model-I (0.343 mm). PNS displaced anteriorly more than ANS for all devices; Model-III presented the largest amount of forward displacement for PNS (1.147 mm) and ANS (1.064 mm). All three type of expanders showed similar dental displacement, and minimal craniofacial sutures separation. As expected, different maxillary expander designs produce different primary areas and levels of stresses (the bone-borne expander presented minimal stress at the teeth and the tooth-bone-borne expander with two miniscrews presented the highest). Conclusions: Based on this finite element method/finite element analysis, the results showed that different maxillary expander designs produce different primary areas and levels of stresses, minimal displacement of the craniofacial sutures, and different skeletal V-shape expansion.

RESUMO Introdução: A expansão rápida da maxila assistida cirurgicamente (ERMAC) tem sido o tratamento de escolha em indivíduos que apresentam suturas esqueleticamente maduras. Objetivo: O objetivo deste estudo foi avaliar, utilizando uma análise não linear com elementos finitos, a distribuição de tensões e os deslocamentos das estruturas craniofaciais e dentoalveolares gerados por três tipos de expansores palatinos usados na ERMAC. Material e Métodos: Três tipos de expansores palatinos foram projetados: Modelo I (dento-osseossuportado com quatro mini-implantes), Modelo II (dento-osseossuportado com dois mini-implantes) e Modelo III (osseossuportado com quatro mini-implantes). Uma osteotomia Le Fort I foi realizada e foi simulada uma expansão palatina total de 5,0 mm. Um método de análise não linear (três teorias - teoria da não-linearidade geométrica, teoria do contato não linear e métodos para materiais não lineares) foi utilizado para avaliar a tensão e o deslocamento de diversas estruturas craniofaciais e dentoalveolares. Resultados: Independentemente do tipo de aparelho expansor palatino, a ERMAC produziu maior expansão anterior da maxila do que posterior (ENA variou de 2,675 mm a 3,444 mm e ENP variou de 0,522 mm a 1,721 mm); o Modelo I apresentou padrão de abertura mais paralela da sutura palatina mediana, com ENP/ENA igual a 54%. Com relação à ENA, o Modelo II (1,159 mm) e o Modelo III (1,000 mm) apresentaram maior deslocamento para baixo do que o Modelo I (0,343 mm). A ENP deslocou-se mais para anterior do que a ENA com todos os aparelhos; o Modelo III apresentou o maior deslocamento para anterior da ENP (1,147 mm) e da ENA (1,064 mm). Os três tipos de expansores apresentaram deslocamento dentário semelhante e separação mínima das suturas craniofaciais. Como esperado, diferentes designs de expansores palatinos produzem diferentes áreas primárias e níveis de tensões (o expansor osseossuportado apresentou tensão mínima nos dentes, e o expansor dento-osseossuportado com dois mini-implantes apresentou o maior). Conclusões: Com base nesse estudo de elementos finitos, os resultados mostraram que diferentes designs de expansores palatinos produzem diferentes áreas primárias e níveis de tensão, com deslocamento mínimo das suturas craniofaciais e diferentes expansões esqueléticas em forma de V.

Avaliação da fixação dos avanços maxilares pela técnica de osteotomia Le Fort I / Evaluación de la fijación de avances maxilar mediante la técnica de osteotomía Le Fort I / Evaluation of the fixation of maxillary advancements by the Le Fort I osteotomy technique

Introdução: A osteotomia Le Fort I possibilita a correção de deformidades dentofaciais que envolvem o terço médio da face. Para sua fixação, convencionou-se o emprego de quatro mini-placas nos pilares zigomático-maxilar e nasomaxilar. Propôs-se então, a dispensa da fixação do segmento posterior, surgindo questionamentos relacionados à capacidade biomecânica do sistema. Objetivos: Comparar o estresse biomecânico gerado em três meios distintos de fixação da osteotomia Le Fort I frente ao movimento de avanço sagital linear maxilar de 7mm. Metodologia: Trata-se de uma pesquisa experimental laboratorial, utilizando-se da análise de elementos finitos como ferramenta analítica, a fim de constatar qual das técnicas sofrerá maior estresse biomecânico. Resultados: Constatou-se que o estresse biomecânico gerado é maior quando aplicado em 4 pontos do que quando aplicado em apenas 2 pontos. Conclusão: Os resultados obtidos fornecem informações aos cirurgiões sobre a real necessidade do uso de fixação adicional de acordo com o método de fixação planejado. No entanto, deve ser interpretado de forma cautelosa, considerando-se as limitações deste estudo. Sendo assim, uma análise incipiente, que tem como intuito o fornecimento de evidência científica de grande significância.

Introducción: La osteotomía Le Fort I permite la corrección de deformidades dentofaciales que involucran el tercio medio de la cara. Para su fijación se acordó utilizar cuatro miniplacas en los pilares cigomaticomaxilar y nasomaxilar. Entonces se propuso prescindir de la fijación del segmento posterior, planteando interrogantes relacionados con la capacidad biomecánica del sistema. Objetivos: Comparar el estrés biomecánico generado en tres medios diferentes de fijación de la osteotomía Le Fort I frente a un movimiento de avance sagital lineal maxilar de 7mm. Metodología: Se trata de una investigación experimental de laboratorio, utilizando como herramienta analítica el análisis de elementos finitos, con el fin de comprobar cuál de las técnicas sufrirá un mayor estrés biomecánico. Resultados: Se encontró que el estrés biomecánico generado es mayor cuando se aplica en 4 puntos que cuando se aplica solo en 2 puntos. Conclusión: Los resultados obtenidos brindan información a los cirujanos sobre la necesidad real de utilizar fijación adicional de acuerdo al método de fijación planificado. Sin embargo, debe interpretarse con cautela, considerando las limitaciones de este estudio. Por tanto, un análisis incipiente, que pretende aportar evidencias científicas de gran trascendencia.

Introduction: The Le Fort I osteotomy allows the correction of dentofacial deformities involving the middle third of the face. For its fixation, it was agreed to use four mini plates on the zygomaticomaxillary and nasomaxillary pillars. It was then proposed to dispense with the fixation of the posterior segment, raising questions related to the biomechanical capacity of the system. Objectives: To compare the biomechanical stress generated in three different means of fixation of the Le Fort I osteotomy against a 7mm maxillary linear sagittal advancement movement. Methodology: This is an experimental laboratory research, using finite element analysis as an analytical tool, in order to verify which of the techniques will suffer greater biomechanical stress. Results: It was found that the biomechanical stress generated is greater when applied to 4 points than when applied to only 2 points. Conclusion: The results obtained provide information to surgeons about the real need to use additional fixation according to the planned fixation method. However, it should be interpreted with caution, considering the limitations of this study. Therefore, an incipient analysis, which aims to provide scientific evidence of great significance.

Comportamiento Mecánico de un Premolar Humano Sano Sometido a Fuerzas Funcionales y Disfuncionales en un MEF / Mechanical Behavior of a Healthy Human Premolar Subjected to Functional and Dysfunctional Forces in a FEM

El propósito de este estudio fue analizar el comportamiento mecánico de la estructura dental sana de un primer premolar inferior humano sometido a fuerzas funcionales y disfuncionales en diferentes direcciones. Se buscó comprender, bajo las variables contempladas, las zonas de concentración de esfuerzos que conllevan al daño estructural de sus constituyentes y tejidos adyacentes. Se realizó el modelo 3D de la reconstrucción de un archivo TAC de un primer premolar inferior, que incluyó esmalte, dentina, ligamento periodontal y hueso alveolar considerando tres variables: dirección, magnitud y área de la fuerza aplicada. La dirección fue dirigida en tres vectores (vertical, tangencial y horizontal) bajo cuatro magnitudes, una funcional de 35 N y tres disfuncionales de 170, 310 y 445 N, aplicadas sobre un área de la cara oclusal y/o vestibular del premolar que involucró tres contactos estabilizadores (A, B y C) y dos paradores de cierre. Los resultados obtenidos explican el fenómeno de combinar tres vectores, cuatro magnitudes y un área de aplicación de la fuerza, donde los valores de esfuerzo efectivo equivalente Von Mises muestran valores máximos a partir de los 60 MPa. Los valores de tensión máximos se localizan, bajo la carga horizontal a 170 N y en el proceso masticatorio en la zona cervical, cuando la fuerza pasa del 60 %. Sobre la base de los hallazgos de este estudio, se puede concluir que la reacción de los tejidos a fuerzas funcionales y disfuncionales varía de acuerdo con la magnitud, dirección y área de aplicación de la fuerza. Los valores de tensión resultan ser más altos bajo la aplicación de fuerzas disfuncionales tanto en magnitud como en dirección, produciendo esfuerzos tensiles significativos para la estructura dental y periodontal cervical, mientras que, bajo las cargas funcionales aplicadas en cualquier dirección, no se generan esfuerzos lesivos. Esto supone el reconocimiento del poder de detrimento estructural del diente y periodonto frente al bruxismo céntrico y excéntrico.

SUMMARY: The purpose of this study was to analyze the mechanical behavior of the healthy dental structure of a human mandibular first premolar subjected to functional and dysfunctional forces in different directions. It was sought to understand, under the contemplated variables, the areas of stress concentration that lead to structural damage of its constituents and adjacent tissues. The 3D model of the reconstruction of a CT file of a lower first premolar was made, which included enamel, dentin, periodontal ligament and alveolar bone considering three variables: direction, magnitude and area of the applied force. The direction was directed in three vectors (vertical, tangential and horizontal) under four magnitudes, one functional of 35 N and three dysfunctional of 170, 310 and 445 N, applied to an area of the occlusal and/or buccal face of the premolar that involved three stabilizing contacts (A, B and C) and two closing stops. The results obtained explain the phenomenon of combining three vectors, four magnitudes and an area of force application, where the values of effective equivalent Von Mises stress show maximum values from 60 MPa. The maximum tension values are located under the horizontal load at 170 N and in the masticatory process in the cervical area, when the force exceeds 60%. Based on the findings of this study, it can be concluded that the reaction of tissues to functional and dysfunctional forces varies according to the magnitude, direction, and area of application of the force. The stress values turn out to be higher under the application of dysfunctional forces both in magnitude and in direction, producing significant tensile stresses for the dental and cervical periodontal structure, while under functional loads applied in any direction, no damaging stresses are generated. This supposes the recognition of the power of structural detriment of the tooth and periodontium against centric and eccentric bruxism.

Biomechanical Behavior Evaluation of a Mandibular Full-Arch Implant-Supported Prosthesis on ZrO2 and TiO2 Monotype Dental Implants / Evaluación del Comportamiento Biomecánico de una Prótesis Implante Soportada de Arcada Completa Mandibular sobre Implantes Dentales Monotipos de ZrO 2 y TiO

This in silico study aimed to evaluate the biomechanical behavior of a full-arch implant-supported prosthesis on titanium and zirconia monotype implants. A 3D mandible containing 1.0 mm thick cortical and cancellous bone was modeled. Four dental implants (3.3 x 10 mm) were inserted into the jaw model in each model. The implants consisted of Titanium (Ti-S group) and Zirconia Monotype/one-piece (Zr-S group). Fixed full-arch implant-supported prostheses were cemented onto the implant. The models were exported to the analysis software and divided into meshes composed of nodes and tetrahedral elements. All materials were considered isotropic, elastic, and homogeneous. Therefore, all contacts were considered bonded, the mandible model was fixed in all directions, applying a static structural axial load of 300 N on the bottom of the fossa of the left mola r teeth. Microstrain and von-Mises stress (MPa) were adopted as failure criteria. Comparable stress and strain values were shown in the peri-implant bone for both groups. However, the Ti-S group presented a lower stress value (1,155.8 MPa) than the Zr-S group (1,334.2 MPa). Regarding bone tissues, the Ti-S group presented 612 µε and the Zr-S group presented 254 µε. The highest strain peak was observed in bone tissues around the implant closer to the load for both groups. Evaluating monotype zirconia and titanium implants, it is suggested that the greater the rigidity of the implant, the greater the concentration of internal stre sses and the less dissipation to the surrounding tissues. Therefore, monotype ceramic implants composed of yttrium-stabilized tetragonal polycrystalline zirconia may be a viable alternative to titanium implants for full-arch prostheses.

El objetivo de este estudio in silico fue evaluar el comportamiento biomecánico de una prótesis implanto soportada de arcada completa sobre implantes monotipo de titanio y zirconia. Se modeló una mandíbula en 3D que contenía tejido óseo cortical y esponjoso de 1,0 mm de espesor. En cada modelo, se insertaron cuatro implantes dentales (3,3 x 10 mm) en el modelo de mandíbula. Los implantes consistieron en Monotipo de Titanio y Zirconia. Sobre el implante se cementaron prótesis implanto soportadas de arcada completa fija. Los modelos se exportaron al software de análisis y se dividieron en mallas compuestas por nodos y elementos tetraédricos. Todos los materiales se consideraron isotrópicos, elásticos y homogéneos. Por lo tanto, todos los contactos se consideraron cementados, el modelo mandibular se fijó en todas las direcciones, aplicando una carga vertical estructural estática de 300 N en el fondo de la fosa de los dientes molares izquierdos. Se seleccionaron la microesfuerzo y la tensión de Von-Mises (MPa) como criterios de falla. Se mostraron valores de tensión y deformación comparables en el hueso periimplantario para ambos grupos. Sin embargo, el grupo Ti-S presentó un valor de estrés menor (1.155,8 MPa) que el grupo Zr-S (1.334,2 MPa). En cuanto a los tejidos óseos, el grupo Ti-S presentó 612 µε y el grupo Zr-S presentó 254 µε. La mayor concentración de deformación en el tejido óseo se observó en los tejidos alrededor del implante más cerca de la carga para ambos grupos. Al evaluar los implantes monotípicos de zirconia y titanio, se sugiere que cuanto mayor sea la rigidez del implante, mayor será la concentración de tensiones internas y menor la disipación a los tejidos circundantes. Por lo tanto, los implantes cerámicos monotipo compuestos de zirconia policristalina tetragonal estabilizada con itrio pueden ser una alternativa viable a los implantes de titanio para prótesis de arcada completa.

Rendimiento Biomecánico de las Placas de Tibia Proximal Utilizadas en Fracturas de Platillos Tibiales evaluado a través de Modelos de Elementos Finitos: Protocolo de Revisión Sistemática / A systematic Review Protocol Examining the Biomechanical Performance of Proximal Tibial Plates used in Tibial Plate Fractures assessed by Finite Element Analysis

Objetivo. Analizar el rendimiento biomecánico de las placas de tibia proximal utilizadas en fracturas de platillos tibiales evaluado a través de modelos de elementos finitos. Métodos. Se realizará una búsqueda exhaustiva en PubMed/Medline, Embase, Lilacs, Web of Science y Google Scholar. No se utilizará ninguna restricción de idioma o estado de publicación. Dos revisores examinarán de forma independiente los posibles artículos elegibles, de acuerdo con los criterios de selección predefinidos. Se incluirán los estudios que evalúen el rendimiento de los platillos tibiales proximales utilizados en las fracturas del platillo tibial evaluadas mediante el análisis de elementos finitos. La extracción de datos sobre las características del estudio, los métodos, los resultados y la evaluación del riesgo de sesgo se realizará mediante un formulario estandarizado. Considerando el diseño de estudio no se requiere evaluación por comité de ética. Los resultados de esta revisión se difundirán a través de la publicación en revistas revisadas por pares, redes sociales y congresos de la especialidad. Se espera que los resultados de esta revisión permitan optimizar los resultados del manejo quirúrgico de las fracturas de platillos tibiales. Número de registro PROSPERO: CRD42023396015.

Objetive. To analyze the biomechanical performance of proximal tibial plates used in tibial plate fractures evaluated through finite element modeling. Methods. A comprehensive search will be conducted in PubMed/Medline, Embase, Lilacs, Web of Science, and Google Scholar. No language or publication status restrictions will be used. Two reviewers will independently review potential eligible articles according to predefined selection criteria. Studies evaluating the performance of proximal tibial splints used in tibial splint fractures assessed by finite element analysis will be included. Data extraction on study characteristics, methods, results, and risk of bias assessment will be performed using a standardized form. Considering the study design, evaluation by an ethics committee is not required. The results of this review will be disseminated through publication in peer-reviewed journals, social networks and specialty congresses. It is expected that the results of this review will allow optimizing the results of the surgical management of tibial plate fractures. PROSPERO registration number: CRD42023396015.

Mechanical behavior of implant-supported full-arch prostheses in different locations in the maxilla: 3D-FEA and strain gauge analysis / Comportamento mecânico de próteses de arco inteiro implanto-suportadas em localizações diferentes na maxila: análise 3D-FEA e strain gauge

The maxillary bone restriction can limit the implants position to support a full-arch prosthesis. Objective:Therefore, this study evaluated the biomechanical behavior of a full-arch prosthesis supported by six implants in different configurations: group A (implants inserted in the region of canines, first premolars and second molars), group B (implants inserted in the region of first premolar, first molar and second molar) and group C (implants in second premolar, first premolar and second molar). Material and Methods: The models were analyzed by the finite element method validated by strain gauge. Three types of loads were applied: in the central incisors, first premolars and second molars, obtaining results of von-Mises stress peaks and microstrain. All registered results reported higher stress concentration in the prosthesis of all groups, with group C presenting higher values in all structures when compared to A and B groups. The highest mean microstrain was also observed in group C (288.8 ± 225.2 µÎµ/µÎµ), however, there was no statistically significant difference between the evaluated groups. In both groups, regardless of the magnitude and direction of the load, the maximum von-Mises stresses recorded for implants and prosthesis displacements were lower in group A. Conclusion: It was concluded that an equidistant distribution of implants favors biomechanical behavior of full-arch prostheses supported by implants; and the placement of posterior implants seems to be a viable alternative to rehabilitate totally edentulous individuals. (AU)

A limitação óssea maxilar totais pode limitar o posicionamento dos implantes para suportar uma prótese de arco total. Objetivo: Sendo assim, este estudo avaliou o comportamento biomecânico de uma prótese de arco total suportada por seis implantes em diferentes configurações: grupo A (implantes inseridos na região de caninos, primeiros pré-molares e segundos molares), grupo B (implantes inseridos na região de primeiro pré-molar, primeiro molar e segundo molar) e grupo C (implantes em segundo pré-molar, primeiro pré-molar e segundo molar). Materiais e métodos: Os modelos foram analisados pelo método de elementos finitos validados por extensometria. Foram aplicados três tipos de cargas: nos incisivos centrais, primeiros pré-molares e nos segundos molares, obtendo resultados de picos de tensão de von-Mises e microdeformação. Todos os resultados registrados mostraram maior concentração de tensão na prótese de todos os grupos, sendo que o grupo C apresentou maiores valores em todas as estruturas quando comparado com os grupos A e B. A maior média de microdeformação também foi observada no grupo C (288,8 ± 225,2 µÎµ/µÎµ), no entanto, não houve diferença estatisticamente significativa entre os grupos avaliados. Em todos os grupos, independentemente da magnitude e direção da carga, as tensões máximas de von-Mises registradas para os implantes e deslocamentos de próteses foram menores no grupo A. Conclusão: Concluiu-se que a distribuição de implantes de forma equidistante favorece o desempenho biomecânico das próteses de arco total suportada por implantes; e o posicionamento de implantes posteriores parece ser uma alternativa viável para reabilitar indivíduos densdentados totais. (AU)

Three-dimensional finite element analysis of three internal tapered implant-abutment designs / Análise tridimensional de elementos finitos de três geometrias implante-abutment cônicos internos

ABSTRACT Objective: The aim of this study was to compare the stress distribution in internal tapered connection implants with different adaptation geometries submitted to oblique load simulation using the Finite Element Analysis (FEA) method. Methods: Three different internal tapered implant-abutment assemblies were modeled by varying only the diameter of the abutment body in the cone region. The dimensions of the implants were 4.0 mm in diameter and 13 mm in length. Oblique loads of 210 N angled 30 degrees to the long axis of the implant were applied to a hemispherical body positioned over the abutments simulating a dental crown. The stress generated by the implant-abutment assembly was analyzed by the FEA method using the von Mises criterion. Results: A higher concentration of stress in the coronal region (collar) and implant body on the opposite side of the load application was shown, as well as in the body region of the abutments and in the screw threads. The cervical region of the implants showed the highest von Mises stress values, the highest values being observed in G3 (1034 MPa), followed by G2 (841 MPa) and G1 (702 MPa). Conclusion: According to the results presented, it can be concluded that the stress distribution was more homogeneous and less concentrated in the G1 implant-abutment assembly. Therefore, the use of abutments with dimensions standardized by the implant manufacturer is recommended.

RESUMO Objetivo: O objetivo deste estudo foi comparar a distribuição de tensões em implantes de conexão cônica interna com diferentes geometrias de adaptação submetidos à simulação de carga oblíqua pelo método de Análise de Elementos Finitos (FEA). Métodos: Três diferentes conjuntos implante-pilar cônicos internos foram modelados variando apenas o diâmetro do corpo do pilar na região do cone. As dimensões dos implantes foram de 4,0 mm de diâmetro e 13 mm de comprimento. Cargas oblíquas de 210 N anguladas 30 graus em relação ao longo eixo do implante foram aplicadas sobre um corpo hemisférico posicionado sobre os pilares simulando uma coroa dentária. A tensão gerada pelo conjunto implante-pilar foi analisada pelo método FEA utilizando o critério de von Mises. Resultados: Foi evidenciada maior concentração de tensões na região coronal (colar) e corpo do implante no lado oposto da aplicação da carga, assim como na região do corpo dos pilares e nas roscas dos parafusos. A região cervical dos implantes apresentou os maiores valores de tensão de von Mises, sendo os maiores valores observados em G3 (1034 MPa), seguido de G2 (841 MPa) e G1 (702 MPa). Conclusão: De acordo com os resultados apresentados, pode-se concluir que a distribuição de tensões foi mais homogênea e menos concentrada no conjunto implante-pilar do G1. Portanto, recomenda-se o uso de pilares com dimensões padronizadas pelo fabricante do implante.

Patellar fracture in anterior cruciate ligament reconstruction: in vitro analysis / Fratura patelar na reconstrução do ligamento cruzado anterior: análise in vitro

ABSTRACT Objective: To determine, by biomechanical analysis, safe patellar cut limits in anterior cruciate ligament (ACL) reconstruction that minimize fracture risks. Methods: From three-dimensional reconstruction, triangular cuts were made in the patella, with a depth of 6.5 mm and variable width and length (10 to 20 mm and 8 to 12 mm, respectively, both with an interval of 1 mm). The combinations of cuts constituted 55 models for tests, with five variations in width and 11 variations in length, tested with the finite element method (FEM). Results: The mean of the localized principal maximum (traction force) values was 4.36 Pa (SD 0.87 ± 0.76) and the localized principal minimum (compression force) was −4.33 Pa (SD 1.05 ± 1.11). Comparing width and length to the tension force of the values of the main maximum, we found statistical significance from 11 mm for width and 13 mm for length. Conclusion: In ACL reconstruction, the removal of the patellar bone fragment is safe for fragments smaller than 11 mm in width and 13 mm in length, which corresponds to 24% of the width and 28% of the length of the patella used. Level of Evidence II, Comparative Prospective Study.

RESUMO Objetivo: Determinar, por meio de análise biomecânica, os limites de corte patelar seguros para a reconstrução do ligamento cruzado anterior (LCA) e que minimizem riscos de fratura. Métodos: A partir de reconstrução tridimensional, foram feitos cortes triangulares na patela, com profundidade de 6,5 mm e largura e comprimento variáveis (8 a 12 mm e 10 a 20 mm), respectivamente, com intervalo de 1 mm). As combinações dos cortes constituíram 55 modelos para ensaios, com 5 variações de largura e 11 variações de comprimento, ensaiados por meio do método dos elementos finitos (MEF). Resultados: A média dos valores da máxima principal localizada (força de tração) foi de 4,36 Pa (DP 0,87 ± 0,76), e a mínima principal localizada (força de compressão) foi de −4,33 Pa (DP 1,05 ± 1,11). Comparando largura e comprimento à força de tensões dos valores da máxima principal, houve significância estatística a partir de 11 mm para largura e 13 mm para comprimento. Conclusão: Na reconstrução do LCA, a retirada do fragmento ósseo patelar mostrou-se segura para fragmentos menores que 11 mm de largura e 13 mm de comprimento, o que corresponde a 24% da largura e 28% do comprimento da patela utilizada. Nível de Evidência II, Estudo Prospectivo Comparativo.

Comparative evaluation of displacement and stress distribution pattern during mandibular arch distalization with extra and inter-radicular mini-implants: a three-dimensional finite element study

ABSTRACT Objective: To compare the initial stress distribution and displacement on mandibular dentition using extra and inter-radicular mini-implants for arch distalization, by means of finite element analysis. Methods: For this study, two finite element models of the mandible were designed. The models consisted of periodontal ligament (PDL) and alveolar bone of all teeth until second molars. In the Case 1, bilateral extra-radicular buccal-shelf stainless steel mini-implants (10.0-mm length; 2.0-mm diameter) were placed between first and second permanent molars. In the Case 2, bilateral inter-radicular stainless steel mini-implants (10.0-mm length; 1.5-mm diameter) were placed between second premolar and first permanent molar. Power hook was attached between canine and first premolar at a fixed height of 8mm. In the two cases, 200g of distalization force was applied. ANSYS v. 12.1 software was used to analyze and compare von Mises stress and displacement in the mandibular dentition, PDL and bone. Results: Higher stresses were observed in mandibular dentition with the inter-radicular implant system. The amount of von Mises stress was higher for cortical bone (85.66MPa) and cancellous bone (3.64MPa) in Case 2, in comparison to cortical bone (41.93MPa) and cancellous bone (3.43MPa) in Case 1. The amount of arch distalization was higher for mandible in Case 1 (0.028mm), in comparison to Case 2 (0.026mm). Conclusion: Both systems were clinically safe, but extra-radicular implants showed more effective and controlled distalization pattern, in comparison to inter-radicular implants, in Class III malocclusion treatment.

RESUMO Objetivo: Comparar a distribuição da tensão inicial e o deslocamento na dentição inferior usando mini-implantes extra e inter-radiculares para distalização da arcada, por meio da análise de elementos finitos. Métodos: Dois modelos de elementos finitos da mandíbula foram criados, os quais consistiram de ligamento periodontal (PDL) e osso alveolar de todos os dentes até os segundos molares. No Caso 1, mini-implantes extra-radiculares de aço inoxidável (10,0 mm de comprimento; 2,0 mm de diâmetro) foram colocados bilateralmente na buccal-shelf entre o primeiro e o segundo molares permanentes. No Caso 2, mini-implantes de aço inoxidável inter-radiculares (comprimento de 10,0 mm; diâmetro de 1,5 mm) foram colocados bilateralmente entre o segundo pré-molar e o primeiro molar permanentes. Um Power hook foi preso entre o canino e o primeiro pré-molar a uma altura fixa de 8mm. Nos dois casos, foi aplicada força de distalização de 200g. O software ANSYS v. 12.1 foi usado para analisar e comparar a tensão de von Mises e o deslocamento na dentição inferior, ligamento periodontal e osso. Resultados: Maiores tensões foram observadas na dentição inferior com o sistema de implantes inter-radiculares. A quantidade de tensões de von Mises foi maior para osso cortical (85,66MPa) e osso esponjoso (3,64MPa) no Caso 2, em comparação com osso cortical (41,93MPa) e osso esponjoso (3,43MPa) no Caso 1. A quantidade de distalização da arcada inferior foi maior no Caso 1 (0,028 mm), em comparação com o Caso 2 (0,026 mm). Conclusão: Ambos os sistemas foram clinicamente seguros, mas os implantes extra-radiculares mostraram um padrão de distalização mais eficaz e controlado, em comparação com os implantes inter-radiculares, para tratamento da má oclusão de Classe III.

Stress distribution in lower second molar mesialization using mini-implants: a pilot study using 3D finite element analysis / Distribuição de tensões na mesialização do segundo molar inferior usando mini-implantes: um estudo piloto usando análise de elementos finitos 3D

Objective: to analyze the stress distribution in a 3D model that simulates second molar mesialization using two different types of mini-implants. Material and Methods: a mandible bone model was obtained by recomposing a computed tomography performed by a software program. The cortical and trabecular bone, a lower second molar, periodontal ligament, orthodontic tube, resin cement and the mini-implants were designed and modeled using the Rhinoceros 4.0 software program. The characteristics of self-drilling orthodontic mini-implants were: one with 7 mm length, 1 mm transmucosal neck section and 1.6 mm diameter and another with 5 mm length and 1.5 mm diameter. A total of 235.161 and 224.505 elements were used for the mesh. These models were inserted into the bone block and then subjected to loads of 200 cN (centinewton). The results were calculated and analyzed by the Ansys 17.0 software program for qualitative verification through displacement and maximum principal stress maps. Results: it was possible to observe that the periodontal ligament presented low displacement and stress values. However, the physiological values presented are among those capable to provide orthodontic movement, with compression and tensile area visualization staggered between 0.1 and -0.1 MPa (megapascal). Conclusion: within the limitations of the study, the mini-implants tested showed similar results where the load on the tooth allowed dental displacement (molar mesialization), with a tendency to rotate it, theoretically allowing the second molar to take the location of the first molar. (AU)

Objetivo: analisar a distribuição de tensões em um modelo 3D que simula a mesialização do segundo molar usando dois tipos diferentes de mini-implantes. Material e Métodos: um modelo de osso mandibular foi obtido por recomposição de uma tomografia computadorizada realizada por um software. O osso cortical e trabecular, um segundo molar inferior, ligamento periodontal, tubo ortodôntico, cimento resinoso e os mini-implantes foram projetados e modelados no software Rhinoceros 4.0. As características dos mini-implantes ortodônticos auto perfurantes foram: um com 7 mm de comprimento, 1 mm de secção transmucosa e 1,6 mm de diâmetro e outro com 5 mm de comprimento e 1,5 mm de diâmetro. Para a malha, foram utilizados 235.161 e 224.505 elementos. Esses modelos foram inseridos no bloco ósseo e então submetidos a cargas de 200 cN (centinewton). Os resultados foram calculados e analisados pelo software Ansys 17.0 para verificação qualitativa por meio de mapas de deslocamento e tensões máximas principais. Resultados: foi possível observar que o ligamento periodontal apresentou baixos valores de deslocamento e tensões. Porém, os valores fisiológicos apresentados são capazes de proporcionar movimentação ortodôntica, com visualização da área de compressão e tração escalonada entre 0,1 e -0,1 MPa (megapascal). Conclusão: dentro das limitações do estudo, os mini-implantes testados apresentaram resultados semelhantes onde a carga sobre o dente permitiu o deslocamento dentário (mesialização do molar), com tendência a girá-lo, permitindo teoricamente que o segundo molar ocupe do lugar do primeiro molar (AU)

Biomechanics of implant-supported restorations / Biomecânica das restaurações implantossuportadas

The rehabilitation of patients with dental implant-supported restorations is an ideal treatment option in contemporary dentistry. The aim of this review was to compile and to demonstrate the mechanical response during loading condition, on the stress distributions of implant-supported prostheses. The findings show that the majority of stresses were concentrated in the cervical region of the implant/abutment interface and that they can be affected by several clinical parameters and loading conditions. Finally, the final prosthetic design should combine superior mechanical response, long-term survival rate and allow patient satisfaction. (AU)

A reabilitação de pacientes com restaurações implanto-suportadas é uma opção de tratamento ideal na odontologia contemporânea. O objetivo desta revisão foi compilar e demonstrar a resposta mecânica durante a aplicação de carga, na distribuição de tensão de próteses implanto-suportadas. Os achados mostram que a maioria das tensões se concentram na região cervical da interface implante/pilar e pode ser afetada por diversos parâmetros clínicos e condições de carregamento. Por fim, o desenho protético final deve combinar uma melhor resposta mecânica, taxa de sobrevida a longo prazo e permitir a satisfação do paciente. (AU)

Restaurações endocrown em pré-molares: influência das paredes remanescentes da estrutura dentária e materiais restauradores na resistência à fadiga / Endocrown restorations in premolars: influence of remaining axial walls of tooth structure and restorative materials on fatigue resistance

Este estudo teve como objetivo avaliar o efeito da estrutura dentária remanescente e dois materiais diferentes de restauração CAD/CAM no desempenho à fadiga e no modo de falha de pré-molares tratados endodonticamente restaurados por endocrowns. Um total de 90 pré-molares superiores foram tratados endodonticamente e divididos aleatoriamente de acordo com o número de paredes axiais remanescentes, e os materiais restauradores foram divididos em 6 grupos (n = 15); quatro paredes restantes restauradas com zircônia ultratranslúcida 5Y-PSZ (grupo Fo-Z) e dissilicato de lítio (grupo Fo-L), três paredes restantes restauradas com 5Y-PSZ (grupo Th-Z) e dissilicato de lítio (grupo Th-L) e duas paredes restantes restauradas com 5YPSZ (grupo Tw-Z) e dissilicato de lítio (Tw-L). As restaurações foram cimentadas adesivamente e os espécimes foram submetidos a cargas de fadiga gradual em seu longo eixo (carga inicial: 200 N, frequência: 20 Hz). Uma carga incremental de 100 N por 10.000 ciclos foi aplicada com um pistão metálico de Ø 6 mm até a falha. A carga de falha por fadiga (FFL) e o número de ciclos de falha (CFF) no momento da falha foram registrados e analisados estatisticamente por ANOVA 2 fatores e teste de Kaplan-Meier (α = 0,05). Os espécimes fraturados foram examinados em estereomicroscópio em 8× e 25× e os modos de falha foram determinados como reparáveis ou catastróficos. FFL e CFF foram significativamente influenciados pelo material restaurador (p < 0,05). As restaurações de 5Y-PSZ apresentaram FFL (Fo-Z = 1487 N, Tw-Z = 1427 N, Tw-Z = 1533 N) e probabilidade de sobrevivência significativamente maiores quando comparadas com dissilicato de lítio (Fo-L = 1060 N, Th-L = 940 N, TwL = 1000 N). O número de paredes remanescentes não afetou o comportamento de fadiga ou modo de falha dos corpos de prova. Das restaurações de dissilicato de lítio, 51% tiveram falhas reparáveis, enquanto 95% das restaurações de zircônia ultratranslúcida 5Y-ZP tiveram falhas catastróficas. Endocrowns de zircônia apresentaram melhor desempenho em fadiga do que endocrowns de dissilicato de lítio, independentemente do número de paredes remanescentes do eixo. Endocrowns de pré-molares de dissilicato de lítio e 5Y-PSZ apresentaram maior FFL do que as cargas mastigatórias normais (AU)

This study aimed to evaluate the effect of the remaining tooth structure and two different CAD/CAM restoration materials on the fatigue performance and failure mode of endodontically treated premolars restored with endocrowns. A total of 90 maxillary premolars were endodontically treated and divided randomly according to the number of remaining axial walls, and the restorative materials were divided into 6 groups (n = 15); four remaining walls restored with ultratranslucent zirconia 5Y-PSZ (group Fo-Z) and lithium disilicate (group Fo-L), three remaining walls restored with 5Y-PSZ (group Th-Z) and lithium disilicate (Group Th-L), and two remaining walls restored with 5Y-PSZ (group Tw-Z) and lithium disilicate (Tw-L). The restorations were cemented adhesively and the specimens were subjected to stepwise fatigue loading along the long axis (initial load: 200 N, frequency: 20 Hz). An incremental step load of 100 N per 10,000 cycles was applied with a Ø6-mm metallic piston until failure. The fatigue failure load (FFL) and number of failure cycles (CFF) at the time of failure were recorded and statistically analyzed with two-way ANOVA and the Kaplan-Meier test (α = 0.05). Fractured specimens were examined under a stereomicroscope at 8× and 25× and failure modes determined as reparable or catastrophic. FFL and CFF were significantly influenced by restorative material (p < 0.05). 5Y-PSZ endocrowns showed significantly higher FFL (Fo-Z = 1487 N, Th-Z = 1427 N, Tw-Z = 1533 N) and survival probability when compared with lithium disilicate (Fo-L = 1060 N, Th-L = 940 N, Tw-L = 1000 N). The number of remaining walls did not affect the fatigue behavior or failure mode of the specimens. Of the lithium disilicate restorations, 51% had repairable failures, while 95% of ultratranslucent zirconia 5Y-ZP restorations had catastrophic failures. Zirconia endocrowns showed better fatigue performance than lithium disilicate endocrowns, regardless of the number of remaining axis walls. Lithium disilicate and 5Y-PSZ premolar endocrowns showed higher FFL than the normal masticatory loads (AU)

The importance of properly distributing the occlusal load for the correct biomechanics of implant-supported fixed partial dentures: stress analysis in implants, prosthetic components and infrastructures / A importância da distribuição da carga oclusal de forma adequada para a correta biomecânica de prótese parcial fixa implantosuportada: análise das tensões em implantes, componentes protéticos e infraestruturas

ABSTRACT Objective: The present study analyzed the biomechanical behavior of the generated stress on the external surface of the rehabilitation elements (implants, components and infrastructures) according to different occlusion patterns on a fixed partial denture on osseointegrated implants. Method: The experimental groups varied according to the location of the occlusal load applied to the Fixed partial denture, with a total occlusal load of 750N in all groups, opting for greater loads on the occlusal table of the molar in relation to the premolar. This evaluation was performed by the finite element method with simulations by the AnsysWorkbench 16.0 Software program. Results: The results analyzed for implants and their components showed that the more posterior the occlusal loading, the greater the stress developed (group 4), always in the connection area between the prosthetic component and the implant, as this location can induce greater screw loosening. The results analyzed for the infrastructures showed that the most distributed occlusal loading possible (group 1) is the best situation for generating less stress. However, even in group 3 which obtained the highest stresses in the critical area of the prosthetic connection, the zirconia flexural strength values generated were not worrisome. Conclusion: It can be concluded that the occlusal adjustment of Fixed partial dentures are preponderant and decisive factors for correct biomechanics and preservation of the system in the long term in order to avoid possible damage and/or failures, and exert significant and notorious differences in the behavior of all structures studied herein.

RESUMO Objetivo: O presente estudo analisou o comportamento biomecânico do estresse gerado na superfície externa dos elementos reabilitadores (implantes, componentes e infraestruturas) de acordo com diferentes padrões de oclusão em uma prótese parcial fixa sobre implantes osseointegrados. Métodos: Os grupos experimentais variaram de acordo com a localização da carga oclusal aplicada na Prótese Parcial Fixa, com carga oclusal total de 750N em todos os grupos, optando por cargas maiores na mesa oclusal do molar em relação ao pré-molar. Esta avaliação foi realizada pelo método dos elementos finitos com simulações pelo programa AnsysWorkbench 16.0 Software. Resultados: Os resultados analisados para os implantes e seus componentes mostraram que quanto mais posterior a carga oclusal, maior a tensão desenvolvida (grupo 4), sempre na área de conexão entre o componente protético e o implante, pois este local pode induzir maior soltura do parafuso. Os resultados analisados para as infraestruturas mostraram que a carga oclusal mais distribuída possível (grupo 1) é a melhor situação para gerar menos estresse. No entanto, mesmo no grupo 3 que obteve as maiores tensões na área crítica da conexão protética, os valores de resistência à flexão da zircônia gerados não foram preocupantes. Conclusões: Pode-se concluir que o ajuste oclusal das Próteses Parciais Fixas são fatores preponderantes e decisivos para correta biomecânica e preservação do sistema a longo prazo a fim de evitar possíveis danos e/ou falhas, e exercem diferenças significativas e notórias no comportamento de todas as estruturas aqui estudadas.

Biomechanical analysis of narrow dental implants for maxillary anterior rehabilitation / Análise biomecânica de implantes de diâmetro reduzido para reabilitação da região anterior da maxila

Introdução: O conhecimento da biomecânica de implantes de diâmetro reduzido indica dimensões seguras para uso clínico. Objetivo: O objetivo do presente estudo foi comparar biomecanicamente implantes de diâmetro regular e reduzido para suporte de próteses implantossuportadas unitárias na região anterior da maxila por meio de análise de elementos finitos 3D (3D-FEA). Material e método: Quatro modelos 3D-FEA foram desenvolvidos a partir de recomposição de tomografia computadorizada e dados da literatura: um bloco ósseo na região incisiva lateral superior direita com implante e coroa. M1: 3,75 x 13 mm, M2: 3,75 x 8,5 mm, M3: 2,9 x 13 mm e M4: 2,9 x 8,5 mm. Foi aplicada carga de 178 N nos ângulos 0, 30 e 60 graus em relação ao longo eixo do implante. Foram avaliados mapas de tensão de Von Mises, tensão principal máxima e microdeformação. Resultado: M3 e M4 apresentaram maiores valores de tensão e microdeformação que M1 e M2, principalmente quando foram aplicadas forças inclinadas. Porém, M3 apresentou comportamento biomecânico melhor do que M4. Conclusão: Pode-se concluir que reduzir o diâmetro dos implantes pode prejudicar a biomecânica durante a aplicação de forças, mas a distribuição e intensidade das tensões, bem como os valores de microdeformação podem ser melhorados se o comprimento do implante for aumentado

Introduction: Narrow diameter implants biomechanics knowledge indicates safe dimensions for clinical use. Objective: Purpose of the present study was biomechanically to compare regular and narrow diameter implants to support single implant-supported prosthesis in the anterior region of the maxilla by 3D finite element analysis (3D-FEA). Material and method: Four 3D-FEA models were developed form CT scan recompositing and literature data: a bone block in the right upper lateral incisive region with implant and crown. M1: 3.75 x 13 mm, M2: 3.75 x 8.5 mm, M3: 2.9 x 13 mm and M4: 2.9 x 8.5 mm. It was applied load was of 178 N at 0, 30 and 60 degrees in relation to implant long axis. Von Mises stress, maximum principal stress and microdeformation maps were evaluated. Result: M3 and M4 did show higher tension and higher microdeformation values than M1 and M2, especially when inclined forces were applied. However, M3 presented enhanced biomechanical behavior than M4. Conclusion: It can be concluded that reduce the diameter of the implants can disadvantage to the biomechanics during the application of forces, but the distribution and intensity of the stresses, as well as the micro deformation values can be improved if the length of the implant is increased

Stress distribution in occlusal veneers with different finish lines when applying vertical and tangential forces / Distribución de estrés en carillas con diferentes líneas de terminación aplicando fuerzas verticales y tangenciales

Abstract To evaluate stress distribution when applying vertical and tangential forces to 1mm thick occlusal veneers with different finish lines preparations, using the finite element method. One extracted third molar was prepared for occlusal veneers, firstly without any bevel. It was scanned in order to design two groups of lithium disilicate (G1A, G2A) and composite resin (G1B, G2B) occlusal veneers. Then, the third molar preparation was modified, beveling the finish line and it was subsequently scanned again to design the occlusal veneer groups with bevel (LD: G3A, G4A and CR: G3B, G4B). The four groups were subjected to different forces (400 N vertical and 900 N tangential). At 400 N, the non-beveled veneers showed slightly higher Von Mises stress values (G1A: 783 MPa and G1B 736.5 MPa) than the beveled veneers (G3A: 685.7 MPa and G3B: 675.8 MPa). However, when 900 N tangential forces were applied, the beveled occlusal veneers showed higher Von Mises stress values (G4A: 4297 MPa and G4B: 4133 MPa) than the non-beveled occlusal veneers (G2A: 2581.1 MPa and G2B: 3519.1 MPa). Furthermore, it was observed that the tissue under the occlusal veneers with bevel showed higher Von Mises stress values than the models without any bevel. Beveled and non-beveled occlusal veneers of lithium disilicate and composite resin presented similar stress distribution values when vertical forces of 400 N were applied; whereas with tangential forces of 900 N applied near to the finish line, the beveled groups presented notably higher stress values than the non-beveled groups. However, both finish line preparations presented adequate values for possible clinical performance.

Resumen Evaluar la distribución de estrés al aplicar fuerzas verticales y tangenciales en carillas oclusales de 1mm de espesor con diferentes líneas de terminación marginal por el método de elementos finitos. Se preparó un tercer molar extraído para carilla oclusal, primero sin bisel. Se escaneó para diseñar dos grupos de carillas oclusales de disilicato de litio (G1A, G2A) y resina compuesta (G1B, G2B). Después, esta preparación molar fue modificada, biselando la línea de terminación y escaneándola nuevamente para diseñar los grupos de carillas oclusales con bisel (DL: G3A, G4A and RC: G3B, G4B). Los 4 grupos fueron sometidos a fuerzas diferentes (400 N vertical y 900 N tangencial). Con 400 N, las carillas sin bisel presentaron ligera mayor tensión de Von Mises (G1A: 783 MPa y G1B 736.5 MPa) que las carillas con bisel (G3A: 685.7 MPa y G3B: 675.8 MPa). De distinta forma, al aplicar fuerzas tangenciales de 900 N, las carillas oclusales con bisel presentaron mayor tensión de Von Mises (G4A: 4297 MPa y G4B: 4133 MPa) que las carillas oclusales sin bisel (G2A: 2581.1 MPa y G2B: 3519.1 MPa). Además, se observó que los tejidos subyacentes a las carillas oclusales con bisel, presentaron mayor tensión de Von Mises, frente a los modelos sin bisel. Las carillas oclusales con y sin bisel de disilicato de litio y resina compuesta presentaron una distribución de estrés similar con fuerzas verticales de 400 N, por otro lado, con fuerzas tangenciales de 900 N, los grupos con bisel presentaron notablemente mayor tensión que los grupos sin bisel. Sin embargo, ambos diseños de terminación marginal presentaron valores adecuados para un posible desempeño clínico.

Strain Analysis in Cementless Hip Femoral Prosthesis using the Finite Element Method - Influence of the Variability of the Angular Positioning of the Implant / Análise da deformação na prótese femoral não cimentada do quadril pelo método de elementos finitos - Influência da variabilidade do posicionamento angular do implante

Abstract Objective The present study aims to evaluate the influence of different positioning of the hip femoral prosthesis on the stress and strain over this implant. Methods A femoral prosthesis (Taper - Víncula, Rio Claro, SP, Brazil) was submitted to a stress and strain analysis using the finite element method (FEM) according to the International Organization for Standardization (ISO) 7206-6 Implants for surgery - Partial and total hip joint prostheses - Part 6: Endurance properties testing and performance requirements of neck region of stemmed femoral components standard. The analysis proposed a branch of the physical test with a +/− 5° angle variation on the standard proposed for α and β variables. Results The isolated +/− 5° variation on the α angle, as well as the association of +/− 5° variation on the α and β angles, presented significant statistical differences compared with the control strain (p= 0.027 and 0.021, respectively). Variation on angle β alone did not result in a significant change in the strain of the prosthesis (p= 0.128). The stem positioning with greatest implant strain was α = 5° and β = 14° (p= 0.032). Conclusion A variation on the positioning of the prosthetic femoral stem by +/− 5° in the coronal plane and/or the association of a +/− 5° angle in coronal and sagittal planes significantly influenced implant strain.

Resumo Objetivo Avaliar a influência da variação do posicionamento da prótese femoral do quadril na tensão e na deformação produzidas neste implante. Métodos Utilizou-se a análise de tensão e de deformação da prótese femoral (Taper, Víncula, Rio Claro, SP, Brasil) pelo método de elementos finitos (MEF) de acordo com a norma ISO 7206-6 Implants for surgery - Partial and total hip joint prostheses-Part 6: Endurance properties testing and performance requirements of neck region of stemmed femoral components. A análise propôs uma ramificação do ensaio físico, com variação da angulação de +/− 5° sobre a proposta normativa das variáveis α e β. Resultados Ao comparar com a deformação controle, houve significância estatística com a angulação isolada de +/− 5° do ângulo α, bem como com a associação de +/− 5° nas angulações α e β (p= 0,027 e 0,021, respectivamente). Já com a variação apenas do ângulo β, não houve variação significativa na deformação da prótese (p= 0,128). A posição da haste com maior deformação no implante foi com α = 5° e β = 14° (p= 0,032). Conclusão A variabilidade de posicionamento da haste femoral protética de +/− 5° no plano coronal e/ou a associação da angulação de +/− 5° nos planos coronal e sagital interferiu de forma significativa na deformação do implante.

Zygomatic implants in intra-sinus versus extra-maxillary approaches for prosthetic rehabilitation in severely atrophic maxillae: finite element analysis / Implantes cigomáticos en abordajes intra sinusal versus extra maxilar para rehabilitación protésica en maxilares severamente atróficos: análisis de elementos finitos

Objetive: To compare the stresses and deformations generated on the surrounding bone of the zygomatic implants when using an intra sinusal and extra-maxillary approach, through the finite element method. Material and Methods: Computer aided designs (CADs) were constructed using SolidWorks Software of a skull with bone resorption to be rehabilitated through a fixed hybrid prosthesis using two zygomatic and two conventional straight implants. For the boundary conditions (load conditions), symmetry in the sagittal plane was assumed and that all the materials were isotropic, homogeneous and linearly elastic. Two zygomatic implantation techniques were simulated: intra sinusal (Is) and extra maxillary (Em). Vertical and lateral loads of 150 N and 50 N were applied to the finite element models to obtain Von Mises equivalent stress and strain (displacement). Results: The average measurement of the Von Mises stress (MPa) recorded were as follows: Approach of the implant body (Is: 0.24- Em: 0.28,) effort of implant body with vertical load: Is: 0.69 - Em: 0.96; effort of peri-implant surface under horizontal load: Is: 2.11 - Em: 0.94. Average displacement under vertical load of peri-implant surface Is: 0.35 - Em: 0.40, and of implant body Is: 1.34 - Em: 2.04. Average total deformation in approach Is: 2.23 mm - Em: 0.80mm, and average total deformation in the implant body under horizontal load was Is: 0.14 - Em: 0.21. Conclusion: The results of this study indicate that despite the differences that occurred in both stress and strain (displacement) between the intra-sinus and extra-maxillary approaches, the static strength of the bone, which is approximately 150 MPa in tension and 250 MPa in compression was not exceeded. Considering the limitations of finite element analysis, there seems to be no biomechanical reason to choose one approach over the other.

Objetivo: Comparar por el método de elementos finitos los esfuerzos y deformaciones generados sobre el hueso circundante de implantes cigomáticos tratados con un abordaje intra sinusal y extra maxilar. Material y Métodos: Se construyeron los diseños asistidos por computadora (CAD) utilizando el Software SolidWorks de un cráneo con una reabsorción ósea para ser rehabilitado, a través de una prótesis híbrida fija, mediante dos implantes cigomáticos y dos rectos convencionales. Para las condiciones de frontera (condiciones de carga) se asumió simetría en el plano sagital y que todos los materiales eran isotrópicos, homogéneos y linealmente elásticos. Se simularon dos técnicas de implantación cigomática: una intra sinusal (Is) y otra extra maxilar (Em). Se aplicaron cargas verticales y laterales de 150 N y 50 N a los modelos de elementos finitos para obtener el esfuerzo equivalente de Von mises y la deformación (desplazamiento). Resultados: La medición promedio del esfuerzo de Von Mises (MPa) registró: abordaje del cuerpo de implante (Is: 0.24-Em: 0.28) esfuerzo del cuerpo de implante con carga vertical: (Is:0.69 ­ Em: 0.96); esfuerzo de la superficie peri implantar ante carga horizontal (lateral):( Is:2.11 ­ Em:0.94). Desplazamiento promedio ante carga vertical de la superficie peri implantar (Is:0.35 ­ Em:0.40) y del cuerpo del implante (Is:1.34 ­ Em:2.04). Deformación total promedio en mm en abordaje (Is: 2.23 ­ Em:0.80) y deformación total promedio en el cuerpo del implante ante carga horizontal (Is:0.14 ­ Em:0.21). Conclusión: Los resultados de este estudio indican que a pesar de las diferencias que se presentaron tanto en el esfuerzo como en la deformación (desplazamiento) entre los abordajes intra sinusal y extra maxilar, la resistencia estática del hueso, que es de aproximadamente 150 MPa en tensión y 250 MPa en compresión no se superó. Considerando las limitaciones de los AEF, parece no haber razones biomecánicas para elegir uno u otro enfoque.

Analysis of initial stress distribution in palatal bone around the implant in lingual orthodontics for single and double palatal implant systems: a FEM study

ABSTRACT Objective: To analyze and compare the Von Mises stress and principal stress distribution in palatal bone around the palatal implant in lingual orthodontics (LiO) for single and double palatal implant systems with varying lengths of lever arm. Methods: Two groups were assessed: single (Group 1) and double (Group 2) palatal implant systems, which were further divided into two subgroups, based on lever arm length, for analyzing stress in the palatal bone around the implant. Hence, two 3D finite element models of bilateral maxillary first premolar extraction cases were constructed in each system. Lingual brackets (0.018-in slot) were positioned at the center of the clinical crown. In both systems, 150g of retraction force was applied, and ANSYS v. 12.1 software was used to analyze and compare stress in the palatal bone around the palatal implant. Results: In this study, higher stress was observed at the inner threaded interface of cortical bone. Magnitude of Von Mises stress was higher in Group 2 (0.63 MPa and 0.65 MPa) in comparison to Group 1 (0.29 MPa and 0.29 MPa). Similarly, magnitude of principal stress was higher in Group 2, in comparison to Group 1. Higher stress was observed in the apical region of the implant-bone interface of cancellous bone. Conclusion: This study concluded that the Von Misses stress as well as principal stress in the palatal bone were within the optimal limit in both groups. Finally, it can be concluded that both systems (single and double palatal implant) were safe for the patients in clinical use of 150g of retraction force.

RESUMO Objetivo: Analisar e comparar as tensões de Von Mises e a distribuição das tensões principais no osso palatino ao redor de implantes palatinos em Ortodontia Lingual (OL) para sistemas de implantes palatinos unitários ou duplos com comprimentos variados do braço de alavanca. Métodos: Foram delineados dois grupos para o presente estudo: Grupo 1 - com sistema de implante palatino unitário e Grupo 2 - com sistema de implantes palatinos duplos. Em seguida, os grupos foram divididos em dois subgrupos, com base no comprimento do braço de alavanca, para analisar as tensões no osso palatino ao redor do implante. Para cada sistema, foram construídos dois modelos 3D de elementos finitos (MEF) de casos com extração bilateral de primeiros pré-molares superiores. Braquetes linguais (slot 0,018") foram posicionados no centro das coroas clínicas. Nos dois sistemas, foram aplicados 150g de força de retração nos dentes anteriores, e o software ANSYS v. 12.1 foi usado para analisar e comparar as tensões no osso palatino ao redor dos implantes. Resultados: Foram observados maiores níveis de tensões na parte interna rosqueada no osso cortical. A magnitude das tensões de Von Mises foi maior no Grupo 2 (0,63MPa e 0,65MPa) em comparação ao Grupo 1 (0,29MPa e 0,29MPa). De forma semelhante, foi observada maior magnitude das tensões principais no Grupo 2 do que no Grupo 1. Maiores tensões foram observadas na região apical da interface osso/implante no tecido ósseo esponjoso. Conclusão: A tensões de Von Mises e as tensões principais no osso palatino ficaram dentro do limite ideal em ambos os grupos. Ambos os sistemas de implantes palatinos (unitário e duplo) foram seguros para o uso clínico em pacientes com força de retração de 150g.