Distribuição de tensões em um modelo tridimensional de canino e pré-molares superiores sob diferentes carregamentos oclusais: análise pelo método de elementos finitos / Stress distribution in a three-dimensional model of canine and premolars superiors under different occlusal loads: analysis by finite element method

O objetivo desse estudo foi analisar, por meio do Método de Elementos Finitos, a distribuição de tensões na estrutura dentária, no ligamento periodontal (LP) e no osso alveolar em um modelo tridimensional do canino (23), primeiro (24) e segundo pré-molares superiores (25) submetidos à ação de cargas axiais e oblíquas. Além disso, objetivou-se avaliar a influência do ponto de contato proximal na distribuição das tensões no modelo de três dentes (M1), comparado a um modelo unitário do 24 (M2). As propriedades mecânicas bem como as condições de contorno e carregamento foram determinadas no programa de elementos finitos Ansys®. Cargas axiais e oblíquas foram aplicadas nas seguintes simulações: C1) Carga axial nos contatos A e B no dente 24; C2) Contato excêntrico no dente 24; C3) Carga oblíqua de 45N, com inclinação de 45o no contato A do dente 24; C4) Carga oblíqua de 45N, com inclinação de 45o no contato B do dente 24; C5) Cargas axiais simultâneas, de 70N na ponta de cúspide do dente 23, 90N nos contatos A e B do dente 24 e de 105N nos contaos A e B do dente 25. Para estimar a possibilidade de falha no esmalte, as tensões máximas principais foram analisadas e deformações máximas e mínimas principais foram analisadas no LP e no osso alveolar, sendo que ambos foram comparados a valores encontrados em outros estudos com metodologia similar. Em C1, a distribuição de tensões foi mais favorável para as estruturas dente-LP-osso, com picos de tensões semelhantes em M1 e M2. Em C2, tensões deslocaramse para apical, devido ao contato entre os dentes 24 e 23 em M1; os picos de tensões foram maiores em M1 do que em M2 no esmalte e no osso e o inverso ocorreu na dentina e no LP. Em C3, tensões de tração concentraram-se na região cervical do esmalte e na furca do dente 24; os picos das tensões no esmalte, osso e LP foram menores em M1 comparado a M2, mas na dentina ocorreu o contrário (M1>M2). Em C4, ocorreu o maior pico de tensão de tração no esmalte, tensões de tração concentraram-se na furca do dente 24; esmalte e dentina comportaram-se de forma similar (M1>M2) e osso e LP também (M1˂M2). Em C5, tensões de tração se concentraram no osso alveolar do dente 23. Os contatos proximais em M1 permitiram a distribuição das tensões de forma mais homogênea para o LP e osso que em M2. Exceto em C1, a distribuição de tensões no esmalte cervical, na dentina, no LP e no osso alveolar diferiram em um modelo unitário comparado a um de três dentes, devido à presença dos contatos proximais.

The direction, type and magnitude of loads on the oclusal surface and also the characteristics of the support structures determines the stress distribution. The aim of this study was to analyze, by the finite element method, the stress distribution on the first superior premolar, in a tridimensional (3D) model subjected to various types of loadings considering the enamel anisotropic or isotropic. The geometric modeling was performed based on a computed tomography (CT) scan. The mechanical properties as well as the loading conditions determined by the Abaqus® finite element program. Axial and oblique loads were applied on the occlusal surface of the first superior premolar in the following conditions: I) 30N axial load applied simultaneously on the occlusal contacts A and B and in the mesial marginal ridge, totaling 90N; II) 90N axial load in the mesial longitudinal edge of the lingual cusp, simulating eccentric contact; III) 45N oblique load with a 45o inclination on theocclusal contact A; IV) 45N oblique load with a 45o inclination on the occlusal contact B. To estimate the possibility of failure in the simulated structures, the maximum principal stress were analyzed and compared to known tensile strength values of the tissues studied. The results showed compression stress on the side in which the load was applied and tensile stress on the opposite side. Tensile stress concentrates mainly in the cervical region of the tooth and in the alveolar insertion bone. Anisotropic models revealed areas of tensile stress concentration smaller than the isotropic models. It was concluded that the isotropic 3D models were suitable for analyzing the stress distribution in teeth, because they are less complex models to build and produced similar results compared to the anisotropic models. The cervical enamel seems to be more susceptible to fracture because of the largest stress concentration on this area, associated with its composition and anatomical characteristics

Análise de tensões por elementos finitos no conjunto implante: pilar cone morse e implante: tecido ósseo û revisão de literatura / Finite element analysis of the conjunct implant: pillar and bone:pillar morse taper û literature review

Os implantes dentários tornaram-se uma realidade na reabilitação bucal, e grandes avanços como as conexões cone morse são utilizados com sucesso na reposição de dentes, diminuindo drasticamente o número de problemas como afrouxamento de parafusos. Por outro lado, a literatura mostra que o íntimo contato da interface implante/intermediário permite que tensões sejam distribuídas diretamente ao osso adjacente e às estruturas a ele conectadas, sendo que tensões acima dos limites de tolerância podem gerar microdanos e reabsorção óssea. O objetivo deste trabalho foi realizar uma revisão de literatura em bases de dados e livros sobre a distribuição das tensões nas interfaces implante/pilar e osso/implante, através de estudos de elementos finitos. Concluiu-se pelos estudos revisados, que a influência da morfologia anatômica do local, a angulação do implante, o tipo de material dos parafusos retentores e as condições de carregamento biomecânico do sistema osso-implante são diretamente proporcionais à resposta do tecido ósseo circunjacente ao implante

Dental implants have become a reality in oral rehabilitation, and major advances such as morse taper connections are successfully used in the replacement of missing teeth, reducing considerably the number of problems such as screw loosening. However, literature shows that the contact of implant/abutment interface distributes the stress directly to the adjacent bone, whereas stresses above the tolerance limits can generate microdamage and bone resorption. The objective of this study was to perform a literature review in databases and books about the distribution of stresses in implant/pillar and implant/bone interfaces through finite element analysis. It was concluded that the influence of anatomic morphology of the site, the angulation of the implant, the type of material of the retainer screws and biomechanical loading conditions of the bone-implant system are directly proportional to the response of the bone tissue surrounding the implant.

Distribuição de tensões em próteses parciais fixas posteriores livres de metal com retentores intracoronários: análise em elementos finitos / Stress distribution in metal-free posterior inlay-retained fixed partial dentures: finite element analysis

Para reabilitar a ausência de um elemento dentário posterior, as próteses parciais fixas (PPF) com retentores intracoronários são uma alternativa aos implantes osseointegrados. O objetivo deste estudo foi avaliar a distribuição de tensões nessas próteses com três combinações de materiais: cerâmica de zircônia parcialmente estabilizada por ítria (ZPEI) revestida por cerâmica de fluorapatita (α), cerâmica de dissilicato de lítio (β) ou compósito fibrorreforçado (γ). Na composição α, foram analisadas a presença ou ausência da cerâmica de revestimento na parede cervical das caixas proximais e três variações na área total da seção transversal dos conectores (4 mm de largura x 3,2, 4,2 ou 5,2 mm de altura). Em 8 modelos bidimensionais de elementos finitos, uma carga vertical de 500 N foi aplicada na fossa central do pôntico e as tensões principais máximas (tração) e mínimas (compressão) foram apontadas em MPa. Inicialmente foram avaliados os 6 modelos com PPF de ZPEI e suas variações. Os maiores valores das tensões de tração foram encontrados no terço cervical dos conectores. Quando presente nestas regiões, a cerâmica de revestimento recebeu tensões acima do limite de sua resistência à flexão. Na comparação entre os modelos sem cerâmica de revestimento na parede cervical das caixas proximais, mesmo aquele com conectores de 3,2 x 4 mm, cuja infraestrutura apresentava 2,5 x 3 mm, poderia ser recomendado para uso clínico. Altos valores de tensões de compressão foram registrados entre o terço oclusal e médio dos conectores, correspondente à união entre as cerâmicas, o que poderia ocasionar, devido à flexão, falhas adesivas. Posteriormente, o modelo de ZPEI com a cerâmica de fluorapatita ausente da parede cervical das caixas proximais e área total dos conectores de 4,2 x 4 mm foi comparado aos dois outros materiais com conectores de mesma área. Na PPF de dissilicato de lítio, os valores representaram uma provável violação do limite de sua resistência à flexão...

Inlay-retained fixed partial dentures (IRFPD) are an alternative to osseointegrated implants to replace a single missing posterior tooth. The aim of this study was to evaluate the stress distribution within these prostheses with three material combinations: yttria-tetragonal zirconia polycrystal (Y-TZP) ceramic veneered with fluorapatite ceramic (α), lithium-disilicate ceramic (β) or fiber-reinforced composite (γ). In composition α, an analysis was conducted on the presence or absence of the veneering ceramic on the cervical wall of the proximal boxes and three variations in the total area of the connectors’ cross-section (4 mm in width x 3.2, 4.2 or 5.2 mm in height). In 8 two-dimensional finite element models, a vertical load of 500 N was applied on the central fossa of the pontic. Maximum (tension) and minimum (compression) principal stresses were then shown in MPa. First, the 6 models with Y-TZP fixed partial dentures (FPD) and their variations were evaluated. The highest values of tensile stresses were found at the cervical third of the connectors. When present in these regions, the veneering ceramic received stresses beyond its flexural strength limit. In the comparison among models without veneering ceramic on the cervical wall of the proximal boxes, even the model with connectors of 3.2 x 4 mm, whose framework presented 2.5 x 3 mm, could be recommended for clinical use. High values of compressive stresses were recorded between the middle and occlusal thirds of the connectors, corresponding to the juncture of the ceramics. Owing to flexure, these stresses might lead to adhesive failures. Then, the Y-TZP model without fluorapatite ceramic on the cervical wall of the proximal boxes and total connector area of 4.2 x 4 mm was compared to the other two materials with connectors of the same area. For the lithium-disilicate FPD, the observed values would probably exceed its flexural strength limit...

Distribuição de tensões em próteses parciais fixas posteriores livres de metal com retentores intracoronários: análise em elementos finitos / Stress distribution in metal-free posterior inlay-retained fixed partial dentures: finite element analysis

Para reabilitar a ausência de um elemento dentário posterior, as próteses parciais fixas (PPF) com retentores intracoronários são uma alternativa aos implantes osseointegrados. O objetivo deste estudo foi avaliar a distribuição de tensões nessas próteses com três combinações de materiais: cerâmica de zircônia parcialmente estabilizada por ítria (ZPEI) revestida por cerâmica de fluorapatita (α), cerâmica de dissilicato de lítio (β) ou compósito fibrorreforçado (γ). Na composição α, foram analisadas a presença ou ausência da cerâmica de revestimento na parede cervical das caixas proximais e três variações na área total da seção transversal dos conectores (4 mm de largura x 3,2, 4,2 ou 5,2 mm de altura). Em 8 modelos bidimensionais de elementos finitos, uma carga vertical de 500 N foi aplicada na fossa central do pôntico e as tensões principais máximas (tração) e mínimas (compressão) foram apontadas em MPa. Inicialmente foram avaliados os 6 modelos com PPF de ZPEI e suas variações. Os maiores valores das tensões de tração foram encontrados no terço cervical dos conectores. Quando presente nestas regiões, a cerâmica de revestimento recebeu tensões acima do limite de sua resistência à flexão. Na comparação entre os modelos sem cerâmica de revestimento na parede cervical das caixas proximais, mesmo aquele com conectores de 3,2 x 4 mm, cuja infraestrutura apresentava 2,5 x 3 mm, poderia ser recomendado para uso clínico. Altos valores de tensões de compressão foram registrados entre o terço oclusal e médio dos conectores, correspondente à união entre as cerâmicas, o que poderia ocasionar, devido à flexão, falhas adesivas. Posteriormente, o modelo de ZPEI com a cerâmica de fluorapatita ausente da parede cervical das caixas proximais e área total dos conectores de 4,2 x 4 mm foi comparado aos dois outros materiais com conectores de mesma área. Na PPF de dissilicato de lítio, os valores representaram uma provável violação do limite de sua resistência à flexão...

Inlay-retained fixed partial dentures (IRFPD) are an alternative to osseointegrated implants to replace a single missing posterior tooth. The aim of this study was to evaluate the stress distribution within these prostheses with three material combinations: yttria-tetragonal zirconia polycrystal (Y-TZP) ceramic veneered with fluorapatite ceramic (α), lithium-disilicate ceramic (β) or fiber-reinforced composite (γ). In composition α, an analysis was conducted on the presence or absence of the veneering ceramic on the cervical wall of the proximal boxes and three variations in the total area of the connectors’ cross-section (4 mm in width x 3.2, 4.2 or 5.2 mm in height). In 8 two-dimensional finite element models, a vertical load of 500 N was applied on the central fossa of the pontic. Maximum (tension) and minimum (compression) principal stresses were then shown in MPa. First, the 6 models with Y-TZP fixed partial dentures (FPD) and their variations were evaluated. The highest values of tensile stresses were found at the cervical third of the connectors. When present in these regions, the veneering ceramic received stresses beyond its flexural strength limit. In the comparison among models without veneering ceramic on the cervical wall of the proximal boxes, even the model with connectors of 3.2 x 4 mm, whose framework presented 2.5 x 3 mm, could be recommended for clinical use. High values of compressive stresses were recorded between the middle and occlusal thirds of the connectors, corresponding to the juncture of the ceramics. Owing to flexure, these stresses might lead to adhesive failures. Then, the Y-TZP model without fluorapatite ceramic on the cervical wall of the proximal boxes and total connector area of 4.2 x 4 mm was compared to the other two materials with connectors of the same area. For the lithium-disilicate FPD, the observed values would probably exceed its flexural strength limit...