Distribución de los esfuerzos en tramos protésicos fijos de tres unidades con elementos intrarradiculares colados y prefabricados: análisis biomecánico utilizando un modelo de elementos finitos / Stress distribution in three unit fixed partial prosthesis with cast and prefabricated post and core: a biomechanical finite element analysis

Introducción: en esta investigación se analiza el comportamiento de la distribución de los esfuerzos en tramos de prótesis parcial fija (PPF) utilizando un modelo de elementos finitos. Métodos: se hicieron dos modelos de un incisivo central y un canino como pilares y de un incisivo lateral como póntico, los pilares fueron simulados con tratamiento endodóntico, con unrecorte de la gutapercha dejando 4 mm apicales y con elementos intrarradiculares prefabricados y colados para ambos pilaresen diferentes modelos, los cuales soportan una estructura en metal noble cubierta por cerámica. Para mayor fidelidad se hizo un modelo tridimensional de las estructuras de soporte periodontal (hueso cortical, esponjoso y ligamento periodontal), pormedio de un software que tiene la capacidad de mostrar el comportamiento de los cuerpos al introducirle algunas propiedades mecánicas de los elementos que componen el sistema. El modelo fue sometido a un esfuerzo de 1 N porque solo muestra el patrón de comportamiento de la distribución del esfuerzo sin llegar al límite de falla, con inclinación de 45º sobre los cíngulos del canino, central y póntico similar a la que se tienen en una oclusión normal. Resultados: se observó esfuerzo de von Mises en la dentina del canino: aleación de metal noble de 0.92 N/mm² y fibra de vidrio 1,17 N/mm². El esfuerzo de von Mises en la dentina del central:aleación de metal noble 1,11 N/mm² y fibra de vidrio 1,92 N/mm². Conclusiones: la distribución de los esfuerzos fue parecida a la obtenida en los dientes únicos, donde cuando se utilizan elementos intrarradiculares rígidos, este asume la mayor parte delesfuerzo por sus propiedades mecánicas. La decisión de cuál elemento intrarradicular elegir depende de muchas variables.

Introduction: this study analyzes the behavior of stress distribution in three-unit fixed partial dentures (FPD) usinga finite elements model (FEM). Methods: a canine and a central incisor were modeled; both of them were joined together by a FPD with a lateral incisor as pontic. Endodontic treatment with a 4 mm apical seal was simulated for abutment teeth; cast post and cores and prefabricated posts were modeled for abutments and a noble metal framework veneered with porcelain was used as thefinal restoration. For better precision, a three-dimensional model of supporting structures such as cortical bone, trabecular bone and periodontal ligament was designed. Software capable of showing the behavior of bodies when different mechanical properties are introduced to the system was used. Oblique loads of 1N in a 45° angle were applied on the cingulum area of both abutments and pontic which was intended to show the distribution of stress without failing. Results: the greatest strain was found on boththe canine and central incisor dentine where fiber posts were used (0.92 N/mm2 cast post and core, 1.17 N/mm2 fiber post on the canine; 1.11 N/mm2 cast post and core, 1.92 N/mm2 fiber post for the central incisor). Conclusions: distribution of von Missesstress was found to be similar to that of single tooth. When rigid intraradicular elements were used, this element absorbs most of the energy. The decision of which element is better depends on different variables.

Análisis de la distribución de esfuerzos en diferentes elementos de retención intrarradicular prefabricados / Analysis of stress distribution in different prefabricated intraradicular retention elements

Introducción: el método de elementos finitos (MEF) fue usado para analizar la distribución de los esfuerzos en un incisivo central maxilar rehabilitado con elementos de retención intrarradiculares prefabricados. Métodos: se modeló un incisivo central superior restaurado con tres elementos de retención intrarradicular, conformado por dentina, ligamento periodontal, hueso cortical, hueso esponjoso, corona metal-cerámica, cemento resinoso y gutapercha. Los postes modelados fueron hechos de aleación de titanio, fibra de vidrio y fibra de carbono. El análisis de la distribución de esfuerzo fue realizado por el software Algor. Las variables incluidas en el modelado fueron el módulo de elasticidad y la razón de Poisson para todos los componentes del modelo. Se aplicó una carga de 200 N en la superficie palatina de la corona con una inclinación de 45º al eje axial para calcular la distribución de los esfuerzos sobre la estructura restaurada. Resultados: los esfuerzos se comportaron de una manera diferente según el material del elemento intrarradicular que se utilizó para la retención de la corona. A mayor módulo de elasticidad del elemento de retención intrarradicular utilizado se observó aumento en la distribución de los esfuerzos en el mismo, disminuyendo en la dentina. Conclusiones: con las limitantes de este estudio, se encontró que el incremento del módulo de elasticidad de los pernos prefabricados causa disminución de los esfuerzos en la dentina.

Introduction: the three-dimensional (3D) finite element analysis (FEA) was used to analyze the stress distribution in a maxillary central incisor, restored with prefabricated intrarradicular posts. Methods: the model of the dowel-restored tooth used involved dentin, periodontal ligament, cortical and trabecular bone, gingiva, metal-ceramic crown, resin cement and gutta-percha. The dowels were made of titanium alloy, glass fiber and carbon fiber. The dowel was cemented with resin luting agents. The analysis of stress distribution was performed by mean of the use of Algor software. The variables included their modulus of elasticity and Poisson's ratio for all the components in the model. A load of 200 N was applied to the palatal surface of the crown at an angle of 45 degrees in relation to the longitudinal axis in order to calculate the stress distribution of the restored structure. Results: the results behaved differently depending on the intraradicular element used for retention of the crown. When the modulus of elasticity was higher in the intraradicular retention element, the stress distribution was observed to be higher in it, but it decreased in dentin. Conclusions: within the limitations of the study, it was found that increasing the modulus of elasticity in the dowel decreases the stress in dentin.

Distribución de los esfuerzos en tres tipos de elementos intrarradiculares con diferentes longitudes / Stress distribution in three types of posts with different lengths

Introducción: el objetivo fue observar la distribución de los esfuerzos en los dientes restaurados con elementos de retención intrarradicular (postes) de diferentes longitudes, usando el análisis de elementos finitos (AEF). Métodos: un modelo tridimensional de elementos finitos (modelo de 4 mm con 34.010 nodos y 9.317 elementos, modelo de 6mm con 36.798 nodos y 10.371 elementos, modelo de 8 mm con 38.587 nodos y 11.025 elementos) de un incisivo central superior es presentado. El modelo del diente restaurado con un poste está formado por hueso esponjoso, hueso cortical, ligamento periodontal, encía, raíz, gutapercha, cemento resinoso, postes, muñón de resina (para postes prefabricados), cofia metálica y corona cerámica. Los diferentes postes fueron modelados en una aleación de metal noble, titanio y fibra de vidrio. Los postes fueron cementados con cemento resinoso. Las variables incluidas en el modelado fueron el módulo de elasticidad, la razón de Poisson y la longitud del poste (4, 6 y 8 mm). Se aplicó una carga de 1 N en la corona con una inclinación de 45o y fueron calculados los esfuerzos de von Mises, los esfuerzos máximos y mínimos principales y los esfuerzos máximos cortantes. Resultados: el análisis de elementos finitos indicó que la distribución de los esfuerzos generados en el diente modelado con los diferentes postes disminuyó significativamente, de acuerdo con una relación inversamente proporcional con el módulo de elasticidad del material. Los esfuerzos en la raíz también se vieron reducidos al incrementar la longitud del poste (4, 6 y 8 mm). Conclusiones: con las limitantes de este estudio, se encontró que existen variaciones marcadas con respecto a la longitud de los postes relacionadas con la distribución de los esfuerzos en la dentina y en el mismo poste, siendo menor la distribución de los esfuerzos en la dentina con postes de mayor longitud y de mayor módulo de elasticidad.

Distribución de los esfuerzos en un incisivo central superior restaurado con diferentes postes / Stress distribution of an upper central incisor restored with different posts

Introducción: el método de elementos finitos fue usado para analizar la distribución de esfuerzos en dientes restaurados con postes. Métodos: el modelo del diente restaurado con poste está formado por dentina, ligamento, hueso cortical y trabeculado, corona metal-cerámica y gutapercha. El poste fue hecho de zirconia, aleación de metal base y metal noble. El poste fue cementado con cemento resinoso. Las variables incluidas en el modelado fueron módulo de elasticidad y razón de Poisson para todos los componentes del modelo. Se aplicó una carga de 200 N en la corona con una inclinación de 45º para calcular la distribución de los esfuerzos tanto tensiles, compresivos y de Von Mises. Resultados: se muestra el esfuerzo Von Mises en la dentina: aleación de metal noble 105,1899 N/mm2, aleación de metal base 69,86746 N/mm2 y zirconia 69,06321 N/mm2. El esfuerzo Von Mises en el perno: aleación de metal noble 210,3797 N/mm2, aleación de metal base 349,3373 N/mm2 y zirconia 345,3161 N/mm2. Conclusiones: con las limitantes de este estudio, se encontró que el incremento en el módulo de elasticidad de los postes causa disminución de los esfuerzos en la dentina.