Influence of fibromucosa height and loading on the stress distribution of a total prosthesis: a finite element analysis / Influência da altura da fibromucosa e carregamento na distribuição de tensões de prótese total: análise por elementos finitos

ABSTRACT

Purpose: To evaluate the effect of fibromucosa height on the stress distribution and displacement of mandibular total prostheses during posterior unilateral load, posterior bilateral load and anterior guidance using the finite element analysis (FEA). Material and methods: 3D virtual models were made to simulate the stress generated during different mandibular movements in a total prosthesis. The contacts were simulated according to the physiology, being considered perfectly bonded between cortical and medullar bones; and between cortical bone and mucosa. Non-linear frictional contact was used for the total prosthesis base and fibromucosa, allowing the prosthesis to slide over the tissue. The cortical bone base was fixed and the 100 N load was applied as unilateral load, posterior bilateral load and anterior guidance simulation. The required results were for maximum principal stress (MPa), microstrain (mm/mm) and total displacement (mm). The numerical results were converted into colorimetric maps and arranged according to corresponding scales. Results: The stress generated in all situations was directly proportional to the fibromucosa height. The maximum principal stress results demonstrated greater magnitude for anterior guidance, posterior unilateral and posterior bilateral, respectively. Only posterior unilateral load demonstrated an increase in bone microstrain, regardless of the fibromucosa height. Prosthesis displacement was lower under posterior bilateral loading. Conclusion: Posterior bilateral loading is indicated for total prosthesis because it allows lower prosthesis displacement, lower stress concentration at the base of the prosthesis and less bone microstrain. (AU)

RESUMO

Objetivo: Avaliar o efeito da altura da fibromucosa na distribuição de tensões e deslocamento das próteses totais mandibulares durante a carga unilateral posterior, carga bilateral posterior e orientação anterior usando a análise por elementos finitos (FEA). Material e métodos: Modelos virtuais 3D foram confeccionados para simular a tensão gerada durante diferentes movimentos mandibulares em uma prótese total. Os contatos foram simulados de acordo com a fisiologia, sendo considerados perfeitamente unidos entre os ossos corticais e medulares; e entre o osso cortical e a mucosa. O contato friccional não linear foi utilizado entre a base total da prótese e a fibromucosa, permitindo que a prótese deslizasse sobre o tecido. A base do osso cortical foi fixada e a carga de 100 N aplicada como carga unilateral, carga bilateral posterior e simulação de guia incisiva anterior. Os resultados foram calculados em tensão máxima principal (MPa), microdeformação (mm/mm) e deslocamento total (mm). Os resultados numéricos foram convertidos em mapas colorimétricos e organizados de acordo com as escalas correspondentes. Resultados: A tensão gerada em todas as situações foi diretamente proporcional à altura da fibromucosa. Os resultados de tensão máxima principal demonstraram maior magnitude durante a carga anterior, posterior unilateral e posterior bilateral, respectivamente. Apenas a carga unilateral posterior demonstrou aumento da microdeformação óssea, independente da altura da fibromucosa. O deslocamento da prótese foi menor sob carga bilateral posterior. Conclusão: A carga bilateral posterior é indicada para prótese total, pois permite menor deslocamento da prótese, menor concentração de tensões na base da prótese e menor microdeformação óssea (AU)