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

ABSTRACT

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)

RESUMO

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)