Estresse ao osso em torno de implantes ortodônticos na região de molares inferiores: uma avaliação por elementos finitos / Stress to the bone around orthodontic implants in the mandibular molar region: a finite element evaluation

ABSTRACT

Mini-screw implants have been commonly used for orthodontic anchorage. However, the behavior of implants may vary according to their location, inclination, loading position and loading direction. The objective of this study was to apply finite element to analyze stress distribution around mini-implants inserted into the buccal cortical bone, in the inferior molar region, when a force of 3 N was applied, varying implant inclination and loading direction, also simulating immediate loading and osseointegration conditions. We carried out a threedimensional analysis of a human cadaveric mandible and of a 9 mm length, 1.5 mm diameter titanium implant. The implant model was introduced into the buccal cortical bone, between the first and second mandibular molars. Finite-element analysis of the implant-bone structure was carried out applying a constant force of 3 N at varying angles (15, 30, 45, 60, 75, and 90 degrees), and in five different positions along the bone surface axis (perpendicularly, vertically at ± 10 degrees, and horizontally at ± 20 degrees). Out of all combinations tested, stress affected only the cortical bone, not being intense enough to cause cortical bone resorption. Stress distribution varied slightly (8.55 to 38.74 Mpa) due to implant inclination and loading direction. Immediate loading generated greater tensions (12.70 to 38.74 Mpa) when compared to osseointegration (8.55 to 21.44 Mpa). A force of 3 N did not result in a tension that could cause cortical bone resorption. Immediate loading resulted in greater tensions to the bone, regardless of implant inclination and loading direction.

RESUMO

Mini-implantes têm sido utilizados para ancoragem ortodôntica e seu comportamento pode variar de acordo com a sua localização e inclinação, com a posição e a direção da carga aplicada. Este estudo analisou a distribuição de tensões ao osso em torno de mini-implantes inseridos no osso cortical na região de molares inferiores, quando uma carga de 3 N é aplicada, variando a inclinação do implante e a direção da força,assim como situações de carga imediata e osseointegração. Uma mandíbula humana e um implante de titânio com 9 mm de comprimento e 1,5mm de diâmetro foram modelados, com o implante introduzido na face vestibular entre o primeiro e o segundo molares. Este modelo foi analisado pelo método de elementos finitos aplicando força constante de 3N com angulagens de 15, 30, 45, 60 e 75 graus, com o implante perpendicular ao osso e com inclinação vertical de 10 graus e horizontal de 20 graus. Em todas as combinações testadas a tensão afetou apenas o osso cortical, porém não apresentou intensidade suficiente para resultar em reabsorção óssea. Sua distribuição variou (8,55 a 38,74 Mpa) em função da inclinação do implante e da direção da carga. A situação de carga imediata gerou maiores tensões (12,70 a 38.74 Mpa) quando comparada à osseointegração (8,55 a 21,44 Mpa). Conclui-se que uma força de 3N não resulta em tensão que possa causar reabsorção da cortical óssea e que a carga imediata produz maior tensão ao osso, independentemente da inclinação do implante e da direção da força.