Caracterização físico-química, morfológica, análise mecânica e de elementos finitos 3D, de diferentes placas e parafusos metálicos e técnicas de fixação interna, empregadas em fraturas de ângulo mandibular / Physico-chemical and morphological characterization, mechanical and 3D finite element analysis, of different metal plates and screws and internal fixation techniques, employed in mandibular angle fractures

RESUMO

Proposição Realizar uma caracterização físico-química, morfológica e comparar o comportamento mecânico de uma liga experimental de Ti-Mo, ao sistema de fixação análogo à base de Ti, em fraturas de ângulo mandibular, favoráveis ao deslocamento. Adicionalmente, análises de elementos finitos 3D foram realizadas para avaliar o padrão de distribuição de tensões nas placas e nos parafusos. Material e Método: Vinte e oito réplicas de mandίbulas de poliuretano foram usadas e uniformemente seccionadas na região do ângulo mandibular esquerdo. Estas foram divididas em 4 grupos considerando o material das placas e as técnicas de fixação interna grupo Eng 1P, uma placa (zona de tensão da mandίbula) e 4 parafusos de 6 mm de comprimento; grupo Eng 2P, duas placas (uma na zona de tensão da mandίbula e a outra na zona de compressão), a primeira fixada com 4 parafusos de 6 mm de comprimento e a segunda com 4 parafusos de 12 mm de comprimento, sendo todo o material de fixação do sistema 2.0-mm. Os mesmos grupos foram criados para a liga Ti-15Mo. Cada grupo foi submetido a uma carga vertical linear no primeiro molar. As médias e os desvios-padrão foram comparados para avaliação estatίstica (ANOVA; p < .05). Adicionalmente, foi construído um modelo de elementos finitos 3D considerando as mesmas variáveis para avaliar as tensões equivalentes de von Mises (σvM) nas placas e nos parafusos. Resultados: Diferença estatisticamente significativa (p < .05) foi encontrada quando foi realizada a comparação entre ambas as técnicas de fixação (1 e 2 placas), independentemente do material das placas (cpTi and Ti-15Mo). Quando considerado os valores das tensões equivalentes de von Mises (σvM) para a comparação entre ambos os grupos (Eng and Ti-15Mo) com 1 placa, verificou-se uma redução de 10.5% na placa e de 29.0% nos parafusos, para o grupo da liga titânio-molibdênio. Ainda, quando foi realizada a comparação dos mesmos grupos com 2 placas, o fator mais relevante foi uma redução, na...

ABSTRACT

Purpose: Perform a physico-chemical and morphological characterization and compare the mechanical behavior of an experimental Ti-Mo alloy to the analogous metallic Ti-based fixation system, for mandibular angle fractures, favorable to displacement. Additionally, finite element analysis was performed to assess the stress distribution in the plates and screws. Material and Method: Twenty eight polyurethane mandible replicas were used and uniformly sectioned on the left mandibular angle. These were divided into 4 groups considering the material of the plates and the internal fixation techniques group Eng 1P, one 2.0-mm plate (tension zone of the mandible) and 4 screws 6 mm long; group Eng 2P, two 2.0-mm plates (one in the tension zone of the mandible and the other in the compression zone), the first fixed with 4 screws 6 mm long and the second with 4 screws 12 mm long. The same groups were created for the titanium alloy (Ti-15Mo). Each group was subjected to linear vertical loading at the first molar. Means and standard deviations were compared with respect to statistical significance (ANOVA; p < .05). Additionally, an three-dimensional finite element model reproducing the characteristics of the specimens used in the mechanical tests were created to evaluate the von Mises equivalent stress (σvM) in the plates and screws. Results: Statistically significant difference (p < .05) was found when the comparison between both internal fixation techniques (1 and 2 plates) was performed, regardless the materials of the plates (cpTi and Ti-15Mo). When considering the von Mises equivalent stress (σvM) values for the comparison between both groups (Eng and Ti-15Mo) with 1 plate, an decrease of 10.5% in the plate and an decrease of 29.0% in the screws for the titanium-molybdenum- based group was observed. Also, when comparing the same groups with 2 plates, the relevant fact was an decrease of 28.5% in the screws for the Ti- 15Mo group. Conclusion: The 2P technique showed…