Stress distribution in peri-implant bone, implants, and prostheses: 3D-FEA of marginal bone loss and prosthetic design / Distribuição de estresse no osso peri-implantar, implantes e próteses: análise 3D-FEA de perda óssea marginal e design protético

ABSTRACT

Objective: In response to the demand for dental implants, extensive research has been conducted on methods for transferring load to the surrounding bone. This study aimed to evaluate the stresses on the peripheral bone, implants, and prostheses under scenarios involving of the following variables prosthesis designs, vertical bone heights, load angles, and restorative materials. Material and Methods: Three implants were inserted in the premolar and molar regions (5-6-7) of the two mandibular models. Model 1 represented 0 mm marginal bone loss and Model 2 simulated 3 mm bone loss. CAD/CAM-supported materials, hybrid ceramic (HC), resin-nano ceramic (RNC), lithium disilicate (LiSi), zirconia (Zr), and two prosthesis designs (splinted and non-splinted) were used for the implant-supported crowns. Forces were applied vertically (90°) to the central fossa and buccal cusps and obliquely (30°) to the buccal cusps only. The stresses were evaluated using a three-dimensional Finite Element Analysis. Results: Oblique loading resulted in the highest stress values. Of the four materials, RNC showed the low stress in the restoration, particularly in the marginal area. The use of different restorative materials did not affect stress distribution in the surrounding bone. The splinted prostheses generated lower stress magnitude on the bone, and while more stress on the implants were observed. Conclusion: In terms of the stress distribution on the peri-implant bone and implants, the use of different restorative materials is not important. Oblique loading resulted in higher stress values, and the splinted prosthesis design resulted in lower stress (AU)

RESUMO

Objetivo: Em resposta à demanda por implantes dentários, extensa pesquisa foi realizada sobre métodos para transferir carga ao osso circundante. Este estudo buscou avaliar os estresses no osso periférico, implantes e próteses em cenários que envolvem as seguintes variáveis designs de próteses, alturas ósseas verticais, ângulos de carga e materiais restauradores. Material e Métodos: Três implantes foram inseridos nas regiões dos pré-molares e molares (5-6-7) de dois modelos de mandíbula. O Modelo 1 representou perda óssea marginal de 0 mm e o Modelo 2 simulou perda óssea de 3 mm. Materiais suportados por CAD/CAM, cerâmica híbrida (HC), cerâmica nano-resina (RNC), dissilicato de lítio (LiSi), zircônia (Zr) e dois designs de próteses (sintetizadas e não-sintetizadas) foram utilizados para as coroas suportadas por implantes. Forças foram aplicadas verticalmente (90°) à fossa central e cúspides bucais e obliquamente (30°) apenas às cúspides bucais. Os estresses foram avaliados usando Análise de Elementos Finitos tridimensional. Resultados: Cargas oblíquas resultaram nos valores mais altos de estresse. Entre os quatro materiais, RNC mostrou baixo estresse na restauração, especialmente na área marginal. O uso de diferentes materiais restauradores não afetou a distribuição de estresse no osso circundante. Próteses sintetizadas geraram menor magnitude de estresse no osso, enquanto mais estresse nos implantes foi observado. Conclusão: Em termos de distribuição de estresse no osso peri-implantar e implantes, o uso de diferentes materiais restauradores não é crucial. Cargas oblíquas resultaram em valores mais altos de estresse, e o design de prótese sintetizada resultou em menor estresse. (AU)