Measurement of Elastic Modulus and Vickers Hardness of Surround Bone Implant Using Dynamic Microindentation - Parameters Definition

ABSTRACT

The clinical performance of dental implants is strongly defined by biomechanical principles. The aim of this study was to quantify the Vicker's hardness (VHN) and elastic modulus (E) surround bone to dental implant in different regions, and to discuss the parameters of dynamic microindantion test. Ten cylindrical implants with morse taper interface (Titamax CM, Neodent; 3.5 mm diameter and 7 mm a height) were inserted in rabbit tibia. The mechanical properties were analyzed using microhardness dynamic indenter with 200 mN load and 15 s penetration time. Seven continuous indentations were made distancing 0.08 mm between each other perpendicularly to the implant-bone interface towards the external surface, at the limit of low (Lp) and high implant profile (Hp). Data were analyzed by Student's t-test (a=0.05) to compare the E and VHN values obtained on both regions. Mean and standard deviation of E (GPa) were Lp. 16.6 ± 1.7, Hp. 17.0 ± 2.5 and VHN (N/mm2) Lp. 12.6 ± 40.8, Hp. 120.1 ± 43.7. No statistical difference was found between bone mechanical properties of high and low profile of the surround bone to implant, demonstrating that the bone characterization homogeneously is pertinent. Dynamic microindantion method proved to be highly useful in the characterization of the individual peri-implant bone tissue.

RESUMO

O desempenho clínico de implantes dentais é fortemente definido por princípios biomecânicos. Este trabalho objetivou quantificar a Dureza Vickers (VHN) e módulo de elasticidade (E) do osso periimplantar e discutir parâmetros metodológicos de ensaio dinâmico de indentação. Foram utilizados 10 implantes de corpo cilíndrico com interface cone morse, (Titamax CM; Neodent, Curitiba, PR, Brasil), diâmetro de 3.5 mm e altura de 7 mm inseridos em tíbia de coelho recém obtidas após abate dos animais. As propriedades mecânicas foram analisadas usando penetrador dinâmico de microdureza Vickers (CSM Micro-Hardness Tester; CSM Instruments, Peseux, Switzerland) com carga de 200 mN e tempo de penetração de 15s. Foram feitas 7 indentações no osso cortical na base da rosca (Br) e na ponta da rosca (Pr) na direção perpendicular ao implante, com distância entre elas de 0,08 mm perpendicular a interface osso implante em direção a superfície esterna. Os dados foram analisados por meio de teste t-Student (P<0,05). O valores médios e desvio padrão de E (GPa) foram Br. 16,6 ± 1,7A; Pr. 17,0 ± 2,5A e VHN (N/mm2) Br. 125,6 ± 40,8A; Pr. 120,1 ± 43,7A. Não houve diferença significativa entre as propriedades mecânicas avaliadas no osso na base e na ponta da rosca do implante, demonstrando que a caracterização desta estrutura de forma homogênea em análises computacionais é pertinente. O método de indentação dinâmica mostrou ser altamente útil na caracterização individualizada do tecido ósseo periimplantar.