UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP

INFLUÊNCIA DO PLAFORM-SWITCHING NO

AMBIENTE BIOMECÂNICO DE IMPLANTES:

ANÁLISE DE ELEMENTOS FINITOS

FÁBIO JOSÉ BARBOSA BEZERRA

SÃO PAULO

2013

Dissertação apresentada ao Programa de Mestrado em Odontologia da Universidade Paulista – UNIP, para obtenção do título de mestre em Odontologia.

UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP

INFLUÊNCIA DO PLAFORM-SWITCHING NO

AMBIENTE BIOMECÂNICO DE IMPLANTES:

ANÁLISE DE ELEMENTOS FINITOS

FÁBIO JOSÉ BARBOSA BEZERRA

SÃO PAULO

2013

Dissertação apresentada ao Programa de Mestrado em Odontologia da Universidade Paulista – UNIP, para obtenção do título de mestre em Odontologia, sob orientação do Prof. Dr. Márcio Zaffalon Casati.

Bezerra, Fábio José Barbosa.

Influência do Platform Switching no ambiente biomecânico de implantes: análise de elementos finitos / Fábio José Barbosa Bezerra - 2013. 26f.: il. color.

Dissertação de mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Odontologia da Universidade Paulista, São Paulo, 2013. Área de Concentração: Periodontia. Orientador: Prof. Márcio Zaffalon Casati. Coorientador: Prof. Roberto Sales e Pessoa

1. Platform switching. 2. Elementos Finitos. 3. Implantes dentais. I. Título. II. Casati, Márcio Zaffalon (orientador). III. Pessoa, Roberto Sales e (coorientador).

FÁBIO JOSÉ BARBOSA BEZERRA

INFLUÊNCIA DO PLAFORM-SWITCHING NO

AMBIENTE BIOMECÂNICO DE IMPLANTES:

ANÁLISE DE ELEMENTOS FINITOS

Aprovado em:

BANCA EXAMINADORA:

__________________________ ____ /____ /____

Prof. Dr. Márcio Zaffalon Casati.

Universidade Paulista - UNIP

__________________________ ____ /____/____

Prof. Dr. Roberto Sales e Pessoa

Universidade Federal de Uberlândia - UFU

__________________________ ____ /____ /____

Prof. Dr. Fabiano Cirano

Universidade Paulista - UNIP

Dissertação apresentada ao Programa de Mestrado em Odontologia da Universidade Paulista – UNIP, para obtenção do título de mestre em Odontologia.

DEDICATÓRIA

Dedico esta conquista a minha querida esposa e filhos:

Em um momento de tantas mudanças – casa, cidade, escola, país – superamos os

momentos difíceis nos mantendo unidos e com a certeza que acertar ou errar faz

parte do aprendizado, mas deixar de tentar não nos faz crescer.

Paula, Lucas e Clara: Amo muito vocês!

AGRADECIMENTOS

Em uma jornada de mais de duas décadas dedicadas à Periodontia e à

Implantodontia, muitas amizades sinceras foram construídas e uma infinidade de

momentos felizes foram se somando ao prazer de cuidar do sorrisos das pessoas.

Pude aprender muito e com muitos mestres.A cada novo passo, a certeza de

que a busca por conhecimento nos faz eternamente jovens neste universo

fascinante que é a Odontologia.

Agradeço especialmente ao meu orientador, Prof. Dr.Márcio Zaffalon Casati,

pelos ensinamentos, disponibilidade e pelo exemplo de que a simplicidade é o

estágio mais avançado da sofisticação.

Ao meu co-orientador, Prof. Dr. Roberto Sales e Pessoa, por me apresentar o

mundo fascinante da Análise de Elementos Finitos em seu estado da arte, com a

paciência, o entusiasmo e a paixão que só os grandes possuem.

O meu mais sincero muito obrigado também para os professores Fabiano

Cirano, Fernanda Ribeiro, Renato Casarin e Suzana Pimentel do departamento de

Periodontia da UNIP, pelos ensinamentos e exemplo de que juntos somos mais

fortes do que sozinhos.

Fábio José Barbosa Bezerra

RESUMO

Proposição:a proposta deste trabalho foi avaliar a influência da modificação do

diâmetro do componente protético em relação à plataforma do implante (platform-

switching) na concentração e distribuição de cargas oclusais de diferentes

magnitudes em implantes de hexágono externo e hexágono interno utilizando a

Análise de Elementos Finitos (AEF).Materiais e Métodos:um modelo 3D sólido de

alvéolo de extração de um incisivo central superior foi reconstruído a partir da

tomografia computadorizada utilizando o programa Mimics 9.11 (Materialise,

Bélgica), assim como modelos sólidos de implantes de hexágono externo e

hexágono interno de 13 milímetros de comprimento com 4,5 milímetros de diâmetro

cervical e abutments de 4,5; 4,0 e 3,5 milímetros de diâmetro e o parafuso do

abutment. Os implantes e componentes protéticos foram posicionados 1 milímetro

abaixo da crista óssea e aplicadas forças oclusais de 50N, 100N e 200N em um

ângulo de 45 graus. Um total de 18 modelos foi avaliado dentro dos parâmetros

definidos para este estudo. O teste ANOVA com 95% de nível de significância foi

utilizado para avaliar as deformações equivalentes no osso (EQV strain), tensões

equivalentes no parafuso do abutment (EQV Stress) e o deslocamento relativo do

abutment em relação ao implante (abutmentgap). Resultados:a magnitude da força

e o diâmetro do abutment demonstraram diferenças significativas (p<0,05) na

concentração de forças no parafuso e no osso. Uma melhor distribuição das forças

oclusais no osso peri-implantar marginal foi encontrada para os grupos com

platform-switching. Por outro lado, maior concentração de forças foi encontrada no

parafuso do abutment para os grupos com platform-switching, principalmente nos

implantes de hexágono externo. Conclusões:a diminuição do diâmetro do abutment

em relação à plataforma do implante (platform-switching) contribui significativamente

para a mudança dos cenários biomecânicos em implantes osseointegrados, melhora

a distribuição de forças no osso marginal peri-implantar, mas pode aumentar o risco

de afrouxamento ou fratura do parafuso do abutment, sobretudo para os implantes

de hexágono externo submetidos a forças oclusais de alta magnitude.

Palavras-chave: Platform-switching, Elementos Finitos, Implantes Dentais.

ABSTRACT

Purpose:The aim of this study was to evaluate the influence of force magnitude,

platform-switching with different abutment mismatch and connection type on the

biomechanical environment of osseointegrated implants. Materials and Methods:

CT-based finite element models comprising an upper central incisor socket, 13-mm

internal-hex and external-hex implants with 4.5 mm of shoulder diameter, abutments

and abutments screws were constructed. The abutments 4.0 and 3.5 mm diameter

represent the horizontal mismatch of 0.5 and 1.0 mm (platform-switching). Different

biomechanical scenarios of osseointegrated implants (i.e. conventional delayed

loaded) for the groups with or without platform-switching designs and force

magnitude were simulated. 18 finite element models were accomplished varying the

evaluated parameters. The ANOVA at 95% level of significance was used to evaluate

peak equivalent strain (EQV strain) in bone, peak equivalent stress (EQV Stress) in

abutment screw, bone to implant relative displacement and abutment

gap.Results:Loading magnitude, connection type and abutment size have a

significant contribution on the biomechanical environment of osseointegrated

implants. A better strain distribution in periimplant marginal bone was encountered in

platform-switching designs. On the other hand, a higher stress concentration could

be found in the abutment screw for platform-switching configuration, principally for

external-hex connection. Conclusion: Platform-switching significantly contributes for

changing biomechanical scenarios in osseointegrated implants, improving the

marginal periimplant bone strain but might increase the risk of screw loosening in

cases of overload, specially for external hexagon implants.

Keywords: dental implant, platform-switching, finite element analysis.

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO/REVISÃO DA LITERATURA ............................................................. 8

MATERIAIS E MÉTODO........................................................................................... 11

RESULTADOS .......................................................................................................... 14

DISCUSSÃO ............................................................................................................. 20

CONCLUSÕES ......................................................................................................... 23

REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 24

8

INTRODUÇÃO/REVISÃO DA LITERATURA

Os implantes osseointegrados têm sido utilizados como alternativa de

tratamento reabilitador nas últimas décadas, e a sua previsibilidade e sucesso em

longo prazo são altamente influenciados pelo ambiente biomecânico ao qual o

implante está exposto (Pessoa et al. 2011). Durante o período cicatricial, o

requerimento principal é controlar a movimentação relativa na interface entre o

implante e o osso. Micromovimentos que excedam 150 µm induziriam a formação de

tecido conjuntivo fibroso em detrimento da desejável reparação óssea (Brunski 1992,

Geriset al. 2004).

No caso de implantes com a osseointegração estabelecida, o íntimo contato

na interface permite que cargas aplicadas sobre as próteses implanto-suportadas

sejam transmitidas diretamente ao osso adjacente. A concentração de

microdeformações excederia os limites de tolerância do osso, causaria o acúmulo de

microdanos e induziria a reabsorção óssea (Duyck et al. 2001, Misch et al. 2005),

sobretudo na região cervical do implante. Sob certas circunstâncias, esse

carregamento oclusal excessivo causaria a falência da osseointegração e a perda do

implante (Isidor 1996).

Dentro desse cenário, à medida que a osseointegração é mais

frequentemente utilizada clinicamente, dá-se maior ênfase aos resultados estéticos

da terapia com implantes (Chang et al. 1999, El Askary 2001). Para se obter prótese

implanto-suportada em harmonia e simetria com a forma da coroa do dente natural

adjacente, e com o dente contralateral, a posição da margem da mucosa peri-

implantar na vestibular da coroa implanto-suportada é essencial. Ela ditará o

comprimento e a forma cervical da coroa clínica aparente. Além disso, o grau de

preenchimento da papila interdental é de interesse particular, à medida que sua

localização e estabilidade são importantes critérios de determinação dos resultados

estéticos do tratamento por implantes (El Askary 2001). Por outro lado, o nível do

osso de suporte constitui a base para os tecidos moles supracristais.

Consequentemente, perdas ósseas peri-implantares influenciariam negativamente a

topografia dos tecidos moles, levando à recessão ou ausência de papila (Bengazi et

al. 1996). A remodelação óssea cervical após a exposição do implante na cavidade

bucal recebe, assim, crescente atenção.

9

Diversos estudos são desenvolvidos para explicar mudanças na altura do

osso da crista. Alguns autores atribuem a perda óssea à formação da distância

biológica ao redor dos implantes (Berglundh e Lindhe 1996). Distintos autores

demonstram que a desadaptação de implantes de dois estágios (gap do abutment)

está associada à contaminação bacteriana que determina a formação de um

infiltrado inflamatório crônico e, consequentemente, seguida de reabsorção óssea

peri-implantar cervical (Hermann et al. 1997, 2000).Além disso, aspectos

biomecânicos da reabsorção óssea marginal são investigados (Oh et al. 2002,

Duyck et al. 2001, Schwarz et al. 2007, Zechner et al. 2004).Duyck e colaboradores

(2001), em experimento em tíbias de coelho, demonstraram que a concentração de

tensões e deformações, causadas por um carregamento dinâmico, é capazde induzir

perda óssea cervical em implantes com a osseointegração estabelecida, sem a

presença de biofilme bucal. As características do desenho do implante e

componentes protéticos no módulo da crista são reconhecidas por influenciar a

remodelação óssea peri-implantar (Shinet al. 2006).

Considerando a importância da preservação da altura da crista óssea para o

bom resultado do tratamento por implantes, o uso de um componente protético de

diâmetro menor que o diâmetro da plataforma do implante (platform-switching) foi

introduzido na prática clínica como forma de reduzir ou eliminar a perda óssea peri-

implantar (Gardner 2005, Lazzara e Porter 2006). A hipótese de Lazzara e Porter

(2006) para o chamado conceito de platform-switching é que o reposicionamento

horizontal da borda do abutment mais distante do osso marginal exporia mais

superfície de implante ao qual o tecido conjuntivo poderia aderir e aumentar a

distância do gap do abutment à crista óssea, levando as células do infiltrado

inflamatório para posição mais distante do osso, o que resultaria na diminuição da

reabsorção óssea. Os autores observaram que diversos implantes restaurados com

a técnica de plaform-switching exibiram redução ou mesmo nenhuma perda óssea

marginal. Na mesma linha, Guirado e colaboradores (2007) reportaram perda óssea

média de 0,7 mm para um novo desenho de implante que incorporava o conceito do

platform-switching. Capiello e colaboradores (2008), em estudo prospectivo,

mostraram perda óssea significativamente menor para implantes com platform-

switching (média 0,95 ± 0,32 mm), quando comparados com implantes restaurados

com abutments do mesmo diâmetro que o implante (média 1,67 ± 0,37 mm), 12

meses após a carga funcional. Em consequência, o platform-switching é indicado

10

como forma de tratamento que proporciona a manutenção dos tecidos peri-

implantares moles e duros (Guirado et al. 2007, Cappiello et al. 2008, Canullo et al.

2007).

Além disso, a motivação biomecânica para a utilização de um abutment de

menor diâmetro em implantes osseointegrados foi proposta por Maeda e

colaboradores (2007). Os autores concluíram, a partir de análise em elementos

finitos (AEF), que a configuração em platform-switching transfere a concentração de

tensões para a parte mais interna do implante, mais distante da borda, e longe do

osso peri-implantar marginal, reduzindo seu efeito na reabsorção óssea cervical.

Pessoa et al. (2011), verificando o efeito do platform-switching no ambiente

biomecânico de implantes imediatos com carga imediata, por meio de modelos em

elementos finitos, demonstraram discreta diminuição das deformações ósseas peri-

implantares quando a desadaptação de 0,5 mm foi utilizada em implantes

osseointegrados, porém com tendência ao aumento das tensões no parafuso

passante. Os autores sugeriram que investigações com diferentes tamanhos de

desadaptações, diferentes conexões protéticas e situações clínicas diversas seriam

ainda necessárias para avaliar o real comportamento do platform-switching do ponto

de vista biomecânico.

O objetivo do presente estudo foi, portanto, avaliar a influência do platform-

switching com diferentes tamanhos de desadaptações e conexões protéticas nas

deformações ósseas peri-implantares e nas tensões do parafuso passante de

implantes osseointegrados submetidos a forças oclusais de diferentes magnitudes.

11

MATERIAIS E MÉTODO

O modelo 3D sólido do alvéolo de extração de um incisivo central superior foi

reconstruído a partir dos tons de cinza de uma tomografia computadorizada (TC),

por meio de programa de processamento de imagens (Mimics 9.11, Materialise,

Haasrode, Belgium). As imagens da TC foram adquiridas de uma peça anatômica,

proveniente do Departamento de Anatomia da Faculdade de Odontologia de

Araraquara (Unesp, Brasil), utilizando tomógrafo PickerUltraZ CT (PickerInternational

Inc., Cleveland, Ohio, USA). Os dados consistiam de cortes contíguos em relação ao

eixo Z e tinham tamanho de voxel de 0,391 x 0,391 x 1,000 mm.

Osmodelos sólidos em CAD (Computer-Aided Design) de implantes cônicos

hexágono externo e interno de 13 milímetros, com diâmetro cervical de 4,5

milímetros, abutments de 3,5, 4,0 e 4,5 milímetros e parafuso do abutment, foram

fornecido pelo fabricante (SIN – Sistema de Implante, São Paulo, Brasil). As

configurações com abutments de 3,5 e 4,0 milímetros formam o platform-switching

com 1,0 (P-S 1 mm) e 0,5 mm (P-S 0,5 mm) de desadaptação, respectivamente. O

abutment de 4,5 milímetros coincide com o diâmetro do implante, configuração

convencional (CC).

As dimensões do implante foram selecionadas para ser compatíveis em

tamanho com a área de implantação. Os componentes protéticos possuíam 10

milímetros de altura em relação à plataforma do implante. O modelo do implante foi

importado ao programa Mimics (Materialise, Haasrode, Bélgica) e posicionado 1

milímetro abaixo da crista óssea alveolar, em posição central e direção palatal

(Quirynen et al. 2007).

Após a colocação do implante no posicionamento correto, os componentes e

parafusos foram alinhados ao implante. As roscas do parafuso foram editadas para

coincidirem perfeitamente às roscas internas do implante, com o objetivo de

melhorar o contato nessa região. Não houve simplificações relativas à condição

espiral das roscas. A perfuração de inserção do implante foi obtida por subtração

com a ferramenta Boolean Subtraction (Mimics).

Osso, implante, abutment e parafuso foram malhados em separado no

MSC.Patran 2005r2 (MSC.Software, Gouda, Holanda) (Figura 1). O tamanho dos

menores elementos utilizados nas malhas tetraédricas resultantes era em torno de

50 µm. Os diferentes níveis de refinamento da malha foram utilizados para

12

reconhecimento de detalhes dos desenhos (i.e roscas). O número total de elementos

e nós nos modelos eram em média 250 mil e 40 mil, respectivamente.

Figura 1: Malha de elementos finitos do implante hexágono externo, parafuso e componentes protéticos

As propriedades elásticas da malha do osso foram atribuídas baseadas nos

valores dos tons de cinza das imagens da TC (Jaecques et al. 2004). Por meio

desse procedimento, elementos contidos nas trabéculas ósseas e medula podem

ser discriminados. Os valores do módulo de elasticidade e coeficiente de Poisson

para os materiais usados no presente estudo são encontrados na tabela 1 (Geng et

al. 2001).

Tabela 1: Propriedades mecânicas do osso, implante e componentes

PROPRIEDADES MATERIAIS

Titânio Osso Cortical Osso Medular

MÓDULO DE ELASTICIDADE (E) – [MPa]

110000 13700 1370

COEFICIENTE DE POISSON (ν) – [-] 0.33 0.30 0.30

13

Forças de 50N, 100N e 200N foram aplicadas no topo do componente, na

região central, e em direção palato-bucal, com 45 graus de inclinação em relação ao

eixo longitudinal do implante. Os modelos tiveram seu deslocamento limitado em

todas as direções nos nós das bordas mesial e distal do modelo do osso.

Um total de 18 modelos foi preparado. A análise e o pós-processamento

ocorreram por meio do programa de elementos finitos MSC.MARC/Mentat 2005r3

(MSC.Software, Gouda, Holanda). Dados para as deformações equivalentes no osso

(EQVStrain), tensões equivalentes (EQVStress) no parafuso passante,

deslocamento relativo osso-implante e gap do abutment foram calculados e

analisados utilizando modelo geral linear de Análise de Variância (Dar 2002). Esse

procedimento permitiu calcular a contribuição relativa de cada parâmetro avaliado

(tipo de conexão protética, tamanho de desadaptação e magnitude da carga) sobre

os resultados.

14

RESULTADOS

As tabelas 2 e 3 apresentam os dados para as deformações equivalentes no

osso (EQVStrain) e tensões equivalentes (EQVStress) no parafuso passantepara as

três diferentes relações entre abutment e implante (P-S 1 mm, P-S 0,5 mm e CC), os

dois tipos de conexões (HE e HI) e as três magnitudes de forças oclusais (50N,

100N e 200N).

Tabela 2: Deformações equivalentes no osso (EQVStrain) e tensões equivalentes (EQVStress) no parafuso passante para as três diferentes relações entre abutment e implante (P-S 1 mm, P-S 0,5 mm e CC) e as três magnitudes de forças oclusais para o grupo HE (Hexágono Externo)

TIPO DE ABUTMENT DIÂMETRO DO ABUTMENT CARGA

DEFORMAÇÕES EQUIVALENTES NO

OSSO (µɛ) PICO DE TENSÕES EQUIVALENTES NO

PARAFUSO (Mpa)

HE 3.5 50N 1,140.4 185.9

HE 3.5 100N 2,202.0 364.5

HE 3.5 200N 4,325.1 516.0

HE 4.0 50N 1,588.7 161.9

HE 4.0 100N 3,079.7 324.3

HE 4.0 200N 5,909.7 425.1

HE 4.5 50N 2,038.3 143.7

HE 4.5 100N 3,925.8 281.3

HE 4.5 200N 7,456.0 373.3

Tabela 3: Deformações equivalentes no osso (EQVStrain) e tensões equivalentes (EQVStress) no parafuso passante para as três diferentes relações entre abutment e implante (P-S 1 mm, P-S 0,5 mm e CC) e as três magnitudes de forças oclusais para o grupo HI (Hexágono Interno)

TIPO DE ABUTMENT

DIÂMETRO DO ABUTMENT CARGA

DEFORMAÇÕES EQUIVALENTES NO

OSSO (µɛ) TENSÕES EQUIVALENTES NO PARAFUSO

(Mpa)

HI 3.5 50N 2,120.9 71.0

HI 3.5 100N 4,270.41 127.1

HI 3.5 200N 7,969.4 207.8

HI 4.0 50N 2,666.3 67.2

HI 4.0 100N 5,404.3 112.1

HI 4.0 200N 9,990.7 185.1

HI 4.5 50N 3,726.2 65.1

HI 4.5 100N 7,159.2 114.2

HI 4.5 200N 13,526.5 181.9

As configurações em platform-switching proporcionaram diminuição do pico

de deformação equivalente quando comparadas com o abutment coincidente com a

plataforma. A diminuição se acentua à medida que a desadaptação do plarform-

switching aumenta de 0,5 para 1,0 mm. Ambos os tipos de conexão protéticas

apresentaram tendência semelhante.

15

Por outro lado, a tensão no parafuso passante nas configurações do plarform-

switching no implante hexágono externo foi significantemente maior que com o

abutment coincidindo com a plataforma. Da mesma forma, quanto maior a

desadaptação, maior a tensão no parafuso e gap. No caso do implante com conexão

hexágono interno, o aumento das tensões no parafuso passante foi

significativamente menor quando as configurações em platform-switching foram

utilizadas (Figura 2).

Figura 2: AEF demonstrando o aumento de tensão no parafuso passante para o grupo HE, quando comparado ao grupo HI, submetidos à mesma magnitude de força. Essa tendência se acentuou nos grupos com plataforma switching.

A figura 3 mostra a concentração de tensões na borda do implante para as

diferentes relações implante/abutment no grupo HE (P-S 1 mm, P-S 0,5 mm e CC).

A concentração de tensões na borda do implante é menor para a configuração P-S

1,0 mm, seguida por P-S 0,5 mm. A configuração CC apresentou a maior

concentração de tensão na borda do implante.

16

Figura 3: Transmissão da tensão do abutment para a superfície do implante para as diferentes relações de diâmetro implante/abutment. O círculo evidencia a região de contato entre o abutment e o implante

Na figura 4 fica demonstrada a distribuição das deformações ósseas

(EQVStrain) no osso para os diferentes diâmetros dos abutments no grupo HE. A

concentração de deformações é maior para a configuração CC. A configuração P-S

1,0 mm foi a que concentrou menos deformações no osso peri-implantar cervical, e

a configuração P-S 0,5 mm apresentou níveis de deformações intermediários.

Figura 4: Distribuição de EQVStrain no osso. Notar menor concentração de deformações para a configuração P-S 1,0 mm

17

Por outro lado, como demonstrado nas tabelas 2 e 3 e nas figuras 2 e 5, a

concentração de tensões (EQVStress) no parafuso passante é maior para as

configurações em platform-switching, principalmente para os implantes em

hexágono externo, quando comparada com a configuração CcC.

Figura 5: Distribuição de tensões nos parafusos passantes do abutment no grupo HE. Nota-se maior concentração de tensões para as configurações em platform-switching (P-S 1,0 mm e P-S 0,5 mm)

A tabela 4 apresenta a análise de variância do pico de deformações no tecido

ósseo, enquanto a tabela 5 demonstra os picos de tensão no parafuso da prótese e

a contribuição relativa percentual de cada uma das variáveis estudadas.

Tabela 4: Análise de variância para o pico de deformações equivalentes no osso. P<0,05, *Estatisticamente significante. DF: Degrees of Freedom. SS: Sum of Squares. MS: Mean Square

PARÂMETRO DF SS MS VALOR DE P CONTRIBUIÇÃO RELATIVA

(%)

DIÂMETRO DO ABUTMENT 2 36338526.1 18169263.0 <.0001*

8,7634

TIPO DE CONEXÃO 1 48395512.3 48395512.3 <.0001*

11,6711

MAGNITUDE DA CARGA 2 322570565.2 161285282.6 <.0001*

77,7912

Tabela 5: Análise de Variância para o pico de tensões equivalentes no parafuso da prótese. P<0.05, *Estatisticamente significante. DF: Degrees of freedom; SS: Sum of squares; MS: Mean square.

PARÂMETRO DF SS MS VALOR DE P CONTRIBUIÇÃO RELATIVA (%)

DIÂMETRO DO ABUTMENT 2 23938.32 11969.16 0.0018* 2,9566

TIPO DE CONEXÃO 1 428767.02 428767.02 <.0001* 52,9559

MAGNITUDE DA CARGA 2 355776.65 177888.32 <.0001* 43,9411

18

Os resultados obtidos demonstram que a magnitude da carga foi o fator com

maior contribuição relativa (77,79%) para o pico de deformações equivalentes no

osso, seguida pelo tipo de conexão protética (11,67%) e pelo diâmetro do abutment

(8,76%). Para o pico de tensão do parafuso da prótese, o parâmetro com maior

contribuição relativa foi o tipo de conexão protética (52,95%), seguido pela

magnitude da carga (43,94%) e pelo diâmetro do abutment (2,95%).

A figura 6 demonstra o cenário mais favorável para o osso (A), composto pela

conexão protética do tipo HI, com plataforma switching de 1mm e magnitude de

carga de 50N, e o cenário mais crítico (B), composto pela conexão protética HE, sem

plataforma switching e magnitude de carga de 200N.

Figura 6: Demonstração do cenário mais favorável (A) e mais crítico (B) para o pico de deformação óssea

A figura 7 demonstra o cenário mais favorável para o parafuso da prótese (A),

composto pela conexão protética do tipo HI, sem plataforma switching e magnitude

de carga de 50N, e o cenário mais crítico (B), composto pela conexão protética HE,

com plataforma switching de 1mm e magnitude de carga de 200N.

19

Figura 7: Demonstração do cenário mais favorável (A) e mais crítico (B) para o pico de deformação no parafuso da prótese

20

DISCUSSÃO

O complexo desenho dos implantes e sua relação com os tecidos de suporte

e a estrutura protética reabilitadora impedem o uso de fórmulas simples na análise

dos efeitos de cargas externas e sua relação com as tensões internas, deformações

e deslocamentos. Nesses tipos de análises, o método de elementos finitos (MEF)

proporciona dados valiosos a um custo operacional relativamente baixo e tempo

reduzido. Além disso, o método é capaz de fornecer informações desconhecidas dos

estudos experimentais e clínicos e de proporcionar grande versatilidade na variação

de situações: geometrias, propriedades mecânicas e forças aplicadas (Pessoa e

Jaecques 2011). O MEF é técnica pela qual um protótipo físico pode ser estudado

mediante a criação de modelo matemático preciso. Esse método faz uso de um

computador para resolver grande número de equações matemáticas, as quais

simulam as propriedades físicas da estrutura a ser analisada. O método possui duas

características essenciais: elementos finitos e função de interpolação. Os elementos

finitos são subdivisões do modelo, pequenas o suficiente para tornar possível a

abordagem analítica em cada um desses elementos e na combinação de seus

efeitos. Estes são interconectados por pontos de união denominados pontos nodais

ou nós. As funções de interpolação permitem, uma vez determinados os

deslocamentos em cada nó, interpolar deslocamentos e calcular deformações e

tensões em qualquer ponto da estrutura (Pessoa 2011).

O presente estudo centrou-se nos efeitos biomecânicos de uma

desadaptação horizontal entre a interface abutment/implante, comumente

denominada platform-switching. Foi observado que a configuração em platform-

switching é capaz de diminuir a concentração de deformações no osso marginal de

implantes osseointegrados. Por outro lado, os níveis de tensão no parafuso

passante da prótese aumentam à medida que o diâmetro do abutment diminui.

Maiores concentrações de tensões foram identificadas na região de encaixe

para o abutment com 3,5 mm de diâmetro (P-S 1,0 mm). O aumento seria explicado

pela redução da área de superfície para a transmissão da força nos abutments mais

estreitos da configuração em platform-switching. Ao contrário, um abument mais

largo resulta em maior área para a dispersão da carga e em menores concentrações

de tensão. No mesmo sentido, Maeda e colaboradores (2006), em estudo in vitro,

encontraram maiores quantidades de deformações na cervical de implantes com

21

conexões externas, quando comparados a conexões internas. Os autores

argumentaram que as diferenças são explicadas pela diferença de área de

superfície entre as conexões. Esses achados estão de acordo com Huang e

colaboradores (2007). Comparando distintos desenhos de implantes por elementos

finitos, estes autores demonstraram que a redução do diâmetro do implante aumenta

as tensões no osso ao redor em decorrência da redução das áreas de contato osso-

implante.

Por outro lado, como a distância para a transmissão das tensões do contato

abutment/implante para a borda do implante é maior na platform-switching,

magnitudes menores de tensão foram encontradas na superfície cervical externa

dos implantes nos abutments de 4,0 milímetros (P-S 0,5 mm) e 3,5 milímetros (P-S

1,0 mm). Consequentemente, os valores e distribuição das deformações no osso

foram menores para os gruposcom platform-switching na presente AEF. O resultado

corrobora aquele apresentado por Maeda et al. (2007), autores que encontraram, a

partir de uma AEF 3D de um modelo de implantes osseointegrados, energia de

deformação maior no osso cortical para implantes com abutments com diâmetros

coincidentes com osdiâmetros dos implantes.

Este estudo encontrou maior concentração de tensões no parafuso passante

das configurações em platform-switching, principalmente na P-S 1,0 mm. Da mesma

forma, um maior gap foi observado para os grupos complatform-switching. Merz e

colaboradores (2000) demonstraram que quando uma carga é aplicada em abutment

no encaixe em hexágono externo, não há a estabilização do abutment pela

geometria da conexão. O abutment, nesses casos, é estabilizado apenas pelo

parafuso passante da prótese (Pessoa et al. 2009, Merz et al. 2000). A carga lateral

é, então, resistida principalmente pelo parafuso do abutment, e apenas pequena

quantidade da força é absorvida pela conexão. O presente estudo demonstrou que

com a diminuição do diâmetro do abutment essa sobrecarga ao parafuso se

intensifica. A sobrecarga levaria ao afrouxamento da prótese e, em alguns casos,

até mesmo à fratura do parafuso para o grupo com hexágono externo. Por outro

lado, a conexão em hexágono interno apresentou valores baixos de tensões no

parafuso passante, independentemente da configuração do abutment. No caso das

conexões internas, a parede lateral do encaixe é responsável por absorver a maior

parte das forças e proteger o parafuso passante da prótese (Pessoa et al. 2009).

22

O conceito do platform-switching, como introduzido por Lazzara e Porter

(2006), baseia-se na hipótese de que um abutment mais estreito aumentaria a

distância entre a contaminação do gap e a crista óssea, reduzindo a reabsorção

óssea. Entretanto, apesar de os efeitos dos aspectos biológicos (i.e. formação da

distância biológica, contaminação bacteriana do gap) não serem ignorados, apenas

esses fatores não são suficientes para explicar a remodelação da crista óssea peri-

implantar. Shin et al. (2006), comparando diferentes desenhos de módulo da crista

de implantes, em ensaio clínico randomizado, encontraram maior perda óssea (1,32

± 0,27 mm) para o grupo com platform-switching e módulo da crista liso. A menor

perda óssea (0,18 ± 0,16 mm) foi encontrada para o grupo com abutment do mesmo

diâmetro do implante e com módulo da crista com tratamento de superfície e

microrroscas. O planejamento de um tratamento por implantes para atingir um

resultado estético/funcional otimizado deve considerar, portanto, todos os possíveis

fatores que exerceriam influência na região do pescoço do implante, como a

presença de roscas, tratamento de superfície e o tipo de conexão protética

(Hermann et al. 2000, Zechner et al. 2004, Shin et al. 2006, Pessoa et al. 2009).

23

CONCLUSÕES

Dentro das limitações da presente análise em elementos finitos, demonstrou-

se que o tipo de conexão protética, diâmetro do abutment e magnitude da força

oclusal influenciam de maneira estatisticamente significante a deformação óssea

peri-implantar cervical e a tensão do parafuso do abutment. Melhor distribuição de

deformações no osso marginal peri-implantar foi encontrada nos grupos com

platform-switching, ao passo que maior concentração de tensões no parafuso da

prótese deve ser esperada para essa configuração, principalmente nos implantes

hexágono externos submetidos a sobrecargas oclusais.

24

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