Analysis of the distribution of stress and deformation in single implant-supported prosthetic units in implants of different diameters

Abstract

ResumoIntrodução: Quando os níveis de tensão e compressão gerados no sistema osso-implante excederem a capacidade óssea ocorre uma fadiga mecânica, resultando em colapso e perda da osseointegração. Objetivo: Analisar o comportamento biomecânico em próteses unitárias implanto-suportadas com implantes de diferentes diâmetros na região posterior de mandíbula. Material e método: Foram criados três modelos de elementos finitos de implantes cone-Morse de mesmo comprimento, variando-se o diâmetro: 3,3 mm, 4,1 mm e 4,8 mm. A localização do implante foi a região de primeiro molar inferior, com componente e coroa protética sobrejacentes. A mandíbula foi composta por osso cortical e medular. Foi criada malha refinada de 0,5 mm nas interfaces criticas a serem analisadas. O carregamento dos modelos foi realizado nos pontos de contatos oclusais, com uma carga oclusal de 400 N. Resultado: Tensão e deformação máximas ocorreram nas regiões cervicais dos implantes em todos os grupos, tanto na análise dos implantes e componentes quanto na análise do osso cortical. Quanto maior foi o diâmetro, menores foram tensão e deformação encontradas no implante. O grupo 3,3 mm apresentou a maior deformação em osso cortical periimplantar, tendo o grupo 4,1 mm a menor deformação, significantemente menor em relação ao grupo 4,8 mm. Conclusão: Apesar de o implante de maior diâmetro (4,8 mm) ter apresentado os menores valores de tensão e deformação, o grupo do implante de diâmetro intermediário (4,1 mm) mostrou menor taxa de deformação em osso cortical periimplantar. Portanto conclui-se que o implante de plataforma 4,1 mm apresentou-se mais efetivo biomecanicamente para manutenção óssea periimplantar.Descritores: Biomecânica; implante dental; análise por elementos finitos. AbstractIntroduction: When stress and strain levels in the bone-implant system exceed It's capacity, a mechanical fatigue occurs, resulting in collapse and loss of osseointegration. Objective: Analyze biomechanical behavior in single implant-supported prosthesis with implants of different diameters in the posterior mandible. Material and method: Three different finite element models of Cone-Morse implants with the same height were created, varying the diameter (3.3 mm, 4.1 mm and 4.8 mm). The mandibular first molar area was the location of the implant, with It´s component and overlying prosthetic crown. The jawbone was composed of cortical and cancellous bone. Refined mesh of 0.5 mm was created in the critical interfaces to be analyzed. The loading of the models was performed at the point of occlusal contact with an occlusal load of 400 N. Result: Maximum stress and strain occurred in the cervical regions of the implants in all groups, either in the implants or in components as well as in the analysis of cortical bone. The greater the diameter, the lower the stress and strain found in the implant. The 3.3 mm group had the highest strain in peri-implant cortical bone, and the 4.1 mm group had the smallest deformation, significantly lower than in the 4.8 mm group. Conclusion: Alth...

Study of the stress–strain state of spongy bone around an implant under occlusal load

“…Many research scientists have considered various problems of the connection between the jaw-bone and the implant [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10]. For example, [1] demonstrates that under an oblique loading, the bone resorption occurred earlier, and both the volume of the resorbed bone and the implant movement were greater than with axial loading; [2], by using the analysis of the three-dimensional (3D) finite elements method, studies the impact of an implant's type and length as well as bone quality on the implant's stress-strain state; [3] considers the biomechanical analysis by using the finite element method for implants of different lengths in the rear area of the lower jaw, when the load is applied to the prosthesis attached to one implant; [4] studies the impact of the implant type and length on the stress distribution; [5] studies the impact of the prosthesis material on the bone tissue and implant; in [6], the authors have identified that notwithstanding the angle of inclination or the bone type, the values of stresses are greater in the case of combined loadings than with axial loading; [7] gives an analysis of the stress distribution in the implant in the case of immediate and progressive implant loading for bones of different densities; [8] gives various plans of stress-strain distribution between the bone and the implant at fixing the structure in the surface, etc.…”

Análise biomecânica pelo método de elementos finitos da distribuição de tensões em implantes de conexão cônica e osso peri-implantar com diferentes profundidades ósseas conectados a pilares sólidos de diferentes diâmetros

“…Os autores concluíram que os implantes de maior diâmetro distribuem de maneira mais efetiva as cargas oclusais ao tecido ósseo e diminuem as tensões principalmente sob cargas oblíquas. Mannarino et al (2016), avaliaram o comportamento biomecânico de próteses implantossuportadas, com implantes de diferentes diâmetros na região posterior da mandíbula. Foram desenvolvidos 3 modelos para simulação computacional, através do método de elementos finitos.…”