Efeitos biomecânicos de diferentes materiais e espessuras de placa estabilizadora oclusal sobre próteses unitárias implanto-suportadas em simulação de sobrecarga: análise por elementos finitos 3D

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito de diferentes materiais utilizados para a fabricação da placa estabilizadora oclusal (PEO) e as diferentes espessuras desses materiais na distribuição de tensões sobre próteses unitárias implanto-suportadas parafusadas. Para isso, foi utilizada a análise de elementos finitos 3D para a simulação de sobrecargas oclusais sobre o parafuso de fixação da coroa protética ao implante, implante dentário e tecido ósseo cortical ao redor dos implantes correspondentes à porção posterior da maxila direita, na região do primeiro premolar, segundo premolar e primeiro molar. Dez modelos foram simulados em programas específicos de desenhos 3D para representar três implantes unitários de hexágono externo (HE) (Ø 4,0 x 7,0 mm), cada qual com uma prótese metalocerâmica unitária parafusada. A PEO foi simulada com 3 materiais diferentes, sendo polimetilmetacrilato (PMMA), etileno-acetato de vinila (EVA) e poliéter-éter-cetona (PEEK) nas espessuras de 1 mm, 2 mm e 3 mm. Além disso, a um modelo foi aplicada sobrecarga sem a utilização da PEO. Por fim, todas as geometrias foram exportadas para discretização no software específico para elementos finitos. Neste mesmo software, foi simulada carga estática parafuncional de 800 N nos dez modelos, em direção axial, em 11 pontos na superfície oclusal dos premolares e molares. Os valores de tensão no tecido ósseo foram obtidos através da tensão principal máxima, e a tensão no parafuso de fixação e no implante dentário foi obtida através dos critérios do mapa de von Mises. A simulação envolvendo a utilização da PEO reduziu as tensões nos parafusos de fixação, implantes dentários e osso cortical independentemente do material simulado (PMMA, EVA ou PEEK). A simulação com o uso da PEO resultou na redução das tensões nos parafusos de fixação, implante e tecido ósseo cortical, independentemente do material utilizado. A espessura da placa também se mostrou um fator relevante na diminuição de tensões nas estruturas analisadas. A PEO rígida de 3 mm de espessura e apresentou melhor benefício biomecânico. O uso da PEO foi eficaz na redução da tensão no parafuso de fixação, implantes dentários e osso cortical ao redor dos implantes, sendo que os materiais mais rígidos, como PEEK e PMMA, de 3 mm, apresentaram melhor comportamento biomecânico quando comparados ao EVA.

Resumo (inglês)

The aim of this study was to evaluate the effect of different materials used in the fabrication of occlusal devices and the different thicknesses of these materials in the stress distribution on screw-retained implant-supported single prostheses. 3D finite element analysis was used to evaluate occlusal overloads on the fixation screw, dental implant and cortical bone tissue around the implants corresponding to the posterior portion of the right maxilla, in the region of the first premolar, second premolar and first molar teeth. Ten models were simulated using specific 3D design programs to represent three single external hexagon implants (Ø 4.0 x 7.0 mm) with a screw-retained single metal-ceramic prosthesis. The occlusal device (OD) was simulated with three different materials: polymethylmethacrylate (PMMA), ethylene-vinyl acetate (EVA), and polyetheretherketone (PEEK), with thicknesses of 1 mm, 2 mm, and 3 mm. Furthermore, overload was applied to one model without OD. Finally, all geometries were exported for discretization in finite element software. In this same software, a static parafunctional load of 800 N was simulated on the ten models, in the axial direction, at 11 points on the occlusal surface of the premolars and molars. Stress values in the bone tissue were obtained through maximum principal stress, and the stress in the fixation screw and dental implant was obtained through the von Mises map criteria. The simulation involving the use of the OD reduced stresses on the fixation screws, dental implants, and cortical bone regardless the simulated material (PMMA, EVA, or PEEK). The simulation using an OD reduced the stresses in the fixation screws, implant, and cortical bone tissue, regardless of the material used. Plate thickness also proved to be a relevant factor in reducing stresses in the analyzed structures. A 3-mm thick, rigid OD provided the best biomechanical benefit. The OD was effective in reducing tension on the fixation screw, dental implants and cortical bone around the implants, with the more rigid simulated materials, such as PEEK and PMMA with 3 mm thick, demonstrating better biomechanical behavior when compared to EVA.

Palavras-chave

Método dos elementos finitos, Placas oclusais, Próteses dentárias, implantes dentários, Dental implants

Idioma

Inglês

Citação

COSTA, L. A. Biomechanical effects of different materials and their thicknesses for occlusal device on implant-supported single prostheses in overload simulation: a 3D finite element analysis. 2025. Tese (Doutorado) – Faculdade de Odontologia, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Araçatuba, 2025.