Victor Eduardo de Souza Batista Análise das tensões em próteses implantossuportadas esplintadas, variando a localização dos implantes, pôntico e cantilever. Estudo pelo método dos elementos finitos tridimensionais. ARAÇATUBA – SP 2015 Victor Eduardo de Souza Batista Análise das tensões em próteses implantossuportadas esplintadas, variando a localização dos implantes, pôntico e cantilever. Estudo pelo método dos elementos finitos tridimensionais. Dissertação apresentada à Faculdade de Odontologia do Câmpus de Araçatuba - UNESP, para a obtenção do título de Mestre em Odontologia - Área de Concentração em Prótese Dentária. Orientador: Prof. Tit. Eduardo Piza Pellizzer Corientador: Prof. Ass. Dr. Fellippo Ramos Verri ARAÇATUBA – SP 2015 DDados Curriculares Dados Curriculares Victor Eduardo de Souza Batista Nascimento 21/04/1988 – Junqueirópolis/ Brasil Filiação Guido José Batista Maria Aparecida de Souza Batista 2008/2012 Graduação em Odontologia Faculdade de Odontologia de Adamantina – Faculdades Adamantinenses Integradas – FAI 2013/2015 Obtenção dos créditos referentes ao Curso de Pós - Graduação em Odontologia, área de Prótese Dentária, em nível de Mestrado Faculdade de Odontologia de Araçatuba – UNESP. DDedicatória Dedicatória DDedicatória À minha família, À minha família, Maria Aparecida de Souza Batista, Guido José Batista e Fábio Roberto de Souza Batista, pelo apoio, sem medir esforços para a concretização deste sonho. Sem minha família esta conquista seria impossível. Agradeço todo o dia por tê-los ao meu lado. Vocês são meus exemplos de amor incondicional. À minha mãe, Maria Aparecida de Souza Batista, pelo exemplo de mulher, pelo amor incondicional, pelo abraço carinhoso nos momentos de angústia, além de todos os conselhos nos momentos de incerteza que vivenciei. Te amo mãe! Ao meu pai, Guido José Batista, por todo o incentivo na profissão, desde quando cursava o Técnico em Prótese Dentária, pela paciência em me ensinar a profissão e me dar oportunidade de poder crescer, além dos valores éticos e morais para minha formação. Te amo pai! Ao meu irmão, Fábio Roberto de Souza Batista, pelo exemplo de dedicação, por ser meu exemplo como cirurgião-dentista devido à sua ética e respeito à Odontologia, além de todos os conselhos nos momentos de incerteza que vivenciei. Te amo irmão! DDedicatória À minha namorada À minha namorada, Christine Men Martins, por aparecer em minha vida no momento certo, por ser minha companheira mesmo a distância, por entender meu tempo em demasia no departamento. Espero poder fazer você feliz assim como você me faz. Te amo! “Ainda que eu falasse a língua dos homens e falasse a língua dos anjos, sem amor eu nada seria.” Monte Castelo - Renato Russo Dedico esta Dissertação. AAgradecimentos Agradecimentos Especiais AAgradecimentos Orientador Meu orientador, Prof. Tit. Eduardo Piza Pellizzer, eu agradeço por todas as oportunidades e apoio ao longo do meu mestrado. Minha admiração e respeito pelo senhor vem desde minha graduação, antes de conhecê-lo. Esta admiração e respeito crescem a cada dia que passa, devido à sua capacidade admirável de liderar nosso grupo. Um líder que corrige sem ofender e orienta sem humilhar, de fato, um exemplo que levarei para minha vida acadêmica. Seu apoio e conselhos têm permitido meu crescimento profissional (clínico e acadêmico) e pessoal. Muito obrigado! AAgradecimentos Coorientador Ao meu coorientador, Prof. Ass. Dr. Fellippo Ramos Verri, eu agradeço por todas as oportunidades oferecidas desde minha graduação. Agradeço as lições de respeito, ética e caráter. Obrigado pela sua amizade e conselhos. Por fim, muito obrigado por acreditar em mim. Sem o senhor, nada disso seria possível. Expresso minha sincera admiração e respeito ao senhor. AAgradecimentos Agradecimentos AAgradecimentos À Faculdade de Odontologia de Araçatuba - UNESP, na pessoa da sua diretora, Profª. Adj. Ana Maria Pires Soubhia e de seu vice-diretor Prof. Tit. Wilson Roberto Pói, pela oportunidade de realização do Curso de Mestrado em Odontologia. À coordenadora do Curso de Pós-Graduação em Odontologia da Faculdade de Odontologia de Araçatuba – UNESP, Profª. Adj. Maria José Hitomi Nagata, por incentivar os alunos e acreditar nos futuros pesquisadores, por liderar com brilhantismo este programa de Pós- graduação. Ao Prof. Ass. Dr. Paulo Renato Junqueira Zuim, atual chefe de departamento, pela a oportunidade de aprimorar meus conhecimentos através do Núcleo de Diagnóstico e Tratamento das Disfunções Temporomandibulares (NDTDTM). Aproveito a oportunidade para agradecer a Profª. Ass. Drª. Karina Helga Turcio Carvalho e a Profª. Ass. Drª. Aimee Maria Guiotti por todos os ensinamentos no NDTDTM e na organização do 4º Congresso de Odontologia da Faculdade de Odontologia de Araçatuba, sempre com muita atenção, competência e delicadeza. Meus agradecimentos ao Prof. Tit. Humberto Gennari Filho, pelo exemplo de pessoa, professor e pesquisador. Expresso minha admiração ao senhor por tudo que fez e faz pela Faculdade de Odontologia de Araçatuba e, consequentemente, para o Departamento de Materiais Odontológicos e Prótese. Se hoje nós temos a oportunidade de trabalhar AAgradecimentos em melhores condições, tenho certeza que foi pelo fato do senhor lutar por nós. Meus agradecimentos ao Prof. Dr. Joel Ferreira Santiago Junior, pela amizade sincera, conselhos e cordialidade. Considero-o um exemplo de pessoa e pesquisador. Não há palavras para expressar minha gratidão por todos os ensinamentos que você transmitiu para mim. Meus agradecimentos especiais para o Prof. Tit. Marcelo Coelho Goiato, atual coordenador do curso de odontologia, pela atenção e apoio durante estes dois anos de convivência. Meus agradecimentos especiais para a Profª. Ass. Drª. Daniela Micheline dos Santos, pela a convivência harmoniosa, pela atenção e direcionamento acadêmico ao longo do mestrado. Meus agradecimentos especiais para a Profª. Ass. Drª. Adriana Cristina Zavanelli e Prof. Ass. Dr. José Vitor Quinelli Mazaro, pelos ensinamentos durante o curso de especialização em Prótese Dentária. Aos docentes do departamento de prótese dentária, Prof. Ass. Dr. Aldieris Alves Pesqueira, Prof. Ass. Dr. Renato Salviato Fajardo, Prof. Ass. Dr. Stefan Fiuza de Carvalho Dekon, por todo o carinho e atenção nos momentos em que precisei. Aos professores do departamento de Cirurgia e Clínica Integrada, em especial para a Profª. Adj. Maria José Hitomi Nagata, Prof. Ass. Dr. Juliano Milanezi de Almeida e Prof. Ass. Dr. Letícia Helena Theodoro, AAgradecimentos pelos ensinamentos durante a disciplina de Fundamentos Básicos da Periodontia. Ao prof. Ass. Dr. Leonardo Perez Faverani, pelo carinho, atenção e amizade durante esta etapa em minha vida, além de ser um exemplo de dedicação para todos os alunos de pós-graduação. Aos funcionários da seção de Pós-Graduação da Faculdade de Odontologia de Araçatuba - UNESP, pela atenção, orientação e cordialidade. Aos funcionários da Biblioteca: da Faculdade de Odontologia de Araçatuba – UNESP, pela colaboração em todos os momentos. Aos funcionários da Seção de Triagem desta faculdade. Aos técnicos de laboratório do Departamento de Materiais Odontológicos e Prótese, Jander de Carvalho Inácio, Ana Marcelina dos Santos Bacaneli, Eduardo Rodrigues Cobo, Carlos Alberto Gonçalves, Sérgio Augusto Feitosa, à secretária Magda Requena Caciatore, por serem sempre prestativos e estarem sempre dispostos a ajudar. Aproveito a oportunidade para agradecer a funcionária Dalete Tescaro Cobo, pela atenção e cordialidade. Aos meus colegas de Pós-Graduação, Willian Caetano Rodrigues, Ana Paula Simões Correa, Vanessa Ferreira da Silva, Neliane Salomão Rodrigues, Maurício Fabiano Pereira, Adrieli de Paula Neves, Naida Zanini Assem e Victor Fabrizio Cabrera Pazmiño, pela troca de conhecimento ao longo do curso. Em especial ao meu AAgradecimentos amigo Julio Cesar Silva de Oliveira, pelo companheirismo durante todo o período do mestrado, muito obrigado amigo! Aos meus colegas de departamento Aljomar José Vechiato Filho, Emily Vivianne Freitas da Silva, Regis Alexandre da Cunha Melo, Mariana Vilela Sonego, Liliane da Rocha Bonatto, Adhara Smith Nobrega, Agda Marobo Andreotti e Rodrigo Antonio de Medeiros. Muito obrigado pela convivência harmoniosa. Um agradecimento especial para meu amigo de república e pós- graduação, Aljomar José Vechiato Filho, pelo acolhimento desde que cheguei a Araçatuba, pela ajuda nos momentos de angústia, pelas conversas descontraídas. De fato, sua amizade facilitou substancialmente minha adaptação em Araçatuba. Meus agradecimentos ao Doutorando Daniel Augusto de Faria Almeida, por toda sua hospitalidade, pelo apoio e incentivo durante todo o período do meu mestrado, pela amizade que jamais esquecerei. Não há palavras para expressar minha gratidão. Meus agradecimentos a Doutoranda Caroline Cantieri de Melo, pela amizade, pelos momentos de risos que, com certeza, contribuiram para que o período de trabalho fosse mais divertido e harmonioso. Meus agradecimentos ao Mestrando Cleidiel Aparecido Araújo Lemos, pela a convivência harmoniosa, pelos momentos de diversão proporcionados. AAgradecimentos Meus agradecimentos ao Mestrando Leonardo Ferreira de Toledo Piza Lopes, por todos os momentos que dividimos durante o mestrado. Meus agradecimentos a Drª. Rosse Mary Falcón Antenucci, por todos os ensinamentos durante esta nova etapa de minha vida. Meus agradecimentos ao Doutorando Enio Ratton Rosa, pelos momentos de descontração durante este período. Aos novos alunos de mestrado do nosso grupo de pesquisa Hiskell Francine Fernandes e Oliveira e Ronaldo Silva Cruz. Espero poder ajudá-los assim como fui ajudado pelos meus amigos de pós-graduação. Meus agradecimentos as Doutorandas Ana Caroline Gonçales Verri, Renata Reis dos Santos e Carolina dos Santos Santinoni pelos momentos de diversão proporcionados. Muito obrigado pela companhia durante esta etapa em minha vida. Um agradecimento especial aos meus mestres da graduação Prof. Tit. Gildo Matheus, Profª. Tit. Maria Tereza Girotto Matheus, Prof. Drª Marceli Moço Silva, Prof. Tit. Edmur Aparecido Callestini, Prof. Dr. Gilson Machado D'Antônio, Profª. Drª. Anelise Rodolfo Ferreira Pieralini, Profª. Drª. Cíntia Megid Barbieri De Oliveira Pinto, Prof. Dr. Cláudio Maldonado Pastori, Prof. Dr. Albanir Gabriel Borrasca, Profª. Drª. Cristiane Fumiko Furuse, Prof. Dr. Fábio Tobias Perassi, Prof. Dr. Jean Paulo Rodolfo Ferreira, Prof. Me. Jeferson Da Silva Machado, Prof. Dr. Marcos Tadeu Adas Saliba, Prof. Me. Rodrigo Otoboni Molina, Profª. Drª. Sabrina Pavan, Prof. Me. Walter Antônio AAgradecimentos Rammazzina. Em especial para a Profª. Drª. Graziela Garrido Mori Panucci, por todo o ensinamento em pesquisa durante minha graduação, que, com certeza, me ajudou muito durante esta nova etapa de minha vida. Aos meus amigos Rafael Stoffalette João, Eduardo Marconato Couto, Mario Augusto Rissi, Alan Bertoli Bassoli, Antônio Carlos Pigossi Junior e Marco Antônio Sabatini Ribeiro, por estarem presentes em todos os momentos especiais de minha vida. Agradeço a amizade sincera de vocês. À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – CAPES. À Fundação de Amparo e Pesquisa do Estado de São Paulo – FAPESP (Processo Nº2012/24893-1). À empresa Conexão Sistemas de Prótese. Àqueles que contribuíram ou participaram direta ou indiretamente da elaboração deste trabalho. “Sonhar, viver e todo dia agradecer.” Aliados EEpígrafe “Pensar é o trabalho mais difícil que existe. Talvez por isso tão poucos se dediquem a ele.” Henry Ford RResumo Geral Resumo Geral RResumo Geral Batista, VES. Análise das tensões em próteses implantossuportadas esplintadas, variando a localização dos implantes, pôntico e cantilever. Estudo pelo método dos elementos finitos tridimensionais [Dissertação]. Araçatuba: Faculdade de Odontologia da Universidade Estadual Paulista; 2015. Resumo Geral Proposição: O propósito deste estudo foi analisar a distribuição de tensão/deformação no tecido ósseo e na distribuição de tensão nos componentes protéticos, implantes e parafusos de fixação, geradas pelas forças oclusais sobre próteses de três elementos implantossuportadas unitárias e esplintadas variando-se a localização dos implantes (alinhados e em distribuição tripoidal), o uso de pôntico central e de pôntico em cantilever mesial e distal, por meio do método dos elementos finitos tridimensionais. Material e Método: Seis modelos tridimensionais (3D) foram constituídos de um bloco ósseo maxilar referente à região do primeiro pré-molar ao primeiro molar direito, apresentando dois ou três implantes do tipo hexágono externo (HE) de 4,0 x 10 mm, suportando prótese de três elementos metalo-cerâmica parafusada, com as seguintes variações: M1 – três implantes alinhados com coroas unitárias; M2 – três implantes alinhados com coroas esplintadas; M3 – três implantes em posicionamento tripoidal; M4 – dois implantes com pôntico central; M5 – dois implantes com pôntico em cantilever mesial; M6 – dois implantes com RResumo Geral pôntico em cantilever distal. A força aplicada foi de 400N em direção axial, com 50N em cada ponta de cúspide, e 200N oblíqua, com 50N, aplicados em 45º, em cada ponta da cúspide vestibular. Mapas de von Mises foram utilizados para avaliar componentes protéticos, implantes e parafusos de fixação. Os mapas de Tensão Máxima Principal e microdeformação foram utilizados como critério para análise do tecido ósseo. Resultados: A esplintagem (modelos M2 e M3) foi capaz de reduzir os valores de tensão de von Mises nos parafusos de fixação, principalmente para o modelo M3. A redução do número de implantes (M4, M5, M6) ocasionou um comportamento biomecânico desfavorável para as estruturas analisadas. Em situações de reabilitações com dois implantes, a utilização do pôntico central (M4) gerou uma distribuição de tensão/deformação mais favorável para as estruturas analisadas. Conclusões: A esplintagem foi efetiva na redução de tensão nos parafusos de fixação, principalmente quando associado ao posicionamento tripoidal dos implantes; posicionamento tripoidal foi capaz de reduzir a microdeformação no tecido ósseo; dentre as reabilitações com dois implantes, a utilização do pôntico em cantilever gerou um comportamento biomecânico mais desfavorável nas estruturas analisadas, principalmente na utilização do pôntico em cantilever distal. Palavras-chave: Fenômenos biomecânicos; Análise de elementos finitos; Implantes dentários. AAbstract Abstract AAbstract Batista, VES. Stress analysis in splinted implant-supported prosthesis varying the implant location and pontic and cantilever. Study by three- dimensional finite element analysis. [Dissertation]. Araçatuba: UNESP - São Paulo State University; 2015. Abstract Objective: The aim of this study was to assess the stress/strain distribution on bone tissue and stress distribution in the abutments, implants and fixation screws, generated by occlusal force under three-unit fixed prostheses supported by two or three implants in the posterior maxilla, varying the location of the implants (straight-line and offset), using of bridge, and mesial and distal cantilever extension by 3D finite element methods. Material and Methods: Six 3-dimensional models were developed. Each model simulated a bone block (type IV) of posterior maxillary segment, with two or three external hexagon (HE) of 4.0 x 10 mm, supporting three- unit fixed prostheses, which: M1 – straight-line implants supporting single crowns; M2 – straight-line supporting three-unit splinted prosthesis; M3 – offset implant supporting three-unit splinted prosthesis; M4 – three-unit splinted prosthesis central bridge; M5 – three-unit splinted prosthesis mesial cantilever extension; M6 – three-unit splinted prosthesis distal cantilever extension. The applied forces were 400N axial and 200N oblique. The stress in the abutments, implants and fixation screws was AAbstract plotted by von Mises’ criteria. The stress and strain on cortical bone was plotted by maximum principal stress and microstrain criteria, respectively. Results: The splinting (M2 and M3) decreased the stress values in the fixation screws, mainly for M3. The decrease of implant number (M4, M5, M6) caused an unfavorable biomechanical behavior for analyzed structures. In situations of rehabilitations with two implants, the use of bridge (M4) showed stress and strain distribution more favorable for analyzed structures. Conclusion: The splitting was effective on stress decreasing in the fixation screws, mainly when associated to offset implant configuration; the offset implant configuration. Keywords: Biomechanical Phenomena; Finite Element Analysis; Dental Implants. LListas e Sumário Listas e Sumário LLista de Figuras Lista de Figuras Capítulo 1 Figura 1. Mapa de von Mises: coroa, implante, componente protético e parafuso de fixação. Carregamento axial, vista vestibular. (A) Modelo 1, implantes alinhados com coroas unitárias; (B) Modelo 2, implantes alinhados com coroas esplintadas; (C) Modelo 3, implantes em posicionamento tripoidal com coroas esplintadas (Obs. Montagem do implante na região de segundo pré-molar devido à impossibilidade de secção de corte)........................................................... 54 Figura 2. Mapa de von Mises: coroa, implante, componente protético e parafuso de fixação. Carregamento oblíquo, vista vestibular. (A) Modelo 1, implantes alinhados com coroas unitárias; (B) Modelo 2, implantes alinhados com coroas esplintadas; (C) Modelo 3, implantes em posicionamento tripoidal com coroas esplintadas (Obs. Montagem do implante na região de segundo pré-molar devido à impossibilidade de secção de corte)............................ 55 LLista de Figuras Figura 3. Mapa de Tensão Máxima Principal: tecido ósseo trabecular. Carregamento axial, vista oclusal. (A) Modelo 1, implantes alinhados com coroas unitárias; (B) Modelo 2, implantes alinhados com coroas esplintadas; (C) Modelo 3, implantes em posicionamento tripoidal com coroas esplintadas........ 57 Figura 4. Mapa de Tensão Máxima Principal: tecido ósseo cortical. Carregamento axial, vista oclusal. (A) Modelo 1, implantes alinhados com coroas unitárias; (B) Modelo 2, implantes alinhados com coroas esplintadas; (C) Modelo 3, implantes em posicionamento tripoidal com coroas esplintadas........ 58 Figura 5. Mapa de Tensão Máxima Principal: tecido ósseo trabecular. Carregamento oblíquo, vista oclusal. (A) Modelo 1, implantes alinhados com coroas unitárias; (B) Modelo 2, implantes alinhados com coroas esplintadas; (C) Modelo 3, implantes em posicionamento tripoidal com coroas esplintadas........ 59 LLista de Figuras Figura 6. Mapa de Tensão Máxima Principal: tecido ósseo cortical. Carregamento oblíquo, vista oclusal. (A) Modelo 1, implantes alinhados com coroas unitárias; (B) Modelo 2, implantes alinhados com coroas esplintadas; (C) Modelo 3, implantes em posicionamento tripoidal com coroas esplintadas................................................................... 60 Figura 7. Mapa de Microdeformação: tecido ósseo trabecular. Carregamento axial, vista oclusal. (A) Modelo 1, implantes alinhados com coroas unitárias; (B) Modelo 2, implantes alinhados com coroas esplintadas; (C) Modelo 3, implantes em posicionamento tripoidal com coroas esplintadas .............................................. 62 Figura 8. Mapa de Microdeformação: tecido ósseo cortical. Carregamento axial, vista oclusal. (A) Modelo 1, implantes alinhados com coroas unitárias; (B) Modelo 2, implantes alinhados com coroas esplintadas; (C) Modelo 3, implantes em posicionamento tripoidal com coroas esplintadas............................................... 63 LLista de Figuras Figura 9. Mapa de Microdeformação: tecido ósseo cortical. Carregamento oblíquo, vista oclusal. (A) Modelo 1, implantes alinhados com coroas unitárias; (B) Modelo 2, implantes alinhados com coroas esplintadas; (C) Modelo 3, implantes em posicionamento tripoidal com coroas esplintadas............................................... 64 Figura 10. Mapa de Microdeformação: tecido ósseo trabecular. Carregamento oblíquo, vista oclusal. (A) Modelo 1, implantes alinhados com coroas unitárias; (B) Modelo 2, implantes alinhados com coroas esplintadas; (C) Modelo 3, implantes em posicionamento tripoidal com coroas esplintadas............................................... 65 LLista de Figuras Capítulo 2 Figura 1. Mapa de von Mises: coroa, implante, componente protético e parafuso de fixação. Carregamento axial, vista vestibular. (A) Modelo 1, três implantes com coroas esplintadas; (B) Modelo 2, dois implantes com pôntico central; (C) Modelo 3, dois implantes com pôntico em cantilever mesial; (D) Modelo 4, dois implantes com pôntico em cantilever distal.................. 91 Figura 2. Mapa de von Mises: coroa, implante, componente protético e parafuso de fixação. Carregamento oblíquo, vista vestibular. (A) Modelo 1, três implantes com coroas esplintadas; (B) Modelo 2, dois implantes com pôntico central; (C) Modelo 3, dois implantes com pôntico em cantilever mesial; (D) Modelo 4, dois implantes com pôntico em cantilever distal.................. 92 Figura 3. Mapa de Tensão Máxima Principal: tecido ósseo trabecular. Carregamento axial, vista oclusal. (A) Modelo 1, três implantes com coroas esplintadas; (B) Modelo 2, dois implantes com pôntico central; (C) Modelo 3, dois implantes com pôntico em cantilever mesial; (D) Modelo 4, dois implantes com pôntico em cantilever distal.................. 95 LLista de Figuras Figura 4. Mapa de Tensão Máxima Principal: tecido ósseo cortical. Carregamento axial, vista oclusal. (A) Modelo 1, três implantes com coroas esplintadas; (B) Modelo 2, dois implantes com pôntico central; (C) Modelo 3, dois implantes com pôntico em cantilever mesial; (D) Modelo 4, dois implantes com pôntico em cantilever distal..................................................................................... 96 Figura 5. Mapa de Tensão Máxima Principal: tecido ósseo trabecular. Carregamento oblíquo, vista oclusal. (A) Modelo 1, três implantes com coroas esplintadas; (B) Modelo 2, dois implantes com pôntico central; (C) Modelo 3, dois implantes com pôntico em cantilever mesial; (D) Modelo 4, dois implantes com pôntico em cantilever distal..................................................................................... 97 Figura 6. Mapa de Tensão Máxima Principal: tecido ósseo cortical. Carregamento oblíquo, vista oclusal. (A) Modelo 1, três implantes com coroas esplintadas; (B) Modelo 2, dois implantes com pôntico central; (C) Modelo 3, dois implantes com pôntico em cantilever mesial; (D) Modelo 4, dois implantes com pôntico em cantilever distal..................................................................................... 98 Figura 7. Mapa de Microdeformação: tecido ósseo cortical. Carregamento axial, vista oclusal. (A) Modelo 1, três implantes com coroas esplintadas; (B) Modelo 2, dois implantes com pôntico central; (C) Modelo 3, dois implantes com pôntico em cantilever mesial; (D) Modelo 4, dois implantes com pôntico em cantilever distal..................................................................................... 101 LLista de Figuras Figura 8. Mapa de Microdeformação: tecido ósseo trabecular. Carregamento axial, vista oclusal. (A) Modelo 1, três implantes com coroas esplintadas; (B) Modelo 2, dois implantes com pôntico central; (C) Modelo 3, dois implantes com pôntico em cantilever mesial; (D) Modelo 4, dois implantes com pôntico em cantilever distal..................................................................................... 102 Figura 9. Mapa de Microdeformação: tecido ósseo cortical. Carregamento oblíquo, vista oclusal. (A) Modelo 1, três implantes com coroas esplintadas; (B) Modelo 2, dois implantes com pôntico central; (C) Modelo 3, dois implantes com pôntico em cantilever mesial; (D) Modelo 4, dois implantes com pôntico em cantilever distal..................................................................................... 103 Figura 10. Mapa de Microdeformação: tecido ósseo trabecular. Carregamento oblíquo, vista oclusal. (A) Modelo 1, três implantes com coroas esplintadas; (B) Modelo 2, dois implantes com pôntico central; (C) Modelo 3, dois implantes com pôntico em cantilever mesial; (D) Modelo 4, dois implantes com pôntico em cantilever distal..................................................................................... 104 LLista de Figuras Anexo Figura 1. Implante de hexágono externo no formato Rhinoceros.............................................................. 119 Figura 2. Fotografia do bloco de resina com coroa fixada para ser escaneada, retirada de trabalhos anteriores (Falcón-Antenucci 2010)........................ 121 Figura 3. Ilustrações de vários ângulos do desenho da coroa obtido após ser escaneada e já importado para o programa Rhinoceros 3D 4.0, retidas de trabalhos anteriores (Falcón-Antenucci 2010)........ 121 Figura 4. Modelagem dos componentes protéticos e implantes finalizada, pronta para ser montada no bloco de osso.......................................................... 122 Figura 5. Malha de elementos finitos finalizada. (A) Estruturas separadas. (B) Estrururas juntas........... 124 Figura 6. Aplicação esquemática de cargas axiais, sendo 50N por cúspide totalizando 400N total – Vista Vestibular................................................................ 126 Figura 7. Restrição do modelo pela base do bloco ósseo em amarelo............................................................. 127 LLista de Tabelas Lista de Tabelas Capítulo 1 Tabela 1. Descrição dos modelos....................................... 49 Tabela 2. Propriedades dos Materiais................................. 51 Capítulo 2 Tabela 1. Descrição dos modelos...................................... 84 Tabela 2. Propriedades dos Materiais................................ 86 Anexo Tabela 1. Propriedades dos Materiais................................ 124 LLista de Abreviaturas e Siglas Lista de Abreviaturas e Siglas MEF - Método dos Elementos Finitos 3D - Tridimensional HE - Hexágono Externo M1 - Modelo 1 M2 - Modelo 2 M3 - Modelo 3 M4 - Modelo 4 N - Newton Mm - Milímetros MPa - Mega Pascal GPa - Giga Pascal με - Microstrain ou Microdeformação NiCr - Níquel-Cromo SSumário Sumário 1 INTRODUÇÃO GERAL.............................................................. 36 2 CAPÍTULO 1 – Avaliação da influência da esplintagem em próteses de três elementos variando a localização dos implantes na região posterior de maxila. Estudo pelo método de elementos finitos tridimensionais. 41 2.1 RESUMO…………………………………………………….. 42 2.2 INTRODUÇÃO………………………………………………. 44 2.3 PROPOSIÇÃO………………………………………………. 47 2.4 MATERIAL E MÉTODO…………………………………….. 48 2.5 RESULTADOS.…………………………………………….... 53 2.6 DISCUSSÃO….……………………………………………… 66 2.7 CONCLUSÃO………………………………………………... 70 2.8 REFERÊNCIAS……………………………………………… 71 3 CAPÍTULO 2 – Estudo do comportamento biomecânico na utilização de pôntico e cantilever em reabilitação posterior de maxila. Estudo pelo método de elementos finitos tridimensionais. 77 3.1 RESUMO…………………………………………………….. 78 3.2 INTRODUÇÃO………………………………………………. 80 3.3 PROPOSIÇÃO………………………………………………. 82 3.4 MATERIAL E MÉTODO…………………………………….. 83 3.5 RESULTADOS.……………………………………………… 89 3.6 DISCUSSÃO…………………………………………………. 105 3.7 CONCLUSÃO………………………………………………... 109 3.8 REFERÊNCIAS……………………………………………... 110 ANEXOS………………………………………………………………...... 116 Anexo A – Detalhamento da Metodologia................................. 117 Anexo B – Normas da revista selecionada para a publicação dos artigos................................................................. 130 Anexo C – Referêcias da introdução geral................................ 139 IIntrodução Geral 1 Introdução Geral Introdução Geral 37 1 Introdução Geral A utilização de implantes dentários é um procedimento bem estabelecido para reabilitação de pacientes parcialmente edêntulos. Neste contexto, nos casos de reabilitação de dentes perdidos na região posterior (extremidade livre), o uso de implantes dentários apresenta vantagens funcionais e biológicas indiscutíveis quando comparado com próteses parciais removíveis convencionais (Vogel et al. 2013). Além disso, a qualidade e quantidade óssea para o planejamento adequado nessas regiões são fatores importantes para a longevidade desta modalidade reabilitadora (Goiato et al. 2014, Sevimay et al. 2005). Frequentemente, esta área pode ser reabilitada com três implantes que retêm três próteses fixas, podendo ser coroas esplintadas ou unitária (Vigolo & Zaccaria 2010). Nestes casos, a esplintagem das coroas tem sido sugerida para melhorar o comportamento biomecânico, tanto para os implantes e componentes, quanto para o tecido ósseo (Chen et al. 2012; Pellizzer et al. 2014). Assim, a esplintagem é indicada em situações de oclusão inadequada e sobrecarga oclusal, para melhorar o compartilhamento de carga e gerar a distribuição de tensões mais uniforme do que coroas unitárias (Grossmann et al. 2005; Tiossi et al. 2014, Pellizzer et al. 2014). Em contrapartida, alguns ensaios clínicos não relatam estas vantagens, mostrando taxa mais elevada de reabsorção óssea em reabilitações esplintadas quando comparadas às reabilitações Introdução Geral 38 com coroas unitárias (Rokni et al. 2005), enquanto outros estudos sugerem taxas de reabsorção semelhante para ambas situações (Wennerberg & Albrektsson 2011; Vigolo & Zaccaria 2010). Devido à disponibilidade óssea, os implantes instalados nesta região geralmente são posicionados em linha reta (Buser et al. 1998). No entanto, a literatura sugere um deslocamento vestíbulo-lingual do implante central definido como tripoidismo, cujo intuito é melhorar a distribuição das tensões aos componentes da prótese e tecido ósseo (Huang et al. 2006). Contudo, este benefício é controverso na literatura, uma vez que estudos mostram que implantes em linha reta têm apresentado resultados mais favoráveis para a distribuição de tensão quando comparado com a configuração tripoidal (Abreu et al. 2012, Alça & Iplikçioğlu 2001). Com a finalidade de contornar fatores cirúrgicos e financeiros, alguns autores propõem a redução do número de implantes que suportam as próteses de três elementos (Aglietta et al. 2012; Romeo et al. 2012). Desta maneira, configurações de prótese com pôntico central e pôntico com cantilever mesial ou distal são propostos, contudo, estas configurações estão mais susceptíveis a complicações (Kreissl et al. 2007; Chen et al. 2012). Na literatura, há várias metodologias que estudam a biomecânica de forma estática, tais como a extesiometria, fotoelasticidade, imagem de correlação digital e elementos finitos (MEF). Esta última é definida como Introdução Geral 39 uma simulação numérica que determina a tensão e deformação através de modelos de estruturas geométricas complexas, como implante dentário, componentes protéticos e tecido ósseo. Este modelo permite a simulação de aplicação de carga em pontos específicos e fornece mapas de tensão e deformação transmitidas nas estruturas circundantes, nos quais as estruturas podem ser analisadas separadamente (Sütpideler et al. 2013; Alça & Iplikçioğlu 2001, de Faria Almeida et al. 2014). Diante do exposto, as pesquisas para fundamentação científica do tratamento ou reabilitação com implantes osseointegrados ainda não apontam um protocolo de indicação para situação clínica de próteses fixas implantossuportadas que seja mais favorável biomecanicamente, tanto em relação à disposição ou quanto ao uso dos pônticos e cantilevers. Assim, o entendimento destas variáveis (alinhamento dos implantes, presença de pôntico ou não e, presença de cantilever ou não) poderia orientar biomecanicamente um protocolo de indicação para regiões de baixa densidade óssea, auxiliando o desenvolvimento de uma implantodontia mais segura e previsível aos pacientes. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi analisar a distribuição de tensão/deformação no tecido ósseo e a distribuição de tensão nos componentes protéticos, implantes e parafusos de fixação, geradas pelas forças oclusais sobre próteses de três elementos implantossuportadas unitárias e esplintadas variando-se a localização dos implantes (alinhados e em distribuição tripoidal), o uso de pôntico central e de pôntico em Introdução Geral 40 cantilever mesial e distal, por meio do método dos elementos finitos tridimensionais. No presente trabalho, analisaremos a associação de alguns desses fatores. Desta forma, no primeiro capítulo será estudada a influência da esplintagem em próteses de três elementos variando a localização dos implantes na região posterior de maxila, e no segundo capítulo, será avaliado comportamento biomecânico na utilização de pôntico central e pôntico em cantilever em reabilitação posterior de maxila. Capítulo 1 2 Capítulo 1 Capítulo 1 42 Avaliação da influência da esplintagem em próteses de três elementos variando a localização dos implantes na região posterior de maxila. Estudo pelo método de elementos finitos tridimensionais. 2.1 Resumo Proposição: O propósito deste estudo foi avaliar a influência da esplintagem, em próteses de três elementos, na distribuição de tensão/deformação no tecido ósseo e na distribuição de tensão nos componentes protéticos, implantes e parafusos de fixação, variando a localização dos implantes na região posterior de maxila por meio do método de elementos finitos tridimensionais. Material e método: Cada modelo tridimensional (3D) foi constituído de um bloco ósseo maxilar referente à região do primeiro pré-molar ao primeiro molar direito, apresentando três implantes do tipo hexágono externo (HE) de 4,0 x 10 mm, suportando prótese de três elementos metalo-cerâmica parafusada, com as seguintes variações: M1 – implantes alinhados com coroas unitárias; M2 – implantes alinhados com coroas esplintadas; M3 – implantes em posicionamento tripoidal com coroas esplintadas. A força aplicada foi de 400N em direção axial, com 50N em cada ponta de cúspide, e 200N oblíqua, com 50N, aplicados em 45º, em cada ponta da cúspide vestibular. Mapas de von Mises foram utilizados para avaliar componentes protéticos, implantes e parafusos de fixação. Capítulo 1 43 Os mapas de Tensão Máxima Principal e microdeformação foram utilizados como critério para análise do tecido ósseo. Resultados: A esplintagem (modelos M2 e M3) foi capaz de reduzir os valores de tensão de von Mises nos parafusos de fixação, principalmente para o modelo M3. O efeito da esplintagem (M2) e do posicionamento tripoidal dos implantes (M3) alteraram o padrão de distribuição de Tensão Máxima Principal quando comparado com o modelo com coroas unitárias (M1). Menores valores de microdeformação foram observados no tecido ósseo cortical no modelo M3. Além disso, no carregamento axial, uma maior área de microdeformação foi observada na região de primeiro molar para o modelo M2 quando comparado com o modelo M1, que apresentaram comportamento biomecânico similar. O carregamento oblíquo gerou maior área de microdeformação na região vestibular do tecido ósseo cortical para o modelo M1 e M2 quando comparado com o modelo M3. Conclusão: A esplintagem foi efetiva na redução de tensão no parafuso de fixação, principalmente quando associado ao posicionamento tripoidal dos implantes; o posicionamento tripoidal foi capaz de reduzir a microdeformação no tecido ósseo; o carregamento oblíquo ocasionou aumento de tensão nos componentes protéticos, implante e parafuso de fixação e de tensão/deformação no tecido ósseo. Palavras-chave: Fenômenos biomecânicos; Análise de elementos Finitos; Implantes dentários. Capítulo 1 44 2.2 Introdução A utilização de próteses parciais removíveis foi considerada como a primeira opção de tratamento reabilitador para pacientes parcialmente edêntulos com extremidade livre extensa, seja maxilar ou mandibular, durante um longo período de tempo (Zitzmann et al., 2007). Com o surgimento da osseointegração, os implantes dentários ofereceram uma possibilidade viável de tratamento para estes tipos de pacientes, tornando-se um procedimento frequente na rotina clínica (Gholami et al., 2014; Goiato et al., 2014). A literatura aponta diferentes formas para reabilitar a região de extremidade livre, principalmente quando se planeja a instalação de três implantes para suportar a reabilitação (de Souza Batista et al., 2015; Pellizzer et al., 2014). Neste contexto, o posicionamento dos implantes pode ser feito de duas formas: em linha reta ou tripoidal (de Souza Batista et al., 2015; Sato et al., 2012). Além disso, a prótese pode ser executada através de coroas unitárias ou esplintadas (Pellizzer et al., 2014). Uma pequena alteração no posicionamento do implante central foi sugerida por Weinberg and Kruger em 1996 (Weinberg and Kruger, 1996), configurando o tripoidismo. Desde então, o efeito do posicionamento do implante tem sido estudado por diferentes ensaios biomecânicos (Abreu et al., 2012; Abu-Hammad et al., 2007; Itoh et al., 2004). Em revisão sistemática publicada recentemente, os autores concluíram que não há Capítulo 1 45 um consenso entre os estudos que avaliaram o efeito do posicionamento do implante, porém o tripoidismo apresentou ligeira melhora na distribuição de tensões ao tecido ósseo frente à carga oblíqua, quando comparado com implantes em linha reta (de Souza Batista et al., 2015). Além disso, a literatura é escassa em relação ao efeito do tripoidismo em região posterior de maxila (de Souza Batista et al., 2015). A escolha entre uma prótese com coroas esplintadas ou com coroas unitárias na reabilitação de pacientes desdentados posterior ainda é um dilema para os clínicos. Alguns autores sugerem que a esplintagem proporciona melhor distribuição de tensão quando comparados com coroas unitárias (Bergkvist et al., 2008; Pellizzer et al., 2014), principalmente em osso de baixa qualidade (Wang et al., 2002). Por outro lado, a utilização de coroas unitárias (não esplintadas) oferece maior acesso para higienização, uma vez que não é necessária a utilização de passa fio ou escova interproximal, bem como a melhora na passividade de inserção da prótese e facilidade em executar um perfil de emergência mais adequado (Solnit and Schneider, 1998; Vázquez Álvarez et al., 2014). De acordo com estudo de Goiato e colaboradores (Goiato et al., 2014), a qualidade óssea é um fator que pode influenciar a taxa de sobrevivência dos implantes dentários, apresentando menores valores para o osso tipo IV (Lekholm and Zarb, 1985) quando comparado com o tipo I, II, e III (Lekholm and Zarb, 1985). Desta forma, torna-se importante Capítulo 1 46 entender o comportamento biomecânico das diferentes formas de reabilitar um paciente desdentado posterior, com próteses de três elementos sobre implantes instalados em regiões de osso tipo IV, com o intuito de direcionar o melhor protocolo clínico. A análise de elementos finitos permite simular situações que dificilmente poderia ser realizado através de ensaios clínicos (Pesqueira et al., 2014), ao passo que através de cálculos matemáticos é possível prever situações biomecânicas desfavoráveis para o tecido ósseo e componentes protéticos (Ramos Verri et al., 2015). Desta forma, a mesma pode ser considerada uma ferramenta útil para o estudo das distribuições de tensão em implantodontia (Ramos Verri et al., 2015; Verri et al., 2014). Capítulo 1 47 2.3 Proposição O propósito deste estudo foi avaliar a influência da esplintagem, em próteses de três elementos, na distribuição de tensão/deformação no tecido ósseo e na distribuição de tensão nos componentes protéticos, implantes e parafusos de fixação, variando a localização dos implantes (linha reta e posicionamento tripoidal) na região posterior de maxila por meio do método de elementos finitos tridimensionais. A hipótese nula de estudo foi que estas variáveis (esplintagem em linha reta e em posicionamento tripoidal) não iriam gerar nenhuma diferença no comportamento biomecânico das estruturas analisadas. Capítulo 1 48 2.4. Material e Método Delineamento experimental Esta pesquisa foi desenvolvida considerando três fatores de estudo, sendo: união (coroas unitárias e esplintadas), posicionamento do implante (em linha reta e tripoidal, para as coroas esplintadas), carregamento (axial e oblíquo). Modelagem tridimensional Para representar as situações clínicas, três modelos tridimensionais foram simulados (Tabela 1). Cada modelo tridimensional foi constituído de um bloco ósseo maxilar referente à região do primeiro pré-molar ao primeiro molar direito, apresentando três implantes do tipo hexágono externo (HE) de 4,0 x 10 mm (Conexão Sistemas de Prótese Ltda., Arujá, São Paulo, Brasil), suportando prótese de três elementos metalo-cerâmica parafusada. O desenho do bloco ósseo foi composto por osso trabecular na região central cercado por 1 mm de osso cortical, simulando osso tipo IV (Lekholm and Zarb, 1985). O tecido ósseo foi obtido através da digitalização de uma tomografia computadorizada pelo programa In Vesalius (CTI, Campinas, São Paulo, Brazil), em seguida, foi realizada a simplificação das superfícies pelo programa Rhinoceros 4.0 (NURBS Modeling for Windows, Seattle, Washington, EUA). Capítulo 1 49 Tabela 1. Descrição dos modelos Implante Modelos Posicionamento do implante Variação Carregamentos Números de nós/ elementos HE (4,0x10mm) M1 Linha Reta Coroas Unitárias Axial 1.238.344/890.640 Oblíquo M2 Linha Reta Coroas Esplintadas Axial 1.399.415/581.493 Oblíquo M3 Tripoidal Coroas Esplintadas Axial 953.290/591.677 Oblíquo O desenho do implante foi obtido através da simplificação de um projeto original de implante HE de 4,0 x 10 mm. O posicionamento do implante nos modelos em linha reta foi simulado com distância entre si de 7 mm, medido de centro a centro, entre os pré-molares, e distância de 8,75 mm, também medido de centro a centro, entre o segundo pré-molar e o molar (Puri et al., 2007). Nos modelos simulando tripoidismo, o implante intermediário, segundo pré-molar, foi deslocado em 1,5 mm na direção vestibular (Nishioka et al., 2011; Nishioka et al., 2009; Puri et al., 2007; Sütpideler et al., 2004). Além disso, o pilar protético UCLA simulado foi o mesmo para todas as situações. Ambas as próteses metalo- ceramicas parafusadas foram simuladas em linha reta, variando entre coroas unitárias e coroa esplintadas. Desta forma, os implantes, pilares, coroas metalo-cerâmicas e parafusos foram simplificados utilizando os programas SolidWorks 2010 (SolidWorks Corp, Waltham, Massachusetts, USA) e Rhinoceros 4.0, e Capítulo 1 50 foram todos iguais para os três modelos. Por fim, todas as geometrias foram exportadas para discretização no programa de elementos finitos FEMAP 11.1.2 (Siemens PLM Software Inc., Santa Ana, California, USA). Configuração da análise tridimensional O programa FEMAP 11.1.2 foi utilizado para gerar os modelos de elementos finitos nas fases de pré- e pós-processamento. Na fase de pré- processamento, foi gerado as malhas com elementos sólidos tetraédricos parabólicos. Além disso, as propriedades mecânicas de cada material simulado foram atribuídas às malhas utilizando os valores da literatura (Anusavice and Hojjatie, 1987; Eraslan et al., 2005; Sertgöz, 1997; Sevimay et al., 2005) (Tabela 2). Todos os materiais foram considerados isotrópicos, homogêneos e linearmente elásticos. O número total de elementos e nós dos modelos são apresentados na Tabela 1. Na fase pós-processamento, foi realizado a leitura e plotagem dos mapas obtidos através dos cálculos matemáticos no programa NEi Nastran 11.1 (Noran Engineering, Inc., Westminster, California, USA), que será descrito com mais detalhes a seguir. Capítulo 1 51 Tabela 2. Propriedades dos materiais Estrutura Módulo de Elasticidade (E) (GPa) Coeficiente de Poisson (ν) Referência Osso Trabeculado baixa densidade (osso tipo IV) 1,10 0,30 Sevimay et al.,2005 Osso Cortical 13,7 0,30 Sertgöz, 1997 Titânio 110,0 0,35 Sertgöz, 1997 Liga Ni-Cr 206,0 0,33 Anusavice & Hojjatie, 1987 Porcelana Feldespática 82,8 0,35 Eraslan et al., 2005 Condições de contato, contorno e carregamento Ainda na fase de pré-processamento, foram definidas as condições de contato, sendo: contatos porcelana/componente protético, componente protético/parafuso, parafuso/implante, osso cortical/osso trabecular, implante/osso cortical e implante/osso trabecular como colado e o contato entre a interface componente protético/implante como justaposto. As condições de contorno foram estabelecidas como fixado em todos os eixos (x, y e z), simulando a fixação da maxila ao viscerocrânio. Assim, após aplicação das cargas, toda a estrutura coroa/componentes/implante e tecido ósseo envolvendo os implantes puderam se movimentar e sofrer intrusão, restando apenas a base do bloco ósseo fixada e sem movimentação. A força aplicada foi de 400N em direção axial, com 50N Capítulo 1 52 em cada ponta de cúspide, e 200N oblíqua, com 50N, aplicados em 45º, em cada ponta da cúspide vestibular. Análise de elementos finitos Todas as análises foram processadas pelo Nei Nastran 11.1 para obter os resultados. A análise de processamento dos modelos foi realizada em uma estação de trabalho HP (Hewlett-Packard Development Company, L.P., Palo Alto, California, USA), com as seguintes características: processador Intel® Xeon® x3470, 16 GB de RAM e 2 TB de HD. Desta forma, os resultados foram transferidos ao FEMAP 11.1.2 para visualização gráfica da tensão/deformação no tecido ósseo através de mapas. Mapas de von Mises foram utilizados para avaliar componentes protéticos, implantes e parafusos de fixação (Ramos Verri et al., 2015). O mapa de Tensão Máxima Principal foi utilizado como critério para análise das tensões no tecido ósseo, uma vez que fornece valores de compressão (valores negativos) e tração (valores positivos) (Santiago Junior et al., 2013; Verri et al., 2014). O critério de análise de microdeformação (µε – deformação x10-6) também foi utilizado para avaliar o tecido ósseo (Ramos Verri et al., 2015), com a finalidade de obter valores para comparar com a escala de risco de reabsorção fornecido por Frost (Frost, 2003). A unidade de medida usada para mensurar a Tensão de von Mises e Tensão Máxima Principal foi Mega- Pascal (MPa). Capítulo 1 53 2.5. Resultados Coroa, implante, componente protético e parafuso de fixação – Análise de von Mises Sob carregamento axial, um comportamento biomecânico similar foi observado em todos os modelos, ao passo que a maior área de concentração de tensão (17,33 MPa – 20 MPa) foi localizada nas regiões de interface componente protético/implante e distal do implante e parafuso de fixação referente ao primeiro molar para todos os modelos (M1, M2, M3) (Figura 1). Frente ao carregamento oblíquo, um aumento de tensão foi observado quando comparado com o carregamento axial em todos os modelos (Figura 2). Na figura 2, é possível observar que o carregamento oblíquo ampliou a área de tensão (160 MPa – 200 MPa) nos parafusos de fixação, principalmente para o modelo M1. Ainda na figura 2, podemos observar que a esplintagem (modelos M2 e M3) foi capaz de reduzir os valores de tensão nos parafusos de fixação, principalmente para o modelo M3. Capítulo 1 54 Figura 1. Mapa de von Mises: coroa, implante, componente protético e parafuso de fixação. Carregamento axial, vista vestibular. (A) Modelo 1, implantes alinhados com coroas unitárias; (B) Modelo 2, implantes alinhados com coroas esplintadas; (C) Modelo 3, implantes em posicionamento tripoidal com coroas esplintadas (Obs. Montagem do implante na região de segundo pré-molar devido à impossibilidade de secção de corte). Capítulo 1 55 Figura 2. Mapa de von Mises: coroa, implante, componente protético e parafuso de fixação. Carregamento oblíquo, vista vestibular. (A) Modelo 1, implantes alinhados com coroas unitárias; (B) Modelo 2, implantes alinhados com coroas esplintadas; (C) Modelo 3, implantes em posicionamento tripoidal com coroas esplintadas (Obs. Montagem do implante na região de segundo pré-molar devido à impossibilidade de secção de corte). Capítulo 1 56 Tecido ósseo (cortical e trabecular) – Tensão Máxima Principal Em análise do tecido ósseo cortical e trabecular, foi possível observar que os maiores valores de tensão de tração e tensão de compressão ocorreram no tecido cortical (Figuras 3 e 4). Na figura 4, podemos observar que a esplintagem e o posicionamento tripoidal (M3) dos implantes ocasionaram mudança no padrão de distribuição de tensão. Uma maior área de tensão de compressão e tensão de tração foi observada na região de primeiro molar para o modelo M3 quando comparado com os modelos M1 e M2. No carregamento oblíquo, os maiores valores de tensão de tração e de compressão se localizaram apenas no tecido ósseo cortical, sem transmitir as tensões para o osso trabecular (Figuras 5 e 6). No tecido ósseo cortical, o efeito da esplintagem (M2) e do posicionamento tripoidal dos implantes (M3) alteraram o padrão de distribuição de tensão quando comparado com o modelo com coroas unitárias (M1). A associação da esplintagem com o posicionamento tripoidal dos implantes (M3) reduziu a área de tensão de tração na região lingual referente ao primeiro molar, ao passo que nos modelos M1 e M2 a área de tensão de tração estendeu-se para a região superior da cortical, com maior área de tensão entre 13,33 MPa a 23,33 MPa na região de primeiro molar para o modelo M1 (Figura 6). Além disso, no modelo M3 apresentou maior área de tensão de tração ao longo da região lingual do primeiro pré-molar. Capítulo 1 57 Figura 3. Mapa de Tensão Máxima Principal: tecido ósseo trabecular. Carregamento axial, vista oclusal. (A) Modelo 1, implantes alinhados com coroas unitárias; (B) Modelo 2, implantes alinhados com coroas esplintadas; (C) Modelo 3, implantes em posicionamento tripoidal com coroas esplintadas. Capítulo 1 58 Figura 4. Mapa de Tensão Máxima Principal: tecido ósseo cortical. Carregamento axial, vista oclusal. (A) Modelo 1, implantes alinhados com coroas unitárias; (B) Modelo 2, implantes alinhados com coroas esplintadas; (C) Modelo 3, implantes em posicionamento tripoidal com coroas esplintadas. Capítulo 1 59 Figura 5. Mapa de Tensão Máxima Principal: tecido ósseo trabecular. Carregamento oblíquo, vista oclusal. (A) Modelo 1, implantes alinhados com coroas unitárias; (B) Modelo 2, implantes alinhados com coroas esplintadas; (C) Modelo 3, implantes em posicionamento tripoidal com coroas esplintadas. Capítulo 1 60 Figura 6. Mapa de Tensão Máxima Principal: tecido ósseo cortical. Carregamento oblíquo, vista oclusal. (A) Modelo 1, implantes alinhados com coroas unitárias; (B) Modelo 2, implantes alinhados com coroas esplintadas; (C) Modelo 3, implantes em posicionamento tripoidal com coroas esplintadas. Capítulo 1 61 Tecido ósseo (cortical e trabecular) – Microdeformação O carregamento axial gerou maior área de microdeformação (2.400 µε – 3.000 µε) na região apical dos implantes (osso trabecular) em todos os modelos (Figura 7). Além disso, maiores valores de microdeformação (1.800 µε – 2.800 µε) foram observados na região de primeiro molar (lingual) do modelo M3 quando comparado com os modelos M1 e M2 que apresentaram comportamento biomecânico similar. Em contrapartida, menores valores de microdeformação foram observados no tecido ósseo cortical no modelo M3 (1.200 µε – 1.600 µε) (Figura 8). Além disso, uma maior área de microdeformação (1.200 µε – 2.800 µε) foi observada na região de primeiro molar para o modelo M2 quando comparado com o modelo M1, que apresentaram comportamento biomecânico similar. O carregamento oblíquo gerou maior área de microdeformação (3.600 µε – 6.000 µε) na região vestibular do tecido ósseo cortical para o modelo M1 e M2 quando comparado com o modelo M3 (figura 9). No tecido ósseo trabecular, os modelos M1 e M2 apresentaram comportamento biomecânico similar, com ligeiro aumento de microdeformação para o modelo M1, além disso, uma menor área de microdeformação (3.600 µε – 5.200 µε) foi observada na região superior do modelo M3 (figura 10). Capítulo 1 62 Figura 7. Mapa de Microdeformação: tecido ósseo trabecular. Carregamento axial, vista oclusal. (A) Modelo 1, implantes alinhados com coroas unitárias; (B) Modelo 2, implantes alinhados com coroas esplintadas; (C) Modelo 3, implantes em posicionamento tripoidal com coroas esplintadas. Capítulo 1 63 Figura 8. Mapa de Microdeformação: tecido ósseo cortical. Carregamento axial, vista oclusal. (A) Modelo 1, implantes alinhados com coroas unitárias; (B) Modelo 2, implantes alinhados com coroas esplintadas; (C) Modelo 3, implantes em posicionamento tripoidal com coroas esplintadas. Capítulo 1 64 Figura 9. Mapa de Microdeformação: tecido ósseo cortical. Carregamento oblíquo, vista oclusal. (A) Modelo 1, implantes alinhados com coroas unitárias; (B) Modelo 2, implantes alinhados com coroas esplintadas; (C) Modelo 3, implantes em posicionamento tripoidal com coroas esplintadas. Capítulo 1 65 Figura 10. Mapa de Microdeformação: tecido ósseo trabecular. Carregamento oblíquo, vista oclusal. (A) Modelo 1, implantes alinhados com coroas unitárias; (B) Modelo 2, implantes alinhados com coroas esplintadas; (C) Modelo 3, implantes em posicionamento tripoidal com coroas esplintadas. Capítulo 1 66 2.6 Discussão A hipótese nula deste estudo foi rejeitada, uma vez que as variáveis estudadas (esplintagem e posicionamento tripoidal) geraram um comportamento biomecânico diferente nas estruturas analisadas. No carregamento axial, os valores de microdeformação óssea encontraram-se dentro do limite proposto pela teoria Mecanostatica de Frost de 3000 µε (Frost, 2003), porém no carregamento oblíquo foi possível observar valores que excederam este limite de reabsorção, atingindo valores superiores a 6.000 µε (Frost, 2003). Diante deste dado, torna-se importante destacar que o tecido ósseo neste estudo foi considerado como isotrópico, homogêneo e linearmente elástico, assim como em estudos prévios que utilizam a metodologia de elementos finitos (de Faria Almeida et al., 2014; Moraes et al., 2015), fator este que pode ter contribuído para estes valores elevados. Desta forma, os dados obtidos pelo nosso estudo devem ser vistos como “situações clínicas desfavoráveis”, e extrapolados para clínica com cautela. O carregamento oblíquo gerou um aumento de tensão nos componentes protéticos, implantes e parafusos de fixação, bem como o aumento de tensão/deformação no tecido ósseo. Estes dados estão de acordo com estudos publicados recentemente, que relatam que o carregamento oblíquo foi capaz de ocasionar um aumento de tensão na interface implante/componente protético (Ramos Verri et al., 2015), Capítulo 1 67 parafuso de fixação (Moraes et al., 2015) e tecido ósseo (Santiago Junior et al., 2013; Verri et al., 2014). Neste contexto, em nosso estudo foi possível observar um efeito benéfico da esplintagem (M2 e M3) para minimizar efeito desta sobrecarga, principalmente no parafuso de fixação. Extrapolando estes resultados para a clínica, acreditamos que há uma menor possibilidade de afrouxamento e/ou fratura do parafuso de fixação quando realizamos a esplintagem (M2 e M3), situação esta desejada em reabilitações implantossuportadas com implantes de hexágono externo. Em relação à distribuição de tensão/deformação no tecido ósseo, a reabilitação da região posterior de maxila com coroas unitárias (M1) apresentou comportamento similar quando comparado com as coroas esplintadas em linha reta (M2), corroborando com o estudo retrospectivo de Mendonça e colaboradores (Mendonça et al., 2014) que exibiu similaridade em relação à perda óssea marginal ao comparar pacientes com coroas esplintadas e coroas unitárias com acompanhamento de 3 a 16 anos. Em oposição, Nissan e colaboradores (Nissan et al., 2011) sugerem que a esplintagem pode proporcionar um comportamento biomecânico favorável, porém em implantes curtos. Portanto, acreditamos que o efeito da esplintagem pode ser benéfico para a distribuição de tensão no tecido ósseo nas situações em que não é possível planejar a utilização de implantes com o comprimento ideal, ou seja, em situações em que é possível instalar apenas um implante de comprimento longo e associá-lo com implantes curtos (Pellizzer et al., 2014). Capítulo 1 68 A utilização da configuração tripoidal foi capaz de reduzir as tensões no parafuso de fixação e reduzir a microdeformação ao redor dos implantes. Na literatura, há estudos que relatam vantagem em utilizar o posicionamento tripoidal para reduzir as tensões no tecido ósseo ao redor dos implantes (Abreu et al., 2012; Cehreli et al., 2002; Sütpideler et al., 2004), porém não há estudos que avaliaram os componentes protéticos e parafusos de fixação. Cabe destacar que para a realização desta técnica a disponibilidade óssea é um fator primordial para a realização deste posicionamento dos implantes (de Souza Batista et al., 2015). Além disso, ensaios clínicos controlados randomizados são necessários para confirmar as vantagens da utilização deste posicionamento dos implantes. Estudar apenas uma distância do deslocamento do implante central (1,5mm) pode ser considerado uma limitação de estudo. A literatura sugere que quanto maior a distância do posicionamento do implante central, mais benéfico é a distribuição de tensão ao tecido ósseo (Sütpideler et al., 2004). Porém, estes estudos não foram realizados simulando implantes posicionados em maxila. Assim, esta variável deve ser avaliada em estudos futuros. Como diferencial de estudos, podemos destacar a análise biomecânica do posicionamento tripoidal dos implantes em maxila. Na literatura, há várias simulações que avaliaram o tripoidismo no tecido ósseo mandibular (Akça and Iplikçioğlu, 2001; Huang et al., 2006; Itoh et al., 2004; Sato et al., 2000; Sütpideler et al., 2004), porém, relatos em Capítulo 1 69 maxila são escassos (de Souza Batista et al., 2015). Desta forma, o nosso estudo pode contribuir para um melhor entendimento desta variável em osso de baixa qualidade, possibilitando o aprimoramento de planejamentos mais previsíveis em reabilitações na região posterior da maxila. Capítulo 1 70 2.7. Conclusões Dentro das limitações do estudo, é possível concluir que: 1. A esplintagem foi efetiva na redução de tensão no parafuso de fixação, principalmente quando associado ao posicionamento tripoidal dos implantes. 2. O posicionamento tripoidal foi capaz de reduzir a microdeformação no tecido ósseo. 3. O carregamento oblíquo ocasionou um aumento de tensão nos componentes protéticos, implante e parafuso de fixação e de tensão/deformação no tecido ósseo. Capítulo 1 71 2.8 Referências Abreu, C.W., Nishioka, R.S., Balducci, I., Consani, R.L., 2012. Straight and offset implant placement under axial and nonaxial loads in implant- supported prostheses: strain gauge analysis. J. Prosthodont. 21, 535- 539. Abu-Hammad, O., Khraisat, A., Dar-Odeh, N., Jagger, D.C., Hammerle, C.H., 2007. The staggered installation of dental implants and its effect on bone stresses. Clin. Implant. Dent. Relat. Res. 9, 121- 127. Akça, K., Iplikçioğlu, H., 2001. Finite element stress analysis of the influence of staggered versus straight placement of dental implants. Int J. Oral Maxillofac. Implants 16, 722-730. Anusavice, K.J., Hojjatie, B., 1987. Stress distribution in metal-ceramic crowns with a facial porcelain margin. J. Dent. Res. 66, 1493-1498. Bergkvist, G., Simonsson, K., Rydberg, K., Johansson, F., Derand, T., 2008. A finite element analysis of stress distribution in bone tissue surrounding uncoupled or splinted dental implants. Clin. Implant. Dent. 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Estudo pelo método de elementos finitos tridimensionais. 3.1 Resumo Proposição: O propósito deste estudo foi avaliar a influência do uso de pôntico central e pôntico em cantilever (mesial e distal), em próteses de três elementos, na distribuição de tensão/deformação no tecido ósseo e na distribuição de tensão nos componentes protéticos, implantes e parafusos de fixação, em região posterior de maxila por meio do método de elementos finitos tridimensionais. Material e método: Cada modelo tridimensional foi constituído de um bloco ósseo maxilar referente à região do primeiro pré-molar ao primeiro molar direito, apresentando três ou dois implantes do tipo hexágono externo (HE) de 4,0 x 10 mm, suportando prótese de três elementos metalo-cerâmica parafusada, com as seguintes variações: M1 – três implantes com três coroas esplintadas; M2 – dois implantes com reabilitação com pôntico central; M3 – dois implantes com reabilitação com pôntico em cantilever mesial; M4 – dois implantes com reabilitação com pôntico em cantilever distal. A força aplicada foi de 400N em direção axial, com 50N em cada ponta de cúspide, e 200N oblíqua, com 50N, aplicados em 45º, em cada ponta da cúspide vestibular. Mapas de von CCapítulo 2 79 Mises foram utilizados para avaliar componentes protéticos, implantes e parafusos de fixação. Os mapas de Tensão Máxima Principal e microdeformação foram utilizados como critério para análise do tecido ósseo. Resultados: A redução do número de implantes ocasionou um comportamento biomecânico desfavorável para as estruturas analisadas (M2, M3, M4). Em situações de reabilitações com dois implantes, a utilização do pôntico central (M2) gerou uma distribuição de tensão/deformação mais favorável para as estruturas analisadas e a utilização do pôntico em cantilever (M3 e M4) demonstrou ser desfavorável para a distribuição de tensão/deformação nas estruturas analisadas, principalmente o pôntico em cantilever distal (M4). Conclusão: A utilização de três implantes proporciona menores valores de tensão/deformação nas estruturas analisadas; dentre as reabilitações com dois implantes, a utilização de pôntico em cantilever gerou um comportamento biomecânico mais desfavorável nas estruturas analisadas, principalmente na utilização de pôntico em cantilever distal. Palavras-chave: Fenômenos biomecânicos, Análise de elementos finitos, Implante dentário. CCapítulo 2 80 3.2 Introdução O advento da implantodontia transformou a qualidade de vida de pacientes desdentados, parciais ou totais, ao longo das últimas décadas (Borges Tde et al., 2011; Pennington and Parker, 2012). Atualmente, já são relatados sucessos na longevidade para esta terapia, com estudos de acompanhamento que revelam a eficácia de diferentes tipos de conexão e geometrias de implantes ao longo dos anos (Calandriello and Tomatis, 2011; Li et al., 2009; Maló et al., 2011). Contudo, fatores biomecânicos podem prejudicar esta longevidade (Fu et al., 2012; Pellizzer et al., 2013; Pellizzer et al., 2012), tais como a qualidade e quantidade óssea do leito receptor (Sevimay et al., 2005), a esplintagem de coroas sobre implante (Wang et al., 2002) e a própria distribuição de forças sobre os implantes influenciada pela oclusão, força mastigatória, número de implantes e a posição dos mesmos (Himmlová et al., 2004). Neste contexto, a literatura tem associado maior tendência à falha em implantes dentários instalados em região posterior maxilar, que são áreas de menor densidade óssea (Goiato et al., 2014; Jemt et al., 1996). A reabsorção óssea após a perda do dente, muitas vezes interfere o posicionamento ideal do implante dentário (Milinkovic and Cordaro, 2014). Nesta situação, a utilização de pôntico central ou pôntico em cantilever (mesial ou distal) é indicada como alternativa para o tratamento CCapítulo 2 81 ideal, com a finalidade de evitar procedimentos cirúrgicos que gerariam mais tempo para o tratamento, além de um aumento no custo (Harder et al., 2011; Walton et al., 1996). No entanto, o efeito da utilização destas opções de tratamento na longevidade da reabilitação ainda não está totalmente compreendido. No que diz respeito à metodologia, a análise de elementos finitos tem aumentado o interesse de pesquisadores em situações que envolvem implantes osseointegrados (Ramos Verri et al., 2015; Rubo and Capello Souza, 2010; Santiago Junior et al., 2013). Além disso, dados destes estudos já têm sido indicados como passíveis de melhorar o entendimento biomecânico de diversos materiais utilizados em odontologia e, em seguida, cuidadosamente terem seus resultados extrapolados para a clínica diária (Van Staden et al., 2006). CCapítulo 2 82 3.2 Proposição O propósito deste estudo foi avaliar a influência do número de implantes, uso de pôntico central e pôntico em cantilever (mesial e distal), em próteses de três elementos, na distribuição de tensão/deformação no tecido ósseo e na distribuição de tensão nos componentes protéticos, implantes e parafusos de fixação, em região posterior de maxila por meio do método de elementos finitos tridimensionais. As hipóteses de estudo foram que: (1) a redução do número de implantes iria proporcionar um comportamento biomecânico desfavorável; (2) as variáveis pôntico central e pôntico em cantilever não iriam gerar diferença no comportamento biomecânico nas estruturas analisadas. CCapítulo 2 83 3.3 Material e Método Delineamento experimental Esta pesquisa foi desenvolvida considerando três fatores de estudo, sendo: número de implantes (três ou dois), tipo de reabilitação (sob três implantes; com pôntico central ou pôntico em cantilever) e carregamento (axial e oblíquo). Modelagem tridimensional Para representar as situações clínicas, três modelos tridimensionais foram simulados (Tabela 1). Cada modelo tridimensional foi constituído de um bloco ósseo maxilar referente à região do primeiro pré-molar ao primeiro molar direito, apresentando três ou dois implantes do tipo hexágono externo (HE) de 4,0 x 10 mm (Conexão Sistemas de Prótese Ltda., Arujá, São Paulo, Brasil), suportando prótese de três elementos metalo-cerâmica parafusada. O desenho do bloco ósseo foi composto por osso trabecular na região central cercado por 1 mm de osso cortical, simulando osso tipo IV (Lekholm and Zarb, 1985). O tecido ósseo foi obtido através da digitalização de uma tomografia computadorizada pelo programa In Vesalius (CTI, Campinas, São Paulo, Brazil), em seguida, foi realizada a simplificação das superfícies pelo programa Rhinoceros 4.0 (NURBS Modeling for Windows, Seattle, Washington, EUA). CCapítulo 2 84 Tabela 1. Descrição dos modelos Implante Modelos Número de implantes Tipo de reabilitação Carregamentos Números de nós/ elementos HE (4,0x10mm) M1 Três Coroas Esplintadas Axial 1.399.415/581.493 Oblíquo M2 Dois Pôntico Central Axial 1.022.977/339.218 Oblíquo M3 Dois Pôntico em Cantilever Mesial Axial 1.058.045/363.069 Oblíquo M4 Dois Pôntico em Cantilever Distal Axial 1.044.321/352.569 Oblíquo O desenho do implante foi obtido através da simplificação de um projeto original de implante HE de 4,0 x 10 mm. O posicionamento dos implantes (modelo com três implantes) foi simulado com distância entre si de 7 mm, medido de centro a centro, entre os pré-molares, e distância de 8,75 mm, também medido de centro a centro, entre o segundo pré-molar e o molar (Puri et al., 2007). No modelo com pôntico central, esta distância foi mantida, porém removendo o implante central (segundo pré- molar). Na simulação de reabilitação com pôntico em cantilever mesial, o implante posicionado na região de primeiro pré-molar foi removido. Por fim, para a simulação de reabilitação com pôntico em cantilever distal, o implante posicionado na região primeiro molar foi removido. Contudo, a CCapítulo 2 85 distância mésio-distal da reabilitação foi mantida a mesma para todas as situações. Além disso, o pilar protético UCLA simulado foi o mesmo para todas as situações. Ambas as próteses metalo-ceramicas parafusadas foram simuladas em linha reta e esplintadas. Desta forma, os implantes, pilares, coroas metalo-cerâmicas e parafusos foram simplificados utilizando os programas SolidWorks 2010 (SolidWorks Corp, Waltham, Massachusetts, USA) e Rhinoceros 4.0, e foram todos iguais para os três modelos. Por fim, todas as geometrias foram exportadas para discretização no programa de elementos finitos FEMAP 11.1.2 (Siemens PLM Software Inc., Santa Ana, California, USA). Configuração da análise tridimensional O programa FEMAP 11.1.2 foi utilizado para gerar os modelos de elementos finitos nas fases de pré- e pós-processamento. Na fase de pré- processamento, foi gerado as malhas com elementos sólidos tetraédricos parabólicos. Além disso, as propriedades mecânicas de cada material simulado foram atribuídas às malhas utilizando os valores da literatura (Anusavice and Hojjatie, 1987; Eraslan et al., 2005; Sertgöz, 1997; Sevimay et al., 2005) (Tabela 2). Todos os materiais foram considerados isotrópicos, homogêneos e linearmente elásticos. O número total de elementos e nós dos modelos são apresentados na Tabela 1. Na fase pós-processamento, foi utilizado para a leitura e plotagem dos mapas CCapítulo 2 86 obtidos através dos cálculos matemáticos no programa NEi Nastran 11.1 (Noran Engineering, Inc., Westminster, California, USA), que será descrito com mais detalhes a seguir. Tabela 2. Propriedades dos materiais Estrutura Módulo de Elasticidade (E) (GPa) Coeficiente de Poisson (ν) Referência Osso Trabeculado baixa densidade (osso tipo IV) 1,10 0,30 Sevimay et al.,2005 Osso Cortical 13,7 0,30 Sertgöz, 1997 Titânio 110,0 0,35 Sertgöz, 1997 Liga Ni-Cr 206,0 0,33 Anusavice & Hojjatie, 1987 Porcelana Feldespática 82,8 0,35 Eraslan et al., 2005 Condições de contato, contorno e carregamento Ainda na fase de pré-processamento, foi definido as condições de contato, sendo: contatos porcelana/componente protético, componente protético/parafuso, parafuso/implante, osso cortical/osso trabecular, implante/osso cortical e implante/osso trabecular como colado e o contato entre a interface componente protético/implante como justaposto. As condições de contorno foram estabelecidas como fixado em todos os eixos (x, y e z), simulando a fixação da maxila ao viscerocrânio, Assim, CCapítulo 2 87 após aplicação das cargas, toda a estrutura coroa/componentes/implante e tecido ósseo envolvendo os implantes puderam se movimentar e sofrer intrusão, restando apenas a base do bloco ósseo fixada e sem movimentação. A força aplicada foi de 400N em direção axial, com 50N em cada ponta de cúspide, e 200N oblíqua, com 50N, aplicados em 45º, em cada ponta da cúspide vestibular. Análise de elementos finitos Todas as análises foram processadas pelo Nei Nastran 11.1 para obter os resultados. A análise de processamento dos modelos foi realizada em uma estação de trabalho HP (Hewlett-Packard Development Company, L.P., Palo Alto, California, USA), com as seguintes características: processador Intel® Xeon® x3470, 16 GB de RAM e 2 TB de HD. Desta forma, os resultados foram transferidos ao FEMAP 11.1.2 para visualização gráfica da tensão/deformação no tecido ósseo através de mapas. Mapas de von Mises foram utilizados para avaliar componentes protéticos, implantes e parafusos de fixação (Ramos Verri et al., 2015). O mapa de Tensão Máxima Principal foi utilizado como critério para análise das tensões no tecido ósseo, uma vez que fornece valores de compressão (valores negativos) e tração (valores positivos) (Santiago Junior et al., 2013; Verri et al., 2014). O critério de análise de microdeformação (µε – deformação x10-6) também foi utilizado para avaliar o tecido ósseo (Ramos Verri et al., 2015), com a finalidade de CCapítulo 2 88 obter valores para comparar com a escala de risco de reabsorção fornecido por Frost (Frost, 2003). A unidade de medida usada para mensurar a Tensão de von Mises e Tensão Máxima Principal foi Mega- Pascal (MPa). CCapítulo 2 89 3.4 Resultados Coroa, implante, componente protético e parafuso de fixação – Análise de von Mises No carregamento axial, em uma análise geral dos modelos, foi possível observar que a redução do número dos implantes foi mais desfavorável nas situações em que se utilizou pôntico em cantilever (modelos M3 e M4), principalmente para o pôntico em cantilever distal (modelo M4) (Figura 1). Para o modelo M1, foi possível observar tensão na faixa de 40 MPa a 48 MPa na região distal do implante referente ao primeiro molar. No modelo M2, as tensões na faixa de 28 MPa a 44 MPa foram destribuídas nos dois implantes que sustentam a prótese. No modelo M3, os maiores valores de tensão se concentraram na interface implante/componente protético do implante adjacente ao pôntico em cantilever. No modelo M4, foi possível observar maiores valores de tensão na interface implante/componente protético e conector do dente adjacente ao pôntico em cantilever, bem como no corpo dos parafusos de fixação. O carregamento oblíquo ocasionou aumento de tensão nos parafusos de fixação para todos os modelos, principalmente para as situações em que se utilizou pôntico central e pôntico em cantilever (modelos M2, M3 e M4) (Figura 2). No modelo M1, as tensões na faixa de 100 MPa a 166.7 MPa localizaram-se, principalmente, nos parafusos de CCapítulo 2 90 fixação. No modelo M2, os maiores valores de tensão (faixa de 166,7 MPa a 250 MPa) também concentraram-se nos parafusos de fixação. No modelo M3, valores na faixa de 164,3 MPa a 250 MPa concentraram-se no parafuso de fixação, além de faixa de tensão de 78,57 MPa a 135,7 MPa na interface implante/componente protético. No modelo M4, os maiores valores de tensão (233,3 MPa a 250 MPa) concentraram-se na interface distal do implante adjacente ao pôntico em cantilever e nos parafusos de fixação. CCapítulo 2 91 Figura 1. Mapa de von Mises: coroa, implante, componente protético e parafuso de fixação. Carregamento axial, vista vestibular. (A) Modelo 1, três implantes com coroas esplintadas; (B) Modelo 2, dois implantes com pôntico central; (C) Modelo 3, dois implantes com pôntico em cantilever mesial; (D) Modelo 4, dois implantes com pôntico em cantilever distal. CCapítulo 2 92 Figura 2. Mapa de von Mises: coroa, implante, componente protético e parafuso de fixação. Carregamento oblíquo, vista vestibular. (A) Modelo 1, três implantes com coroas esplintadas; (B) Modelo 2, dois implantes com pôntico central; (C) Modelo 3, dois implantes com pôntico em cantilever mesial; (D) Modelo 4, dois implantes com pôntico em cantilever distal. CCapítulo 2 93 Tecido ósseo (cortical e trabecular) – Tensão Máxima Principal No carregamento axial, foi possível observar que os maiores valores de tensão de tração e tensão de compressão localizaram-se no tecido ósseo cortical (Figuras 3 e 4). Uma menor área de tensão de compressão e tensão de tração foi encontrada no modelo M1, quando comparado com os demais modelos. Entre os modelos com apenas dois implantes, foi possível observar que o modelo M2 distribuiu de forma semelhante às tensões de tração e tensão de compressão ao redor dos dois implantes, ao passo que no modelo M3 a tensão tração e compressão concentrou-se mais no implante adjacente ao pôntico em cantilever. No modelo M4, uma maior área de tensão de tração e de tensão de compressão foi observada quando comparada com os demais modelos. O carregamento oblíquo ocasionou um aumento da tensão (compressão e tração) no tecido ósseo. Além disso, foi possível observar que os maiores valores de tensão de tração e tensão de compressão se localizaram no tecido ósseo cortical (Figuras 5 e 6). Uma menor área de tensão de tração e tensão de compressão ao redor dos implantes foi observada no modelo M1 quando comparado com os demais. No modelo M2, concentrou-se maior área de tensão de tração (38 MPa a 50 MPa) na região lingual referente ao primeiro molar. No modelo M3, maior área de tensão de tração (38 MPa a 50 MPa) concentrou-se no tecido ósseo ao redor do implante mais distante do pôntico em cantilever (região de CCapítulo 2 94 primeiro molar). No modelo M4, foi possível observar maior concentração de tensão de tração na região distal do tecido ósseo referente à região adjacente do pôntico em cantilever (região de primeiro pré-molar). CCapítulo 2 95 Figura 3. Mapa de Tensão Máxima Principal: tecido ósseo trabecular. Carregamento axial, vista oclusal. (A) Modelo 1, três implantes com coroas esplintadas; (B) Modelo 2, dois implantes com pôntico central; (C) Modelo 3, dois implantes com pôntico em cantilever mesial; (D) Modelo 4, dois implantes com pôntico em cantilever distal. CCapítulo 2 96 Figura 4. Mapa de Tensão Máxima Principal: tecido ósseo cortical. Carregamento axial, vista oclusal. (A) Modelo 1, três implantes com coroas esplintadas; (B) Modelo 2, dois implantes com pôntico central; (C) Modelo 3, dois implantes com pôntico em cantilever mesial; (D) Modelo 4, dois implantes com pôntico em cantilever distal. CCapítulo 2 97 Figura 5. Mapa de Tensão Máxima Principal: tecido ósseo trabecular. Carregamento oblíquo, vista oclusal. (A) Modelo 1, três implantes com coroas esplintadas; (B) Modelo 2, dois implantes com pôntico central; (C) Modelo 3, dois implantes com pôntico em cantilever mesial; (D) Modelo 4, dois implantes com pôntico em cantilever distal. CCapítulo 2 98 Figura 6. Mapa de Tensão Máxima Principal: tecido ósseo cortical. Carregamento oblíquo, vista oclusal. (A) Modelo 1, três implantes com coroas esplintadas; (B) Modelo 2, dois implantes com pôntico central; (C) Modelo 3, dois implantes com pôntico em cantilever mesial; (D) Modelo 4, dois implantes com pôntico em cantilever distal. CCapítulo 2 99 Tecido ósseo (cortical e trabecular) – Microdeformação No carregamento axial, os valores mais elevados de microdeformação localizaram-se no tecido ósseo cortical ao redor dos implantes e no tecido ósseo trabecular em contato com a região apical dos implantes para os modelos M1, M2 M3 e M4, bem como no tecido ósseo trabecular em contato com a região cervical do implante adjacente ao pôntico em cantilever no modelo M4 (Figuras 7 e 8). No modelo M1, menor intensidade de microdeformação foram observados quando comparado com os demais modelos, tanto no tecido ósseo cortical, quanto no tecido ósseo trabecular. No modelo M2, os maiores valores de microdeformação no tecido cortical localizaram-se na região ao redor do implante referente ao primeiro molar. Uma área de microdeformação na faixa de 1.600 µε a 2.400 µε concentrou-se na região superior do tecido ósseo trabecular ao redor do primeiro molar superior. No modelo M3, os maiores valores de microdeformação no tecido cortical localizaram-se na região ao redor do implante adjacente ao pôntico em cantilever mesial. Uma área de microdeformação na faixa de 1.600 µε a 2.400 µε concentrou-se na região superior do tecido ósseo trabecular ao redor do primeiro pré-molar superior. No modelo M4, foi possível observar extensa área de microdeformação (2.000 µε a 3.000 µε) no tecido ósseo cortical e trabecular (região superior) ao redor do implante referente ao segundo pré-molar (adjacente ao pôntico em cantilever distal). CCapítulo 2 100 O carregamento oblíquo ocasionou um aumento da microdeformação no tecido ósseo cortical e trabecular (Figuras 9 e 10). Além disso, foi possível observar menor área de microdeformação (4.000 µε a 6.000 µε) no tecido ósseo cortical e trabecular ao redor dos implantes do modelo M1 quando comparado com os demais. O modelo M2 evidenciou valores de microdeformação similares para o tecido ósseo cortical ao redor dos implantes no primeiro pré-molar e primeiro molar, ao passo que no tecido ósseo trabecular os maiores valores de microdeformação concentraram-se na região vestibular superior do primeiro molar. Os modelos M3 e M4 mostraram um aumento de microdeformação no tecido ósseo cortical e trabecular ao redor do implante adjacente ao pôntico em cantilever. CCapítulo 2 101 Figura 7. Mapa de Microdeformação: tecido ósseo cortical. Carregamento axial, vista oclusal. (A) Modelo 1, três implantes com coroas esplintadas; (B) Modelo 2, dois implantes com pôntico central; (C) Modelo 3, dois implantes com pôntico em cantilever mesial; (D) Modelo 4, dois implantes com pôntico em cantilever distal. CCapítulo 2 102 Figura 8. Mapa de Microdeformação: tecido ósseo trabecular. Carregamento axial, vista oclusal. (A) Modelo 1, três implantes com coroas esplintadas; (B) Modelo 2, dois implantes com pôntico central; (C) Modelo 3, dois implantes com pôntico em cantilever mesial; (D) Modelo 4, dois implantes com pôntico em cantilever distal. CCapítulo 2 103 Figura 9. Mapa de Microdeformação: tecido ósseo cortical. Carregamento oblíquo, vista oclusal. (A) Modelo 1, três implantes com coroas esplintadas; (B) Modelo 2, dois implantes com pôntico central; (C) Modelo 3, dois implantes com pôntico em cantilever mesial; (D) Modelo 4, dois implantes com pôntico em cantilever distal. CCapítulo 2 104 Figura 10. Mapa de Microdeformação: tecido ósseo trabecular. Carregamento oblíquo, vista oclusal. (A) Modelo 1, três implantes com coroas esplintadas; (B) Modelo 2, dois implantes com pôntico central; (C) Modelo 3, dois implantes com pôntico em cantilever mesial; (D) Modelo 4, dois implantes com pôntico em cantilever distal. CCapítulo 2 105 3.5 Discussão A hipótese de estudo (1) foi aceita, uma vez que a redução do número de implante gerou um aumento de tensão nos implantes, componentes protéticos e parafusos de fixação. Contudo, a hipótese nula (2) foi negada, pois a utilização de pôntico central ocasionou um comportamento biomecânico diferente nas estruturas analisadas quando comparado com pôntico em cantilever (mesial e distal). Em nosso estudo, a redução do número de implantes foi capaz de ocasionar um comportamento biomecânico desfavorável para as estruturas analisadas, assim como descrito em estudos realizados previamente (Chen et al., 2012; Hasan et al., 2011; Iplikçioğlu and Akça, 2002). Desta forma, o modelo com três implantes foi utilizado como o grupo controle para a realização deste estudo. A utilização de pôntico central ou pôntico em cantilever torna-se uma alternativa para situações em que a utilização de um maior número de implantes é inviabilizada, devido à reabsorção óssea em regiões específicas para o posicionamento do implante e limitações financeiras do paciente. Neste contexto, frente aos dados obtidos em nosso estudo, a utilização do pôntico central gerou uma distribuição de tensão/deformação mais favorável para as estruturas avaliadas, corroborando com dados fornecidos na literatura (Sallam et al., 2012; Yokoyama et al., 2004). CCapítulo 2 106 Do ponto de vista biomecânico, a utilização de pôntico em cantilever demonstrou ser desfavorável para a distribuição de tensão nas estruturas analisadas. Kreissl e colaborados em 2007 (Kreissl et al., 2007) demonstraram através de estudo prospectivo que a utilização de próteses parciais fixas implantossuportadas com pôntico em cantilever apresentou maior incidência de complicações. Além disso, em nossos resultados, a utilização de pôntico em cantilever distal foi mais prejudicial biomecanicamente, possivelmente devido ao fato da mesa oclusal do primeiro molar ser mais extensa no sentido mésio-distal, gerando um braço de potência maior, além de uma maior força aplicada no primeiro- molar. Assim, a utilização desta opção de tratamento no planejamento cirúrgico/protético deve ser definida com cautela. A análise de elementos finitos é uma ferramenta muito útil para avaliação pré-clínica, principalmente para prever situações desfavoráveis (Limbert et al., 2010). Em nosso estudo, a interface osso-implante foi considerada como 100% de osseointegração, assim como em estudos prévios (Santiago Junior et al., 2013; Verri et al., 2014), porém sabe-se que isso não condiz com dados histológicos (Caneva et al., 2015), desta forma, este fator deve ser considerado como limitação do estudo. No carregamento oblíquo, os valores de microdeformação foram acima do limite fisiológico sugerido por Frost de 3.000 µε (Frost, 2003). O tecido ósseo, bem como as demais estruturas analisadas, foi considerado isotrópico, homogêneo e linearmente elástico (de Faria Almeida et al., CCapítulo 2 107 2014; Ramos Verri et al., 2015), característica esta que não condiz com a realidade clínica. Portanto, os dados obtidos neste estudo devem ser interpretados como condições biomecânicas desfavoráveis e extrapolados para a clínica com cautela. Estudos clínicos controlados e randomizados devem ser realizados com o intuito de obter resultados mais próximos da rotina clínica. A realização deste trabalho considerou reabilitações suportadas em implantes de comprimento regular (10 mm). Sabe-se que o aumento do comprimento do implante é um fator que influência no comportamento biomecânico das reabilitações (Pellizzer et al., 2014). Desta forma, seria interessante avaliar as variáveis deste estudo com implantes curtos (<10 mm) com a finalidade de testar situações biomecânicas mais críticas. Clinicamente, a realização de um adequado ajuste oclusal, redução da mesa oclusal e diminuição da inclinação das cúspides podem contribuir para uma melhor distribuição das cargas e reduzir as tensões nas estruturas de suporte quando um número ideal de implante não pode ser planejado. Desta forma, o cirurgião dentista deve atentar-se a esses fatores para maior longevidade de suas reabilitações. O planejamento cirúrgico/protético na região posterior de maxila deve ser feito com um implante para cada dente ausente (M1), entretanto, em situações onde isso não se torna possível, o planejamento com pôntico central (M2) pode ser uma alternativa viável. Porém, em situações em que há indisponibilidade óssea e o uso de pôntico em cantilever (mesial ou distal) CCapítulo 2 108 torna-se necessário, o profissional deve estar ciente do risco biomecânico existente, principalmente quando o pôntico em cantiléver é na distal. CCapítulo 2 109 3.6 Conclusões Dentro das limitações do estudo, é possível concluir que: 1. A utilização de três implantes proporciona menores valores de tensão/deformação nas estruturas analisadas. 2. Dentre as reabilitações com dois implantes, a utilização de cantilever gerou um comportamento biomecânico desfavorável nas estruturas analisadas, principalmente na utilização do cantilever distal. CCapítulo 2 110 3.7 Referências Anusavice, K.J., Hojjatie, B., 1987. Stress distribution in metal-ceramic crowns with a facial porcelain margin. J. Dent. Res. 66, 1493-1498. Borges Tde, F., Mendes, F.A., de Oliveira, T.R., Gomes, V.L., do Prado, C.J., das Neves, F.D., 2011. Mandibular overdentures with immediate loading: satisfaction and quality of life. Int. J. Prosthodont. 24, 534-539. Calandriello, R., Tomatis, M., 2011. Immediate occlusal loading of single lower molars using Branemark System(R) Wide Platform TiUnite implants: a 5-year follow-up report of a prospective clinical multicenter study. Clin. Implant. Dent. Relat. Res. 13, 311-318. Caneva, M., Lang, N.P., Calvo Guirado, J.L., Spriano, S., Iezzi, G., Botticelli, D., 2015. Bone healing at bicortically installed implants with different surface configurations. An experimental study in rabbits. Clin. Oral. Implants. Res. 26, 293-299. Chen, X.Y., Zhang, C.Y., Nie, E.M., Zhang, M.C., 2012. Treatment planning of implants when 3 mandibular posterior teeth are missing: a 3- dimensional finite element analysis. Implant. Dent. 21, 340-343. de Faria Almeida, D.A., Pellizzer, E.P., Verri, F.R., Santiago, J.F., Jr., de Carvalho, P.S., 2014. Influence of tapered and external hexagon connections on bone stresses around tilted dental implants: three- dimensional finite element method with statistical analysis. J. Periodontol. 85, 261-269. CCapítulo 2 111 Eraslan, O., Sevimay