Focus on Implantologia

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Analisi ad elementi finiti di 3 diverse interfacce impianto-abutment.

L’obiettivo di questo studio è stato quello di indagare le caratteristiche meccaniche dell’ interfaccia impianto-moncone di 3 diversi accoppiamenti utilizzando il metodo di analisi non lineare agli elementi finiti ( FEA).
Questo studio di simulazione agli elementi finiti è stato applicato su tre sistemi di connessione comunemente utilizzati in implantologia :

modello I: sistema implantare 3i diametro ridotto ( West Palm Beach , FL , USA ) con un esagono e una doppia connessione esagonale interna di 12 punti ;

modello II : il sistema implantare Semados ( Bego , Brema, Germania ), con la combinazione di una connessione conica ( 450 cono ) e una connessione esagonale interna ;

modello III : il sistema implantare Brinemark ( Nobel Biocare , Gothenburg, Svezia ) con connessione esagonale esterna.

Nella simulazione si è utilizzata una forza di 170 N , con inclinazione obliqua di 45° rispetto all’asse longitudinale dell’impianto facendo incidere questa forza sulla superficie superiore del moncone .
Micromovimenti e vibrazioni causati da forze di masticazione e occlusione possono portare a complicazioni meccaniche quali: allentamento di viti e frattura del moncone o dell’impianto. L’affidabilità e la stabilità del disegno della connessione impianto-pilastro sono fondamentali
per mantenere un funzionamento a lungo termine della protesi.
Attualmente ci sono oltre 20 diverse varianti geometriche relative alla connessione impianto-abutment disponibili in commercio.
Queste possono essere interne o esterne; la connessione esterna è stata la più utilizzata clinicamente e aveva dominato il mercato degli ultimi due decenni, in poco tempo però le connessioni interne sono diventate popolari e hanno conquistato il mercato.
La lettertura ci dice che sebbene il carico assiale produca analogo livello di stress sull’interfaccia indipendentemente dal disegno della connessione, il design dell’interfaccia interna produce una concentrazione di tensione inferiore rispetto alla connessione esterna sotto un carico off -center cioè non assiale.
Più di recente , un nuovo design di connessione moncone -impianto , vale a dire
switching platform, sta attirando l’attenzione.
Al fine di prevedere stress e tensioni all’interno di strutture in una situazione reale , che non può essere risolto da un modello statico lineare tradizionale, l’analisi non lineare a elementi finiti ( FEA) è diventata fondamentale.
Attraverso la scansione ottica tridimensionale tre modelli CAD sono stati costruiti con la tecnica di reverse engineering .
Modello I sistema implantare 3i di ridotto diametro ( Ø 4,0 mm x 13 mm, West Palm Beach , FL , USA ) ( Ø 3,75 millimetri × 6 mm) con una profondità di connessione di 4 mm ( Figura 1a )

Modello II è stato il sistema di impianto Semados ( Ø 4,0 mm x 13 mm, Bego , Brema, Germania ) con connessione conica ( conicità 45 ° ) esagonale interna ( Ø 4,0 mm x 6 mm) con una profondità di connessione di 2,5 mm ( Figura 1b ) .

Modello III è stato il sistema implantare Brånemark ( Ø 4,0 mm x 13 mm, Nobel Biocare , Gothenburg, Svezia) con un pilastro esagonale esterna ( Ø 4,0 mm x 6 mm) e una profondità di connessione di 0,5 mm ( Figura 1c ) .
Un modello di blocco osseo è stato costruito in base a un’immagine in sezione trasversale della mandibola umana nella regione molare , altezza 25 mm, 12 mm di larghezza e 10 mm di spessore , costituito da un centro spugnoso circondato da un osso corticale – 2 mm . L’impianto è stato posizionato nel blocco d’osso corticale e spongioso . Tale configurazione ha permesso di simulare in modo raffinato tutti i modelli in Pro / ENGINEER Wildfire 3.0 ( PTC , Needham , MA , USA ) .
Abbiamo importato i modelli tridimensionali di geometria CAD in ABAQUS 6.6 per generare elementi finiti ed eseguire la simulazione numerica.
Una forza di 170 N è stata applicata sulla superficie superiore del moncone obliquamente a 45 ° rispetto all’asse longitudinale dell’impianto ( Figura 3a).
I dati ottenuti dal calcolo ABAQUS possono essere presentati in una mappa di distribuzione sforzo con una scala di colori che rende possibile confrontare direttamente il livello di stress delle varie strutture e dei componenti di tutti i modelli . Tutti i valori di stress sono mostrati in Figura 4 . Si può vedere dalla Figura 4 che una connessione con un esagono e una doppia connessione esagonale interna di 12 punti genera la sollecitazione minima , mentre la connessione esterna esagonale ha la più alta.
Inoltre , lo stress von Mises è abbastanza differente con i tre modelli . Per tutti i modelli , la più alta sollecitazione von Mises si verifica sulla vite dell’abutment .
la connessione esterna esagonale ha mostrato i livelli massimi di sollecitazione , mentre la connessione esagonale interna ha mostrato il minimo stress.
Le tensioni principali di tutti e tre i modelli sono concentrate nella corticale perimplantare .
Il Modello I è quello atto a generare il minimo stress , mentre il modello III ha il più alto stress . Il valore massimo dello stesso è stato di 100,8 MPa per il modello I, 144.7 MPa per il modello II e 188.4 MPa per il modello III.
Vi è una differenza significativa nello spostamento dei tre modelli , una stretta osservazione mostra che il massimo è 0,112 millimetri per il modello I, 0,127 millimetri per il modello II e 0,160 millimetri per il modello III. Figura 6d .

Questi dati sono importanti per comprendere la perdita di osso corticale dopo l’osteointegrazione e il riassorbimento osseo in prossimità del primo filo degli impianti osteointegrati frequentemente osservato durante il carico iniziale.

L’applicazione di qualsiasi carico esterno al complesso implantare deve essere preceduta dal montaggio del abutment sull’impianto , ottenuto serrando la vite del pilastro per creare un giunto a vite stabile e , quindi formare il complesso impianto-protesico.
Come mostrato in figura 4 , le sollecitazioni nel modello III sono state in genere superiori e distribuite in modo più uniforme rispetto alle sollecitazioni nel modello I e II modello .
Abbiamo trovato che le sollecitazioni nel modello II e III modello sono concentrate al collo , e al primo , secondo e terzo filo dell’impianto . Questo è in accordo con il precedente lavoro di Akca et al.
Le Figure 4a e 5a mostrano che le sollecitazioni sono concentrate sulla battuta del collo implantare e sulla prima filettatura dell’impianto.
Alcuni ricercatori ritengono che la configurazione della piattaforma di switching ha il vantaggio biomeccanico di spostare l’area di concentrazione dello stress dalla interfaccia osso-impianto cervicale . Tuttavia , tale disegno aumenta la tensione nel moncone se troppo sviluppata.

Conclusioni:
Entro i limiti di questo studio , si è concluso che una forza di 170 N applicata sulla superficie superiore del moncone obliquamente a 45 ° rispetto all’asse longitudinale dell’impianto e’ tale da causare stress e vriazioni del sistema implnato-protesico di tutti i disegni analizzati.
L’analisi FEA ha dimostrato che il sistema implantare I a diametro ridotto con un esagono e una doppia connessione esagonale interna 12 punti è più stabile rispetto agli altri due sistemi implantari . Le caratteristiche meccaniche dei sistemi implantari sono strettamente correlati alla connessione tra impianto e moncone . La progettazione ottimale di impianti dentali dovrebbe essere studiata ulteriormente utilizzando la tecnica FEA e validato con applicazioni cliniche .

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