Influência do formato das roscas dos implantes na distribuição de tensões no tecido ósseo- análise fotoelástica.

A forma do implante, mais especificamente o perfil de suas roscas, pode influenciar significativamente na distribuição de tensões sobre o tecido ósseo. Dessa forma, fica evidente a importância da realização de estudos laboratoriais que permitam a verificação do comportamento dos implantes quando a carga incide sobre diferentes formatos de roscas.

Este trabalho teve como objetivo analisar, por meio da análise fotoelástica, a influência dos formatos das roscas dos implantes na distribuição de tensões à estrutura de suporte de um modelo experimental. Foram construídos dois corpos de prova em resina fotoelástica, sendo que no modelo I foram colocados dois implantes de roscas trapezoidais e no modelo II foram colocados dois implantes com roscas triangulares com os seus respectivos componentes. Primeiramente, foi feita a aplicação de carga vertical de 6,4 kgf, a seguir, de 11,2 kgf e por último uma carga aplicada de 16 kgf, simulando uma sobrecarga no modelo I e no modelo II. Nos dois modelos (II e II) houve distribuição homogênea das franjas isocromáticas no terço cervical, médio e apical, porém, no modelo I a intensidade das franjas foi maior. Conclui-se que não houve diferença nos locais de distribuição das tensões entre os modelos I e II, mas a intensidade das franjas isocromáticas no modelo I mostra que existe maior compressão ao redor do implante de roscas trapezoidais.

Unitermos – Análise fotoelástica; Macro geometria dos implantes; Análise de estresse.

Introdução

A análise fotoelástica é um método experimental que permite a avaliação qualitativa das tensões através do polariscópio. Esta técnica fornece informação em forma de franjas coloridas, tornando-se possível determinar as direções e intensidade qualitativa das tensões. Na Odontologia, a análise de tensões fotoelásticas tem sido amplamente utilizada, permitindo-se a avaliação qualitativa das tensões de um determinado componente.

Sabendo-se que a forma do implante, mais especificamente o perfil de suas roscas, pode influenciar significativamente na distribuição de tensões sobre o tecido ósseo, é importante realizar um estudo laboratorial que permita verificar seu comportamento quando a carga incide sobre os implantes com diferentes perfis de roscas.

 

Revisão da Literatura

Existem vários métodos possíveis para a determinação qualitativa e quantitativa das distribuições de tensões em componentes ou estruturas (1). Entre eles pode-se citar os métodos numéricos como elementos finitos e os métodos experimentais – extensometria e fotoelasticidade (1-2).

O método fotoelástico possibilita observar a distribuição de tensões em toda a estrutura, permitindo uma percepção geral sobre o comportamento das tensões. Nessa técnica observa-se a localização das tensões dentro de um modelo experimental através de franjas de diferentes colorações. Pode-se inferir qualitativamente a deformação resultante de uma determinada força, comparando-se as tensões observadas com a área livre de tensão. Quanto maior o número de franjas, maior a intensidade das tensões, e quanto mais próximas as franjas umas das outras, maior a concentração das tensões (3).

Os autores (4) analisaram a distribuição de tensões sobre os implantes da mesma forma externa, diferindo apenas em junções, hexágono externo e hexágono interno. Estas peças foram inseridas em modelos fotoelásticos e submetidas a duas cargas compressivas: axial e deslocada 6,5 mm do centro. Foram analisados 61 pontos sobre o corpo do implante, nos quais os valores de tensões cisalhantes máximas foram determinados. Os resultados deste estudo evidenciaram menor concentração de tensões em implantes que apresentavam hexágono interno, quando comparado ao hexágono externo.

As condições fisiológicas e a arquitetura óssea nem sempre são ideais. A necessidade de estímulo nos sítios ósseos por determinados tipos de desenhos de implantes é uma proposta que vem se tornando cada vez mais presente na atualidade. Melhorar a forma dos implantes odontológicos através do aumento de suas áreas de dissipação de cargas (LBAs – Load Bearing Area), como mecanismo funcional primário para alcançar a ósseo compressão e a sustentação no tecido ósseo, tem sido proposta como fator primário de sucesso em implantes com carga imediata, cuja indicação cada vez mais tem-se tornado presente (5).

Autores (6) avaliaram, através da análise fotoelástica, sete implantes com diferentes formas, submetendo estes a carga de compressão vertical. Os autores concluíram que a região apical foi a principal região de concentração de tensões dos implantes de configuração cônica. Os implantes cilíndricos distribuíram as tensões nos terços apical, médio e cervical.

Outros autores (7) compararam através da análise fotoelástica a distribuição de tensões ao longo de uma estrutura fixa colocada sobre os implantes angulados e paralelos. Foram construídos dois corpos de prova, um deles contendo três implantes paralelos entre si e o outro corpo de prova com três implantes, sendo que o implante central estava angulado 300 com relação aos outros dois implantes. A aplicação de carga utilizada foi de 100 N. A análise fotoelástica indicou que, no modelo com implantes paralelos, o esforço de distribuição seguiu o eixo do implante, e no modelo com um implante angulado maior e não homogêneo concentração de tensões foi observada ao redor da região apical dos implantes. Os autores ainda concluíram que o método fotoelástico apresenta como vantagem a obtenção de informações visuais diretas sobre o padrão de tensões que ocorrem em um modelo após a aplicação de cargas.

Outros autores (8) realizaram um estudo sob a influência de quatro diferentes formas de implantes endósseos na distribuição de tensões após cargas verticais e oblíquas a 7,5 N. Para este estudo foram selecionados 12 implantes, divididos em quatro grupo, grupo I: Master Conect Cônico 4,3 x 13 mm; grupo II: Titamax Ti Medular 3,75 x 13 mm; grupo III: Colosso RC 4,0 x 13 mm; grupo IV: Bicon Uncoated Implant 3,5 x 11 mm. Cada grupo continha três implantes da mesma marca comercial. Dentre os resultados, estes autores observaram que o grupo I, constituído por implantes cônicos de hexágono interno longo e porção cervical polida de 1 mm de altura, apresentou concentração das tensões na região apical sem distribuição à região média e cervical, quando submetida à carga vertical e oblíqua. Sendo que os grupos II, III e IV, de configuração cilíndrica, distribuíram as tensões com intensidade e localização similares nas três regiões.

 

Proposição

O objetivo deste trabalho foi analisar, por meio da análise fotoelástica, a influência dos perfis das roscas dos implantes na distribuição de tensões à estrutura de suporte de um modelo experimental.

Material e Métodos

Foram utilizados quatro implantes (Sistema de Implantes Koop, Curitiba/PR, Brasil), sendo dois implantes cônicos de roscas triangulares (modelo I) e dois implantes cônicos de roscas trapezoidais (modelo II). Os quatro implantes eram do tipo cone morse friccional. Foram colocados sobre os implantes pilares standard friccionais. Os implantes e componentes que foram fornecidos pelo fabricante estão ilustrados nas Figuras 1 e 2.

A análise da distribuição das tensões produzidas no modelo fotoelástico foi realizada por meio de imagens obtidas do polariscópio circular desenvolvido pela empresa Eikonal Instrumentos Ópticos Comércio e Serviço Ltda. (São Paulo/SP), pertencente ao Laboratório de Pesquisa do Departamento de Prótese da Faculdade de Odontologia da Universidade de São Paulo – USP (Figura 3).

Foi fabricado um dispositivo de metal apropriado para a pesquisa, como mostra a Figura 3. Sobre a base superior do aparelho foram colocados os pesos em diferentes momentos sequenciais para a análise das tensões, tanto no modelo I como no modelo II. A aplicação da carga foi realizada com emprego de três anilhas de ferro recobertas por borracha, adquiridas na Academia Tem em São Bernardo do Campo. Cada anilha teve seu peso aferido em uma balança pertencente ao Laboratório de Pesquisa do Departamento de Prótese da Fousp, pesando 4,8 kgf cada uma. A base superior do dispositivo de metal de aplicação de cargas também teve seu peso aferido (1,6 kgf), para que seu peso fosse computado, como carga aplicada ao corpo de prova. Assim, sobre os modelos I e II foram aplicadas cargas verticais de 6,4 kgf (4,8 kgf + 1,6 kgf), 11,2 kgf (9,6 kgf + 1,6 kgf) e 16 kgf (14,4 kgf +1,6 kgf) que em Newtons equivalem respectivamente a aproximadamente 50 N, 100 N e 150 N. O conjunto formado pelo dispositivo de aplicação de cargas e modelo foi inserido primeiramente em um aquário contendo óleo mineral incolor (Figura 3) e, no momento dos testes, os pesos foram aplicados de acordo com a sequência citada.

Inicialmente, foi construído um retângulo em gesso nas dimensões de 6 cm de comprimento, 3 cm de altura e 1,5 cm de largura. Este retângulo foi colocado no interior de um recipiente para ser moldado com silicone laboratorial Silibor Clássico (São Paulo/SP), conforme mostrado na Figura 4. Após a polimerização do silicone (24 horas) este foi vazado com resina fotoelástica Araldite GY 279 e Aradur HY 2963 (Araltec Produtos químicos Ltda. – Hunts- man) – Figura 5.

Foram construídos dois corpos de prova nos quais foram inseridos dois implantes em cada bloco, resultando os corpos de prova: modelos I e II. No modelo I foram colocados dois implantes de roscas trapezoidais e no modelo II foram colocados dois implantes com roscas triangulares. Antes de verter a resina fotoelástica no molde de silicone (Silibor), os implantes foram posicionados paralelos entre si utilizando-se um posicionador de troquel onde foram apoiadas barras acrílicas localizadas a 900 em relação ao posicionador de troquel (Figuras 6 e 7).

Antes que os implantes fossem posicionados paralelos entre si, foram colocados os pilares standard friccionais para que não gerasse tensões adicionais sobre o corpo de prova.

Seguindo a proporção de cada um dos componentes da resina fotoelástica (1:2), foram introduzidos em um becker, sendo manipulados com bastão de vidro por dez minutos em movimentos circulares lentos, de forma a obter uma mistura de coloração homogênea. O recipiente foi levado a uma câmara à vácuo (Figura 8), na qual permaneceu por 15 minutos, de forma a eliminar inclusões de ar à resina. A resina apresentou-se translúcida e com coloração amarelada. A mesma foi vertida no interior do molde (Figura 9), recobrindo todas as espiras dos implantes, mimetizando a condição biológica da osseointegração. Os modelos I e II ficaram em repouso por 72 horas em ambiente fresco e arejado para a total polimerização da resina fotoelástica (Figura 10).

Após a polimerização dos corpos de prova foi realizada a análise fotoelástica. Primeiro com aplicação de carga vertical de 6,4 kg, a seguir, de 11,2 kg e por último uma carga aplicada de 16 kg, simulando uma sobrecarga no modelo I e no modelo II. Registros fotográficos foram feitos em uma mesma distância focal antes e durante a aplicação de cargas.

A análise qualitativa teve como objetivo observar o local de início das ordens das franjas isocromáticas nos modelos fotoelásticos e a distribuição dessas tensões ao longo do implante, no terço cervical, médio e apical.

 

Resultados

Observou-se que os implantes com roscas trapezoidais (modelo I) distribuíram tensões para a estrutura de suporte em todo seu redor. Tem-se na Figura 11 a amostra com carregamento de 6,4 kgf e na Figura 11 b sem carga. Pode-se verificar alterações pela coloração ao redor dos implantes tanto nas áreas proximais como cervicais e apicais, o que se torna mais nítido quando a carga aplicada foi de 11,2 kg (Figura 11 c). Com a carga de 16 kgf (Figura 11 d) há uma profusão de franjas coloridas, oriundas das superfícies dos implantes que convergem para a região mediana do modelo. O modelo II (roscas triangulares) apresentou distribuição semelhante à do modelo I, porém, com menor intensidade de cores (Figuras 12).

Discussão

O presente estudo mostrou que a forma dos perfis das roscas dos implantes é um fator importante na distribuição e na concentração das tensões e que estas podem ser minimizadas, concordando com outros autores (4,6).

Assim como no presente estudo, autores (7) indicaram que, no modelo com implantes paralelos, o esforço de distribuição seguiu o eixo do implante.

Os resultados obtidos no presente estudo são compatíveis aos apresentados em outro trabalho (6), que relatou que o implante com forma cônica concentra as tensões na região apical com distribuição para o terço médio e cervical de maneira mais uniforme quando comparado aos implantes de configuração cilíndrica, diferentemente dos resultados mostrados por outros autores (8). Estes autores observaram que os implantes cônicos apresentaram concentração das tensões na região apical sem distribuição na região média e cervical quando submetida à carga vertical e oblíqua. Já os implantes de configuração cilíndrica distribuíram as tensões com intensidade e localização similares nas três regiões. A diferença nos resultados entre os trabalhos pode estar na seleção da carga aplicada.

Neste estudo observou-se que os implantes com roscas triangulares (modelo II) tiveram comportamento semelhante em relação à distribuição de tensões para a estrutura de suporte, quando comparado ao comportamento das espiras trapezoidais. Apesar do modelo I (espiras trapezoidais) apresentar uma profusão maior de cores, a localização da manifestação inicial de aplicação de cargas (6,4 kgf), o comportamento e o direcionamento das mesmas nos modelos foram semelhantes.

A alta intensidade das franjas isocromáticas apresentadas no modelo I não significa que existe uma tensão prejudicial sobre o implante. A compressão funcionalmente controlada, ou seja, com um limite de carga, pode ser vantajosa para o tecido ósseo, pois estimula células osteoblásticas a formarem osso ao redor do implante, podendo acelerar os mecanismos envolvidos na osseointegração (5).

 

Conclusão

Tanto as roscas trapezoidais como as roscas triangulares distribuíram as tensões ao redor dos implantes e apicalmente, sendo que a maior intensidade das forças ocorreu na região mediana do modelo.

De acordo com a metodologia aplicada, os implantes com roscas triangulares e trapezoidais apresentaram comportamentos semelhantes quanto à distribuição das tensões no modelo experimental.

 

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Referências

1. Alvarez ED, Strohaecker TR. Equipamento de baixo custo para análise de tensões. Rev.Fis Apl Instrum 1998;13(4):86-91.

2. Kinomoto Y, Torri M. Photoelastic analysis of polymerization contraction stress in resin composite. J Dent 1998;26(2):165-71.

3. French AA, Bowles CQ, Parham Pl, Eicck Jd, Killoy Wj. Comparison of periimplant stresses transmited by four commercially available osseointegrated implants. Int J Periodontics Restorative Dent 1989;9(3):221-30.

4. Bernardes S, de Araújo CA, Neto AJF, Gomes VL, Das neves FD. Análise fotoelástica da união de pilar a implantes de hexágonos externo e interno. Rev. ImplantNews 2006;3(4):355-9.

5. Castilho AA, Oliveira S, Itinoche MK, Salazar-Marocho SM, Pereira SMB, Bortoli Jr. N. A influência da ósseo compressão na estabilidade de implantes: revisão de literatura. Revista ImplantNews 2006;3(5):469-73.

6. da Costa CE, Pelegrine AA, Lopes FM, Guimarães CPD, Sendyk CL, Sendyk WR. Avaliação comparativa fotoelástica de diferentes desenhos de implantes submetidos a carga de compressão. Rev. ImplantNews 2007;4(4):377-82.

7. Markarian RA, Ueda C, Sendyk CL, Lagana DC, Souza RM. Stress distribution after installation of fi xed frameworks with marginal gaps over angled and parallel implants: A photoelastic analysis. J Prosthodont 2007;16(2):117-22.

8. Jaimes M, Albergaria BJR. Infl uência do desenho dos implantes endósseos na distribuição de tensões após aplicação de cargas verticais e obliquas. Análise Estrutural e Fotoelástica [dissertação]. Piracicaba: Unicamp/FOP; 2008.

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Por:

Thalita Pelayo Poli (Especialista em prótese dentária, especialista em Implantodontia)

Fabio Shimiti Mizutani (Doutor e mestre em Implantodontia)

Dalva Cruz Laganá (Doutora professora de prótese Dentária)

Dario Paterno Junior(Mestre e doutor em Implantodontia)

Ari Akerman Sadetsky (Mentre em Implantodontia)

André Chacon Montesino (Especialista em Implantodontia)

Renata Tucci (Doutora em Patologia Bucal)