Finite element analysis of an experimental implant for mandibles with severe resorption

A reabsorção óssea mandibular severa é um problema, muitas vezes difícil de ser sanado, devido a largura e altura insuficientes de tecido ósseo, tornando impossível o emprego de implantes convencionais sem realizar qualquer tipo de procedimento para aumento ósseo. Várias técnicas para aumento de rebordo alveolar são empregadas, contudo podem apresentar alguns inconvenientes que dificultam o tratamento. Outra alternativa é a utilização de implantes curtos, mas a disponibilidade óssea pode limitar a utilização dos desenhos convencionais atuais. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar pelo método dos elementos finitos a distribuição de cargas em planejamentos com desenho experimental de implantes, em titânio e zircônia, posicionados na região pré foramen mental em mandíbulas com reabsorção severa e diferentes espessuras de cortical externa (1 e 2mm) e próteses totais fixas implantossuportadas. A mandíbula reabsorvida foi modelada com 12mm de altura, considerando o osso trabecular circundado por 2 mm de osso cortical e 1mm de cortical externa. Posteriormente, foi modelado um implante com geometria prismática e posicionado ao nível do osso, um em cada lado, na região interforaminal. Inicialmente, foi realizado um teste preliminar, simulando aplicação de forças axiais e oblíquas com diferentes direções em implantes de titânio e zircônia e osso cortical com 1mm e 2mm de espessura. Após adequação da geometria do implante, foram realizadas as simulações com as próteses confeccionadas em resina acrílica termopolimerizada apoiadas em uma barra com liga à base de Co-Cr. Foi empregada uma carga resultante dos quatro músculos principais da mastigação. Os implantes e pilares de titânio, e a barra protética foram analisados com tensão equivalente Von Mises, enquanto as tensões perimplantares no osso cortical, na região apical do osso trabecular e nos pilares e implantes de zircônia foram analisadas por tensões máximas e mínimas principais. O deslocamento foi fixado em valores mínimo e máximo para comparação do grau de movimentação entre os modelos. A análise foi realizada por meio da visualização gráfica do mapa de cores. O modelo de titânio com 1 mm de espessura de osso cortical apresentou o menor valor (13,27 MPa) de tensão máxima principal no osso, seguido pelo de 2mm (16,22 MPa) e pelos de zircônia de 1mm (16,94 MPa) e 2mm (18,43 MPa). Já os menores valores de tensão mínima foram evidenciados nos modelos com 1mm de osso cortical de titânio (-28,94 MPa) e zircônia (-33,30 MPa). Modelos com implantes de titânio e zircônia apresentaram valores iguais de deslocamento nas espessuras de 1mm (0,15mm) e 2mm (0,19mm). Pelos valores apresentados conclui-se que todos estão dentro nos limiares fisiológicos, com os implantes de titânio propiciando os menores valores de tensão.Severe mandibular bone resorption is a problem, often difficult to be treated due insufficient width and height of bone tissue, making it impossible to use conventional implants without performing any procedure for bone augmentation. Several techniques for alveolar ridge augmentation are employed, but may present some drawbacks that hinder the treatment. Another alternative is the use of short implants, but the available bone can limit the use of current conventional designs. Thus, the aim of this study was to evaluate through finite element method the load distribution in plannings with an experimental design of implants, in titanium and zirconia, located in the pre-mental foramen region in mandibles with severe resorption and different external cortical thickness (1 and 2 mm) and complete implant-supported fixed dentures. The resorbed jaw was modeled with 12mm in height, considering the trabecular bone surrounded by an external cortical bone of 2 and 1mm. Subsequently, was modeled an implant with prismatic geometry and located at bone level, one on each side, between the mental foramen region. Initially, a preliminary test was performed simulating the application of axial and oblique forces with different directions over titanium and zirconia implants and with cortical bone thickness of 1mm and 2mm. After adjustment of implant geometry, analyses with prostheses made of heat-polymerized acrylic resin and supported on a Co-Cr framework were performed. It was employed a resultant load of the main four chewing muscles. The titanium implants and abutments and framework were analyzed through equivalent Von Mises stresses, while the stresses in the periimplant cortical bone, at apical region of the trabecular bone and the zirconia implants and abutments were analyzed through maximum and minimum principal stresses. Total deformation was set at minimum and maximum values to compare the degree of movement between the models. The analysis was performed through the graphical visualization of the color map. The model in titanium with 1mm-thick of cortical bone showed the lowest maximum principal stress value (13.27 MPa) at bone, followed by the 2mm-thickness (16.22 MPa) and the zirconia of 1 mm (16.94 MPa) and 2 mm (18.43 MPa). The lowest minimum stress values were observed in models with 1 mm of cortical bone in titanium (-28.94 MPa) and zirconia implants (- 33.30 MPa). Models with titanium and zirconia implants had equal total deformation values in thicknesses of 1mm (0.15 mm) and 2 mm (0.19 mm). By the observed values it may conclude that all models were within the physiological limits, with titanium implants providing the lowest stress values