Evaluación biomecánica de los implantes convencionales, implantes cigomáticos, implantes subperiósticos anclados al hueso cigomático e implantes subperiósticos anclados al maxilar para la rehabilitación del maxilar superior completamente edéntulo: análisis de tensiones mediante el método de los elementos finitos

Berivan Deniz, Mehmet Emre Yurttutan.

Full text link: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40604849/

Evaluación biomecánica de los implantes convencionales, implantes cigomáticos, implantes subperiósticos anclados al hueso cigomático e implantes subperiósticos anclados al maxilar para la rehabilitación del maxilar superior completamente edéntulo: análisis de tensiones mediante el método de los elementos finitos

1. Referencia científica

• Título del estudio: Biomechanical Evaluation of Conventional, Zygomatic, Zygomatic Bone-Anchored Subperiosteal and Maxilla-Anchored Subperiosteal Implants for the Rehabilitation of the Completely Edentulous Maxilla: A Finite Element Stress Analysis
• Autores: Berivan Deniz, Mehmet Emre Yurttutan.
• Revista: BMC Oral Health.
• Año de publicación: 2025.
• DOI: 10.1186/s12903-025-06387-3.

2. Contexto científico

La rehabilitación implantológica del maxilar superior completamente edéntulo y gravemente atrófico constituye uno de los mayores retos de la implantología contemporánea. La pérdida avanzada de volumen óseo, asociada con frecuencia a una marcada neumatización de los senos maxilares, limita la colocación de implantes convencionales sin recurrir previamente a procedimientos de regeneración ósea. Técnicas como la elevación del seno maxilar, los injertos óseos o las osteotomías tipo Le Fort I permiten aumentar el volumen óseo disponible, aunque implican una mayor complejidad quirúrgica, tiempos de tratamiento más prolongados y un riesgo superior de complicaciones.

Con el objetivo de reducir la necesidad de procedimientos reconstructivos extensos, en los últimos años se han desarrollado alternativas como los implantes cigomáticos y los implantes subperiósticos personalizados. Estos dispositivos aprovechan estructuras óseas craneofaciales con mayor densidad para proporcionar una fijación estable incluso en casos de atrofia maxilar severa. Sin embargo, comprender cómo se distribuyen las cargas funcionales en cada uno de estos diseños implantarios resulta esencial para optimizar su comportamiento mecánico y favorecer la estabilidad a largo plazo de la rehabilitación. En este contexto, el análisis mediante el método de los elementos finitos constituye una herramienta ampliamente aceptada para estudiar el comportamiento biomecánico de diferentes configuraciones implantarias antes de su aplicación clínica.

3. Objetivo del estudio

El objetivo de este estudio fue evaluar el comportamiento biomecánico de diferentes estrategias de rehabilitación implantológica para el maxilar superior completamente edéntulo y gravemente atrófico. Mediante un análisis tridimensional por elementos finitos (Finite Element Analysis, FEA), los autores compararon la distribución de las tensiones generadas durante la carga funcional en tres configuraciones implantarias distintas: una combinación de implantes convencionales e implantes cigomáticos, un implante subperióstico personalizado anclado en la apertura piriforme y el pilar cigomático-maxilar, y un implante subperióstico personalizado con extensión y anclaje adicional al hueso cigomático. El propósito fue determinar qué diseño implantario proporcionaba una distribución más favorable de las cargas sobre el hueso de soporte y los componentes protésicos.

4. Metodología

Se trata de un estudio preclínico basado en un análisis tridimensional mediante el método de los elementos finitos (Finite Element Analysis, FEA). No participaron pacientes ni se recopilaron datos clínicos. Los autores desarrollaron un modelo digital tridimensional de un maxilar superior completamente edéntulo y con atrofia severa a partir de imágenes obtenidas mediante tomografía computarizada (TC). Posteriormente, las estructuras anatómicas fueron segmentadas, reconstruidas digitalmente y preparadas para el análisis biomecánico utilizando software especializado de diseño CAD y simulación numérica.

Se compararon tres configuraciones implantarias diferentes:

• Modelo 1: dos implantes convencionales combinados con cuatro implantes cigomáticos.
• Modelo 2: dos implantes subperiósticos personalizados anclados en la apertura piriforme y el pilar cigomático-maxilar, sin extensión sobre el hueso cigomático.
• Modelo 3: dos implantes subperiósticos personalizados con extensión y anclaje adicional al hueso cigomático.

Para reproducir las condiciones funcionales de la masticación se aplicaron dos tipos de carga:

• Carga vertical: 150 N por diente.
• Carga oblicua: 100 N por diente aplicada con una inclinación de 30° desde vestibular hacia palatino.

Las variables analizadas incluyeron las tensiones máximas de tracción (Pmax), las tensiones máximas de compresión (Pmin) y las tensiones equivalentes de Von Mises en el hueso cortical, el hueso trabecular, los implantes, los pilares protésicos (abutments), la estructura metálica de la prótesis y, en el caso de los implantes subperiósticos, también en los tornillos de fijación. Todos los materiales fueron considerados homogéneos, isotrópicos y linealmente elásticos, una simplificación metodológica habitual en este tipo de estudios que, sin embargo, no reproduce completamente el comportamiento biológico del tejido óseo.

5. Resultados principales

Las simulaciones numéricas revelaron diferencias significativas en la distribución de las tensiones biomecánicas entre las tres configuraciones implantarias evaluadas. En términos generales, el Modelo 1, compuesto por una combinación de implantes convencionales e implantes cigomáticos, presentó las mayores concentraciones de tensión en el hueso cortical tanto bajo carga vertical como oblicua. Por el contrario, el Modelo 3, correspondiente al implante subperióstico personalizado con anclaje al hueso cigomático, mostró de forma consistente los valores más bajos de tensión en el tejido óseo, lo que indica una distribución más favorable de las cargas funcionales.

En el hueso trabecular se observó una tendencia similar para las tensiones máximas de tracción (Pmax). También en este caso el Modelo 1 generó los niveles más elevados de tensión, mientras que los dos diseños de implantes subperiósticos produjeron valores inferiores. En cambio, para las tensiones máximas de compresión (Pmin), el Modelo 2 registró los valores más altos, lo que sugiere que las diferentes estrategias de anclaje modifican el modo en que las cargas se transmiten al hueso esponjoso.

El comportamiento de los componentes implantarios fue diferente al observado en el tejido óseo. Las tensiones equivalentes de Von Mises más elevadas dentro de los implantes se registraron en el Modelo 3, mientras que el Modelo 1 presentó los valores más bajos. En la estructura metálica de la prótesis ocurrió el fenómeno inverso: las mayores tensiones se observaron en el Modelo 1 y las menores en el Modelo 3. Asimismo, los tornillos de fijación de los implantes subperiósticos estuvieron sometidos a mayores niveles de tensión en el Modelo 3 que en el Modelo 2, especialmente en la región de la apertura piriforme.

En conjunto, estos resultados ponen de manifiesto que tanto el diseño del implante como la selección de las estructuras óseas de anclaje influyen de manera decisiva en la distribución de las cargas dentro del complejo hueso-implante-prótesis. Dentro de las limitaciones del modelo computacional empleado, el implante subperióstico con anclaje cigomático fue el que consiguió la distribución biomecánica más favorable sobre el hueso, aunque ello se acompañó de un incremento de las tensiones mecánicas en los propios componentes implantarios.

6. Análisis clínico

Este estudio aporta información biomecánica de interés para la rehabilitación implantológica del maxilar superior gravemente atrófico y completamente edéntulo. Más que demostrar la superioridad clínica de un determinado sistema implantario, la investigación analiza cómo diferentes diseños distribuyen las cargas funcionales a través del conjunto formado por el hueso, los implantes y la prótesis. En pacientes con una pérdida ósea avanzada, una distribución homogénea de las fuerzas constituye un aspecto fundamental para preservar el hueso de soporte y favorecer la estabilidad mecánica de la rehabilitación a largo plazo.

Los resultados indican que los implantes subperiósticos personalizados con anclaje adicional al hueso cigomático pueden reducir las tensiones tanto en el hueso cortical como en el trabecular con mayor eficacia que la configuración convencional evaluada. Desde un punto de vista biomecánico, esto sugiere que el aprovechamiento de estructuras craneofaciales con mayor densidad ósea mejora la transmisión de las cargas funcionales. En consecuencia, este tipo de implantes podría representar una alternativa de interés para pacientes con atrofia maxilar severa en los que la colocación de implantes convencionales requeriría procedimientos extensos de regeneración ósea.

No obstante, el estudio también demuestra que una menor carga sobre el hueso no implica necesariamente una reducción del estrés en los componentes implantarios. De hecho, el modelo que mostró la distribución más favorable de las tensiones óseas fue también el que presentó los valores más elevados de tensión en los implantes y en los tornillos de fijación. Este hallazgo indica que las cargas mecánicas no desaparecen, sino que se redistribuyen dentro del sistema implantario. Sin embargo, la simulación no permite determinar si este incremento de tensión podría influir en la fatiga de los materiales o incrementar el riesgo de complicaciones mecánicas a largo plazo.

Asimismo, el estudio refuerza la importancia creciente de la planificación digital y del diseño de implantes personalizados. La selección de las zonas de anclaje, especialmente el pilar cigomático y la apertura piriforme, parece desempeñar un papel decisivo en el comportamiento biomecánico de la rehabilitación. No obstante, dado que se trata exclusivamente de una simulación numérica, los resultados deben interpretarse con prudencia y no pueden considerarse una demostración de superioridad clínica. Serán necesarios estudios clínicos prospectivos con seguimiento a largo plazo para confirmar si las ventajas biomecánicas observadas se traducen en una mayor supervivencia de los implantes, una mejor estabilidad protésica y mejores resultados clínicos para los pacientes.

7. Aplicaciones clínicas

Los resultados de este estudio son especialmente relevantes para la planificación biomecánica de la rehabilitación implantológica en pacientes con atrofia severa del maxilar superior completamente edéntulo. Dentro de las limitaciones inherentes a un análisis por elementos finitos, el implante subperióstico personalizado con anclaje al hueso cigomático demostró una distribución de las tensiones óseas más favorable que las demás configuraciones evaluadas.

Estos hallazgos pueden ser de utilidad en la selección de estrategias terapéuticas cuando el volumen óseo residual impide la colocación de implantes convencionales sin recurrir a procedimientos extensos de regeneración ósea. El estudio pone de manifiesto que tanto la geometría del implante como la elección de las zonas de anclaje esquelético influyen de forma decisiva en el comportamiento biomecánico del conjunto hueso-implante-prótesis. En este contexto, los implantes subperiósticos personalizados, diseñados mediante flujos de trabajo digitales y tecnologías CAD/CAM, podrían constituir una alternativa prometedora para pacientes con anatomías complejas en los que se pretenda reducir la invasividad quirúrgica.

No obstante, estas posibles aplicaciones deben interpretarse exclusivamente en el contexto de una simulación computacional. El estudio no aporta información sobre la supervivencia de los implantes, las complicaciones biológicas o protésicas, ni sobre los resultados comunicados por los pacientes. En consecuencia, las ventajas biomecánicas observadas no pueden considerarse una evidencia de superioridad clínica de un sistema implantario concreto. Serán necesarios estudios clínicos prospectivos para determinar si estos beneficios teóricos se traducen en mejores resultados clínicos a largo plazo.

8. Nivel de evidencia, limitaciones y transparencia

Este trabajo corresponde a un estudio preclínico basado en un análisis mediante el método de los elementos finitos (Finite Element Analysis, FEA) y, por tanto, representa un nivel de evidencia biomecánica preclínica. Aunque esta metodología constituye una herramienta ampliamente aceptada para evaluar la distribución de tensiones en implantología, no permite predecir directamente el éxito clínico ni el comportamiento biológico a largo plazo de las rehabilitaciones implantarias.

Los autores reconocen diversas limitaciones metodológicas. Todos los materiales fueron considerados homogéneos, isotrópicos y linealmente elásticos, mientras que el tejido óseo presenta un comportamiento heterogéneo y anisotrópico. Asimismo, el modelo computacional no contempla procesos biológicos como la cicatrización, la remodelación ósea, las variaciones individuales en la calidad del hueso ni las condiciones funcionales específicas de cada paciente. En consecuencia, las simulaciones no reproducen completamente la complejidad biológica de la interfaz hueso-implante.

Además, al tratarse de una investigación exclusivamente computacional, el estudio no incluye seguimiento clínico, tasas de supervivencia de los implantes ni evaluación de complicaciones biológicas o mecánicas. Por ello, las distribuciones de tensiones observadas deben interpretarse como predicciones biomecánicas y no como indicadores de eficacia clínica.

Según la información disponible en el artículo, no se notifican conflictos de interés, financiación industrial ni vínculos de los autores con fabricantes de implantes que puedan influir en la interpretación de los resultados.

9. Puntos clave del estudio

• Tipo de estudio: Estudio preclínico basado en un análisis tridimensional mediante el método de los elementos finitos (Finite Element Analysis, FEA).
• Nivel de evidencia: Evidencia biomecánica preclínica.
• Modelo experimental: Modelo digital tridimensional de un maxilar superior completamente edéntulo y gravemente atrófico, reconstruido a partir de imágenes de tomografía computarizada (TC).
• Tamaño de la muestra: Un único modelo anatómico digital utilizado para comparar tres configuraciones implantarias diferentes. No se incluyeron pacientes ni datos clínicos.
• Seguimiento: No aplicable, ya que no se realizó ninguna evaluación clínica.
• Variable principal de evaluación: Análisis de las tensiones máximas de tracción (Pmax), compresión (Pmin) y de las tensiones equivalentes de Von Mises en el hueso cortical, el hueso trabecular, los implantes, los pilares protésicos, la estructura metálica de la prótesis y los tornillos de fijación bajo cargas verticales y oblicuas.
• Resultado principal: El implante subperióstico personalizado con anclaje al hueso cigomático (Modelo 3) mostró la distribución de tensiones más favorable en el tejido óseo, mientras que la combinación de implantes convencionales e implantes cigomáticos (Modelo 1) produjo las mayores concentraciones de estrés óseo. En cambio, el Modelo 3 presentó tensiones mecánicas más elevadas en los propios componentes implantarios.
• Conclusión científica: El diseño del implante y la estrategia de anclaje esquelético condicionan de forma significativa el comportamiento biomecánico del sistema hueso-implante-prótesis. Dentro de las limitaciones del modelo computacional, el implante subperióstico con anclaje cigomático ofreció la distribución de tensiones óseas más favorable, aunque estos resultados requieren validación clínica.
• Principales limitaciones: Simulación computacional, propiedades simplificadas de los materiales, ausencia de variables biológicas y falta de validación clínica o de seguimiento a largo plazo.

10. Impacto científico

Este estudio amplía la evidencia biomecánica disponible sobre la rehabilitación implantológica del maxilar superior gravemente atrófico. Su principal aportación radica en la comparación directa, dentro de un mismo modelo de elementos finitos, de tres estrategias terapéuticas diferentes, incluidas dos configuraciones de implantes subperiósticos personalizados. Según los autores, hasta la fecha no se habían publicado análisis biomecánicos comparativos centrados específicamente en estas soluciones implantarias.

Más allá de comparar distintos sistemas de implantes, la investigación pone de manifiesto que la geometría del implante y la selección de las estructuras óseas de anclaje determinan la forma en que las fuerzas funcionales se distribuyen a través del complejo implantario. Asimismo, demuestra que una reducción de las tensiones en el hueso puede ir acompañada de un incremento del estrés mecánico en los componentes metálicos del implante, lo que pone de relieve la necesidad de evaluar biomecánicamente todo el sistema de rehabilitación y no únicamente el comportamiento del tejido óseo.

El estudio también confirma el creciente interés por la implantología digital y por los implantes subperiósticos personalizados fabricados mediante tecnologías CAD/CAM. Estas soluciones podrían representar una alternativa prometedora para pacientes con anatomías complejas y un volumen óseo muy reducido. Sin embargo, dado que la investigación se basa exclusivamente en simulaciones numéricas, sus conclusiones deben interpretarse como una base para futuras investigaciones y no como una demostración de eficacia clínica. Serán necesarios estudios clínicos prospectivos con seguimiento a largo plazo para determinar si las ventajas biomecánicas observadas se traducen en una mayor supervivencia de los implantes, una mejor estabilidad protésica y mejores resultados para los pacientes.

11. Conclusión editorial

Este estudio basado en un análisis mediante el método de los elementos finitos demuestra que el diseño del implante desempeña un papel determinante en la distribución de las cargas biomecánicas durante la rehabilitación del maxilar superior completamente edéntulo y gravemente atrófico. Entre las configuraciones evaluadas, el implante subperióstico personalizado con anclaje al hueso cigomático consiguió la distribución más favorable de las tensiones en el tejido óseo, aunque ello supuso un aumento de las cargas mecánicas soportadas por los propios componentes implantarios. Estos hallazgos aportan información de interés para el desarrollo de nuevos diseños implantarios personalizados y para la optimización de la planificación digital del tratamiento. No obstante, debido a que los resultados proceden exclusivamente de un modelo computacional, no constituyen una prueba de superioridad clínica de ninguna estrategia terapéutica. Serán imprescindibles estudios clínicos prospectivos y controlados para confirmar la relevancia clínica de estos hallazgos biomecánicos y determinar su impacto sobre los resultados a largo plazo de la rehabilitación implantológica.