Evaluación biomecánica de los materiales de la estructura protésica en implantes subperiósticos: un análisis por elementos finitos

Büşranur Demir, Ipek Caglar

Full text link: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41318436/

Evaluación biomecánica de los materiales de la estructura protésica en implantes subperiósticos: un análisis por elementos finitos

1. Referencia científica

• Título del estudio: Biomechanical Evaluation of Prosthetic Framework Materials in Subperiosteal Implants: A Finite Element Analysis
• Autores: Büşranur Demir, Ipek Caglar
• Revista: BMC Oral Health
• Año de publicación: 2025
• DOI: 10.1186/s12903-025-07391-3

2. Contexto científico

La rehabilitación implantológica del maxilar superior con atrofia severa continúa siendo uno de los mayores desafíos de la implantología contemporánea. Cuando el volumen óseo disponible resulta insuficiente para la colocación de implantes endoóseos convencionales, con frecuencia es necesario recurrir a procedimientos de regeneración ósea complejos, que aumentan la morbilidad quirúrgica, prolongan el tiempo de tratamiento y elevan el coste terapéutico. Gracias al desarrollo de la planificación digital, el diseño CAD/CAM y la fabricación aditiva, los implantes subperiósticos personalizados han resurgido como una alternativa para determinados pacientes con atrofia maxilar avanzada.

Aunque existe una amplia evidencia biomecánica sobre los implantes endoóseos convencionales, la información disponible acerca del comportamiento mecánico de los modernos implantes subperiósticos personalizados sigue siendo limitada. En particular, todavía no está claramente establecido cómo los diferentes materiales empleados en la estructura protésica modifican la distribución de las cargas funcionales dentro del conjunto implante-prótesis. Por ello, este estudio analiza el efecto biomecánico de diversos materiales estructurales utilizados en rehabilitaciones completas soportadas por implantes subperiósticos individualizados.

3. Objetivo del estudio

El objetivo de esta investigación fue evaluar cómo distintos materiales para la estructura protésica, caracterizados por diferentes módulos de elasticidad, influyen en el comportamiento biomecánico de una rehabilitación fija de arcada completa soportada por implantes subperiósticos personalizados. Mediante un análisis por elementos finitos, los autores compararon la distribución de las tensiones en el hueso cortical, el hueso trabecular, el cuerpo del implante, los tornillos de fijación, los tornillos protésicos y la estructura de la prótesis.

4. Metodología

La investigación se desarrolló mediante un análisis tridimensional por elementos finitos (Finite Element Analysis, FEA). El modelo digital se obtuvo a partir de una tomografía computarizada de haz cónico (CBCT) correspondiente a un maxilar completamente edéntulo. Sobre esta reconstrucción anatómica se diseñó un implante subperióstico personalizado de dos piezas destinado a soportar una prótesis fija de arcada completa. La utilización de las imágenes radiológicas contó con la aprobación del comité de ética correspondiente.

Se evaluaron cuatro materiales para la estructura protésica: aleación de cobalto-cromo (CoCr), titanio (Ti), zirconia (Zr) y poliéter éter cetona (PEEK). A partir de ellos se generaron cinco configuraciones restauradoras: CoCr con recubrimiento cerámico, zirconia con cerámica, titanio con cerámica, titanio con resina acrílica y PEEK con resina compuesta.

Para reproducir las condiciones funcionales de la masticación se aplicó simultáneamente una carga vertical de 100 N en la región anterior y fuerzas posteriores de 150 N en dirección vertical y 100 N oblicuas con una inclinación de 30°. Se calcularon las tensiones principales máximas en el hueso cortical y trabecular, mientras que las tensiones equivalentes de Von Mises se determinaron para el implante, la estructura protésica, los tornillos de fijación y los tornillos protésicos. Al tratarse de un estudio computacional, no se incluyó seguimiento clínico de pacientes.

5. Principales resultados

Las simulaciones demostraron que el material utilizado para la estructura protésica influye de manera significativa en la distribución de las tensiones mecánicas dentro de todo el sistema implantoprotésico. Entre todas las configuraciones analizadas, la combinación PEEK con recubrimiento de resina compuesta produjo los valores de tensión más elevados en el hueso cortical, el hueso trabecular, el cuerpo del implante, los tornillos de fijación y los tornillos protésicos. Por el contrario, la estructura de aleación de cobalto-cromo recubierta con cerámica presentó, de forma constante, los niveles de tensión más bajos en la mayoría de las estructuras evaluadas.

En comparación con la restauración realizada con cobalto-cromo, la configuración PEEK-compuesto incrementó aproximadamente un 14 % las tensiones en el hueso cortical, un 22 % en el hueso trabecular y cerca de un 96 % en los tornillos protésicos. En cambio, las dos restauraciones con estructura de titanio —una recubierta con cerámica y la otra con resina acrílica— mostraron una distribución de tensiones prácticamente idéntica. Este hallazgo indica que el material de la estructura ejerce una influencia mucho mayor sobre el comportamiento biomecánico global que el material de recubrimiento.

Los tornillos protésicos fueron los componentes sometidos a la mayor carga mecánica, alcanzando una tensión máxima de Von Mises de 233,05 MPa, mientras que los tornillos de fijación registraron un valor máximo considerablemente inferior, de 71,45 MPa. Las mayores concentraciones de tensión se localizaron alrededor de los pilares protésicos, las conexiones atornilladas y las zonas de fijación en las regiones canina y cigomática. En todas las configuraciones estudiadas, las tensiones calculadas tanto en el hueso cortical como en el trabecular permanecieron por debajo de los límites biológicos considerados por los autores.

6. Análisis clínico

Este estudio aporta información biomecánica relevante sobre un aspecto todavía poco explorado de la implantología contemporánea: la influencia del material de la estructura protésica en el comportamiento mecánico de los implantes subperiósticos personalizados. Lejos de confirmar que los materiales más flexibles amortiguan mejor las cargas funcionales, los resultados muestran una tendencia opuesta. La estructura fabricada en PEEK, caracterizada por un módulo elástico inferior, generó las mayores concentraciones de tensión tanto en el hueso como en el implante y, especialmente, en los tornillos protésicos. Estos hallazgos indican que una menor rigidez del material no implica necesariamente una distribución más favorable de las cargas oclusales.

Por el contrario, la estructura elaborada en aleación de cobalto-cromo presentó la distribución de tensiones más favorable dentro del conjunto implantoprotésico. Aunque el propio material soportó mayores tensiones internas que las estructuras más flexibles, su elevada rigidez permitió redistribuir las fuerzas masticatorias de manera más uniforme, reduciendo la carga transmitida al hueso y a los componentes del implante. Este resultado pone de manifiesto la importancia del módulo de elasticidad del material estructural en el diseño biomecánico de las rehabilitaciones completas sobre implantes subperiósticos.

Otro aspecto clínicamente relevante es el comportamiento de los tornillos protésicos, que en todas las simulaciones fueron los elementos sometidos a las mayores tensiones mecánicas. Esta observación sugiere que la estabilidad de las conexiones atornilladas puede constituir uno de los factores críticos para el éxito mecánico de las rehabilitaciones soportadas por implantes subperiósticos. En consecuencia, durante la planificación protésica no solo debe considerarse la elección del material de la estructura, sino también el diseño y la resistencia de los componentes de conexión.

También resulta destacable que las dos configuraciones con estructura de titanio, una revestida con cerámica y otra con resina acrílica, ofrecieran resultados biomecánicos prácticamente idénticos. Este hecho sugiere que, en restauraciones estratificadas, el comportamiento mecánico global depende principalmente del material estructural, mientras que el material de recubrimiento ejerce una influencia mucho más limitada.

No obstante, estos resultados deben interpretarse dentro del contexto de un estudio computacional. El análisis por elementos finitos permite comparar diferentes configuraciones bajo condiciones altamente controladas, pero no reproduce procesos biológicos como la cicatrización, el remodelado óseo, la variabilidad anatómica individual o el comportamiento clínico a largo plazo. Por ello, las conclusiones constituyen una base biomecánica sólida que deberá confirmarse mediante estudios clínicos prospectivos.

7. Aplicaciones clínicas

Los resultados de esta investigación pueden servir de apoyo en la planificación digital de rehabilitaciones completas soportadas por implantes subperiósticos personalizados, especialmente en pacientes con atrofia severa del maxilar superior, en quienes la colocación de implantes convencionales o la realización de procedimientos extensos de regeneración ósea no resulta viable o implica una elevada complejidad quirúrgica. El estudio pone de manifiesto que la selección del material de la estructura protésica constituye un factor determinante del comportamiento biomecánico de la rehabilitación y no debe considerarse únicamente desde una perspectiva estética o de fabricación.

Asimismo, los hallazgos resaltan la importancia del diseño de las conexiones atornilladas. Dado que los tornillos protésicos concentraron las mayores tensiones en todas las configuraciones analizadas, su resistencia mecánica debería evaluarse cuidadosamente durante la planificación CAD/CAM de las restauraciones implantosoportadas. No obstante, puesto que las conclusiones proceden exclusivamente de simulaciones numéricas, estas aplicaciones deben interpretarse como orientaciones biomecánicas y no como recomendaciones clínicas definitivas.

8. Nivel de evidencia, limitaciones y transparencia

Esta publicación corresponde a un estudio preclínico basado en un análisis por elementos finitos (Finite Element Analysis, FEA). Este tipo de investigación constituye una herramienta ampliamente validada para comparar el comportamiento biomecánico de diferentes diseños implantoprotésicos bajo condiciones de carga estandarizadas. Sin embargo, sus resultados tienen un carácter teórico y no permiten predecir directamente el rendimiento clínico a largo plazo, la supervivencia de los implantes ni la aparición de complicaciones biológicas o protésicas.

Los autores reconocen varias limitaciones inherentes al modelo computacional. El tejido óseo fue considerado homogéneo, isotrópico y linealmente elástico, una simplificación que no refleja completamente la variabilidad biológica observada en la práctica clínica. Los tejidos blandos periimplantarios no fueron incluidos en el modelo, ya que el objetivo principal consistía en analizar la distribución de las tensiones en el hueso y en los componentes implantoprotésicos. Asimismo, la geometría de las roscas de los tornillos fue simplificada para reducir la complejidad computacional y el modelo no reprodujo fenómenos biológicos como la cicatrización, el remodelado óseo, la fibrointegración, el envejecimiento de los materiales o los cambios funcionales a lo largo del tiempo. Por este motivo, los autores subrayan la necesidad de realizar estudios clínicos prospectivos que permitan validar los resultados biomecánicos obtenidos.

Con base en la información disponible en el artículo, no se describen conflictos de interés específicos ni vínculos financieros con fabricantes de implantes o materiales protésicos. Del mismo modo, en los extractos disponibles no se identifican indicios de financiación industrial que pudiera haber condicionado el diseño del estudio o la interpretación de los resultados.

9. Puntos clave del estudio

• Tipo de estudio: Análisis tridimensional por elementos finitos (FEA) de carácter preclínico.
• Nivel de evidencia: Estudio experimental biomecánico preclínico.
• Modelo de estudio: Reconstrucción digital tridimensional de un maxilar completamente edéntulo obtenida mediante CBCT.
• Número de pacientes: Un único conjunto de datos CBCT utilizado para la reconstrucción digital.
• Sistema implantario: Implante subperióstico personalizado de dos piezas.
• Seguimiento clínico: No aplicable.
• Variable principal: Distribución de las tensiones en el hueso cortical y trabecular, el cuerpo del implante, la estructura protésica, los tornillos de fijación y los tornillos protésicos.
• Materiales comparados: Cobalto-cromo, titanio, zirconia y PEEK combinados con diferentes materiales de recubrimiento.
• Resultado principal: La configuración PEEK-composite produjo las mayores tensiones mecánicas, mientras que la estructura de cobalto-cromo presentó la distribución de tensiones más favorable.
• Conclusión científica: El material de la estructura protésica influye significativamente en el comportamiento biomecánico de las rehabilitaciones soportadas por implantes subperiósticos, y los tornillos protésicos constituyen el componente sometido a mayor carga mecánica.
• Principal limitación: Los resultados proceden exclusivamente de simulaciones numéricas y requieren confirmación mediante estudios clínicos prospectivos.

10. Impacto científico

Este estudio aporta evidencia biomecánica relevante a un campo de la implantología que continúa evolucionando: el de los implantes subperiósticos personalizados diseñados mediante flujos de trabajo digitales. Mientras que la literatura sobre implantes endoóseos convencionales es abundante, existen relativamente pocos estudios que analicen el comportamiento mecánico de estos nuevos sistemas personalizados. Al comparar distintos materiales estructurales dentro de un mismo modelo anatómico, la investigación amplía el conocimiento sobre la influencia del módulo elástico en la transmisión de las cargas funcionales durante las rehabilitaciones implantosoportadas de arcada completa.

Otro aspecto de interés científico es que el estudio evalúa el conjunto completo de la rehabilitación implantoprotésica y no únicamente el implante. La identificación de los tornillos protésicos como el componente sometido a las mayores tensiones pone de manifiesto que la estabilidad mecánica de estas rehabilitaciones depende tanto del material de la estructura como del diseño y la resistencia de las conexiones atornilladas. Esta perspectiva puede orientar futuras investigaciones hacia una optimización integral de los sistemas implantoprotésicos personalizados.

Aunque la investigación no demuestra la superioridad clínica de un material específico, proporciona una base biomecánica sólida que podrá servir de referencia para futuros estudios experimentales y ensayos clínicos destinados a evaluar el comportamiento a largo plazo de los implantes subperiósticos personalizados.

11. Conclusión editorial

Este análisis por elementos finitos demuestra que el material de la estructura protésica desempeña un papel decisivo en el comportamiento biomecánico de las rehabilitaciones completas soportadas por implantes subperiósticos personalizados. Entre las configuraciones evaluadas, la estructura de aleación de cobalto-cromo presentó la distribución de tensiones más favorable, mientras que la combinación PEEK-composite generó las mayores concentraciones de tensión en el hueso, el implante y, especialmente, en los tornillos protésicos. Estos resultados enriquecen el conocimiento biomecánico sobre el diseño digital de los implantes subperiósticos; sin embargo, debido a la naturaleza preclínica del estudio, deben interpretarse como evidencia experimental. Será necesario disponer de estudios clínicos prospectivos y seguimientos a largo plazo para determinar si estas diferencias biomecánicas se traducen en beneficios clínicamente relevantes.