Analisi agli elementi finiti degli impianti sottoperiostei nell’edentulia — sulla base del MaI Implant® di Integra Implants®

Rafal Zielinski, Jerzy Sowinski, Martyna Piechaczek, Jakub Okulski, Marcin Kozakiewicz

Full text link: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38068210/

Analisi agli elementi finiti degli impianti sottoperiostei nell’edentulia — sulla base del MaI Implant® di Integra Implants®

1. Riferimento scientifico

• Titolo dello studio: Analisi agli elementi finiti degli impianti sottoperiostei nell’edentulia — sulla base del MaI Implant® di Integra Implants®
• Autori: Rafal Zielinski, Jerzy Sowinski, Martyna Piechaczek, Jakub Okulski, Marcin Kozakiewicz
• Rivista scientifica: Materials
• Anno di pubblicazione: 2023
• DOI: 10.3390/ma16237466

2. Contesto scientifico

La riabilitazione implantare dei pazienti completamente edentuli affetti da grave atrofia mascellare rimane una situazione clinica complessa. Nei pazienti classificati come Cawood e Howell V o VI, il volume osseo residuo è spesso insufficiente per consentire il posizionamento di impianti dentali endossei convenzionali senza una preventiva procedura di aumento osseo. Gli innesti autologhi, in particolare quelli prelevati dalla cresta iliaca o dalla volta cranica, rimangono soluzioni di riferimento, ma comportano un sito chirurgico aggiuntivo e la relativa morbilità associata.

Gli impianti zigomatici costituiscono un’altra opzione terapeutica, ma sono associati a diverse potenziali complicanze riportate in letteratura. In questo contesto, gli impianti sottoperiostei personalizzati progettati mediante flusso digitale CAD/CAM e stampa 3D metallica stanno suscitando un rinnovato interesse. I MaI Implants® (Maxilla/Mandible Personalized Implants) rappresentano una di queste evoluzioni tecnologiche destinate a offrire una riabilitazione fissa nei pazienti con riassorbimento osseo avanzato.

3. Obiettivo dello studio

L’obiettivo di questo studio era valutare il comportamento meccanico degli impianti sottoperiostei personalizzati MaI Implants® in condizioni che simulano l’ambiente orale reale mediante analisi agli elementi finiti (Finite Element Analysis, FEA).

Gli autori hanno cercato di determinare l’influenza di diversi parametri meccanici, in particolare l’intensità e l’orientamento dei carichi applicati, sugli spostamenti, le deformazioni e le tensioni generate all’interno dell’impianto. L’ipotesi nulla formulata dai ricercatori era che i MaI Implants® non fossero adatti alla riabilitazione dei pazienti affetti da grave atrofia mascellare.

4. Metodologia

Questa ricerca corrisponde a uno studio preclinico di modellazione numerica che utilizza il metodo degli elementi finiti.

Sono state studiate due configurazioni:

• un impianto sottoperiosteo individuale;
• un’arcata completa costituita da due impianti sottoperiostei collegati da una barra.

Le simulazioni sono state eseguite con il software ANSYS Workbench 19.4. Gli impianti erano modellati in lega Ti-6Al-4V Grade 5 con un limite di snervamento di 1092 MPa.

I ricercatori hanno applicato carichi di:

• 100 N;
• 800 N.

Le sollecitazioni sono state testate a diversi angoli (90°, 60° e 30° a seconda delle analisi effettuate). I parametri valutati comprendevano:

• gli spostamenti;
• le deformazioni;
• le tensioni di Von Mises;
• l’influenza dei punti di ancoraggio e della stabilizzazione implantare.

5. Risultati principali

L’aumento del carico applicato ha determinato un incremento sistematico degli spostamenti in tutti i modelli studiati. Nel passaggio da un carico di 100 N a uno di 800 N, gli spostamenti aumentavano in modo significativo nei diversi componenti implantari.

L’orientamento del carico si è rivelato particolarmente determinante. Quando l’angolo di carico passava da 90° a 30°, il valore medio degli spostamenti osservati a livello delle multi-unit aumentava del 576% nel modello implantare individuale.

Gli autori riportano inoltre che le tensioni misurate a livello delle multi-unit erano comprese tra 23,7 MPa e 268,5 MPa a seconda delle condizioni simulate. Tali valori rimanevano inferiori al limite di snervamento del materiale utilizzato.

Lo studio dimostra infine che l’assenza di una stabilizzazione adeguata rappresenta il fattore con il maggiore impatto sugli spostamenti osservati, con modifiche di posizione che possono diventare significative rispetto alla situazione iniziale.

6. Analisi clinica

Questo studio fornisce informazioni utili sul comportamento biomeccanico degli impianti sottoperiostei personalizzati destinati ai pazienti edentuli con grave atrofia ossea.

Uno degli insegnamenti principali riguarda l’influenza predominante dei carichi obliqui. I risultati suggeriscono che le sollecitazioni non assiali generano spostamenti molto più importanti rispetto ai carichi verticali. Questa osservazione è coerente con i principi biomeccanici generalmente accettati in implantologia, secondo i quali le componenti laterali sono più dannose per i sistemi implantari rispetto alle forze applicate lungo l’asse principale di carico.

Lo studio evidenzia inoltre l’importanza della stabilizzazione primaria ottenuta mediante le viti di ancoraggio. Nel contesto degli impianti sottoperiostei personalizzati, la distribuzione delle tensioni dipende fortemente dalla progettazione della struttura implantare e dalle sue zone di fissazione ossea.

Dal punto di vista clinico, questi dati sono particolarmente rilevanti per la pianificazione digitale degli impianti personalizzati destinati ai pazienti con mascellari fortemente riassorbiti. Essi suggeriscono che la progettazione dell’impianto e la qualità del suo ancoraggio possano essere importanti quanto le proprietà intrinseche del materiale utilizzato.

Tuttavia, è opportuno ricordare che i risultati derivano da una simulazione numerica e non riflettono l’insieme dei fenomeni biologici osservati in vivo, in particolare il rimodellamento osseo, le risposte tissutali o le sollecitazioni dinamiche ripetute legate alla masticazione quotidiana.

7. Applicazioni cliniche

I risultati di questo studio possono presentare interesse in diversi ambiti dell’implantologia avanzata:

• riabilitazione implantare dei pazienti completamente edentuli;
• trattamento dell’atrofia mascellare severa (Cawood e Howell V-VI);
• pianificazione digitale degli impianti sottoperiostei personalizzati;
• progettazione CAD/CAM di impianti maxillo-facciali su misura;
• ottimizzazione dei sistemi di ancoraggio mediante viti;
• sviluppo di protocolli di chirurgia implantare assistita da tecnologie digitali.

I dati possono inoltre contribuire al miglioramento della progettazione meccanica dei futuri impianti sottoperiostei realizzati mediante stampa 3D metallica.

8. Livello di evidenza, limiti e trasparenza

Questo studio corrisponde a uno studio preclinico di simulazione numerica basato sull’analisi agli elementi finiti.

Il livello di evidenza rimane limitato poiché nell’analisi non sono stati inclusi dati clinici prospettici né follow-up dei pazienti. I risultati riflettono il comportamento teorico del dispositivo in un ambiente virtuale e non il suo comportamento clinico reale.

Tra i limiti identificabili:

• assenza di validazione clinica diretta;
• assenza di dati sulla sopravvivenza implantare;
• assenza di valutazione delle complicanze biologiche;
• semplificazioni intrinseche ai modelli numerici;
• condizioni di carico standardizzate che non riproducono l’intera complessità delle forze masticatorie reali.

Nessun conflitto di interesse specifico è menzionato negli estratti forniti. Questa informazione non è dettagliata negli elementi disponibili.

9. Punti chiave dello studio

• Tipo di studio: Analisi agli elementi finiti (FEA)
• Livello di evidenza: Preclinico sperimentale
• Popolazione o numero di studi analizzati: Non applicabile
• Numero di pazienti o impianti: Due modelli numerici studiati
• Durata del follow-up: Non applicabile
• Criterio principale valutato: Spostamenti, deformazioni e tensioni meccaniche
• Materiale studiato: Ti-6Al-4V Grade 5
• Risultato principale: I carichi obliqui aumentano notevolmente gli spostamenti implantari
• Conclusione scientifica: La stabilità dell’ancoraggio influenza fortemente il comportamento meccanico del sistema
• Limiti potenziali: Modellazione numerica senza validazione clinica

10. Impatto scientifico

Questa pubblicazione contribuisce alla letteratura dedicata agli impianti sottoperiostei personalizzati, un settore in pieno sviluppo grazie ai progressi dell’imaging 3D, della pianificazione digitale e della produzione additiva.

A differenza di diversi studi precedenti che si concentravano su modelli semplificati o su regioni anatomiche limitate, questo studio analizza un sistema completo progettato per la riabilitazione dei pazienti affetti da grave atrofia mascellare. Fornisce pertanto dati complementari sul comportamento meccanico globale dei MaI Implants®.

I risultati rafforzano l’idea che le prestazioni di questi dispositivi dipendano non solo dal materiale utilizzato, ma anche dalla geometria implantare, dalla qualità dell’ancoraggio osseo e dall’orientamento dei carichi funzionali.

Questo studio rappresenta quindi un contributo utile all’ottimizzazione futura degli impianti sottoperiostei personalizzati, sottolineando al contempo la necessità di studi clinici in grado di confermare le osservazioni ottenute mediante simulazione numerica.

11. Conclusione editoriale

Questa analisi biomeccanica dei MaI Implants® evidenzia l’importanza della stabilizzazione implantare e dell’orientamento delle forze applicate nel comportamento meccanico degli impianti sottoperiostei personalizzati. I risultati ottenuti mediante analisi agli elementi finiti suggeriscono che questi dispositivi possono sopportare sollecitazioni importanti pur rimanendo entro i limiti meccanici del materiale studiato. Tuttavia, come per qualsiasi studio di modellazione numerica, tali conclusioni devono essere interpretate con cautela e considerate come una fase preliminare alla validazione clinica a lungo termine di queste soluzioni destinate ai pazienti affetti da grave atrofia ossea.