Metodo degli elementi finiti applicato agli impianti sottoperiostei: revisione sistematica delle prestazioni biomeccaniche e della distribuzione delle sollecitazioni

Vincenzo Ronsivalle, Paola Lo Giudice, Simona Santonocito, Salvatore Bocchieri, Roberta Giudice, Salvatore Battaglia, Salvatore Crimi, Alberto Bianchi, Marco Cicciù

Full text link: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40399179/

Metodo degli elementi finiti applicato agli impianti sottoperiostei: revisione sistematica delle prestazioni biomeccaniche e della distribuzione delle sollecitazioni

1. Riferimento scientifico

• Titolo dello studio: Finite element method of subperiosteal implants: a systematic review on biomechanical performance and stress distribution
• Rivista scientifica: Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery
• Anno di pubblicazione: 2025
• DOI: 10.1016/j.jcms.2025.04.018

2. Contesto scientifico

La riabilitazione implantare dei pazienti affetti da grave atrofia dei mascellari rappresenta una delle sfide più complesse dell’implantologia e della chirurgia orale moderna. Quando il volume osseo residuo non consente l’inserimento di impianti endossei convenzionali, è necessario ricorrere a soluzioni terapeutiche alternative. In questo contesto, gli impianti sottoperiostei personalizzati hanno acquisito nuovo interesse grazie ai progressi della diagnostica tridimensionale, della progettazione CAD/CAM e della produzione additiva.

Parallelamente, il metodo degli elementi finiti (Finite Element Method, FEM) si è affermato come uno strumento fondamentale per valutare virtualmente il comportamento biomeccanico delle riabilitazioni implantari. Attraverso simulazioni numeriche è possibile analizzare la distribuzione delle sollecitazioni, il trasferimento dei carichi e la stabilità delle strutture implantari prima della loro applicazione clinica. Questa revisione sistematica sintetizza le evidenze disponibili sugli studi FEM dedicati agli impianti sottoperiostei, confrontandone il comportamento biomeccanico con quello degli impianti convenzionali.

3. Obiettivo dello studio

L’obiettivo principale della revisione sistematica era analizzare gli studi che hanno utilizzato il metodo degli elementi finiti per valutare il comportamento biomeccanico degli impianti sottoperiostei. Gli autori hanno inoltre confrontato la distribuzione delle sollecitazioni meccaniche ottenuta con questi dispositivi rispetto agli impianti convenzionali utilizzati nella riabilitazione dei mascellari gravemente atrofici.

4. Metodologia

Lo studio è stato condotto come revisione sistematica seguendo le linee guida PRISMA. La ricerca bibliografica ha interessato i database Web of Science, PubMed, Scopus e Lilacs, includendo gli studi pubblicati fino a febbraio 2025.

Sono stati selezionati esclusivamente gli studi che impiegavano il metodo degli elementi finiti per analizzare la distribuzione delle sollecitazioni negli impianti sottoperiostei. Complessivamente, dodici studi hanno soddisfatto i criteri di inclusione. Il rischio di bias è stato valutato mediante una versione adattata dello strumento ROBINS-I specificamente applicata agli studi in silico. L’abstract disponibile non fornisce ulteriori dettagli riguardo ai protocolli di simulazione, ai criteri di inclusione o ai parametri biomeccanici utilizzati.

5. Risultati principali

L’analisi degli studi inclusi evidenzia una tendenza concordante: gli impianti sottoperiostei distribuiscono le sollecitazioni meccaniche in modo più uniforme rispetto agli impianti convenzionali. Le simulazioni FEM mostrano infatti una riduzione dei picchi di stress all’interfaccia osso-impianto, suggerendo una trasmissione dei carichi più favorevole.

Inoltre, le configurazioni implantari a doppia struttura hanno dimostrato una migliore stabilità biomeccanica rispetto ad altre soluzioni progettuali. Anche il materiale utilizzato, come il titanio o il PEEK, il sistema di fissazione mediante viti e lo spessore dell’impianto influenzano significativamente le prestazioni meccaniche. Le simulazioni indicano inoltre che i carichi obliqui determinano un maggiore rischio di spostamento dell’impianto rispetto ai carichi assiali.

6. Analisi clinica

Questa revisione sistematica offre una panoramica aggiornata delle conoscenze biomeccaniche disponibili sugli impianti sottoperiostei ottenute attraverso modelli computazionali. I risultati suggeriscono che gli impianti personalizzati possano garantire una distribuzione delle forze più omogenea nei pazienti con grave atrofia dei mascellari, riducendo le concentrazioni localizzate di stress che potrebbero compromettere la stabilità meccanica del sistema implantare.

Dal punto di vista clinico, lo studio sottolinea l’importanza della progettazione digitale e dell’ottimizzazione del design implantare. La scelta del materiale, lo spessore della struttura e le modalità di fissazione emergono come elementi determinanti per il comportamento biomeccanico complessivo.

È tuttavia necessario interpretare questi risultati con prudenza. Tutte le evidenze analizzate derivano da simulazioni numeriche e non da studi clinici su pazienti. Di conseguenza, non è possibile dedurre direttamente effetti sulla sopravvivenza implantare, sulle complicanze biologiche o meccaniche, né sui risultati clinici a lungo termine. Gli autori evidenziano pertanto la necessità di validazioni cliniche e della standardizzazione delle metodologie FEM per confermare la reale applicabilità dei risultati ottenuti.

7. Applicazioni cliniche

Le evidenze raccolte possono risultare utili nella pianificazione della riabilitazione implantare di pazienti con grave atrofia mascellare o mandibolare nei quali l’inserimento di impianti convenzionali risulti difficoltoso. Lo studio valorizza il ruolo della pianificazione digitale, della progettazione CAD/CAM, dell’imaging CBCT e delle simulazioni biomeccaniche nello sviluppo di impianti sottoperiostei personalizzati.

I risultati possono inoltre orientare future strategie di ottimizzazione della geometria implantare, della scelta dei materiali e dei sistemi di fissazione. Tuttavia, i dati disponibili non consentono di formulare raccomandazioni cliniche definitive né di affermare una superiorità rispetto ad altre opzioni terapeutiche.

8. Livello di evidenza, limiti e trasparenza

Questa pubblicazione è una revisione sistematica di studi in silico basati sul metodo degli elementi finiti. Sebbene una revisione sistematica rappresenti generalmente un elevato livello di evidenza, la solidità delle conclusioni è limitata dalla natura esclusivamente computazionale degli studi inclusi.

Gli autori sottolineano la necessità di metodologie FEM standardizzate e di studi clinici prospettici per confermare la rilevanza clinica delle osservazioni biomeccaniche riportate. L’abstract disponibile non descrive ulteriori limitazioni metodologiche.

Nelle informazioni fornite non vengono riportati conflitti di interesse né rapporti con produttori di impianti.

9. Punti chiave dello studio

• Tipo di studio: Revisione sistematica
• Livello di evidenza: Revisione sistematica di studi in silico basati sul metodo degli elementi finiti
• Numero di studi inclusi: 12
• Numero di pazienti o impianti: Non specificato nelle informazioni disponibili
• Durata del follow-up: Non specificata nelle informazioni disponibili
• Endpoint principale: Prestazioni biomeccaniche e distribuzione delle sollecitazioni degli impianti sottoperiostei
• Risultato principale: Le simulazioni FEM mostrano una distribuzione delle sollecitazioni più omogenea e una migliore stabilità biomeccanica per alcune configurazioni implantari sottoperiostee.
• Conclusione scientifica: Gli impianti sottoperiostei rappresentano una soluzione promettente per la riabilitazione dei mascellari gravemente atrofici, ma richiedono una conferma mediante studi clinici.
• Limiti: Evidenze basate esclusivamente su simulazioni numeriche; sono necessarie metodologie FEM standardizzate e validazioni cliniche.

10. Impatto scientifico

Questa revisione sistematica offre una sintesi aggiornata delle conoscenze disponibili sul comportamento biomeccanico degli impianti sottoperiostei personalizzati analizzati mediante il metodo degli elementi finiti. Più che fornire nuovi risultati clinici, integra le evidenze computazionali disponibili sulla distribuzione delle sollecitazioni e sulla stabilità meccanica delle diverse configurazioni implantari.

Lo studio evidenzia inoltre il ruolo di variabili progettuali quali il materiale, lo spessore dell’impianto, il sistema di fissazione e la direzione del carico, individuandole come fattori determinanti per le prestazioni biomeccaniche. Queste osservazioni contribuiscono allo sviluppo di futuri impianti personalizzati e favoriscono l’integrazione tra ingegneria biomeccanica e implantologia digitale. Allo stesso tempo, gli autori ribadiscono che saranno necessari studi clinici di elevata qualità per verificare la corrispondenza tra le simulazioni numeriche e i risultati ottenuti nella pratica clinica.

11. Conclusione editoriale

Questa revisione sistematica conferma il valore del metodo degli elementi finiti come strumento di ricerca per lo studio biomeccanico degli impianti sottoperiostei destinati alla riabilitazione dei pazienti con grave atrofia dei mascellari. Le simulazioni disponibili suggeriscono una distribuzione delle sollecitazioni favorevole e identificano diversi fattori progettuali in grado di influenzare la stabilità meccanica. Tuttavia, trattandosi esclusivamente di studi in silico, tali risultati devono essere interpretati con cautela fino alla loro conferma mediante studi clinici prospettici e metodologicamente standardizzati.