Avaliação biomecânica de implantes convencionais, implantes zigomáticos, implantes subperiosteais ancorados no osso zigomático e implantes subperiosteais ancorados na maxila para a reabilitação da maxila totalmente edêntula: análise das tensões por meio do método dos elementos finitos

Berivan Deniz, Mehmet Emre Yurttutan.

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

Avaliação biomecânica de implantes convencionais, implantes zigomáticos, implantes subperiosteais ancorados no osso zigomático e implantes subperiosteais ancorados na maxila para a reabilitação da maxila totalmente edêntula: análise das tensões por meio do método dos elementos finitos

1. Referência científica

• Título do estudo: 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.
• Ano de publicação: 2025.
• DOI: 10.1186/s12903-025-06387-3.

2. Contexto científico

A reabilitação implantossuportada da maxila totalmente edêntula e severamente atrófica representa um dos maiores desafios da Implantologia contemporânea. A perda acentuada de volume ósseo, frequentemente associada à pneumatização dos seios maxilares, limita a instalação de implantes convencionais sem procedimentos prévios de reconstrução óssea. Técnicas como a elevação do seio maxilar, os enxertos ósseos e as osteotomias do tipo Le Fort I possibilitam o aumento do volume ósseo disponível, porém estão associadas a maior morbidade cirúrgica, tempo de tratamento prolongado e maior risco de complicações.

Com o objetivo de reduzir a necessidade de procedimentos reconstrutivos extensos, alternativas como os implantes zigomáticos e os implantes subperiosteais personalizados têm recebido crescente atenção. Esses dispositivos utilizam regiões anatômicas com maior densidade óssea para proporcionar estabilidade mesmo em casos de atrofia maxilar severa. Entretanto, compreender a forma como as cargas mastigatórias são distribuídas entre o osso, os implantes e a prótese é essencial para otimizar o desempenho biomecânico dessas reabilitações. Nesse contexto, a análise por elementos finitos constitui uma ferramenta amplamente empregada para avaliar o comportamento mecânico de diferentes desenhos implantares antes de sua aplicação clínica.

3. Objetivo do estudo

O objetivo deste estudo foi avaliar o comportamento biomecânico de diferentes estratégias de reabilitação implantossuportada para a maxila totalmente edêntula e severamente atrófica. Por meio de uma análise tridimensional pelo método dos elementos finitos (Finite Element Analysis – FEA), os autores compararam a distribuição das tensões geradas durante a carga funcional em três configurações distintas: uma combinação de implantes convencionais e implantes zigomáticos, um implante subperiosteal personalizado ancorado na abertura piriforme e no pilar zigomático-maxilar, e um implante subperiosteal personalizado com extensão e ancoragem adicional ao osso zigomático. O objetivo principal foi identificar qual desenho implantar proporcionava a distribuição mais favorável das cargas mastigatórias sobre o osso de suporte e sobre os componentes protéticos.

4. Metodologia

Trata-se de um estudo pré-clínico baseado em uma análise tridimensional pelo método dos elementos finitos (Finite Element Analysis – FEA). Nenhum paciente foi incluído e não foram coletados dados clínicos. Os autores desenvolveram um modelo digital tridimensional de uma maxila totalmente edêntula e severamente atrófica a partir de imagens obtidas por tomografia computadorizada (TC). As estruturas anatômicas foram segmentadas, reconstruídas digitalmente e preparadas para as simulações biomecânicas utilizando softwares específicos de modelagem CAD e análise numérica.

Foram comparadas três configurações implantárias distintas:

• Modelo 1: dois implantes convencionais associados a quatro implantes zigomáticos.
• Modelo 2: dois implantes subperiosteais personalizados ancorados na abertura piriforme e no pilar zigomático-maxilar, sem extensão sobre o osso zigomático.
• Modelo 3: dois implantes subperiosteais personalizados com extensão e ancoragem adicional ao osso zigomático.

Para reproduzir as condições funcionais da mastigação, foram simulados dois tipos de carregamento:

• Carga vertical: 150 N por dente.
• Carga oblíqua: 100 N por dente, aplicada com inclinação de 30° no sentido vestibulopalatino.

As variáveis analisadas incluíram as tensões máximas de tração (Pmax), as tensões máximas de compressão (Pmin) e as tensões equivalentes de Von Mises no osso cortical, no osso trabecular, nos implantes, nos pilares protéticos (abutments), na infraestrutura metálica da prótese e, nos modelos com implantes subperiosteais, também nos parafusos de fixação. Todos os materiais foram considerados homogêneos, isotrópicos e linearmente elásticos, uma simplificação metodológica amplamente utilizada em análises por elementos finitos, embora não represente integralmente o comportamento biológico do tecido ósseo.

5. Principais resultados

As simulações numéricas evidenciaram diferenças significativas na distribuição das tensões biomecânicas entre as três configurações implantárias avaliadas. De modo geral, o Modelo 1, composto pela combinação de implantes convencionais e implantes zigomáticos, apresentou as maiores concentrações de tensão no osso cortical tanto sob carga vertical quanto sob carga oblíqua. Em contraste, o Modelo 3, correspondente ao implante subperiosteal personalizado com ancoragem ao osso zigomático, demonstrou de forma consistente os menores valores de tensão no tecido ósseo, indicando uma distribuição mais favorável das cargas mastigatórias.

No osso trabecular foi observada uma tendência semelhante em relação às tensões máximas de tração (Pmax). Também nesse caso, o Modelo 1 apresentou os maiores níveis de tensão, enquanto ambos os modelos de implantes subperiosteais exibiram valores inferiores. Em relação às tensões máximas de compressão (Pmin), entretanto, os maiores valores foram registrados no Modelo 2, sugerindo que diferentes estratégias de ancoragem modificam a forma como as cargas são transmitidas ao osso esponjoso.

O comportamento dos componentes implantares diferiu daquele observado no tecido ósseo. As maiores tensões equivalentes de Von Mises nos implantes foram registradas no Modelo 3, enquanto o Modelo 1 apresentou os menores valores. Em contrapartida, a infraestrutura metálica da prótese apresentou o comportamento oposto: as maiores tensões ocorreram no Modelo 1 e as menores no Modelo 3. Além disso, os parafusos de fixação dos implantes subperiosteais foram submetidos a maiores níveis de tensão no Modelo 3 em comparação ao Modelo 2, principalmente na região da abertura piriforme.

De forma global, os resultados demonstram que tanto o desenho do implante quanto a escolha das estruturas ósseas de ancoragem exercem influência decisiva sobre a distribuição das cargas em todo o complexo osso-implante-prótese. Dentro das limitações deste modelo computacional, o implante subperiosteal ancorado ao osso zigomático apresentou o comportamento biomecânico mais favorável em relação ao tecido ósseo, embora tenha transferido maiores tensões mecânicas para os próprios componentes implantares.

6. Análise clínica

Este estudo fornece informações biomecânicas relevantes para a reabilitação implantossuportada da maxila severamente atrófica e totalmente edêntula. Em vez de demonstrar a superioridade clínica de um sistema implantar específico, a investigação procura compreender como diferentes desenhos implantares distribuem as cargas funcionais através do conjunto formado pelo osso, pelos implantes e pela prótese. Em pacientes com perda óssea acentuada, uma distribuição equilibrada das forças mastigatórias é considerada um fator importante para preservar o osso de suporte e contribuir para a estabilidade mecânica da reabilitação a longo prazo.

Os resultados sugerem que os implantes subperiosteais personalizados com ancoragem adicional ao osso zigomático são capazes de reduzir as tensões tanto no osso cortical quanto no trabecular de forma mais eficiente do que a configuração convencional avaliada. Sob o ponto de vista biomecânico, isso indica que o aproveitamento de estruturas craniofaciais de maior densidade óssea pode favorecer uma transmissão mais homogênea das cargas oclusais. Essa estratégia pode representar uma alternativa interessante para pacientes com atrofia maxilar severa nos quais a instalação de implantes convencionais dependeria de procedimentos extensos de reconstrução óssea.

O estudo também demonstra que uma menor solicitação do tecido ósseo não significa necessariamente uma redução das tensões nos componentes implantares. Pelo contrário, o modelo que apresentou a distribuição mais favorável das tensões no osso foi também aquele que registrou os maiores valores de tensão nos implantes e nos parafusos de fixação. Esse achado indica que as cargas mecânicas são redistribuídas dentro do sistema implantar, e não eliminadas. Entretanto, a simulação não permite determinar se esse aumento das tensões poderá influenciar a fadiga dos materiais ou aumentar o risco de complicações mecânicas ao longo do tempo.

Além disso, o trabalho reforça a crescente importância do planejamento digital e dos implantes personalizados na Implantologia contemporânea. A seleção adequada das áreas de ancoragem, especialmente do pilar zigomático e da abertura piriforme, parece exercer papel fundamental no desempenho biomecânico da reabilitação. Contudo, como se trata exclusivamente de uma simulação numérica, os resultados devem ser interpretados com cautela e não podem ser considerados evidência de superioridade clínica. Estudos clínicos prospectivos, com acompanhamento de longo prazo, serão indispensáveis para verificar se as vantagens biomecânicas observadas se traduzem em maior sobrevivência dos implantes, melhor estabilidade protética e melhores desfechos clínicos para os pacientes.

7. Aplicações clínicas

Os resultados deste estudo são particularmente relevantes para o planejamento biomecânico da reabilitação implantossuportada em pacientes com maxila totalmente edêntula e severamente atrófica. Dentro das limitações inerentes à análise por elementos finitos, o implante subperiosteal personalizado com ancoragem ao osso zigomático demonstrou uma distribuição das tensões ósseas mais favorável do que as demais configurações implantárias avaliadas.

Esses achados podem auxiliar na tomada de decisão clínica em situações nas quais o volume ósseo residual é insuficiente para a instalação de implantes convencionais sem a realização de procedimentos extensos de reconstrução óssea. O estudo demonstra que tanto a geometria do implante quanto a escolha das regiões de ancoragem esquelética influenciam significativamente o comportamento biomecânico de toda a reabilitação. Nesse contexto, implantes subperiosteais personalizados, desenvolvidos por meio de fluxos de trabalho digitais e tecnologias CAD/CAM, podem representar uma alternativa promissora para pacientes com anatomias complexas, permitindo reduzir a necessidade de enxertos ósseos e de cirurgias mais invasivas.

Entretanto, essas possíveis aplicações devem ser interpretadas exclusivamente à luz de um modelo computacional. O estudo não apresenta dados referentes à sobrevivência dos implantes, complicações biológicas ou protéticas, nem desfechos relatados pelos pacientes. Portanto, as vantagens biomecânicas observadas não constituem evidência de superioridade clínica de qualquer sistema implantar. Estudos clínicos prospectivos serão necessários para confirmar se esses benefícios teóricos se traduzem em melhores resultados terapêuticos a longo prazo.

8. Nível de evidência, limitações e transparência

Este trabalho corresponde a um estudo pré-clínico baseado em análise pelo método dos elementos finitos (Finite Element Analysis – FEA) e representa, portanto, um nível de evidência biomecânica pré-clínica. Embora essa metodologia seja amplamente reconhecida para investigar a distribuição de tensões em Implantologia, ela não permite prever diretamente o sucesso clínico nem o comportamento biológico em longo prazo das reabilitações implantossuportadas.

Os autores reconhecem diversas limitações metodológicas. Todos os materiais foram considerados homogêneos, isotrópicos e linearmente elásticos, enquanto o tecido ósseo apresenta propriedades heterogêneas e anisotrópicas. Além disso, o modelo numérico não contempla processos biológicos como cicatrização, remodelação óssea, diferenças individuais na qualidade do osso nem as condições funcionais específicas de cada paciente. Dessa forma, a simulação não reproduz integralmente a complexidade biológica da interface osso-implante.

Por tratar-se exclusivamente de uma investigação computacional, o estudo não inclui acompanhamento clínico, taxas de sobrevivência dos implantes, avaliação de complicações biológicas ou mecânicas, nem validação dos resultados em pacientes. Consequentemente, as distribuições de tensões observadas devem ser interpretadas como previsões biomecânicas e não como indicadores de eficácia clínica.

Com base nas informações disponibilizadas no artigo, não foram relatados conflitos de interesse, financiamento da indústria ou vínculos dos autores com fabricantes de implantes que pudessem influenciar a interpretação dos resultados.

9. Principais pontos do estudo

• Tipo de estudo: Estudo pré-clínico baseado em uma análise tridimensional pelo método dos elementos finitos (Finite Element Analysis – FEA).
• Nível de evidência: Evidência biomecânica pré-clínica.
• Modelo experimental: Modelo digital tridimensional de uma maxila totalmente edêntula e severamente atrófica, reconstruída a partir de imagens de tomografia computadorizada (TC).
• Tamanho da amostra: Um único modelo anatômico digital utilizado para comparar três diferentes configurações implantárias. Não houve inclusão de pacientes nem coleta de dados clínicos.
• Período de acompanhamento: Não aplicável, uma vez que não foi realizada avaliação clínica.
• Desfecho primário: Avaliação das tensões máximas de tração (Pmax), compressão (Pmin) e das tensões equivalentes de Von Mises no osso cortical, osso trabecular, implantes, pilares protéticos (abutments), infraestrutura metálica da prótese e parafusos de fixação sob cargas verticais e oblíquas.
• Principal resultado: O implante subperiosteal personalizado com ancoragem ao osso zigomático (Modelo 3) apresentou a distribuição de tensões mais favorável no tecido ósseo, enquanto a combinação de implantes convencionais e implantes zigomáticos (Modelo 1) gerou as maiores concentrações de tensão no osso. Em contrapartida, o Modelo 3 apresentou maiores tensões mecânicas nos componentes implantares.
• Conclusão científica: O desenho do implante e a estratégia de ancoragem esquelética exercem influência significativa sobre o comportamento biomecânico de todo o sistema osso-implante-prótese. Dentro das limitações deste modelo computacional, o implante subperiosteal ancorado ao osso zigomático apresentou a distribuição de tensões ósseas mais favorável, embora esses resultados necessitem de confirmação clínica.
• Principais limitações: Simulação computacional, propriedades simplificadas dos materiais, ausência de variáveis biológicas e falta de validação clínica ou de acompanhamento em longo prazo.

10. Impacto científico

Este estudo amplia o conhecimento biomecânico disponível sobre a reabilitação implantossuportada da maxila severamente atrófica. Sua principal contribuição científica consiste na comparação direta de três diferentes estratégias de reabilitação, incluindo duas configurações de implantes subperiosteais personalizados, dentro de um mesmo modelo tridimensional de elementos finitos. Segundo os autores, análises biomecânicas comparativas envolvendo essas configurações específicas ainda não haviam sido descritas na literatura científica.

Mais do que comparar diferentes sistemas implantares, o estudo demonstra que o desenho do implante e a escolha das estruturas ósseas de ancoragem influenciam profundamente a distribuição das forças mastigatórias em todo o complexo implantar. Os resultados também evidenciam que a redução das tensões no tecido ósseo pode ser acompanhada por um aumento da carga mecânica suportada pelos componentes metálicos do implante, ressaltando a importância de avaliar biomecanicamente todo o sistema de reabilitação e não apenas a resposta do osso.

A investigação reforça ainda o papel crescente da Implantologia Digital. Implantes subperiosteais personalizados, desenvolvidos por meio de tecnologias CAD/CAM, poderão representar uma alternativa promissora para pacientes com anatomias complexas e disponibilidade óssea extremamente reduzida. Contudo, como os resultados se baseiam exclusivamente em simulações numéricas, eles devem ser interpretados como um fundamento para futuras pesquisas e não como evidência de eficácia clínica. Estudos clínicos prospectivos, com acompanhamento em longo prazo, serão essenciais para determinar se as vantagens biomecânicas observadas resultam em maior sobrevivência dos implantes, melhor desempenho protético e melhores resultados clínicos para os pacientes.

11. Conclusão editorial

Esta análise pelo método dos elementos finitos demonstra que o desenho do implante exerce influência determinante sobre a distribuição das tensões biomecânicas durante a reabilitação da maxila totalmente edêntula e severamente atrófica. Entre as configurações avaliadas, o implante subperiosteal personalizado com ancoragem ao osso zigomático apresentou a distribuição mais favorável das tensões no tecido ósseo, embora tenha transferido maior carga mecânica para os componentes implantares. Esses achados oferecem informações relevantes para o desenvolvimento de novos desenhos de implantes personalizados e para o aperfeiçoamento do planejamento digital em Implantologia. Entretanto, como as conclusões são baseadas exclusivamente em um modelo computacional, elas não constituem evidência de superioridade clínica de qualquer protocolo terapêutico. Estudos clínicos prospectivos e controlados permanecem indispensáveis para confirmar a relevância clínica dessas vantagens biomecânicas e determinar seu impacto sobre os resultados em longo prazo da reabilitação implantossuportada.