Evaluarea biomecanică a implanturilor convenționale, a implanturilor zigomatice, a implanturilor subperiostale ancorate în osul zigomatic și a implanturilor subperiostale ancorate în maxilar utilizate pentru reabilitarea maxilarului complet edentat: analiză a distribuției tensiunilor prin metoda elementelor finite

Berivan Deniz, Mehmet Emre Yurttutan.

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

Evaluarea biomecanică a implanturilor convenționale, a implanturilor zigomatice, a implanturilor subperiostale ancorate în osul zigomatic și a implanturilor subperiostale ancorate în maxilar utilizate pentru reabilitarea maxilarului complet edentat: analiză a distribuției tensiunilor prin metoda elementelor finite

1. Referință științifică

• Titlul studiului: 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
• Autori: Berivan Deniz, Mehmet Emre Yurttutan.
• Revista: BMC Oral Health.
• Anul publicării: 2025.
• DOI: 10.1186/s12903-025-06387-3.

2. Context științific

Reabilitarea implanto-protetică a maxilarului complet edentat și sever atrofiat reprezintă una dintre cele mai dificile provocări ale implantologiei orale moderne. Pierderea avansată a osului alveolar, asociată frecvent cu pneumatizarea accentuată a sinusurilor maxilare, limitează posibilitatea inserării implanturilor convenționale fără proceduri prealabile de augmentare osoasă. Intervenții precum sinus lifting-ul, grefele osoase sau osteotomia Le Fort I permit creșterea volumului osos disponibil, însă implică o morbiditate chirurgicală mai mare, o durată mai lungă a tratamentului și un risc crescut de complicații.

Pentru a reduce necesitatea acestor proceduri reconstructive complexe, au fost dezvoltate alternative terapeutice precum implanturile zigomatice și implanturile subperiostale personalizate. Aceste sisteme utilizează zone anatomice cu densitate osoasă superioară pentru a obține o ancorare stabilă chiar și în cazurile de atrofie maxilară severă. În acest context, evaluarea modului în care diferitele configurații implantare distribuie forțele masticatorii este esențială pentru optimizarea designului implanturilor și pentru creșterea predictibilității tratamentului. Analiza prin metoda elementelor finite (Finite Element Analysis – FEA) reprezintă un instrument consacrat pentru investigarea comportamentului biomecanic al diferitelor sisteme implantare înainte de aplicarea lor clinică.

3. Obiectivul studiului

Scopul acestui studiu a fost evaluarea comportamentului biomecanic al diferitelor concepte de tratament implantar utilizate pentru reabilitarea maxilarului complet edentat și sever atrofiat. Prin intermediul unei analize tridimensionale realizate cu metoda elementelor finite (Finite Element Analysis – FEA), autorii au comparat distribuția tensiunilor generate în timpul încărcării funcționale în trei configurații implantare distincte: o combinație de implanturi convenționale și implanturi zigomatice, un implant subperiostal personalizat ancorat la nivelul aperturei piriforme și al pilonului zigomaticomaxilar și un implant subperiostal personalizat cu ancorare suplimentară în osul zigomatic. Obiectivul principal a fost identificarea configurației care asigură cea mai favorabilă distribuție a forțelor masticatorii asupra osului de susținere și a componentelor protetice.

4. Metodologie

Acest articol reprezintă un studiu preclinic bazat pe o analiză tridimensională prin metoda elementelor finite (Finite Element Analysis – FEA). Cercetarea nu a inclus pacienți și nu a evaluat rezultate clinice. Autorii au construit un model digital tridimensional al unui maxilar complet edentat și sever atrofiat pe baza imaginilor obținute prin tomografie computerizată (CT). Structurile anatomice au fost segmentate și reconstruite digital cu ajutorul unor programe specializate de modelare CAD și simulare biomecanică.

Au fost comparate trei configurații implantare diferite:

• Modelul 1: două implanturi convenționale asociate cu patru implanturi zigomatice.
• Modelul 2: două implanturi subperiostale personalizate, ancorate la nivelul aperturei piriforme și al pilonului zigomaticomaxilar, fără extensie către osul zigomatic.
• Modelul 3: două implanturi subperiostale personalizate cu extensie și ancorare suplimentară în osul zigomatic.

Pentru simularea solicitărilor funcționale au fost aplicate două tipuri de încărcare:

• Încărcare verticală: 150 N pentru fiecare dinte.
• Încărcare oblică: 100 N pentru fiecare dinte, aplicată la un unghi de 30°, dinspre vestibular către palatinal.

Au fost analizate tensiunile maxime de tracțiune (Pmax), tensiunile maxime de compresiune (Pmin) și tensiunile echivalente Von Mises la nivelul osului cortical, osului trabecular, implanturilor, bonturilor protetice (abutments), infrastructurii metalice a protezei și, în cazul implanturilor subperiostale, al șuruburilor de fixare. Toate materialele au fost considerate omogene, izotrope și liniar elastice. Autorii subliniază însă că aceste ipoteze reprezintă o simplificare metodologică, deoarece țesutul osos prezintă în realitate proprietăți heterogene și anizotrope.

5. Rezultatele principale

Simulările numerice au evidențiat diferențe semnificative în distribuția tensiunilor biomecanice între cele trei configurații implantare analizate. În ansamblu, Modelul 1, alcătuit dintr-o combinație de implanturi convenționale și implanturi zigomatice, a generat cele mai mari concentrații de tensiuni la nivelul osului cortical, atât în condiții de încărcare verticală, cât și de încărcare oblică. În schimb, Modelul 3, reprezentat de implantul subperiostal personalizat cu ancorare suplimentară în osul zigomatic, a prezentat în mod constant cele mai reduse valori ale tensiunilor osoase, sugerând o distribuție mai favorabilă a forțelor masticatorii.

O tendință similară a fost observată și la nivelul osului trabecular pentru tensiunile maxime de tracțiune (Pmax). Și în acest caz, cele mai ridicate valori au fost înregistrate în Modelul 1, în timp ce ambele modele bazate pe implanturi subperiostale au prezentat valori mai reduse. În ceea ce privește tensiunile maxime de compresiune (Pmin), cele mai mari valori au fost identificate în Modelul 2, sugerând că strategiile diferite de ancorare influențează în mod distinct transferul solicitărilor mecanice către osul trabecular.

Analiza componentelor implantare a evidențiat un comportament biomecanic diferit față de cel observat la nivelul osului. Cele mai mari tensiuni echivalente Von Mises la nivelul implanturilor au fost înregistrate în Modelul 3, în timp ce Modelul 1 a prezentat cele mai mici valori. În cazul infrastructurii metalice protetice, situația a fost inversă: cele mai ridicate tensiuni au fost observate în Modelul 1, iar cele mai reduse în Modelul 3. De asemenea, șuruburile de fixare utilizate pentru implanturile subperiostale au fost mai solicitate mecanic în Modelul 3 decât în Modelul 2, în special în regiunea aperturei piriforme.

În ansamblu, rezultatele demonstrează că atât designul implantului, cât și alegerea zonelor de ancorare scheletală influențează semnificativ distribuția solicitărilor mecanice în întregul complex os–implant–proteză. În limitele acestui model computațional, implantul subperiostal personalizat cu ancorare în osul zigomatic a oferit cea mai favorabilă distribuție a tensiunilor osoase, deși acest avantaj biomecanic a fost asociat cu solicitări mecanice mai mari asupra componentelor implantare.

6. Analiză clinică

Acest studiu oferă informații biomecanice relevante pentru tratamentul pacienților cu maxilar complet edentat și sever atrofiat. Obiectivul cercetării nu a fost demonstrarea superiorității clinice a unui anumit sistem implantar, ci evaluarea modului în care diferitele concepte de tratament distribuie forțele funcționale în cadrul întregului complex os–implant–proteză. În cazul pacienților cu atrofie maxilară severă, o distribuție echilibrată a încărcărilor este considerată un factor important pentru limitarea suprasolicitării osoase și pentru menținerea stabilității mecanice a restaurării protetice.

Rezultatele sugerează că implanturile subperiostale personalizate cu ancorare suplimentară în osul zigomatic pot reduce mai eficient concentrarea tensiunilor atât în osul cortical, cât și în osul trabecular comparativ cu configurația alcătuită din implanturi convenționale și implanturi zigomatice. Din punct de vedere biomecanic, acest lucru indică faptul că utilizarea structurilor osoase cranio-faciale cu densitate mai mare poate îmbunătăți distribuția forțelor masticatorii. Această strategie ar putea reprezenta o opțiune terapeutică de interes pentru pacienții cu atrofie maxilară avansată, la care inserarea implanturilor convenționale ar necesita proceduri extinse de augmentare osoasă.

În același timp, studiul arată că reducerea solicitărilor la nivelul osului nu implică automat o diminuare a tensiunilor în componentele implantare. Dimpotrivă, modelul care a prezentat cea mai favorabilă distribuție a tensiunilor osoase a înregistrat și cele mai mari valori ale tensiunilor Von Mises în implanturi și în șuruburile de fixare. Acest lucru sugerează că o parte mai mare a încărcării mecanice este transferată către structura implantului. Totuși, pe baza acestei simulări numerice nu se poate stabili dacă aceste solicitări crescute ar putea influența rezistența materialelor sau apariția complicațiilor mecanice în practica clinică.

Studiul evidențiază, de asemenea, importanța tot mai mare a planificării digitale și a implanturilor subperiostale personalizate în implantologia modernă. Alegerea zonelor anatomice de ancorare, în special a pilonului zigomaticomaxilar și a osului zigomatic, pare să influențeze în mod decisiv comportamentul biomecanic al întregii reabilitări. Cu toate acestea, rezultatele provin exclusiv dintr-un model computațional și nu trebuie interpretate ca dovadă a superiorității clinice a unei anumite tehnici terapeutice. Sunt necesare studii clinice prospective, cu urmărire pe termen lung, pentru a confirma dacă avantajele biomecanice observate se traduc într-o rată mai mare de supraviețuire a implanturilor, o stabilitate protetică superioară și rezultate clinice mai bune pentru pacienți.

7. Aplicații clinice

Rezultatele acestui studiu pot avea implicații importante în planificarea tratamentului pacienților cu maxilar complet edentat și sever atrofiat, la care inserarea implanturilor convenționale este limitată de volumul osos insuficient. În limitele unei analize prin metoda elementelor finite, implantul subperiostal personalizat cu ancorare în osul zigomatic a demonstrat cea mai favorabilă distribuție a tensiunilor la nivelul țesutului osos dintre toate configurațiile analizate.

Aceste rezultate pot contribui la alegerea strategiei terapeutice în situațiile în care procedurile complexe de augmentare osoasă, precum grefele osoase sau sinus lifting-ul, sunt contraindicate, prezintă un risc chirurgical crescut sau nu sunt acceptate de pacient. Implanturile subperiostale personalizate, realizate prin tehnologii digitale CAD/CAM, pot reprezenta o alternativă pentru cazurile cu atrofie maxilară extremă, deoarece permit utilizarea unor zone anatomice cu densitate osoasă superioară pentru obținerea unei stabilități mecanice adecvate.

Totuși, autorii subliniază că avantajele observate sunt exclusiv biomecanice și provin dintr-o simulare computerizată. Studiul nu furnizează informații privind supraviețuirea implanturilor, complicațiile biologice sau protetice, satisfacția pacienților ori rezultatele funcționale pe termen lung. Prin urmare, aceste date nu pot fi interpretate ca dovadă a superiorității clinice a unui anumit sistem implantar. Confirmarea relevanței clinice a acestor observații necesită studii prospective controlate și monitorizare pe termen lung.

8. Nivelul dovezilor, limitări și transparență

Acest articol reprezintă un studiu biomecanic preclinic, bazat pe o analiză tridimensională prin metoda elementelor finite (Finite Element Analysis – FEA). Acest tip de cercetare oferă informații valoroase privind comportamentul mecanic al diferitelor sisteme implantare, însă nu permite demonstrarea eficacității clinice sau a predictibilității tratamentului pe termen lung.

Autorii evidențiază mai multe limitări metodologice. În modelul numeric, toate materialele au fost considerate omogene, izotrope și liniar elastice, în timp ce osul uman prezintă proprietăți biologice și mecanice heterogene și anizotrope. De asemenea, simularea nu ia în considerare procese biologice esențiale precum osteointegrarea, remodelarea osoasă, vindecarea tisulară, variațiile individuale ale calității osoase sau modificările produse în timp sub acțiunea solicitărilor funcționale. Din acest motiv, modelul reprezintă o simplificare a realității clinice.

În plus, studiul nu include pacienți și nu oferă date privind supraviețuirea implanturilor, pierderea osoasă marginală, complicațiile biologice și tehnice, rezultatele raportate de pacienți sau performanța clinică pe termen lung. În consecință, distribuțiile tensiunilor prezentate trebuie interpretate ca predicții biomecanice, nu ca dovezi ale eficienței clinice.

Pe baza informațiilor prezentate în articol, nu au fost raportate conflicte de interese, finanțare din partea industriei implantologice sau alte surse potențiale de influență care să afecteze interpretarea rezultatelor.

9. Principalele puncte ale studiului

• Tipul studiului: Cercetare preclinică bazată pe o analiză tridimensională prin metoda elementelor finite (Finite Element Analysis – FEA).
• Nivelul dovezilor: Dovezi biomecanice preclinice.
• Model experimental: Model digital tridimensional al unui maxilar complet edentat și sever atrofiat, reconstruit pe baza imaginilor obținute prin tomografie computerizată (CT).
• Dimensiunea eșantionului: Un singur model anatomic digital utilizat pentru compararea a trei configurații implantare diferite. Studiul nu a inclus pacienți și nu a colectat date clinice.
• Perioada de urmărire: Nu este aplicabilă, deoarece cercetarea s-a bazat exclusiv pe o simulare computerizată.
• Criteriul principal de evaluare: Analiza tensiunilor maxime de tracțiune (Pmax), a tensiunilor maxime de compresiune (Pmin) și a tensiunilor echivalente Von Mises la nivelul osului cortical, osului trabecular, implanturilor, bonturilor protetice (abutments), infrastructurii metalice și șuruburilor de fixare, sub încărcări verticale și oblice.
• Rezultatul principal: Implantul subperiostal personalizat cu ancorare în osul zigomatic (Modelul 3) a prezentat cea mai favorabilă distribuție a tensiunilor în țesutul osos, în timp ce combinația de implanturi convenționale și implanturi zigomatice (Modelul 1) a generat cele mai mari concentrații de tensiuni osoase. În schimb, Modelul 3 a înregistrat solicitări mecanice mai ridicate la nivelul componentelor implantare.
• Concluzia științifică: Designul implantului și alegerea zonelor de ancorare scheletală influențează în mod semnificativ comportamentul biomecanic al întregului ansamblu os–implant–proteză. În limitele modelului utilizat, implantul subperiostal ancorat în osul zigomatic a demonstrat cea mai favorabilă distribuție a tensiunilor osoase, însă aceste rezultate necesită confirmare prin studii clinice.
• Principalele limitări: Simulare computerizată, proprietăți simplificate ale materialelor, absența variabilelor biologice și lipsa validării clinice sau a urmăririi pe termen lung.

10. Impactul științific

Acest studiu contribuie la dezvoltarea cunoștințelor privind biomecanica reabilitării implantare a maxilarului sever atrofiat. Principala sa contribuție constă în compararea directă, în cadrul aceluiași model tridimensional cu elemente finite, a trei strategii terapeutice diferite, inclusiv a două modele de implanturi subperiostale personalizate. Potrivit autorilor, o astfel de comparație biomecanică între aceste configurații implantare specifice nu fusese raportată anterior în literatura de specialitate.

Rezultatele demonstrează că nu doar numărul implanturilor, ci și designul acestora și alegerea structurilor anatomice utilizate pentru ancorare influențează decisiv distribuția forțelor masticatorii în întregul sistem implanto-protetic. Studiul evidențiază, de asemenea, faptul că reducerea solicitărilor asupra osului poate fi însoțită de o creștere a tensiunilor mecanice suportate de implanturi și de componentele lor, subliniind necesitatea unei evaluări biomecanice globale a întregului ansamblu și nu doar a răspunsului osos.

Lucrarea evidențiază totodată potențialul tot mai mare al implantologiei digitale și al implanturilor subperiostale personalizate realizate prin tehnologii CAD/CAM în tratamentul pacienților cu anatomii extrem de complexe. Totuși, deoarece concluziile se bazează exclusiv pe simulări numerice, acestea trebuie considerate un fundament pentru cercetări viitoare și nu o demonstrație a eficacității clinice. Sunt necesare studii clinice prospective, cu monitorizare pe termen lung, pentru a stabili dacă avantajele biomecanice observate conduc la o rată mai mare de supraviețuire a implanturilor, la reducerea complicațiilor și la îmbunătățirea rezultatelor funcționale.

11. Concluzie editorială

Această analiză prin metoda elementelor finite demonstrează că designul implantului influențează în mod decisiv distribuția solicitărilor biomecanice în reabilitarea maxilarului complet edentat și sever atrofiat. Dintre configurațiile evaluate, implantul subperiostal personalizat cu ancorare în osul zigomatic a prezentat cea mai favorabilă distribuție a tensiunilor la nivelul țesutului osos, însă acest avantaj a fost asociat cu solicitări mecanice mai ridicate asupra componentelor implantare. Aceste rezultate oferă informații importante pentru dezvoltarea viitoare a implanturilor personalizate și pentru optimizarea planificării digitale în implantologia orală. Cu toate acestea, deoarece concluziile provin exclusiv dintr-un model computațional, ele nu pot fi considerate dovezi ale superiorității clinice a unei anumite strategii terapeutice. Confirmarea relevanței acestor observații necesită studii clinice prospective și controlate, cu urmărire pe termen lung, care să evalueze impactul biomecanic asupra rezultatelor clinice și a predictibilității tratamentului.