Implanturi Subperiostale Personalizate: Analiză prin Metoda Elementelor Finite a Sistemelor Monobloc și Duble în Maxilarul Atrofiat

Mustafa Ayhan, Abdulkadir Burak Cankaya

Full text links: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37928878/

Implanturi Subperiostale Personalizate: Analiză prin Metoda Elementelor Finite a Sistemelor Monobloc și Duble în Maxilarul Atrofiat

1. Referință bibliografică

• Titlul studiului: Implanturi Subperiostale Personalizate: Analiză prin Metoda Elementelor Finite a Sistemelor Monobloc și Duble în Maxilarul Atrofiat
• Autori: Mustafa Ayhan, Abdulkadir Burak Cankaya
• Revistă științifică: International Journal of Medical Sciences
• Anul publicării: 2023
• Volum: 20(13)
• Pagini: 1755–1762
• DOI: 10.7150/ijms.89411

2. Context științific

Reabilitarea implanto-protetică a pacienților cu atrofie severă a maxilarului reprezintă una dintre cele mai complexe provocări ale implantologiei moderne. Implanturile endoosoase convenționale necesită un volum osos suficient pentru a asigura stabilitatea primară și osteointegrarea pe termen lung.

În cazurile de resorbție osoasă avansată sunt adesea necesare proceduri de augmentare osoasă, precum grefele osoase autogene sau grefele prelevate din creasta iliacă. Deși eficiente, aceste intervenții sunt asociate cu o morbiditate chirurgicală crescută, perioade de tratament mai lungi și un disconfort suplimentar pentru pacient.

Dezvoltarea tehnologiilor CAD/CAM, a planificării digitale și a fabricației aditive a permis reapariția implanturilor subperiostale personalizate. Aceste dispozitive sunt proiectate individual pe baza anatomiei pacientului și pot reprezenta o alternativă viabilă atunci când implanturile convenționale nu pot fi inserate.

3. Obiectivul studiului

Scopul principal al studiului a fost evaluarea și compararea comportamentului biomecanic al două tipuri de implanturi subperiostale personalizate destinate reabilitării maxilarelor sever atrofiate:

• un implant monobloc care acoperă întregul maxilar;
• un sistem dublu format din două implanturi independente care acoperă separat hemi-maxilarul drept și stâng.

Prin utilizarea analizei prin metoda elementelor finite (Finite Element Analysis – FEA), autorii au evaluat:

• distribuția tensiunilor în implant;
• tensiunile reziduale transmise osului;
• deplasarea implanturilor sub încărcare;
• tensiunile dezvoltate la nivelul bonturilor protetice.

De asemenea, a fost analizată influența grosimii implantului și a diametrului șuruburilor de fixare asupra comportamentului biomecanic al sistemelor.

4. Materiale și metode

Designul studiului

Studiu experimental preclinic bazat pe simulări tridimensionale realizate prin metoda elementelor finite.

Selecția pacienților

Între anii 2018 și 2021 au fost evaluați 49 de pacienți cu volum osos insuficient pentru tratamentul cu implanturi convenționale.

Au fost excluși pacienții cu:

• afecțiuni sistemice necontrolate;
• tratament cu bifosfonați;
• antecedente de cheiloschizis și palatoschizis;
• fumat activ.

După aplicarea criteriilor de excludere, 11 pacienți cu vârsta peste 60 de ani au fost incluși în procesul de modelare digitală.

Dezvoltarea modelelor

Tomografiile computerizate ale pacienților au fost procesate cu ajutorul software-ului 3D Slicer pentru a crea un model anatomic mediu al unui maxilar sever atrofiat.

Au fost dezvoltate două concepte implanto-protetice:

• sistem monobloc;
• sistem dublu alcătuit din două structuri independente.

Au fost generate opt modele diferite, variind:

• grosimea implantului: 1,0 mm și 1,5 mm;
• diametrul șuruburilor: 1,5 mm și 2,0 mm.

Toate modelele au utilizat proprietățile mecanice ale aliajului de titan Ti-6Al-4V.

Condiții de încărcare

Pentru simularea forțelor fiziologice de masticație au fost aplicate:

• încărcări verticale de 150 N bilateral în regiunile posterioare;
• o încărcare verticală de 50 N în regiunea anterioară.

Fiecare implant a fost fixat prin șapte puncte de ancorare care simulau șuruburile chirurgicale.

Tensiunile din implant au fost evaluate conform criteriului Von Mises, iar tensiunile osoase au fost calculate utilizând tensorii de stres Piola-Kirchhoff.

5. Rezultate principale

Tensiunile în implanturi

Toate valorile tensiunilor observate au rămas mult sub limita de curgere a aliajului Ti-6Al-4V, ceea ce indică absența deformării plastice sub sarcinile simulate.

Pentru implanturile monobloc:

• valoare maximă: 206 MPa (modelul M5);
• valoare minimă: 131 MPa (modelul M2).

Pentru sistemele duble:

• valoare maximă: 178 MPa (modelul M7);
• valoare minimă: 124 MPa (modelul M4).

În ansamblu, sistemele duble au prezentat tensiuni interne mai reduse comparativ cu implanturile monobloc.

Localizarea tensiunilor

Cele mai mari concentrații de tensiune au fost identificate în extensiile zigomatice ale implanturilor.

Acest rezultat evidențiază rolul biomecanic major al zonelor laterale de ancorare în transmiterea forțelor masticatorii.

Tensiunile reziduale în os

Cele mai mari valori ale tensiunilor reziduale au fost observate în modelul M6.

Cele mai mici valori au fost înregistrate în modelele M1 și M3, aproximativ 12 MPa.

Spre deosebire de tensiunile din implanturi, implanturile monobloc cu grosime redusă au permis o distribuție mai uniformă a încărcărilor asupra maxilarului, determinând valori mai mici ale tensiunilor reziduale osoase.

Creșterea grosimii implantului și a diametrului șuruburilor a determinat o creștere a tensiunilor transmise osului.

Deplasarea implanturilor

Deplasările maxime au rămas sub:

0,21 mm

Cele mai mari deplasări au fost observate în regiunile posterioare.

Implanturile monobloc au prezentat deplasări ușor mai mari decât sistemele duble.

Implanturile cu grosimea de 1,0 mm au prezentat deplasări mai mari decât cele de 1,5 mm, însă diferențele nu au fost considerate relevante clinic.

Tensiunile la nivelul bonturilor protetice

Valorile tensiunilor înregistrate la nivelul bonturilor protetice au variat între:

• 15,7 MPa;
• 18,1 MPa.

Aceste valori sunt mult inferioare limitelor mecanice ale materialului utilizat, sugerând un risc redus de complicații mecanice.

6. Analiză clinică

Rezultatele au evidențiat diferențe biomecanice importante între cele două concepte implanto-protetice.

Sistemele duble au generat tensiuni interne mai reduse, ceea ce ar putea diminua riscul de oboseală mecanică a structurii pe termen lung.

În schimb, implanturile monobloc au asigurat o distribuție mai uniformă a forțelor asupra osului maxilar, reducând concentrațiile locale de stres.

Potrivit autorilor, această caracteristică poate fi deosebit de avantajoasă în protocoalele de încărcare imediată, datorită capacității crescute de absorbție și dispersie a forțelor ocluzale.

Studiul sugerează, de asemenea, că diametrul și poziționarea șuruburilor de fixare pot influența mai mult tensiunile osoase decât designul implantului în sine.

7. Aplicații clinice

Rezultatele sunt relevante în special pentru:

• maxilare sever atrofiate;
• pacienți complet edentați cu volum osos insuficient;
• pacienți care nu doresc sau nu pot beneficia de augmentare osoasă;
• reabilitări complete asistate CAD/CAM;
• protocoale de încărcare imediată;
• planificarea implanturilor subperiostale personalizate.

Studiul susține utilizarea implanturilor subperiostale personalizate ca alternativă la procedurile extensive de regenerare osoasă.

8. Nivelul dovezilor, limitări și transparență

Această publicație reprezintă un studiu biomecanic preclinic bazat pe simulări computerizate.

Principalele limitări includ:

• lipsa validării clinice prospective;
• utilizarea încărcărilor statice;
• absența simulării remodelării osoase biologice;
• simplificările inerente modelului os–implant;
• numărul redus de pacienți utilizați pentru construirea modelului anatomic mediu.

Autorii au declarat absența conflictelor de interese.

9. Puncte-cheie ale studiului

• Tipul studiului: Analiză prin metoda elementelor finite (FEA)
• Nivelul dovezilor: Studiu biomecanic preclinic
• Număr de pacienți: 11
• Indicație clinică: Atrofie severă a maxilarului
• Tipuri de implanturi: Monobloc și sistem dublu
• Material: Aliaj de titan Ti-6Al-4V
• Încărcare aplicată: 50 N anterior și 150 N posterior
• Tensiune maximă Von Mises: 206 MPa
• Deplasare maximă a implantului: < 0,21 mm
• Cea mai mică tensiune reziduală osoasă: 12 MPa
• Rezultat principal: Implanturile duble reduc tensiunile din structură, în timp ce implanturile monobloc distribuie mai uniform forțele asupra osului.

10. Impact științific

Acest studiu furnizează date biomecanice valoroase privind comportamentul implanturilor subperiostale personalizate la pacienții cu atrofie severă a maxilarului.

Comparația dintre sistemele monobloc și cele duble contribuie la o mai bună înțelegere a influenței designului implantului, grosimii structurale și caracteristicilor șuruburilor asupra distribuției forțelor masticatorii.

Rezultatele pot contribui la optimizarea viitoare a designului implanturilor și la îmbunătățirea reabilitărilor implanto-protetice complexe.

11. Concluzie editorială

Analiza prin metoda elementelor finite demonstrează că implanturile subperiostale personalizate reprezintă o soluție biomecanic viabilă pentru reabilitarea pacienților cu atrofie severă a maxilarului. Sistemele duble prezintă tensiuni interne și deplasări mai reduse, în timp ce implanturile monobloc favorizează o distribuție mai uniformă a încărcărilor asupra osului de susținere. Ambele concepte oferă avantaje biomecanice specifice, iar alegerea lor trebuie individualizată în funcție de caracteristicile anatomice și obiectivele terapeutice ale fiecărui pacient. Sunt necesare studii clinice prospective pe termen lung pentru confirmarea acestor rezultate.