Formato da rosca, espessura do osso cortical e magnitude e distribuição de tensões causadas pela carga de miniparafusos ortodônticos: análise de elementos finitos

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 12367 (2022) Citar este artigo

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A espessura do osso cortical é considerada um fator importante na regulação da estabilidade dos miniparafusos. Nós investigamos a distribuição de tensões em dois mini-implantes com diferentes formatos de rosca (tipo A e B) e em osso cortical de três espessuras diferentes usando modelos tridimensionais (3D) de elementos finitos (FE). Mais especificamente, modelos FE 3D de dois miniparafusos diferentes foram criados e colocados obliquamente ou verticalmente em um modelo ósseo cilíndrico representando diferentes espessuras ósseas corticais. Quando a força foi aplicada ao miniparafuso, a distribuição de tensão na superfície do parafuso e no osso peri-implantar foi avaliada utilizando a metodologia FE. A segurança dos miniimplantes foi avaliada usando um fator de segurança de Soderberg modificado. O deslocamento da cabeça do parafuso aumentou com a diminuição da espessura do osso cortical, independentemente do tipo de parafuso. As menores tensões principais mínimas nas superfícies dos parafusos permaneceram constantes nos mini-implantes tipo A nas alterações na espessura do osso cortical. As tensões principais mínimas também apareceram na superfície do osso cortical. Valores absolutos mais baixos de tensões principais mínimas foram observados nos miniparafusos tipo A quando colocados verticalmente e com tração ascendente nos miniparafusos tipo B colocados obliquamente. Ambos os mini-implantes apresentaram valores de fator de segurança aceitáveis. Em conjunto, os ortodontistas devem selecionar e usar o miniparafuso adequado para cada paciente, levando em consideração as propriedades ósseas.

Na ortodontia clínica, os miniparafusos são implantados diretamente no osso e oferecem ancoragem absoluta para diferentes tipos de movimentação dentária1,2. Também proporcionam biocompatibilidade, redução do desconforto, menos invasividade e poucas limitações na colocação em comparação com as miniplacas3,4. Apesar de seu pequeno diâmetro e comprimento curto, os miniparafusos são uma modalidade eficiente disponível no tratamento ortodôntico moderno1,2,5. Por essas razões, os miniimplantes são amplamente aceitos tanto pelos ortodontistas quanto pelos pacientes6,7.

Por outro lado, o uso clínico de miniparafusos acarreta alguns riscos e preocupações. A falha do parafuso pode ser um dos efeitos adversos mais indesejáveis ​​no uso clínico de miniparafusos8. Mesmo os miniparafusos colocados adequadamente podem falhar. A taxa de sucesso dos mini-implantes foi relatada em aproximadamente 80%8. Ao considerar a maior taxa de sucesso dos implantes dentários (que varia de 96 a 99%), a taxa de falha dos miniparafusos ortodônticos é comparativamente maior9. Além disso, é provável que a falha do parafuso ocorra logo após a colocação. Assim, a estabilidade primária é o parâmetro mais comum associado à falha do parafuso e a sua melhoria é uma questão urgente para os clínicos.

A estabilidade primária dos miniparafusos ortodônticos está associada a vários fatores9,10,11,12,13,14,15. Por exemplo, estudos relatam que a estabilidade primária dos miniparafusos ortodônticos está intimamente relacionada às propriedades do osso cortical, ao desenho do parafuso, à inflamação no tecido peri-implantar e à força aplicada16,17,18. A fragilidade do osso cortical é geralmente considerada um fator importante que regula a estabilidade dos miniparafusos19,20, e a espessura do osso cortical é um fator essencial para o sucesso da colocação dos miniparafusos, uma vez que o osso cortical mais fino tem estabilidade primária insuficiente21,22. A baixa densidade óssea é outra causa comum de falha do parafuso23.

Várias características clínicas podem ser simuladas usando modelos tridimensionais (3-D) de elementos finitos (FE), avaliando a distribuição e a magnitude do estresse induzido no mini-implante e no osso peri-implantar. Uma alta concentração de estresse sobrecarrega o osso circundante e estimula a microfratura óssea na região24. A distribuição e a magnitude do estresse no osso podem ser utilizadas para investigar a eficácia dos miniparafusos e podem ser preditivas do risco de falha do parafuso25,26,27. Ghorbanyjavadpour et al.28 investigaram o estresse produzido durante a inserção do miniparafuso no osso usando um modelo FE 3-D e sugeriram que a maior parte do estresse e da tensão eram bem toleradas pelo osso cortical, mas não pelo osso esponjoso. No entanto, pouca informação está disponível sobre os efeitos da espessura do osso cortical na distribuição de tensões e na estabilidade do parafuso.