Análisis biomecánico de la influencia del material de fabricación de implantes dentales en la transferencia de carga al terreno de soporte

  1. PÉREZ PEVIDA, ESTEBAN
Supervised by:
  1. Francesca Monticelli Director
  2. Aritza Brizuela Velasco Director

Defence university: Universidad de Zaragoza

Fecha de defensa: 16 June 2017

Committee:
  1. Ángel Álvarez Arenal Chair
  2. Francisco Javier Gil Mur Secretary
  3. Pablo Galindo Moreno Committee member

Type: Thesis

Abstract

La utilización de implantes dentales para la rehabilitación de piezas dentales pérdidas se encuentra en pleno crecimiento, consiguiendo devolver y mejorar la función y estética de los pacientes. El principal material usado en la fabricación de implantes dentales es el titanio. En un principio se utilizaron implantes de titanio comercialmente puro, aunque debido a sus limitadas propiedades mecánicas se comenzó a utilizar el titanio en aleación con otros materiales como el vanadio y aluminio. Un implante osteointegrado se une de manera rígida al hueso y, al contrario que los dientes, carece de ligamento periodontal. Por tanto, la tensión que recibe un implante a consecuencia de las cargas masticatorias no se disipa en movimiento, como ocurre en los dientes, sino que se disipa en deformación. Si esta deformación supera el umbral de deformación ósea se producirán microfracturas óseas y por tanto la consecuente pérdida de hueso. La aleación Ti-6Al-4V presenta cierta incompatibilidad mecánica con el hueso, por su alto módulo de elasticidad aparte de contener iones tóxicos como el aluminio y el vanadio. El Módulo de Young o elasticidad tipificado para esta aleación es de 110 GPa, lo cual dista mucho del relativo al hueso que es de aproximadamente 14GPa en hueso cortical y 1.4GPa en hueso esponjoso. Esto supone, según el fenómeno de análisis de haz complejo, que dos materiales con diferentes Módulos de Young unidos y sometidos a carga transmiten la tensión en el primer punto en el que entran en contacto.
Como consecuencia la tensión, y por tanto deformación en el caso de los implantes dentales, se concentra a nivel de la cresta ósea produciendo la pérdida de hueso marginal. La aleación Ti-6Al-4V es la más utilizada en la fabricación de implantes dentales; si bien es cierto en la actualidad es necesario desarrollar nuevas aleaciones más biomiméticas con la finalidad de que sean más biocompatibles y permitan asegurar un correcto funcionamiento en el cuerpo humano como la aleación hiperelástica de Ti-Nb-Zr. En este sentido existen en el mercado otras aleaciones como la Ti-15Zr que aporta un mayor límite elástico al implante e implantes cerámicos de Y-TZP que otorgan una coloración blanca al implante concediendo mejor estética y todas ellas con distintas propiedades elásticas y por tanto, distinto comportamiento biomecánico. El objetivo de la presente tesis doctoral es evaluar cómo influyen las propiedades elásticas del material de fabricación de los implantes dentales en la transferencia de carga al hueso peri-implantario en términos de magnitud y distribución de tensión y deformación. Se realizó un análisis de elementos finitos 3D tomando como modelo una sección de hueso mandibular y un implante unitario sobre el que se retuvo cementada una corona ceramometálica sobre pilar de titanio. Se compararon cuatro tipos de aleaciones: rígida (Y-TZP), convencional (Ti-6Al-4V y Ti-15Zr) e hiperelástica (Ti-Nb-Zr). Se ensayó una carga estática de 150N de magnitud sobre fosa central, con una dirección de 6 grados respecto al eje axial del implante. Los resultados no mostraron diferencias en la distribución de la tensión y deformación del hueso, para los cuatro tipos de aleaciones a estudio, concentrándose ambas fundamentalmente a nivel de la cortical periimplantaria. Si embargo si se encontraron diferencias en la magnitud de la tensión transferida al hueso de soporte, siendo la aleación más rígida (Y-TZP) la que menos tensión y deformación transfiere al hueso cortical. Se concluye que existe influencia del material de fabricación de los implantes dentales en la magnitud de la tensión y la deformación transferida al hueso peri-implantario. Bibliografía 1) Adell R, Eriksson B, Lekholm U, Brånemark PI, Jemt T. A long term follow-up study of osseointegrated implants in the treatment of totally edentulous jaws. Int J Oral Maxillofac Implants 1990;5:347–359.
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