PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA BIOMECÂNICA EM PRÓTESE PROTOCOLO FUNDAMENTAL PRINCIPLES OF BIOMECHANICS PROSTHETIC PROTOCOL Autor Raquel Brocco Miranda Salim Bretas Graduação em Odontologia pela Universidade de Itaúna- 2005 Orientador Professor Mestre Sérgio Eduardo Feitosa Henriques Diretor do IES Pós Graduação • Professor Adjunto IV da FO-UFMG. • Mestre em Reabilitação Oral-FO de Bauru-USP. • Especialista em Periodontia-FO de Bauru-USP. • Especialista em Radiologia-FO de Bauru-USP. • Autor do livro "Reabilitação Oral-Filosofia, Planejamento e Oclusão". Ed. Santos 2003. RESUMO O objetivo deste artigo foi realizar uma revisão de literatura sobre biomecânica da prótese protocolo. Esta revisão abordou conceitos e princípios fundamentais da biomecânica dentaria, relacionados ao sucesso dos implantes osseointegrados a longo prazo. São vários pontos a serem tratados, começando com a escolha e distribuição dos implantes e finalizando com a melhor possível distribuição de cargas sobre a prótese para reduzir assim as sobrecargas na interface implante-osso. Para a longevidade de próteses tipo protocolo deve-se observar: extensão cantlever, diâmetro, numero e distribuição dos implantes e a desoclusao em guia canina. SUMARY The aim of this paper was to conduct a literarure review of biomechanics in prosthetic protocol. This review addresses concepts and principles of dental biomechanics related to the success of osseointegrated implants in the long term. There are several points to be possible distribution of loads on the prosthesis as well to reduce the overload on the bone-implant interface. For the longevity of prothestic type must be observed: cantlever length,diameter, number and distribuition of implants and guide canine. Key words= Balanced dental occlusion. Complete denture. Dental Implant mandibular overdenture. INTRODUÇÃO A osseointegração como definida por Branemark, “é uma conexão estrutural direta e funcional entre o osso vivo e a superfície de um implante suportando carga. (1) Desde a introdução do conceito de osseointegração e da protese protocolo de Branemark, segundo a qual uma prótese fixa com 5 ou 6 implantes como pilares é colocada na região interforaminal e com cantilevers bilaterais, tem tido não só interesse em demonstrar e identificar fatores de oclusão mais adequados, mas também proporcionar uma desoclusão mais harmoniosa e eficiente, na compreensão da relaçao com o sistema estomatognático.( 2) A força aplicada à interface implante-osso é diretamente proporcional à intensidade da carga oclusal induzida, daí deduz-se que esse fator é diretamente dependente da localização e da magnitude dessa força (3). A carga mastigatória produzida pelo sistema muscular é transmitida diretamente ao tecido ósseo pela prótese implantossuportada, onde se tem uma união rígida e estrutural entre implante-osso, com ausência do ligamento periodontal. (4). Apesar do reconhecimento que a biomecânica é o fator mais preponderante que influência a longo prazo o sucesso do implante osseointegrado , a mecânica fundamental ainda não esta clara, especialmente quando conectores diferentes juntamente com situações oclusais são considerados no sistema de imobilização.As forças oclusais (magnitude e localização) são geralmente os principais fatores que afetam diretamente a transferência de carga e distribuição de tensões (6). Tamanho do implante, oclusão, força da mastigação, numero de implantes, e posição dos implantes definem como as forças atuam sobre o implante e sobre o osso adjacente. (7) A mandíbula humana apresenta complexo comportamento biomecânico quando em carga funcional. Este é um resultado tanto da sua conformação anatômica em forma de ferradura, com os locais de inserção dos músculos da mastigação, e do complexo estrutural dos ossos constituintes. (8) A falha ou a fratura das próteses protocolos, podem ser evitadas quando se seguem fatores que influenciam na biomecânica, tendo o objetivo deste estudo relacionar estes fatores para melhor adaptação e durabilidade das próteses e implantes. REVISÃO DE LITERATURA 1- DISTRIBUIÇÃO DE TENSÕES O excesso de força e a má distribuiçao das tensões podem levar a falha dos implantes. O padrão oclusal pode ser considerado um fator critico para a longevidade dos implantes osseointegrados, uma vez que na dentição natural, o ligamento periodontal tem um comportamento diferente do que ocorre com pilares dos implantes. (2) Na dentição natural, a presença do ligamento periodontal leva os dentes a se comportar de maneira muito diferente que os implantes osseointegrados. As tensões transmitidas aos componentes dos implantes e à interface implante-osso são, portanto, totalmente diferentes daquelas observadas na dentição natural. (5) O mecanismo de absorção e dissipação de forças de que dispõe o implante ósseointegrado está relacionado à resiliência do tecido ósseo que é a propriedade pela qual a energia a ele induzida, pelas forças oclusais. Com o implante ósseointegrado, através das forcas oclusais , a energia transmitida ao osso é armazenada em razão da deformação elástica produzida e devolvida quando cessa a tensão causadora. (4) Os implantes estão sujeitos a uma grande variedade de intensidade de forças oclusais, são forças tridimensionais com resultantes que podem ser direcionadas em vários sentidos (9). A oclusão dos dentes é um fator importante para estabelecer a direção da força. A posição dos contatos oclusais da prótese implantosuportada está diretamente relacionada aos tipos de componentes de força distribuídos ao longo do sistema implantado. (10) Segundo Misch, um padrão oclusal limitado, isto é falta de um bom ajuste, refinamento, aumenta e localiza as forças podendo induzir nestas regiões complicações mais frequentes para a prótese, seus componentes, para o suporte ósseo ou para ambos. (3) Duyck et al., 2000,as forças são mais elevadas quando o numero de implantes e reduzido. O momento fletor também aumenta quando o numero de implantes e reduzido de 6 para 3 implantes. A quantidade e distribuição dos implantes e de grande importância para aumentar ou reduzir as forças geradas. (11) 2- DESENHOS DAS PROTESES Rangert, 1989, também mostra a influência do desenho da prótese e o posicionamento dos implantes na tensão gerada sobre a prótese e seus componentes.Estudos descreveram que desenhos diferentes de próteses influenciam a tensão gerada sobre a mandíbula. (12) As próteses parciais não se beneficiam da estabilidade por arco cruzado e são, portanto, mais susceptíveis a tensões laterais do que próteses fixas totais. (13) 3- TIPOS DE DESOCLUSÃO O comportamento de absorção das tensões geradas para o padrão de desoclusão em guia canino apresenta valores de tensões bem mais suaves do que a oclusão balanceada bilateral. (2) Pode-se optar pela desoclusão guia canino, seguindo a orientação de prótese fixa ou os ajustes oclusais na dentição natural, com o objetivo de concentrar as tensões em uma região que não pertence à região de cantilever ou escolher a oclusão balanceada bilateral e o uso de tecido apoiando próteses totais, visando uma melhor distribuição de tensão e equilíbrio da prótese conseqüentemente. (2) Em outro estudo, foi observado que a desoclusão balanceada bilateral melhor distribui as tensões ao longo da infraestrutura do que a desoclusão em guia canina que concentra-se no primeiro e segundo implante, o que contradiz os dois estudos anteriores.(14) 4- TENSOES X CANTLEVER Neste estudo o autor revela que tensões geradas na infraestrutura metálica de níquelcromo, nos componentes protéticos e nos implantes, sofrem maior tensão quando localizados próximos aos pontos de carregamento, na infraestrutura metálica e no implante mais distal do lado da forca. Em direção ao lado livre da desoclusão, as tensões diminuem gradualmente. A aplicação de carga sobre o cantilever gera tensões sobre os mesmos pontos da infraestrutura, mesmo variando a posição dessas aplicações. (15) Greco, 2009, relatou que mesmo a carga não sofrendo alteração , quando aplicada mais distalmente na protese a tensão sofrida pela infraestrutura é consideravelmente maior.(15)(16) Outro trabalho corroborou com a afirmação anterior, relatando que quando a força está concentrada no cantilever, área adjacente ao pilar distal, a estrutura metálica sofreu maior esforço. Neste mesmo estudo, observou-se que o implante distal que suporta o cantilever é submetido a maior concentração de tensão durante a função. (17) 5-ESTRUTURA METALICA O uso de um material mais rígido também representa fator importante na redução da tensão no osso cortical, quando exposto à força oclusal em próteses implantosuportadas, especialmente próteses com cantilever. Isso provavelmente significa que a alta resistência da estrutura à flexão reduz os riscos de sobrecarga mecânica para os parafusos de fixação, especialmente para as superestruturas cantilever. (18) Implantes esplintados em estruturas semirigidas, overdenture,sobre carga axial sofre menor tensao ao redor do implante que em proteses protocolo de estrutura rigida .(19) Proteses fixas cimentadas ferulizadas, reduziram as tensões na estrutura alveolar,logo em proteses tipo protocolo a tensao transmitida ao osso tabem é reduzida e melhor distribuida. (20) 6- MOMENTOS DE FLEXÃO E IMPLANTES DISTAIS Quanto maior o comprimento da extensão distal livre, maiores tensões serão geradas nos implantes próximos a ela. A aplicação de carga seja ela vertical, horizontal, láterohorizontal, sobre o extremo livre, induzirá ao implante mais distal, a uma tensão de compressão, e aos implantes próximos a ele, uma tensão de tração. (22) A aplicação de carga, seja vertical, horizontal, látero-horizontal, sobre o extremo livre, induzirá ao implante mais distal, a uma tensão de compressão, e aos implantes próximos a ele a uma tensão de tração. (12) Skalak, 1985, afirma que a distribuição das cargas verticais e laterais aplicadas a uma prótese implantossuportada depende do número, arranjo e resistência dos implantes utilizados, bem como da forma e resistência da própria restauração protética. Próteses com extensões distais livres aumentam a carga nos implantes. (23) Este estudo demonstrou que independentemente do local da força aplicada no cantilever, as tensoes geradas vao ocorrem no mesmo ponto, mesmo variando a posição destas aplicações, as maiores tensoes se encontram no implante mais distalizado do lado da carga. (15) Chiara M.2009, em seu estudo, comparou diferentes tamanhos de cantilever concluindo que quanto maior o cantilever maior tensão de compressão o implante distal irá sofrer . Este mesmo autor também comparou uso de cantilevers com implantes distais inclinados e retos, relatando que nao houve diferença de tensao entres eles . (24) Quanto mais curto for o braço do cantilever menor a tensão gerada nos implantes. A tensão maior encontra-se na crista ossea da superficie distal dos implantes mais distais. (25) A variação do diâmetro do implante mostrou variações distintas da tensão máxima sobre a área do implante,isto é , independente do comprimento do implante, o diametro deve ser o maior possivel para melhor distribuiçao das tensoes. (07). Cargas verticais de mastigação induzem forças axiais e momento fletor, resultando em tensões transferidas ao osso e implante. Contatos deflectivos podem ser responsaveis pelo desenvolvimento de forças excessivas. (26) Tensão no osso em prótese fixa suportada por três implantes é significativamente maior do que quando suportadas por quatro ou cinco implantes. Em uma análise restrospectiva, mostrou que a quantidade óssea ao redor do implante diminui com o passar do tempo. A perda óssea ao redor do implante na mesial e distal não apresenta diferença significante no primeiro ano após carregado considerando o comprimento do cantilever até 12 mm. Porém, ocorreu maior perda ossea na face distal dos implantes posteriores do que nos anteriores. (27) A sobrevida em prótese fixa mandibular com cantilever foi de 100%, estudo feito durante 5 anos , em 237 implantes, 45 pacientes desdentados. A maioria das complicações foram biológicas ou da prótese, levando a fratura dos dentes de acrílico. (28) Inclinação dos implantes distais tem sido cada vez mais usado para reduzir o comprimento do cantlever. (29) Silva et al., 2010, a utilização de cantlevers tem sido bastante útil para adequar a oclusão posterior. O comprimento da barra quando não ultrapassado 12 mm, não teve influencia negativa na perda óssea ao redor do implante. (30) DISCUSSÃO 1- BIOMECÂNICA MANDIBULAR A mandíbula humana apresenta um complexo comportamento biomecânico, comportamento devido a sua forma de ferradura, músculos, osso e parafunções. As próteses totais sobre implantes, tipo protocolo sofrem tensões como nos dentes naturais porem são transmitidas de forma diferente para o complexo implante-osso. A ação dos músculos é outro fator importante para estabelecer a direção da força oclusal na mastigação em atividades funcionais ou atividades parafuncionais do sistema estomatognático determinando o grau de deformação. (8) 2- DEFORMAÇÃO MANDIBULAR X ESTRUTURA DA PROTESE No ponto de vista biomecânico, a flexão funcional da mandíbula no uso de uma barra rígida entre implantes poderia gerar tensões de torção que na dentição natural e compensada pelo ligamento periodontal. (26) (8) A flexão mandibular e causada pelos músculos pterigóideo lateral puxando os côndilos medialmente (4) (31), esta flexibilidade e afetada pela posição dos implantes e a tipologia da estrutura protética. (8) O uso de overdentures no lugar de uma barra única em mandíbula edentula reduz o stress no osso cortical sob carga axial, pois não atrapalha a flexão da mandíbula. (19) A flexão mandibular e reduzida com todos os tipos de talas, nenhum tipo reduz completamente a flexão mandibular. (31) Logo, qualquer tipo de estrutura protética usada estará submetida a certo tipo de tensão. 3- PROTESES PROTOCOLO COM CANTLEVERS X TENSÃO A utilização de cantlevers tem sido útil para adequar a oclusão posterior no caso de reabilitação em desdentados. (30) A utilização de cantlevers nas próteses gera uma perda óssea da crista, porem o seu uso ate 12 mm não tiveram influencia negativa na perda óssea ao redor do implante, sendo esta dentro do padrão de normalidade. (27) Uma carga vertical, horizontal ou latero-horizontal sobre o cantlever ira produzir uma tensão de compressão no implante mais distalmente posicionado, no lado da aplicação da força, e tensão de tração nos implantes mesializados e medializados (11) (15) (24). A utilização de cantlevers resulta em tensão na interface implante-osso, equanto maior for este cantlever maior vai ser a tensão transmitida, portanto quanto mais distal estiver esta força maior o estresse da infraestrutura, consequentemente maior tensão transferida ao osso e implante. (15)(30) As cargas verticais da mastigação induzem forças axiais e momento fletor que resultam nestas tensões transferidas ao osso-implante. (11) (26). Força axial, sagital e de flexão se alteram com o comprimento do cantlever, somente a força lateral não se modifica. (15) (29) Independentemente do comprimento do cantlever as maiores tensões sempre estarão localizadas no implante mais distal do lado da carga. O implante mais distal sofre uma alta força de compressão e alto momento fletor, que são em media o dobro da carga aplicada devido ao efeito cantlever. (11) Implantes distais quando inclinados melhoram a biomecânica quando o cantlever é reduzido ou eliminado. A força axial foi reduzida a 70% do que no modelo padrão, forças lateral e sagital não tiveram diferença significativa. (29) A inclinação dos implantes distais reduz o tamanho do cantlever, reduzindo o momento de flexão e consequentemente a tensão transmitida ao osso. (24) 4- ESCOLHAS DOS IMPLANTES O comprimento e diâmetro dos implantes e de grande importância no planejamento de uma prótese protocolo. A tensão e reduzida quando o diâmetro do implante aumenta, sendo que independente do diâmetro as tensões se localizam no pescoço do implante. Já o comprimento do implante não e muito relevante. (7) A distribuição e maguinitude das forças oclusais estão relacionadas com o numero e posição dos implantes no arco. As forças são mais elevadas quando o numero de implantes reduz, consequentemente momentos fletores também são maiores com a diminuição dos números dos implantes. (11) (30) A posição dos implantes no arco pode reduzir ou eliminar o cantlevers da prótese, a eliminação do cantlevers melhora toda biomecânica da prótese. (30) 5- DESOCLUSÃO GUIA CANINA X BALANCEADA BILATERAL Em uma prótese total convencional, o mais comum no ajuste oclusal e a oclusão balanceada bilateral, por ser de mais fácil técnica e ajudar na estabilidade das próteses. (14) Porem, nas próteses tipo protocolo o padrão a ser usado e a guia canina, pois este apresenta valores de tensão mais suave que na balanceada bilateral. (2) A distribução de tensões entre a interface da resina acrílica e da infraestrutura metálica o valor de tensão máxima encontrado na simulação do padrão de desenvolvimento em guia canina é aproximadamene 3,22 vezes menor que na desoclusão bilateral. Com a desoclusão em guia canina a maior tensão se localiza no implante mais distal do lado de trabalho e reduzindo na seqüência dos implantes, já a balanceada bilateral gera tensão em todos os implantes, sejam eles, do lado de trabalho ou não. (2) (14) (30) Estes e outros fatores de oclusão são o requisitos principal para a sobrevivência das próteses fixas implanto suportadas em longo prazo, especialmente quando estão presentes a parafunção ou o suporte limítrofe da fundação.(3) CONCLUSÃO Pode–se concluir que para próteses totais suportadas por implantes, tipo protocolo a guia canina deve ser o padrão de escolha, contra indicando o uso da oclusão bilateral, comprimento do cantilever deve ser o menor possível, pois quanto maior a extensão, mais comprometida a estrutura metálica, implantes e intermediários estarão. Independentemente do comprimento do cantilever as maiores tensões se localizarão no implante mais distal do lado de trabalho. Numero, arranjo e resistência dos implantes influenciam na distribuição de tensões. REFERÊNCIAS 1-BEUMER III, J; LEWIA, S. The Branemark implant system: clinical and laboratory procedures. St. Louis: Ishiyaku Euro-America Inc. 1991. 2- GRECO, Gustavo Diniz; JANSEN, Wellington Corrêa; LANDRE Junior, Janis; SERAIDARIAN, Paulo Isaías. Biomechanical analysis of the stresses generated by different disocclusion patterns in an implant-supported mandibular complete denture. J. Appl. Oral Sci, 17(5): 515-520, Sept.-Oct. 2009. ilus, graf. 3-MISCH, C.E. Contemporary Implant Dentistry. St Louis: Mosby-Year Book Inc.1993. 4-HENRIQUES S.E.F. Reabilitação oral: filosofia, planejamento e oclusão. 1a ed, São Paulo: Ed. Santos, 2003. 5- GRECO, Gustavo Diniz; JANSEN, Wellington Corrêa; LANDRE Junior, Janis; SERAIDARIAN, Paulo Isaías. Distribuição das tensões de oclusão e desoclusão na interface osso/implante de uma prótese total. Arquivo Brasileiro de Odontologia, 4(2),85-91, 2008. 6- LIN, Chun-Li; WANG, Jen-Chyan; KUO, Yu-Chan. Numerical simulation on the biomechanical interactions of tooth/implant-supported system under various occlusal forces with rigid/non-rigid connections. Journal of Biomechanics, v. 3, 453-463, 2006. 7- HIMMLOVÁ L.; DOSTÁLOVÁ T.; KÁCOVSKÝ, A.; KONVICKOVÁ, S. Influence of implant length and diameter on stress distribution: A finite element analysis. J Prosthet Dent.,91:20-5, 2004.. 8- ZARONE F, APICELLA A, NICOLAIS L, AVERSA R, SORRENTINO R. Mandibular flexure and stress build-up in mandibular full-arch fixed prostheses supported by osseointegrated implants. Clin Oral Implants Res. 14(1):103-14, Feb. 2003. 9- ISMAIL Y.H.; PAHOUNTIS, L.N.; FLEMING, J. F. Comparison of twodimensional and three dimensional finite elment anlysis of a blade implant.International Journal of oral and maxillofacial implants. 4:25-31, 1987. 10-BIDEZ, M.W.; MISCH,C.E. Force transfer in implant dentistry: basic concepts and principles. Oral Implant, 18:264-274, 1992. 11-MISCH, C.E. Contemporary implant dentistry. St Louis: Mosby-Year Book Inc. 1993. 12- RANGERT B; JEMT T; JORNEUS L. Forces and moments on Branemark implants. Int J Oral Maxillofac Implants; 4(3): 241-7, 1989. 13- RANGERT, B.; SENNERBY, L.; MEREDITH, N.; BRUNSKI. J. Design, maintenance and biomechanical considerations in implant placement. Dental Update; 24(10): 416-20, 1997 Dec. 14- GRECO, G. D.; GRECO, A. C. D. L.; GRECO, I. M. G. G.; JANSEN, W. C. Analysis of the disclusion stresses on the acrilic resin, on the mandibular complete denture supported by implants. Implant News, 5(2): 127-132, mar.abr. 2008. ilus, graf 15- GRECO, G. D.; JANSEN, W. C.; LANDRE JUNIOR, J.; SERAIDARIAN, P. I. Stress analysis on the free-end distal extension of an implant-supported mandibular complete denture Braz Oral Res; 23(2): 182-189, 2009. ilus, graf. 16- GRECO, G. D.; GRECO, A. C. D. L.; GRECO, I. M. G. G.; SERAIDARIAN, P. I.; JANSEN, W. C. Cantilever in complete suported by implants. Revision of literature. Implant News; 5(6): 627-632, nov.-dez. 2008. 17- ASSIF, D.; MARSHAK, B.; HOROWITZ. A. Analysis of load transfer and stress distribution by an implant-supported fixed partial denture. J Prosthet Dent., 75:285-91, 1996. 18-VASCONCELLOS, D. K. De; BOTTINO, M. A.; NISHIOKA, R. S.; LUIZ FELIPE; VALANDRO, E. M. V. da C. The influence of different screw tightening forces on the vertical misfit of implant-supported frameworks. J. Appl. Oral Sci., 13(2), Apr/June 2005. 19- TEIXEIRA, M. F.;RAMALHO, S. A.; SARTORI, I.A.M.; LEHMANN, R.B. Finite Element Analysis of 2 Immediate Loading Systems in Edentulous Mandible: Rigid and Semirigid Splinting of Implants. Implant Dentistry, 19(1), 2010. 20- GUICHET, D.L.; YOSHINOBU, D.; CAPUTO, A.A.Effect of splinting and interproximal contact tightness on load transfer by implant restorations. J Prosthet Dent, 87(5): 528-35, May 2002. 21- SEVIMAY, M.; USUMEZ, A.; ESKITASCIOGLU, G. The influence of various occlusal materials on stresses transferred to implant-supported prostheses and supporting bone: a three-dimensional finite-element study. J Biomed Mater Res B Appl Biomater; 73(1): 140-7, Apr 2005. 22- MAILATH-POKORNY G.; SOLAR, P. Biomechanics of endosseous implants. In: WATZEK G (ed). endosseous implants: scientific and clinical aspects. Chicago: Quintessence, 1996:291–318. 23- SKALAK R. Aspects of biomechanics considerations. In Tissue-Integrated Prostheses. Chicago: Quintessence Books; 1985. 24- BELLINI, C.M.; ROMEO, D.; GALBUSERA, F.; TASCHIERI, S.; RAIMONDI, M.T ; ZAMPELIS, A.; FRANCETTI, L. Comparison of tilted versus nontilted implant-supported prosthetic designs for the restoration of the edentuous mandible: a biomechanical study. The International Journal of Oral & Maxillofacial Implants , 24 (3), 2009. 25- WHITE, S.N.;DENTSC, M.S.;CAPUTO, A.A.; ANDERKVIST, T., Effect of cantilever length on stress transfer by implant-supported prostheses. The Journal of Prosthetic Dentistry, 71(5): 493-499, May 1994. 26- HIMMLOVÁ, L.; DOSTÁLOVÁ, T.; KÁCOVSKÝ ,A.; KONVICKOVÁ, S.J. Influence of implant length and diameter on stress distribution: a finite element analysis. Prosthet Dent., 91(1):20-5, Jan. 2004. 27- KÖKAT, A.M.; CÖMERT, A.; TEKDEMIR, I.; AKKOCAOĞLU, M.; AKÇA, K.I; ÇEHRELI, M.C. Human Ex Vivo Bone Tissue Strains Around Immediately- Loaded Implants Supporting Mandibular Fixed Prostheses. Implant Dentistry, 18(2): 1620171, April 2009. 28- GALLUCCI, G.O.; DOUGHTIE, C.B.; HWANG, J.W.; FIORELLINI, J.P.; WEBER, H.P. Five-year results of fixed implantsupported rehabilitations with distal cantilevers for the edentulous mandible. Clin. Oral Impl. Res., 30(6): 601-607, June 2009.