Reginaldo Mário Migliorança*
Marco Antônio Amorim Vasco**
Abílio Ricciardi Coppedê**
Thiago Martins de Mayo***
Rodrigo Barletta S. Viterbo****
Estudo comparativo da dissipação de tensões em fixações zigomáticas instaladas internamente ou externamente ao seio maxilar: uma análise 3D pelo método de elementos finitos.
Comparative study on the stress dissipation of zygomatic fi xtures installed internal or external to the maxillary sinus: a 3D fi nite element method analysis
RESUMO
As fixações zigomáticas são utilizadas em reabilitações de maxilas edêntulas severamente atróficas, proporcionando ancoragem no osso zigomático. Modificações na técnica original de instalação destas fixações possibilitam um melhor posicionamento de sua emergência, favorecendo a reabilitação protética. Atualmente, são utilizadas técnicas de instalação internas ou externas ao seio maxilar. O comportamento biomecânico das fixações zigomáticas sob carregamento mecânico ainda é um tema obscuro, devido à inexistência de modelos confi áveis e elucidativos. Este estudo analisou, através do método de elementos finitos, a dissipação de tensões em fixações zigomáticas instaladas internamente ou externamente ao seio maxilar.
Os resultados mostraram uma distribuição de tensões mais homogênea nas fixações zigomáticas instaladas externamente ao seio maxilar. Concluiu-se que a técnica exteriorizada proporcionou maior área de contato osso/fixação, que a posição palatinizada da emergência das fixações na técnica original gerou uma maior angulação da fixação e maior braço de alavanca na prótese, e que para ambas as técnicas foram observadas menores tensões no osso zigomático em relação à maxila. Unitermos – Desdentados; Próteses e Implantes; Implantes Dentários; Zigoma; Maxila.
ABSTRACT
The zygomatic fixtures are a valuable alternative to the maxillary reconstructions with bone grafts in the rehabilitation of severely atrophic edentulous maxillae. Modifications to the original installation technique of these fixations allowed a better positioning their emergence, favoring the prosthetic rehabilitation. Nowadays techniques internal and external to the maxillary sinus are used. The biomechanical behavior of the zygomatic fi xtures under mechanichal loading remain obscure, due to the inexistence of reliable and elucidative models. This study analyzed with the fi nite element method the stress dissipation on zygomatic fixtures installed internally or externally to the maxillary sinus. The results showed a better stress distribution on the zygomatic fixtures installed externally to the maxillary sinus. It was concluded that the exteriorized technique provided a greater area of bone/implant contact, that the palatal emergence of the fixation on the original technique generated a higher angulation of the fixation and a greater lever arm on the prosthesis, and that low tensions are observed in the zygomatic bone in both techniques. Key Words – Edentulous; Prostheses and implants; Dental implants; Zygoma; Maxilla.
Introdução
A reabilitação de maxilas severamente atróficas representa um grande desafio para o profissional da Odontologia. A pouca disponibilidade de tecido ósseo remanescente impossibilita a instalação de implantes convencionais sem procedimentos prévios de reconstrução maxilar. Estas grandes reconstruções demandam áreas doadoras extrabucais, resultando em dois sítios cirúrgicos. São cirurgias de grande invasividade, alto grau de morbidade e com resultados pouco estáveis a longo prazo1-2.
As fixações zigomáticas foram propostas inicialmente por Brånemark et al.3, (por favor, não pode constar nome, só numeração) para a reabilitação de mutilados orais, com destruição completa da maxila, e também para pacientes com reabsorção severa do rebordo maxilar. As fixações zigomáticas são implantes longos, para ancoragem remota no osso zigomático4-5. A condição mínima proposta é a utilização de uma fixação bilateral combinada com pelo menos dois implantes anteriores5.
A cirurgia para instalação destas fixações é uma cirurgia mais invasiva do que a instalação dos implantes convencionais, porém menos invasiva do que as cirurgias de enxerto para reconstrução da maxila. Com a sua utilização, tornou-se possível obter ancoragem posterior em maxilas severamente absorvidas, abrindo-se assim novas perspectivas terapêuticas para a reabilitação da maxila atrófica. Estudos publicados na literatura fornecem dados animadores quanto ao emprego das fixações zigomáticas, com altos índices de sucesso, e bom nível de satisfação dos pacientes reabilitados com estes implantes6-11. A técnica cirúrgica original3-5 fundamentou as bases para a reabilitação oral através de fixações zigomáticas.
A incisão preconizada é a mesma utilizada para cirurgias do tipo Le Fort I, e o rebatimento do retalho mucoperiósteo é amplo, envolvendo toda a parede lateral dos seios maxilares e estendendo-se até a região do arco zigomático, para que seja possível sua visualização. A técnica original preconiza a instalação da fixação zigomática na região de segundo pré-molar, trespassando internamente o seio maxilar para fixar-se ao corpo do osso zigomático. Para orientação das perfurações é realizada antrotomia em formato retangular, paralela ao longo eixo de inserção da fixação zigomática e, após o acesso ao seio maxilar, deve ser realizado o descolamento da membrana sinusal. Nesta técnica, o implante é ancorado na porção interna (medial) do osso zigomático e na vertente palatina do rebordo alveolar, e seu corpo fica situado internamente ao seio maxilar. Um fator adverso relacionado à técnica original é o posicionamento palatinizado da emergência da fixação zigomática, que causa um inconveniente estético e funcional à reabilitação.
Buscando o aprimoramento da técnica original, novas técnicas cirúrgicas foram propostas. Em uma publicação no ano de 200012, autores relataram que a antrostomia para visualização cirúrgica e o afastamento da membrana sinusal são manobras que consomem muito tempo e prejudicam o quadro pós-cirúrgico do paciente. A técnica descrita pelos autores no artigo, preconiza a realização apenas de um entalhe de orientação, estendendo-se da base do zigoma ao assoalho do seio maxilar. O restante da instrumentação é semelhante à técnica original, sem haver preocupação em manter a integridade da membrana sinusal. O posicionamento fi nal das fixações nesta técnica tornou-se mais próximo ao rebordo em comparação à técnica original. O implante, assim como na técnica original, é ancorado na porção interna (medial) do osso zigomático e na vertente palatina do rebordo alveolar, e seu corpo fica situado internamente ao seio maxilar.
Na técnica exteriorizada descrita em 200613, segundo os autores, é possível e viável posicionar a plataforma da fixação zigomática próxima à crista do rebordo alveolar, permitindo melhor emergência do parafuso protético em relação à superfície oclusal dos dentes da prótese. Porém, a fixação zigomática não deve necessariamente permanecer interna ao seio, como proposto pela técnica simplificada. Em alguns casos, ao traçar-se uma linha imaginária do ponto de inserção eleito no rebordo até o ponto de fixação no corpo do zigoma, verifica-se que a porção média da fixação zigomática pode ficar totalmente externa, devido à presença de uma concavidade típica da anatomia local em maxilas atróficas.
O posicionamento final é o mais próximo possível da crista do rebordo, em região de primeiro pré-molar a primeiro molar, com a porção média da fixação zigomática podendo estar totalmente exposta em relação ao seio maxilar. Nesta técnica, a ancoragem da fixação zigomática ocorre na porção externa (lateral) do osso zigomático.
Segundo outro autor14, implantes unitários posicionados de maneira angulada em relação ao rebordo, quando submetidos à carga, produzem forças horizontais resultantes de maior intensidade do que implantes retos, e estas forças podem ser danosas ao sistema. Portanto, no caso específi co das fixações zigomáticas, estabeleceu-se a necessidade de pelo menos dois implantes complementares na região anterior, unidos rigidamente às fixações zigomáticas, para neutralizar estas resultantes horizontais. Alguns aspectos biomecânicos específi cos das fixações zigomáticas, como seu comprimento, sua inclinação em relação ao rebordo, e sua ancoragem parcial, que ocorre apenas em seus extremos, suscitam cuidados biomecânicos especiais. Estes cuidados, porém, foram estabelecidos de maneira empírica, pois não há na literatura um modelo tridimensional adequado que elucide a dissipação de tensões no tecido ósseo ao redor de fi xações zigomáticas.
Proposição
A proposta deste artigo foi avaliar tridimensionalmente, através do método de elementos fi nitos, a dissipação de tensões no osso peri-implantar de fixações zigomáticas instaladas internamente e externamente ao seio maxilar, comparando-se quantitativa e qualitativamente as tensões geradas em ambas as situações.
Material e Métodos
Uma tomografia computadorizada de um desdentado total, usada para diagnóstico em atendimento odontológico foi utilizada neste estudo. O paciente assinou consentimento por escrito autorizando o uso do exame para pesquisa.
Esta tomografia abrange o terço médio da face no sentido superoinferior
e dois terços da cabeça no sentido ântero-posterior, incluindo o osso maxilar e o osso zigomático. O exame foi composto por 60 imagens em incrementos de 0,8 mm obtidas com referência no plano transversal do paciente.
Este exame foi processado por um software de processamento de imagens (programa desenvolvido pelo Programa de Pós-graduação em Métodos Numéricos e Engenharia da UFPR) resultando em um modelo virtual 3D da área analisada, que serviu de base para os modelos envolvidos neste trabalho (Figura 1).
Após processamento, o modelo virtual foi exportado para o software Solidworks (Solidworks Corporation, Dassault Systemes, França). Neste, o modelo foi editado para remoção de partes desnecessárias e para representar um tratamento com prótese total fixa utilizando implantes zigomáticos e convencionais como pilares. Todos os modelos tiveram as seguintes características (Figuras 2 a 7):
• Porções superfi ciais da maxila e osso zigomático, bem como estruturas ósseas adjacentes, representando o osso cortical.
• Porção interna do osso, representando o osso medular.
• Duas fixações zigomáticas com comprimento de 40 mm e plataforma de 4,1 mm, semelhantes aos implantes disponíveis comercialmente, com posição variável de acordo com o modelo e a técnica cirúrgica utilizada.
• Dois implantes cilíndricos rosqueáveis do tipo hexágono externo com plataforma de 4,1 mm, posicionados na região anterior da maxila.
• Barra de infraestrutura da prótese, bem como conectores entre barra e implantes, de cromo cobalto. A barra foi padronizada com um cantiléver de 10 mm, posterior a plataforma do implante distal. • Resina acrílica recobrindo toda a barra.
No primeiro modelo, as fixações zigomáticas foram posicionadas segundo a técnica original3-5, internamente ao seio maxilar e com ancoragem na porçãointerna (medial) do osso zigomático. No segundo modelo, as fixações zigomáticas foram posicionadas segundo a técnica exteriorizada13, externamente ao seio maxilar e com ancoragem na porção externa (lateral) do osso zigomático.
É importante ressaltar que a única variação entre os modelos foi o posicionamento das fi xações e o respectivo componente protético que as ligam à barra. Todos os modelos foram exportados para o software de análise de elementos fi nitos Ansys Workbench V11. (Ansys Inc., Canonsburg/PA, EUA). Os materiais dos modelos foram configurados quanto as suas propriedades mecânicas com dados extraídos da literatura conforme mostra a Tabela 1.
Os modelos receberam uma carga unilateral de 150 N na porção mais distal da prótese (região de cantiléver), perpendicular à mesma (Figura 8). Áreas de apoio foram confi guradas no osso simulando a fixação da parte óssea do modelo a um crânio. Os implantes foram considerados como osseointegrados.
Após gerada a malha de elementos fi nitos, o número de nós foi de 478.079 e de 261.395 elementos para o modelo técnica original e 498.362 nós e 270.490 elementos para o modelo técnica exteriorizada. A Figura 9 mostra a malha de um dos modelos. Todos os materiais foram considerados isotrópicos, homogêneos, elásticos linearmente e estáticos. Estes foram submetidos à simulação (Windows XP X64, processador Core 2 Quad Q6600, 8 Gb memória). Os resultados foram obtidos na forma de gráficos e valores numéricos, os quais foram avaliados e comparados.
Resultados
Para o presente trabalho foi utilizado o critério de von Misses, que considera o estado de energia do corpo, considerando tensões tanto de compressão quanto de tração. Com base na literatura atual, ainda não é possível quantifi car, no processo de remodelação óssea, se um tipo de tensão é mais ou menos deletéria que outra, portanto utilizou-se um critério que considera ambas ao criar o resultado.
Os resultados podem ser divididos em duas partes; com a
análise qualitativa avaliou-se a partir dos gráfi cos o padrão de distribuição das tensões bem como a localização dos picos de tensão. Com a análise quantitativa avaliou-se a diferença numérica entre os picos de tensão nos dois modelos. Estas análises podem ser vistas nas Figuras 10 a 12.
Os picos de tensão no osso zigomático do lado de trabalho foram 2,03 MPa para a técnica original e 4,33 MPa para a técnica exteriorizada.
Discussão
A reabilitação de maxilas severamente atrófi cas com fixações zigomáticas constitui uma alternativa valiosa no arsenal terapêutico do implantodontista, por proporcionar uma cirurgia menos invasiva, com menor morbidade e maiores taxas de sucesso em comparação às reconstruções maxilares com enxertos ósseos19. Além disso, possibilita a reabilitação imediata do paciente com próteses fixas, através do carregamento imediato das fixações20, ao contrário dos procedimentos reconstrutivos, nos quais a reabilitação com próteses fixas só pode ser realizada após período de maturação dos enxertos e posterior osseointegração dos implantes.
O comprimento das fixações zigomáticas, assim como sua acentuada inclinação em relação ao rebordo, são fatores que geraram dúvidas e preocupações quanto ao seu emprego em reabilitações de maxilas atróficas. Diversos procedimentos e condutas específicos à sua utilização foram estabelecidos de maneira quase empírica na literatura internacional, pois não havia, até então, um modelo biomecânico confi ável que estabelecesse de forma clara o comportamento das tensões no osso ao redor destas fixações sob carregamento mecânico. Esse estudo objetivou-se a verificar, através do método tridimensional de elementos finitos, o comportamento biomecânico de fi xações zigomáticas instaladas internamente e externamente ao seio maxilar, para assim, estabelecer bases terapêuticas mais científi cas para sua utilização.
As primeiras observações possíveis de se realizar referem-se ao posicionamento da emergência das fixações. Na técnica original, para que o implante se localize totalmente interno ao seio, é necessário que a emergência da fixação fique localizada na vertente palatina do rebordo (Figura 4a), enquanto que na técnica exteriorizada esse posicionamento se dá praticamente sobre a crista do rebordo (Figura 4b). Com isso, a inclinação da fixação em relação ao rebordo torna-se consideravelmente maior na técnica original (Figura 6a) em comparação à técnica exteriorizada (Figura 6b), gerando maiores braços de alavanca entre a prótese e a fixação, e criando maiores momentos no osso ao redor da fixação.
A partir destas observações, nota-se que ocorre um aumento na superfície de contato osso-implante na técnica exteriorizada, que apresenta contato ósseo praticamente ao longo de toda a fixação (Figura 5a), enquanto que na técnica original, o contato ocorre apenas em seus extremos apical e cervical (Figura 5b). Além disso, verificou-se que a ancoragem ocorreu em uma maior espessura óssea nas áreas abordadas pela fixação na técnica exteriorizada, tanto na maxila quanto no osso zigomático.
Este comportamento pode ser atribuído ao fato que nesta técnica as áreas abordadas são a crista do rebordo e a porção externa (lateral) do osso zigomático (Figura 6a), as quais normalmente são mais espessas que as áreas abordadas na técnica original, que são a vertente palatina do rebordo e a porção interna (medial) do osso zigomático (Figura 6b). Na análise qualitativa, observou-se o padrão de distribuição das tensões em ambas as técnicas. Notou-se uma melhor distribuição das tensões na técnica exteriorizada, com evidência de menores picos de tensão em relação à técnica original. Na técnica exteriorizada, as tensões concentraram-se ao redor da fixação adjacente ao ponto de aplicação da carga, e do implante imediatamente anterior, sendo que os dois implantes do lado oposto apresentaram tensões moderadas (Figura 11).
Estes dados confi rmam o resultado obtido por alguns autores21, que relataram que aproximadamente 90% das tensões são absorvidas pelo implante mais distal adjacente à aplicação de carga, sendo que os 10% restantes são absorvidos pelo implante imediatamente anterior a este, e que nos demais implantes, a carga é praticamente nula. Portanto, este princípio válido para os implantes convencionais mostrou-se aplicável também para as fixações zigomáticas instaladas na técnica exteriorizada. Na técnica original, as tensões foram maiores em todos os implantes, inclusive nos dois implantes do lado oposto à aplicação de carga. Possivelmente devido ao braço de alavanca gerado pelo posicionamento da emergência das fixações zigomáticas (Figura 10).
Portanto, ao se utilizar esta técnica, pode ser recomendável a instalação de um maior número de implantes na região anterior, para proporcionar uma melhor dissipação das tensões. Ainda na análise qualitativa, verificou-se que em ambas as técnicas a maior parte das tensões concentrou-se na porção cervical das fixações, na região do rebordo maxilar e, consequentemente, baixas tensões foram observadas na região apical das fixações, na região do osso zigomático. Este comportamento se mostrou semelhante biomecanicamente ao observado em implantes convencionais, onde a maior parte das tensões concentra-se na porção cervical dos mesmos22. Nos implantes convencionais, quanto maior o comprimento do implante, menor a concentração de tensões na região cervical.
Portanto, se extrapolarmos este raciocínio para as fixações zigomáticas, seu comprimento, ao invés de consistir em uma preocupação, devido a um possível braço de alavanca, torna- se um fator de salvaguarda da mesma, pois reduz a concentração de tensões na região cervical da fixação, transmitindo cargas reduzidas à sua porção apical sem gerar braço de alavanca. Futuros estudos são necessário para avaliar o comportamento biomecânico de fixações zigomáticas no caso de perda de osseointegração na região cervical/maxilar, situação essa que pode levar ao aparecimento de braços de alavanca consideráveis.
Na análise quantitativa avaliou-se numericamente os picos de tensões ao redor das fixações e dos implantes em ambas as técnicas. Na técnica original, o pico de tensão na fixação adjacente à aplicação de força foi de 95,0 MPa (Figura 10), enquanto que na técnica exteriorizada esse pico foi de 25,7 MPa (Figura 11), o que representa tensões 270% superiores na técnica original. Esse fato pode ser explicado por vários fatores relacionados à técnica original, como maior inclinação da fixação em relação ao rebordo, menor espessura óssea na área de ancoragem cervical, menor área de contato osso-implante, maiores braços de alavanca entre a prótese e as fi xações (Figuras 12a e 12b).
Em todos os demais implantes, os valores dos picos das tensões foram maiores na técnica original em comparação à técnica exteriorizada (Figuras 10 e 11). Na região do osso zigomático, os picos da tensão encontrados foram de baixa intensidade (2,0-4,3 MPa) em ambas as técnicas, quando comparados aos picos no osso maxilar (Figura 12).
Ainda na análise qualitativa, verificou-se que em ambas as técnicas a maior parte das tensões concentrou-se na porção cervical das fixações, na região do rebordo maxilar e, consequentemente, baixas tensões foram observadas na região apical das fixações, na região do osso zigomático. Este comportamento se mostrou semelhante biomecanicamente ao observado em implantes convencionais, onde a maior parte das tensões concentrase na porção cervical dos mesmos22. Nos implantes convencionais, quanto maior o comprimento do implante, menor a concentração de tensões na região cervical.
Conclusão
• A técnica exteriorizada apresentou distribuição de tensões mais homogêneas no osso peri-implantar, tanto para as fixações zigomáticas quanto para os implantes convencionais.
• Os picos da tensão foram 270% superiores para as fixações zigomáticas na técnica original em relação à técnica exteriorizada.
• A técnica exteriorizada proporcionou maior área de contato osso/fixação.
• A posição palatinizada da emergência das fi xações zigomáticas na técnica original gera uma maior angulação da fixação e maior braço de alavanca na prótese.
• Observou-se picos das tensões com baixa intensidade no osso zigomático em ambas as técnicas; o osso maxilar impede o movimento da cabeça da fixação minimizando o braço de alavanca da FZ.
Recebido em: mar/2009
Aprovado em: jun/2009
Endereço para correspondência:
Reginaldo Mário Migliorança
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13023-002 – Campinas – SP
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