Fadiga mecânica de attachments em barra para próteses implanto-suportadas: projeto experimental

Abstract

Introdução: Perante uma desdentação total, uma das opções de tratamento consiste na reabilitação com uma prótese total removível mandibular implanto-suportada (overdenture suportada por implantes). Um dos sistemas de attachments possíveis em overdentures é o sistema barra/clipe sendo que existem várias geometrias de secções transversais disponíveis para as barras (redonda, oval, em forma de U ou em forma de “fechadura”). Este sistema de attachment está associado a elevados valores de retenção, ou seja, a uma elevada resistência da prótese à sua desinserção; no entanto, estes valores retentivos sofrem modificações por fadiga mecânica. Objetivo: Este projeto experimental tem como objetivo o desenvolvimento de um estudo in vitro que avalie e compare da fadiga mecânica associada aos valores de retenção entre diferentes secções transversais de attachments em barra: Hader, Dolder egg-shaped e uma barra experimental (desenvolvida pelo nosso grupo de investigação) associados a clipes poliméricos em PEEK (poliéter-éter-cetona) utilizados em overdentures mandibulares sobre 2 implantes colocados na região intermentoniana.Materiais e Métodos: O protocolo experimental iniciou com a elaboração do protótipo da mandíbula constituído por 2 materiais: politereftalato de etileno reforçado com fibras de carbono (PET CF Innovatefil®) (Smart Materials 3D, Jaén, Espanha) e resina de poliuretano Smooth-Cast 320® (Smooth-On Inc, Macungie, EUA), tendo sido colocado 2 implantes (Tissue Level Standard Plus Implants, Ø 3.3mm RN, SLActive®, Roxolid®) (Straumann, Basileia, Suiça) na região intermentoniana do protótipo. Posteriormente, procedeu-se à elaboração das barras (Hader, Dolder e barra experimental) e dos respetivos clipes utilizando o software Inventor® Professional 2019 (Autodesk®, São Rafael, EUA). Os modelos físicos das barras foram construídos em liga Cromo-Cobalto Zfx™ Rawdens Cobalt Chromium Eco Zimmer (Zfx GmbH, Dachau, Alemanha) e os clipes foram produzidos inicialmente em PMMA (polimetilmetacrilato), sendo que o objetivo final é a obtenção destes em PEEK. Este projeto experimental inclui 6 grupos de estudo: barra de Hader, Dolder egg-shaped e barra experimental com e sem cantilevers, estando todos associados a clipes em PEEK. Futuramente, os grupos de estudo deste projeto serão submetidos a 2 protocolos experimentais para avaliação dos valores de retenção dos mesmos: protocolo 1 que testa a fadiga mecânica simulando movimentos de inserção/remoção com recurso a uma máquina de testes universais AG-I versão 3.80 (Shimadzu®, Quioto, Japão) e protocolo 2 que simula movimentos de mastigação com auxílio da máquina servo-hidráulica INSTRON 1341 (Norwood, EUA).Discussão: A fadiga mecânica dos sistemas de attachments barra/clipe ocorre devido ao constante contato entre as superfícies retentivas dos attachments durante o movimento de inserção/remoção da overdenture e dos ciclos mastigatórios. Tendo em conta estudos in vitro publicados anteriormente, os valores retentivos dos sistemas de attachments em barra podem aumentar ou diminuir após submetidos a fadiga mecânica. Para além do número e da composição dos clipes (metálicos ou poliméricos), as secções transversais das barras também influenciam a retenção da prótese implanto-suportada. É expectável que os grupos de estudo que incluem barras com extensão distal (cantilevers) apresentem maiores valores retentivos quando comparados com os grupos sem cantilevers; e que os grupos de estudo que incluem a barra experimental apresentem uma menor perda de retenção após submetidos a 1 ano de simulação.

Introduction: In a complete edentulism, one of the treatment options consists of rehabilitating with a complete removable implant-supported total prosthesis (overdenture supported by implants). One of the possible attachment systems in overdentures is the bar/clip system, with several cross-section geometries available for the bars (round, oval, U-shaped or “keyhole”). This attachment system is associated with high retention values, that is, with a high resistance of the prosthesis to its removal; however, these retentive values can be modified by mechanical fatigue.Aim: This experimental project aims to develop an in vitro study to evaluate and compare the mechanical fatigue associated with the retention values between different cross sections of bar attachments: Hader, Dolder egg-shaped and an experimental bar (developed by our research group) associated with polymeric clips in PEEK (polyether-ether-ketone) used in mandibular overdentures on 2 implants placed in the intermentonian region.Materials and Methods: The experimental protocol started with the elaboration of the prototype of the mandible made up of 2 materials: polyethylene terephthalate reinforced with carbon fibers (PET CF Innovatefil®) (Smart Materials 3D, Jaen, Spain) and polyurethane resin Smooth-Cast 320® (Smooth-On Inc, Macungie, EUA), subsequently 2 implants were placed (Tissue Level Standard Plus Implants, Ø 3.3mm RN, SLActive®, Roxolid®) (Straumann, Basel, Switzerland) in the intermentonian region of the prototype. Subsequently, the bars (Hader, Dolder and experimental bar) and respective clips were created using the Inventor® Professional 2019 software (Autodesk®, Sao Rafael, USA). The physical models of the bars were constructed in Cobalt-Cobalt alloy Zfx™ Rawdens Cobalt Chromium Eco Zimmer (Zfx GmbH, Dachau, Germany) and the clips were produced in PMMA (polymethylmethacrylate), however the final objective is to obtain the clips in PEEK. This experimental project includes 6 study groups: Hader bar, Dolder egg-shaped bar and experimental bar with and without cantilevers, all of which are associated with PEEK clips. In the future, the study groups of this project will be submitted to 2 experimental protocols for the evaluation of their retention values: protocol 1 that tests the mechanical fatigue simulating insertion/removal movements using an AG-I universal testing machine version 3.80 (Shimadzu®, Kyoto, Japan) and protocol 2 that simulates chewing movements using an INSTRON 1341 servo-hydraulic machine (Norwood, USA).Discussion: The mechanical fatigue of the bar/clip attachment systems occurs due to the constant contact between the retaining surfaces of the attachments during the insertion/removal movement of the overdenture and during the masticatory cycles. Taking into account previously published in vitro studies, the retentive values of bar attachments systems may increase or decrease after undergoing mechanical fatigue. In addition to the number and composition of the clips (metallic or polymeric), the cross sections of the bars also influence the retention of the implant-supported prosthesis. It is expected that the study groups that include bars with distal extension (cantilevers) will have higher retentive values when compared to groups without cantilevers; and that the study groups that include the experimental bar will lose less retention after undergoing 1 year of simulation.