Forma de la rosca, espesor del hueso cortical y magnitud y distribución del estrés causado por la carga de minitornillos de ortodoncia: análisis de elementos finitos

Scientific Reports volumen 12, número de artículo: 12367 (2022) Citar este artículo

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Se supone que el espesor del hueso cortical es un factor importante que regula la estabilidad de los minitornillos. Investigamos la distribución de tensiones en dos minitornillos con diferentes formas de rosca (tipo A y B) y en hueso cortical de tres espesores diferentes utilizando modelos tridimensionales (3D) de elementos finitos (FE). Más específicamente, se crearon modelos EF en 3D de dos minitornillos diferentes y se colocaron de forma oblicua o vertical en un modelo de hueso cilíndrico que representa diferentes espesores de hueso cortical. Cuando se aplicó fuerza al minitornillo, se evaluó la distribución de la tensión en la superficie del tornillo y en el hueso periimplantario mediante la metodología FE. La seguridad de los minitornillos se evaluó utilizando un factor de seguridad de Soderberg modificado. El desplazamiento de la cabeza del tornillo aumentó con una disminución del espesor del hueso cortical, independientemente del tipo de tornillo. Las tensiones principales mínimas más pequeñas sobre las superficies de los tornillos permanecieron constantes en los minitornillos tipo A ante los cambios en el espesor del hueso cortical. También aparecieron tensiones principales mínimas en la superficie del hueso cortical. Se observaron valores absolutos más bajos de tensiones principales mínimas en los minitornillos tipo A cuando se colocaron verticalmente y con tracción hacia arriba en los minitornillos tipo B colocados oblicuamente. Ambos minitornillos tenían valores de factor de seguridad aceptables. En conjunto, los ortodoncistas deben seleccionar y utilizar el minitornillo adecuado para cada paciente teniendo en cuenta las propiedades óseas.

En ortodoncia clínica, los minitornillos se implantan directamente en el hueso y ofrecen un anclaje absoluto para diferentes tipos de movimiento dental1,2. También proporcionan biocompatibilidad, menor incomodidad, menos invasividad y pocas limitaciones en su colocación en comparación con las miniplacas3,4. A pesar de su pequeño diámetro y corta longitud, los minitornillos son una modalidad eficiente disponible dentro del tratamiento de ortodoncia moderno1,2,5. Por estas razones, los minitornillos son ampliamente aceptados tanto por los ortodoncistas como por los pacientes6,7.

Por otro lado, el uso clínico de minitornillos conlleva algunos riesgos y preocupaciones. El fallo de los tornillos podría ser uno de los efectos adversos más indeseables en el uso clínico de minitornillos8. Incluso los minitornillos colocados adecuadamente pueden fallar. Se ha informado que la tasa de éxito de los minitornillos es aproximadamente del 80%8. Si se considera la mayor tasa de éxito de los implantes dentales (que oscila entre el 96 y el 99%), la tasa de fracaso de los minitornillos de ortodoncia es comparativamente mayor9. Además, es probable que el fallo del tornillo se produzca poco tiempo después de su colocación. Por tanto, la estabilidad primaria es el parámetro más común asociado con el fallo de los tornillos y su mejora es una cuestión urgente para los médicos.

La estabilidad primaria de los minitornillos de ortodoncia está asociada con muchos factores9,10,11,12,13,14,15. Por ejemplo, los estudios informan que la estabilidad primaria de los minitornillos de ortodoncia está estrechamente relacionada con las propiedades del hueso cortical, el diseño del tornillo, la inflamación en el tejido periimplantario y la fuerza aplicada16,17,18. Generalmente se supone que la fragilidad del hueso cortical es un factor importante que regula la estabilidad de los minitornillos19,20, y el espesor del hueso cortical es un factor esencial en la colocación exitosa de los minitornillos, ya que el hueso cortical más delgado tiene una estabilidad primaria insuficiente21,22. La baja densidad ósea es otra causa común de fallo de los tornillos23.

Se pueden simular varias características clínicas utilizando modelos de elementos finitos (FE) tridimensionales (3-D) que evalúan la distribución y la magnitud de la tensión inducida en el minitornillo y el hueso periimplantario. Una alta concentración de estrés sobrecarga el hueso circundante y estimula la microfractura ósea en la región24. La distribución y magnitud de la tensión en el hueso se pueden utilizar para investigar la eficacia de los minitornillos y pueden predecir el riesgo de fallo de los tornillos25,26,27. Ghorbanyjavadpour et al.28 investigaron la tensión producida durante la inserción de minitornillos en el hueso utilizando un modelo EF tridimensional y sugirieron que la mayor parte de la tensión y la tensión eran bien toleradas por el hueso cortical, pero no por el hueso esponjoso. Sin embargo, hay poca información disponible sobre los efectos del espesor del hueso cortical sobre la distribución de la tensión y la estabilidad de los tornillos.

Anteriormente, evaluamos los efectos del espesor del hueso cortical sobre la estabilidad mecánica de los minitornillos en un estudio in vitro y descubrimos que la estabilidad mecánica de los minitornillos aumentaba cuando los tornillos se insertaban en un bloque óseo articular más grueso29,30. Sin embargo, se encontró que las propiedades mecánicas diferían significativamente entre minitornillos con diferentes formas de rosca, independientemente del espesor del hueso cortical 30. Por lo tanto, esta investigación tuvo como objetivo evaluar la distribución de tensiones en dos tipos de minitornillos con diferentes formas de rosca, así como en el hueso circundante con tres espesores diferentes de hueso cortical cuando se insertaron minitornillos vertical u oblicuamente; Estos parámetros se evaluaron utilizando modelos EF tridimensionales.

En el presente estudio, adoptamos dos minitornillos de titanio diferentes con la misma longitud y diámetro de tornillo: tipo A (AbsoAnchor, SH1615-07; Dentos Ltd., Daegu, Corea del Sur) y tipo B (Tornillo B-max, Tipo-TK; BIODENT Co., Tokio, Japón) minitornillos. Ambos minitornillos estaban hechos de aleación de titanio (6AL-4V ELI) y tenían una longitud de tornillo de 7,0 mm y un diámetro de tornillo de 1,6 mm. Se informó que el límite elástico de la aleación de titanio era de 755 MPa y el límite de resistencia a la fatiga era de 412,5 MPa31.

El minitornillo tipo A tenía una longitud de eje de 5,5 mm (el paso y la profundidad de una rosca tradicional con forma de rosca inversa de contrafuerte), con una conicidad de 1,30°. Se adquirieron imágenes de tomografía microcomputarizada (TC) con un vóxel cúbico de 5 μm3 y se utilizaron imágenes en serie de 845 cortes consecutivos para reconstruir el modelo de superficie tridimensional utilizando un modelador de TC (Toshiba IT & Control Systems Co., Tokio, Japón); Se construyeron modelos elementales finitos en 3D del minitornillo tipo A a partir de imágenes segmentarias.

El minitornillo tipo B tenía una longitud de eje de 5,2 mm, un paso de 0,5 mm, una profundidad de 0,2 mm y una conicidad de 2,0°. La rosca del tornillo se caracterizó según un medio ángulo proximal de 35° y un medio ángulo distal de 10°; Los modelos FE tridimensionales de los minitornillos tipo B se crearon utilizando datos de diseño asistidos por computadora proporcionados por BIODENT Co., Ltd.

El modelo óseo periimplantario tenía forma cilíndrica. Estaba formado por capas de hueso cortical y hueso esponjoso. Se crearon tres modelos de hueso periimplantario para representar espesores de hueso cortical de 1,5 mm, 2,0 mm y 3,0 mm, y espesores de hueso esponjoso de 5,5 mm, 5,0 mm y 4,0 mm, respectivamente (Fig. 1). Los modelos de minitornillos se colocaron a una profundidad de 5,5 mm. Estos modelos de minitornillos se construyeron para representar orientaciones de colocación de tornillos de 0° (dirección vertical) y 30° (dirección oblicua) contra la superficie del hueso cortical (Fig. 1). Se combinaron doce modelos con tetraedros de cono delta que representan los huesos cortical y esponjoso utilizando el software HyperWorks (Altair Engineering, Troy, MI, EE. UU.).

Ilustración esquemática de modelos 3D de elementos finitos para los minitornillos evaluados. El hueso cortical modelado tenía un espesor de 1,5 mm, 2,0 mm o 3,0 mm. Los minitornillos de ortodoncia se colocaron en una dirección de 0° o 30°.

Todos los elementos sólidos eran elásticos isotrópicos, homogéneos y lineales. La tabla 1 muestra las propiedades mecánicas del hueso cortical y esponjoso y de los minitornillos31,32,33,34. Como condición límite, la parte inferior y el borde periférico del modelo óseo se limitaron en todos los grados de libertad para evitar cualquier movimiento de todo el modelo. Las interfaces entre el minitornillo y los huesos cortical y esponjoso se establecieron con elementos de contacto sin fricción. Gracias a estos elementos, las dos superficies en contacto podían moverse de forma independiente y sin penetración.

Para la condición de carga, se aplicó fuerza ortodóncica en el centro del orificio de la cabeza del tornillo en cuatro direcciones diferentes en cada modelo (Fig. 1). La cantidad de fuerza de tracción fue de 2 N, que es similar a la fuerza comúnmente aplicada a los minitornillos durante los movimientos de los dientes en ortodoncia35,36. La dirección de aplicación de la fuerza se definió con respecto a la superficie del hueso cortical. Se calcularon las tensiones principales para todos los nodos del tornillo y del hueso. La distribución de tensiones en el hueso circundante y en la superficie del tornillo, así como el desplazamiento del punto de la cabeza del tornillo donde se había aplicado la carga, se evaluaron utilizando el programa de análisis FE Nastran (Autodesk Nastran versión 2018, Autodesk, San Rafael, California, Estados Unidos).

La concentración de tensión localizada causa falla por fatiga de los productos de aleación de titanio37. La falla puede ocurrir bajo condiciones de tensión y/o compresión, particularmente cuando la tensión y/o compresión se aplican en regiones mecánicamente menos exigentes38,39. Así, para evaluar la vida a fatiga de los minitornillos bajo direcciones de carga variables, se calcularon los factores de seguridad de Soderberg (Sf) locales en el punto en el que se indujo el mayor esfuerzo principal máximo de acuerdo con la siguiente fórmula, considerando tanto el primer como el tercer esfuerzo principal. (δI y δIII) que indican las tensiones principales máximas de tracción y compresión, respectivamente40:

donde \(\delta_{a} = \left| {\delta_{I} {-}\delta_{III} } \right|/{2}\) representa la amplitud de la tensión y δm = (δI + δIII)/2 representa la tensión media. Además, δf y δy representan el límite de resistencia a la fatiga y el límite elástico para la aleación de titanio (6AL-4V ELI), respectivamente.

Independientemente de la dirección de inserción y el tipo de tornillo, encontramos que el desplazamiento de la cabeza del tornillo aumentaba a medida que disminuía el espesor del hueso cortical (Fig. 2). Además, los minitornillos tipo A mostraron un desplazamiento mayor que los minitornillos tipo B en las condiciones correspondientes.

Desplazamiento de los puntos de carga. Minitornillo tipo A: ○ inserción vertical, △ inserción oblicua. Minitornillo tipo B: ● inserción vertical, ▲ inserción oblicua. Arriba Abajo Lado izquierdo Lado derecho.

Cuando los minitornillos se colocaron verticalmente, la cabeza del tornillo se desplazó de manera similar independientemente de la dirección de carga. Cuando el hueso cortical tenía un espesor de 1,5 mm, el desplazamiento de la cabeza del tornillo fue de 0,0053 mm y 0,0042 mm en promedio en los minitornillos tipo A y B, respectivamente. Por otro lado, cuando el minitornillo se colocó de forma oblicua, el desplazamiento de la cabeza del tornillo fue menor con la tracción hacia arriba, independientemente del tipo de tornillo y del espesor del hueso cortical. Cuando la carga se aplicó hacia arriba, el desplazamiento de la cabeza del tornillo fue de 0,0036 a 0,0039 mm en los minitornillos tipo A. En los minitornillos tipo B, el desplazamiento fue de 0,0028 a 0,0036 mm.

La Figura 3 y la Tabla 2 muestran las figuraciones representativas de las tensiones principales máximas y mínimas y los valores de las tensiones principales máximas máximas y mínimas más pequeñas, respectivamente. Cuando los tornillos se insertaron verticalmente, tanto la tensión principal máxima mayor como la mínima se ubicaron en la primera o segunda rosca. Además, las tensiones principales máxima y mínima se extendieron a lo largo de la quinta o sexta rosca independientemente del tipo de tornillo y la dirección de carga. Además, en los minitornillos tipo A, los valores absolutos de las tensiones principales mínimas más pequeñas permanecieron prácticamente constantes (entre 38,4 y 60,5 MPa) independientemente del espesor del hueso cortical. En los minitornillos tipo B, estos valores oscilaron entre 26,3 y 59,9 MPa y fueron inferiores a los observados para los minitornillos tipo A.

Distribución de tensiones principales máximas y mínimas en la superficie del minitornillo en el lado cargado cuando el minitornillo se colocó vertical u oblicuo en un modelo de hueso cortical de 2,0 mm de espesor.

Cuando los minitornillos se implantaron oblicuamente, las tensiones principales máximas y mínimas también se extendieron ampliamente, y la tensión principal mínima más pequeña se concentró en la primera o segunda rosca. El valor absoluto de la tensión principal mínima más pequeña fue menor con la tracción hacia arriba, independientemente del espesor del hueso cortical y del tipo de tornillo. El valor absoluto de la tensión principal mínima más pequeña fue menor para los minitornillos tipo B (media, 31,0 MPa) que para los minitornillos tipo A (media, 38,7 MPa). Además, para los minitornillos tipo B, cuando la fuerza de tracción se aplicó hacia arriba, los valores que representan el valor absoluto de las tensiones principales mínimas más pequeñas disminuyeron a medida que el hueso cortical se hizo más grueso. Cuando la carga se aplicó en cualquier otra dirección, los valores que representaban las tensiones principales máximas máximas y mínimas más pequeñas fueron casi idénticos independientemente del espesor del hueso cortical y del tipo de tornillo.

La mayor tensión principal máxima se concentró en la superficie del hueso cortical correspondiente a la primera o segunda rosca del tornillo (Fig. 4 y Tabla 3). Cuando el minitornillo se colocó verticalmente, las tensiones principales máximas más grandes mostraron cambios relativamente pequeños en comparación con las tensiones principales mínimas más pequeñas (que oscilaron entre 4,3 y 8,2 MPa), independientemente del tipo de tornillo, la dirección de la fuerza y el espesor del hueso cortical.

Esquema de las tensiones principales máximas máximas y mínimas más pequeñas en la superficie del hueso cortical cuando el minitornillo se colocó vertical u oblicuo en cada espesor del hueso cortical. (A) Minitornillo tipo A, (B) Minitornillo tipo B. Las flechas indican la dirección de carga.

Las tensiones principales mínimas más pequeñas también aparecieron en la superficie del hueso cortical correspondiente a la primera rosca (Fig. 4). En ambos tipos de minitornillos, la tensión principal mínima más pequeña varió ampliamente, oscilando entre −25,8 y −10,5 MPa. Cuando los minitornillos tipo A se colocaron verticalmente, los valores absolutos de las tensiones principales mínimas fueron mayores con tracción hacia arriba y hacia el lado derecho (en comparación con aquellos con tracción hacia abajo y hacia el lado izquierdo), independientemente del espesor del hueso cortical. A medida que el hueso cortical se hizo más grueso, los valores absolutos de las tensiones principales mínimas no aumentaron dada ninguna dirección de aplicación de la fuerza. Cuando los minitornillos tipo B se colocaron verticalmente, los valores absolutos de las tensiones principales mínimas más pequeñas fueron mayores que los de los minitornillos tipo A. Cuando los minitornillos tipo A se colocaron oblicuamente, los valores absolutos de la tensión principal mínima fueron menores con tracción hacia abajo en comparación con aquellos con tracción en cualquier otra dirección. Esta tendencia fue independiente del espesor del hueso cortical (Fig. 4). Al comparar los dos minitornillos diferentes en condiciones de colocación vertical, los valores absolutos de la tensión principal mínima fueron menores para los minitornillos tipo A que para los minitornillos tipo B en todas las direcciones de fuerza. Cuando los minitornillos se colocaron oblicuamente, los minitornillos tipo B exhibieron valores absolutos más pequeños para la tensión principal mínima con tracción hacia arriba.

Los factores de seguridad de Soderberg se calcularon en el punto donde se indujo la mayor tensión principal máxima. Independientemente del tipo de tornillo y del grosor del hueso cortical, estos valores permanecieron casi constantes cuando los minitornillos se implantaron verticalmente (Fig. 5). Cuando los tornillos se implantaron de forma oblicua, los valores del factor de seguridad de Soderberg dependieron de la dirección de aplicación de la fuerza.

Valores del factor de seguridad de Soderberg para diferentes tipos de minitornillos cuando el minitornillo (colocado vertical u oblicuo) se cargó en varias direcciones. (A) Minitornillo tipo A, (B) Minitornillo tipo B. 1,5 mm, 2,0 mm, 3,0 mm.

Para los minitornillos tipo A, el factor de seguridad mínimo fue de 6,8 alrededor de la segunda rosca del tornillo cuando el minitornillo se implantó de forma oblicua en el hueso cortical con un espesor de 1,5 mm y con tracción del lado derecho, mientras que el factor de seguridad máximo fue de 9,4 alrededor de la segunda rosca del tornillo cuando el tornillo se implantó de forma oblicua en el hueso cortical con un espesor de 3,0 mm y con tracción hacia arriba. Cuando los minitornillos se colocaron de forma oblicua, el mayor valor del factor de seguridad de Soderberg se detectó con tracción hacia arriba independientemente del espesor del hueso cortical.

Para los minitornillos tipo B, el factor de seguridad mínimo fue de 7,9 alrededor de la tercera rosca cuando el tornillo se insertó de manera oblicua en el hueso cortical con un espesor de 2,0 mm y con tracción hacia abajo, mientras que el factor de seguridad más alto fue de 14,0 alrededor de la primera rosca cuando se colocó el tornillo. oblicuamente en hueso cortical con un espesor de 2,0 mm y con tracción hacia arriba. Los valores del factor de seguridad de Soderberg fueron mayores que los de los minitornillos tipo A en las condiciones correspondientes. Cuando los minitornillos se colocaron oblicuamente, los valores máximo y mínimo del factor de seguridad se encontraron al realizar tracción hacia arriba y hacia abajo, respectivamente.

En la clínica, los ortodoncistas suelen enfrentarse a situaciones que requieren intrusión dentaria, como intrusión de incisivos en casos de mordida profunda con sonrisa gingival, intrusión de molares en casos de mordida abierta anterior y corrección del plano oclusal inclinado, entre otras situaciones clínicas. Para tratar estas maloclusiones, los minitornillos insertados oblicuamente con tracción hacia arriba pueden considerarse eficaces bajo carga ortodóncica41. El presente estudio evaluó la magnitud y distribución del estrés inducido en dos tipos de minitornillos con diferentes formas de rosca y en hueso periimplantario con tres espesores diferentes de hueso cortical utilizando modelos 3D FE. Encontramos valores absolutos más bajos de tensión principal mínima cuando los minitornillos tipo A se colocaron verticalmente, cuando los minitornillos tipo B se colocaron oblicuamente y bajo tracción hacia arriba. Ambos minitornillos tenían valores de factor de seguridad aceptables.

Hasta la fecha, se han desarrollado y distribuido en todo el mundo varios tipos de minitornillos; su longitud oscila entre 5 y 12 mm, y su diámetro oscila entre 1,3 y 2,0 mm8. Sólo el minitornillo tipo B utilizado en este estudio tiene una forma de rosca diferente. El presente estudio evaluó la distribución de la tensión en los dos minitornillos con diferente forma de rosca y en el hueso cortical utilizando modelos 3D FE, y nuestros resultados indicaron el efecto de la forma de la rosca sobre la seguridad y estabilidad inicial del minitornillo. Sin embargo, dado que puede haber otro minitornillo que pueda mostrar un mejor rendimiento que los dos minitornillos utilizados en este estudio, se requieren más investigaciones utilizando muchos más tipos de minitornillos para determinar el diseño óptimo del minitornillo para obtener la ventaja de la seguridad y la estabilidad.

Dado que los minitornillos se utilizan habitualmente durante aproximadamente 2 años durante el tratamiento de ortodoncia, se debe considerar el comportamiento de fatiga durante la fase de diseño de estas estructuras con respecto a una estimación adecuada de los factores de seguridad y la vida útil42. En el presente estudio, adoptamos el enfoque de Soderberg para calcular los factores de seguridad bajo cargas de fatiga43,44. Un factor de seguridad de 2,0 indica que un minitornillo podría soportar un nivel de tensión dos veces mayor que el que realmente soportaría durante su vida útil44. En el presente estudio, aunque los minitornillos tipo A revelaron valores de factor de seguridad de diseño ligeramente más bajos, los valores del factor de seguridad fueron aceptables para ambos tipos de minitornillos. Esto indica que ambos tipos de minitornillos fueron diseñados apropiadamente para prevenir la fractura del tornillo y mejorar su rendimiento durante el tratamiento de ortodoncia. No todos los diseños de minitornillos se pueden utilizar en todos los pacientes debido a diferencias individuales en el grosor y la densidad ósea del hueso cortical. Por lo tanto, se encuentran disponibles comercialmente diferentes tipos de minitornillos, como minitornillos cilíndricos y cónicos y minitornillos de acero inoxidable y aleación de titanio. Además, en este estudio, independientemente del tipo de tornillo, encontramos que los valores del factor de seguridad de Soderberg eran mayores con tracción ascendente cuando los minitornillos se implantaban de forma oblicua. Por tanto, es aconsejable adoptar una inserción oblicua del minitornillo para evitar su fractura.

La estabilidad primaria de los minitornillos de ortodoncia está estrechamente relacionada con el grosor del hueso cortical circundante16,30,39. Han et al.30 indicaron que la estabilidad mecánica de los minitornillos aumentaba cuando se instalaban en bloques de hueso artificial de la misma densidad pero de mayor espesor. Nuestros resultados mostraron que el desplazamiento de la cabeza del tornillo fue mayor cuando los minitornillos se colocaron en un modelo óseo con una capa de hueso cortical más delgada que en modelos óseos con una capa de hueso cortical más gruesa, independientemente del tipo de minitornillo. Además, el minitornillo tipo A mostró un mayor desplazamiento de la cabeza del tornillo que el minitornillo tipo B. Esto se debe a diferencias en la altura desde la superficie del hueso cortical hasta el punto de carga, lo que provoca diferencias en el centro de gravedad del minitornillo. Con respecto a la distribución de la tensión en la superficie del minitornillo, la tensión principal mínima más pequeña permaneció casi constante cuando el minitornillo se colocó verticalmente independientemente del espesor del hueso cortical, lo que indica que la tensión principal mínima inducida en la superficie de la rosca del tornillo está aislada del efecto. del espesor del hueso cortical. Además, cuando los minitornillos tipo A se colocaron oblicuamente, los valores de las tensiones principales mínimas más pequeñas en la superficie del tornillo permanecieron estables independientemente del espesor del hueso cortical, aunque el valor absoluto de la tensión principal mínima más pequeña fue menor con la tracción hacia arriba. En los minitornillos tipo B, los valores absolutos de las tensiones principales mínimas más pequeñas fueron entre un 5% y un 30% más pequeños que los de los minitornillos tipo A. Además, el valor absoluto de la tensión principal mínima más pequeña fue el más pequeño cuando los minitornillos tipo B se colocaron oblicuamente y con tracción hacia arriba.

Además, a medida que el hueso cortical se hizo más grueso, el valor máximo y absoluto de las tensiones principales mínimas disminuyó notablemente. Esto puede deberse a que el área de contacto activo entre el minitornillo y el hueso cortical aumentó cuando el minitornillo se implantó de forma oblicua y con tracción hacia arriba. Este aumento en el área de contacto entre el minitornillo y el hueso cortical da como resultado una distribución amplia de la fuerza aplicada y reduce la concentración de tensión. Pan et al.45 informaron que el espesor del hueso cortical en un ángulo de 30° contra el eje longitudinal del diente era aproximadamente 1,5 veces mayor que en un ángulo de 90°. Anteriormente, evaluamos la influencia de los ángulos de colocación que oscilaban entre 0° y 45° sobre la estabilidad inicial del minitornillo tipo A y demostramos que las tensiones en el hueso cortical circundante aumentaban con el ángulo de inserción41. Esto indica que, a medida que aumenta el ángulo de inserción, el área de contacto entre la superficie del tornillo y el hueso cortical aumenta con el incremento de las tensiones máximas debido al acortamiento del brazo de momento. En conjunto, cuando se colocan minitornillos en un sitio de hueso cortical más delgado, la inserción oblicua del minitornillo tipo B presenta la ventaja de proporcionar suficiente anclaje y estabilidad primaria. Por otro lado, es probable que se logre estabilidad independientemente de la dirección de la fuerza cuando los minitornillos tipo A se colocan verticalmente.

Al comparar los dos tipos diferentes de minitornillos, encontramos que los valores absolutos de las tensiones principales mínimas se redujeron entre un 80% y un 90% cuando los minitornillos tipo B se colocaron oblicuamente y con tracción hacia arriba en comparación con los minitornillos tipo A. Esto implica que, cuando se colocan minitornillos tipo B, las tensiones inducidas se extienden ampliamente al hueso circundante. Esto podría deberse a la forma única de la rosca de los minitornillos tipo B. La rosca de los minitornillos tipo B está diseñada para ajustar el medio ángulo proximal a 35° y el medio ángulo distal a 10°. Además, un estudio anterior informó que cuando el semiángulo proximal se incrementaba de 0° (verticalmente) a 30° (oblicuamente), la fuerza de tracción de los minitornillos metálicos aumentaba en un 16% y la fuerza de extracción se transducía uniformemente a la hueso periimplantario46. Además, en comparación con los minitornillos de tipo A con una forma de rosca convencional, los minitornillos de tipo B tienen un área más amplia en contacto con el hueso cortical cuando se ejerce una fuerza de extracción sobre el minitornillo. La superficie proximal de la rosca del tornillo juega un papel importante en la resistencia contra una fuerza de extracción aplicada al minitornillo. Por lo tanto, la estabilidad primaria puede mejorarse mediante una forma de rosca única para mantener el daño óseo al mínimo, particularmente cuando los minitornillos se implantan de forma oblicua.

Los modelos biomecánicos de tejido vivo son muy imperfectos ya que se basan en una serie de suposiciones y simplificaciones. Con respecto al presente análisis, cabe describir las siguientes consideraciones. En primer lugar, se modelaron las estructuras del hueso utilizando material isotrópico y un valor constante del módulo de Young en todo su espesor. Además, no había interfaz entre los huesos corticales y trabeculares. Recientemente se informó que la magnitud y el gradiente del módulo de elastina fascicular en el tendón vivo podrían contribuir a la respuesta mecánica de tracción del tendón, probablemente regulando la participación del colágeno bajo carga47. Esto significa que se debe tener en cuenta una representación detallada de las propiedades materiales del hueso (anisotropía, arquitectura del hueso esponjoso, interfaz discontinua entre los dos huesos). En segundo lugar, el contacto entre el minitornillo y el hueso circundante se estableció como una interfaz de superficie sin fricción. Sin embargo, en general, existe cierta fricción en las superficies de contacto porque el torque de extracción es mayor que cero cuando los minitornillos se retiran durante y después del tratamiento de ortodoncia48. Por lo tanto, los resultados obtenidos en este estudio no pueden transferirse directamente a la práctica clínica sin una consideración seria adicional informada por futuras investigaciones rigurosas.

Aquí, demostramos que los minitornillos tipo A demuestran la ventaja de la seguridad y la estabilidad cuando el tornillo se coloca verticalmente, mientras que los minitornillos tipo B muestran el beneficio de la reducción de la tensión cuando el tornillo se coloca oblicuamente y con tracción hacia arriba. En conjunto, estos datos indican que los ortodoncistas deben seleccionar y utilizar el minitornillo más adecuado para cada paciente teniendo en cuenta sus propiedades óseas.

Los datos utilizados para este estudio, aunque no están disponibles en un repositorio público, se pondrán a disposición de otros investigadores previa solicitud razonable.

Kuroda, S. y Tanaka, E. Uso de TAD para el tratamiento de la maloclusión de Clase III en adultos. Semín. Ortodoncia. Rev. 17, 91–97 (2011).

Artículo de Google Scholar

Kuroda, S., Sugawara, Y., Deguchi, T., Kyung, HM y Takano-Yamamoto, T. Uso clínico de implantes de minitornillos como anclaje de ortodoncia: tasas de éxito y malestar posoperatorio. Soy. J. Ortodoncia. Dentofacial. Ortopédico. 131, 9-15 (2007).