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Fiabilidad y daños por fatiga en los pilares de zirconio y titanio
Miltiadis E. Mitsiasa, Nelson R. F. A. Silvab, Mitchel Pinesc, Christian Stappertd, Van P. Thompsone
a Research Associate, Department of Biomaterials and Biomimetics, New York University College of Dentistry (NYUCD), New York, New York, USA; Instructor, Department of Prosthodontics, Dental School, National and Kapodistrian University of Athens, Athens, Greece.
b Assistant Professor, Department of Prosthodontics, NYUCD, New York, New York, USA.
c Clinical Professor, Department of Biomaterials and Biomimetics, NYUCD, New York, New York, USA.
d Assistant Professor, Department of Periodontology and Implant Dentistry and Department of Biomaterials and Biomimetics, NYUCD, New York, New York, USA; Associate Professor, Department of Prosthodontics, Albert-Ludwigs-University, Faculty of Dentistry, Freiburg, Germany.
e Professor and Chairman, Department of Biomaterials and Biomimetics, NYUCD, New York, New York, USA.
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e implantes de titanio &#40;Ti&#41; con un di&#225;metro de 4&#44;5 mm y una longitud de 15 mm&#44; as&#237; como 18 pilares &#40;Ceramic Abutment 4&#46;5&#47;5&#46;0 Astra Tech&#41; e implantes de policristal tetragonal de zirconio &#40;Zr&#41; estabilizado con itrio&#44; de id&#233;nticas dimensiones&#46; Los dos sistemas se prepararon y se montaron en un tubo acr&#237;lico cil&#237;ndrico con un di&#225;metro exterior de 1 pulgada&#44; utilizando una resina acr&#237;lica ortod&#243;ncica&#46; Se fabricaron coronas met&#225;licas de incisivo central &#40;Rexillium III&#44; Pinnacle One Laboratory Services&#41; de dimensiones externas est&#225;ndar &#40;altura de 11 mm y anchura de 8&#44;5 mm&#41;&#44; y se sellaron a los pilares con un cemento temporal&#46;</p><p class="elsevierStylePara">Se efectu&#243; un estudio piloto para determinar los valores &#40;N&#41; de monocarga de ruptura de la muestra&#46; Se aplic&#243; una punta de carga de acero inoxidable con un radio de 2 mm en la cara lingual de la corona&#44; 2 mm gingival al borde incisal lingual&#44; utilizando una m&#225;quina de pruebas universal &#40;Instron&#41; con una tasa de tensi&#243;n constante &#40;0&#44;5 mm&#47;min&#41;&#46; Los sistemas de corona-pilar-implante &#40;n &#61; 3&#41; se sometieron a una carga axial con un &#225;ngulo de 30 grados hasta la ruptura<span class="elsevierStyleSup">4</span>&#46; En la prueba de fatiga bajo esfuerzo escalonado &#40;<span class="elsevierStyleItalic">step-stress</span>&#41;&#44; se utiliz&#243; la misma configuraci&#243;n geom&#233;trica y una carga inicial de alrededor de un 25 &#37; de los valores m&#225;ximos obtenidos en los resultados de la carga en el momento de la ruptura&#46; </p><p class="elsevierStylePara">Para las pruebas de <span class="elsevierStyleItalic">step-stress accelerated life</span>&#44; se utiliz&#243; una m&#225;quina electrodin&#225;mica de pruebas de fatiga &#40;EnduraTec ELF-3300&#44; EnduraTec Systems&#41; &#40;figura 1&#41; para obtener una carga c&#237;clica de movimiento bucal &#40;contacto&#44; deslizamiento&#44; separaci&#243;n&#41; en un ambiente h&#250;medo&#46; Se dise&#241;aron tres diferentes perfiles de esfuerzo escalonado para los grupos con Ti &#40;n &#61; 9&#41; y Cr &#40;n &#61; 18&#41;&#41; &#40;figura 2&#41;<span class="elsevierStyleSup">5</span>&#46; Los perfiles se caracterizaron como leves&#44; moderados y agresivos en funci&#243;n del incremento en la aplicaci&#243;n de la carga tras un n&#250;mero espec&#237;fico de ciclos&#46; Los perfiles de Cr se dise&#241;aron para finalizar a un m&#225;ximo de 400 N &#40;figura 2&#41;&#46; Las piezas con ruptura se inspeccionaron y se representaron y seccionaron selectivamente &#40;figuras 3 y 4&#41;&#46; El an&#225;lisis de da&#241;os acumulativos de Weibull &#40;ALTA PRO&#44; Reliasoft&#41; se aplic&#243; para calcular la fiabilidad bajo esfuerzo escalonado bajo cargas de 200 y 300 N con un intervalo de confianza bilateral del 90 &#37;&#46; </p><p class="elsevierStylePara"><img src="315v12n03-13155844fig1.jpg" alt="Figura 1 Colocaci&#243;n y orientaci&#243;n de la pieza en un &#225;ngulo de 30 grados con el eje de carga durante la prueba de fatiga acelerada&#46; 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&#40;a&#41; Secci&#243;n medial-distal de un pilar e implante de Ti tras ruptura grave&#46; &#40;b&#41; Aumento de la figura 3 a que muestra las zonas de fractura &#40;flechas de l&#237;nea continua&#41;&#46; Tambi&#233;n se aprecian las zonas de doblamiento del implante y el pilar &#40;flechas discontinuas&#41;&#46; &#40;c y d&#41; Fractura de un pilar de Ti en la parte del cono morse &#40;flecha continua&#41;&#46; Apr&#233;ciese la colocaci&#243;n del tornillo interno &#40;asterisco&#41;&#46; &#40;e y f&#41; Fracturas m&#250;ltiples de un pilar de Zr &#40;flechas continuas&#41;&#46;"></img></p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold">Figura 3 </span>Secciones de las im&#225;genes de las piezas fracturadas&#46; <span class="elsevierStyleBold">&#40;a&#41; </span>Secci&#243;n medial-distal de un pilar e implante de Ti tras ruptura grave&#46; <span class="elsevierStyleBold">&#40;b&#41; </span>Aumento de la figura 3 a que muestra las zonas de fractura &#40;flechas de l&#237;nea continua&#41;&#46; Tambi&#233;n se aprecian las zonas de doblamiento del implante y el pilar &#40;flechas discontinuas&#41;&#46; <span class="elsevierStyleBold">&#40;c y d&#41; </span>Fractura de un pilar de Ti en la parte del cono morse &#40;flecha continua&#41;&#46; Apr&#233;ciese la colocaci&#243;n del tornillo interno &#40;asterisco&#41;&#46; <span class="elsevierStyleBold">&#40;e y f&#41; </span>Fracturas m&#250;ltiples de un pilar de Zr &#40;flechas continuas&#41;&#46;</p><p class="elsevierStylePara"><img src="315v12n03-13155844fig5.jpg" alt="Figura 4 Microscopia electr&#243;nica de barrido que representa un pilar de Zr fracturado tras 50&#46;000 ciclos y una carga de 400 N&#46; &#40;a&#41; Se observa encrespaci&#243;n compresiva en la zona de compresi&#243;n &#40;asterisco&#41;&#46; Apr&#233;ciese que se han unido dos l&#237;neas de fractura a una m&#225;s larga en el &#225;rea de compresi&#243;n &#40;flecha abierta&#41;&#46; &#40;b&#41;Imagen en aumento&#46; Se aprecia el origen de la fractura &#40;flecha continua&#41; determinado por la direcci&#243;n de las l&#237;neas de rotura &#40;flechas discontinuas&#41;&#46;"></img></p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold">Figura 4 </span>Microscopia electr&#243;nica de barrido que representa un pilar de Zr fracturado tras 50&#46;000 ciclos y una carga de 400 N&#46; <span class="elsevierStyleBold">&#40;a&#41; </span>Se observa encrespaci&#243;n compresiva en la zona de compresi&#243;n &#40;asterisco&#41;&#46; Apr&#233;ciese que se han unido dos l&#237;neas de fractura a una m&#225;s larga en el &#225;rea de compresi&#243;n &#40;flecha abierta&#41;&#46; <span class="elsevierStyleBold">&#40;b&#41;</span>Imagen en aumento&#46; Se aprecia el origen de la fractura &#40;flecha continua&#41; determinado por la direcci&#243;n de las l&#237;neas de rotura &#40;flechas discontinuas&#41;&#46;</p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold">Resultados </span></p><p class="elsevierStylePara">Las cargas monot&#243;nicas de ruptura fueron de 1&#46;475 &#177; 625 N con Ti y de 690 &#177; 430 N con Zr&#46; Las pruebas de esfuerzo escalonado de Ti se interrumpieron a 70&#46;000 ciclos y con una carga de 900 N sin que se produjeran fracturas completas&#44; aunque se observaron deformaciones en algunas piezas&#44; lo cual se consider&#243; como fallo &#40;figuras 3a a 3d&#41;&#46; En las pruebas de esfuerzo escalonado del Zr&#44; ocho piezas sobrevivieron y siete fallaron por ruptura del pilar &#40;figuras 3e y 3f&#41;&#46;</p><p class="elsevierStylePara">El origen de la fractura y la propagaci&#243;n de la grieta se investigaron utilizando un microscopio electr&#243;nico de barrido &#40;figura 4&#41;&#46; La fiabilidad calculada en el grupo de Zr a 50&#46;000 ciclos con una carga de 175 N fue de 0&#44;83 &#40;intervalo de confianza bilateral del 90 &#37;&#58; 0&#44;96 - 0&#44;42&#41; y con una carga de 300 N&#44; de 0&#44;18 &#40;intervalo de confianza bilateral del 90 &#37;&#58; 0&#44;53 -0&#44;10&#41;&#46; Por su parte&#44; en el grupo de Ti&#44; la fiabilidad con cargas de 400 N e inferiores fue de 1&#44;00 &#40;intervalo de confianza bilateral del 90 &#37;&#58; 1&#44;00 - 0&#44;93&#41;&#44; indicando una diferencia significativa &#40;Tabla 1&#41;&#46; </p><p class="elsevierStylePara"><img src="315v12n03-13155844fig4.jpg" alt="Tabla 1 Fiabilidad de los pilares de Ti y Zr a 50&#46;000 ciclos y bajo una determinada carga"></img></p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold">Discusi&#243;n </span></p><p class="elsevierStylePara">La metodolog&#237;a empleada estaba dise&#241;ada para simular la masticaci&#243;n mediante cargas c&#237;clicas con separaciones del estilete de la corona&#46; La decisi&#243;n de utilizar 50&#46;000 a 70&#46;000 ciclos se bas&#243; en estudios previos de fatiga hertziana por contacto&#44; en los que se manifestaron da&#241;os en el rango entre 10<span class="elsevierStyleSup">4 </span>y 10<span class="elsevierStyleSup">6 </span>ciclos<span class="elsevierStyleSup">6</span>&#46; Efectuar las pruebas hasta 1&#46;000&#46;000 ciclos habr&#237;a prolongado enormemente el tiempo de pruebas&#46;</p><p class="elsevierStylePara">La ruptura por fatiga de los pilares de Zr se produjo en el rango de 200 a 400 N&#46; Ninguna de las piezas examinadas con el perfil agresivo super&#243; las pruebas &#40;n &#61; 4&#41;&#44; mientras quesobrevivieron todas las piezas examinadas con el perfil moderado &#40;n &#61; 5&#41;&#46; En el perfil leve&#44; se fracturaron cuatro piezas y sobrevivieron dos &#40;n &#61; 6&#41;&#46; En cuanto al aspecto acumulativo&#44; la distribuci&#243;n y el an&#225;lisis sugieren que&#44; con los ciclos de 70&#46;000 y las cargas aplicadas&#44; la fatiga causa una reducci&#243;n de la resistencia&#46; Al someter al grupo de Zr a 50&#46;000 ciclos&#44; la fiabilidad se redujo conforme aumentaba la carga&#44; mientras que&#44; en el grupo de Ti&#44; no se produjeron fallos en el rango de 200 a 400 N &#40;fiabilidad &#61; 1&#44;00&#41;&#46; Los pilares de Zr acumularon da&#241;os desde cargas ocasionales en el rango de 175 N o superiores&#44; mientras que esto no se produjo en los pilares de Ti hasta cargas superiores a 400 N&#44; lo que indica la resistencia comparativa superior del sistema met&#225;lico&#46;</p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold">Conclusiones </span></p><p class="elsevierStylePara">Los pilares de Ti no mostraron fallos por debajo de 900 N&#46; En el examen de fatiga&#44; la zona de fallos de los pilares de Zr se sit&#250;a en el rango de 250 a 400 N y depende de la agresividad de la prueba de esfuerzo escalonado&#46;</p><p class="elsevierStylePara">La fiabilidad de los pilares de Zr con 50&#46;000 ciclos se redujo considerablemente de 0&#44;93 o del 93 &#37; bajo 175 N a 0&#44;18 o un 18 &#37; bajo 300 N&#46; </p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold">Agradecimientos </span></p><p class="elsevierStylePara">Los autores quieren expresar su agradecimiento al profesor Timothy&#44; Bromage&#44; del Department of Biomaterials and Biomimetics&#44; New York University College of Dentistry &#40;NYUCD&#41;&#44; por su apoyo en la obtenci&#243;n de las im&#225;genes por microscopio electr&#243;nico de barrido y microscopio &#243;ptico&#46; La microscopia se efectu&#243; por cortes&#237;a del Materials Research Center&#44; Department of Biomaterials and Biomimetics&#44; NYUCD&#44; y con fondos aportados por la Foundation for Human Health and Evolution&#46; Marotta Dental Studio prepar&#243; las coronas incisivas met&#225;licas&#46; Finalmente&#44; tambi&#233;n quieren agradecer a Elizabeth Clark&#44; del Department of Biomaterials and Biomimetics&#44; NYUCD&#44; su apoyo en los trabajos editoriales&#46;</p><hr></hr><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold">Correspondencia&#58; </span>Dr M&#46;E&#46; Mitsias&#44;<br></br> 29 Marasli Street&#44; Kolonaki&#44; Athens&#44; Greece 10676&#46; Fax&#58; 30-210-7219-010&#46;<br></br> e-mail&#58; <a href="mailto&#58;mmitsias&#64;msn&#46;com" class="elsevierStyleCrossRefs">mmitsias&#64;msn&#46;com</a></p>"
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Información del artículo
ISSN: 11399791
Idioma original: Español
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