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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Sin embargo, en comparación con los pilares metálicos, su principal problema reside en la fuerza y la resistencia a la fatiga<span class="elsevierStyleSup">3</span>. Este estudio tiene por objetivo comparar la resistencia a la fractura y la fiabilidad frente a la fatiga acelerada de un sistema de pilares de metal y uno de zirconio (circonio). </p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold">Materiales y métodos </span></p><p class="elsevierStylePara">El fabricante cedió nueve pilares (Profile Biabutment 4.5/5.0 Astra Tech) e implantes de titanio (Ti) con un diámetro de 4,5 mm y una longitud de 15 mm, así como 18 pilares (Ceramic Abutment 4.5/5.0 Astra Tech) e implantes de policristal tetragonal de zirconio (Zr) estabilizado con itrio, de idénticas dimensiones. Los dos sistemas se prepararon y se montaron en un tubo acrílico cilíndrico con un diámetro exterior de 1 pulgada, utilizando una resina acrílica ortodóncica. Se fabricaron coronas metálicas de incisivo central (Rexillium III, Pinnacle One Laboratory Services) de dimensiones externas estándar (altura de 11 mm y anchura de 8,5 mm), y se sellaron a los pilares con un cemento temporal.</p><p class="elsevierStylePara">Se efectuó un estudio piloto para determinar los valores (N) de monocarga de ruptura de la muestra. Se aplicó una punta de carga de acero inoxidable con un radio de 2 mm en la cara lingual de la corona, 2 mm gingival al borde incisal lingual, utilizando una máquina de pruebas universal (Instron) con una tasa de tensión constante (0,5 mm/min). Los sistemas de corona-pilar-implante (n = 3) se sometieron a una carga axial con un ángulo de 30 grados hasta la ruptura<span class="elsevierStyleSup">4</span>. En la prueba de fatiga bajo esfuerzo escalonado (<span class="elsevierStyleItalic">step-stress</span>), se utilizó la misma configuración geométrica y una carga inicial de alrededor de un 25 % de los valores máximos obtenidos en los resultados de la carga en el momento de la ruptura. </p><p class="elsevierStylePara">Para las pruebas de <span class="elsevierStyleItalic">step-stress accelerated life</span>, se utilizó una máquina electrodinámica de pruebas de fatiga (EnduraTec ELF-3300, EnduraTec Systems) (figura 1) para obtener una carga cíclica de movimiento bucal (contacto, deslizamiento, separación) en un ambiente húmedo. Se diseñaron tres diferentes perfiles de esfuerzo escalonado para los grupos con Ti (n = 9) y Cr (n = 18)) (figura 2)<span class="elsevierStyleSup">5</span>. Los perfiles se caracterizaron como leves, moderados y agresivos en función del incremento en la aplicación de la carga tras un número específico de ciclos. Los perfiles de Cr se diseñaron para finalizar a un máximo de 400 N (figura 2). Las piezas con ruptura se inspeccionaron y se representaron y seccionaron selectivamente (figuras 3 y 4). El análisis de daños acumulativos de Weibull (ALTA PRO, Reliasoft) se aplicó para calcular la fiabilidad bajo esfuerzo escalonado bajo cargas de 200 y 300 N con un intervalo de confianza bilateral del 90 %. </p><p class="elsevierStylePara"><img src="315v12n03-13155844fig1.jpg" alt="Figura 1 Colocación y orientación de la pieza en un ángulo de 30 grados con el eje de carga durante la prueba de fatiga acelerada. "></img></p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold">Figura 1 </span>Colocación y orientación de la pieza en un ángulo de 30 grados con el eje de carga durante la prueba de fatiga acelerada. </p><p class="elsevierStylePara"><img src="315v12n03-13155844fig2.jpg" alt="Figura 2 (derecha) Perfiles de esfuerzo escalonado desarrollado a partir de una carga única media hasta la ruptura en el grupo con Ti (imagen superior) y con Zr (imagen inferior). "></img></p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold">Figura 2 </span>(derecha) Perfiles de esfuerzo escalonado desarrollado a partir de una carga única media hasta la ruptura en el grupo con Ti <span class="elsevierStyleBold">(imagen superior) </span>y con Zr <span class="elsevierStyleBold">(imagen inferior)</span>. </p><p class="elsevierStylePara"><img src="315v12n03-13155844fig3.jpg" alt="Figura 3 Secciones de las imágenes de las piezas fracturadas. (a) Sección medial-distal de un pilar e implante de Ti tras ruptura grave. (b) Aumento de la figura 3 a que muestra las zonas de fractura (flechas de línea continua). También se aprecian las zonas de doblamiento del implante y el pilar (flechas discontinuas). (c y d) Fractura de un pilar de Ti en la parte del cono morse (flecha continua). Apréciese la colocación del tornillo interno (asterisco). (e y f) Fracturas múltiples de un pilar de Zr (flechas continuas)."></img></p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold">Figura 3 </span>Secciones de las imágenes de las piezas fracturadas. <span class="elsevierStyleBold">(a) </span>Sección medial-distal de un pilar e implante de Ti tras ruptura grave. <span class="elsevierStyleBold">(b) </span>Aumento de la figura 3 a que muestra las zonas de fractura (flechas de línea continua). También se aprecian las zonas de doblamiento del implante y el pilar (flechas discontinuas). <span class="elsevierStyleBold">(c y d) </span>Fractura de un pilar de Ti en la parte del cono morse (flecha continua). Apréciese la colocación del tornillo interno (asterisco). <span class="elsevierStyleBold">(e y f) </span>Fracturas múltiples de un pilar de Zr (flechas continuas).</p><p class="elsevierStylePara"><img src="315v12n03-13155844fig5.jpg" alt="Figura 4 Microscopia electrónica de barrido que representa un pilar de Zr fracturado tras 50.000 ciclos y una carga de 400 N. (a) Se observa encrespación compresiva en la zona de compresión (asterisco). Apréciese que se han unido dos líneas de fractura a una más larga en el área de compresión (flecha abierta). (b)Imagen en aumento. Se aprecia el origen de la fractura (flecha continua) determinado por la dirección de las líneas de rotura (flechas discontinuas)."></img></p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold">Figura 4 </span>Microscopia electrónica de barrido que representa un pilar de Zr fracturado tras 50.000 ciclos y una carga de 400 N. <span class="elsevierStyleBold">(a) </span>Se observa encrespación compresiva en la zona de compresión (asterisco). Apréciese que se han unido dos líneas de fractura a una más larga en el área de compresión (flecha abierta). <span class="elsevierStyleBold">(b)</span>Imagen en aumento. Se aprecia el origen de la fractura (flecha continua) determinado por la dirección de las líneas de rotura (flechas discontinuas).</p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold">Resultados </span></p><p class="elsevierStylePara">Las cargas monotónicas de ruptura fueron de 1.475 ± 625 N con Ti y de 690 ± 430 N con Zr. Las pruebas de esfuerzo escalonado de Ti se interrumpieron a 70.000 ciclos y con una carga de 900 N sin que se produjeran fracturas completas, aunque se observaron deformaciones en algunas piezas, lo cual se consideró como fallo (figuras 3a a 3d). En las pruebas de esfuerzo escalonado del Zr, ocho piezas sobrevivieron y siete fallaron por ruptura del pilar (figuras 3e y 3f).</p><p class="elsevierStylePara">El origen de la fractura y la propagación de la grieta se investigaron utilizando un microscopio electrónico de barrido (figura 4). La fiabilidad calculada en el grupo de Zr a 50.000 ciclos con una carga de 175 N fue de 0,83 (intervalo de confianza bilateral del 90 %: 0,96 - 0,42) y con una carga de 300 N, de 0,18 (intervalo de confianza bilateral del 90 %: 0,53 -0,10). Por su parte, en el grupo de Ti, la fiabilidad con cargas de 400 N e inferiores fue de 1,00 (intervalo de confianza bilateral del 90 %: 1,00 - 0,93), indicando una diferencia significativa (Tabla 1). </p><p class="elsevierStylePara"><img src="315v12n03-13155844fig4.jpg" alt="Tabla 1 Fiabilidad de los pilares de Ti y Zr a 50.000 ciclos y bajo una determinada carga"></img></p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold">Discusión </span></p><p class="elsevierStylePara">La metodología empleada estaba diseñada para simular la masticación mediante cargas cíclicas con separaciones del estilete de la corona. La decisión de utilizar 50.000 a 70.000 ciclos se basó en estudios previos de fatiga hertziana por contacto, en los que se manifestaron daños en el rango entre 10<span class="elsevierStyleSup">4 </span>y 10<span class="elsevierStyleSup">6 </span>ciclos<span class="elsevierStyleSup">6</span>. Efectuar las pruebas hasta 1.000.000 ciclos habría prolongado enormemente el tiempo de pruebas.</p><p class="elsevierStylePara">La ruptura por fatiga de los pilares de Zr se produjo en el rango de 200 a 400 N. Ninguna de las piezas examinadas con el perfil agresivo superó las pruebas (n = 4), mientras quesobrevivieron todas las piezas examinadas con el perfil moderado (n = 5). En el perfil leve, se fracturaron cuatro piezas y sobrevivieron dos (n = 6). En cuanto al aspecto acumulativo, la distribución y el análisis sugieren que, con los ciclos de 70.000 y las cargas aplicadas, la fatiga causa una reducción de la resistencia. Al someter al grupo de Zr a 50.000 ciclos, la fiabilidad se redujo conforme aumentaba la carga, mientras que, en el grupo de Ti, no se produjeron fallos en el rango de 200 a 400 N (fiabilidad = 1,00). Los pilares de Zr acumularon daños desde cargas ocasionales en el rango de 175 N o superiores, mientras que esto no se produjo en los pilares de Ti hasta cargas superiores a 400 N, lo que indica la resistencia comparativa superior del sistema metálico.</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. En el examen de fatiga, la zona de fallos de los pilares de Zr se sitúa en el rango de 250 a 400 N y depende de la agresividad de la prueba de esfuerzo escalonado.</p><p class="elsevierStylePara">La fiabilidad de los pilares de Zr con 50.000 ciclos se redujo considerablemente de 0,93 o del 93 % bajo 175 N a 0,18 o un 18 % bajo 300 N. </p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold">Agradecimientos </span></p><p class="elsevierStylePara">Los autores quieren expresar su agradecimiento al profesor Timothy, Bromage, del Department of Biomaterials and Biomimetics, New York University College of Dentistry (NYUCD), por su apoyo en la obtención de las imágenes por microscopio electrónico de barrido y microscopio óptico. La microscopia se efectuó por cortesía del Materials Research Center, Department of Biomaterials and Biomimetics, NYUCD, y con fondos aportados por la Foundation for Human Health and Evolution. Marotta Dental Studio preparó las coronas incisivas metálicas. Finalmente, también quieren agradecer a Elizabeth Clark, del Department of Biomaterials and Biomimetics, NYUCD, su apoyo en los trabajos editoriales.</p><hr></hr><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold">Correspondencia: </span>Dr M.E. Mitsias,<br></br> 29 Marasli Street, Kolonaki, Athens, Greece 10676. Fax: 30-210-7219-010.<br></br> e-mail: <a href="mailto:mmitsias@msn.com" class="elsevierStyleCrossRefs">mmitsias@msn.com</a></p>" "pdfFichero" => "315v12n03a13155844pdf001.pdf" "tienePdf" => true "tieneResumen" => true "resumen" => array:2 [ "es" => array:1 [ "resumen" => "Se han examinado la resistencia a la fractura y la fiabilidad frente a fatiga acelerada de los sistemas de pilares de metal y de zirconio. Se restauraron implantes con pilares de titanio (Ti, n = 9) o de zirconio (Zr, n = 18) con coronas metálicas. Las cargas se aplicaron como carga monotónica hasta la ruptura, o como ciclos de movimiento bucal utilizando un método de pruebas de step-stress accelerated life (vida acelerada con esfuerzos escalonados). En el momento del fallo, las cargas monotónicas ascendían a 1,475 ± 625 N con Ti y a 690 ± 430 N con Zr. En el grupo de Ti, se interrumpieron las pruebas de esfuerzo escalonado con 70.000 ciclos y una carga de 900-N sin que se hubieran dado fracturas. En el grupo con Zr, sometido a una carga máxima de 400 N, sobrevivieron ocho piezas y fallaron siete. La resistencia y la fiabilidad de los pilares de Ti fueron significativamente superiores a las registradas en los de Zr." ] "en" => array:1 [ "resumen" => "The fracture strength and accelerated fatigue reliability of metal and zirconia abutment systems were tested. Implants with either titanium (Ti, n = 9) or zirconia abutments (Zr, n = 18) were restored with metal crowns. 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Información del artículo
ISSN: 11399791Idioma original: Español
Datos actualizados diariamente
año/Mes | Html | Total | |
---|---|---|---|
2024 Noviembre | 7 | 2 | 9 |
2024 Octubre | 40 | 6 | 46 |
2024 Septiembre | 36 | 5 | 41 |
2024 Agosto | 36 | 6 | 42 |
2024 Julio | 21 | 8 | 29 |
2024 Junio | 48 | 2 | 50 |
2024 Mayo | 33 | 7 | 40 |
2024 Abril | 29 | 6 | 35 |
2024 Marzo | 33 | 9 | 42 |
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2024 Enero | 39 | 6 | 45 |
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2023 Julio | 36 | 11 | 47 |
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2022 Junio | 17 | 11 | 28 |
2022 Mayo | 20 | 10 | 30 |
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2022 Marzo | 16 | 11 | 27 |
2022 Febrero | 23 | 6 | 29 |
2022 Enero | 18 | 12 | 30 |
2021 Diciembre | 20 | 18 | 38 |
2021 Noviembre | 42 | 5 | 47 |
2021 Octubre | 46 | 13 | 59 |
2021 Septiembre | 39 | 9 | 48 |
2021 Agosto | 41 | 4 | 45 |
2021 Julio | 18 | 7 | 25 |
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2020 Junio | 4 | 2 | 6 |
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2020 Abril | 12 | 4 | 16 |
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