Estudio in vitro del torque de inserción en diferentes modelos de huesos con diferentes tornillos de paso.

Bruno Orlando, DDS1/Antonio Barone, DDS, PhD2/Thierry M. Giorno, DDS3 / Luca Giacomelli, PhD4/Paolo Tonelli, MD, DDS5/Ugo Covani, MD, DDS6

Finalidad: Los cirujanos ortopédicos utilizan diferentes tipos de tornillos para la fijación de huesos. Considerando que el hueso cortical duro requiere un tornillo con un paso fino, en el hueso esponjoso suave un campo más amplio podría ayudar a prevenir los micromovimientos y pueden dar lugar a una mayor estabilidad del implante. El objetivo de este estudio fue validar la hipótesis de que los implantes de paso fino son apropiados para implantes de hueso cortical y los de paso ancho son apropiados para el hueso esponjoso. Materiales y Métodos: Implantes de paso ancho y de paso fino se insertan tanto en hueso duro (D1 y D2) y hueso blando (D3 y D4), que fue simulado por bloques experimentales separadas de espuma rígida de poliuretano celular. Una serie de sitios de inserción en bloques experimentales D1-D2 y D3-D4 se prepararon utilizando taladros de 1,5 mm y 2,5 mm. El torque final requerido para insertar cada implante se registró. Resultados: Los implantes de paso ancho muestran un mayor torque de inserción (20% más que los implantes de paso fino) en el hueso esponjoso y por lo tanto eran más adecuados que los implantes de paso fino. Conclusión: es más apropiado utilizar un diseño de paso fino para los implantes, en conjunción con una osteotomía de 2,5 mm, en el hueso cortical denso (D1 o D2), mientras que se recomienda elegir un diseño de paso ancho para los implante conjuntamente con un sitio de osteotomía 1,5 mm, en el hueso más blando (D3 o D4).

Internacional Journal of Maxillofacial ORAL IMPLANTES 2010; 25:883-887

Palabras clave: el hueso esponjoso, hueso cortical, la estabilidad del implante, el torque de inserción, la echada del tornillo.

Varias intervenciones quirúrgicas ortopédicas implican el uso de tornillos de hueso. Los tornillos se insertan en el hueso esponjoso para la fijación de fracturas en zonas de epífisis de sellado y metafisarias y en vértebras de la columna para restaurar la estabilidad a una espina fracturada o inestable, la fijación rígida con tornillos, generan compresión a través del sitio de la fractura, aumenta la estabilidad, por lo que la reparación ósea puede ocurrir a través de hueso primario o directo (sin formación de callo). La fuerza de fijación se ve afectada principalmente por el diseño del tornillo y propiedades de los materiales, así como las propiedades biomecánicas del interfaz hueso -tornillo. La característica distintivos similares que caracteriza los distintos tipos de tornillos de fijación es el paso de la rosca. Paso de rosca se refiere a la distancia entre los hilos adyacentes. Tornillos corticales están diseñados con un paso menor, lo que permite un mayor número de hilos para mantener el hueso muy denso, mientras que los tornillos de hueso esponjoso tienen

un paso grande a causa de la necesidad de participar ampliamente espaciados. La calidad de la interfaz del tornillo y hueso se ha estudiado en relación con otras estudios que investigan la resistencia en relación a la fuerza de arranque de los diferentes diseños, así como el torque de inserción analizado y se ha concluido que las dos características se correlacionan es concebible que la calidad y la magnitud de hueso y, como consecuencia, la estabilidad del implante, se podría predecir con el valor de la fuerza de inserción.

Tabla 1 Torques de inserción de Implantes Dentales de paso fino y paso ancho

tono de Implante / Tipo de hueso

Diámetro osteotomía (mm)

Torque de inserción (Ncm)…………………..1 2 3

Torque medio (Ncm)

Paso FinoD1–D2

D1-D2

D3–D4

D3–D4

Paso Ancho D1–D2

D1–D2

D3–D4

D3–D4

1.5

2.5

1.5

2.5

1.5

2.5

1.5

2.5

NA NA NA

54.2 55.6 52.4

NA NA NA

12.0 11.8 11.4

96.2 97.0 98.0

55.0 52.6 57.2

33.0 24.8 31.8

15.0 14.0 15.2

NA

54.1

NA

11.7

97.1

54.9

29.9

14.7

La estabilidad primaria se considera que desempeñan un papel fundamental en el éxito de la oseointegración de los implantes dentales. Depende de la calidad del hueso y la cantidad, la geometría del implante, y la técnica del sitio de preparación. La estabilidad de los implantes puede ser medido por un número de diferentes propiedades. Un método de ensayo clínico no invasivo es el torque de inserción, que registra la fuerza necesaria para asentar un implante y proporciona información valiosa sobre la calidad del hueso. Los resultados de estudios recientes sugieren que existe una fuerte correlación entre el torque de inserción y los valores de fuerza de arranque del implante, y, en el ámbito

clínico, dicha correlación se cree extensamente para ser un buen predictor de la estabilidad primaria del implante. Por otra parte, una investigación reciente que evalúa los parámetros de supervivencia de los implantes restaurados individuales informó que el torque de inserción puede afectar al implante su supervivencia e indicar la carga inmediata de implantes dentales si torque de inserción es apropiada. Como se describió anteriormente, el logro de un mayor torque de inserción está probablemente relacionado con la consecución de una fuerte fijación primaria. Debido a estas razones, el torque de inserción podría ser investigado para determinar si los implantes dentales con diferentes pasos de rosca pueden lograr la oseointegración en calidades diferentes de hueso. Es probable que los implantes con un lanzamiento más amplio podrían adaptarse mejor a la morfología ósea y garantizar una mayor estabilidad inicial en hueso esponjoso (D3 y D4). Por el contrario, un implante dental de paso mas fino puede ser más adecuado para hueso más denso, tal como D1 y D2. El presente estudio trata de validar la hipótesis de que los implantes de paso fino son apropiadas para D1 y D2 (es decir, más densa) del hueso y que implantes de paso ancho son adecuados para D3 y D4 (es decir, más esponjoso) de los huesos.

MÉTODOSLos diferentes diseños de implantes probados en este estudio (implantes dentales Milo, de Intra-Lock Internacional) se mecanizaron los implantes en forma de tornillo de titanio con un tope de O-Ball incorporado en el cuerpo del implante, neered-ingeniería para la estabilización a largo plazo de la mandíbula y en el tejido maxilar apoyados por las dentaduras. Fueron 13 mm de longitud y 3,0 mm de diámetro. La longitud de la espiga no roscada (la distancia entre el tornillo de ejecución de salida y la cabeza del tornillo) fue de 2 mm. Dos perfiles de rosca de los implantes dentales se compararon: los implantes de paso fino (FP; pitch 0,762 mm) y los implantes de paso ancho (WP; pitch 1,016 mm). Los implantes se insertaron tanto en hueso denso (D1 y D2) y hueso esponjoso (D3 y D4), que se simuló mediante el uso de bloques experimentales separadas de espuma de poliuretano celular rígida. La espuma de poliuretano se utilizó en un intento de prevenir el sesgo causado por las variaciones en la calidad del hueso; se considera un material estándar para la realización de experimentos mecánicos con implantes. Bloques de poliuretano rígidas han sido validados por la Sociedad Americana para el Ensayo de Materiales que tienen propiedades mecánicas similares a las de hueso esponjoso humano y se han utilizado ampliamente en diferentes densidades para simular los huesos en varios estudios in vitro.

Una serie de sitios de inserción se prepararon en los bloques experimentales D1-D2 y D3-D4: 12 sitios en cada bloque con un taladro de 1,5 mm de pilotaje (Intra-Lock fresa piloto) y 12 sitios en cada bloque con un 2.5-mm de perforación final (Intra-Lock final Perforar), según lo recomendado por el fabricante. Uno de los implantes (FP o WP) se colocó en cada sitio. El asentamiento final de los implantes se realizó con una llave de torsión digital (digital Tonichi Torque Wrench, TOHNICHI). El par de apriete final requerida para insertar cada implante se registró, y cada ensayo se repitió tres veces.

Cuatro pruebas diferentes se realizaron en el bloque experimental D1-D2: inserción de FP implante en el lecho de 1,5 mm, la inserción de FP implante en el lecho de 2,5 mm, la inserción de implantes WP en el sitio de 1,5 mm, y la inserción de WP implante en el sitio de 2,5 mm. Los mismos cuatro ensayos se realizaron en el bloque-experimental D3-D4.

RESULTADOSLa Tabla 1 presenta los resultados de todas las pruebas y los torques de inserción pro-medio. Se observó que los implantes WP tenían un diseño de rosca más a la compresión en hueso de mala densidad: el torque medio de este implante insertado en un sitio de 2,5 mm del bloque de ex-perimental D3-D4 fue de aproximadamente 20% más alto que el par medio del implante FP en el mismo grupo experimental (14,7 frente a 11,7 Ncm).La inserción de implantes en los sitios de osteotomía de pequeño diámetro (1,5 mm) podría ser realizado solamente con el diseño WP. Por el contrario, el implante FP no se podría insertar en los sitios de osteotomía más pequeñas (Tabla 1).

DISCUSIÓNEl fenómeno de la oseointegración, demostrada por Branemark a finales de 1960, se definió por primera vez como un concepto histológico con hueso-implante contacto directo observable al microscopio óptico. Una nueva definición basada en la estabilidad del implante fue sugerido por Zarb y Albrektsson que describe la oseointegración como "un proceso mediante el cual se logra una fijación rígida clínicamente asintomáticos de materiales aloplásticos y mantenido en el hueso durante la carga funcional." La aplicación de este principio condujo al desarrollo de los sistemas de implantes dentales con un perfil característico hilo de FP, que se colocaron inicialmente en el hueso cortical de la zona frontal de las mandíbulas. Gracias a la propagación de la implantología y la mayor popularidad de las soluciones soportadas por implantes, la colocación de implantes se hizo posible para otras áreas de las mandíbulas con hueso de baja densidad y una mayor proporción de hueso medular.

Las causas de fracaso de los implantes durante el proceso de oseointegración incluyen la mala calidad y cantidad de hueso. Una revisión reciente trató de investigar más a fondo la ubicación del implante como uno de muchos factores en el éxito inicial o fracaso de los implantes dentales durante el periodo de oseointegración. Todos los informes examinados de acuerdo en que la tasa de supervivencia acumulada de los implantes en la mandíbula es ligeramente mayor que en el maxilar superior. La tasa de éxito de los implantes en la región anterior es generalmente más alta que en las regiones posteriores de los maxilares, sobre todo debido a la calidad de los huesos; había una diferencia de alrededor de 12% entre el maxilar anterior y posterior del maxilar y una diferencia de alrededor de 4% entre la zona interforaminal y la mandíbula posterior. Sobre la base de los informes de la literatura revisada, la zona que se extiende desde el segundo premolar a las placas pterigoides, ubicados en la base de los senos maxilares, ha sido la región menos exitosa de las mandíbulas para rehabilitación con implante en hueso que no es muy densa, a menudo es difícil de lograr anclaje favorable del implante. El diseño del implante elegido debe tender a aumentar la cantidad de contacto hueso-implante y habilitar el practicante

para lograr la estabilidad inicial del implante óptimo en lugares donde la densidad ósea no es la densidad ósea muy aventajosa y en gran medida la elección del diseño del implante, particularmente el paso rosca, ya que las roscas del tornillo proporcionan los medios por los que el tornillo es capaz de soportar el hueso. Hueso esponjoso blando (D3 y D4) tiene una baja densidad que está bien comunicado por pasos de tornillo de ancho. En contraste, en el hueso cortical duro (D1 y D2), un implante FP puede presentar capacidades de autoroscado, proporcionando una mejor estabilidad que los implantes WP.

Las grandes variaciones en la densidad, orientación trabecular, y las propiedades mecánicas del hueso esponjoso dentro y entre las muestras pueden ser un obstáculo para la prueba confiable de tornillos para huesos. Para aislar los efectos de los parámetros específicos relacionados con tornillos de esponjosa de las variaciones en las propiedades del material de hueso y la geometría, una espuma rígida unicelular fue seleccionado como un material de ensayo para la presente estudio. Los resultados de este estudio in vitro confirmaron que los implantes WP son más apropiados para hueso esponjoso D3 y D4. En particular, los implantes WP muestran una mayor (20% más que los implantes de PF) torque de inserción en D3 y D4 de hueso y por lo tanto eran más adecuadas para el hueso esponjoso que los implantes de PF. Es probable que la geometría particular de los implantes WP conduce a la compresión del hueso, lo que puede aumentar la cantidad de par de torsión necesario para la inserción. Esto podría conducir a mejorar la estabilidad primaria del implante. Los implantes WP muestran un toruqe de inserción mayor en el hueso D1-D2. Sin embargo, el apriete excesivo de un implante puede producir microfracturas de las roscas en el hueso alrededor del implante. La UEDA informaron de que un par máximo de inserción de 70 Ncm se ejerció sin causar una ruptura en el hueso. Sin embargo, el apriete de los tornillos a los altos niveles de torque puede causar daños al hueso circundante, lo que lleva a comprometer la participación de tejido óseo dañado esto deberá ser reemplazado de inmediato. El hueso de soporte, será reparado por resorción del tejido vieja herida y hueso nuevo tejido. El volumen de tejido nuevo, menos mineralizada en la interfaz hueso-implante lo afecta a la fuerza de la interfaz y puede causar preocupación más adelante en la proceso de curación.El comportamiento mecánico de tornillos en general depende de las características biomecánicas de la interfaz hueso-tornillo y se ve afectada por las características del propio tornillo. Por lo tanto, la longitud del implante, el paso de rosca, diseño de rosca, y el diámetro del implante pueden prediga en la calidad y la magnitud de la oseointegracion, junto con la orientación del tornillo, la densidad mineral ósea, y la técnica quirúrgica. Un paso menor permite un mayor número de hilos para enganchar el hueso denso. El aumento del terreno de juego debe proporcionar un área mayor de contacto entre el tornillo y un hueso menos denso, más porosa. Sin embargo, los efectos reportados de paso de rosca en la compra de hueso son inconsistentes. Este desacuerdo podría ser el resultado de la utilización de huesos humanos o animales con alta variación, pequeñas diferencias en el diseño del tornillo, o la falta de aislamiento de diseño individual.

Los resultados de este estudio indican que el terreno de juego afecta en gran medida la estabilidad del tornillo en el hueso de baja densidad. Tornillos con un paso ancho en general, muestran mejores resultados en ambos tipos de bloques (hueso de alta y baja densidad) en comparación con los implantes de PF, aunque los efectos del paso de rosca parecían ser menos importante en el hueso del huésped más densa.El aumento de la densidad del hueso o disminuyendo el tamaño del agujero piloto podría aumentar la resistencia de fricción entre las roscas de tornillo y el hueso. Para aumentar la estabilidad primaria de los implantes, algunos autores sugieren el uso de un diámetro de la broca final que es más pequeño que el diámetro de la implante. Los efectos de una discrepancia entre el tamaño del agujero piloto y el diámetro del tornillo fueron investigados en el presente estudio. El uso de una técnica de hueso de perforación de tamaño insuficiente dio lugar a los más altos valores de par, mejorando así la estabilidad primaria. En particular, el diseño de los implantes de PF no permitió que este implante que se inserta en un pequeño sitio de la osteotomía (1,5 mm) en el hueso ya sea duro o blando. Durante los experimentos de inserción, de hecho, las roscas del hueso. A la inversa, la forma del implante WP facilitó la inserción de este implante en pequeños sitios de osteotomía.

El presente estudio tiene varias limitaciones. En primer lugar, la aplicabilidad de los resultados experimentales sobre la base de espuma de poliuretano a las condiciones clínicas reales es una preocupación. El uso de espuma de poliuretano para simular condiciones clínicas es apoyada por el hecho de que las propiedades del material de la espuma de poliuretano fueron similares a las del hueso humano, de manera que este consistente y modelo representativo se podrían utilizar para imitación de hueso humano.El presente análisis se limitó a los aspectos mecánicos del torque de inserción del tornillo, mientras que la prueba más común de insuficiencia de tornillo es una prueba de extracción. La relación entre el torque de inserción del tornillo y fuerza de arranque sigue siendo controvertido. Sin embargo, muchos estudios han demostrado una estrecha relación entre el torque de inserción del tornillo y la fuerza de arranque. Sin embargo, la fuerza de arranque puede no es extrapolable con las conclusiones de este estudio, ya que la fuerza de extracción es el resultado de cizalla fracaso de las trabéculas, que se producen en la dirección axial, mientras que el par de inserción es causada por la resistencia de fricción entre las roscas de tornillo y el hueso y la compresión radial de las trabéculas.

CONCLUSIÓNDentro de todas las limitaciones de estos experimentos in vitro utilizando hueso simulada, parece más apropiado utilizar un diseño de paso fino para los implantes en conjunción con una osteotomía de 2,5 mm de diámetro en hueso cortical denso (tipo D1 o D2), mientras que en hueso esponjoso (tipo D3 o D4), un diseño de paso ancho para los implantes en relación con un sitio de osteotomía de 1,5 mm podría proporcionar una mejor fijación, que es importante para asegurar la estabilidad inicial del implante.