Comparación de la resistencia de tres sistemas cerámicos en tramos protésicos fijos anteriores. Análisis por elementos finitos

Abstract

ABSTRACT: The purpose of this study was to evaluate stress distribution on three-unit fixed partial dentures (FPD) in the anterior region, made of three ceramic systems with connector variations. The study was performed by the finite element method. Methods: four segments of FPD were modeled; three of them were made on ceramic systems: lithium disilicate, alumina, and zirconia, and the fourth model was of lithium disilicate with a connector of 9 mm2 in area. The modeling included three variables: elastic modulus, Poisson’s ratio, and ultimate tensile strength. An initial load of 200 N was applied and increased up to 1000 N calculating von Mises, maximum tensile, compressive, and shear stresses. Results and conclusions: all the ceramic systems showed a suitable behavior for FPDs in the anterior area; the structure’s elastic modulus influences stress behavior; if it is higher, it reduces stresses in feldspar ceramics and periodontal ligament. We noted that in presence of a connector of 16 mm2 in area, the periodontal ligament received greater stresses as a compensation effect, but they significantly decreased in the structure. By reducing the connector area to 9 mm2, the stresses increased to 48%, but did not reach yield strength when subjected to loads of 1000 N, providing the system with proper margin tolerance without fracturing.

RESUMEN: El propósito de este estudio fue evaluar mediante el método de elementos finitos, la distribución de los esfuerzos en prótesis parcial fija (PPF) de tres unidades en la zona anterior, elaborados en tres sistemas cerámicos con diferentes variaciones en los conectores. Métodos: se modelaron cuatro tramos de PPF; tres de estos representaron los sistemas cerámicos: disilicato de litio, alúmina y circona y un cuarto modelo de disilicato de litio con un conector de 9 mm2 de área. Las variables incluidas en el modelado fueron el módulo de elasticidad, la razón de Poisson y el último esfuerzo tensil. Se aplicó una carga inicial de 200 N hasta los 1000 N y fueron calculados los esfuerzos de von Mises, máximos tensiles, compresivos y cortantes. Resultados y conclusiones: todos los sistemas cerámicos presentaron un adecuado comportamiento para la elaboración de PPF en el sector anterior; el módulo elástico de la estructura influye en el comportamiento de los esfuerzos, al ser mayor, se genera disminución de los esfuerzos en la cerámica feldespática y el ligamento periodontal. Se evidenció que al tener un área de 16 mm2 en el conector, el ligamento periodontal recibió mayores esfuerzos como efecto de compensación, pero en la estructura se disminuyeron de forma significativa. Al reducir el área de los conectores a 9 mm2 se incrementaron los esfuerzos en 48%, pero no se alcanzó el límite de fluencia al someterlo a cargas de 1000 N, brindándole al sistema el adecuado margen de tolerancia sin fracturarse.