Diseño biomecánico híbrido de implantes dentales: Integración de arquitecturas de rejilla de superficie mínima triplemente periódica sólida y gyroid para una distribución de estrés optimizada
Autores: Alemayehu, Dawit Bogale; Todoh, Masahiro; Huang, Song-Jeng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Diseño biomecánico híbrido de implantes dentales: Integración de arquitecturas de rejilla de superficie mínima triplemente periódica sólida y gyroid para una distribución de estrés optimizada
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales para aplicaciones biomédicas
Palabras clave
Implantología dental
Fabricación aditiva
Distribución de tensiones
Implantes enrejados
Eficacia biomecánica
Implantes híbridos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Antecedentes: La implantología dental ha evolucionado significativamente desde la introducción de la fabricación aditiva, que permite la reproducción de la arquitectura porosa del hueso natural para mejorar la compatibilidad del tejido óseo y abordar problemas de distribución de estrés importantes para el éxito a largo plazo del implante. Los implantes dentales sólidos convencionales a menudo causan apantallamiento por estrés, lo que compromete la oseointegración y reduce la durabilidad. Objetivo: La investigación actual propone examinar la eficacia biomecánica de implantes de superficie mínima periódica triplemente periódica (TPMS) completamente y híbridos en diferentes tamaños de celdas para optimizar la distribución de estrés y mejorar la durabilidad del implante. Métodos: Este estudio evalúa seis implantes TPMS híbridos y completamente de gyroid, incluyendo diseños completamente enrejados con tres tamaños de celda: FLI_111 (1 mm x 1 mm x 1 mm), FLI_222 (2 mm x 2 mm x 2 mm) y FLI_333 (3 mm x 3 mm x 3 mm), y implantes TPMS híbridos de gyroid con cuellos sólidos en tamaños correspondientes: HI_111, HI_222 y HI_333. Para mejorar la estabilidad inicial, se añadió un diseño de rosca cuadrada en la parte inferior de ambos implantes de enrejado completamente y híbridos. Los diseños también incorporan conexiones anti-rotacionales para mejorar la fijación, y se someten a una comparación de viabilidad clínica con implantes contemporáneos. Para mejorar los diseños de enrejado, se utilizó análisis de elementos finitos (FEA) a través de nTopology (nTOP 4.17.3) para equilibrar rigidez y flexibilidad. Para examinar el rendimiento mecánico en condiciones realistas, se realizó una simulación de carga de masticación dinámica durante 1.5 s a través de tres ciclos. Resultados: Los hallazgos revelan que los implantes híbridos, particularmente HI_222, exhibieron características mecánicas mejoradas al reducir micromovimientos en la interfaz hueso-implante, mejorar la oseointegración y lograr una mejor distribución de estrés. Conclusiones: Al abordar el apantallamiento por estrés y mejorar el rendimiento del implante, este trabajo allana el camino para diseños de implantes personalizados, desarrollando tecnología dental y mejorando los resultados clínicos.
Descripción
Antecedentes: La implantología dental ha evolucionado significativamente desde la introducción de la fabricación aditiva, que permite la reproducción de la arquitectura porosa del hueso natural para mejorar la compatibilidad del tejido óseo y abordar problemas de distribución de estrés importantes para el éxito a largo plazo del implante. Los implantes dentales sólidos convencionales a menudo causan apantallamiento por estrés, lo que compromete la oseointegración y reduce la durabilidad. Objetivo: La investigación actual propone examinar la eficacia biomecánica de implantes de superficie mínima periódica triplemente periódica (TPMS) completamente y híbridos en diferentes tamaños de celdas para optimizar la distribución de estrés y mejorar la durabilidad del implante. Métodos: Este estudio evalúa seis implantes TPMS híbridos y completamente de gyroid, incluyendo diseños completamente enrejados con tres tamaños de celda: FLI_111 (1 mm x 1 mm x 1 mm), FLI_222 (2 mm x 2 mm x 2 mm) y FLI_333 (3 mm x 3 mm x 3 mm), y implantes TPMS híbridos de gyroid con cuellos sólidos en tamaños correspondientes: HI_111, HI_222 y HI_333. Para mejorar la estabilidad inicial, se añadió un diseño de rosca cuadrada en la parte inferior de ambos implantes de enrejado completamente y híbridos. Los diseños también incorporan conexiones anti-rotacionales para mejorar la fijación, y se someten a una comparación de viabilidad clínica con implantes contemporáneos. Para mejorar los diseños de enrejado, se utilizó análisis de elementos finitos (FEA) a través de nTopology (nTOP 4.17.3) para equilibrar rigidez y flexibilidad. Para examinar el rendimiento mecánico en condiciones realistas, se realizó una simulación de carga de masticación dinámica durante 1.5 s a través de tres ciclos. Resultados: Los hallazgos revelan que los implantes híbridos, particularmente HI_222, exhibieron características mecánicas mejoradas al reducir micromovimientos en la interfaz hueso-implante, mejorar la oseointegración y lograr una mejor distribución de estrés. Conclusiones: Al abordar el apantallamiento por estrés y mejorar el rendimiento del implante, este trabajo allana el camino para diseños de implantes personalizados, desarrollando tecnología dental y mejorando los resultados clínicos.