Comparative evaluation of two superstructures used for passivity tests on implant-supported prosthesis: a pilot study

Abstract

Introduction: In an implant-supported prosthesis, passivity should be considered the prime requisite, so a good and long-lasting mechanical stability and implant osseointegration can be guaranteed. The presence of total passivity is still a theoretical termination, once several distortions can occur in the fabrication stages of implant-supported prosthesis. This characteristic can be determined by clinical evaluation or more objective evaluation methods, using computational, analytical and experimental models. Recent studies have used Digital Image Correlation (DIC) for measuring micro-movements and surface strain distribution in implant-supported prosthesis. Our pilot study aims to evaluate the micro-movements and strain distribution on a stone superstructure (SS) and a resin superstructure (RS), on an implant-supported prosthesis, during pre-load torque, using the method of 3D Digital Image Correlation (DIC-3D). Materials and Methods: Three Screw-Line ConeLog® conical implants were embedded in acrylic resin and a Dual-phase one-step impression was made, to obtain a master cast. SS and RS were fabricated in the laboratory over the master cast and passivity was evaluated, at 10 and 20 N, with a hex screw driver connected to the torque wrench, using 3 methods: (1) Direct visual evaluation and applying the Sheffield Test; (2) Radiographic evaluation; (3) 3-D Digital Image Correlation (DIC-3D) and the software Vic- Snap 2010 and Vic-3D 2012. Results: Through direct visualization, Sheffield Test and radiographic evaluation, SS and RS were considered to have acceptable clinical passivity. In the DIC-3D evaluation, SS and RS show similar patterns of micro-movement in the U, V and W components and similar Von Mises strain distribution. For all three components, RS shows higher minimum and maximum values of micro-movement. In the U component, the highest values of micromovement registered for SS and RS are the micro-movements in the right direction. Conclusions: Both superstructures exhibit similar patterns of micro-movement and Von Mises strain distribution, in the DIC-3D evaluation. The followed tightening sequence influenced the micro-movement and Von Mises strain distribution. The higher values registered for RS are due to several physical properties, and comparing to SS, RS seems to be a worse superstructure for passivity tests. Introdução: Numa reabilitação implanto-suportada, a passividade deve ser considerada um requisito primordial para que haja uma duradoura estabilidade mecânica e a osteointegração seja garantida. A presença de total passividade continua a ser um termo teórico, pois podem surgir distorções ao longo das várias fases deste tipo de reabilitação. Esta característica pode ser determinada clinicamente ou recorrendo a métodos mais objectivos, através de modelos computacionais, analíticos e experimentais. Estudos recentes utilizam a Correlação de Imagem Digital (CID) para medição do deslocamento e distribuição de tensões na superfície de uma prótese implanto-suportada. O nosso estudo piloto tem como objectivo avaliar os micro-movimentos e distribuição de tensões numa sobrestrutura de gesso (SG) e numa de resina (SR), durante a pré-carga de torque, utilizando a Correlação de Imagem Digital 3D (CID-3D). Materiais e Métodos: Três implantes cónicos Screw-Line ConeLog® foram incluídos em resina acrílica e uma impressão Dual-phase de um passo foi realizada para se obter o modelo de trabalho. SG e SR foram fabricadas no laboratório sobre o modelo de trabalho e a passividade foi avaliada, aos 10 e 20N, com uma chave hexagonal conectada à chave de torque, utilizando 3 métodos: (1) Visualização directa e aplicação do Teste de Sheffield; (2) Avaliação radiográfica; (3) Correlação de Imagem 3D (CID-3D) e softwares Vic-Snap 2010 e Vic-3D 2012. Resultados: Através de visualização directa, Teste de Sheffield e avaliação radiográfica, SS e RS foram consideradas como clinicamente aceitáveis em termos de passividade. Na avaliação com CID-3D, SG e SR mostram padrões semelhantes de micromovimentos nos componentes U, V e W e padrões semelhantes de distribuição de tensões de Von Mises. Em todos os componentes, SR apresenta valores mínimos e máximos de micro-movimento mais elevados. No componente U, os valores mais altos de micromovimento para SG e SR foram os movimentos na direcção para a direita. Conclusões: Ambas as sobrestruturas apresentam padrões semelhantes de micromovimento e distribuição de tensões de Von Mises, através da avaliação com CID-3D. A sequência de apertos efectuada influenciou os micro-movimentos e distribuição de tensões de Von Mises. Os valores mais elevados registados para SR devem-se a várias propriedades físicas e, comparando com SG, SR aparenta ser uma sobreestrutura menos adequada para testes de passividade.