Effect of insertion angle on the stability of orthodontic mini-implants in a rabbit tibia model: A finite element analysis.

ABSTRACT

INTRODUCTION: Mini-implants are an alternative to traditional methods of anchorage in orthodontic treatment. However, there are still questions concerning their application, in particular, with the insertion angle. OBJECTIVE: To determine whether the angle of insertion of the mini-implant is a determining factor in their primary stability when they support orthodontic loads. MATERIALS AND METHODS: A finite element model (FEM) of tibia bone, spring and mini-implant was developed. The three-dimensional model of the rabbit tibia was constructed based on tomographic slices. The angles that were analyzed were 90°, 80°, 70°, 60°, 50°, 45°, 40°, and 30°. A horizontal force of 2 N applied to the head of the mini-implants was simulated. The von Mises stresses and displacements were determined using FEM. RESULTS: Von Mises stresses were lower for an insertion angle of 40° followed by 90° and 70°; likewise, the displacements of the mini-implants with respect to the spring were lower for the 40° angle followed by 90° and 70°, we found a statistically significant association between the insertion angle and displacement. CONCLUSION: All mini-implants underwent a degree of angulation and displacement; however, mini-implants inserted to the bone surface at 40° tend to have better primary stability, and they can withstand loads immediately.

RESUMEN

INTRODUCCIÓN: Los miniimplantes son una alternativa para los métodos de anclaje tradicionales en el tratamiento de ortodoncia. Sin embargo, existen interrogantes referentes a su uso, en particular en cuanto al ángulo de inserción. OBJETIVO: ­Determinar si el ángulo de inserción es un factor determinante en la estabilidad primaria de los miniimplantes cuando soportan cargas. MÉTODO: Se desarrolló un modelo tridimensional de elementos finitos del conjunto tibia, miniimplante y resorte a partir de cortes tomográficos; finalmente, el resorte fue modelado empleando elementos de contacto. Las angulaciones analizadas fueron 90°, 80°, 70°, 60°, 50°, 45°, 40° y 30°. Una fuerza de 2 N fue aplicada a los implantes. Se determinaron los esfuerzos de von Mises y los desplazamientos empleando elementos finitos. RESULTADOS: Los esfuerzos de von Mises fueron menores para un ángulo de inserción de 40°, seguido por los de 90° y 70°; de igual forma, los desplazamientos en los miniimplantes con respecto al resorte fueron menores para un ángulo de 40°, seguido por los de 90° y 70°. CONCLUSIÓN: Todos los miniimplantes presentaron un cierto grado de angulación y desplazamiento, pero los ­insertados en la superficie ósea a 40° tienden a presentar mejor estabilidad primaria y pueden ser inmediatamente sometidos a carga.