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ABSTRACT Objective: To compare the initial stress distribution and displacement on mandibular dentition using extra and inter-radicular mini-implants for arch distalization, by means of finite element analysis. Methods: For this study, two finite element models of the mandible were designed. The models consisted of periodontal ligament (PDL) and alveolar bone of all teeth until second molars. In the Case 1, bilateral extra-radicular buccal-shelf stainless steel mini-implants (10.0-mm length; 2.0-mm diameter) were placed between first and second permanent molars. In the Case 2, bilateral inter-radicular stainless steel mini-implants (10.0-mm length; 1.5-mm diameter) were placed between second premolar and first permanent molar. Power hook was attached between canine and first premolar at a fixed height of 8mm. In the two cases, 200g of distalization force was applied. ANSYS v. 12.1 software was used to analyze and compare von Mises stress and displacement in the mandibular dentition, PDL and bone. Results: Higher stresses were observed in mandibular dentition with the inter-radicular implant system. The amount of von Mises stress was higher for cortical bone (85.66MPa) and cancellous bone (3.64MPa) in Case 2, in comparison to cortical bone (41.93MPa) and cancellous bone (3.43MPa) in Case 1. The amount of arch distalization was higher for mandible in Case 1 (0.028mm), in comparison to Case 2 (0.026mm). Conclusion: Both systems were clinically safe, but extra-radicular implants showed more effective and controlled distalization pattern, in comparison to inter-radicular implants, in Class III malocclusion treatment.
RESUMO Objetivo: Comparar a distribuição da tensão inicial e o deslocamento na dentição inferior usando mini-implantes extra e inter-radiculares para distalização da arcada, por meio da análise de elementos finitos. Métodos: Dois modelos de elementos finitos da mandíbula foram criados, os quais consistiram de ligamento periodontal (PDL) e osso alveolar de todos os dentes até os segundos molares. No Caso 1, mini-implantes extra-radiculares de aço inoxidável (10,0 mm de comprimento; 2,0 mm de diâmetro) foram colocados bilateralmente na buccal-shelf entre o primeiro e o segundo molares permanentes. No Caso 2, mini-implantes de aço inoxidável inter-radiculares (comprimento de 10,0 mm; diâmetro de 1,5 mm) foram colocados bilateralmente entre o segundo pré-molar e o primeiro molar permanentes. Um Power hook foi preso entre o canino e o primeiro pré-molar a uma altura fixa de 8mm. Nos dois casos, foi aplicada força de distalização de 200g. O software ANSYS v. 12.1 foi usado para analisar e comparar a tensão de von Mises e o deslocamento na dentição inferior, ligamento periodontal e osso. Resultados: Maiores tensões foram observadas na dentição inferior com o sistema de implantes inter-radiculares. A quantidade de tensões de von Mises foi maior para osso cortical (85,66MPa) e osso esponjoso (3,64MPa) no Caso 2, em comparação com osso cortical (41,93MPa) e osso esponjoso (3,43MPa) no Caso 1. A quantidade de distalização da arcada inferior foi maior no Caso 1 (0,028 mm), em comparação com o Caso 2 (0,026 mm). Conclusão: Ambos os sistemas foram clinicamente seguros, mas os implantes extra-radiculares mostraram um padrão de distalização mais eficaz e controlado, em comparação com os implantes inter-radiculares, para tratamento da má oclusão de Classe III.
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ABSTRACT Objective: To analyze and compare the Von Mises stress and principal stress distribution in palatal bone around the palatal implant in lingual orthodontics (LiO) for single and double palatal implant systems with varying lengths of lever arm. Methods: Two groups were assessed: single (Group 1) and double (Group 2) palatal implant systems, which were further divided into two subgroups, based on lever arm length, for analyzing stress in the palatal bone around the implant. Hence, two 3D finite element models of bilateral maxillary first premolar extraction cases were constructed in each system. Lingual brackets (0.018-in slot) were positioned at the center of the clinical crown. In both systems, 150g of retraction force was applied, and ANSYS v. 12.1 software was used to analyze and compare stress in the palatal bone around the palatal implant. Results: In this study, higher stress was observed at the inner threaded interface of cortical bone. Magnitude of Von Mises stress was higher in Group 2 (0.63 MPa and 0.65 MPa) in comparison to Group 1 (0.29 MPa and 0.29 MPa). Similarly, magnitude of principal stress was higher in Group 2, in comparison to Group 1. Higher stress was observed in the apical region of the implant-bone interface of cancellous bone. Conclusion: This study concluded that the Von Misses stress as well as principal stress in the palatal bone were within the optimal limit in both groups. Finally, it can be concluded that both systems (single and double palatal implant) were safe for the patients in clinical use of 150g of retraction force.
RESUMO Objetivo: Analisar e comparar as tensões de Von Mises e a distribuição das tensões principais no osso palatino ao redor de implantes palatinos em Ortodontia Lingual (OL) para sistemas de implantes palatinos unitários ou duplos com comprimentos variados do braço de alavanca. Métodos: Foram delineados dois grupos para o presente estudo: Grupo 1 - com sistema de implante palatino unitário e Grupo 2 - com sistema de implantes palatinos duplos. Em seguida, os grupos foram divididos em dois subgrupos, com base no comprimento do braço de alavanca, para analisar as tensões no osso palatino ao redor do implante. Para cada sistema, foram construídos dois modelos 3D de elementos finitos (MEF) de casos com extração bilateral de primeiros pré-molares superiores. Braquetes linguais (slot 0,018") foram posicionados no centro das coroas clínicas. Nos dois sistemas, foram aplicados 150g de força de retração nos dentes anteriores, e o software ANSYS v. 12.1 foi usado para analisar e comparar as tensões no osso palatino ao redor dos implantes. Resultados: Foram observados maiores níveis de tensões na parte interna rosqueada no osso cortical. A magnitude das tensões de Von Mises foi maior no Grupo 2 (0,63MPa e 0,65MPa) em comparação ao Grupo 1 (0,29MPa e 0,29MPa). De forma semelhante, foi observada maior magnitude das tensões principais no Grupo 2 do que no Grupo 1. Maiores tensões foram observadas na região apical da interface osso/implante no tecido ósseo esponjoso. Conclusão: A tensões de Von Mises e as tensões principais no osso palatino ficaram dentro do limite ideal em ambos os grupos. Ambos os sistemas de implantes palatinos (unitário e duplo) foram seguros para o uso clínico em pacientes com força de retração de 150g.