Manuel Ruiz Agenjo

La implantología ha supuesto un importantísimo avance en la odontología a la hora de poder restaurar prostodónticamente la pérdida dentaria. A diferencia de la naturaleza del diente, formado en una sola pieza, con un componente radicular y coronario, que al sufrir cualquier patología (desgaste, rotura, etc.), su intervención siempre afectará al pronóstico de futuro de la pieza completa; en el implante, al tratarse de dos piezas totalmente diferenciadas: el implante y la parte protética, las cuales son unidas mecánicamente por un tornillo, cualquier problema que surge a la hipótesis no debe afectar al implante.

Esto que, en principio, es una ventaja se puede convertir en problema, si falla el apriete del tornillo.

Si a esta necesidad de apriete de que no se afloje con la función y que, a su vez, se pueda desapretar cuando sea necesario, además le añadimos la dificultad de que este tornillo deba unir materiales de distintas características (titanio, zirconio, Cr–Co, metales preciosos, etc.), no nos queda más remedio que estudiar todas las posibilidades mecánicas de los tornillos en las diferentes versiones del mercado, como son: el tornillo de titanio, el tornillo de oro y el tornillo de titanio + arandela de oro (figura 1).

Además, vemos que protéticamente se puede resolver de dos maneras: con el atornillado directo de la prótesis al implante (figura 2) y el atornillado de un pilar y cementar a éste a prótesis (figura 3).

Resumen
En la actualidad, la solución odontológica clínicamente más favorable a la pérdida de dientes es la implantología de esta técnica. Su constante evolución está permitiendo que la pérdida de uno o varios dientes, tras un tratamiento implanto–protésico, no conlleve para el paciente una disminución en su calidad de vida, estética y función.

El desapriete del tornillo —sistema de unión entre implante y prótesis—, además del inconveniente para el paciente que deberá asistir con urgencia a la clínica, puede estropear el sistema antirrotatorio que incorpora el implante. Por ello, la incorporación del mejor sistema de antiafloje posible será una garantía del futuro de la prótesis.

En el presente artículo se testarán las posibilidades de afloje en dos versiones: una, con metodología de ensayos del mismo componente (titanio, titanio), realizada por el grupo de Ciencias de la Ingeniería de los Materiales de la Universidad de Cantabria y, una segunda versión, en la que en la metodología de ensayos existirá la variable entre el comportamiento de titanio, zirconio, metal precioso y el propio titanio, realizado por la Escuela de Formación Profesional de Grado Superior Maestría Dental de Cantabria.

Metodología de ensayos: Versión 1
Se han realizado 18 ensayos: seis por cada uno de los tres tipos de tornillos de implantes dentales, obteniéndose curvas que relacionan el número de ciclos y el aflojamiento del par de apriete de unión del implante. Más concretamente, para cada uno de los tipos de tornillo, se han realizado tres ensayos a 5.000 ciclos de carga y otros tres ensayos a 2.000.000 de ciclos de descarga. En todos los casos los tornillos fueron apretados mediante una llave dinamométrica con par de apriete inicial de 20 Ncm.

Siguiendo la normativa 1, los ensayos se fijaron con una resina epoxi endurecida, con una inclinación de 30º ± 1º, al objeto de que quedasen sometidos a cargas de flexo compresión mediante la aplicación de una carga vertical (figura 4).

La resina epoxi, en este caso, simula la fijación aportada en boca entre implante y hueso. Las cargas aplicadas fueron de tipo variable según onda sensorial, siendo la carga de compresión mínima de 80 kN y la máxima de 800 kN [relación de 1 a 10 siguiendo (1)]. La frecuencia de aplicación de las cargas cíclicas es de 20 Hz. Al finalizar los ciclos de carga, se comprobó en cada uno de los 18 ensayos el aflojamiento de par de apriete inicial.

Resultados
A continuación se muestran las curvas de interpolación, que relacionan el número de ciclos y el par de apriete residual (en porcentaje) de los diferentes tipos de implantes (figura 5).

Como puede observarse, el comportamiento de la prótesis atornillada con tornillo de titanio y arandela de oro es muy similar al de la prótesis con tornillo de oro, con pérdidas de torque semejantes entre sí. En todo caso, sensiblemente inferiores a las producidas en las prótesis atornilladas con tornillo de titanio.

En todos los casos se puede observar que la pérdida de par de apriete se produce fundamentalmente en los 500.000 primeros ciclos, con una estabilización a partir de ese momento. Análogamente, en la figura 6 y la tabla 1, se muestra el par de apriete residual (porcentaje de par existente frente al par inicial) frente al número de apriete.

Se observa cómo en 500.000 ciclos el mayor par residual de apriete medio es más preciso en la alternativa con arandela de oro, alcanzando el 83,50% frente al 80,17% de la alternativa con tornillo de oro, y ya lejos, con posibilidad de afloje completo y un 71,83%, la alternativa de titanio.

Con el fin de estudiar los mecanismos que explican el comportamiento diferencial observado entre las distintas alternativas (en principio, ocasionado por el gripado de los contactos oro–titanio), se ha llevado a cabo un análisis SEM (Scanning Electron Microscopy) sobre alguno de los ensayos realizados.

Se ha constatado que, efectivamente, se produce una fricción importante entre el oro y el titanio, con transferencia de oro del tornillo a la rosca del implante, debida a fenómenos de desgaste adhesivo; mientras que en el caso de la arandela, la transferencia del oro es sobre la cabeza del tornillo de apriete. Las figuras 7, 8 y 9 corresponden a la tipología de ensayo con arandela tras 2 millones de ciclos.

Como se observa en las figuras 7, 8 y 9, la fuerte fricción experimentada en el contacto oro–titanio, con transferencia de oro de la arandela al tornillo y a la base de la prótesis, ha ocasionado que la arandela de oro —notablemente más blanda que el tornillo— haya sufrido un bruñimiento que evita, de esta forma, el desapriete. La figura 10 muestra cómo el tornillo de titanio del mismo ensayo apenas ha sufrido daño. Por el contrario, la figura 11 muestra cómo en el tornillo de titanio, tras el ensayo, existe un importante daño en los filetes del mismo.

Finalmente, la figura 12 muestra un tornillo de oro, tras el ensayo de 2 millones de ciclos, en el cual se observan pequeños daños en los filetes. A este efecto hay que añadir, no obstante, el hecho de que el oro apenas tiene límite elástico, por lo que el proceso del torque inicial le va a producir deformaciones plásticas, en tanto que en el titanio esas deformaciones son elásticas (recuperables), es decir, en el tornillo de oro no se aprecia un desgaste significativo, pero se encuentra con deformaciones plásticas (permanentes) elevadas.

En definitiva, en la solución con la arandela de oro, esta última asume el daño mecánico ocasionado por el proceso de fatiga, quedando el tornillo de titanio en perfectas condiciones. En tanto que en la solución con tornillo de oro, es este último quien produce el daño mecánico (en forma de deformación plástica), quedando comprometida su viabilidad para seguir funcionando.

Metodología de ensayo: Versión 2
Se realizará la prueba de apriete combinando materiales (zirconio, titanio y metal precioso) con variable de tornillo de apriete (oro, titanio y titanio + arandela de oro). Este ensayo es realizado con pinza de retención y fresado continuo a 19.800 rpm y torque de 20 Ncm durante un periodo de 500.000 cargas de vibración y arrastre en máquina Fresart de Artiglio (figura 13).

Los primeros ensayos se realizan con pilar de titanio y las tres variantes de tornillo, observándose los resultados en la tabla 2 y en las figuras 14 y 15.

En la tabla 2 observamos que los resultados obtenidos son prácticamente iguales a los alcanzados mediante la Versión 1 de ensayos.

Los siguientes ensayos se realizan con pilar de zirconio y las tres variables de tornillos, observándose los resultados en la tabla 3 y en las figuras 16 y 17.

En los siguientes ensayos observamos un importante descenso, siendo extremo en la variable de atornillar con titanio en los pilares de zirconio, por lo que no es recomendable su utilización por el riesgo de desapriete que conlleva y arriesgando la integridad del sistema antirrotatorio del implante al permitir este aflojamiento la fricción entre el zirconio (1.200 mega pascales de dureza) contra el titanio.

Por último, observamos los ensayos realizados sobre el pilar de metal precioso apretado con las tres variantes de tornillo (véanse la tabla 4 y las figuras 18 y 19).

Conclusiones
La conclusión fundamental, obtenida tras los estudios recogidos en este informe, es que la solución con arandela genera pérdidas de apriete sensiblemente inferiores a la solución de titanio y muy similares a la solución con tornillo de oro. En todos los casos, la pérdida de apriete sd produce fundamentalmente en los primeros 500.000 ciclos de carga, produciéndose una ralentización de tal pérdida a partir de dicho número de ciclos, tanto en la solución con arandela como en la solución con tornillo de oro. Su mejor comportamiento viene dado por un mayor rozamiento de contacto y por un mecanismo de desgaste adhesivo.

Además, se ha observado que en el caso de la alternativa con la arandela de oro, el tornillo de titanio tiene un daño mínimo tras el proceso de fatiga, mientras que en la alternativa con tornillo de oro, éste sufre deformaciones permanentes (de tipo plástico) importantes. Este hecho hace que el desmontaje de prótesis con arandela de oro sea más factible con las prótesis con tornillo de oro, dado que el tornillo de titanio de la primera es reutilizable. Obsérvese en la figura 20 el esquema estructural del sistema de arandela de oro.

Artículo elaborado por:
Manuel Ruiz Agenjo

Técnico en prótesis dental
Director de la Escuela FP Superior Maestría Dental

Sergio Cicero González
Roberto Lacalle Calderón
David Fernández Rucoba
Grupo de Ciencias e Ingeniería de los Materiales
Universidad de Cantabria

Bibliografía
1. AENOR UNE–EN ISO 14801:2008. Odontología. Implantes. Ensayo de fatiga dinámica para implantes dentales endoóseos. (ISO 14801:2007)
2. F. J. Gil, A. Crespo, C. Aparicio, J. Peña, M. Marsal y J. A. Planell. Aflojamiento de tornillos de conexión implante dental – prótesis mediante simulación de cargas cíclicas masticatorias. Anales de la mecánica de la fractura, Vol. 20p. 491. 2003.

3. Stinenman R.W. A consistently well–behavaed method of interpolatio. Creative computing, julio 1980.

4. Brunsky J.B. Influence of biomechanil factors at the bone – biomaterial interface. Toronto (canada) 391-404. 1991.

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9. Chiche G.J., Pinault A. Considerations for fabrication of implant–suported posterior restorations. Int J Proshthodont 4:37-44. 1991.

10. Luc & Patric Rutten. Implant aesthetics.