December 2011. A thesis submitted to the College of Dental Medicine of Nova Southeastern University of the degree of Master of Science in Dentistry. Background: Temporary anchorage devices (TADs) provide a versatile means by which orthodontic anchorage can be established without the need for patient compliance and complex force systems. Their use is predicated on their ability to remain stable throughout the course of treatment in which they are needed. This has been shown to be the result of "primary stability" which is achieved through mechanical interlocking of the screw threads with the surrounding bone immediately upon placement. Therefore, evaluating the factors that can either enhance or detract from the primary stability of TADs can serve to improve the predictability of their success. Objectives: The objectives of this study were to describe how variations in synthetic cortical bone thickness and the angle of force applied in relation to the long axis of TADs affects their stability in terms of pull-out strength, and to ascertain the perspectives of practicing orthodontists in the state of Florida on their experiences with temporary anchorage devices with regards to success and failure. Methods: For the bench top study, 90 1.5x8mm long neck Orthotechnology Spider Screws were randomly allocated to 9 groups of 10 TADs each. The 9 groups were established based on both the thickness of synthetic cortical bone (1.0, 1.5, and 2.0mm) and the angle of force vector applied relative to the long axis of the TADs (45, 90, and 1800). Pull-out testing was carried out by applying a force to the TADs via a universal testing machine (Instron, Canton, MA) at a rate of 2.0mm/minute. Real-time graphical and digital readings were recorded, with the forces being recorded in Newtons (N). Each miniscrew was subjected to the pull force until peak force values were obtained. For the 450 and 1800 tests, the force registered at the time-point of pull-out, or screw head movement of 1.5mm within the synthetic bone blocks. The determination of 1.5mm of movement was made due the dramatically erratic deflection observed by the digital and graphical readouts at precisely this point. For the survey portion of this study, A customized survey was developed for this study. The survey was composed of 12 questions, some of which were obtained from a questionnaire that was created by Buschang et al.54 The additional questions were devised by the members of this research project, with the aim of answering questions regarding the clinical experiences that practicing orthodontists experienced with TADs. Results: For the bench top study: Implants placed in 2.0mm of synthetic cortical bone and pulled at an angle of 1800 had the highest pull-out strength among all groups (258.38N), while those placed in 1.0mm of synthetic cortical bone and pulled at an angle of 900 exhibited the lowest (67.11N). When evaluated separately, a cortical bone thickness of 2.0 mm displayed the highest pull-out forces for the three angles of force application, and 1800 angle of force displayed the highest-pull-out forces for the three cortical bone thicknesses. Conversely, 1.0mm of cortical bone thickness displayed the lowest pull-out forces for the three angles of force application, and 900 angle of force displayed the highest-pull-out forces for the three cortical bone thicknesses. For the survey: The most important factor associated with TAD failure was cited as placement location by 45.7% (n=16) of respondents, while root proximity was cited as the least important factor by 35.3% (n=12) of respondents. For the site from which practitioners indicated that they experience the greatest success, 81.8% cited the palate, while 51.9% responded that they experience the highest failure rates for the posterior maxilla (distal to the cuspids). Conclusions: A synthetic cortical bone thickness of 2mm and pull forces applied parallel to the long axis of TADs resulted in the greatest resistance to pull-out.

Ce travail de thèse avait comme objectif l'amélioration des outils de planning préopératoire tridimensionnels (P3D) pour l'arthroplastie totale de la hanche. Lors de l'utilisation d'implants sans ciment, une bonne stabilité primaire est requise pour obtenir une ostéointégration satisfaisante. Pour cela, une sélection appropriée de la taille et de la position de la prothèse est indispensable. En utilisant des images scanner obtenues par tomographie à rayon X de la hanche des patients, le chirurgien peut se servir du P3D pour faire la sélection de l'implant et anticiper sa position finale. Aujourd'hui, les méthodes de planning disponibles ne fournissent pas de critère mécanique qui pourrait refléter la qualité du contact os-implant. Nous proposons une méthode pour l'amélioration du P3D basé sur une analyse vibratoire par éléments finis pour le calcul de paramètres mécaniques personnalisés et liés á la stabilité primaire. Nos résultats suggèrent que la réponse modale de la tige est très sensible aux changements de l'aire de contact et de la raideur apparente de l'interface os-implant. Une transition marquée du comportement modal associée à un ancrage plus ou moins bon a permis de définir des seuils qui pourraient potentiellement discriminer des implants stables et instables dans le cadre du planning. Nous avons aussi étudié l'effet de la procédure de râpage et son possible impact sur le P3D. L'effet de la râpe sur la microstructure de l'os à l'interface os-implant a été analysé ex-vivo à l'aide d'images de micro-scanographie. Une distribution spatiale de la raideur de l'os en contact avec l’implant a aussi été obtenue par indentation des mêmes pièces anatomiques. / This thesis work is concerned with the enhancement of three-dimensional preoperative planning (P3D) tools for total hip reconstruction. When cementless implants are used, primary stability is vital for a good osseointegration. For this, a correct selection of the size and position of the implant is necessary. The surgeon may use P3D based on the computed tomography scanner of the patient’s hip to optimally select the implant’s size and anticipate the final implant’s position. Available planning methods lack a mechanical criterion reflecting the actual quality of the bone-implant contact. In this work we propose a method to improve P3D using a vibrational finite element analysis to calculate patient-specific mechanical parameters representative of primary stability. We found that the modal response of the stem is very sensitive to changes of the area and apparent stiffness of the bone-implant interface. A clear transition between loose and tight contact allowed the definition of thresholds that could potentially discriminate between a stable and an unstable stem. We also studied the effect of the broaching procedure and its relevance for P3D. The effect of broaching on bone microstructure at the bone-implant interface was analyzed using cadaveric samples and micro-computed tomography. A mapping of the stiffness of bone in contact with the implant was obtained with indentation on the same cadaveric samples.

A estabilidade primária dos implantes odontológicos é determinante para a osseointegração e depende dos fatores qualidade, quantidade óssea e tipo de implante. O objetivo desse estudo foi avaliar a influência do formato de implantes convencionais e modificados e do tipo de substrato na estabilidade primária por meio da correlação de ensaios de desempenho e frequência de ressonância e análise microestrutural. No estudo foram utilizados 54 implantes Neodent®: 27 cilíndricos, sendo 9 hexágono externo (Titamax Ti Cortical - 4,0 mm x 11 mm), 9 hexágono interno (Titamax II Plus - 3,75 mm x 11 mm) e 9 cone morse (Titamax CM - 4,0 mm x 11 mm); e 27 implantes cônicos de 4,3 mm x 10 mm, sendo 9 hexágono externo (Alvim Ti), 9 hexágono interno (Alvim II Plus) e 9 cone morse (Alvim CM). Os implantes foram inseridos em osso artificial da marca Nacional® nas densidades de 15, 20 e 40 PCF e osso de costela suína. Para os ensaios de desempenho foi quantificado o torque de inserção com um torquímetro digital e a força máxima de arrancamento utilizando uma Máquina Universal de Ensaios. Para avaliar a frequência de ressonância foi utilizado o aparelho Ostell® e para a análise morfológica um Microscópio Eletrônico de Varredura, sob aumentos de 40 e 100 vezes. Após a realização dos ensaios com os implantes convencionais, os modelos Alvim CM e Titamax Ti Cortical (n=9) tiveram sua morfologia externa alterada com a prolongação dos chanfros desde o terço apical até o nível da plataforma protética e foram submetidos aos mesmos testes propostos para os parafusos originais. Verificada a normalidade dos dados utilizou-se o teste de análise de variância ANOVA, comparação de médias Tukey (α=5%) e correlação de Pearson. Para os implantes convencionais, o Alvim CM apresentou maior média em todos os ensaios realizados, sendo estatisticamente diferente dos implantes cilíndricos quando analisado o torque de inserção no osso (73,33 N.cm) e força de arrancamento na poliuretana de 40 PCF (910,36 N) e osso (553,79 N). Os implantes Titamax II Plus tiveram as menores médias, diferente estatisticamente dos cônicos quando analisado o torque de inserção (22,22 N.cm) e frequência de ressonância no osso (72,83 ISQ) e força de arrancamento na poliuretana de 40 PCF (61,97 N) e osso (86,40 N). A análise dos ensaios de desempenho e frequência de ressonância apresentou correlação moderada de acordo com o p de Pearson (0,30 a 0,70) e a comparação entre as fotomicrografias não mostrou alteração morfológica dos implantes. A modificação realizada no parafuso Alvim CM proporcionou um aumento significativo no torque de inserção (p=0,000), diminuição das médias de arrancamento (p=0,000) e manteve semelhança com as médias de frequência de ressonância (p=0,169) quando comparado ao implante convencional. O Titamax Ti modificado aumentou significativamente o torque de inserção (p=0,043) e provocou diminuição significativa para a frequência de ressonância (p=0,002) e ensaio de arrancamento (p=0,000). Conclui-se que o formato dos implantes interfere na estabilidade primária, sendo os implantes cônicos indutores de maior estabilidade. A análise de correlação das metodologias empregadas demonstrou a associação positiva das mesmas para complementação da análise da estabilidade primária / The primary stability of dental implants is critical for osseointegration and depends on factors quality, bone quantity and type of implant. The aim of this study was to evaluate the influence of conventional and modified implants and the type of substrate shape on primary stability through the correlation of performance tests and frequency of resonance and microstructural analysis. In the study 54 Neodent® implants were used: 27 cylindrical, 9 hexagonal (Titamax Ti Cortical - 4.0 mm x 11 mm), 9 internal hexagon (Titamax II Plus - 3.75 mm x 11 mm) and 9 morse taper (Titamax CM - 4.0 mm x 11 mm); and 27 tapered implants of 4.3 mm x 10 mm and 9 external hexagon (Alvim Ti), 9 internal hexagon (Alvim II Plus) and 9 morse taper (Alvim CM). The implants were inserted into artificial bone of National ® brand at densities of 15, 20 and 40 PCF and pork rib bone. For testing the performance was quantified insertion torque with a digital torque meter and the maximum pullout strength using a universal testing machine. To evaluate the resonance frequency was used Ostell ® device and the morphological parsing an Scanning Electron Microscope under increases of 40 and 100 times. After the tests with conventional implants, models CM Alvim and Titamax Cortical Ti (n=9) had their external morphology changed with the prolongation of the bevels from the apical to the level of prosthetic platform and underwent the same tests proposed for the original screws. Checked for normality of the data used in the test of ANOVA, Tukey comparison (α=5%) and Pearson correlation. For conventional implants, the CM Alvim showed higher average in all tests, with statistically different when analyzed cylindrical implant insertion torque on bone (73.33 N.cm) and pullout strength in polyurethane 40 PCF (910.36 N) and bone (553.79 N). Implants Titamax II Plus had the lowest average, statistically different when analyzed the tapered insertion torque (22.22 N.cm) and resonance frequency in bone (72.83 ISQ) and pullout strength in 40 PCF polyurethane (61.97 N) and bone (86.40 N). The analysis of the performance tests and had moderate resonance frequency correlation according op Pearson (0.30 to 0.70) and comparing the photomicrographs showed no morphological alteration of the implants. The modification made to the screw Alvim CM provided a significant increase in insertion torque (p=0.000), decrease of average pullout (p=0.000) and remained similar to the average resonance frequency (p=0.169) when compared to the implant conventional. The Titamax Ti modified significantly increased insertion torque (p=0.043) and caused a significant decrease in the resonance frequency (p=0.002) and pullout test (p=0.000). It is concluded that the shape of the implants interfere with the primary stability, with the inductors tapered implants stability. Correlation analysis of the methodologies used showed a possible association of these for further analysis of primary stability

Estabilidade primária adequada em densidades ósseas de resistências variadas é um dos fatores importantes para o sucesso da osseointegração. O objetivo deste estudo foi avaliar comparativamente a estabilidade inicial de diferentes tipos de implantes, utilizando cilindros ósseos padronizados de origem suína, de alta e baixa densidades, em modelo in vitro, por meio de Análises Tri-dimensionais (microtomografia computadorizada); Torque de Inserção e Ensaio de Arrancamento. Os cilindros ósseos foram preparados a partir de osso suíno, retirados do côndilo mandibular ou da cabeça do fêmur, e separados em 2 grupos: Grupo A: cilindros removidos da cabeça do fêmur (alta densidade óssea), e Grupo B: cilindros removidos do côndilo mandibular (baixa densidade óssea). Previamente aos procedimentos experimentais os cilindros ósseos foram certificados por meio de análises de imagens 2D e 3D, para garantir a uniformidade intra-grupos e distinção entre-grupos dos espécimes. Após a certificação, foram feitas microtomografias computadorizadas dos cilindros ósseos, para análise tridimensional de imagens prévia à instalação dos implantes, avaliando os seguintes parâmetros: Densidade Óssea Tridimensional (DOT); Separação Trabecular (STB); Porcentagem de Poros Abertos (PPA); Porcentagem de Poros Fechados (PPF) e Porcentagem de Porosidade Total (PPT). Esses parâmetros foram avaliados em três níveis ósseos (N1 interno às roscas do implante a ser instalado; N2 adjacente ao final das roscas até 0,5 mm destas; N distante 0,5 mm a 1,5 mm do final das roscas). Depois disso, foram selecionados 20 implantes (Titaniumfix®) de dois modelos, divididos em 4 grupos, cada um com 05 implantes: Grupo 1 (G1): Implante e-Fix HE instalado em cilindro ósseo de alta densidade; Grupo 2 (G2): Implante e-Fix HE instalado em cilindro ósseo de baixa densidade; Grupo 3 (G3): Implante e-Fix HE Silver instalado em cilindro ósseo de alta densidade; Grupo 4 (G4) : Implante e-Fix HE Silver instalado em cilindro ósseo de baixa densidade. A instalação dos implantes seguiu o protocolo recomendado pelo fabricante, e durante o procedimento foi feita a medida do torque de inserção. Após a instalação dos implantes, todos os cilindros ósseos foram submetidos a nova análise tridimensional com os mesmos parâmetros e níveis ósseos previamente descritos, e ao ensaio de arrancamento. Os resultados das análises tridimensionais mostraram diferenças estatisticamente significantes intra grupos nas situações pré- e pós-implantes para G3 e G4, em todos os níveis e para todos os parâmetros tomográficos. Observou-se também no Nível 2 diferenças estatisticamente significantes intra grupos para todos os grupos e todos os parâmetros. No nível 3, foi observado um comprometimento nos valores dos parâmetros DOT e PPA, eststisticamente significante para G1, G3 e G4, e numericamente pronunciado no G2 (Teste de Friedman, p<0,05). Os ensaios biomecânicos mostraram que os implantes instalados no G3 (e-Fix HE Silver) tiveram maior torque de inserção e maior resistência ao arrancamento quando comparados ao mesmo tipo de implante instalado no G4 e aos implantes do modelo e-fix HE instalados no G2 (teste de Friedman, p<0,05). Concluiu-se que a metodologia apresentada gera cilindros ósseos padronizados de alta e baixa densidades, o formato dos implantes e-Fix Silver mostrou melhores resultados nos testes biomecânicos e a densidade óssea radiográfica e tomográfica correlacionou-se à estabilidade primária. / This study comparatively evaluated the primary stability of two different implants, placed in standardized porcine bone cylinders of high and low density, analyzing 3D images (computerized micro tomography - micro-CT), insertion torque and pullout strength test. Bone cylinders were prepared from porcine bone and separated into 2 groups: cylinders removed from femur head (high density bone - HDB), and cylinders removed from mandibular condyle (low density bone - LDB). The bone cylinders were previously certificated to guarantee intra-groups standardization and between groups discrimination. Then, 3D analysis evaluated the following tomographic parameters of bone cylinders: Tridimensional bone density (BV/TV), Trabecular Separation (Tb.Sp); Percentage of closed pores (POcl); Percentage of open pores (POop); Percentage of total porosity (POtot). These parameters were evaluated in 3 bone levels (L1 - bone volume internal to the threads; L2 - immediately adjacent to the end of threads until 0.5 mm; L3 - 0.5 mm to 1.5 mm distant to the end of threads). Twenty implants (TitaniumFix®) from two different models were divided in 4 groups (5 implants each): Group 1 (G1) - e-Fix HE implant placed in HDB cylinder; Group 2 (G2) - e-Fix HE implant placed in LDB cylinder; Group 3 (G3) - e-Fix HE Silver implant placed in HDB cylinder; Group 4 (G4) - e-Fix HE Silver implant placed in LDB cylinder. During implant placement the insertion torque was recorded. Following implant installation, bone cylinders were evaluated by micro-CT, as previously described. After that, pullout strength test was performed. The results of 3D analysis showed pre- and post-implants intra-groups statistically significant differences for G3 and G4, in all evaluation levels and for all tomographic parameters. The analysis of L3 showed a significant decrease from pre to post-implant situation in BV/TV and PO.op for G1, G3 and G4. Group 3 showed the higher values for insertion torque and pullout strength test (for all analysis, Friedman Test, p<0.05). It was concluded that this methodology can produce standardized bone cylinders of high and low bone density, e-Fix Silver implants showed better results in biomechanical assays, and different implant designs can promote diverse effects, modifying the bone structure .

Estabilidade primária adequada em densidades ósseas de resistências variadas é um dos fatores importantes para o sucesso da osseointegração. O objetivo deste estudo foi avaliar comparativamente a estabilidade inicial de diferentes tipos de implantes, utilizando cilindros ósseos padronizados de origem suína, de alta e baixa densidades, em modelo in vitro, por meio de Análises Tri-dimensionais (microtomografia computadorizada); Torque de Inserção e Ensaio de Arrancamento. Os cilindros ósseos foram preparados a partir de osso suíno, retirados do côndilo mandibular ou da cabeça do fêmur, e separados em 2 grupos: Grupo A: cilindros removidos da cabeça do fêmur (alta densidade óssea), e Grupo B: cilindros removidos do côndilo mandibular (baixa densidade óssea). Previamente aos procedimentos experimentais os cilindros ósseos foram certificados por meio de análises de imagens 2D e 3D, para garantir a uniformidade intra-grupos e distinção entre-grupos dos espécimes. Após a certificação, foram feitas microtomografias computadorizadas dos cilindros ósseos, para análise tridimensional de imagens prévia à instalação dos implantes, avaliando os seguintes parâmetros: Densidade Óssea Tridimensional (DOT); Separação Trabecular (STB); Porcentagem de Poros Abertos (PPA); Porcentagem de Poros Fechados (PPF) e Porcentagem de Porosidade Total (PPT). Esses parâmetros foram avaliados em três níveis ósseos (N1 interno às roscas do implante a ser instalado; N2 adjacente ao final das roscas até 0,5 mm destas; N distante 0,5 mm a 1,5 mm do final das roscas). Depois disso, foram selecionados 20 implantes (Titaniumfix®) de dois modelos, divididos em 4 grupos, cada um com 05 implantes: Grupo 1 (G1): Implante e-Fix HE instalado em cilindro ósseo de alta densidade; Grupo 2 (G2): Implante e-Fix HE instalado em cilindro ósseo de baixa densidade; Grupo 3 (G3): Implante e-Fix HE Silver instalado em cilindro ósseo de alta densidade; Grupo 4 (G4) : Implante e-Fix HE Silver instalado em cilindro ósseo de baixa densidade. A instalação dos implantes seguiu o protocolo recomendado pelo fabricante, e durante o procedimento foi feita a medida do torque de inserção. Após a instalação dos implantes, todos os cilindros ósseos foram submetidos a nova análise tridimensional com os mesmos parâmetros e níveis ósseos previamente descritos, e ao ensaio de arrancamento. Os resultados das análises tridimensionais mostraram diferenças estatisticamente significantes intra grupos nas situações pré- e pós-implantes para G3 e G4, em todos os níveis e para todos os parâmetros tomográficos. Observou-se também no Nível 2 diferenças estatisticamente significantes intra grupos para todos os grupos e todos os parâmetros. No nível 3, foi observado um comprometimento nos valores dos parâmetros DOT e PPA, eststisticamente significante para G1, G3 e G4, e numericamente pronunciado no G2 (Teste de Friedman, p<0,05). Os ensaios biomecânicos mostraram que os implantes instalados no G3 (e-Fix HE Silver) tiveram maior torque de inserção e maior resistência ao arrancamento quando comparados ao mesmo tipo de implante instalado no G4 e aos implantes do modelo e-fix HE instalados no G2 (teste de Friedman, p<0,05). Concluiu-se que a metodologia apresentada gera cilindros ósseos padronizados de alta e baixa densidades, o formato dos implantes e-Fix Silver mostrou melhores resultados nos testes biomecânicos e a densidade óssea radiográfica e tomográfica correlacionou-se à estabilidade primária. / This study comparatively evaluated the primary stability of two different implants, placed in standardized porcine bone cylinders of high and low density, analyzing 3D images (computerized micro tomography - micro-CT), insertion torque and pullout strength test. Bone cylinders were prepared from porcine bone and separated into 2 groups: cylinders removed from femur head (high density bone - HDB), and cylinders removed from mandibular condyle (low density bone - LDB). The bone cylinders were previously certificated to guarantee intra-groups standardization and between groups discrimination. Then, 3D analysis evaluated the following tomographic parameters of bone cylinders: Tridimensional bone density (BV/TV), Trabecular Separation (Tb.Sp); Percentage of closed pores (POcl); Percentage of open pores (POop); Percentage of total porosity (POtot). These parameters were evaluated in 3 bone levels (L1 - bone volume internal to the threads; L2 - immediately adjacent to the end of threads until 0.5 mm; L3 - 0.5 mm to 1.5 mm distant to the end of threads). Twenty implants (TitaniumFix®) from two different models were divided in 4 groups (5 implants each): Group 1 (G1) - e-Fix HE implant placed in HDB cylinder; Group 2 (G2) - e-Fix HE implant placed in LDB cylinder; Group 3 (G3) - e-Fix HE Silver implant placed in HDB cylinder; Group 4 (G4) - e-Fix HE Silver implant placed in LDB cylinder. During implant placement the insertion torque was recorded. Following implant installation, bone cylinders were evaluated by micro-CT, as previously described. After that, pullout strength test was performed. The results of 3D analysis showed pre- and post-implants intra-groups statistically significant differences for G3 and G4, in all evaluation levels and for all tomographic parameters. The analysis of L3 showed a significant decrease from pre to post-implant situation in BV/TV and PO.op for G1, G3 and G4. Group 3 showed the higher values for insertion torque and pullout strength test (for all analysis, Friedman Test, p<0.05). It was concluded that this methodology can produce standardized bone cylinders of high and low bone density, e-Fix Silver implants showed better results in biomechanical assays, and different implant designs can promote diverse effects, modifying the bone structure .

No description available.

A estabilidade primária dos implantes odontológicos é determinante para a osseointegração e depende dos fatores qualidade, quantidade óssea e tipo de implante. O objetivo desse estudo foi avaliar a influência do formato de implantes convencionais e modificados e do tipo de substrato na estabilidade primária por meio da correlação de ensaios de desempenho e frequência de ressonância e análise microestrutural. No estudo foram utilizados 54 implantes Neodent®: 27 cilíndricos, sendo 9 hexágono externo (Titamax Ti Cortical - 4,0 mm x 11 mm), 9 hexágono interno (Titamax II Plus - 3,75 mm x 11 mm) e 9 cone morse (Titamax CM - 4,0 mm x 11 mm); e 27 implantes cônicos de 4,3 mm x 10 mm, sendo 9 hexágono externo (Alvim Ti), 9 hexágono interno (Alvim II Plus) e 9 cone morse (Alvim CM). Os implantes foram inseridos em osso artificial da marca Nacional® nas densidades de 15, 20 e 40 PCF e osso de costela suína. Para os ensaios de desempenho foi quantificado o torque de inserção com um torquímetro digital e a força máxima de arrancamento utilizando uma Máquina Universal de Ensaios. Para avaliar a frequência de ressonância foi utilizado o aparelho Ostell® e para a análise morfológica um Microscópio Eletrônico de Varredura, sob aumentos de 40 e 100 vezes. Após a realização dos ensaios com os implantes convencionais, os modelos Alvim CM e Titamax Ti Cortical (n=9) tiveram sua morfologia externa alterada com a prolongação dos chanfros desde o terço apical até o nível da plataforma protética e foram submetidos aos mesmos testes propostos para os parafusos originais. Verificada a normalidade dos dados utilizou-se o teste de análise de variância ANOVA, comparação de médias Tukey (&alpha;=5%) e correlação de Pearson. Para os implantes convencionais, o Alvim CM apresentou maior média em todos os ensaios realizados, sendo estatisticamente diferente dos implantes cilíndricos quando analisado o torque de inserção no osso (73,33 N.cm) e força de arrancamento na poliuretana de 40 PCF (910,36 N) e osso (553,79 N). Os implantes Titamax II Plus tiveram as menores médias, diferente estatisticamente dos cônicos quando analisado o torque de inserção (22,22 N.cm) e frequência de ressonância no osso (72,83 ISQ) e força de arrancamento na poliuretana de 40 PCF (61,97 N) e osso (86,40 N). A análise dos ensaios de desempenho e frequência de ressonância apresentou correlação moderada de acordo com o p de Pearson (0,30 a 0,70) e a comparação entre as fotomicrografias não mostrou alteração morfológica dos implantes. A modificação realizada no parafuso Alvim CM proporcionou um aumento significativo no torque de inserção (p=0,000), diminuição das médias de arrancamento (p=0,000) e manteve semelhança com as médias de frequência de ressonância (p=0,169) quando comparado ao implante convencional. O Titamax Ti modificado aumentou significativamente o torque de inserção (p=0,043) e provocou diminuição significativa para a frequência de ressonância (p=0,002) e ensaio de arrancamento (p=0,000). Conclui-se que o formato dos implantes interfere na estabilidade primária, sendo os implantes cônicos indutores de maior estabilidade. A análise de correlação das metodologias empregadas demonstrou a associação positiva das mesmas para complementação da análise da estabilidade primária / The primary stability of dental implants is critical for osseointegration and depends on factors quality, bone quantity and type of implant. The aim of this study was to evaluate the influence of conventional and modified implants and the type of substrate shape on primary stability through the correlation of performance tests and frequency of resonance and microstructural analysis. In the study 54 Neodent® implants were used: 27 cylindrical, 9 hexagonal (Titamax Ti Cortical - 4.0 mm x 11 mm), 9 internal hexagon (Titamax II Plus - 3.75 mm x 11 mm) and 9 morse taper (Titamax CM - 4.0 mm x 11 mm); and 27 tapered implants of 4.3 mm x 10 mm and 9 external hexagon (Alvim Ti), 9 internal hexagon (Alvim II Plus) and 9 morse taper (Alvim CM). The implants were inserted into artificial bone of National ® brand at densities of 15, 20 and 40 PCF and pork rib bone. For testing the performance was quantified insertion torque with a digital torque meter and the maximum pullout strength using a universal testing machine. To evaluate the resonance frequency was used Ostell ® device and the morphological parsing an Scanning Electron Microscope under increases of 40 and 100 times. After the tests with conventional implants, models CM Alvim and Titamax Cortical Ti (n=9) had their external morphology changed with the prolongation of the bevels from the apical to the level of prosthetic platform and underwent the same tests proposed for the original screws. Checked for normality of the data used in the test of ANOVA, Tukey comparison (&alpha;=5%) and Pearson correlation. For conventional implants, the CM Alvim showed higher average in all tests, with statistically different when analyzed cylindrical implant insertion torque on bone (73.33 N.cm) and pullout strength in polyurethane 40 PCF (910.36 N) and bone (553.79 N). Implants Titamax II Plus had the lowest average, statistically different when analyzed the tapered insertion torque (22.22 N.cm) and resonance frequency in bone (72.83 ISQ) and pullout strength in 40 PCF polyurethane (61.97 N) and bone (86.40 N). The analysis of the performance tests and had moderate resonance frequency correlation according op Pearson (0.30 to 0.70) and comparing the photomicrographs showed no morphological alteration of the implants. The modification made to the screw Alvim CM provided a significant increase in insertion torque (p=0.000), decrease of average pullout (p=0.000) and remained similar to the average resonance frequency (p=0.169) when compared to the implant conventional. The Titamax Ti modified significantly increased insertion torque (p=0.043) and caused a significant decrease in the resonance frequency (p=0.002) and pullout test (p=0.000). It is concluded that the shape of the implants interfere with the primary stability, with the inductors tapered implants stability. Correlation analysis of the methodologies used showed a possible association of these for further analysis of primary stability

L' arthroplastie de la hanche par prothèse non cimentée est une solution couramment employée pour les patients rencontrant des problèmes du système locomoteur. Une telle solution présente toutefois un inconvénient majeur, souligné par tous les utilisateurs : le manque de stabilité primaire de la prothèse. Or, cette faiblesse peut provoquer des complications graves, voire l'échec de l'opération chirurgicale. Par conséquent, parvenir à une bonne fixation primaire est un point crucial de ce type d'opération chirurgicale pour assurer cliniquement une satisfaction à court et long terme.Dans le but de mieux appréhender cette problématique centrale, une piste préopératoire a été adoptée. Un modèle éléments finis permettant de décrire le comportement mécanique du système couplé « os-prothèse non cimentée : DePuy Corail® » a été développé et validé par des expérimentations in vitro. Puis, pour tenir compte de la forte variabilité des paramètres du modèle, inhérente à la nature même du problème, une modélisation stochastique de ces derniers a été introduite et une stratégie mécano-probabiliste proposée, destinée d'une part à quantifier en termes probabilistes l'effet sur la réponse des incertitudes affectant les paramètres du modèle, et d'autre part à évaluer la stabilité primaire du système os-prothèse en contexte fiabiliste. La mise en oeuvre pratique de cette approche a été réalisée à l'aide d'outils numériques basés sur la méthode de Monte-Carlo standard et une procédure de collocation stochastique.L'originalité du travail présenté réside avant tout dans la proposition d'une méthodologie probabiliste capable de prendre en compte les incertitudes dans la problématique de la stabilité primaire des prothèses de hanche non cimentées. Elle tient également dans la potentialité de cette méthodologie à être facilement transplantable en contexte industriel. / The hip arthroplasty with cementless hip prosthesis is a solution usually used for the patients suffering the problems of the musculoskeletal system. However, such a solution has a major disadvantage, pointed by all users : the lack of primary stability of the prosthesis. This weakness can cause serious complications or failure of the surgery. Therefore, to achieve a good primary fixation is a crucial point of this type of surgery to ensure a short and a long term clinical satisfaction. In order to better understand this central issue, a preoperative track is adopted. A finite element model to describe the mechanical behavior of the coupled system " femur-cementless prosthesis : DePuy Corail® "has been created and validated by the experiments in vitro. Then, in order to take into account the high variability of model parameters, inherent to the nature of the problem, the stochastic modeling of random input parameters has been introduced and a mechanical-probabilistic strategy has been proposed, on the one hand to quantify, in probabilistic terms, the effect, on the response, of the uncertainties affecting the input parameters of the model, and on the other hand to evaluate the primary stability of the bone-prosthesis system in reliability context. The practical implementation of this approach is realized by using the numerical tools based on the standard Monte Carlo method and the stochastic collocation procedure. The originality of the work presented is primarily in the proposition of a probabilistic methodology capable of taking into account the uncertainties in the problem of primary stability of cementless hip prostheses. It also lies in the potentiality of this methodology to be transplantable easily in industrial context.

O objetivo deste estudo foi avaliar comparativamente a estabilidade primária e a longevidade de implantes de zircônia (Y-TZP) e titânio (Grau IV) após ciclagem termomecânica (CTM). Foram obtidos 40 implantes de cada material que foram instalados em osso artificial e separados em grupos (n=10) segundo o material, a realização de ciclagem termomecânica e o ensaio realizado: Titânio - G1 (ensaio de torque de remoção); G2 (ensaio de arrancamento); G3 (CTM + ensaio de torque de remoção); G4 (CFTM + ensaio de arrancamento); e Zircônia - G5 (ensaio de torque de remoção); G6 (ensaio de arrancamento); G7 (CTM + ensaio de torque de remoção); G8 (CTM + ensaio de arrancamento). O equipamento de ciclagem mecânica foi configurado com carga de 133 N, frequência de 120 ciclos por minuto (2 Hz), totalizando 2.000.000 ciclos em cada espécime. A ciclagem térmica foi realizada com temperatura entre 5ºC, 37ºC e 55ºC. Após os ensaios mecânicos, os resultados foram submetidos à análise estatística (2-way ANOVA, teste de Bonferroni, p<0,05) e verificou-se que houve diferença estatisticamente significante (p<0,05) entre os implantes de titânio e zircônia, independente do tratamento utilizado, tanto para o torque de remoção quanto para a foça máxima de arrancamento. Os implantes de titânio mostraram maiores valores de torque de remoção e força de arrancamento comparado aos implantes de zircônia (p<0,05). Verificou-se também que a ciclagem termomecânica foi significante apenas para o ensaio de arrancamento quando utilizados implantes de titânio. Conclui-se que a estabilidade primária de implantes de titânio foi maior do que implantes de zircônia e que a ciclagem termomecânica foi um fator significativo apenas para a longevidade dos implantes de titânio. / The aim of this study was to assess comparatively the primary stability and longevity of zirconia (Y-TZP) and titanium (Grade IV) implants after thermomechanical cyclic (CTF). Forty implants to each material were obtained, installed in artificial bone and separated into groups (n=10) according to the material, the conducting of thermomechanical cyclic and the test submitted: Titanium - G1 (removal torque); G2 (pullout test); G3 (CTF + removal torque); G4 (TCF + pullout test); Zirconia - G5 (removal torque); G6 (pullout test); G7 (CTF + removal torque); G8 (CTF + pullout test). The mechanical cyclic testing machine was programmed to apply a load of 133 N, frequency of 120 cycles per minute (2 Hz) and a total of 2,000,000 cycles in each specimen. The thermocycling was set with a temperature between 5°C, 37ºC and 55ºC. After the mechanical tests, the data were subjected to statistical analysis (2-way ANOVA, Bonferroni test, p <0,05) and the results showed statistically significant difference (p <0.05) between zirconia and titanium implants, regardless of treatment used, for both removal torque and pullout tests. Titanium implants showed higher removal torque and pullout strength, which was statistically significant (p <0,05) compared with zirconia implants. It was also found that the thermomechanical cyclic was only significant for pullout test when used titanium implants. It was concluded that primary stability of titanium implants is higher than zirconia implants and the thermomechanical cyclic was a significant factor only for the longevity of titanium implants.

O objetivo deste estudo foi avaliar comparativamente a estabilidade primária e a longevidade de implantes de zircônia (Y-TZP) e titânio (Grau IV) após ciclagem termomecânica (CTM). Foram obtidos 40 implantes de cada material que foram instalados em osso artificial e separados em grupos (n=10) segundo o material, a realização de ciclagem termomecânica e o ensaio realizado: Titânio - G1 (ensaio de torque de remoção); G2 (ensaio de arrancamento); G3 (CTM + ensaio de torque de remoção); G4 (CFTM + ensaio de arrancamento); e Zircônia - G5 (ensaio de torque de remoção); G6 (ensaio de arrancamento); G7 (CTM + ensaio de torque de remoção); G8 (CTM + ensaio de arrancamento). O equipamento de ciclagem mecânica foi configurado com carga de 133 N, frequência de 120 ciclos por minuto (2 Hz), totalizando 2.000.000 ciclos em cada espécime. A ciclagem térmica foi realizada com temperatura entre 5ºC, 37ºC e 55ºC. Após os ensaios mecânicos, os resultados foram submetidos à análise estatística (2-way ANOVA, teste de Bonferroni, p<0,05) e verificou-se que houve diferença estatisticamente significante (p<0,05) entre os implantes de titânio e zircônia, independente do tratamento utilizado, tanto para o torque de remoção quanto para a foça máxima de arrancamento. Os implantes de titânio mostraram maiores valores de torque de remoção e força de arrancamento comparado aos implantes de zircônia (p<0,05). Verificou-se também que a ciclagem termomecânica foi significante apenas para o ensaio de arrancamento quando utilizados implantes de titânio. Conclui-se que a estabilidade primária de implantes de titânio foi maior do que implantes de zircônia e que a ciclagem termomecânica foi um fator significativo apenas para a longevidade dos implantes de titânio. / The aim of this study was to assess comparatively the primary stability and longevity of zirconia (Y-TZP) and titanium (Grade IV) implants after thermomechanical cyclic (CTF). Forty implants to each material were obtained, installed in artificial bone and separated into groups (n=10) according to the material, the conducting of thermomechanical cyclic and the test submitted: Titanium - G1 (removal torque); G2 (pullout test); G3 (CTF + removal torque); G4 (TCF + pullout test); Zirconia - G5 (removal torque); G6 (pullout test); G7 (CTF + removal torque); G8 (CTF + pullout test). The mechanical cyclic testing machine was programmed to apply a load of 133 N, frequency of 120 cycles per minute (2 Hz) and a total of 2,000,000 cycles in each specimen. The thermocycling was set with a temperature between 5°C, 37ºC and 55ºC. After the mechanical tests, the data were subjected to statistical analysis (2-way ANOVA, Bonferroni test, p <0,05) and the results showed statistically significant difference (p <0.05) between zirconia and titanium implants, regardless of treatment used, for both removal torque and pullout tests. Titanium implants showed higher removal torque and pullout strength, which was statistically significant (p <0,05) compared with zirconia implants. It was also found that the thermomechanical cyclic was only significant for pullout test when used titanium implants. It was concluded that primary stability of titanium implants is higher than zirconia implants and the thermomechanical cyclic was a significant factor only for the longevity of titanium implants.