Esfuerzos y deformaciones del hueso maxilar, las miniplacas y sus microtornillos de inserción durante la aplicación de fuerzas ortodónticas a través de un diseño de experimentos basado en un análisis de elementos finitos

Abstract

Las miniplacas se caracterizan por facilitar los movimientos dentales complejos en los tres planos del espacio y la aplicación de fuerzas simultáneas, su zona de inserción alejada de las raíces dentales hace que estas no representen un obstáculo para los movimientos. Existen miniplacas de diferentes formas y su elección comúnmente depende de la biomecánica ortodóntica a realizar. Sin embargo, las características biológicas de la zona receptora deben ser también tomadas en consideración para evitar daños a los tejidos. Objetivo: Determinar, mediante un diseño de experimentos con base en un análisis de elementos finitos, la configuración ideal de miniplaca, microtornillos de inserción, grosor de cortical, magnitud y dirección de fuerza que provoca menor estrés y deformación cuando son utilizadas como dispositivo de anclaje en ortodoncia. Sujetos y métodos: En el software Minitab® se crea un diseño de experimentos (DOE), que incluye las siguientes variables: miniplacas (“L” y “Y”), microtornillos de inserción (5-7mm) y hueso maxilar. Posteriormente se diseñan en SolidWorks los modelos de las estructuras anteriores y se realizan 128 simulaciones, correspondientes a las diferentes configuraciones que conforman el diseño factorial completo. Se aplicaron fuerzas simultáneas a las miniplacas de 1N y 2N, en angulaciones de 45° y 90° para simular la intrusión y distalización dental. Finalmente, las respuestas de cada simulación son registradas y se realiza la optimización de resultados para su análisis. Resultados: Los factores que más influyen para que se provoque estrés (esfuerzo) en las estructuras son la fuerza aplicada al orificio #1, seguido del tipo de miniplaca y dirección de la fuerza en el orificio #1, así como del tipo de miniplaca. Mientras que los factores que más influyen en la deformación (desplazamiento) son el tipo de miniplaca, la dirección de fuerza aplicada al orificio #1 y la magnitud de la fuerza aplicada al orificio #2. Conclusiones: La forma de la miniplaca influye en el estrés y deformación provocado por las fuerzas ortodónticas. El estrés disminuye cuando se utilizan microtornillos de mayor longitud. A mayor fuerza aplicada, mayor estrés y deformación provocada. Una miniplaca “L”, insertada con microtornillos de 7mm en una cortical de 1.6mm de grosor es la configuración ideal para evitar daño a los tejidos y TAD´s, si se aplican fuerzas de 1N en cada uno de los orificios de la miniplaca, en una angulación de 45º para el orificio anterior (#1) y de 90º para el orificio posterior (#2).