Universidade do Grande Rio Professor José de Souza Herdy

UNIGRANRIO

Jonathan Ribeiro da Silva

Avaliação Histomorfométrica de Implantes Dentários

Confeccionados em Titânio comercialmente puro Grau IV e

liga de Ti-6Al-4V Grau V.

Duque de Caxias

2014

Jonathan Ribeiro da Silva

Avaliação Histomorfométrica de Implantes Dentários

Confeccionados em Titânio comercialmente puro Grau IV e

liga de Ti-6Al-4V Grau V.

Dissertação apresentada à Universidade do

Grande Rio ``Professor José de Souza Herdy´´

como parte dos requisitos parciais para obtenção

do grau de Mestre em Odontologia.

Área de Concentração: Implantodontia

Orientador: Dr. Rodrigo Granato

Duque de Caxias

2014

CATALOGAÇÃO NA FONTE/BIBLIOTECA - UNIGRANRIO

S586a Silva, Jonathan Ribeiro da.

Avaliação histomorfométrica de implantes dentários confeccionados em

titânio comercialmente puro Grau IV e liga de Ti-6AI-4V Grau V / Jonathan

Ribeiro da Silva. - 2014.

19 f. : il. ; 30 cm.

Dissertação (mestrado em Odontologia) – Universidade do Grande Rio “Prof. José de Souza Herdy”, Escola de Ciências da Saúde, 2014. “Orientador: Prof. Rodrigo Granato.” Bibliografia: f. 17.

1. Odontologia. 2. Implantes dentários. 3. Osseointegração. 4. Titânio. I. Granato, Rodrigo. II. Universidade do Grande Rio “Prof. José de Souza Herdy.” III. Título.

CDD – 617.6

Agradecimentos

Aos meus pais, familiares, amigos e esposa pelo apoio e paciência durante a

realização deste trabalho.

Aos professores Charles Marin e Rodrigo Granato pela amizade, oportunidade,

conhecimento compartilhado, e orientação nos estudos e vida profissional, assim

como o professor Estevan Bonfante pela cobrança e exigência do aprimoramento.

Aos professores Nicolas Homsi, Hernando Valentim, Luiz Fernando Magacho,

e Fabrízio Albieri pela formação profissional e incentivo à atividade acadêmica.

Resumo

Objetivo: O objetivo deste estudo é realizar análise histomorfométrica da

interface de dois diferentes substratos de implantes, titânio comercialmente puro grau

IV, e liga de Ti-6Al-4V grau V.

Materiais e Métodos: Foram instalados 18 implantes modelo Duo de cada

substrato, com 10mm de comprimento e 4,6mm de diâmetro (Signo Vinces, Campo

Largo, Paraná, Brasil), em 18 cães machos da raça beagle. Após eutanásia em 1, 3 e

6 semanas os implantes foram submetidos à análise histomorfométrica sendo

mensurado contato osso-implante (BIC) e fração de área óssea formada (BAFO).

Resultados: Houve um aumento progressivo no BIC quando analisadas a 1ª,

3ª, e 6ª semana independente do substrato. O BAFO apresentou aumento da 1ª para

a 3ª semana, porem quando comparadas a 3ª e 6ª semana, a formação óssea

permaneceu praticamente inalterada. Não houve diferença histomorfométrica entre o

grau IV e grau V.

Conclusão: O grupo experimental e controle se apresentaram biocompatíveis

sem apresentar diferenças durante análise histomorfométrica, sendo necessários

estudos futuros para definir indicações clínicas na implantodontia para o substrato

avaliado.

Palavras – chave: Osseointegração, implantes dentários, titânio.

Abstract

Objective: The aim of this study is perform a histomorphometric analysis

between two different implants substrates available, grade IV (commercially pure

titanium) and grade V (alloy Ti-6Al-4V).

Materials and Methods: 18 implants of each alloy were installed in 18 male

beagle dogs. The implant length was 10 mm and 4.6 mm in diameter (Signo Vinces,

modelo Duo, Campo Largo, Paraná, Brazil). After euthanasia at 1, 3, and 6 weeks, the

implants were subjected to histomorphometric analysis.

Results: There was a progressive increase in BIC analyzed when the 1st, 3rd,

and 6th week independent of the substrate. The BAFO showed an increase from the

1st to the 3rd week, however when compared the 3rd and 6th week, bone formation

remained unchanged. There was no difference between the histomorphometric

analysis from grade IV and grade V.

Conclusion: The experimental and control groups presented no differences

biocompatible for histomorphometric analysis, future studies are needed to define the

clinical indications for implant dentistry rated substrate.

Keywords: Osseointegration, dental implants, titanium.

Lista de Ilustrações

Figura 1. A histologia de 1 semana do substrato grau IV. B histologia de 3

semanas demonstrando maior formação óssea. C histologia de 6 semanas do

substrato grau IV.

Gráfico 1. O gráfico 1 apresenta os valores do BIC do titânio grau IV e grau

V em relação ao tempo in vivo. Os asteriscos demonstram valores estatisticamente

semelhantes.

Gráfico 2. O gráfico 2 apresenta os valores do BIC do titânio grau IV e grau V

em relação ao tempo in vivo. Os asteriscos demonstram valores estatisticamente

semelhantes.

Lista de Tabelas

Tabela 1. Apresenta média e desvio padrão do BIC do titânio Grau IV e da

liga de titânio Grau V de acordo com o tempo e o número de animais em cada

grupo.

Tabela 2. Apresenta média e desvio padrão do BAFO do titânio Grau IV e da

liga de titânio Grau V de acordo com o tempo e o número de animais em cada

grupo.

Lista de Abreviaturas e Siglas

cm. - Centímetro

mm. - Milímetro.

µm. - Micrômetro.

BIC. - Bone implant contact. (contato osso implante)

BAFO. - Bone area fraction ocupated. (Fração de área óssea ocupada)

Sumário

1 Introdução ............................................................................................................. 10

2 Materiais e Métodos ............................................................................................. 11

3 Resultados ............................................................................................................ 13

4 Discussão ............................................................................................................. 14

5 Conclusão ............................................................................................................. 16

Referências Bibliográficas .................................................................................... 17

Anexos .................................................................................................................... 18

10

1 INTRODUÇÃO

O tratamento com implantes osseointegrados é considerado o padrão ouro

para reabilitação de pacientes com perdas dentárias, pois apresenta alta

previsibilidade alcançando taxas de sucesso de até 90% dependendo da técnica

utilizada.[1] Porem, até se chegar ao estágio atual a implantodontia evoluiu

lentamente. Os primeiros relatos na tentativa de se substituir um elemento dentário

são encontrados em 600 A.C., onde civilizações Maias utilizavam conchas e pedras

esculpidas manualmente. [2] Materiais como ouro, prata, vitalium, e tântalo também

participaram do processo evolutivo dos implantes até a descoberta do titânio e da

osseointegração. [2, 3] A primeira descrição do processo de união entre o osso e o

titânio foi relatada em 1951 por Gottlib S. Leventhal, onde parafusos de titânio foram

inseridos em fêmur de ratos para avaliar biocompatibilidade óssea entre o titânio e o

osso. Além de boa biocompatibilidade foi encontrada uma gradual união entre o osso

e o titânio conforme aumentava-se o tempo de remoção do parafuso (6,8 e 12

semanas), sendo sugerido então que esse material seria a escolha ideal para

próteses, pela biocompatibilidade e adesão ao osso. [4] Entretanto só em 1969, após

os trabalhos do professor Per Ingvar Branemark, ficou definido o processo de

osseointegração, onde uma conexão direta do ponto de vista estrutural e funcional

entre o osso vivo e organizado e a superfície de um implante sob carga mastigatória

é encontrada. [5]

Albrektsson e colaboradores em 1981 descreveram os pré-requisitos para se

conseguir a osseointegração, onde além do desenho do implante, tratamento de

superfície e tipo de osso do paciente, a utilização de um implante de titânio seria de

vital importância para o sucesso do tratamento. [6] Dentre os implantes atualmente

comercializados encontram-se os feitos de titânio grau IV (comercialmente puro), por

ser biocompatível e resistente a corrosão, e a liga Ti-6Al-4V grau V que apresenta

maior resistência a fadiga. [3] O objetivo deste estudo é realizar uma análise

histomorfométrica entre dois diferentes substratos de implantes disponíveis: titânio

comercialmente puro grau IV e liga de Ti-6Al-4V grau V.

11

2 MATERIAS E MÉTODOS

Neste estudo foram utilizados implantes cônicos osseointegráveis em liga Ti-

6Al-4V grau V e Titânio comercialmente puro grau IV, com 4,6 mm de diâmetro 10mm

de comprimento (Signo Vinces, modelo Duo, Campo Largo, Paraná, Brasil).

Foram utilizados 18 cães da raça beagle, machos, com aproximadamente 1,5

anos (com crescimento ósseo estabilizado) e em boas condições de saúde. Após

aprovação da Comissão de Ética no uso de animais da École Nationale Vétérinaire

d’Alfort (Paris/França), os animais foram mantidos por duas semanas antes dos

procedimentos já nas instalações que permaneceriam durante a pesquisa.

A área de eleição foi o rádio direito, onde 02 implantes foram instalados sendo

o posicionamento alternado em cada animal. Os implantes foram posicionados de

forma que pelo menos 1cm de distância fosse estabelecido entre eles. Foi realizada a

distribuição por animal, membro e sítio cirúrgico para os períodos de 1, 3 e 6 semanas

de reparo comparando implantes de titânio comercialmente puro grau IV, e Liga de Ti-

6Al-4V grau 5, resultando em um número de 6 implantes por grupo de avaliação por

tempo in vivo.

Todos os procedimentos cirúrgicos foram realizados sob anestesia geral. Os

cuidados pré-anestésicos incluíram administração intra-muscular (IM) de Sulfato de

Atropina (0.044mg/Kg) e Cloridrato de Xilasina (8mg/Kg). A anestesia geral foi

realizada pela administração IM de Cloridrato de Ketamina (15mg/Kg).

Foi realizada tricotomia, seguida de antissepsia do campo cirúrgico e regiões

adjacentes com solução a base de iodo. A incisão foi realizada na pele, com

aproximadamente 5cm de comprimento. Na sequência a musculatura foi dissecada, o

periósteo elevado e o rádio direito exposto.

Foram realizadas duas osteotomias distando pelo menos 1cm uma da outra

ao longo do rádio direito. A primeira fresagem foi realizada por uma broca piloto de

2mm de diâmetro em baixa rotação (1200 rpm) sob irrigação salina na profundidade

de 10mm. As fresagens subsequentes foram realizadas também em baixa rotação sob

irrigação salina seguindo a sequência determinada pelo fabricante (3,8mm e 4,6mm).

Os implantes foram inseridos com catraca manual do sistema.

Um parafuso de cobertura foi instalado sobre cada implante para evitar a

formação de um calo ósseo sobre os mesmos e um possível dano a interface

12

osso/implante durante a remoção deste calo. Para o fechamento tecidual foi utilizada

técnica de sutura por planos (vicryl 4.0 para camadas internas e nylon 4.0 para a pele).

A medicação pós-operatória incluiu antibióticos (Penicilina, 20.000UI/Kg) e

antiinflamatórios (Ketoprofeno, 1ml/5Kg) por um período de 48 horas. A eutanásia foi

realizada por overdose anestésica.

Durante a necropsia, o terço superior do membro inferior foi exposto por

delicada dissecação, o tecido mole removido por lâminas cirúrgicas e realizou-se a

avaliação clínica inicial dos implantes para verificar sua estabilidade. Se algum

implante estivesse clinicamente instável, este seria excluído do estudo.

Após a necropsia os rádios foram seccionadas em uma porção contendo os

dois implantes, e posteriormente, divididos em 02 blocos contendo um implante no

centro de cada bloco. As peças foram fixadas em solução de formalina a 10% durante

5 dias, desidratadas em uma sequência gradativa de soluções alcoólicas e embebidas

em resina à base de acrilato (Technovit 9100, KulzerGmbH, Germany). Através de

uma serra diamantada (Isomet 1000, Buehler, Lake Bluff, USA), foram obtidas

secções com aproximadamente 300µm de espessura. Estas secções foram coladas

a placas de acrílico e gradativamente polidas até uma espessura final de

aproximadamente 30 µm.

A porcentagem de contato osso/implante (BIC) e de fração areal ocupada por

osso (BAFO) foi determinada em 50x de magnificação (Leica DM4000, Wetzlar,

Germany) por um software específico. (Image J, NIH, Maryland, USA). O modelo

estatístico utilizado foi o GLM Anova misto.

3 RESULTADOS

Os procedimentos cirúrgicos e o pós operatório transcorreram sem

complicações ou intercorrências. Foram excluídos 02 implantes da 6ª semana (01 de

cada grupo) perdidos durante processamento histológico, sendo utilizado um total de

34 implantes no estudo.

As médias de BIC do titânio grau IV foram 7,33 +- 3,03 / 34,80 +- 17,32 / 56,05

+- 11,50, na 1ª, 2ª, e 3ª semana respectivamente. Já na liga de titânio grau V as

13

médias foram 10,19 +- 5,34 / 42,77 +- 18,11 / 59,18 +- 7,35, na 1ª, 2ª, e 3ª semana de

estudo. Apesar do grau V apresentar maiores médias em todas as semanas, estes

não foram estatisticamente significativos (p ≥ 0,05) como demonstrado na tabela 1.

A comparação do BIC pelas semanas avaliadas foi estatisticamente significante

independente da liga (Gráfico 1), com um crescimento progressivo encontrado ao

longo do tempo (p ≤ 0,05).

Ao ser realizado a mensuração do BAFO, as médias obtidas do titânio grau

IV foram 10,09 +- 3,64 / 35,79 +- 12,26 / 35,89 +- 2,36, na 1ª, 2ª e 3ª semana

respectivamente. Na liga de titânio grau V as médias foram 10,31 +- 2,50 / 37,49 +-

16,48 / 38,53 +- 4,49 em cada semana de estudo. Houve um crescimento do BAFO

quando comparada a 1ª com a 3ª e 6ª semana (p ≤ 0,05), porém quando comparamos

a 3ª e 6ª semana, houve um aumento desprezível, não significativo estatisticamente

(p ≥ 0,05) como demonstrado na tabela 2. Na avaliação comparativa entre o BAFO

dos dois substratos, não foi encontrado diferença estatística significativa entre eles,

independentemente do tempo avaliado (p ≥ 0,05). (Gráfico 2)

4 DISCUSSÃO

As recentes melhorias dos implantes dentários trouxeram grandes avanços e

melhores resultados nas fases iniciais da osseointegração. [7] Estas características

permitem aos profissionais modificarem os protocolos de atendimento, diminuindo o

tempo entre o procedimento cirúrgico e a carga funcional. Como resultado final

melhoram a qualidade da reabilitação para os pacientes. [7, 8] Na literatura atual são

encontrados uma grande quantidade de estudos avaliando design, tamanho e tipos

de superfície dos implantes, porém são poucas as publicações abordando o uso de

diferentes composições de implante de forma comparativa. [9-11]

O titânio é definido como o material de escolha para confecção dos implantes

dentais pela biocompatibilidade e por proporcionar o processo de osseointegração. [4,

5] Porém, as diferentes ligas e graus de titânio resultam em mudanças nas

propriedades deste material, alterando sua aplicabilidade. Quando comparamos o

titânio puro grau IV com a liga Ti-6Al-4V grau V, a última apresenta maior resistência

14

à fratura, dureza, microestrutura e alongamento, mantendo o módulo de elasticidade

quase inalterado em relação ao titânio comercialmente puro. [12, 13].

Barão et al (2011) avaliou a corrosão do titânio comercialmente puro e da liga

Ti-6Al-4V em saliva, onde o ph baixo interfere na resistência a corrosão dos dois

substratos e os produtos da corrosão podem levar a osteólise e perda da estabilidade

do implante. Quando os grupos foram comparados não houve diferença significativa

na resistência à corrosão entre eles.[14]

Para avaliação de citotoxicidade entre diferentes ligas de titânio, incluindo o

Grau V, Koike e colaboradores utilizaram o titânio comercialmente puro grau II como

controle e não encontraram diferença na citotoxicidade entre os grupos de estudo,

concluindo que as novas ligas não representam um aumento no risco de toxicidade,

pois apresentam excelente resistência a corrosão. [15]

Han et al (1998) realizou um estudo comparando implantes comercialmente

puro Grau II e Grau V. Os resultados encontrados não demonstraram diferenças

significativas entre os grupos, apesar do autor indicar melhores valores

histomorfométricos do BIC para o grau II. [16] No mesmo ano, Johansson e

colaboradores em um estudo de mesma metodologia também não observaram

diferenças entre os substratos quando estes foram submetidos à análise

histomorfometrica. [17] Estes resultados de estudos similares corroboram com os

encontrados no presente trabalho, demonstrando que os dois substratos são

biocompatíveis.

No estudo apresentado houve um aumento progressivo no BIC ao longo das

semanas (gráfico 1). Já no BAFO, a 3ª e 6ª semana se mantiveram praticamente

inalteradas (gráfico 2). Isso se justifica pois durante a mensuração do BAFO na 6ª

semana, o osso apresenta maiores mudanças na sua qualidade estando em um

processo de maturação do osso já formado na 3ª semana, e menor processo de

formação óssea no local.

15

4 CONCLUSÃO

Os grupos experimental e controle são biocompatíveis e promovem

osseointegração. Considerando as melhores propriedades mecânicas da liga de

titânio grau V e sua igual característica biológica quando comparada ao grau IV, pode-

se sugerir que esta liga de titânio apresenta vantagens ao titânio comercialmente puro,

sendo necessários estudos clínicos para definir novas condutas na implantodontia.

16

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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4. Leventhal, G.S., Titanium, a metal for surgery. J Bone Joint Surg Am, 1951. 33-A(2): p. 473-4. 5. Branemark, P.I., et al., Intra-osseous anchorage of dental prostheses. I. Experimental studies.

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between Implant Devices and Bone. Int J Biomater. 2011: p. 836587. 14. Barao, V.A., et al., Stability of cp-Ti and Ti-6Al-4V alloy for dental implants as a function of

saliva pH - an electrochemical study. Clin Oral Implants Res. 23(9): p. 1055-62. 15. Koike, M., et al., Initial cytotoxicity of novel titanium alloys. J Biomed Mater Res B Appl

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and titanium-aluminum-vanadium implants in rabbit bone. Int J Oral Maxillofac Implants, 1998. 13(3): p. 315-21.

17

ANEXOS

Gráfico 1. Comparação do BIC dos dois substratos.

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10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

70,000

80,000

90,000

100,000

G4 G5 G4 G5 G4 G5

1 week 3 weeks 6 weeks

18

Gráfico 2. Comparação do BAFO dos dois substratos.

Tempo Grupo Número de espécies

BIC Desvio Padrão

1ª semana G4 6 7,3339 3,03976

G5 6 10,1979 5,34115

Total 12 8,7659 4,40504

3ª semana G4 6 34,8048 17,32043

G5 6 42,7770 18,11762

Total 12 38,7909 17,40402

6ª semana G4 5 56,0551 11,50690

G5 5 59,1892 7,35193

Total 10 57,6222 9,25200

Tabela 1. Resultados do BIC.

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10,000

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30,000

40,000

50,000

60,000

70,000

80,000

90,000

100,000

G4 G5 G4 G5 G4 G5

1 week 3 weeks 6 weeks

19

Tempo Grupo Número de espécies

BAFO Desvio Padrão

1ª semana G4 6 10,0999 3,64682

G5 6 10,3180 2,50096

Total 12 10,2089 2,98348

3ª semana G4 6 35,7958 12,26156

G5 6 37,4947 16,48936

Total 12 36,6453 13,88224

6ª semana G4 5 35,8927 2,36715

G5 5 38,5378 4,49905

Total 10 37,2152 3,66469

Tabela 2. Resultados do BAFO.