Analisi agli elementi finiti delle sollecitazioni in una protesi totale rimovibile inferiore sotto forze occlusali verticali e oblique

Perché le fratture delle protesi contano

Le persone che fanno affidamento su protesi totali inferiori spesso affrontano un problema fastidioso e costoso: le protesi si incrinano, soprattutto nella parte anteriore, nonostante le forze masticatorie lì dovrebbero essere basse. Questo articolo affronta quel mistero quotidiano mediante simulazioni al computer. Masticando virtualmente con una protesi digitale, gli autori indagano se le normali forze di masticazione siano realmente sufficienti a spezzare una protesi inferiore ben fatta, o se debbano intervenire altri fattori nascosti.

Un luogo sorprendente per le crepe

L’insegnamento tradizionale in odontoiatria sostiene che le forze masticatorie più forti agiscano sui denti posteriori, mentre i denti anteriori di una protesi totale inferiore sopportano carichi molto minori. Eppure i sondaggi mostrano che il 20–30% delle protesi complete si frattura col tempo, e molte di quelle crepe iniziano nella regione anteriore. I precedenti tentativi di spiegare questo paradosso spesso spingevano i modelli a estremi irrealistici: forze di morso molto superiori a quelle che i pazienti reali possono generare, difetti sovradimensionati o appoggio della protesi su creste ossee molto appuntite. Il presente studio pone una domanda più semplice e clinicamente fondata: se una protesi inferiore è correttamente appoggiata sui tessuti molli e costruita senza difetti evidenti, le normali masticazioni possono comunque generare sollecitazioni nella regione anteriore sufficienti a romperla?

Costruire una protesi inferiore virtuale

Gli autori hanno costruito un modello tridimensionale dettagliato di una protesi totale inferiore usando software di progettazione dentale, quindi lo hanno importato in software di ingegneria per l’analisi agli elementi finiti — un metodo che divide la protesi e i tessuti di sostegno in molti piccoli elementi e calcola come ciascuno si deforma sotto carico. La base della protesi e i denti artificiali sono stati modellati come un comune materiale acrilico, mentre il tessuto gengivale sottostante è stato rappresentato come uno strato morbido e leggermente elastico appoggiato su osso molto più rigido. La protesi è stata assunta ben adattata e saldamente aderente alle gengive, a imitazione di una protesi idealmente adattata. Sono stati testati due scenari masticatori: forze puramente verticali di 100 newton sui molari posteriori, e forze oblique più intense di 140 newton con un angolo di 45 gradi per mimare la componente laterale della masticazione reale. Il team ha inoltre variato la finezza della «mesh» computazionale, per garantire che le sollecitazioni calcolate fossero affidabili e non semplici artefatti numerici.

Dove vanno realmente le sollecitazioni

Le simulazioni hanno confermato che i carichi masticatori inclinati sono molto più gravosi di quelli puramente verticali. Sotto forze verticali, le sollecitazioni in tutta la protesi rimanevano molto basse. Quando sono state applicate forze oblique, la protesi si è flettersi e torcendosi sul supporto di tessuto molle: la superficie interna (lato lingua) della regione anteriore è stata messa in trazione, mentre la superficie esterna (lato labbro) è stata compressa. Tuttavia, anche in questo scenario più severo, le sollecitazioni più elevate calcolate in modo affidabile si sono verificate nell’area dei molari posteriori, non nell’anteriore. Nella zona critica tra canino e incisivi, le sollecitazioni di trazione nel materiale sano sono rimaste intorno o al di sotto di 10 megapascal — ben sotto le tipiche resistenze a trazione e a flessione delle moderne materie plastiche per protesi, che sono di diverse volte superiori. Solo in piccole e appuntite scanalature tra i denti le sollecitazioni aumentavano localmente, e anche in quei punti i valori erano comunque inferiori ai livelli normalmente richiesti per causare una frattura immediata.

Fatica, piccole scanalature e masticazione reale

Gli autori hanno confrontato i loro risultati di sollecitazione con dati di laboratorio noti sul comportamento delle plastiche per protesi sotto carichi singoli e sotto fatica ripetuta. La masticazione quotidiana sottopone una protesi a migliaia di cicli di carico al giorno, quindi piccole sollecitazioni possono, nel corso di molti mesi, portare comunque alla crescita di crepe. Nelle simulazioni, i livelli di sollecitazione nella regione del canino si sovrapponevano all’estremità inferiore dei valori di resistenza a fatica riportati, suggerendo che l’usura a lungo termine, e non un singolo morso pesante, sia la preoccupazione più realistica. È importante che l’analisi abbia evidenziato come piccoli dettagli anatomici — scanalature strette e transizioni affilate vicino al collo dei denti — possano amplificare localmente la trazione. Lisciare queste caratteristiche sul lato lingua della protesi, dove l’aspetto è meno critico, potrebbe ridurre significativamente le sollecitazioni e migliorare la durabilità senza grandi compromessi di progettazione.

Cosa significa questo per chi porta protesi

Nel complesso, lo studio conclude che, per una protesi inferiore ben adattata, realizzata in acrilico moderno e appoggiata su tessuto molle sano, le forze masticatorie tipiche da sole difficilmente generano sollecitazioni nella regione anteriore sufficienti a romperla. Questa conclusione suggerisce che molte fratture nel mondo reale probabilmente coinvolgono una combinazione di altri fattori: piccoli disadattamenti, contatti occlusali irregolari, fatica a lungo termine o difetti materiali non notati. Per i pazienti, il messaggio è che controlli regolari, una accurata fabbricazione della protesi e l’attenzione a dettagli apparentemente piccoli della forma possono essere importanti quanto la resistenza del materiale. Per clinici e tecnici, il lavoro indica strategie pratiche — come lisciare scanalature strette e ottimizzare il supporto sulle gengive — per rendere le protesi quotidiane meno soggette a rotture improvvise e sgradevoli.

Citazione: Madoune, Y., Żmudzki, J. & Lee, H. Finite element analysis of stress in removable lower complete denture under vertical and oblique occlusal forces. Sci Rep 16, 11997 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37756-9

Parole chiave: protesi totale, frattura della protesi, analisi agli elementi finiti, forze masticatorie, progettazione della protesi