Initial stability of miniscrews is an important factor in their success as orthodontic anchorages. One of the factors affecting this stability is the stresses exerted to the bone by the screw. Since the distribution and extent of stresses and strains produced during insertion or removal of miniscrews had not been measured before, this study used finite element analysis (FEA) to measure these parameters in tapered versus cylindrical screws with or without pilot sockets.

An FEA model of maxilla, pilot hole, and tapered/cylindrical miniscrews were created from 875 CT scan data. The bone cortex was considered 2mm thick. The cancellous bone was reconstructed below the cortical bone. Miniscrews were modelled on the basis of commercial titanium tapered and cylindrical miniscrews (1.6mm wide, 8mm long). The diameter and length of the guiding hole were considered to be 1.1 and 1.5mm, respectively. The miniscrews were inserted (and removed) between the maxillary second premolar and first molar. Stress/strain produced in the bones or screws were measured.

During screw insertion, in all setups, the highest stress existed within both the bone and screw, when the screw was in the cortical bone; after insertion into the cancellous bone, the stress suddenly dropped. In cylindrical screws, the highest amount of stress was distributed around the neck which was used for screw driving. In tapered screws, the stress was mostly distributed around the front one-third of the screw. During screw removal, the results of four setups were rather similar with stresses concentrated around screw necks, in the depth of the screw hole, and around the bone surface. The greatest bone stress during insertion was caused by the pilot-less tapered screw (10.18MPa) and the lowest stress was exerted by a pilot-less cylindrical screw (0.74MPa).

Most of the stress and strain is tolerated by the cortical bone and not the cancellous one. Using cylindrical miniscrews might be more bone-friendly. However, all cases had stresses below tolerable thresholds, and hence are safe.

La stabilité initiale des mini-vis est un facteur déterminant de leur succès en tant qu’ancrage orthodontique. L’un des facteurs influençant cette stabilité est la contrainte exercée sur l’os par la vis. Étant donné que la répartition ainsi que le degré des contraintes et déformations produites lors de l’insertion ou du retrait des mini-vis n’avaient jamais été mesurés auparavant, cette étude a utilisé l’analyse par éléments finis (FEA) pour mesurer ces paramètres sur des vis coniques ou cylindriques avec ou sans douille pilote.

Un modèle FEA de maxillaire, de guide pilote et de mini-vis coniques/cylindriques a été créé à partir de 875 données issues de coupes scanner à faisceaux coniques. Il a été considéré que l’os cortical mesurait 2mm d’épaisseur. L’os spongieux a été reconstruit sous l’os cortical. Les mini-vis ont été modélisées en se référant aux mini-vis coniques et cylindriques en titane du commerce (1,6mm de large, 8mm de long). Le diamètre et la longueur du trou de guidage ont été considérés comme étant respectivement de 1,1 et 1,5mm. Les mini-vis ont été insérées (et retirées) entre la deuxième prémolaire maxillaire et la première molaire. Les contraintes et déformations produites dans les os ou les vis ont été mesurées.

Lors de l’insertion de la vis, dans toutes les configurations, la contrainte la plus élevée a été relevée à la fois dans l’os et dans la vis, lorsque la vis était dans l’os cortical; après insertion dans l’os spongieux, la contrainte a soudainement diminué. Dans le cas des vis cylindriques, la contrainte la plus forte était répartie autour du col qui a été sollicité lors du vissage. Dans le cas des vis coniques, la contrainte était principalement répartie autour du premier tiers de la vis. Lors du retrait de la vis, les résultats des quatre configurations ont été assez similaires, les contraintes étant concentrées autour du col de la vis, au fond du trou de vis et à proximité de la surface de l’os. La contrainte osseuse la plus forte lors de l’insertion a été causée par la vis conique sans foret pilote (10,18MPa) et la contrainte la plus faible a été exercée par une vis cylindrique sans foret pilote (0,74MPa).

La plupart des contraintes et des déformations sont tolérées par l’os cortical mais ne le sont pas par l’os spongieux. L’utilisation de mini-vis cylindriques semblerait respecter davantage les os. Néanmoins, dans toutes les configurations, les contraintes étaient en-dessous de seuils de tolérance, ces mini-vis peuvent par conséquent être utilisées sans risques.