Utilizzo di impianti a lama custom-made e laser sinterizzati: a case report.


Scopo: la possibilità di produrre e utilizzare impianti a lama custom-made attraverso un sistema CAD-CAM di laser sintering del titanio, ha permesso di trattare un caso grazie all’utilizzo di un impianto non convenzionale. Creato su misura in un paziente che presentava un’atrofia alveolare di classe IV secondo Cawood e Howell, senza l’uso di alcuna chirurgia correttiva dell’osso. Attraverso un unico intervento è stato inserito l’impianto, riducendo così lo stress per il paziente e le  possibili complicanze.

Materiali e metodi: mediante l’esame radiografico con tecnologia Cone Beam è stato progettato al computer un impianto con design simil-lama realizzato attraverso un processo di lasersinterizzazzione del titanio. Il materiale così prodotto favorisce  l’assorbimento della fibrina  e stimola la formazione di tessuto osseo al interno della trabecolatura. Il suo inserimento è avvenuto grazie ad una dima chirurgica ad appoggio osseo e dentale che ha permesso un preciso inserimento dell’impianto.

Risultati: La guarigione ha avuto lo stesso decorso post-operatorio di un intervento implantologico standard.

Conclusioni: Ciò ha dimostrato che l’utilizzo di questa tecnica permette la riabilitazione abbattendo i costi biologici degli interventi pre-protesici, riuscendo a creare soluzioni personalizzate per ogni tipo di atrofia presente nei pazienti.

Parole chiave: laser-sintering, CAD-CAM, Cone-Beam, dima chirurgica, impianto custom-made.

Introduzione

La terapia impiantare basata sulla tecnica Branemark ha dimostrato la sua affidabilità, esiste oggi la possibilità di produrre e utilizzare impianti custom made (fatti su misura per il singolo paziente) permette di poter trattare pazienti fino ad ora trattabili solo con interventi di chirurgia pre-protesica  avanzata. Il processo di laser sinterizzazione è una tecnica sfruttata nel settore industriale da diverso tempo per le procedure di rapid prototiping (prototipazione rapida), ultimamente la EOS (EOS GmbH Electro Optical Systems, Germany) in collaborazione con la LEADER (Cinisello Balsamo, Milano, Italia), Università di Birmingham, Chieti e Varese hanno sviluppato un sistema di produzione che sfruttando la laser sinterizzazione del titanio permette di realizzare strutture con notevoli capacità osteointegranti e con geometrie definibili al computer.


Il caso clinico in questione è stato trattato con l’utilizzo di un impianto non convenzionale, creato su misura in base alle sue caratteristiche anatomiche, in un paziente che presentava una grave atrofia alveolare. Ad ora per la riabilitazione implantologica di una cresta alveolare di classe IV secondo Cawood e Howell si rendeva necessaria una chirurgia pre-protesica atta alla correzione del difetto osseo, e questo tipo di interventi presenta spesso una notevole casistica di insuccessi e frequenti complicanze. Lo scopo di questo studio è stato di sperimentare queste nuove superfici in titanio laser-sinterizzato che ci permettono di ottenere in un unico intervento la riabilitazione implantologica, riducendo così lo stress per il paziente e le  possibili complicanze 1.

             

Materiali e metodi

 

Il caso trattato è quello di un paziente di sesso femminile di 45 anni in ottimo stato di salute che presenta  edentulia di IV classe (sec. Cawood e Howell) .

le fasi comprensive la realizzazione della dima, della barra e l’esecuzione dell’intervento sono:

  • Esame radiologico tridimensionale con tecnologia Cone Beam per la valutazione dell’anatomia del paziente.

In questa prima fase attraverso una TC con tecnologia Cone Beam a bassa emissione di radiazioni ionizzanti e alta risoluzione spaziale, si evidenzia un edentulia bilaterale intercalata distale a 4.4 e 3.4. Attraverso Mimics (Materialise, Leuven, Belgium), software di ricostruzione medicale e di CAD (Computer Aided Design), si è proceduto all’analisi dell’anatomia alveolare, classificando l’edentulia come IV classe, successivamente attraverso la creazione di maschere di thresholding si è elaborata la ricostruzione 3D dell’osso mandibolare. 2 (Fig.1-2)

Fig 1 Immagini radiografiche che mostrano l’atrofia alveolare

fig.1 tac

 

Fig.2  ricostruzione tridimensionale della mandibola del paziente.

fig.2 ricostruzione della mandibola

  • Realizzazione al computer della dima e dell’impianto.

Attraverso lo stesso software è stato progettato l’impianto che risulta formato da 4 pins, che andranno a stabilizzare la struttura all’interno dell’osso, 3 monconi, per la successiva protesizzazione, e una barra longitudinale d’unione. Un’altra caratteristica fondamentale di questa barra è il parallelismo esistente tra i monconi, così da permettere nella successiva fase di protesizzazione una soluzione semplice e precisa, soprattutto non necessità, quindi, della parallelizzazione dei monconi (Fig.3).

 

fig. 3 progetto cad della lama

 

fig. 3a progetto protesico

 

Fig.3 progetto dell’impianto e valutazione protesica cad

 

Il progetto così realizzato è stato inviato alla factory (LEADER) per la sua realizzazione. L’impianto è realizzato attraverso la micro-fusione di nano-particelle di titanio grazie a raggi laser focalizzati. La sinterizzazione è una tecnica di fabbricazione di tipo additivo sviluppata dalla EOS di Monaco di Baviera, che utilizza l’energia di un potente laser Yb a fibra ottica che fonde le piccole particelle di metallo (in questo caso T6Al4v), successivamente una lama elettronica distribuisce uniformemente un succes

fig.4 apparecchiatura per laser sintering

sivo strato di metallo, così strato dopo strato (con uno spessore di circa 20 micron) viene realizzato l’oggetto progettato. 3-4 (Fig.4)

Fig.4, l’EOSINT S750 della EOS che permette la realizzazione, dell’impianto progettato.

 

fig. 4 impianto realizzato

A procedura ultimata viene sottoposto a lavaggi ultrasonici per l’eliminazione delle particelle non fuse, in seguito trattato con acidi organici per migliorare la porosità di superficie, per poi infine essere sterilizzato ai raggi gamma 5. Queste superfici presentano una loro geometria ben definita e cavità intercomunicanti che vanno a simulare la complessa trabecoltura ossea 6 (Fig.5).

Fig. 5 porosità di superficie

fig.5 titanio laser sintering porosità di superficie

Fig. 6 immediata organizzazione 3D della rete di fibrina

fig.6 titanio laser sintering organizzazione della rete di fibrina

 

 

Ciò è ottenuto attraverso un innovativo trattamento con una miscela di acidi organici (biological organic acid treatment), queste micro cavità favoriscono l’assorbimento della fibrina stimola la formazione di tessuto osseo al loro interno 7-8 (Fig.6). Le cavità presentano una porosità compresa tra 2 e 100 micron, e ciò può essere selezionato preventivamente durante la fase di progettazione permettendo di creare impianti che presentano varie granulosità a seconda dei tessuti con cui si interfacciano 9-10.

 

 

  • La realizzazione della dima avviene attraverso 2 fasi una automatizzata e una manuale (Fig.7):
    1. Automatizzata: attraverso una fresatrice a controllo numerico viene prodotto il modello dell’osso e dell’impianto da un blocco di gesso duro. Per migliorare la stabilità della dima in via progettuale è stato realizzato anche un appoggio dentale.
    2. Manuale: il blocco fresato viene inviato al tecnico che realizza la dima vera e propria in resina.

fig.7 dima su modello fresato

Fig. 7 modello osseo con la prova della dima.

 

 

 

  • Procedura chirurgica:
    1. E’ stata eseguita un incisione crestale a spessore totale senza scarichi, il tutto teso a una minor invasività della procedura (Fig.8).

      fig. 8 incisione

    2. Si è proceduto alla scheletrizzazione conservativa tesa alla salvaguardia del letto vascolare per una guarigione migliore e una sintomatologia post-operatoria meno traumatica (Fig.9).

 

 

fig.9 scheletrizzazione

Fig. 8 incisione crestale.                                           Fig. 9 scheletrizzazione.

 

  1. È stata posizionata la dima chirurgica ad appoggio misto osseo e dentale controllando attentamente la presenza di una stabilità tale da permettere l’intervento (Fig.10).

    fig.10 inserimento dima

  2. Per mezzo del piezo-surgery, seguendo la traccia predisposta sulla dima, è stata eseguita la sede dell’impianto, ciò ha permesso un taglio preciso e un irrigazione costante del tessuto. Grazie all’utilizzo di questa tecnica si sono notevolmente ridotti gli stimoli irritativi a carico dell’osso permettendo la salvaguardia dei tessuti molli.
  3. Sono state realizzate le sedi per i pins della struttura (Fig.11) attraverso una fresa cilindrica da preparazione implantologica dello stesso diametro degli impianti (3,2mm).

    fig.11 fresatura dei pins

Fig. 10 posizionamento dima.                                    Fig. 11 realizzazione sedi pins.

 

  1. Nella sede implantologica creata attraverso le due fasi precedenti è stato inserito l’impianto nella sede creata, in modo tale da presentare una resistenza all’inserimento per dare alla struttura la stabilità primaria necessaria alla sopravvivenza dell’impianto (Fig.12).

    fig.12 posizionamento dell’impianto

Fig. 12 posizionamento impianto.

 

  1. Infine attraverso una sutura continua, tesa sempre al rispetto biologico del paziente, si sono riavvicinati i lembi della ferita chirurgica per permettere una guarigione per prima intenzione.

fig 13 guarigione della ferita

 

 

Fig. 13 Guarigione della ferita chirurgica dopo 7 giorni.

Risultati

Il processo di guarigione alla 7ª giornata post-operatoria, ha presentato un decorso regolare e un ottimo stato di salute dei tessuti circostanti grazie alle proprietà del titanio sinterizzato, ha avuto perciò lo stesso decorso post-operatorio di un intervento implantologico standard. (Fig.13)

Dopo 14 giorni sono state rimosse le suture lasciando una perfetta guarigione della gengiva, ciò ci permette di considerare l’intervento perfettamente riuscito e pronto allo step successivo della protesizzazione avvenuta due mesi dopo. (Fig.14)(Fig.15) (Fig.16) (Fig. 17)

Fig.14 Guarigione della ferita chirurgica dopo 14 giorni.

fig. 15   rx endorale di controllo del posizionamento della fixture

Fig.14 Guarigione della ferita chirurgica dopo 14 giorni.                                               fig. 15   rx endorale di controllo del posizionamento della fixture

 

Fig. 16 Prova fusione

Fig. 16 Prova fusione

Fig.17 protesizzazione definitiva in ceramica

Fig.17 protesizzazione definitiva in ceramica

Dopo sei anni dal carico una tc cone beam eseguita per valutare l’inserimento implantare in altra regione dimostra la conservazione della osteointegrazione e l’assenza di fenomeni di perimplantite a carico della lama (Fig. 18 . 19 )

fig.18

(Fig. 18 . 19 )

fig 19

Conclusioni

L’utilizzo congiunto di tecniche di diagnostica avanzata 3D, di progettazione CAD-CAM e l’utilizzo di biomateriali come il titanio laser-sinterizzato permette, come in questo caso, una riabilitazione delle atrofie ossee abbattendo l’alto costo biologico degli interventi di chirurgia avanzata pre-protesica.

Le prospettive future di questa tecnica sono infinte, permettendo di creare soluzioni personalizzate per ogni tipo di atrofia presente nei pazienti. A rafforzare la tesi sulle molteplici utilità del titanio sinterizzato in uno studio è emerso che le proprietà meccaniche del titanio utilizzato risultano paragonabili o in alcuni casi  superiori a quelle dello stesso materiale trattato con un sistema produttivo diverso 11.

La comparazione è stata effettuata tra diversi metodi metallurgici di lavorazione: la presso fusione di micro polveri a pressione e temperatura costante (PM+HIP), lo standard ISO di forgiatura delle industrie tedesche (ISO-5832-3) e il titanio prodotto attraverso la laser-sinterizzazzione dalla EOS 12. (Tab.1)

Tab. 1 comparazione tra diversi metodi di lavorazione delle nano polveri di titanio.

Una caratteristica unica del titanio laser-sinterizzato è che si sviluppa tipicamente in strutture dendritiche (dal greco dendròn, “albero”), e la struttura martensitica cresce perpendicolarmente uno strato sopra l’altro. Le successive ricristallizzazione date dal processo produttivo creano una trama che permette a questo metallo di avere caratteristiche meccaniche notevoli, fatta eccezione della resistenza all’allungamento.

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