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Resine e stampanti 3D: lo stato dell’arte

Il termine stampa 3D viene generalmente utilizzato per descrivere un approccio produttivo che prevede la costruzione di oggetti per strati. Questo processo viene descritto più correttamente come metodica di produzione additiva ed è anche indicato come prototipazione rapida1,2.

Le tecnologie di stampa 3D non sono del tutto nuove sul mercato; alcune sono state sviluppate e utilizzate per la prima volta alla fine degli anni ’80 e ’903. Tuttavia, una gran clamore sta circondando l’uso della stampa 3D, che viene accolta come una tecnologia dirompente che trasformerà per sempre i sistemi di produzione.

Ad oggi, i software CAD (Computer Aided Design) di progettazione delle stampanti 3D costituiscono una realtà nell’ambito della progettazione industriale, ingegneria e produzione e stanno diventando comuni anche all’interno dei laboratori odontotecnici. Persino alcuni studi odontoiatrici si stanno dotando di stampanti 3D. In realtà per l’odontoiatria e la chirurgia oro-maxillo-facciale4, la stampa 3D è una metodica già in voga da diversi anni per alcune applicazioni e la resina è il materiale tipicamente più usato in associazione a queste stampanti.

Infatti, i software CAD, grazie agli sviluppi nella tecnologia informatica e nelle applicazioni software, consentono l’accesso immediato ai dati volumetrici DICOM delle tomografie assiali computerizzate (CT o Cone Beam CT) e ai dati STL delle scansioni ottiche intraorali o extraorali, permettendo in tal modo la realizzazione di oggetti e modelli 3D che risultano copie affidabili dei dati acquisiti dal paziente con i suddetti esami.
In tal modo l’operatore ha la possibilità di valutare con mano e in una fase precedente all’intervento clinico quella che potrà essere per esempio la struttura ossea del paziente.

Si potrà in questo modo anche simulare già sul modello 3D del paziente l’intervento che verrà effettuato successivamente. Questo risulta particolarmente utile nella chirurgia oro-maxillo-facciale, specialmente se si pensa alla chirurgia oncologica, in cui sono necessarie guide di taglio accurate e precise, al fine di eliminare con certezza le masse tumorali o anche nelle chirurgie ricostruttive dei mascellari in cui si ha il bisogno di guide di riferimento per un corretto posizionamento di innesti o lembi al fine di raggiungere risultati clinici (funzionali ed estetici) soddisfacenti.

Dima chirurgica per una procedura chirurgica guidata statica e modello del paziente ottenuto mediante stampa 3D

Il mondo odontoiatrico

L’odontoiatria, fino ad oggi, è stata fortemente associata alle nuove tecnologie con produzione sottrattiva5, più comunemente descritte come “fresature”. La produzione sottrattiva prevede la rimozione di materiale per formare un oggetto. I sistemi CAD-CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing) con fresatori multiasse per la realizzazione di corone, ponti o altre strutture protesiche a partire da blocchi preformati di materiale hanno rivoluzionato l’odontoiatria moderna6 specialmente in seguito agli aumenti esponenziali dei prezzi cui sono state soggette negli ultimi anni le leghe di metallo nobili da colata7.

Questo ha anche consentito un aumento della qualità media dei restauri e della velocità di produzione, riducendo gli eventuali errori commessi dall’odontotecnico nelle fasi di colatura e fusione a cera persa8. Inoltre, l’introduzione della zirconia come materiale da restauro più estetico e alternativo alle tradizionali leghe metalliche ha sicuramente privilegiato l’ingresso e l’utilizzo delle tecnologie CAD-CAM in odontoiatria. In questo modo l’odontotecnico ha avuto la possibilità di concentrare maggiormente le sue abilità manuali su aspetti più creativi del processo di fabbricazione, come la stratificazione estetica della porcellana.

Tuttavia, i fresatori associati alle sistematiche CAD-CAM possiedono anch’essi dei limiti. Essendo un processo sottrattivo, esso risulta comunque più lento e dispendioso rispetto ad un processo additivo oltreché usurante per il fresatore. Inoltre la precisione del sistema risulta limitata dalla complessità dell’oggetto, dalle dimensioni dell’attrezzatura e dalle proprietà del materiale2.

In questo senso, la stampa 3D entra in gioco per la fabbricazione accurata di strutture complesse, con una varietà di materiali con proprietà altamente desiderabili per l’odontoiatria e con un sistema di fabbricazione meno dispendioso.

Utilizzo di resine da stampanti 3D in odontoiatria

Come già accennato, una delle prime e principali applicazioni in campo odontoiatrico delle resine da stampa 3D, è la produzione di un “modello di studio” anatomico. La possibilità di realizzare repliche dettagliate dei mascellari del paziente consente di esaminarne attentamente l’anatomia, in particolare quella complessa, insolita o non familiare, come nei casi di importanti riassorbimento osseo e di pianificare o mettere in pratica un approccio chirurgico prima dell’intervento9,10.

Rimanendo nell’ambito della chirurgia orale, le resine 3D possono risultare utili anche in implantologia al fine di produrre non solo modelli di studio anatomici dei pazienti ma anche per realizzare dime chirurgiche finalizzate a guidare l’inserimento degli impianti come avviene in chirurgia guidata statica11.

Lo stesso può valere per la realizzazione di dime chirurgiche parodontali in pazienti parodontopatici. In protesi maxillo-facciale la stampa 3D può consentire il ripristino di parti mancanti del corpo sia per ragioni congenite che acquisite, come ad esempio l’orecchio esterno o il naso12. Con le moderne tecnologie di scansione, se i difetti sono unilaterali, è possibile poi acquisire mediante scansione il lato controlaterale e ripristinare il lato interessato mediante duplicazione speculare del lato acquisito.

Anche e soprattutto nell’ambito della protesi odontoiatrica le stampanti 3D con le relative resine possono risultare utilissime. In questo campo si possono usare resine 3D per la realizzazione di portaimpronta individuali a partire da una impronta digitale o con materiali tradizionali.

Un altro utilizzo è quello dei provvisori. Sempre a partire da un’impronta intraorale, il clinico può ottenere in pochi minuti un provvisorio su misura per un determinato paziente. E questo risulta molto comodo specialmente se la stampante 3D è presente già all’interno dello studio odontoiatrico.
Altri utilizzi delle stampanti 3D possono prevedere la realizzazione di protesi provvisorie o di prototipi radiopachi della protesi, o anche per le fasi odontotecniche la stampa delle gengive morbide da posizionare sui modelli.

Questi sono solo alcuni dei possibili utilizzi delle stampanti 3D in odontoiatria. Tuttavia, ancora molto rimane da fare e sperimentare in tale campo. Non solo per quanto riguarda altri possibili utilizzi ma anche per quanto riguarda i parametri di settaggio delle resine durante la produzione e la possibilità di usare materiali sterilizzabili sia a caldo che a freddo.


Bibliografia

  1. Liu, Q., Leu, M. C. & Schmitt, S. M. Rapid prototyping in dentistry: technology and application. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 29, 317–335 (2006).
  2. Petzold, R., Zeilhofer, H. F. & Kalender, W. A. Rapid protyping technology in medicine–basics and applications. Comput. Med. Imaging Graph. Off. J. Comput. Med. Imaging Soc. 23, 277–284 (1999).
  3. Strub, J. R., Rekow, E. D. & Witkowski, S. Computer-aided design and fabrication of dental restorations: current systems and future possibilities. J. Am. Dent. Assoc. 1939 137, 1289–1296 (2006).
  4. Lin, H.-H., Lonic, D. & Lo, L.-J. 3D printing in orthognathic surgery – A literature review. J. Formos. Med. Assoc. Taiwan Yi Zhi 117, 547–558 (2018).
  5. Azari, A. & Nikzad, S. The evolution of rapid prototyping in dentistry: a review. Rapid Prototyp. J. 15, 216–225 (2009).
  6. Miyazaki, T. & Hotta, Y. CAD/CAM systems available for the fabrication of crown and bridge restorations. Aust. Dent. J. 56 Suppl 1, 97–106 (2011).
  7. Revilla-León, M. & Özcan, M. Additive Manufacturing Technologies Used for Processing Polymers: Current Status and Potential Application in Prosthetic Dentistry. J. Prosthodont. Off. J. Am. Coll. Prosthodont. 28, 146–158 (2019).
  8. Venkatesh, K. V. & Nandini, V. V. Direct metal laser sintering: a digitised metal casting technology. J. Indian Prosthodont. Soc. 13, 389–392 (2013).
  9. Sinn, D. P., Cillo, J. E. & Miles, B. A. Stereolithography for craniofacial surgery. J. Craniofac. Surg. 17, 869–875 (2006).
  10. Van Assche, N. et al. Accuracy of implant placement based on pre-surgical planning of three-dimensional cone-beam images: a pilot study. J. Clin. Periodontol. 34, 816–821 (2007).
  11. Papaspyridakos, P. & Lal, K. Complete arch implant rehabilitation using subtractive rapid prototyping and porcelain fused to zirconia prosthesis: a clinical report. J. Prosthet. Dent. 100, 165–172 (2008).
  12. Dawood, A., Marti Marti, B., Sauret-Jackson, V. & Darwood, A. 3D printing in dentistry. Br. Dent. J. 219, 521–529 (2015).

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