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Dental Tech - Scaffolds custom-made per la rigenerazione ossea

3 Maggio 2022

Dental Tech - Scaffolds custom-made per la rigenerazione ossea

Prof. Carlo Mangano, MD, DDS*

*Medico Chirurgo, laureato nel 1978, specializzato in Odontostomatologia, ha svolto per diversi anni attività come Ricercatore presso l’IRTEC-CNR di Faenza. Ha collaborato con diversi Atenei italiani, tra i quali La Sapienza di Roma, l’Università di Chieti-Pescara e l’Università dell’Insubria di Varese, dove ha ideato nel 2013 e diretto il primo Master al mondo in Odontoiatria Digitale. Attualmente, è Professore a Contratto presso l’Università Vita e Salute, San Raffaele, Milano (Italia), con l’insegnamento di Odontoiatria Digitale. E’ membro dell’Editorial Board del Journal of Dentistry, rivista internazionale peer-reviewed di Elsevier, indicizzata Pubmed/Scopus, Q1 con impact factor 4.3 e citescore 6.2, per la sezione di Odontoiatria Digitale. È Socio Fondatore, Socio Attivo e Past President della Digital Dentistry Society, la più importante Società Scientifica Internazionale che si occupa di Odontoiatria Digitale. E’ autore di circa 250 pubblicazioni scientifiche internazionali su riviste peer-reviewed con elevato impact factor, oltre 14 fra libri e capitoli di libri, ed è un rinomato relatore a Congressi Scientifici in Italia e all’estero. Esercita la libera professione presso lo Studio Odontoiatrico Mangano, a Gravedona (Como), centro altamente digitalizzato, dedicandosi prevalentemente alla Chirurgia Digitale.

INTRODUZIONE

Le fresatrici sono macchine utilissime non solo nel­la protesi, ma anche nella chirurgia. Infatti, è possible oggi fresare degli scaffolds custom-made in idrossia­patite porosa/beta-tricalcio fosfato, utilizzabili come blocchi onlay per la rigenerazione ossea. Cosa si inten­de per scaffold custom-made?  Uno scaffold custom-made è un blocco onlay che è disegnato specificata­mente per il singolo difetto osseo del paziente, e suc­cessivamente realizzato per fresatura o stampa 3D. Si parte da una cone beam computed tomography (CBCT) del paziente, dove il difetto osseo da rigenerare è po­sto in evidenza. Attraverso accurata segmentazione, si ottiene dal dato Digital Imaging and Communication in Medicine (DICOM) un modello osseo 3D del paziente, che comprende il difetto. Quindi, è possible “disegnare” in 3D, direttamente su questo modello, la porzione di osso da rigenerare. Tale disegno, comprensivo di foro vite per l’avvitamento dello scaffold, è salvato come file stereolitografico (STL) e viene realizzato fisicamente, generalmente con procedura di computer-assisted-manufacturing (CAM), attraverso fresatura. Naturalmente, servizi di fresatura di questo tipo sono offerti da Aziende Specializzate, poichè il biomateriale sostituto osseo viene fresato in camera bianca, rispet­tando i più elevati standard produttivi di pulizia e ste­rilità. Nello specifico, noi utilizziamo da anni il Service offerto dall’azienda Biotec-BTK di Dueville (Vicenza), specializzata nel fornire una vasta gamma di soluzioni digital per la chirurgia, dalla più semplice chirurgia im­plantare guidata sino alla progettazione e fabbricazio­ne di meshes custom-made in titanio per la guided bone regeneration (GBR), impianti sottoperiostei customiz­zati, e appunto scaffolds personalizzati per la rigenera­zione ossea come blocchi inlays/onlays. Il nostro gruppo di ricerca ha pubblicato diversi lavori clinici sull’impiego degli scaffold custom-made nella ri­generazione ossea, che trovate qui sotto nella bibliogra­fia. Questa tecnica, ideata dall’amico Prof. Aldo Macchi nei primi anni 2000, permette di trattare efficacemente difetti ossei di piccola e media estensione, laddove le di­mensioni dello scaffold ne permettano la completa per­fusione, essenziale per l’integrazione del blocco.

IL CASO CLINICO

Il presente caso clinico rappresenta un esempio dell’ap­plicazione della moderna tecnologia del custom-made scaffold nella rigenerazione ossea. Presentiamo qui la sola parte iniziale (chirurgica) del caso, alla quale se­guirà, in uno dei prossimi numeri di DentalTech, la fina­lizzazione implanto-protesica.

Il paziente presentava un difetto osseo combinato (oriz­zontale e verticale) nell’area dell’incisivo centrale su­periore di destra, estratto alcuni anni prima in seguito a frattura traumatica. Il difetto era meno visibile frontal­mente (Figura 1), ma chiaramente evidente in visione occlusale (Figura 2); si desiderava pertanto rigenerare e compensare tale difetto prima dell’inserimento di un impianto dentale.

Fig. 1. Visione frontale pre-operatoria.

Fig. 2. Visione occlusale pre-operatoria. È evidente il difetto osseo buccale.

Il paziente si sottoponeva quindi a CBCT (CS 9600®, Carestream Dental, Atlanta, GA, USA) e a successiva scansione intraorale (CS 3800®, Care­stream Dental, Atlanta, GA, USA). Terminata l’acquisi­zione dei dati, i files DICOM della CBCT e quelli STL del­la scansione intraorale erano inviati ad apposito service specializzato (BTK3D®, Biotec-BTK, Dueville, Vicenza, Italia) dove un ingegnere biomedico realizzava per seg­mentazione un modello osseo 3D, sul quale, individuato il difetto, disegnava la forma ideale dello scaffold (Fi­gura 3).

Fig. 3. Pianificazione dello scaffold custom-made a partire dal dato DICOM della CBCT.

Lo scaffold custom-made, personalizzato per lo specifico difetto del paziente, era disegnato in 3D con specifico foro vite per l’avvitamento, e salvato in STL (Figura 4,5).

Fig. 4. Lo scaffold è pianificato già prevedendo il foro per la vite di fissazione.

Fig. 5. I files STL dell’osso segmentato e dell’innesto.

Il clinico riceveva ed approvava il proget­to. A questo punto, lo scaffold veniva fresato in camera bianca all’interno dell’azienda Biotec-BTK, utilizzando una potente fresatrice (DWX-52D®, DGSHAPE, Jama­matsu, Giappone) in un materiale sintetico proprietario (RIGENERA 3D®, Biotec-BTK, Dueville, Vicenza, Italia) (Figura 6).

Fig. 6. L’innesto custom-made (Rigenera 3D®, Biotec-BTK, Dueville, Vicenza, Italia) fresato a 5 assi.

Al fine di facilitare le procedure cliniche e la preparazione del letto della vite di fissazione, veniva poi fresata anche una replica dello scaffold, in teflon, utile proprio come guida per la preparazione del foro vite. Tale replica era anche utilizzata per provare il fit dell’in­nesto, e, naturalmente, per verificare l’adeguata mobiliz­zazione dei tessuti molli, necessaria per poter ottenere una sutura priva di tensioni. Dopo avere eseguito un’a­nestesia locale ed aver scheletrizzato l’area di interesse, il difetto osseo buccale con caratteristica concavità dive­niva assai visibile ed evidente (Figura 7).

Fig. 7. Immagine intra-operatoria del difetto osseo.

Pertanto, come sopra descritto, la replica dell’innesto era impiegata per provare l’adattamento del blocco onlay (Figura 8), per preparare il foro vite (Figura 9) e controllare che i tessuti molli fossero mobilizzati adeguatamente, attraverso una serie di incisioni di rilascio a carico del periostio, utili ad ottenere una copertura totale del blocco dopo sutura.

Fig. 8. La replica è posizionata sul difetto per verificare l’accuratezza del progetto e per permettere la preparazione del foro per la vite di fissazione.

Fig. 9. Preparazione del foro per la vite di fissazione tramite la replica dell’innesto.

Quindi, l’innesto vero e proprio in biomateriale di sintesi (idrossiapatite/beta-tricalcio fosfato) veniva posizionato ed avvitato in sede (Figura 10).

Fig. 10. L’innesto di biomateriale (Rigenera 3D®, Biotec-BTK, Dueville, Vicenza, Italia) di sintesi posizionato ed avvitato.

Evidente era il volume recuperato (Figura 11).

Fig. 11. Lo scaffold custom-made permette di ricostruire magnificamente il volume buccale.

Si procedeva a suturare dopo avere attentamente verificato la sufficiente mobilizzazione dei tessuti molli (Figura 12).

Fig. 12. Suture. Il periodo di guarigione indisturbato può variare dai 6 agli 8 mesi, successivamente è possible inserire un impianto.

L’intero in­tervento aveva una durata di soli 25 minuti, grazie alla notevole accuratezza dello scaffold custom-made che si adattava magnificamente all’osso residuo; l’innesto veniva avvitato in posizione perfettamente, grazie alla guida per la preparazione del foro vite. Venticinque mi­nuti dall’anestesia alla sutura sono un tempo assai più breve rispetto a quello richiesto da una classica GBR, o da un convenzionale innesto a blocco non custom! L’accuratezza dell’innesto custom e la velocità della procedura rappresentano dei vantaggi indiscutibili nel contesto di una chirurgia ossea rigenerativa. Uno scaf­fold che si adatta perfettamente al sito ricevente è me­glio perfuso, ed ha maggiori possibilità di integrazione biologica. Ridurre il tempo chirurgico, poi, è importante non solo perchè diminuisce lo stress del paziente, ma anche per la guarigione, con un ridotto rischio di infe­zione dell’innesto, legata ad esempio ad esposizione a fattori ambientali e/o eccesso di manipolazione da parte dell’operatore. In ultima analisi, la precisione data dalle tecnologie digitali permette di semplificare no­tevolmente interventi chirurgici un tempo complessi, e che oggi sono letteralmente alla portata di tutti. Riman­gono fondamentali la corretta diagnosi e formulazione del piano di trattamento, oltre alla scelta del Service Specializzato che deve essere altamente qualificato, come quello di Biotec-BTK. In uno dei prossimi numeri di DentalTech condivideremo la finalizzazione implan­to-protesica del presente caso.

 

BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE

1) Luongo F, Mangano FG, Macchi A, Luongo G, Mangano C. Custom-Made Synthetic Scaffolds for Bone Reconstruction: A Retrospective, Multicenter Clinical Study on 15 Patients. Biomed Res Int. 2016; 2016: 5862586.

2) Mangano FG, Zecca PA, van Noort R, Apresyan S, Iezzi G, Piattelli A, Macchi A, Mangano C. Custom- Made Computer-Aided-Design/Computer-Aided- Manufacturing Biphasic Calcium-Phosphate Scaffold for Augmentation of an Atrophic Mandibular Anterior Ridge. Case Rep Dent. 2015; 2015: 941265.

3) Figliuzzi M, Mangano FG, Fortunato L, De Fazio R, Macchi A, Iezzi G, Piattelli A, Mangano C. Vertical ridge augmentation of the atrophic posterior mandible with custom-made, computer-aided design/computer-aided manufacturing porous hydroxyapatite scaffolds. J Craniofac Surg. 2013; 24 (3): 856-9.

4) Mangano F, Macchi A, Shibli JA, Luongo G, Iezzi G, Piattelli A, Caprioglio A, Mangano C. Maxillary ridge augmentation with custom-made CAD/CAM scaffolds. A 1-year prospective study on 10 patients. J Oral Implantol. 2014; 40 (5): 561-9.

5) Mangano F, Zecca P, Pozzi-Taubert S, Macchi A, Ricci M, Luongo G, Mangano C. Maxillary sinus augmentation using computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD/CAM) technology. Int J Med Robot. 2013; 9 (3): 331-8.

 

Pubblicato su Infodent Maggio 2022 - Rubrica Dental Tech