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Dental Tech - CAD/CAM Chairside: casi clinici e criticità nella manipolazione dei materiali

25 Marzo 2020

Dental Tech - CAD/CAM Chairside: casi clinici e criticità nella manipolazione dei materiali

 

 

 

 

Il digitale tra evidenze scientifiche ed applicazione clinica.  

 

Dr. ssa Marzia Pettinicchio 1, Dr. Klizia Martini 2, Prof. Tonino Traini 3

1. Direttore Sanitario, Studio di Odontoiatria Specialistica, Igiene Orale e Prevenzione Traini Tonino SRLs, San Benedetto del Tronto (AP). 2. Igienista e Odontotecnico, Studio di Odontoiatria Specialistica, Igiene Orale e Prevenzione Traini Tonino SRLs, San Benedetto del Tronto (AP). 3. Professore Associato, Docente di Materiali Dentari, Tecnologie Protesiche e di Laboratorio, Dipartimento di Scienze Mediche, Orali e Biotecnologiche, Università “G. d’Annunzio”, Chieti-Pescara  

 

 

Negli ultimi anni, le metodiche computer-assistite e la tecnologia CAD-CAM, insieme all’evoluzione di materiali da restauro sempre più performanti, hanno incrementato notevolmente il loro impiego in odontoiatria, permettendo di produrre riabilitazioni protesiche in tempi minori e con abbattimento dei costi. Inoltre, il miglioramento delle performance dei nuovi scanner intraorali ha permesso una maggiore disponibilità di sistematiche precise e flessibili, in modo da rendere le riabilitazioni chairside sempre più utilizzate. Allo stato attuale l’odontoiatria digitale risulta essere largamente impiegata. Ciò si deve all’evoluzione e alla diffusione esponenziale delle tecnologie digitali e alle ridotte competenze manuali richieste agli operatori. La forza del rigore matematico alla base del “digital” ha reso poco significativo l’apprendistato pratico degli odontotecnici, migliorando e massificando la qualità dei manufatti protesici prodotti. Questo costituisce per molti aspetti un progresso nella somministrazione delle terapie odontoiatriche ai nostri pazienti. Accanto a questi aspetti positivi, a nostro parere, stanno emergendo problematiche legate al ruolo degli operatori, che, anche se ridimensionato dalle tecnologie digitali, non è annullato e necessita di una approfondita formazione culturale, se non matematica, certamente sulla scienza dei materiali. La maggior parte dei problemi relativi ai manufatti protesici prodotti digitalmente è associata ad una cattiva manipolazione e trattamento dei materiali in fase post-produttiva. I materiali per i sistemi CAD/ CAM risultano essere molto più “sofisticati” di quelli impiegati nelle tecniche analogiche. Per questa ragione associamo alla presentazione di casi clinici semplici una analisi puntuale su alcune fasi protocollari sensibili, mostrando le evidenze scientifiche accanto alla nostra esperienza clinica.

CASO CLINICO 1

Nel caso iniziale (Fig. 1a), l’elemento 4.6 vitale presentava un’estesa otturazione in composito con ripetuti episodi di chipping. Dopo build-up è stata realizzata la preparazione della corona (Fig. 1b) appositamente con scarsi elementi geometrici per essere facilmente sottoposta ad impronta digitale TRIOS3 (3Shape). La corona è stata eseguita in ambiente SUM 3D e prodotta con fresatore DWX-4W (DGSHAPE, a Roland Company) (Fig. 1c). La corona realizzata in LS2 presinterizzato (Fig. 1d) viene rifinita e lucidata meccanicamente con gommini e pasta diamantata. In questa fase tutte le operazioni sono agevoli e veloci. La corona, dopo il trattamento termico di cristallizzazione presenta un grado di auto lucentezza adeguato per l’applicazione clinica immediata, determinato dalla pre-lucidatura nella fase di pre-cristallizzazione (Fig. 1e). Dopo la cementazione adesiva (Fig. 1f, g), non è stato effettuato alcun ritocco occlusale o sui punti di contatto interprossimali. Il maggior limite del restauro risiede nell’assenza di una gradazione cromatica, limite questo riguardante i materiali monolitici. Si tratta, tuttavia, di un elemento posteriore inferiore usualmente coinvolto nello sviluppo dell’estetica di un sorriso solo parzialmente e con la sola superficie occlusale.

Fig.1a-g. Preparazione ed esecuzione di una corona completa in disilicato di litio (LS2) con sistema chairside.

 

PRECISIONE MARGINALE E CAD/CAM SOFTWARE

La valutazione è stata eseguita in vitro su corone singole prodotte attraverso scansione digitale con TRIOS3 (3Shape) di 52 monconi preparati su denti estratti. La fase CAD e gestione dei file STL è stata portata a termine con due differenti software (A SUM3D, B hyperDENT) presi in esame e comparati. Tutte le corone sono state fresate impiegando lo stesso fresatore DWX-4W (DGSHAPE a Roland Company). Per ciascun software è stato impiegato un set completo di frese. Tutte le corone sono state realizzate su blocchetti di disilicato di litio (E-Max CAD A2). La precisione marginale è stata valutata impiegando un microscopio elettronico a scansione SEM con LaB6 (Zeiss EVO 50 XVP, Carl Zeiss SMY Ltd, Cambridge, UK). I risultati (Tab. 1) hanno mostrato una differenza nella precisione marginale. Le corone prodotte con l’impiego del software A (Fig. 2a) presentavano un gap marginale medio (SD) di 78.1 (± 41.4) μm, mentre le corone prodotte tramite il software B (Fig. 2b) avevano un gap marginale medio (SD) di 91.8 (± 55.6). Le apparenti sostanziali differenze dei valori delle medie sono mitigate dagli alti valori delle deviazioni standard. L’analisi statistica (Tab. 2) ha rilevato, inoltre, una distribuzione dei dati asimmetrica (assenza di normalità) pertanto la comparazione tra i due gruppi è stata portata a termine attraverso l’impiego di un test non parametrico (Mann-Whitney Rank Sum Test) comparando i valori delle mediane. I risultati riportati nel grafico box plot (Fig. 2c) mostrano una assenza di significatività (P=0.341). I livelli di precisione non hanno mostrato differenze statisticamente significative, principalmente a causa delle elevate deviazioni standard registrate. I livelli medi di precisione marginale sono accettabili sul piano clinico. Differenze nella precisione marginale possono anche essere in parte attribuite alla architettura dei software CAD/CAM impiegati.

Fig. 2. (a) Corona realizzata attraverso software A; (b) corona realizzata attraverso software B; (c) box plot con i risultati sul gap marginale in comparazione.

Tab. 1. Emerge una differenza nella precisione marginale.

Tab. 2. L’analisi statistica ha rilevato una distribuzione dei dati asimmetrica (assenza di normalità) pertanto la comparazione tra i due gruppi è stata portata a termine attraverso l’impiego di un test non parametrico (Mann-Whitney Rank Sum Test) comparando i valori delle mediane.

LA CRISTALLIZZAZIONE

I materiali ceramici impiegati nelle tecniche CAD/ CAM si trovano in una forma pre-cristallizzata a bassa resistenza per evitare che fresatori e frese possano subire danni repentini durante la produzione dei manufatti. Questo implica che al termine della procedura di produzione si debba ricorrere ad un trattamento termico di cristallizzazione (Fig. 3,4), fa eccezione il Celtra Duo che può essere inserito subito dopo il fresaggio, ma rinunciando al 43.24% di resistenza (Fig. 5). La principale differenza nella lavorazione dei materiali consiste nel momento in cui avviene la cristallizzazione. La dimensione dei cristalli influisce significativamente sulle caratteristiche meccaniche dei materiali (Fig. 6), pertanto, il protocollo di trattamento termico deve essere rispettato rigorosamente per ciascun materiale.

Fig. 3. Silicato di litio rinforzato con biossido di zirconio (ZLS) Suprinity (a) forma pre-cristallizzata a struttura regolare nanometrica; (b) dopo trattamento di cristallizzazione a 840°C per 8 minuti sottovuoto e raffreddamento fino a 680°C. Si nota una crescita epitassiale di cristalli di circa 300-400 nm.

Fig. 4. Disilicato di litio (LS2) E-Max CAD (a) in forma precristallizzata si nota uno stato prevalentemente amorfo; (b) dopo trattamento di cristallizzazione a 840°C per 7 minuti sottovuoto e raffreddamento fino a 700°C. Si nota una crescita di cristalli (*) nel contesto della matrice vetrosa (**) di circa 1-4 micron.

Fig. 5. ZLS Celtra Duo (a) forma a bassa concentrazione cristallina. In questa fase il materiale ha una resistenza di 210 MPa e può essere inserito nel cavo orale senza ulteriori trattamenti di cristallizzazione; (b) dopo trattamento di cristallizzazione a 820°C pe 1.30 min e raffreddamento lento la resistenza raggiunge 370 MPa. È possibile portare il materiale a resistenze vicine ai 500 MPa di resistenza, effettuando una cottura PowerFire a 760°C con incremento termico di 55°C/min sottovuoto e successivo raffreddamento per 2 min (non è più possibile sabbiare la struttura).

Fig. 6. Caratteristiche microstrutturali e meccaniche dei materiali a confronto. (a) La dimensione dei cristalli a confronto mostra differenze significative tra LS2 e ZLS; (b) minore è la dimensione dei cristalli maggiore è la durezza vickers con i migliori risultati per lo ZLS; (c) anche la resistenza a frattura risente della dimensione dei cristalli con i migliori risultati per lo ZLS.

 

MORDENZATURA ACIDA: EVIDENZE OLTRE LA LETTERATURA

La mordenzatura di superficie costituisce un passaggio fondamentale per un follow-up a lungo termine dei restauri. Sulle modalità e sugli effetti spesso si evidenziano confusioni generate dall’applicazione clinica di risultati di ricerche in vitro che non valutano globalmente tutti gli effetti dando conclusioni parziali (Fig. 7, 8, Tab. 3).

Fig. 7. Test in vitro per diversi tempi di mordenzatura. A 40 sec il materiale è già destrutturato. Il tempo di mordenzatura ideale è quello consigliato dalle case produttrici: 20 sec.

 

Fig. 8. Il gel fluoridrico lascia residui di colore dopo trattamento di mordenzatura solo se la superfice interna dei restauri è contaminata da proteine o mucopolisaccaridi o residui oleosi (a); l’impiego di gel al 4.5% (b) o gel al 9.6% (c) per il trattamento di superfici contaminate da fluido crevicolare (d), (e) non migliora i risultati. Il colore rosso resta (d3) esattamente come il giallo (e3) anche se quest’ultimo è meno visibile. È necessario avere superfici decontaminate prima di procedere con la mordenzatura.

Tab. 3. Protocollo operativo di trattamento, decontaminazione e conservazione

PROCEDURE CLINICHE PER UNA CORRETTA CEMENTAZIONE

La cementazione adesiva di restauri in disilicato di litio rappresenta una fase delicata e decisiva per il successo del lavoro definitivo, dal momento che una corretta cementazione influenza direttamente la resistenza meccanica del manufatto e la sua longevità. Per questo motivo è necessario utilizzare un protocollo di cementazione che rispetti le caratteristiche del materiale e garantisca un successo a lungo termine (Fig. 9, 10).

Fig. 9. Trattamento delle superfici dentali con procedura immediate dentin sealing (IDS): dopo aver montato la diga in seguito alla preparazione dell’elemento (a), si effettua l’idrosabbiatura delle superfici con AL2O3 50 microns (b), total etching con acido ortofosforico 37% per 20 sec (c), applicazione di un adesivo di terza generazione (primer con solvente alcolico o acetone) e bonding (possibilmente caricato) (d). Dopo la fotopolimerizzazione (e) sulla superfice del bonding è presente lo strato non polimerizzato denominato OIL (Oxygen Inhibition Layer). L’OIL deve essere rimosso attraverso l’uso di uno spazzolino e della pasta da profilassi.

Fig. 10. Cementazione dei restauri in vetroceramica: dopo mordenzatura (gel fluoridrico 4.5% per 20 sec), silanizzazione (monobond s), applicazione di adesivo (scotchbond) sulla superfice interna del restauro, per la cementazione dei restauri in vetroceramica preferiamo impiegare un composito da restauro e flow (a). Il composito (non riscaldato) viene applicato all’interno del restauro (b), e sul composito si posiziona del flow per evitare bolle d’aria ed un miglior deflusso degli eccessi di composito durante l’inserimento sul dente (c); nella fase di inserimento (d) si posiziona il restauro sul dente, a riparo dalla luce, si attendono 40-60 sec per consentire al composito di diventare fluido per riscaldamento da conduzione, quindi si tolgono gli eccessi e si polimerizza.

MATERIALI IN SVILUPPO

I materiali ceramici a base di LS2 attualmente in uso mostrano buone caratteristiche meccaniche, una buona lavorabilità ed irrinunciabili caratteristiche di adesione alle strutture dentarie di sostegno quando cementati adesivamente. Nonostante ciò, sono da rilevare alcuni aspetti negativi come le limitate caratteristiche mimetiche nei casi di impiego come restauri monolitici, densità ai raggi X dissimile da quella dei denti naturali. Nell’intento di migliorare ed introdurre nuove caratteristiche è in corso di sviluppo presso la cattedra di tecnologie protesiche e di laboratorio dell’Università di Chieti-Pescara una nuova formulazione di LS2 a doppia fase: una con microstruttura per il core; una nanostrutturata per il rivestimento esterno con caratteristiche ottiche adeguate (Fig. 11, 12). Anche le densità ai RX sono state tarate sulla dentina e sullo smalto. Il materiale presenta caratteristiche di riproduzione dei dettagli e resistenza ai piccoli spessori eccezionali. I bordi delle pressate possono essere riprodotti anche a spessori di 1/10 di mm. Per una corretta esecuzione di un manufatto protesico con workflow digitale risulta chiaro che non è possibile standardizzare le procedure di lavorazione senza conoscere le caratteristiche di ciascuna superficie. Tuttavia non c’è dubbio che l’odontoiatria digitale rappresenterà certamente l’unico approdo possibile per l’evoluzione tecnologica futura e sarà destinata a soppiantare o coadiuvare tutte le tecniche analogiche oggi in uso in campo dentale.

Fig. 11. Restauro test sulla riproducibilità marginale in pressata; (a) misura dello spessore dopo eliminazione del rivestimento; (b) lo spessore è di 1/10 di mm; (c) a luce trasmessa si nota un discreto grado di opalescenza.

Fig. 12. (a) Corona test cementata su dente naturale; (b) corona in sezione longitudinale si notano i due tipi di LS2; (c) valutazione RX dei due disilicati che mostra come il materiale nanostrutturato sia più denso di quello microstrutturato.

 

 

Pubblicato su Infodent Ottobre 2019 - Rubrica Dental Tech pag 16