In questa breve guida andremo a vedere tutti i passaggi che di solito si compiono per la produzione di una guida chirurgica paziente specifica partendo da zero. Si parte dalla pianificazione implantare virtuale con un software 3D dedicato, si passa per la stampa 3D della guida e si finisce con la post-produzione della guida stessa. Ma andiamo per ordine. Quello che leggerete è prevalentemente il workflow consigliato dalla FormLabs, azienda che produce la stampante 3D ad oggi più utilizzata negli studi odontoiatrici di tutto il mondo, e quindi dovete considerarlo solo ed esclusivamente come uno schema molto generale senza nessuna pretesa di completezza. Ogni professionista, si intende, dovrà sviluppare e affinare questo procedimento a seconda delle sue conoscenze e esigenze. Inoltre è importante sottolineare che ogni azienda che produce stampanti 3D consiglia un proprio protocollo che va seguito alla lettera. Quello che segue è un elenco generale di passaggi che normalmente si eseguono.
Passaggio 1 PIANIFICAZIONE IMPLANTARE CON SOFTWARE 3D
In questa fase il medico utilizza la CBCT del paziente per ricavare un modello 3D accurato dell'osso. A questo si aggiunge una scansione intraorale che permette di unire al modello osseo anche un modello 3D dei denti e dei tessuti molli del paziente ricavati direttamente dalla sua bocca. Questa è la fase più delicata che deve essere svolta da personale medico qualificato. E' la fase in cui il medico decide come e dove inserire gli impianti, quali sono le dimensioni degli stessi e stabilisce quella che sarà la geometria della futura guida chirurgica.
Inutile dire che ci sono tantissimi software di questo tipo. La maggior parte sono software a pagamento (molto costosi in genere) che prevedono un costo iniziale più un costo di rinnovo licenza ogni anno. Esistono però anche soluzioni che prevedono un "pay per case" ossia si paga soltanto il singolo caso che si vuole trattare. Una delle migliori soluzioni in questo senso è indubbiamente il software BlueSkyPlan.
Passaggio 2 ESPORTAZIONE DEI FILE 3D
Una volta terminata la progettazione della guida chirurgica questa dovrà essere esportata in un file .stl il quale sarà poi successivamente letto dalla stampante 3D o inviato ad un service di stampa. Normalmente questo file contiene solo ed esclusivamente la dima chirurgica progettata la quale dovrebbe avere, di base, uno spessore non inferiore ai 3mm. Questo è necessario per garantire una certa resistenza meccanica della guida.
Passaggio 3 IMPORT DEL MODELLO SUL SOFTWARE DI STAMPA
Il file .stl esportato dal software di pianificazione implantare dovrà essere importato all'interno del software della propria stampante 3D. Ogni stampante 3D ha un proprio software ma il funzionamento generale è per tutti più o meno uguali.
I passaggi principali da seguire all'interno dei software generalmente sono:
Importazione del modello 3D nel software;
Scelta del materiale e della risoluzione di stampa;
Orientamento del modello e inserimento dei supporti di stampa;
Salvataggio del file di stampa che verrà letto dalla stampante 3D.
L'orientamento del modello sul piatto di stampa e l'inserimento dei supporti sono i due passaggi più complessi da realizzare sui vari software di stampa. A tal proposito bisogna fare attenzione a due aspetti molto importanti:
1. I supporti non devono essere posizionati sul piano occlusale ne tantomeno devono cadere all'interno del cilindro che ospiterà la vostra boccola metallica. Dovete sempre iniziare a orientare il modello in modo da tenere le superfici occlusali il più possibili lontane dal piatto di stampa.
2. Posizionate i vostri modelli sempre in punti diversi del piatto di stampa onde evitare che la superficie trasparente del contenitore della resina si opacizzi troppo in punti specifici. Se il vassoio che contiene la resina si opacizza la stampa non andrà a buon fine e la precisione di stampa diminuisce drasticamente.
Ecco un esempio di come orientare il modello sul piatto di stampa:
In questa immagine vedete a sinistra un modello male orientato sul piatto di stampa: i supporti vanno a finire tutti sul piano occlusale della guida chirurgica e anche all'interno del foro per la boccola metallica. Questo significa che la vostra guida non calzerà perfettamente sul piano occlusale del paziente. A destra invece vedete un orientamento corretto: i supporti non toccano il piano occlusale ma vanno ad ancorarsi alla superficie esterna della guida.
In questa gallery vi riassumo visivamente tutti i passaggi necessari all'interno del software PreForm di FormLabs.
Passaggio 4 AVVIO DELLA STAMPA
Ogni software di stampa consente di esportare un file proprietario (cioè un file che ha un'estensione di proprietà della casa produttrice della vostra stampante). Questo file proprietario verrà letto dalla vostra stampante per iniziare la stampa.
Avviate la stampa ricordandovi sempre di controllare che il vassoio che contiene la resina non sia opacizzato. Qualora notate degli aloni sulla superficie inferiore del vassoio dovete accertarvi che la stampa che state per iniziare non avvenga su quell'area opacizzata. Nel caso il vassoio sia molto vecchio dovrete acquistarne uno nuovo.
Passaggio 5 POST PRODUZIONE DEL MODELLO STAMPATO
Premessa: quelle che seguono sono passaggi generali riportati a titolo informativo e non esaustivo. Ogni azienda e ogni materiale richiede un suo particolare processo di post-produzione. Affidatevi sempre alle istruzioni e alle raccomandazioni riportate dalla casa produttrice della vostra stampante 3D.
La post-produzione è il passaggio più impotante dell'intero processo. Appena avrete tirato fuori il modello dalla stampante dovrete procedere ad una serie di passaggio consecutivi al fine di rendere questo modello effettivamente utilizzabile. I passaggi da compiere, in linea generale, sono:
Lavaggio del modello
Rimozione dei Supporti
Assemblaggio della guida
Post Curing
Sterilizzazione
1. Lavaggio del modello
Normalmente i modelli stampati vengono immersi in alcool isopropilico facendo circa due bagni da 5 minuti ciascuno. Il primo bagno saturerà l'alcool della resina in eccesso rimasta sul modello, il secondo bagno pulirà a fondo il modello rendendolo pronto per i successivi passaggi
2. Rimozione dei supporti
Normalmente insieme alla stampante 3D viene fornito anche un kit di post-produzione che include anche delle tronchesine da utilizzare per la rimozione dei supporti. Fate attenzione a non rimuovere parti del modello insieme ai supporti. Successivamente alla rimozione dei supporti utilizzando delle frese o una carta vetrata a grana fine potrete lisciare le parti della guida chirurgica interessate dal contatto con il supporto rimosso (pin di contatto).
3. Assemblaggio della guida
Questo passaggio consiste nell'inserimento nella guida delle apposite boccole metalliche da fissare con opportuni materiali fissanti.
4. Post Curing
Il post-curing è un trattamento che sottopone la guida chirurgica a raggi fotopolimerizzanti che vanno a polimerizzare i residui di resina rimasti in superficie deopo il lavaggio in alcool. Normalmente le aziende che vendono macchine di stampa 3D vendono anche appropriati fornetti per il post-curing. Ci sono in ogni caso realtà che utilizzano, per questo processo, normali fornetti per le unghie. Non consiglio quest'ultima soluzione in quanto potrebbe inficiare l'intero processo di produzione non potendo fornire con questi fornetti "cinesi" alcuna garanzia sull'uniformità della fotopolimerizzazione a 360 gradi su tutto il modello.
Molto probabilmente in questa fase del processo assisterete ad un "viraggio" di colore della vostra guida a causa proprio della stabilizzazione della sua microstruttura dovuta alla fotopolimerizzazione della resina.
5. Sterilizzazione
E' un passaggio di fondamentale importanza, generalmente molto discusso. Questo passaggio va effettuato con cura a seconda della propria esperienza e delle proprie conoscenze delle norme di igienizzazione dei dispositivi biomedici. Fate molta attenzione alle caratteristiche del vostro materiale di stampa: non tutti i materiali possono essere sterilizzati! Alcuni materiali (come il Dental SG di FormLabs) possono essere trattati con un ciclo di sterilizzazione che prevede passaggi progressivi in autoclave a 121°C per 15 minuti, 134°C per 6 minuti e 138°C per 3 minuti.
La letteratura riporta dati che confermano quanto la sterilizzazione a caldo sia molto più efficace dal punto di vista microbiologico rispetto alla sterilizzazione a freddo. (A tal proposito vi consiglio di leggere questo articolo pubblicato sul sito dell'Organizzazione Mondiale della Sanità che confronta diversi sistemi di sterilizzazione in ambito dentale).
Personalmente non consiglio la stampa di guide chirurgiche con stampanti 3D a filamento per una serie di ragioni, tra le quali spicca proprio l'impossibilità di sterilizzare a caldo le guide stampate con filamenti di termopolimeri (si deformerebbero ad alte temperature).
Consiglio: prima di acquistare una stampante 3D accertatevi che sia compatibile con materiali sterilizzabili in autoclave. Sembrerà strano ma ci sono stampanti 3D molto molto gettonate (marchi molto noti) che non hanno questi materiali.