Jorge Faber responde:

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1 RECOMENDADO Jorge Faber responde: O que é a prototipagem rápida e como ela pode ser utilizada para avaliação de dentes inclusos? Rosely Suguino 9

2 introdução Talvez por coincidência, eu presenciei o nascimento da prototipagem rápida na área da saúde no Brasil e a considero um dos avanços de diagnóstico mais promissores da atualidade. A técnica compreende o uso de várias tecnologias que utilizam dados de arquivos de desenho auxiliado por computador (CAD; abreviatura do inglês computer aided design ) para produzir modelos físicos por um processo de adição de material 7. Existem diversas tecnologias de prototipagem rápida e, entre elas, as de maior precisão e qualidade são sinterização a laser (SLS), estereolitografia (SLA) e PolyJet. É importante observar que a resolução das tomografias computadorizadas (CTs) existentes hoje não explora toda a qualidade possível de um modelo de prototipagem, pois as camadas de resina polimerizadas são mais delgadas que as fatias obtidas pelo tomógrafo 13. A primeira aplicação da prototipagem rápida especificamente para a Ortodontia foi, provavelmente, dada por mim e pelos colegas Patrícia Berto e Marcelo Quaresma 6. Ela teve como objetivos diagnosticar a impacção de um canino maxilar incluso, confeccionar um acessório específico para o tracionamento do dente e auxiliar os cirurgiões Marcos Anchieta e Frederico Salles na navegação intra-operatória de exposição e colagem do acessório individualizado 6. Hoje, modelos de prototipagem para avaliação de impacções dentárias e dentes supranumerários se tornaram uma rotina em minha clínica e não concebo mais o tratamento de pacientes portadores dessas condições sem tal exame. PASSOS PARA OBTENÇÃO DO PROTÓTIPO DENTÁRIO Solicitação da tomografia computadorizada A solicitação da tomografia computadorizada (CT) é o primeiro passo para a obtenção de um protótipo dentário de boa qualidade e, sempre que solicitado, o exame precisa atender a alguns critérios. O primeiro é que toda a região da mandíbula e maxila deve ser varrida com cortes axiais de espessura não maior que 1,0mm. Alguns tomógrafos permitem cortes até mais finos e quanto mais delgados forem os cortes, melhor será a qualidade do modelo. Outra questão importante é que os arcos dentários precisam estar levemente afastados durante o exame para não ocorrer uma fusão das imagens dentárias. Em outras palavras, se os dentes estiverem se tocando durante o exame pode ser impossível separar, por exemplo, os molares superiores e inferiores, pois estes pertencerão a uma única estrutura radiográfica. Para atingir esse objetivo, o paciente deve morder uma placa de cera ou resina acrílica que afaste os dentes posteriores cerca de um a dois milímetros. O ideal é que o próprio ortodontista provenha essa placa ao paciente na forma de um registro interoclusal. Além disso, a solicitação do exame deve trazer, expressamente, a orientação para que a clínica radiológica salve as imagens tomográficas em CD-ROM, fita DAT 8.0 mm, disco óptico de 5,25 ou em disco Zip. Os arquivos contidos na mídia são imagens em duas dimensões (2D) no formato Dicom (*.DCM; abreviatura do original em inglês Digital Imaging and Communications in Medicine ; pronuncia-se daicom ). A seguir os arquivos são encaminhados para uma empresa que confecciona o protótipo e são anexadas orientações a respeito dos objetivos do modelo. Não há necessidade de se encaminhar as películas tomográficas. A empresa que possui maior experiência e qualidade com esse tipo de trabalho é a Artis Prototipagem 15. Ela se encarregará de uma série de passos computacionais para a confecção do protótipo. Procedimentos em programas de computador e de produção do modelo Esses procedimentos não são realizados pelo cirurgião-dentista, mas sim pela empresa de prototipagem. Nela, os arquivos Dicom são importados para um programa de reconstrução de imagens tomográficas. Esse programa realiza o trabalho de empilhamento das imagens e construção do modelo 3D virtual. Uma vez que o programa tenha feito a reconstrução da área do exame, é possível selecionar diferentes estruturas com base nas diferentes densidades dos tecidos, pois os arquivos Dicom guardam informações sobre as densidades de cada região. Baseado no fato de que a densidade mínima dos tecidos dentários mineralizados é 1476HU (Unidades Hounsfield), da substância compacta do tecido ósseo 176HU e dos tecidos moles -324HU 2, o operador do programa deve determinar que sejam reproduzidas estruturas com densidade acima de 1476HU para que todos os tecidos, com exceção dos tecidos duros dentários, sejam eliminados. A empresa de prototipagem também irá limpar os artefatos produzidos por restaurações e/ou implantes metálicos, com o intuito de melhorar a qualidade final do modelo produzido. Assim que a imagem esteja pronta, é gerado um arquivo STL (*.STL; abreviatura do inglês Structured Triangular Language ) que representa o modelo tridimensional na forma de uma malha de triângulos. Um programa, tal como o Objet Studio (Objet Geometries, Israel), envia o arquivo STL para a máquina de prototipagem rápida, que recebe a imagem em malha de triângulos e a fatia em finas camadas. A máquina de prototipagem constrói um modelo em resina, depositando camada por camada, e reproduz com fidelidade as informações obtidas através da CT. APRESENTAÇÃO DE CASO Para ilustrar esses passos e apresentar o modelo de prototipagem propriamente dito, escolhi um dos primeiros pacientes para o 10

3 Jorge Faber qual confeccionei um modelo para diagnóstico e planejamento do tratamento de caninos impactados. A paciente do gênero feminino, com 12 anos e 2 meses de idade, compareceu para consulta inicial acompanhada de seus pais, que relatavam uma queixa principal de má posição dos dentes. Na anamnese concluiu-se que suas histórias médica e odontológica não eram relevantes. O exame clínico e os modelos de estudo mostraram que ele possuía má oclusão Classe I de Angle. A análise de exames complementares radiográficos (radiografias cefalométrica, panorâmica e periapicais da boca inteira) revelou que ela apresentava impacção dos dentes 13 e 23 (Fig. 1). Para melhor avaliar a posição dos caninos, decidiu-se confeccionar um protótipo dos dentes superiores e, para tanto, foi solicitada uma CT helicoidal multislice da maxila. Foram obtidos 160 cortes tomográficos com 1.0 mm de espessura. Cada corte era sobreposto 0,5mm sobre o próximo. Os arquivos Dicom da tomografia foram importados por um programa de processamento de imagens tomográficas (Vworks 5.0 TM, Cybermed, Coréia) que reconstruiu a área de interesse (Fig. 2 A). Após a eliminação de todos os tecidos, com exceção dos tecidos duros dentários (Fig. 2B), foi gerado um arquivo STL (Fig. 3). Esse arquivo foi importado para um programa de computação gráfica (3DS Max 6, Autodesk, Inc., EUA) para edição, consistindo no modelamento de pontes cilíndricas que conectavam todos os dentes (Fig. 4). Isso era necessário porque alguns dentes, em especial os caninos, perdiam a continuidade com qualquer estrutura após a remoção do tecido ósseo. Assim, caso a prototipagem fosse realizada sem a confecção das pontes, os dentes seriam independentes uns dos outros e o modelo não serviria para o estudo de suas relações espaciais. A seguir esse arquivo foi exportado novamente para o formato STL. O arquivo gerado foi aberto em um programa de gerenciamento de construção de protótipos (Objet Studio, Objet Geometries, Israel) e enviado para uma máquina de prototipagem (Eden 330 PolyJet TM, Objet Geometries, Israel). O protótipo foi construído por meio da deposição de camadas de resina acrílica com espessura de 0,016mm, polimerizadas com luz ultra-violeta (Fig. 5 A - D). O preço desse protótipo foi R$ 300,00. A B C D Figura 1 - Radiografias demonstram a impacção dos caninos maxilares. A) Radiografia panorâmica da paciente cujos detalhes realçam, respectivamente, B, C) os caninos superiores direito e esquerdo. D) Parte da radiografia cefalométrica lateral da paciente, a seta indica a região das impacções. 11

4 A B Figura 2 - A) Os arquivos Dicom permitiram a reconstrução tridimensional da área de interesse. B) Após a determinação que todas as estruturas com densidade abaixo de 1476 HU fossem eliminadas, obteve-se a imagem dos dentes isoladamente. Figura 3 - O programa de processamento de imagens tomográficas eliminou todos os tecidos, com exceção dos tecidos duros dentários. A seguir foi gerado um arquivo STL (abreviatura do inglês Structured Triangular Language ). Esse arquivo representa o modelo tridimensional na forma de uma malha de triângulos. 12

5 Jorge Faber Figura 4 - O arquivo STL foi importado para um programa de computação gráfica. A imagem original foi editada com a construção de pontes cilíndricas (em azul) que conectavam todos os dentes. a b c Figura 5 - Modelo de prototipagem dos dentes superiores. A, B)Perspectivas anterior e superior, elucidando a relação dos caninos com os incisivos. C, D) Vistas lateral oblíqua direita e lateral esquerda, mostrando as relações que os caninos possuem com os pré-molares. O tracionamento de caninos nessas posições exporia os incisivos e os pré-molares ao risco de reabsorções. d 13

6 O modelo obtido foi utilizado como meio de navegação intraoperatória para remoção dos caninos maxilares pelo Dr. Marcos Anchieta (Brasília/DF). O tempo total de cirurgia, incluindo anestesia e sutura, foi de 38 minutos. O edema resultante foi muito pequeno e a paciente relata não ter sentido qualquer dor no período pós-operatório. DISCUSSÃO A utilização da prototipagem nas impacções dentárias tende a proporcionar muitas vantagens em relação à utilização de radiografias convencionais ou CTs. Vários são os motivos que sustentam essa concepção. As radiografias convencionais são limitadas, pois permitem a construção de uma imagem tridimensional apenas na mente do profissional que avalia o exame. Essa modelagem na imaginação possui muitas limitações e a primeira delas é de comunicação entre profissionais e, ainda mais importante, entre profissinais e pacientes. Explicar aos pacientes a relação espacial que dentes apresentam com base em radiografias é uma tarefa difícil. Especialmente porque esse exame permite, a nós profissionais, inferir apenas a posição da coroa dentária. Não é possível, na grande maioria dos casos, precisar a relação que as raízes dentárias exibem. Essa limitação expõe a segunda fraqueza do exame radiográfico convencional: como controlar tridimensionalmente o movimento de um dente do qual não se sabe detalhes da posição espacial? Essa incerteza, provavelmente, explica parte das reabsorções radiculares de incisivos laterais, incisivos centrais, e pré-molares durante o tracionamento de caninos impactados. Essas complicações são freqüentes e ocorrem em até cerca de 38% dos dentes adjacentes a caninos impactados 5. Tenho comparado a movimentação de caninos impactados ao antigo jogo pega-varetas, que muitos de nós jogamos na infância. A retirada de uma vareta interposta a outras, sem mexer nestas, demanda uma visão cuidadosa da relação que possuem e é uma tarefa de tirar o fôlego! Nós ortodontistas brincamos de pega-varetas com os dentes de nossos pacientes e corremos o risco de desencadearmos reabsorções radiculares importantes, e essa é uma tarefa de tirar o sono! Um entendimento mais completo das relações espaciais dos dentes pode ser obtido com a CT 9,11. O exame é composto por cortes que, analisados individualmente, fornecem muito mais dados anátomo-dentários que as radiografias convencionais. Quando utilizado, já mudou 44% dos planejamentos de tratamento de pacientes com caninos impactados 5. Contudo, ainda restringe a montagem da imagem tridimensional à mente do profissional. Essa limitação pode ser suplantada pela reconstrução tridimensional proporcionada pelos programas de computador. A disponibilidade de ferramentas internas a certos programas, que viabilizam a aplicação de janelas de seleção de estruturas de acordo com suas unidades Hounsfield, aumentou a capacidade dos tomógrafos. A imagem gerada por esse método permite uma visualização isolada da dentição por diferentes perspectivas. Entretanto, continuamos a ter limitações nas informações extraídas, oriundas de outro fator: os sentidos utilizados na percepção do mundo. O Homo sapiens partilha com os demais mamíferos uma história evolutiva de milhões de anos que culminou com o desenvolvimento da percepção do mundo por meio dos cinco sentidos. Quanto mais sentidos empregamos na compreensão de algo, melhor é seu entendimento. Isso pode ser muito bem exemplificado quando lembramos o comportamento de uma criança ao tomar contato pela primeira vez com um objeto. Ela, instintivamente, o pega. Isso não acontece por falta de educação, bons modos, mas porque dessa maneira ela usa mais a percepção tátil do que a visão. Se o cheirar e colocar na boca, terá usado quatro sentidos e, se o sacudir e fizer barulho, os cinco sentidos descritos por Aristóteles terão sido exercitados e ela terá maximizado seu reconhecimento do mundo. A estridente vantagem que a prototipagem possui sobre a utilização de outros métodos de diagnóstico por imagem vem exatamente do emprego da percepção tátil. Uma boa forma de notar isso é fazer analogia com outro exame complementar: o modelo de gesso. Dispomos de recursos fotográficos avançados para registrar as relações dentárias; máquinas fotográficas com mais megapixels do que, talvez, necessitamos. Apesar disso, o modelo de gesso, o exame complementar mais arcaico da Odontologia, é fundamental! Por quê? Porque o manuseio dos modelos proporciona uma extração de informações sobre a natureza do problema do paciente que a simples inspeção visual não permite. Muitos clínicos experientes concordam comigo que não basta olhar o modelo. É necessário manuseá-lo. Assim, valer-se de um protótipo permite ao profissional retirar informações do exame que não estão disponíveis por outros meios, pois faz parte de nossa natureza perceber o mundo também pelo tato. Contudo, ao se efetivar a construção do protótipo, inevitavelmente, surge a necessidade de se considerar a razão benefício/custo, tanto no aspecto financeiro, quanto no que tange a exposição à radiação. A CT e o modelo de prototipagem em conjunto têm um preço mais alto que os exames radiográficos convencionais. Mas essas tecnologias têm se tornado, gradativamente, mais acessíveis e poderão, em um curto prazo, se tornar exames complementares usados freqüentemente na clínica ortodôntica. Por sua vez, a principal desvantagem envolvida no emprego desse exame é a necessidade de expor o paciente à radiação de uma CT 1. Em minha opinião, aumentar a segurança e melhorar os 14

7 Jorge Faber resultados de tratamento ortodôntico justificam a CT em decorrência da importância que os dentes possuem. A quantidade de radiação necessária para se realizar o exame tem diminuído à medida que as tecnologias de programas de computador e equipamentos periféricos evoluem 8. Adicionalmente, a utilização da prototipagem tende a facilitar os procedimentos cirúrgicos 8. Esse benefício já foi demonstrado em outras cirurgias 3,10,12, que não a remoção ou exposição de dentes impactados. A duração das cirurgias diminui entre 17% e 60% 3,4,8,14, com menor trauma e pós-operatório mais confortável 14, e com menor probabilidade de complicações. Esses achados se confirmaram no tratamento da paciente aqui relatada, mas não constituem evidência científica, pois necessitaríamos de uma casuística maior e a repetição do trabalho por outros pesquisadores. Por fim, acho importante grifar certas questões: 1) Um protótipo como demonstração pode, hoje, ser adquirido no mercado, mesmo como demonstração 15. 2) Sua confecção não demanda qualquer conhecimento de informática por parte do dentista, pois os passos in silico são cumpridos pela empresa que realiza o protótipo. 3) O advento da prototipagem dentária é, no meu ponto de vista, um grande salto para o diagnóstico e o tratamento de impações dentárias. AGRADECIMENTOS Agradeço Carolina Hecksher Faber por sua importante ajuda na elaboração desse manuscrito. Referências 1. BISHARA, S. E. Impacted maxillary canines: a review. Am J Orthod Dentofacial Orthop, St. Louis, v. 101, p , CHOWDHURY, B.; SJOSTROM, L.; ALPSTEN, M.; KOSTANTY, J.; KVIST, H.; LOFGREN, R. A multicompartment body composition technique based on computerized tomography. Int J Obes Relat Metab Disord, London, v. 18, p , D URSO, P. S.; BARKER, T. M.; EARWAKER, W. J.; BRUCE, L. J.; ATKINSON, R. L.; LANIGAN, M. W. et al. Stereolithographic biomodeling in cranio-maxillofacial surgery: a prospective trial. J Craniomaxillofac Surg, Edinburgh, v. 27, p , ERICKSON, D. M.; CHANCE, D.; SCHMITT, S.; MATHIS, J. An opinion survey of reported benefits from the use of stereolithographic models. J Oral Maxillofac Surg, Philadelphia, v. 57, p , ERICSON, S.; KUROL, J. Resorption of incisors after ectopic eruption of maxillary canines. A CT study. Angle Orthod, Appleton, v. 70, p , FABER, J.; BERTO, P. M.; QUARESMA, M. Rapid prototyping as a tool for diagnosis and treatment planning of maxillary canine impaction. Am J Orthod Dentofacial Orthop, St. Louis. No prelo. 7. GRIMM, T. User s guide to rapid prototyping. Dearborn: Society of Manufacturing Engineers, HALAZONETIS, D. J. From 2-dimensional cephalograms to 3-dimensional computed tomography scans. Am J Orthod Dentofacial Orthop, St. Louis, v.127, p , KIM, K. D.; RUPRECHT, A.; JEON, K. J.; PARK, C. S. Personal computer-based threedimensional computed tomographic images of the teeth for evaluating supernumerary or ectopically impacted teeth. Angle Orthod, Appleton, v. 73, p , LEE, S. J.; JUNG, I. Y.; LEE, C. Y.; CHOI, S. Y.; KUM, K. Y. Clinical application of computeraided rapid prototyping for tooth transplantation. Dent Traumatol, Copenhagen, v. 17, p , PREDA, L.; LA FIANZA, A.; DI MAGGIO, E. M.; DORE, R.; SCHIFINO, M. R.; CAMPANI, R. et al. The use of spiral computed tomography in the localization of impacted maxillary canines. Dentomaxillofac Radiol, Houndsmills, v. 26, p , SARMENT, D. P.; SUKOVIC, P.; CLINTHORNE, N. Accuracy of implant placement with a stereolithographic surgical guide. Int J Oral Maxillofac Implants, Lombard, v. 18, p , VWORKSTM 4.0. Personal user guide. Korea: CyberMed, WAGNER, J. D.; BAACK, B.; BROWN, G. A.; KELLY, J. Rapid 3-dimensional prototyping for surgical repair of maxillofacial fractures: a technical note. J Oral Maxillofac Surg, Philadelphia, v. 62, p , PROTIPAGEM. Disponível em: < Acesso em: 22 dez Doutor em Biologia Animal Morfologia pela Universidade de Brasília. - Mestre em Odontologia - Ortodontia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro. - Clínica privada voltada para o atendimento de pacientes adultos. Endereço para correspondência Jorge Faber SCN Brasília Shopping sala 408 CEP Brasília-DF jorgefaber@terra.com.br 15