Aplicação da prototipagem rápida em implantodontia

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1 ARTIGOS CIENTÍFICOS Aplicação da prototipagem rápida em implantodontia The use of rapid prototyping in implantology Pedro D. F. MENEZES 1 ; Viviane SARMENTO 2 e Patrícia LAMBERTI 3 RESUMO Durante muitos anos, a instalação de implantes osseointegráveis foi realizada levando-se em consideração apenas os aspectos ósseos, que na maioria dos casos eram analisados apenas durante o transcirúrgico. Tal conduta levou em muitos casos, ao posicionamento inadequado dos implantes, determinando altos índices de insucesso funcionais e estéticos. Este quadro começou a ser transformado a partir do desenvolvimento de avançadas técnicas imaginólogicas, como a tomografia computadorizada, que permitem um preciso diagnóstico da condição óssea assim como um correto planejamento da reabilitação com implantes. A partir da utilização das imagens fornecidas por exames tomográficos e do desenvolvimento de softwares, é possível a realização de cirurgias virtuais de instalação de implantes e construção de guias cirúrgicos e biomodelos de prototipagem rápida, que possibilitam desde uma simulação do procedimento cirúrgico até a execução de cirurgias guiadas. A utilização destas tecnologias tem se difundido cada vez mais entre os implantodontistas, tornando-se essenciais para a realização de reabilitações complexas. O objetivo deste trabalho é revisar a literatura no que diz respeito à aplicação da prototipagem rápida em Implantodontia. ABSTRACT During many years, the osseointegrated implants surgery was performed based on anatomical aspects with some surgical decisions made during the trans-operatory procedure. This approach created several problems regarding the implants positioning from the prosthetic viewpoint, with major impact in the aesthetic and functional success rates. This scenario has changed dramatically with the new image technologies such as the computerized tomography (CT) that provides an accurate diagnostic of the alveolar bone and a very precise treatment plan with dental implants. Using the CT images as a database, different software, specially designed for dentistry, has been used to perform virtual surgery in bio-models, as well as to create surgical guides that will orient the implant positioning. This new technology has shown a tremendous impact among the implantodontists, becoming an essential tool for surgical planning in complex clinical cases. The aim of this study is to review the current status of the literature regarding the rapid prototypes used in implantology. Key words: Tomography, X-ray computed. Dental implants. Osseointegration. Palavras-chave: Tomografia computadorizada por raios X. Implantes dentários. Osseointegração. 1. Mestre em Implantodontia pela Universidade de Santo Amaro. Especialista em Implantodontia pela Associação Brasileira de Odontologia - Bahia. Especialista em Radiologia pela União Metropolitana de Educação e Saúde. 2. Doutora em Radiologia. Professora associada da Universidade Federal da Bahia. Professora adjunta da Universidade Estadual de Feira de Santana. 3. Doutora em Radiologia pela Universidade Federal da Paraíba. Professora adjunta da Universidade Federal da Bahia. INNOVATIONS IMPLANT JOURNAL - BIOMATERIALS AND ESTHETICS 39

2 INTRODUÇÃO A era da osseointegração teve seu início a partir dos trabalhos publicados pelo professor Branemark no inicio da década de 80. Todo o planejamento dos casos a serem reabilitados com implantes osseointegráveis tinha como passo inicial a realização e análise de exames radiográfi cos convencionais, que infl uenciavam principalmente na determinação do comprimento dos implantes, levando em consideração a altura óssea disponível. Entretanto, decisões importantes como o posicionamento, a distribuição e as inclinações dos implantes eram tomadas apenas durante o transcirúrgico, levando-se em consideração a análise do tecido ósseo disponível, o que muitas vezes levou a ocorrência de insucessos estéticos e funcionais. O avanço das técnicas imaginológicas permitiu um salto muito expressivo no planejamento, execução e nos resultados da implantodontia, visto que através de exames como a Tomografi a Computadorizada (TC) e exame por Ressonância Magnética (RM), é possível gerar imagens tridimensionais (3D) de alta qualidade que permitem a visualização e a análise detalhada da condição óssea e das estruturas anatômicas de importância para o implantodontista. Dessa maneira a cirurgia de instalação de implantes deixou de ser um procedimento surpreendente, no sentido de que o cirurgião só tomava conhecimento da condição óssea real do paciente, após o rebatimento do retalho. A tecnologia das TCs possibilitou a obtenção de reconstruções 3D das áreas analisadas. Essas reconstruções podem ser visualizadas em softwares específi cos que permitem a realização de diversas simulações cirúrgicas, indo desde a simulação de distrações osteogênicas até as cirurgias virtuais de colocação de implantes osseointegráveis. Além do modelo virtual, estas imagens podem ser materializadas em protótipos que reproduzem fi elmente a anatomia do paciente. No caso específi co da implantodontia, as aplicações principais da PR são a obtenção de biomodelos, e mais recentemente, a construção de guias cirúrgicas confeccionadas a partir de planejamentos e cirurgias virtuais. REVISÃO DE LITERATURA A tomografi a é uma técnica utilizada para obtenção de uma imagem diagnóstica de uma camada específi ca de tecido ou objeto, que é superposta por outros tecidos ou objetos, e é o ponto de partida para a obtenção dos biomodelos através da técnica de prototipagem rápida 1. Tais imagens são obtidas interceptando-se o objeto através de planos paralelos 15, capturando, desta forma, informações de detalhes anatômicos. O princípio básico da TC é a reconstrução a partir de muitas incidências sobre o objeto, de uma estrutura interna de qualquer objeto 3D. Isso exige o acúmulo de grande quantidade de dados, a fi m de reconstruir uma imagem precisa da estrutura original 19. A TC tem três vantagens distintas em relação à radiografi a convencional 1 : 1. A informação 3D é apresentada na forma de uma série de cortes fi nos da estrutura interna do objeto em questão; 2. O sistema é muito mais sensível nos tecidos moles, que passam a ser claramente delineados; 3. A TC mede precisamente a absorção de Raios X nos tecidos individuais, permitindo que seja estudada a natureza básica do tecido. As TCs que serão direcionadas para a criação de biomodelos devem ser realizadas com os seguintes parâmetros: - Variação de colimação entre 0,5 e 2mm (a depender do tipo de scanner utilizado); - Intervalos de reconstrução de 1mm 12. Após a obtenção das imagens, é importante que sejam observados alguns fatores como determinar a precisão das mesmas e verificar se todos os cortes são importantes ou se alguns podem ser omitidos, para só então partir para a realização do modelo 3D virtual 10. Após a realização do modelo 3D, este deve ser analisado buscando determinar o grau de precisão do mesmo. Erros podem ter sido originados na reconstrução 3D, na transferência de dados ou na aquisição dos dados. A depender do tipo do erro, o procedimento deve ser repetido. Quando o modelo é validado, este já pode ser utilizado para cirurgias e planejamentos virtuais e também para a construção de biomodelos através da técnica de prototipagem rápida 10. A técnica da PR tem sido aplicada em diversas áreas da odontologia, possibilitando aos profi ssionais incluir essa técnica como parte de seus recursos de diagnóstico em situações clínicas que vão desde a pesquisa e análise de patologias, avaliação da anatomia óssea, detecção de fraturas da face, avaliação das articulações temporomandibulares, seios paranasais e no plano de tratamento implantodôntico. Sykes et al. 21 (2004) compararam a precisão, o tempo para a realização, e as vantagens potenciais da PR em relação aos métodos convencionais de fabricação de próteses auriculares. Vinte e seis observadores independentes analisaram os resultados e concluíram que, tanto a forma como a estética foram superiores quando foi utilizada a PR. Os autores concluíram que a principal vantagem da PR é permitir a construção do biomodelo a partir de métodos digitais, o que determina uma maior precisão em relação aos métodos convencionais. Como desvantagem, foi apontado o custo dos equipamentos. Yu-hua et al. 22 (2006) utilizaram a técnica de PR para o planejamento e tratamento de pacientes com fraturas no complexo zigomático-maxilar. Durante um período de 2 anos, 9 pacientes foram submetidos à técnica, onde foram obtidos biomodelos da cabeça dos pacientes. Nestes, eram confi rmados os diagnósticos e realizadas cirurgias que simulavam osteotomias, reduções e fi xações de fraturas. Os autores constataram que houve uma correspondência entre os diagnósticos e que a PR favoreceu dados para uma abordagem cirúrgica precisa, que teve como um de seus resultados a diminuição do tempo operatório. Robiony et al. 17 (2007) realizaram tomografi as para a obtenção de um modelo virtual 3D e biomodelos de pacientes que seriam submetidos à distração osteogênica.tanto no modelo virtual quanto no protótipo foram realizadas inúmeras simulações buscando avaliar os possíveis resultados estéticos e funcionais do tratamento 40 Volume 3 - Número 6 - Setembro/Dezembro 2008

3 ARTIGOS CIENTÍFICOS proposto e determinar qual a melhor conduta a ser estabelecida. Os planejamentos feitos através de protótipos determinaram uma melhoria nos resultados dos casos de distração osteogênica. Os autores ressaltam que o sucesso desta tecnologia está diretamente dependente de uma grande interação entre o radiologista, o engenheiro responsável pelo processo de obtenção do biomodelo e o cirurgião. Singare et al. 20 (2008), demonstraram a efetividade do uso dos biomodelos para a construção de próteses de defeitos ósseos maxilofaciais. Os autores citam que a reconstrução de defeitos ósseos durante o transoperatório pode reduzir a previsibilidade do resultado estético, além de tornar a cirurgia mais invasiva e aumentar o tempo cirúrgico. Na implantodontia, especifi camente, a aplicação da prototipagem rápida vai desde a obtenção de biomodelos que permitem o planejamento e a simulação dos procedimentos cirúrgicos, até a construção de guias cirúrgicos obtidos através das informações geradas nos programas de cirurgia virtual. Freitas et al. 8 (2005) analisaram através de revisão de literatura a importância da PR no planejamento das reabilitações com implantes zigomáticos. As principais vantagens com a utilização dos biomodelos são: aumento da previsibilidade, redução de 30% do tempo cirúrgico, redução do período de anestesia e do risco de infecção e diminuição do custo total do tratamento. Segundo os autores, as principais desvantagens para as cirurgias de zigomático não são os custos, mas sim a ausência de uma correlação positiva entre os biomodelos e estruturas anatômicas de revestimento, tais como tonicidade muscular, espessura de mucosa, abertura de boca e capacidade elástica de comissura labial. Desta forma concluíram que a utilização dos biomodelos é extremamente útil para o diagnóstico, planejamento e simulação cirúrgica, pois promove a unifi cação da linguagem entre paciente e profi ssional, assim como permite o treinamento prévio da equipe cirúrgica, minimizando erros e otimizando resultados. Curcio et al. 5 (2005) apresentaram um protocolo de reabilitação com carga imediata de mandíbulas edêntulas, utilizando a PR no planejamento cirúrgico protético, na confecção de um guia cirúrgico através da técnica de prototipagem rápida, obtenção de uma barra metálica e montagem dos dentes da futura prótese. Os autores ressaltaram que a principal vantagem desta técnica é a diminuição do tempo do tratamento nas fases que sucedem o posicionamento dos implantes. Chouw et al. 4 (2006) relatou o planejamento e a técnica cirúrgica realizada em cinco casos de reabilitação de maxilas edêntulas com implantes de zigomático. Em todos os pacientes foram realizadas TCs e o planejamento virtual através do programa Simplant (Materialise NV, Leuven Belgium). Baseado no planejamento virtual, foram construídas guias cirúrgicas mucossuportadas através da técnica da prototipagem rápida. As cirurgias aconteceram sem intercorrências e os autores consideraram que a TC e a PR foram fundamentais na simplifi cação e facilitação da técnica cirúrgica. Hu et al. 11 (2007) descreveram uma técnica modifi cada para reconstrução de um defeito criado após uma maxilectomia parcial. Durante o planejamento e após a realização da TC, foi obtido um protótipo que foi fundamental no planejamento do caso principalmente para os procedimentos de enxertia e de seleção dos implantes convencionais e de ancoragem zigomática. Curcio et al. 6 (2007) em seu estudo analisou o planejamento, execução de guias cirúrgicos com a técnica de PR e de barra metálica em implantes instalados sobre protótipos que reproduziam as mandíbulas de 14 pacientes. Os pacientes foram divididos em dois grupos iguais. O primeiro grupo era composto de pacientes edêntulos e o segundo de pacientes que possuíam alguns remanescentes dentários. O planejamento era a instalação dos implantes a partir dos guias e realização da carga imediata através da instalação de uma prótese fi xa. Os autores chegaram à conclusão que a realização dos protótipos facilitou o procedimento principalmente nos pacientes edêntulos, onde a adaptação dos guias cirúrgicos foi extremamente precisa. DISCUSSÃO O desenvolvimento da TC abriu novas portas para a Medicina e a Odontologia, tanto na avaliação de procedimentos, quanto no planejamento de cirurgias, visto que houve um aumento na qualidade e defi nição das imagens permitindo a observação de estruturas a partir de ângulos não adquiridos no ato do exame radiográfi co tradicional. Além disso, com as imagens obtidas pela TC, é possível a realização de protótipos que reproduzem fi elmente a condição anatômica dos pacientes. Com base em um modelo 3D da região selecionada (Figura 1), os sistemas de PR constroem protótipos pela adição sucessiva de fi nas camadas de materiais específi cos, tais como plásticos, cerâmicas, aços e papéis, entre outros (Grando, 2005) 10. Esses dados, em camadas, apresentam forte semelhança com os dados obtidos no exame tomográfi co, o que motiva uma integração dessas tecnologias. Na odontologia, a TC é usada para o planejamento pré-operatório de implantes intra-ósseos e cirurgias ortognáticas, além do diagnóstico de defeitos orofaciais, neoplasmas, cistos, fraturas, abscessos, problemas condilares e na endodontia 19. A implantodontia durante muitos anos conviveu com a instalação de implantes em posições inadequadas devido à falta de recursos para um diagnóstico preciso da condição óssea dos pacientes. Esta situação apresentou-se mais crítica nos casos de atrofi as ósseas severas quando o cirurgião é obrigado a trabalhar de maneira muito íntima com estruturas anatômicas nobres. Os biomodelos realizados a partir de TCs extremamente precisas, representaram uma verdadeira revolução no planejamento das cirurgias de implantes osseointegravéis (Figura 2). Com eles fi cou muito mais simples a comunicação com os pacientes, pois os defeitos ósseos e as limitações do tratamento passaram a ser vistos de maneira real. A partir daí, também foi possível uma discussão mais precisa com os protesistas acerca do planejamento da reabilitação e das limitações de cada caso. Através do estudo dos protótipos o cirurgião tem meios de simular, o procedimento cirúrgico a ser realizado, vivenciando de maneira antecipada grande parte das INNOVATIONS IMPLANT JOURNAL - BIOMATERIALS AND ESTHETICS 41

4 difi culdades cirúrgicas e podendo, desta forma, planejar as técnicas mais adequadas, assim como os materiais e instrumentais necessários para a resolução do caso (Figura 3). Estas vantagens proporcionadas pelos biomodelos determinam a realização de procedimentos cirúrgicos mais precisos, ágeis e seguros, pois as imagens 3D e, conseqüentemente, os biomodelos mostram a disponibilidade óssea no local previsto para o implante, determinando a posição exata de estruturas anatomicamente críticas, como o canal alveolar inferior, seios maxilares, cavidades nasais e forames mentoais 19. Associada às técnicas de PR, tem se utilizado também as cirurgias virtuais (Figura 4). Estas consistem no planejamento e execução da cirurgia nas imagens 3D, obtidas a partir das imagens tomográfi cas. Esta técnica permite a simulação da instalação dos implantes e a visualização de sua relação com as estruturas anatômicas nobres da região. A partir da simulação da instalação dos implantes, realizamse guias cirúrgicas virtuais (Figura 5), que através das técnicas de PR, serão convertidas em guias cirúrgicas físicas (Figura 6). Estes guias apresentam-se extremamente precisos e estáveis sobre o rebordo alveolar, aumentando a previsibilidade do procedimento a ser executado (Figuras 7, 8 e 9). Mais recentemente esta técnica foi aprimorada possibilitando a realização guias cirúrgicas, não apenas com a referência do tecido ósseo, mas também dos tecidos moles 2. Desta forma, o guia com a posição ideal dos implantes é estabilizado sobre a mucosa do paciente e a cirurgia de instalação dos implantes é realizada sem incisão, com as perfurações sendo feitas através do tecido mole, permitindo a precisa confecção dos alvéolos cirúrgicos artifi ciais e a instalação dos implantes. Quando existe a possibilidade da realização deste procedimento o resultado é de mínimo trauma cirúrgico e excelente pós-operatório para o paciente. Outra situação cirúrgica da Implantodontia em que são fundamentais os procedimentos de PR são os implantes de zigomático. A cirurgia de instalação dos implantes zigomáticos exige alta precisão técnica, sendo que um dos aspectos mais importantes do ato cirúrgico encontra-se no direcionamento de perfuração das fresas. Devido às variações anatômicas individuais, torna-se indispensável para o planejamento correto e seguro destas cirurgias a utilização de TCs e biomodelos 8. Entretanto, apesar de todos os benefícios trazidos pela técnica, a sua indicação deve seguir critérios rígidos e deve ser reservada apenas aos casos em que houver real benefício ao paciente, pois o custo destes procedimentos e técnicas ainda é relativamente alto. CONCLUSÃO ou diminuindo eventuais complicações durante o procedimento cirúrgico. Além disso, as guias cirúrgicas obtidas através da técnica de prototipagem rápida, com as informações geradas nos programas que permitem a realização de cirurgias virtuais, representam um novo horizonte na implantodontia onde os procedimentos cirúrgicos se tornam mais simples seguros e previsíveis. Figura 1 - Reconstrução 3D Maxila Figura 2 - Biomodelo Figura 3 - Cirurgia experimental Figura 4 - Cirurgia virtual A utilização dos biomodelos obtidos através da técnica PR torna o planejamento e execução de implantes osseointegráveis mais precisos, ágeis e seguros, principalmente nos casos de atrofi as ósseas severas. Através dos protótipos é possível a análise da condição anatômica do paciente e simulação real do procedimento, evitando 42 Volume 3 - Número 6 - Setembro/Dezembro 2008

5 ARTIGOS CIENTÍFICOS Figura 5 - Guia cirúrgico virtual Figura 6 - Guia cirúrgico obtido através da técnica de prototipagem rápida Figura 7 - Guia cirúrgico posicionado no rebordo Figura 8 - Indicadores de posicionamento durante o procedimento cirúrgico Figura 9 - Implantes SIN instalados na região maxilar INNOVATIONS IMPLANT JOURNAL - BIOMATERIALS AND ESTHETICS 43

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