Confronto tra espansore rapido palatale digitale ed espansore in acciaio tipo Hyrax

Negli ultimi anni sono aumentati i fenomeni allergici al nickel e alla resina (PMMA). Le apparecchiature ortodontiche sono realizzate in acciaio inossidabile e resine ortodontiche che rimangono a stretto contatto con la cavità orale e quindi a diretto contatto con i tessuti molli e duri. Pertanto, è fondamentale che si adattino perfettamente all’ambiente biologico. Le allergie nel cavo orale sono causate da un fenomeno di corrosione causato dal rilascio di ioni, che sono gli allergeni in grado di attivare i meccanismi di reazione cellulo-mediata. Per cui, a causa delle frequenti manifestazioni di allergia, è risultato necessario trovare materiali alternativi per la realizzazione delle apparecchiature ortodontiche.
Il titanio è un metallo con una bassa conduttività termica. Tramite una reazione con l’ossigeno, riesce a formare ossidi sulla sua superficie evitando quindi la corrosione (biocompatibilità). La pellicola che si crea limita il processo di ossidazione (passivazione) dando al metallo un’inerzia chimica.
Il progresso tecnologico avvenuto nel corso degli ultimi anni ha permesso di sviluppare metodiche di digitalizzazione del design e di produzione computerizzata dei manufatti ortodontici.
Allo stato attuale la tecnologia CAD-CAM si avvale di uno scanner tridimensionale deputato all’acquisizione dell’anatomia di superficie del modello in gesso ottenuto da comuni impronte delle arcate dentarie tramite digitalizzazione dei modelli di lavoro. Partendo dal modello digitalizzato con l’utilizzo di software CAD, l’operatore disegna il dispositivo, il software CAM genera le istruzioni da inviare alla macchina utensile, che provvede a realizzare il prodotto disegnato con discrepanze contenute nell’ordine di poche decine di micron rispetto alla matematica ottenuta dal disegno CAD.
La tecnica CAD-CAM CNC ha una caratteristica fondamentale, cioè la possibilità di misurare quello che si sta producendo.
Lo scopo di questo lavoro è quello di descrivere le fasi di realizzazione dell’espansore rapido del palato in titanio costruito con la tecnologia CAD-CAM e di paragonarne i vantaggi rispetto all’espansore realizzato in acciaio.

ESPANSORE RAPIDO DEL PALATO IN ACCIAIO E IN TITANIO

In questo studio vengono descritte le fasi di costruzione dell’espansore in metallo tipo Hyrax e di quello in titanio.

Espansore in acciaio
Le fasi di costruzione dipendono dalla corretta presa e colatura delle impronte. La progettazione avviene esclusivamente su dei modelli in gesso.
Tali fasi includono:

• prova delle bande sui primi molari permanenti o sui secondi molari decidui;
• presa dell’impronta utilizzando un’idrocolloide irreversibile (alginato) con le bande in situ;
• colatura delle impronte con gesso extraduro;
• costruzione dell’apparecchiatura: si piegano dapprima i bracci anteriori delle viti per adattarli all’anatomia del palato e poi si esegue la stessa operazione con i bracci posteriori, facendo attenzione che i corpi delle viti rimangano paralleli al piano occlusale e che le separazioni delle viti stesse siano sovrapposte alla sutura palatina. Dopo aver accertato che tutto sia correttamente posizionato, si bloccano i singoli elementi per procedere alla saldatura degli stessi. La normale brasatura che prevede l’utilizzo di saldami a base di leghe d’argento è stata recentemente sostituita con la moderna saldatura a laser, poiché tale saldatura è garanzia di totale assenza di stress termici, ovvero non vengono alterate le caratteristiche metallografiche dei componenti.

Espansore in titanio
La prima fase nella realizzazione consiste nella presa delle impronte delle arcate dentarie. Essa può essere effettuata utilizzando un’idrocolloide irreversibile (alginato) o, per avere maggiori garanzie di precisione, materiali siliconici o polieteri, entrambi a due densità differenti in un unico tempo. Si procede poi con la rilevazione di una cera di costruzione che deve avere uno spessore di circa 3 mm.
Nel caso si utilizzi la TC Cone Beam, è necessario rilevare una seconda cera di costruzione in massima intercuspidazione che consentirà di sovrapporre nello spazio virtuale i modelli digitalizzati e il volume ricavato dalla CBCT.
Una volta scaricate le zone di sottosquadro mediante la tecnica del parallelometro, il modello in gesso è pronto per la digitalizzazione.
La tecnologia CAD-CAM consiste di una fase CAD (Computer Aided Design), nella quale il computer formula il disegno, e una fase CAM (Computer Aided Manufacture) in cui l’apparecchio viene costruito tramite strumenti computer guidati.
La digitalizzazione (fase CAD) viene effettuata mediante l’utilizzo di uno scanner che genera un’immagine digitale 3D. I modelli, che devono essere posizionati correttamente interponendo la cera in dimensione verticale, vengono fatti ruotare su se stessi mentre la telecamera rimane ferma. La rotazione dei modelli si ferma più volte per consentire al computer di acquisire la nuvola di punti corrispondente. Alla fine, le varie nuvole di punti ottenute, corrispondenti ai punti in cui i modelli si sono fermati, vengono rielaborate eliminando i punti doppi e tripli e creando l’effettiva immagine tridimensionale dei modelli.
Il primo passaggio è ottenere un’impronta con materiale di precisione che permetta di ottenere tre modelli in gesso. Il primo viene scannerizzato ottenendo le singole arcate e le arcate in relazione secondo la cera di costruzione; dal secondo e dal terzo modello si ottengono i singoli elementi tramite segmentazioni alternate che saranno scannerizzati singolarmente per una migliore definizione dei punti di contatto. Lo scopo è di ottenere un’immagine tridimensionale dei modelli che viene poi utilizzata per produrre il disegno.
La digitalizzazione (fase CAD) è eseguita usando uno scanner a luce strutturata. Il programma calcola le coordinate della scansione e sviluppa l’immagine tramite il software. Tramite lo stesso possiamo sovrapporre le immagini di ogni singola scansione e ottenere l’immagine definitiva. Il risultato è un modello tridimensionale delle arcate dentali (tabb. 1 e 2).

Pro	Contro
Valutazione generale del disegno
Controllo della posizione dei contatti
Programmazione dello spazio di libertà in centrica
Programmazione dell’angolo di guida
Assenza di spigoli
Stabilità anche senza ganci
Programmazione della frizione di calzata
Spessori ridotti
Resistenza all’usura del bite
Assenza di monomero residuo
Antiurto
Rugosità superficiale

Tab. 1 Pro e contro tecnica digitale

 

Nome del materiale: PMMA (polimetilmetacrilato)
Densità: 1,19
Resistenza a trazione a 23 °C: 80 MPa
Resistenza a flessione 115 MPa
Resistenza a compressione: 110 MPa
Modulo elastico Et: 3300 MPa
Resistenza al graffio: 20-30 % Haze
Coeff. d’attrito (micron): 0.8
Temp. di rammollimento Vicat: 110°C
Indeformabilità al calore (HDT): 105 105 107°C
Assorbimento d’acqua: 41 mg
Max. aumento di peso dopo immersione in acqua: 2,1%
Adesione chimica con le resine acriliche in commercio
Adesione chimica con le resine acriliche in commercio Assenza di variazione cromatica
Assenza di porosità

Tab. 2 Caratteristiche tecniche.
Con l’utilizzo di un software CAD si modellano le bande e i componenti ausiliari che dopo la realizzazione vengono saldati alla vite di espansione (fig. 1)

Al termine della fase CAD il disegno è inviato allo strumento CAM che determina la realizzazione del manufatto (figg. 2, 3 e 4).

 

 

Il materiale di prima scelta per la costruzione dell’espansore è il titanio grado 5 che è un materiale altamente compatibile grazie alla resistenza alla corrosione. La vite di espansione dovrà essere anch’essa in titanio per permetterne la saldatura. Qualora si vogliano utilizzare le viti in acciaio, le bande dovranno essere realizzate in cromo-cobalto.
L’apparecchiatura in titanio elaborata tramite il processo CAD-CAM viene definita “Digital RPE”. Le discrepanze tra il prodotto finito e il disegno virtuale sono calcolate essere di circa di 10-30 µm. L’ultimo passaggio prevede l’assemblaggio dei dispositivi telescopici che determinano l’avanzamento mandibolare. Prima della cementazione con un cemento vetroionomerico bisogna verificare l’uniformità delle aree di contatto.

DISCUSSIONE E CONCLUSIONI

Entrambe le apparecchiature risultano efficaci per ottenere l’espansione dell’arcata mascellare.
Tuttavia il disegno virtuale e il manufatto digitale determinano un miglior controllo dei cicli produttivi e una riduzione degli errori operatore-dipendenti.
La struttura realizzata con bande fresate ha una maggiore rigidità e trasmette in modo diretto la forza sviluppata dalla vite.
Alla luce di ciò, la costruzione di un espansore digitale, a differenza delle normali fasi di costruzione, consente di minimizzare gli errori operatore-dipendente e di ottenere un manufatto preciso ed efficace. Questo, oltre ad abbattere i tempi di costruzione, diminuisce le problematiche gengivali, per esempio quelle causate dalle bande che non calzano perfettamente. Inoltre, il sistema CAD-CAM può lavorare materiali nuovi come il titanio.
I manufatti in titanio permettono una buona resistenza meccanica, sono leggeri e totalmente anallergici. Questo materiale viene lavorato molto bene con la tecnologia CAD-CAM e quindi potrebbe risolvere moltissimi problemi legati alle allergie. Attraverso questi modelli digitalizzati si è in grado di strutturare con tecnica CAD un disegno dell’apparecchiatura. Una volta progettato, il disegno viene inviato alla macchina utensile di realizzazione che, attraverso un procedimento di fresatura, è in grado di riprodurre fedelmente il manufatto (CAM). I pezzi di raccordo vengono presi direttamente dal commercio. Una volta ottenuto il manufatto, esso viene assemblato con viti di raccordo. I vantaggi della tecnica CAD- CAM sono numerevoli e pertanto appare essere un’ottima innovazione nel campo ortodontico. ●