Studio Associato Odontoiatra Dr Veronica Vismara Dr Antonio Busato

Introduzione

La produzione di modelli 3D ( tridimensionali ) utili tanto per la diagnosi che la terapia non solamente in chirurgia implantare ma piu' in generale in odontoiatria e' resa possibile da una tecnologia innovativa nota con il termine di prototipazione rapida
La prototipazione rapida (RP) consente la produzione di oggetti di geometria comunque complessa, in tempi molto ridotti,a partire dalla definizione matematica dell’oggetto realizzata su un modello CAD tridimensionale.
Essa si basa sulla considerazione che ogni oggetto è costituito da tante sezioni di spessore infinitesimo. Il
prototipo viene, così realizzato sezione dopo sezione, costruendo un oggetto tridimensionale a partire da sezioni bidimensionali.Gli oggetti sono ottenuti con progressiva aggiunta di materia. Per questo motivo la tecnologia RP è anche definita tecnica di produzione per strati o per piani. ( layer manifacturing ).
La tecnica da cui si svilupperanno le piu' recenti tecnologie di PR e' la stereolitografia brevettata da Herbert Hule nel 1986.Da allora si sono sviluppate numerose tecnologie rp alternative alla stereolitografia e piu' recenti tecnologie ( modellatori concettuali e sistemi di precisione)
Le fasi tipiche di un processo di prototipazione rapida sono le seguenti.

• CAD 3D
• File STL
• Orientamento
• Generazione dei supporti
• Slicing
• Costruzione sezioni
• Rimozione supporti
• Pulizia
• Finitura
• Modello fisico CAD 3D
• File STL
• Orientamento
• Generazione dei supporti
• Slicing
• Costruzione sezioni
• Rimozione supporti
• Pulizia
• Finitura
• Modello fisico

STL(solid to layer) : e' il formato grafico standard utilizzato nelle tecnologie RP. Consiste in una
rappresentazione semplificata delle superfici interne ed esterne del pezzo tramite faccette triangolari che per
definizione sono piane. Ciò introduce un errore noto come facetting. L’effetto può essere contenuto
aumentando il numero di triangoli; appesantendo, però il tempo necessario all’elaborazione del file STL.

Generazione dei supporti: operazione necessaria per alcune tecniche, per sostenere le parti
sporgenti del pezzo.

Slicing: operazione comune a tutte le tecnologie e che consiste nell’intersezione del modello completo di
supporti con una serie di piani la cui normale è parallela alla direzione di costruzione STL, per ottenere le singole sezioni che distano di una distanza ?s variabile tra 0.05 e 0.5mm. Essa genera un errore, noto come staircase (effetto a scalino), dovuto alla costruzione di sezioni di spessore finito che determinano la rugosità superficiale del particolare.

Le macchine impiegate per la realizzazione di modelli 3d possono utilizzare polveri , solidi o liquidi ed impiegare molteplici metodologie costruttive ( Selective Laser Sinteryng ,3 Dimensional Printing,Laminate Object Manufacturing , Stereolitografia , Fused Deposition Modeling etc)
I modelli da noi utilizzati vengono realizzati con una macchina che utilizza polvere sottile di gesso ed una colla ( 3 Dimensional printing ).

Dalla TAC alla stampa 3D

Il sistema di produzione dei modelli 3D è possibile dall’acquisizione dell’anatomia da indagare tramite TC; per poter effettuare la segmentazione dell’osso è indispensabile che la TC sia spirale o assiale ma non settoriale poiché tali TC usando un milli-amperaggio basso non permette una buona separazione dell’osso dai tessuti molli.
I dati Dicom della TC vengono trattati con software specifici (Mimics® e Magics®) che permettono la segmentazione dei tessuti e la conversione in file stl .
La stampante 3D ZCorp® 310 Plus per mezzo di un sistema di stratificazione, usando una polvere di gesso estremamente sottile e della colla, produce i modelli 3D dal file stl.
Trattandosi di un sistema a stratificazione e non a erosione è possibile riprodurre anche le cavità, per esempio il canale mandibolare o una cisti, cosa che rende i modelli perfettamente simili all’anatomia che rappresentano.
Per cercare di esemplificare il meccanismo provate a pensare ad una stampante a getto di inchiostro che stampa le immagini assiali della TC su centinaia di fogli bianchi uno dopo l’altro e che si possa, alla fine, prendere solo la parte che è stata stampata su ogni foglio; questo è di fatto il modello 3D.
La precisione della stampante è di 600 dpi x pollice, assi x e y e mm. 0,089 asse z che supera abbondantemente la precisione della migliore TC, per cui non possono essere attribuibili a mancanza di precisione della stampante 3D eventuali incongruenze con l’anatomia indagata, bensì ai limiti della TC o a problemi relativi all’acquisizione (movimento del paziente, errata posizione del paziente o artefatti da metallo).
Il modello 3D così realizzato viene imbibito con una resina epossidica e trattato in un forno programmato a varie temperature con una massima di 135°.
Tale trattamento rende i modelli 3D sterilizzabili in autoclave per qualsiasi utilizzo chirurgico