a utilização da prototipagem rápida na odontologia · a prototipagem rápida é uma tecnologia...

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1 1 1 Bruno Gustavo da Silva CASADO , Rodrigo Martins Gomes de MATTOS , Tiago Fonseca Lima da FONTE , Marleny Elizabeth 2 3 Marquez de Martinez GERBI , Luiz Antonio Portela GUERRA A utilização da prototipagem rápida na odontologia The use of the rapid prototyping in dentistry RESUMO A prototipagem rápida é uma tecnologia utilizada para construir modelos físicos de componentes industriais e biomodelos que são cópias dedignas de estruturas ou sistemas biológicos. Esses biomodelos permitem a visualização de estruturas nobres e a delimitação de lesões intraósseas, possibilitando ao cirurgião-dentista planejar com maior precisão cirurgias em implantodontia e cirurgia bucomaxilofacial. O presente trabalho teve como objetivo principal realizar uma revisão atualizada da literatura cientíca acerca da prototipagem rápida e a sua utilização na odontologia, como um método para diagnosticar e planejar procedimentos cirúrgicos. A técnica da prototipagem possibilita converter dados tridimensionais virtuais obtidos por equipamentos tomográcos, ou até mesmo através programas CAD (Computer-Aided Design), em modelos tridimensionais reais através de alguns processos como: Estereolitograa (SLA), Sinterização a Laser Seletivo (SLS), Modelagem por Fusão e Deposição (FDM) e Impressão Tridimensional (3DP), sendo estes os métodos mais utilizados pela odontologia. Concluímos que a prototipagem rápida é um grande avanço tecnológico e cientíco na área médica e odontológica, onde os prossionais com os seus conhecimentos em tecnologia da imagem permitem aos especialistas (médico ou cirurgião- dentista) um diagnóstico mais preciso e consequentemente um tratamento rápido e seguro. Palavras-chave: Implantes dentários. Diagnóstico. Odontologia. ABSTRACT Rapid prototyping is a technology used to build physical models of industrial components and which are copies biomodels faithful structures or biological systems. These biomodels allow viewing of important structures and demarcation of intraosseous lesions, enabling the dentist to plan with greater precision in surgery and implant surgery and maxillo-facial. This study aimed to conduct a comprehensive review of scientific literature on the prototyping fast and their use in dentistry as a method to diagnose and plan surgical procedures. The technique enables prototyping convert virtual three-dimensional data obtained by tomographic equipment, or even through CAD programs (Computer-Aided Design) in real three-dimensional models through some processes such as Stereolithography (SLA), Selective Laser Sintering (SLS), Modeling Fused Deposition (FDM) and three- dimensional printing (3DP), which are the methods used by dentists. We conclude that rapid prototyping is a major scientific and technical advances in the medical and dental care, where professionals with their expertise in imaging technology allow specialists (doctor or dentist) a more accurate diagnosis and therefore a prompt and secure processing. Keywords: Dental implants. Diagnosis. Dentistry. 1. Graduando em Odontologia, Faculdade de Odontologia, Universidade de Pernambuco, Camaragibe, PE, Brasil. 2. Professora do Corpo Permanente da Pós-graduação, Faculdade de Odontologia, Universidade de Pernambuco, Camaragibe, PE, Brasil. 3. Professor do Corpo Permanente da Pós-graduação, Faculdade de Odontologia, Universidade de Pernambuco, Camaragibe, PE, Brasil. Endereço para correspondência: Marleny Elizabeth Marquez de Martinez Gerbi Avenida General Nilton Cavalcanti, 1650 Tabatinga 54756-220 – Camaragibe – Pernambuco – Brasil Email: [email protected] Recebido: 17/11/2011 Aceito: 02/04/2012 106 Innov Implant J, Biomater Esthet. 2012/2013;7/8:106-109.

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1 1 1Bruno Gustavo da Silva CASADO , Rodrigo Martins Gomes de MATTOS , Tiago Fonseca Lima da FONTE , Marleny Elizabeth 2 3Marquez de Martinez GERBI , Luiz Antonio Portela GUERRA

A utilização da prototipagem rápida na odontologia

The use of the rapid prototyping in dentistry

RESUMOA prototipagem rápida é uma tecnologia utilizada para construir modelos físicos de componentes industriais e biomodelos que são cópias dedignas de estruturas ou sistemas biológicos. Esses biomodelos permitem a visualização de estruturas nobres e a delimitação de lesões intraósseas, possibilitando ao cirurgião-dentista planejar com maior precisão cirurgias em implantodontia e cirurgia bucomaxilofacial. O presente trabalho teve como objetivo principal realizar uma revisão atualizada da literatura cientíca acerca da prototipagem rápida e a sua utilização na odontologia, como um método para diagnosticar e planejar procedimentos cirúrgicos. A técnica da prototipagem possibilita converter dados tridimensionais virtuais obtidos por equipamentos tomográcos, ou até mesmo através programas CAD (Computer-Aided Design), em modelos tridimensionais reais através de alguns processos como: Estereolitograa (SLA), Sinterização a Laser Seletivo (SLS), Modelagem por Fusão e Deposição (FDM) e Impressão Tridimensional (3DP), sendo estes os métodos mais utilizados pela odontologia. Concluímos que a prototipagem rápida é um grande avanço tecnológico e cientíco na área médica e odontológica, onde os prossionais com os seus conhecimentos em tecnologia da imagem permitem aos especialistas (médico ou cirurgião-dentista) um diagnóstico mais preciso e consequentemente um tratamento rápido e seguro.

Palavras-chave: Implantes dentários. Diagnóstico. Odontologia.

ABSTRACTRapid prototyping is a technology used to build physical models of industrial components and which are copies biomodels faithful structures or biological systems. These biomodels allow viewing of important structures and demarcation of intraosseous lesions, enabling the dentist to plan with greater precision in surgery and implant surgery and maxillo-facial. This study aimed to conduct a comprehensive review of scientific literature on the prototyping fast and their use in dentistry as a method to diagnose and plan surgical procedures. The technique enables prototyping convert virtual three-dimensional data obtained by tomographic equipment, or even through CAD programs (Computer-Aided Design) in real three-dimensional models through some processes such as Stereolithography (SLA), Selective Laser Sintering (SLS), Modeling Fused Deposition (FDM) and three-dimensional printing (3DP), which are the methods used by dentists. We conclude that rapid prototyping is a major scientific and technical advances in the medical and dental care, where professionals with their expertise in imaging technology allow specialists (doctor or dentist) a more accurate diagnosis and therefore a prompt and secure processing.

Keywords: Dental implants. Diagnosis. Dentistry.

1. Graduando em Odontologia, Faculdade de Odontologia, Universidade de Pernambuco, Camaragibe, PE, Brasil.

2. Professora do Corpo Permanente da Pós-graduação, Faculdade de Odontologia, Universidade de Pernambuco, Camaragibe, PE, Brasil.

3. Professor do Corpo Permanente da Pós-graduação, Faculdade de Odontologia, Universidade de Pernambuco, Camaragibe, PE, Brasil.

Endereço para correspondência:Marleny Elizabeth Marquez de Martinez GerbiAvenida General Nilton Cavalcanti, 1650Tabatinga54756-220 – Camaragibe – Pernambuco – BrasilEmail: [email protected]

Recebido: 17/11/2011Aceito: 02/04/2012

106 Innov Implant J, Biomater Esthet. 2012/2013;7/8:106-109.

O número de pessoas com alguma deformidade 10facial e/ou mutilação bucal é elevado no Brasil .

Edentulismo, doença periodontal, trauma, destruições patológicas, malformações e exodontias traumáticas são alguns dos fatores que podem dicultar a reabilitação do sistema estomatognático com

5implantes .P ro tó t i pos s ão r ép l i ca s ded ignas de

determinados objetos e estruturas. A prototipagem biomédica surgiu no nal da década de 80, porém os modelos confeccionados a partir da anatomia humana t i n h a m a p e n a s n a l i d a d e d i d á t i c a , p a r a posteriormente auxiliar em cirurgias. Em 1987, modelos prototipados foram pela primeira vez

6,11utilizados em uma cirurgia bucomaxilofacial .A prototipagem rápida permite converter os dados

tridimensionais virtuais em modelos tridimensionais reais, utilizando técnicas de triangulação entre os planos de imagens 2D obtidos através de exames de tomograa computadorizada ou ressonância magnética. Existem vários formatos de imagens que podem ser interpretados pelos sistemas de prototipagem rápida, porém o mais utilizado e aceito

17como padrão, é o STL .Com o advento dos protótipos ou biomodelos, os

prossionais da saúde têm em suas mãos uma cópia perfeita de estruturas ósseas de interesse, permitindo visualizar, projetar cirurgia, confeccionar próteses bucomaxilofaciais e, na área da implantodontia, simular enxertos, confeccionar guias cirúrgicos justa ósseos, além de guia cirúrgico mucoso para cirurgias

4sem retalho .Através de uma revisão de literatura, apresentar os

diferentes processos de prototipagem rápida e suas aplicações dos protótipos na odontologia.

Até anos atrás, o cirurgião-dentista possuía apenas um meio de se obter modelos na boca de seus pacientes: através da moldagem direta. Hoje em dia, com o avanço da engenharia, a técnica de prototipagem permite a construção de um modelo, a partir de programas de computador, com delidade absoluta ou com alterações desprezíveis. A técnica de confecção de protótipos foi criada na engenharia industrial visando o auxilio de equipes de engenharia simultânea na visualização, montagem e teste. A técnica de

prototipagem foi posta no meio odontológico no ano de 1991, os primeiros modelos de partes do corpo humano, foram feitos com a nalidade de estudos e

3depois com nalidade cirúrgica .A prototipagem rápida refere-se a um grupo de

tecnologias utilizadas para construir modelos físicos, protótipos, componentes de ferramental e produção de pequenas séries por processos aditivos, a partir de modelos computacionais tridimensionais, obtidos de programas CAD ou de equipamentos de tomograa computadorizada, ressonância magnética e ainda de

19sistemas de varredura tridimensional . As máquinas de prototipagem rápida produzem peças em plásticos,

1madeira, cerâmica ou metais .Por meio do sistema CAD (Computer-Aided

Design) e CAM (Computer-Aided Manufacturing), a tecnologia de prototipagem rápida permite a construção de um modelo em tempo reduzido com

8uma absoluta delidade ou discrepância desprezível .Esse sistema é composto por três fases: a primeira

se baseia na conversão de uma imagem do caso, por meio de um digitalizador ou scanner, em dados digitais que podem ser processados por um computador, criando uma imagem virtual em três dimensões (3D). Uma vez obtida esta imagem digital 3D, a próxima fase será desenhar a estrutura protética com o uso de um software (CAD) de acordo com requisitos odontológicos preconizados. A terceira fase é a transformação dos dados digitais do desenho elaborado

8no produto desejado por meio do sistema CAM .Comparando-se observa a prec isão da

reprodutibilidade de tomograa volumétrica (TV) com a tomograa computadorizada (TC) observou que aqueles modelos de prototipagem obtidos de dados de

15exame de TC eram mais precisos .As tecnologias de prototipagem podem ser

divididas em dois grupos: prototipagem rápida aditiva, que produz as peças através de adição de material camada a camada e prototipagem rápida subtrativa que

16trabalha por usinagem de blocos sólidos .Os processos disponíveis para obtenção de

protótipos dedicados a área odontológica utilizam a tecnologia aditiva, devido à complexidade das

12estruturas a serem reproduzidas .

ESTEREOLITOGRAFIA (SLA)É um dos mais tradicionais processos de

prototipagem rápida para a produção de modelos anatômicos precisos, e foi utilizado na área médica pela primeira vez no ano de 1991 na clínica de cirurgia

2bucomaxilofacial .Os pro tó t ipos são gerados a par t i r da

polimerização de uma resina líquida foto-sensível (acrílica, epóxica ou vinil) composta de monômeros, fotoiniciadores e aditivos, com um feixe de laser

INTRODUÇÃO

REVISÃO DE LITERATURA

ARTIGOS DE REVISÃO

107Innov Implant J, Biomater Esthet. 2012/2013;7/8:106-109.

Casado BGS, Mattos RMG, Fonte TFL, Gerbi MEMM, Guerra LAP

12ultravioleta em baixa potência . O material é curado, pelo laser, criando uma camada solida muito na. Em seguida o protótipo é abaixado sob a superfície por um elevador e uma nova camada é formada sobre ele, até

14que o protótipo esteja completo .Finalizado esse processo o protótipo removido do

banho de polímero líquido e lavado. Os suportes são retirados e o modelo é introduzido em um forno de radiação ultravioleta para ser submetido a uma cura completa. Uma vez que a estereolitograa foi à primeira técnica bem-sucedida de prototipagem rápida, ela se tornou um padrão de avaliação

8(benchmarking) para as demais que surgiram .Alguns prossionais preferem os modelos pela

técnica da SLA, pois estes são translúcidos permitindo a visualização de estruturas internas. Outra vantagem dessa técnica, é que ela permite produzir uma coloração seletiva no modelo, com a nalidade de

2,7evidenciar uma anomalia ou uma região especíca .

SINTERIZAÇÃO A LASER SELETIVO (SLS)O processo de confecção do protótipo por esse

método SLS é semelhante ao uti l izado na estereolitograa, porém o material utilizado é um

2polímero em pó e não uma resina líquida .O pó é processado em um ambiente inerte e

termicamente controlado no interior de uma câmara até atingir a temperatura de fusão (sinterização) por

2ação de um laser de CO . Depois que uma camada é sinterizada uma nova é depositada e assim sucessivamente. A grande vantagem desse processamento é a variedade de materiais que podem ser utilizados, tais como policarbonato, polipropileno, poliéster e também uma cera especica para esse

2,14,20processo .Comparando-se os processos de prototipagem

mais utilizados, caracterizam a tecnologia SLS como sendo de excelente reprodução de estruturas nas e xação de parafusos, boa precisão dimensional, esterilizável em autoclave e aparência de osso e como desvantagens citam o alto custo e o excesso de dureza

9do material .

MODELAGEM POR FUSÃO E DEPOSIÇÃO (FDM)

É um processo que confecciona seus modelos através da deposição sobre uma plataforma de camadas resultantes do aquecimento e amolecimento de lamentos (arames) do material plástico destinado à

4confecção do modelo .Este processo permite a confecção de peças para

testes funcionais, não utiliza laser, não requer pós-cura dos materiais e pode ser utilizado em ambiente de

16escritório . Com relação aos outros processos de prototipagem utilizados para confecção de biomodelos

Ao m desta breve revisão de literatura, chegamos à conclusão que a prototipagem rápida é um grande avanço tecnológico e cientíco na área médica e odontológica, onde os prossionais com os seus conhecimentos em tecnologia da imagem permitem ao especialista (médico ou cirurgião-dentista) um diagnóstico mais preciso e consequentemente um tratamento rápido e seguro. A qualidade da imagem conduz ao sucesso dos procedimentos subsequentes.

o FDM apresenta boa precisão dimensional, boa reprodução de estruturas nas e excelente xação de parafusos. Como desvantagens o excesso de dureza do material, a baixa velocidade de construção e o elevado

9custo .

IMPRESSÃO TRIDIMENSIONAL (3DP)No processo 3DP, um rolo espalha e nivela um pó,

sobre uma plataforma e uma cabeça de impressão deposita um aglutinante, de acordo com a geometria da camada que está sendo processada. Em seguida a plataforma de construção desce e uma nova camada de pó é depositada. Este processo é repetido até que a

18peça esteja pronta .Este tipo de impressão não utiliza laser, apresenta

uma alta velocidade de produção, não necessita de suportes, pode produzir peças coloridas e apresenta custos reduzidos. No entanto, possui limitações na funcionalidade e precisão das peças, pouca diversidade

7de materiais e requer pós- processamento .Na implantodontia, a prototipagem rápida auxilia

no planejamento, reduz o tempo cirúrgico e aumenta a possibilidade de sucesso no resultado nal. Sua aplicação na odontologia vai desde a avaliação anatômica, coloração de estruturas anatômicas (como canal mandibular), estudos de áreas para enxertos ósseos, confecção de guias cirúrgicos, e até a

13realização de uma simulação cirúrgica .

CONCLUSÃO

A utilização da prototipagem rápida na odontologia

REFERÊNCIAS

Almeida WJ. Otimização estrutural de protótipos fabricados pela tecnologia FDM utilizado o método dos elementos nitos [dissertation]. São Carlos (SP): Universidade de São Paulo; 2007.

1.

108 Innov Implant J, Biomater Esthet. 2012/2013;7/8:106-109.

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Zaidan DS. Uso da prototipagem na odontologia [dissertation]. Piracicaba (SP): Universidade Estadual de Campinas; 2010.

Casado BGS, Mattos RMG, Fonte TFL, Gerbi MEMM, Guerra LAP

ARTIGOS DE REVISÃO

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Bertol LS. Contribuição ao estudo da prototipagem rápida, digitalização tridimensional e seleção de materiais no design de implantes personalizados [dissertation]. Porto Alegre (RS): Universidade Federal do Rio Grande do Sul; 2008.

Carvalho EM. Prototipagem na odontologia: obtenção e uso. 10º Congresso Internacional de Técnicos e Prótese Dentária; 2007 Oct 11-13.

Chessa JGR. Tratamento de maxilas atrócas por meio de xações z igomát icas : aná l i se retrospectiva 03 anos [dissertation]. Piracicaba (SP): Universidade Estadual de Campinas; 2009.

Freitas SAP, Costa PM, Ribeiro RC. Uso da prototipagem biomédica em odontologia. Odontol Clín-Cient. 2010;9(3):223-7.

Gouveia MF. Aplicação da prototipagem rápida no planejamento de cirurgias craniofaciais [dissertation]. Campinas (SP): Universidade Estadual de Campinas; 2009.

Ichi AL. Análise da viabilidade da aplicação da tecnologia CAD-CAM por prototipagem rápida na confecção de estrutura metálica da prótese parcial removível comparando-a ao método convencional [dissetation]. São Paulo (SP): Universidade de São Paulo; 2010.

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109Innov Implant J, Biomater Esthet. 2012/2013;7/8:106-109.