ITRM20130047A1 - Metodo per la realizzazione di perni personalizzati in fibra di vetro o di carbonio. - Google Patents

Description

“METODO PER LA REALIZZAZIONE DI PERNI PERSONALIZZATI IN FIBRA DI VETRO O DI CARBONIOâ€

DESCRIZIONE

Settore della tecnica

La presente invenzione riguarda il settore dell’odontoiatria e dell’odontotecnica, specificatamente i metodi di fabbricazione di perni “customizzati†e l’utilizzo di tali perni endocanalari.

Tecnica nota

Un dente trattato endodonticamente a causa di una lesione cariosa o di una qualsiasi patologia degenerativa perde parte delle sue caratteristiche fisicochimico-meccaniche.

Dalla letteratura sappiamo che se il dente perde due o più pareti, oppure se le pareti residue hanno spessori < a 2 mm, si rende necessario l’utilizzo di un perno-moncone al fine di dare supporto, ritenzione e stabilità al successivo restauro protesico, corona o intarsio che sia, oppure al restauro conservativo nel caso si tratti di una ricostruzione.

La scelta del perno risulta quindi di fondamentale importanza perché deve stabilizzare il restauro a lungo termine, favorendone l’integrità e la funzione nel tempo. Il dente devitalizzato e ricostruito con un perno viene considerato come un sistema composto da più componenti distinte incollate fra di loro, in cui le forze che interessano il dente tendono a concentrarsi soprattutto a livello delle interfacce potendo, in tal modo, determinare o un distacco del perno, qualora queste forze siano superiori alla forza di adesione, o una frattura del perno, qualora il perno fosse costituito con materiali non sufficientemente resistenti, oppure la rottura del dente stesso, a causa dell’eccessiva durezza del perno.

Sostanzialmente i perni utilizzati in odontoiatria possono però essere divisi in due grandi gruppi:

I perni Prefabbricati;

I perni Individualizzati.

I perni prefabbricati possono essere di metallo, di fibre di carbonio, di fibre di quarzo oppure di fibre di vetro. I perni di metallo, largamente utilizzati in passato, sono estremamente resistenti ma proprio a causa della loro eccessiva durezza (Modulo di Young 210 GPa per quelli in acciaio), a volte hanno portato anche alla frattura del dente e per questo stanno negli ultimi anni lasciando il posto a perni più flessibili, come quelli formati da fibre di carbonio (Modulo di Young 110 GPa), e soprattutto a quelli in fibre di vetro (Modulo di Young 42GPa) o di altro tipo. I perni prefabbricati in fibra di carbonio e fibre di vetro sono immersi in una matrice resinosa con un modulo di elasticità più simile a quello della dentina (Modulo di Young 18,6 GPa). I perni endodontici in fibra di carbonio sono costituiti da una matrice resinosa, che rappresenta circa il 36% in peso, in cui sono immerse fibre di diametro pari a pochi microns che sono state preventivamente sottoposte a procedimenti di silanizzazione. Le procedure applicate per la realizzazione dei perni in fibra sono essenzialmente due: a) creando degli appositi stampi nei quali la resina epossidica viene introdotta sottopressione andando a colmare tutti gli spazi presenti fra le fibre pretensionate ed omogeneamente distribuite; b) le fibre vengono direttamente immerse all'interno della resina. I perni endodontici come tutti i materiali utilizzati in campo odontoiatrico sono sottoposti alla norma di valutazione biologica dei dispositivi medici. Tale normativa ha come obiettivo quello di essere un documento di riferimento globale per la selezione di prove che consentano di poter valutare le risposte biologiche in relazione alla sicurezza dei dispositivi e dei materiali medici. Secondo la norma sopra indicata i perni endodontici risultano essere dei dispositivi comunicanti con l'esterno ad esposizione prolungata nel tempo, in quanto destinati a permanere a contatto con tessuti biologici, rappresentando una situazione di potenziale alto rischio, laddove il materiale utilizzato non abbia caratteristiche ideali di tollerabilità. I risultati dei test effettuati hanno evidenziato per tutti i tipi di perno reperibili in commercio, indipendentemente che siano di metallo o in polimeri plastici, caratteristiche di citotossicità e genotossicità compatibili con l'uso clinico. Infatti, nonostante il test di citotossicità a contatto diretto abbia evidenziato una minima percentuale di morte cellulare, fattore che presuppone una valida biocompatibilità dei prodotti, non va dimenticato che i perni endocanalari non dovrebbero mai essere posti a contatto con tessuti biologici vitali, ma posizionati solo all'interno dello spazio endodontico, e non in continuità né con i tessuti del cavo orale, né con i tessuti periapicali. Tale situazione à ̈ garantita dalla presenza sia del sigillo apicale dell'otturazione canalare sia dal materiale con cui si effettua il restauro o il moncone. Ne deriva che tra le varie proprietà dei perni, biocompatibilità e genotossicità sono forse meno importanti di altre, quali ad esempio le caratteristiche meccaniche, fisiche e chimiche che influenzano la resistenza, la stabilità e la lesione delle strutture dentali. Proprio queste sono le caratteristiche che la presente domanda di brevetto intende sviluppare, descrivendo un innovativo perno endocanalare atto a conuigare i vantaggi della fibra di vetro alla personalizzazione della realizzazione. Va sottolineato che raramente i perni attualmente in commercio tendono a creare problemi di biocompatibilità poiché tendono a non venire a contatto con i fluidi biologici e quindi evitano il rilascio di sostanze o particelle potenzialmente tossiche, irritanti e mutagene. Ciò nondimeno i tradizionali materiali sinora utilizzati per la realizzazione dei perni hanno fra le positive caratteristiche un buon grado di tollerabilità tissutale e scarsa mutagenicità come si deduce dai dati sperimentali presenti in letteratura.

Non esistono infatti differenze statisticamente significative fra i perni in fibra di carbonio e di vetro prodotti delle due maggiori case produttrici ed attualmente reperibili sul mercato. Perciò la scelta clinica dell'utilizzo di un tipo di perno endocanalare piuttosto che un altro dipende essenzialmente da altri fattori quali la resistenza meccanica, necessità estetiche, il tipo di polimerizzazione, piuttosto che dalla biocompatibilità, caratteristica valida in tutte le tipologie di perni in commercio. I perni commerciali sia metallici che polimerici attualmente reperibili sul mercato, sono però dotati di varie forme standardizzate realizzate in grande serie e sono costituiti da materiali dotati di caratteristiche di volta in volta leggermente diverse. Possono avere forma cilindrica, troncoconica, ovale oppure sub-ovale, ma sostanzialmente la loro forma à ̈ semplice e lineare, priva di flessi, sporgenze e rientranze. La loro superficie esterna può essere liscia, leggermente intagliata o rugosa, ma in ogni caso, vengono prodotti in serie con dimensioni e profili standardizzati.

Lo svantaggio di tali perni commerciali tradizionali à ̈ che essi non sono adattati alla particolare forma anatomica di un dato paziente, per cui, quando inseriti nella cavità interessata, à ̈ la parete della cavità stessa a doversi adattare, più o meno leggermente, alla forma standardizzata del perno endocanalare. Ovviamente, il dentista sceglierà la forma più vantaggiosa tra i diversi perni a sua disposizione, ma comunque tale forma non corrisponderà mai a quella ottimale che copia perfettamente la forma della cavità in cui il perno endocanalare deve essere inserito. Quindi, sebbene abbiano forme diverse, ad esempio ovale, cilindrica, tronco-conica e misure diverse, i perni standard in vetroresina o in fibre di altri materiali non riescono ad adattarsi alle infinite variabili anatomiche.

L’adattamento viene quindi effettuato intervenendo sul dente con frese calibrate ma a scapito della sostanza dentale, con conseguente ulteriore indebolimento del dente stesso. Nonostante questo, spesso permane una eccessiva tolleranza tra perno ed il dente da trattare. Questo spazio indesiderato viene oggi colmato dal cemento. Il cemento però risulta a sua volta essere un ulteriore punto debole del sistema, poiché maggiore à ̈ la quantità di cemento che si interpone fra dente e perno, maggiore sarà la sua contrazione durante l’indurimento. La contrazione del cemento à ̈ infatti legata in maniera direttamente proporzionale alla sua massa e quindi più cemento viene utilizzato, maggiori saranno le probabilità di distacco del perno stesso una volta che il cemento si sia consolidato.

Inoltre i perni del commercio, al fine di essere sufficientemente ritentivi per il successivo restauro, devono essere ulteriormente modificati dall’odontoiatra che con del materiale composito deve realizzare il così detto “moncone†vero e proprio supporto ritentivo. Questa fase può essere causa di inserimento di ulteriori errori o punti deboli, come contrazione del moncone o distacco parziale o totale del composito con conseguente perdita del restauro.

Invece, i perni non standardizzati o i perni individualizzati attualmente reperibili in commercio sono creati appositamente per ogni singolo paziente. Dopo il trattamento endodontico, il dentista prende lo stampo del canale con dei polimeri plastici secondo la tecnica tradizionale, normalmente resina, paste a base di siliconi, polieteri o idrocolloidi. Dall’impronta ottenuta, si sviluppa un modellino che ripete fedelmente la forma del dente stesso e su questo modellino si realizza quindi un perno che si adatta con estrema precisione al canale radicolare. Questa tecnica consente di ottenere la massima precisione e la minima tolleranza tra perno e canale, permettendo di ridurre in maniera considerevole l’accumulo di cemento e gli svantaggi ad esso connesso. Attualmente però i perni individualizzati possono essere realizzati soltanto con metalli, ceramiche e zirconia. Materiali che come detto in precedenza sono dotati di un elevato modulo di Young e che quindi sono notevolmente più duri rispetto alla dentina. L’eccessiva durezza di questi materiali, sotto i carichi masticatori, potrebbe addirittura portare alla frattura del dente con conseguente estrazione dell’elemento.

Scopo dell’invenzione

L’innovazione introdotta dalla presente domanda di brevetto per invenzione industriale, consiste nell’unire i pregi delle tecniche suddette, utilizzando dei perni individualizzati, quindi fatti appositamente e su misura per ogni paziente, derivanti però da un blocchetto preformato, fatto con materiali aventi un modulo di elasticità che si avvicini a quello della dentina in modo da evitare la frattura del dente ma conferendo una buona resistenza per evitare la frattura del perno. Questi blocchetti potrebbero essere costruiti in fibra di carbonio o meglio ancora, in fibra di vetro, associando i pregi di questi materiali ai pregi derivanti dai perni individualizzati. La forma del perno oggetto della presente invenzione si adatterà con estrema precisione alle infinite variabili anatomiche di ogni singolo dente, in modo da dissipare al meglio le forze occlusali e riducendo drasticamente lo spessore di cemento da porre nell’interfaccia dente-perno. Inoltre, il perno individualizzato così realizzato risulta essere un pezzo unico detto “pernomoncone†. Da ciò derivano due grossi vantaggi:

- risparmio di tempo da parte dell’odontoiatra che dopo la cementazione del perno non deve più ricostruire il moncone;

- migliori caratteristiche fisico-meccaniche che derivano dall’utilizzo di un perno-moncone “monolitico†e costituito da un solo materiale.

È possibile ottenere questo innovativo risultato, fabbricando blocchetti in fibre di vetro che possano essere modellati rapidamente dal dentista stesso, mediante scanner digitale e fresatore, oppure alternativamente, dall’odontotecnico incaricato mediante l’impronta del dente inviata dal dentista, che dopo la colatura verrà scannerizzata da un apposito apparecchio da laboratorio e quindi realizzata da detto blocco di fibra di vetro. Pertanto la presente invenzione intende porre rimedio ai suddetti inconvenienti della tecnica nota, descrivendo un innovativo perno endocanalare atto a superare tutte le attuali problematiche e dotato di un modulo di Young ideale, di una forma perfettamente compatibile a quella del dente da trattare e di una rapida ed economica realizzazione.

Descrizione dell’invenzione

Il presente concetto inventivo intende descrivere una innovativa metodica ed il prodotto così ottenuto per la lavorazione dei blocchi polimerici da cui ricavare un perno endocanalare personalizzato e prende spunto dalla tecnica di lavorazione, già nota, che serve a realizzare, a partire da un blocco polimerico di materiale grezzo, solitamente di forma cilindrica o cubica, manufatti protesici. Nella tecnica nota detto blocco o cubetto di materiale grezzo da lavorare viene solitamente stabilmente fissato mediante adesivo mono o bicomponenete ad una struttura metallica atta ad essere montata su un comune fresatore che ricava da detto blocco la forma della corona o dell’otturazione più adatta al paziente. Sino ad ora sono stati utilizzati blocchi o cubetti in ceramica di silicato e zirconia, blocchi in composito oppure in sola resina.

Secondo la presente invenzione, tale tecnica nota atta alla produzione in grande serie di perni endocanalari standardizzati, viene invece adattata per realizzare perni personalizzati in fibra di vetro con matrice ad esempio realizzati con la nota matrice bis-GMA resinosa. Questo materiale, ossia la matrice mista alla fibra di vetro, ha un modulo d’elasticità ottimale per la realizzazione dei perni endocanalari, poiché simile a quello della dentina associato ad una adeguata resistenza alla frattura, quindi non danneggia i denti. Inoltre, essendo esattamente conformato allo spazio che deve occupare, riduce ulteriormente gli stress meccanici cui il dente e la radice vengono sottoposti durante la masticazione. Il prodotto così ottenuto consente di soprassedere alla ricostruzione del moncone risparmiando tempo e incrementando la qualità del mnufatto. Specificatamente, secondo la tecnica introdotta con la presente invenzione, partendo da un comune blocco in fibra di vetro e matrice, ad esempio, partendo da un blocco dalla forma di parallelepipedo, à ̈ possibile realizzare un perno endocanalare appositamente personalizzato con particolari caratteristiche fisiche: dimensioni, forma, modulo di elasticità, o altro, atto ad inserirsi perfettamente nella cavità presente all’interno del dente del paziente da trattare. Secondo la presente domanda per invenzione industriale, partendo quindi da un blocco grezzo in fibra di vetro con matrice, ad esempio matrice bis-GMA resinosa, si trasferisce detto blocco di materiale grezzo fissato, ad esempio con adesivo, sul suo supporto di metallo, in un comune fresatore di tipo noto. Il fresatore opera in base alle informazioni digitalizzate che gli vengono fornite, ossia, sulla base di una impronta digitalizzata della cavità dentale rilevata da uno dispositivo a scansione ottica posto nella bocca del paziente a cui successivamente si inserirà il perno. A tal fine la cavità dentale à ̈ stata prima meticolosamente pulita, quindi attentamente esplorata ed esattamente rilevata con materiali da impronta tradizionali come resina, siliconi, polieteri, e idrocolloidi, oppure da un comune dispositivo a scansione ottica. Tale dispositivo a scansione ottica, ricavate tutte le informazioni utili per realizzare detto perno endocanalare di tipo personalizzato, le trasmetterà per via informatica al dispositivo fresatore che partendo dal blocco di materiale grezzo, realizzerà il perno endocanalare dotato delle caratteristiche dimensioni rilevate nella cavità del paziente, in modo da essere atto ad inserirsi perfettamente all’interno di detta cavità. Quindi, la presente invenzione consente di realizzare un perno endocanalare personalizzato che si adatti perfettamente alla forma anatomica particolare di ogni singolo paziente che lo deve ricevere e che nel lungo periodo non dia luogo a problemi di biocompatibilità e meccanici in virtù del fatto di essere realizzato in un materiale - ossia la fibra di vetro in matrice bis-GMA o in altra matrice resinosa - tale da avere un modulo di elasticità prossimo a quello della dentina.

Preferibilmente, secondo la presente invenzione, la percentuale in peso della fibra di vetro rispetto alla matrice (matrice bis-GMA) può variare ampiamente, a condizione che il modulo d’elasticità del perno endocanalare finito non subisca variazioni inaccettabili o quantomeno troppo lontane da quelle del dente, oppure non venga indebolito eccessivamente tanto da renderlo troppo fragile e fratturabile.

Pertanto, mentre nella tecnica nota il blocco di materiale da cui ricavare il perno endocanale era realizzato in composito, ceramica stratificata, o semplicemente in ceramica, secondo la presente invenzione tale blocco à ̈ in fibra di vetro mista a matrice resinosa (matrice bis-GMA).

La ceramica attualmente utilizzata nella tecnica nota risulta spesso essere troppo dura, creando dei problemi strutturali alla radice del dente stesso, soprattutto durante la masticazione. La presente invenzione offre la possibilità di formare velocemente e direttamente su un comune blocco grezzo un perno endocanalare personalizzato interamente realizzato in fibra di vetro e matrice. La fibra di vetro nella matrice bis-GMA non dà luogo a inconvenienti grazie al suo modulo d’elasticità ottimale, com’à ̈ stato detto, e inoltre, l’intervento di impianto del perno endocanalare risulta essere meno invasivo in virtù della sua forma perfettamente personalizzata (“customised†), ottenuta dall’esplorazione ossia dalla preliminare scansione ottica della cavità di introduzione. L’intera operazione di rilevazione della cavità del dente del paziente, la trasmissione dei dati rilevati al dispositivo fresatore, il posizionamento del blocco di fibra di vetro e matrice dotato della porzione metallica a stelo incollata su di una sua faccia in modo da essere maneggiabile dalla macchina fresatrice, l’operazione di fresatura del blocco, il suo distacco dalla porzione metallica a stelo, così da ricavare il perno endocanalare personalizzato, possono essere effettuate in breve tempo ed direttamente all’interno di un qualsiasi studio dentistico, rendendo la suddetta tecnica estremamente mirata, rapida ed economica.

Breve descrizione dei disegni e di alcune realizzazioni particolari dell’invenzione La presente invenzione verrà ora illustrata solo a titolo esemplificativo e non limitativo sulla base di alcuni disegni, che mostrano:

- Fig. 1 mostra un blocco 3 in materiale grezzo la cui forma oblunga si addice alla realizzazione di un perno, ossia, un blocco 3 in fibra di vetro pieno secondo la presente invenzione ancora non lavorato, la cui base 9 à ̈ fissata - ad esempio mediante incollaggio - ad una porzione metallica 2 a stelo, per il montaggio del blocco grezzo 3 sul fresatore così da poter eseguire la lavorazione desiderata. - Fig. 2 mostra una possibile forma personalizzata del perno endocanalare personalizzato 1 pronto per essere inserito nella radice di un dente ottenuto dal blocco grezzo 3 di Fig. 1 dopo la lavorazione nel fresatore. Si nota la rientranza 5 e la forma irregolare della punta 10.

- Fig. 3 mostra una forma diversa di perno endocanalare1, rispetto alla Fig. 2, in cui la sezione anziché essere circolare come in Fig. 2, à ̈ sostanzialmente ovale o ellittica almeno alla base 7. In questo caso il perno endocanalare1 presenta una rientranza laterale 5.

- Fig. 4 mostra una ulteriore forma di detto perno endocanalare1, rispetto alle precedenti figure, tale perno endocanalare 1 avendo forma e sezione assai irregolari, con una sporgenza 6 laterale, una coppia di rientranze irregolari 5 di forma leggermente diversa dalla Fig. 3. Nella Fig. 4 si nota che il perno endocanalare1 ha un andamento sostanzialmente irregolare come risulta essere di forma irregolare anche la base 7 di detto perno endocanalare 1.

Il blocco 3 di materiale pieno, mostrato in Fig. 1 (non in scala), può avere a titolo puramente esemplificativo e non limitativo le dimensioni: b1 x b2 x h = 1cm x 1,5cm x 3cm, dove “b1†e “b2†sono i lati della base del blocco 3, ed “h†indica la sua altezza. La base del blocco 3 à ̈ quella collegata alla parte metallica 2 di fissaggio al fresatore (non mostrato in figura).

Dalle figure si evince che il perno endocanalare 1 à ̈ realizzabile perfettamente su misura e si adatta esattamente alla relativa cavità d’introduzione (non rappresentata) di ogni singolo paziente.

La presente invenzione si estende facilmente anche alla realizzazione di altre protesi dentali, quali corone o otturazioni in fibra di vetro mista a matrice resinosa e/o loro combinazioni.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo di realizzazione di perni endocanalari da inserire all’interno di una cavità canalare posta all’interno di una qualsiasi radice di un dente di un paziente, caratterizzato dal fatto che detto perno endocanalare (1) viene direttamente ottenuto da un blocco (3) di materiale grezzo pieno, e dal fatto di comprendere le seguenti fasi realizzative: - tramite un comune dispositivo a scansione ottica si effettua la scansione ottica della cavità del dente trattato endodonticamente presente nella bocca del paziente nella quale inserire il perno endocanalare (1), - si mette a disposizione detto blocco (3) di materiale grezzo pieno, di dimensioni più che adatte all’oggetto da realizzare, ossia al perno endocanalare, - si fissa, tramite incollaggio, tale blocco (3) ad un comune dispositivo metallico (2) di tenuta atto a consentirne la lavorazione in un fresatore; - si effettua la lavorazione del blocco (3) nel fresatore, sulla base di informazioni digitalizzate dell’impronta del dente oppure della cavità dentale o di una loro combinazione, ottenute precedentemente e trasferite digitalmente al fresatore; - si estrae dal fresatore il perno endocanalare (1) in fibra di vetro e matrice resinosa, o in fibra di carbonio, dotato della forma personalizzata desiderata, specifica per l’intervento da eseguire.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto blocco (3) Ã ̈ fissato, ad esempio incollato con una colla mono oppure bicomponente, ad un supporto metallico (2), atto a permettere di montare stabilmente detto blocco (3) sul fresatore in modo tale da consentire a detto fresatore di lavorare con precisione detto blocco (3).
3. 3. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta matrice resinosa à ̈ la matrice bis-GMA oppure UDMA oppure HDDMA e che le fibre inserite nella matrice resinosa possono essere fibre di vetro, fibre di quarzo, o fibre di carbonio oppure una loro combinazione.
4. 4. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che il modulo d’elasticità della fibra di vetro in matrice resinosa che costituisce il blocco (3) à ̈ il più simile a quello della dentina mantenendo al tempo stesso una buona resistenza alla frattura.
5. 5. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che il perno endocanalare (1) può avere una forma sostanzialmente cilindrica, conica, ovale, o simili, a superficie liscia, o intagliata (5), e/o con sporgenze (6) e insenature laterali (4), e eventualmente esso può anche avere una superficie strutturata.
6. 6. Perno odontoiatrico endocanalare personalizzato in fibra di vetro e matrice resinosa caratterizzato dal fatto di essere realizzato esattamente della forma della cavità che lo deve accogliere.