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Revista Estomatológica Herediana
Print version ISSN 1019-4355
Rev. Estomatol. Herediana vol.25 no.2 Lima Apr. 2015
Utilización del prototipado rápido en la odontología
The use of rapid prototyping in dentistry
Phillipe Nogueira Barbosa Alencar1, a, e, Gina D Roque-Torres1, a, e, Abraham Meneses-López2, a,b,c,d,h,Frab Norberto Bóscolo1, a, e, f, h, Solange María De Almeida1, a, e, f, h, Francisco Carlos Groppo3, a, c, d, g, h
1 Departamento de Diagnóstico Oral, Facultad de Odontología de Piracicaba, Universidad Estadual de Campinas. Piracicaba, Brazil.
2 Departamento Académico del Niño y el Adolescente, Facultad de Estomatología Roberto Beltrán. Lima, Perú.
3 Departamento de Ciências Fisiológicas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba, Universidad Estadual de Campinas. Piracicaba, Brazil.
a Cirujano Dentista ; b Especialista en Ortodoncia ; c Magister en Estomatología ;d Doctor en Estomatología ; e Magister en Radiología Oral ;f Doctor en Radiología Oral ;
g Pos-Doctorado en Periodoncia ;h Profesor
RESUMEN
Nuevas técnicas van acompañando la evolución de la odontología y buscan superar obstáculos presentes en la actualidad. El prototipado rápido (PR) fue insertado en el medio odontológico con el propósito de auxiliar procedimientos, minimizar riesgos y disminuir el tiempo quirúrgico. A partir de exámenes tomográficos y de resonancia magnética, son creados diseños asistidos por medio de un computador específico, luego de ello son transformados en un lenguaje propio, para que a partir de ahí, estos diseños sean transformados en objetos físicos en 3 dimensiones (prototipos), fieles al modelo inicial hecho en la computadora. Existen muchas técnicas para la confección de los modelos 3D, variando el tipo de material que se añadirá, por el proceso de adición en capas. Muchas son las áreas beneficiadas por el PR; sin embargo, cirugia, implantología, prótesis y ortodoncia, asimilaron más los principios de esta técnica la cual está ayudando de manera significativa en su práctica diaria. Los beneficios del PR son numerosos, sea en la disminución de riesgos quirúrgicos, precisión de maniobras, disminución de tiempo transoperatorio, estética en los procedimientos y hasta en la comunicación entre el cirujano dentista y el paciente. Las desventajas de la técnica incluyen el elevado costo inicial y un considerable tiempo de preparación del prototipado. Lo que se viene observando es que el PR se está convirtiendo cada vez más de uso cotidiano odontológico y sus beneficios superan algunas desventajas aún persistentes.
PALABRAS CLAVE: Tomografía computarizada, cirugía, implantación dental, prótesis maxilofacial, ortodoncia. (DeCS, BIREME)
SUMMARY
New techniques have been accompanying the development of dentistry and seek to overcome obstacles present nowadays. The Rapid Prototyping (RP) was inserted into the dentistry in order to assist procedures, minimize risk and reduce the surgical time. From Computed Tomography exams and Magnetic Resonance, are been created design assisted by a specific computer, then processed in its own language; so from there, such designs are transformed into physical objects in 3 dimensions (prototype), trusted in the initial model created in the computer. There are many techniques for production of 3D models, varying the type of material that will be added by the process of adding layers. Many areas were benefited by the PR, however Surgery, Implantology, Orthodontics and Prosthodontics, absorbed the principles of this technique which is helping significantly in their daily practice. The benefits of PR are undisputed, whether in the reduction of surgical risks, precision maneuvers, and gain time in the trans-operative period, cosmetic procedures and in the communication between the dentist and the patient. The disadvantages of the technique are also reported as high initial cost and considerable time preparing the prototype. What has been observed is that this PR is becoming increasingly present in the dental practice and the benefits are overcoming some disadvantages still persistent.
KEYWORDS: Computed tomography, surgery, dental implantation, maxillofacial prosthesis, orthodontics. (MeSH, NLM)
INTRODUCCION
Innumerables esfuerzos han sido aplicados en el área de odontología, con el propósito de reducir algunos problemas como, aquellos que no tienen éxito en el tratamiento, reducir el tiempo transquirúrgico, complicaciones postoperatorias o deficiencias estéticas. Con el avance tecnológico, nuevos materiales vienen contribuyendo de forma significativa en las investigaciones en los propósitos mencionados. Dentro de los avances más recientes, se puede destacar el proceso de prototipado rápido, cada vez más presente en la odontología, el cual viene siendo utilizado de forma más segura y práctica en los días actuales (1).
El prototipado biomédico surgió al final de la década de los 80; sin embargo, los modelos confeccionados a partir de la anatomía humana tenían apenas una finalidad didáctica, para posteriormente ser utilizado en cirugías. Este tipo de ayuda permitió la percepción táctil de parte de la anatomía que ya era deseada y de parte de la patología donde ya era estudiada. El resultado final del proceso de prototipado es una estructura física llamada prototipo, que es considerado como la réplica fidedigna de determinados objetos y estructuras. En el pasado, los prototipos eran construidos por modelaje directo, a partir de yeso o de siliconas. Posteriormente, con la evolución de la informática, fueron desarrollados sistemas de Prototipado rápido (PR), capaces de confeccionar un prototipo en pocos días u horas, a través de software CAD (Computed-Aided Design) y CAM (Computed-Aided Manufacturing) (2).
Las técnicas de PR más utilizadas son la Esterelitografía (SLA), la Sinterización Selectiva por Laser (SLS), la Impresión Tridimensional (3D Printing), el Modelaje por Deposición Fundida (FDM) y el Thermojet. Todas estas se basan en el principio de adición por capas del material, que corresponden a los "cortes" axiales de la estructura anatómica examinada (3).
En lo que se refiere a la odontología, el diagnóstico, pronóstico y tratamiento de patologías y deformidades faciales, deben ser los más precisos posibles (1). Dentro de este contexto los exámenes complementarios, como los exámenes de Tomografía Computadoriza (TC) y la Resonancia Magnética (RM) asumen fundamental importancia, visto que estos exámenes proporcionan informaciones que son posibles de ser transferidas para los softwares especiales de computación gráfica, conocidos como sistema CAD que ejecutan el proceso de información (1,2). A partir de esto, informaciones generadas por el computador pueden ser leídas y manipuladas, creando modelos virtuales en tercera dimensión (3D). A partir de estos modelos virtuales, se hace posible el proceso de Biomodelaje o Prototipado Rápido, utilizando el CAM, fabricando biomodelos sólidos (prototipos reales) que funcionan como copias fieles de las imágenes, auxiliando en los procesos de diversa complejidad en la odontología (1).
Siendo así, el presente artículo presenta una revisión de las diferentes técnicas de PR, elucidando sus principales aplicaciones en la odontología, resaltando las ventajas, desventajas y limitaciones.
REVISIÓN DE LA LITERATURA
Prototipado rápido es una expresión que representa una tecnología que se basa en la construcción de estructuras físicas tridimensionales, corte por corte, a partir de modelos virtuales. Es un término genérico utilizado para definir las tecnologías que pueden fabricar, de manera mucho más rápida que otros métodos de prototipado, objetos físicos de alto desempeño directamente de fuentes de datos del CAD, conocidos como prototipos rápidos (3). Estos objetos fueron idealizados con el propósito de viabilizar experimentos, permitiendo la visualización de estructuras y la realización de pruebas para posteriormente producir objetos comercialmente competitivos (4).
La técnica de PR fue introducida en los años de 1980 en el área de ingeniería para fabricación de modelos sólidos basados en archivos de computadoras (5). Después comenzó a ser introducido en el área biomédica, extendiéndose su utilización en la odontología, principalmente en la fabricación de modelos para planeamiento quirúrgico, implantología, ortodoncia y prótesis maxilofaciales (6).
La fuente de datos de la imagen 3D en formato DICOM (Digital Imaging and Comunications in Medicine) es generalmente proveniente de la TC, aunque la Resonancia Magnética y la Ultrasonografía pueden ser también imágenes utilizadas (4). En todos los procesos de PR, el modelo 3D es creado utilizándose un sistema CAD y cortado antes de que sus datos sean transferidos para esta tecnología. Todo el proceso que ocurre durante el pasaje de datos del CAD para el equipo de PR es mostrado en la figura 1 (7).
Existen muchos textos describiendo el proceso de este tipo de tecnología de PR y sus aplicaciones. Dentro de los muchos procesos existentes para la fabricación de biomodelos, ocurre una división de acuerdo con la naturaleza del material utilizado: polvo, líquido o sólido (9). Los más utilizados en la odontología son la Estereolitografia (SLA, Stereolithography), donde los modelos tridimensionales son construidos a partir de los polímeros líquidos sensibles a la luz, que se solidifican cuando son expuestos a la radiación ultravioleta; la Sinterización Selectiva a Laser (SLS, Selective Laser Sintering), en la cual se usa un rayo láser para fundir, de forma selectiva, materiales como nailon, elastómeros y metales, en un objeto solido; el Modelaje por deposición de material fundido (FDM Fused Deposition Modeling), en que los modelos son confeccionados a partir de la deposición de filamentos de resina termoplástica calentada; y la Impresión Tridimensional (3DP 3D Printing), en la cual los modelos son producidos por aposición de capas a través de la aglutinación de yeso y almidón (10) (Figura 2).
El PR posee muchas aplicaciones en la odontología especialmente en las especialidades de ortodoncia, implantes y, principalmente, en la cirugía y traumatología buco maxilofacial (CTBMF) (6) (Figura 3). De acuerdo con Mazzonetto y col. el año 2002 (11) la obtención de biomodelos permite un diagnóstico más preciso y, consecuentemente, un mejor planeamiento quirúrgico en cirugías reconstructivas, ortognáticas, en el tratamiento de las lesiones de naturaleza traumática, distracciones osteogénicas y de la articulación temporo-mandibular (ATM) (12, 13).
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Phillipe Nogueira Barbosa Alencar
Av. Limeira 901, Piracicaba. São Paulo, Brasil.
Correo electrónico: phillipe__nogueira@hotmail.com
Recibido: 16/10/2014
Aceptado: 18/03/2015