Bibliografia
Valutazione meccanica di un impianto mascellare sottoperiosteo personalizzato prodotto mediante manifattura additiva (AMSJI) attraverso l’analisi agli elementi finiti
Full text link: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34059405/
Valutazione meccanica di un impianto mascellare sottoperiosteo personalizzato prodotto mediante manifattura additiva (AMSJI) attraverso l’analisi agli elementi finiti
1. Riferimento scientifico
- Titolo dello studio: Valutazione meccanica di un impianto mascellare sottoperiosteo personalizzato prodotto mediante manifattura additiva (AMSJI) attraverso l’analisi agli elementi finiti
- Autori: E. De Moor, S. E. F. Huys, G. H. van Lenthe, M. Y. Mommaerts, J. Vander Sloten
- Rivista scientifica: International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery
- Anno di pubblicazione: 2022
- DOI: 10.1016/j.ijom.2021.05.011
2. Contesto scientifico
La riabilitazione implantare dei pazienti completamente edentuli con grave atrofia mascellare rappresenta una delle sfide più complesse dell’implantologia contemporanea. Quando il riassorbimento osseo raggiunge livelli avanzati, il posizionamento di impianti endossei convenzionali può risultare difficoltoso o richiedere procedure ricostruttive aggiuntive.
Negli ultimi anni sono state sviluppate diverse strategie terapeutiche per affrontare questi casi, tra cui gli innesti ossei, i protocolli All-on-4 e gli impianti zigomatici. Tuttavia, tali approcci possono comportare complessità chirurgiche, tempi di trattamento prolungati o specifici rischi biologici e meccanici.
L’evoluzione delle tecnologie CAD/CAM e della manifattura additiva ha favorito lo sviluppo di impianti sottoperiostei personalizzati, progettati sulla base dell’anatomia individuale del paziente. L’AMSJI (Additively Manufactured Subperiosteal Jaw Implant) è stato concepito per pazienti con atrofia mascellare severa classificata tra le classi V e VIII di Cawood e Howell. In questo contesto, la valutazione biomeccanica rappresenta un passaggio fondamentale per verificare la sicurezza strutturale dell’impianto e la sua capacità di resistere alle sollecitazioni funzionali a lungo termine.
3. Obiettivo dello studio
Lo scopo dello studio era analizzare il comportamento biomeccanico di un impianto sottoperiosteo personalizzato AMSJI destinato alla riabilitazione di mascellari gravemente atrofici.
Gli autori hanno valutato la risposta meccanica dell’impianto in presenza di differenti condizioni di carico occlusale, identificando le aree maggiormente sollecitate, il potenziale rischio di fatica del materiale e il possibile contributo dell’osteointegrazione nelle strutture porose progettate all’interfaccia osso-impianto.
4. Metodologia
Lo studio è stato condotto come ricerca preclinica basata sull’analisi agli elementi finiti (Finite Element Analysis – FEA).
A partire da immagini tomografiche sono stati realizzati modelli tridimensionali del complesso maxillo-facciale e dell’AMSJI. Sono state considerate due configurazioni anatomiche: una mascella con atrofia ossea di classe V e una con atrofia più avanzata di classe VIII secondo la classificazione di Cawood e Howell.
L’impianto è stato modellato utilizzando una lega di titanio Ti6Al4V Grade 23 ELI. Per simulare le condizioni funzionali del cavo orale sono stati applicati diversi scenari di carico:
- Occlusione media: 200 N
- Occlusione massima: 1000 N
- Serramento dentale (clenching): 1000 N
- Bruxismo con movimento di grinding unilaterale: 500 N
L’analisi ha riguardato la distribuzione delle tensioni di von Mises all’interno dell’impianto, le deformazioni ossee e i micromovimenti relativi tra il tessuto osseo e le strutture porose dell’impianto.
Il numero di pazienti non è specificato nei dati disponibili, poiché l’indagine si basa su modelli digitali e non su una coorte clinica.
5. Risultati principali
Le simulazioni hanno evidenziato un comportamento meccanico favorevole dell’AMSJI quando sottoposto a forze occlusali medie pari a 200 N. In queste condizioni, i livelli di tensione sono risultati inferiori alla soglia di fatica considerata per il periodo di utilizzo previsto di 15 anni.
In tutti gli scenari analizzati, le massime concentrazioni di tensione sono state localizzate nei bracci dell’impianto che collegano la struttura basale ai pilastri protesici. Queste regioni sono risultate le più esposte alle sollecitazioni meccaniche.
L’applicazione di forze occlusali massime di 1000 N ha determinato un aumento significativo delle tensioni, con valori che in alcune aree si sono avvicinati al limite elastico del materiale. Anche le simulazioni relative al bruxismo hanno mostrato livelli di carico superiori rispetto a quelli osservati durante la normale funzione masticatoria.
Nel modello caratterizzato da atrofia ossea di classe VIII sono state registrate tensioni più elevate rispetto al modello di classe V, suggerendo che un ulteriore riassorbimento osseo potrebbe compromettere la durabilità meccanica dell’impianto.
Le analisi dei micromovimenti hanno inoltre indicato condizioni compatibili con la crescita ossea all’interno delle strutture porose, favorendo una stabilizzazione biologica secondaria dell’impianto.
6. Analisi clinica
Questo studio fornisce importanti informazioni biomeccaniche sul potenziale utilizzo degli impianti sottoperiostei personalizzati nei pazienti affetti da grave atrofia mascellare. Sebbene non si tratti di una ricerca clinica, i risultati consentono di comprendere meglio il comportamento strutturale dell’AMSJI in condizioni funzionali realistiche.
Uno degli aspetti più rilevanti riguarda la capacità dell’impianto di tollerare le normali forze masticatorie senza evidenziare criticità meccaniche significative. Questo dato supporta il razionale dell’utilizzo di impianti personalizzati nei casi in cui la disponibilità ossea residua renda difficile l’impiego di impianti convenzionali.
Lo studio evidenzia tuttavia che la stabilità a lungo termine dipende anche dall’evoluzione del supporto osseo. L’aumento delle tensioni osservato nei modelli con atrofia più avanzata suggerisce che la progressione del riassorbimento potrebbe incrementare il rischio di fenomeni di fatica del materiale.
Particolare attenzione merita il bruxismo. Le simulazioni di serramento e digrignamento mostrano infatti livelli di stress significativamente superiori rispetto alla funzione fisiologica, indicando che tali parafunzioni potrebbero rappresentare un fattore di rischio per la longevità della riabilitazione.
Dal punto di vista progettuale, l’identificazione dei bracci dell’impianto come aree critiche offre indicazioni utili per futuri miglioramenti del design CAD/CAM e per l’ottimizzazione delle strutture realizzate mediante stampa 3D.
7. Applicazioni cliniche
I risultati di questo studio possono essere rilevanti nei seguenti contesti clinici:
- Pazienti completamente edentuli con grave atrofia mascellare.
- Riabilitazioni implantari in presenza di atrofia ossea avanzata (classi V–VIII di Cawood e Howell).
- Situazioni in cui le procedure di rigenerazione ossea risultano difficili o non desiderabili.
- Pianificazione implantare digitale mediante workflow CAD/CAM.
- Impiego di impianti sottoperiostei personalizzati prodotti con tecnologie additive.
- Ricostruzioni maxillo-facciali che richiedono una personalizzazione anatomica avanzata.
Le conclusioni dello studio suggeriscono un potenziale interesse clinico dell’AMSJI, pur richiedendo conferme attraverso studi clinici prospettici e follow-up a lungo termine.
8. Livello di evidenza, limiti e trasparenza
Questa pubblicazione rappresenta uno studio preclinico di simulazione biomeccanica mediante analisi agli elementi finiti, caratterizzato da un livello di evidenza inferiore rispetto agli studi clinici prospettici o randomizzati.
I risultati derivano da modelli computazionali e dipendono da ipotesi relative alle proprietà dei materiali, alle condizioni di carico e ai parametri biologici considerati. Le condizioni cliniche reali potrebbero differire da quelle simulate.
Gli autori dichiarano potenziali conflitti di interesse. Maurice Mommaerts ricopriva il ruolo di Innovation Manager e Statutory Manager presso CADskills, mentre Stijn Huys era responsabile delle attività di ricerca e sviluppo e della gestione della qualità all’interno della stessa azienda.
Non sono disponibili dati clinici relativi a sopravvivenza implantare, complicanze biologiche o meccaniche, né risultati riferiti a pazienti trattati.
9. Punti chiave dello studio
- Tipo di studio: Studio preclinico mediante analisi agli elementi finiti (FEA)
- Livello di evidenza: Basso-moderato (modellazione biomeccanica computazionale)
- Popolazione analizzata: Modelli anatomici digitali
- Numero di pazienti o impianti: Non specificato nei dati disponibili
- Durata del follow-up: Simulazione basata su un periodo previsto di 15 anni
- Endpoint principale: Comportamento meccanico dell’AMSJI sotto differenti condizioni di carico
- Risultato principale: Prestazioni meccaniche favorevoli in presenza di forze occlusali fisiologiche
- Conclusione scientifica: L’AMSJI appare meccanicamente sicuro in condizioni funzionali normali nei pazienti con grave atrofia mascellare
- Limiti principali: Studio computazionale privo di validazione clinica diretta
10. Impatto scientifico
Questo lavoro contribuisce alla crescente letteratura dedicata agli impianti personalizzati realizzati mediante manifattura additiva per il trattamento delle gravi atrofie mascellari.
L’aspetto più innovativo risiede nella valutazione dettagliata della distribuzione delle tensioni, del rischio di fatica e del comportamento biomeccanico dell’impianto in diversi scenari funzionali. L’identificazione delle regioni maggiormente sollecitate fornisce indicazioni concrete per il miglioramento dei futuri design implantari.
Lo studio supporta inoltre il concetto di integrazione tra progettazione digitale, stampa 3D e strutture porose destinate a favorire l’osteointegrazione. Pur non fornendo prove cliniche dirette, rappresenta un importante passaggio tra lo sviluppo tecnologico e la futura validazione clinica di queste soluzioni personalizzate.
11. Conclusione editoriale
Questa analisi agli elementi finiti suggerisce che l’AMSJI possa offrire una stabilità meccanica adeguata nei pazienti affetti da severa atrofia mascellare quando sottoposto a normali carichi funzionali. Lo studio evidenzia tuttavia l’importanza del mantenimento del supporto osseo residuo e il possibile impatto negativo del bruxismo sulla durabilità dell’impianto. Pur trattandosi di una ricerca preclinica, i risultati forniscono una base biomeccanica solida per il proseguimento dello sviluppo degli impianti sottoperiostei personalizzati prodotti mediante manifattura additiva.
