Precisão e Exatidão da Impressão Digital com Protótipos de Corpo de Escaneamento Reverso e Protocolo All-on-4: Uma Pesquisa In Vitro

Resumo

Contexto/Objetivos: Fluxos de trabalho digitais para restaurações de arco completo suportadas por implantes continuam desafiadores. Este estudo avaliou a precisão e exatidão de impressões digitais utilizando protótipos de corpo de escaneamento reverso (RSB) e scanners intraorais (IOS) para reabilitar pacientes totalmente edêntulos seguindo o protocolo All-on-4. Os objetivos secundários incluíram comparar a precisão entre clínicos experientes e iniciantes, bem como entre scanners de mesa e vários designs de RSB.

Métodos: Um estudo in vitro foi conduzido utilizando um modelo de mandíbula totalmente edêntula com quatro implantes Osstem TSIII. Um estudante de odontologia do último ano e um clínico especialista capturaram impressões digitais usando IOSs e scanners de mesa. Quatro grupos foram analisados: (A) corpos de escaneamento originais com o IOS, (B) RSBs curtos com o IOS, (C) RSBs com scanners de mesa (curtos jateados, longos jateados, longos revestidos), e (D) um grupo de controle utilizando corpos de escaneamento originais com um scanner de mesa. Valores de raiz quadrada média (RMS) mediram diferenças dimensionais, com análise estatística realizada utilizando o teste de postos sinalizados de Wilcoxon e ANOVA de uma via (α = 0,05). Resultados: Um total de 42 escaneamentos foram analisados. Nenhuma diferença significativa foi encontrada entre o especialista e o estudante para corpos de escaneamento originais usando o IOS (p = 0,220), enquanto protótipos de RSB mostraram diferenças significativas (p = 0,008). Nenhuma diferença significativa de precisão foi observada entre corpos de escaneamento originais e RSBs com o IOS, mas os IOSs superaram os scanners de mesa. Entre os RSBs escaneados com scanners de mesa, nenhuma diferença significativa foi observada entre os designs.

Conclusões: Os protótipos RSB são uma alternativa viável aos corpos de escaneamento originais para fluxos de trabalho totalmente digitais em reabilitações All-on-4, com IOSs oferecendo precisão superior. No entanto, o treinamento adequado é crucial para otimizar a precisão do RSB. Variações em altura e revestimento não impactaram a precisão geral.

Introdução

A adoção de fluxos de trabalho totalmente digitais na odontologia implantológica está crescendo devido ao seu potencial para aumentar a precisão e a eficiência. Embora as abordagens digitais para casos parcialmente edêntulos estejam bem documentadas, gerenciar casos completamente edêntulos continua sendo um desafio. Garantir um ajuste preciso e passivo é essencial, pois imprecisões podem levar a complicações mecânicas e biológicas, como afrouxamento de parafusos, fraturas e lesões peri-implantares. Heckmann et al. relataram que 50% dos erros relacionados à precisão decorrem da técnica de impressão do clínico, enquanto os 50% restantes resultam de imprecisões laboratoriais. Para melhorar a precisão em protocolos digitais, várias técnicas e materiais foram introduzidos.

Embora numerosos estudos comparem técnicas de impressão de implantes para pacientes totalmente edêntulos, a pesquisa sobre métodos híbridos que integram impressões convencionais com digitalização permanece limitada. Os corpos de escaneamento intraoral (ISBs) são comumente usados para capturar impressões ópticas, permitindo que os scanners intraorais (IOSs) gerem dados 3D brutos para a reconstrução virtual do ISB. A precisão dessas digitalizações é influenciada por fatores como tecnologia de digitalização, estratégia e distância entre implantes. No entanto, arcos totalmente edêntulos apresentam desafios adicionais devido à ausência de pontos de referência distintos, complicando a costura e a sobreposição necessárias para um alinhamento preciso do ISB. Atualmente, scanners de mesa e fotogrametria são considerados o padrão ouro, embora um teste de metal ainda seja recomendado para verificação. Para aprimorar os fluxos de trabalho ao lado da cadeira, inovações recentes se concentraram em refinar os designs dos corpos de escaneamento e as técnicas de digitalização, com corpos de escaneamento horizontalmente estendidos e reversos mostrando potencial para melhorar a precisão 3D. No entanto, evidências de apoio forte para esses designs continuam escassas.

A digitalização reversa surgiu como uma abordagem promissora para restaurações de arco completo. Este método envolve a criação de um molde 3D de uma prótese provisória suportada por implantes usando análogos de implantes escaneáveis. Embora o IOS não seja recomendado para essa aplicação, os scanners de laboratório oferecem precisão superior. A técnica de corpo de escaneamento reverso (RSB) ao lado da cadeira replica digitalmente o método tradicional de impressão por retro-injeção, anexando o RSB à prótese provisória após a osseointegração e escaneando o conjunto extraoralmente. Este escaneamento é então sobreposto ao escaneamento da prótese para facilitar o posicionamento digital preciso dos corpos de escaneamento. Papaspyridakos et al. demonstraram um ajuste de 100% com essa abordagem, sublinhando sua confiabilidade para a fabricação de próteses de arco completo. No entanto, existem evidências limitadas sobre o impacto do tipo de material e da textura da superfície na precisão da digitalização reversa. Para abordar essas lacunas, os pesquisadores estão explorando modificações no design do corpo de escaneamento e no tratamento da superfície, embora as configurações ideais permaneçam incertas. Além disso, alcançar alta precisão requer técnicas de escaneamento adequadas e uma curva de aprendizado acentuada, destacando a necessidade de métodos inovadores que aproveitem tecnologias avançadas. Um recente consenso global da Osstem Company definiu "ajuste passivo" como a ausência de tensão, carga estática ou separação entre uma prótese suportada por implante retida por parafuso, interfaces implante-abutment e osso circundante quando instalada intraoralmente, com todos os parafusos apertados individualmente e coletivamente. Embora um desajuste de até 150 µm seja considerado clinicamente aceitável, os avanços na odontologia digital continuam a buscar uma precisão ainda maior.

Este estudo tem como objetivo avaliar a precisão e exatidão de impressões digitais utilizando protótipos de corpo de escaneamento reverso e IOSs para reabilitar pacientes edêntulos seguindo o protocolo All-on-4. Além disso, busca comparar as diferenças de precisão entre clínicos experientes e novatos, bem como vários designs e revestimentos de corpo de escaneamento reverso utilizados juntamente com scanners de mesa. A hipótese nula é que não há diferenças entre os grupos. Ao abordar as limitações atuais e explorar soluções inovadoras, esta pesquisa visa otimizar fluxos de trabalho totalmente digitais na odontologia implantológica.

Materiais e Métodos

Este estudo foi projetado como uma pesquisa comparativa, in vitro. Um estudante de odontologia no último ano (FDR) e um clínico especialista, com mais de 20 anos de experiência em odontologia digital, realizaram todos os procedimentos. Para todos os experimentos, foram utilizados modelos de uma mandíbula totalmente edêntula com gengiva, especificamente projetados para exercícios de implantologia. Esses modelos apresentavam um osso cortical denso, espesso e poroso com uma estrutura trabecular interna, imitando a consistência do osso D2 (Dentalstore & Edizioni Lucisano SRL, Milão, Itália). Uma tomografia computadorizada de feixe cônico (CBCT) (Cranex 3Dx, Soredex, Tuusula, Finlândia) foi realizada a 90 KV, 5.0 mA, com um campo de visão de 6 × 8 e uma resolução de 0.2 mm. Os arquivos DICOM resultantes foram então alinhados com arquivos STL obtidos de um escaneamento óptico do mesmo modelo (i700, Medit Corp., Yeongdeungpo-gu, Seul, República da Coreia). Um wax-up virtual foi criado para facilitar o planejamento protético de implantes virtuais usando software especializado (Exoplan 3.1 protótipo Rijeka, Exocad GmbH, Darmstadt, Alemanha). Após isso, quatro implantes Osstem TSIII (Osstem Implants, Seul, República da Coreia) com 4 mm de diâmetro e 10 mm de comprimento foram planejados virtualmente usando software de grau médico (Exoplan 3.1 protótipo Rijeka, Exocad GmbH, Darmstadt, Alemanha), aderindo ao protocolo original proposto por Malò et al. em 2003. Além disso, três pinos de ancoragem foram posicionados na região bucal para garantir a fixação e estabilização adequadas do guia cirúrgico. Uma vez que o planejamento virtual do implante foi finalizado, um guia cirúrgico modular foi fabricado. Dado o kit cirúrgico utilizado (OneGuide Kit, Osstem Implants, Seul, República da Coreia), as mangas metálicas foram omitidas, e os templates foram totalmente impressos em 3D. O guia cirúrgico foi produzido em um centro de fresagem especializado (New Ancorvis SRL, Bolonha, Itália) usando uma impressora DMP Dental 100 e um material de resina certificado (VisiJet M2R-CL, 3D Systems Inc., Rock Hill, SC, EUA).

Um total de quatro implantes fictícios foram totalmente guiados e inseridos seguindo as diretrizes do fabricante. Subsequentemente, quatro multi-abutments e cilindros temporários correspondentes foram anexados e fixados com os valores de torque recomendados. Finalmente, uma restauração temporária foi fixada (Cimento de Resina (cimento de resina Panavia SA, Kuraray Europe GmbH-Philipp-Reis-Str. 4-65795 Hattersheim, Alemanha) usando o módulo correspondente, parafusado no template cirúrgico. Antes de realizar as digitalizações, foi realizado um treinamento com o aluno (EDR) para ensiná-lo a técnica de digitalização a ser realizada. O treinamento consistiu em uma introdução teórica à tecnologia de digitalização e às principais funções do scanner, uma demonstração ao vivo da técnica de digitalização e prática prática com a técnica de digitalização aprendida. O treinamento foi realizado pelo mesmo dentista digital especialista (MT) que realizou as outras digitalizações, a fim de garantir a calibração entre os operadores. Depois disso, impressões digitais foram feitas pelo aluno e pelo especialista de acordo com os seguintes grupos:

Escaneamentos IOS (n = 24, Figura 1).

• No grupo A, 4 corpos de escaneamento originais (OSSTEM IMPLANT Co., Seul, República da Coreia) foram aparafusados nos multi pilares a 15 Ncm, e então 6 impressões digitais (Medit i700, Medit Corp., Seul, República da Coreia) foram realizadas pelo estudante de odontologia (subgrupo A1), e seis impressões digitais foram feitas pelo clínico especialista (subgrupo A2).
• No grupo B, após a restauração temporária ser desapertada, quatro protótipos curtos RSB (OSSTEM IMPLANT Co., Seul, República da Coreia) foram aparafusados a 15 Ncm na restauração temporária, e então 6 impressões digitais foram feitas pelo estudante de odontologia (subgrupo B1), e 6 impressões foram feitas pelo clínico especialista (subgrupo B2).

Grupo de escaneamentos de desktop (n = 18)

• Na subgrupo C1, após a restauração temporária ser desparafusada, quatro protótipos RSB curtos, jateados com areia (OSSTEM IMPLANT Co., Seul, República da Coreia) foram parafusados a 15 Ncm na restauração temporária, e então seis escaneamentos foram realizados com um scanner de desktop (Nobil Metal SPA, 14018 VILLAFRANCA D’ASTI-AT-ITALIA).
• Na subgrupo C2, após a restauração temporária ser desparafusada, quatro protótipos RSB longos, jateados com areia (OSSTEM IMPLANT Co., Seul, República da Coreia) foram parafusados a 15 Ncm na restauração temporária, e então seis escaneamentos foram realizados com o mesmo scanner de desktop (Nobil Metal SPA, 14018 VILLAFRANCA D’ASTI-AT-ITALIA).
• Na subgrupo C3, após a restauração temporária ser desparafusada, quatro protótipos RSB longos, revestidos (OSSTEM IMPLANT Co., Seul, República da Coreia) foram parafusados a 15 Ncm na restauração temporária, e então seis escaneamentos foram realizados com o mesmo scanner de desktop (Nobil Metal SPA, 14018 VILLAFRANCA D’ASTI-AT-ITALIA).

Controle, grupo D (n = 1)

• Finalmente, no grupo de controle D, quatro corpos de escaneamento originais (OSSTEM IMPLANT Co., Seul, República da Coreia) foram aparafusados nos multi pilares a 15 Ncm, e então um escaneamento de mesa foi realizado para comparar os grupos anteriores. A localização dos grupos e subgrupos é mostrada na Figura 1.

2.1. Medidas de Resultado

A precisão refere-se a quão próximos os dados capturados estão das dimensões reais. A exatidão descreve a consistência da medição. Os arquivos STL do escaneador intraoral (IOS) e do escaneador de mesa foram importados para o software de design dental (Exocad 3.1 protótipo Rijeka, Exocad GmbH, Darmstadt, Alemanha). Todos os corpos de escaneamento foram alinhados com seus análogos correspondentes da biblioteca para avaliar os fatores que influenciam a precisão. Subsequentemente, os arquivos STL das bases dos pilares foram exportados, pois não eram considerados componentes confidenciais dos acessórios de implante (Figura 2A–C). Para avaliar a precisão de todos os escaneamentos, as diferenças dimensionais foram medidas usando o valor da Raiz do Erro Quadrático Médio (RMS) resultante de comparações 3D. Os arquivos de escaneamento foram então importados para o software de inspeção digital, Geomagic Control X, versão 2022.1.0 da 3D Systems (Rock Hill, SC, EUA), onde cada escaneamento foi comparado ao controle (escaneamento de mesa, grupo D) para avaliar discrepâncias dimensionais (Figura 3).

Uma medida de resultado especializada realizou todas as medições (MQ). O software Geomagic não requer calibração direta. A calibração foi realizada com comparação de escaneamento para escaneamento usando o mestre como teste e controle. A precisão dos escaneamentos e saídas depende da calibração adequada do dispositivo de escaneamento e da otimização das configurações do software. As configurações do software foram ajustadas de acordo. Tanto os IOSs quanto os scanners de mesa foram calibrados no início de cada subgrupo.

2.2. Análise Estatística

O valor médio de RMS e o DP foram então calculados para cada grupo de seis escaneamentos. As diferenças nas médias entre o estudante e o especialista, bem como entre os grupos, foram comparadas por um teste de postos sinalizados de Wilcoxon não paramétrico. Uma análise de variância de uma via foi realizada para comparação estatística em três escaneamentos de protótipos RSB (α = 0,05).

Resultados

Um total de 42 + 1 (teste + controle) escaneamentos foi realizado. Desses, 12 foram realizados pelo estudante e o mesmo número pelo especialista, ambos usando IOS. Os outros escaneamentos foram realizados usando um scanner de mesa. Dentro desses, quatro grupos (de A a D) e sete subgrupos foram criados. Cada subgrupo foi composto por seis escaneamentos, enquanto apenas um escaneamento foi realizado no grupo de controle (D).

Quando escaneados pelo especialista em odontologia digital com um IOS, os SBs originais mostraram um valor médio de RMS de 0.0678 ± 0.0088 (um exemplo na Figura 3). Quando escaneados pelo aluno com um IOS, os SBs originais mostraram um valor médio de RMS de 0.0773 ± 0.0152. Nenhuma diferença foi encontrada entre os operadores (p = 0.220). Quando escaneados pelo especialista em odontologia digital com um IOS, os protótipos RSB mostraram um valor médio de RMS de 0.0722 ± 0.0096. Quando escaneados pelo aluno com IOS, os SBs originais mostraram um valor médio de RMS de 0.0880 ± 0.0055. Diferenças estatisticamente significativas foram encontradas entre os operadores (p = 0.008). Comparando os diferentes designs de SB, não houve diferença estatisticamente significativa nos valores de RMS entre os SBs originais e os protótipos RSB tanto do especialista em odontologia digital (p = 0.426) quanto do aluno (p = 0.154), quando o IOS foi utilizado.

Por outro lado, houve uma diferença estatisticamente significativa nos valores de RMS entre os protótipos RSB escaneados com o IOS e o scanner de mesa, tanto para o especialista em odontologia digital (p = 0.000) quanto para o aluno (p = 0.001), com melhor precisão para os IOSs.

Testando os três diferentes protótipos de RSB com um scanner de mesa, os resultados não foram

estatisticamente diferentes. Os valores médios de RMS foram 0.104 ± 0.006 para protótipos de RSB curtos e duradouros; 0.106 ± 0.005 para protótipos de RSB longos e jateados; e 0.103 ± 0.008 para protótipos de RSB longos e revestidos. Todos os dados estão resumidos nas Tabelas 1 e 2.

Discussão

Este estudo avaliou a precisão das impressões digitais usando protótipos de corpo de escaneamento reverso (RSB) e scanners intraorais (IOSs) para reabilitar pacientes edêntulos seguindo o protocolo All-on-4. A hipótese nula de que não há diferenças entre os grupos foi parcialmente rejeitada em relação à hipótese de diferenças. Os resultados demonstraram que as impressões digitais geradas pelo IOS eram mais precisas do que aquelas obtidas com um scanner de mesa, independentemente da experiência do operador. Além disso, não foram observadas diferenças significativas entre os corpos de escaneamento originais (SBs) e os protótipos RSB quando escaneados com o IOS, apoiando o potencial dos RSBs para fluxos de trabalho totalmente digitais.

A análise estatística revelou uma diferença significativa na precisão entre as impressões digitais capturadas com o IOS e aquelas obtidas usando um scanner de mesa, com o IOS exibindo precisão superior (p = 0.000 para especialistas, p = 0.001 para estudantes). Isso está alinhado com estudos anteriores que sugerem que os avanços em algoritmos de escaneamento e técnicas de costura de imagens contribuem para a alta precisão dos IOSs em impressões de implantes. No entanto, arcos totalmente edêntulos apresentam desafios únicos devido à falta de pontos de referência distintos, necessitando de protocolos de escaneamento precisos e do contínuo aprimoramento dos designs dos corpos de escaneamento. Dado que as perdas de precisão ocorrem igualmente em procedimentos clínicos e laboratoriais, avaliar seu impacto combinado continua sendo essencial.

Uma descoberta interessante foi a falta de diferenças significativas de precisão entre usuários experientes e novatos ao usar SBs originais com o IOS (p = 0,220). No entanto, discrepâncias significativas surgiram com protótipos de RSB (p = 0,008), sugerindo que, enquanto os SBs convencionais são amigáveis ao usuário, os RSBs requerem um conjunto de habilidades mais avançado. Isso ressalta a necessidade de treinamento e experiência ao integrar novos fluxos de trabalho digitais. Estudos anteriores também enfatizaram o papel da experiência do operador na precisão das impressões digitais. De acordo com um ensaio clínico multicêntrico, a precisão da impressão digital em reabilitações de implantes de arco completo parece ser influenciada pelas habilidades do clínico. No entanto, nesta pesquisa, uma comparação de escaneamentos intraorais de arco completo foi realizada imediatamente após a inserção do implante, em vez de após a cicatrização do tecido, potencialmente aumentando o risco de imprecisão. Além disso, comparações entre SBs originais e protótipos de RSB não revelaram diferenças estatisticamente significativas na precisão quando escaneados com o IOS, independentemente do nível de experiência do operador. Isso sugere que os protótipos de RSB poderiam servir como uma alternativa viável em fluxos de trabalho digitais de implantes. No entanto, quando escaneados com um scanner de mesa, variações nos protótipos de RSB—incluindo diferenças em comprimento e tratamento de superfície (longo e revestido, longo e jateado, curto e jateado)—não impactaram significativamente a precisão. Essas descobertas indicam que ambos os tratamentos de superfície têm um efeito semelhante na difusão da luz e no controle da refletividade, permitindo que alcancem a mesma precisão. Por outro lado, mesmo que RSBs encurtados sejam sugeridos para o fluxo de trabalho ao lado da cadeira, o comprimento do RSB tem influência mínima quando tecnologias de escaneamento de mesa são utilizadas.

Os scanners intraorais projetam uma luz padronizada na superfície e reconstroem a geometria 3D com base em como esse padrão é distorcido, e materiais metálicos, como o titânio, têm alta refletividade e forte reflexão especular, o que faz com que a luz se reflita em uma única direção, dificultando a detecção precisa do padrão pelo scanner. Para superar essa desvantagem, foi proposta a modificação das superfícies de titânio. No presente estudo, a jateamento cria pequenas irregularidades na superfície do corpo de escaneamento reverso, o que promove a reflexão difusa ao dispersar a luz em múltiplas direções. Isso não apenas reduz a reflexão especular, mas também melhora a capacidade do scanner de detectar informações espaciais e de profundidade com mais precisão. Além disso, a micro-textura formada através do jateamento serve como referência durante o alinhamento do escaneamento, melhorando a precisão geral do escaneamento. Da mesma forma, um revestimento fosco é aplicado à superfície do corpo de escaneamento reverso. Isso cria micro-texturas que induzem a reflexão difusa, permitindo que o scanner capture a forma de maneira mais uniforme e precisa.

Implicações para Fluxos de Trabalho Digitais em Odontologia de Implantes

Os resultados deste estudo sugerem que os protótipos RSB são promissores para aprimorar os fluxos de trabalho ao lado da cadeira na odontologia de implantes, particularmente para casos totalmente edêntulos tratados com o protocolo All-on-4. A ausência de diferenças significativas entre os protótipos RSB e os SBs originais ao usar o IOS indica que os RSBs podem ser integrados de forma contínua em fluxos de trabalho totalmente digitais sem comprometer a precisão. Além disso, a precisão aprimorada observada com o IOS destaca seu potencial como uma alternativa confiável aos sistemas de escaneamento de mesa tradicionais, potencialmente reduzindo o tempo clínico na cadeira e os custos laboratoriais. Este estudo é pioneiro na investigação da precisão de novos protótipos RSB e na definição de qual design (altura) e tratamento de superfície podem produzir melhores resultados em termos de precisão, tanto usando IOS quanto escâneres de mesa. A principal limitação da pesquisa atual é que este estudo foi conduzido em condições in vitro, que podem não replicar totalmente as complexidades encontradas na prática clínica, como movimento do paciente, saliva e dinâmicas de tecidos moles variáveis. Além disso, o tamanho da amostra foi relativamente pequeno, particularmente para as comparações de subgrupos. Estudos futuros com tamanhos de amostra maiores e em ambientes in vivo são recomendados para validar esses achados. Além disso, investigar o desempenho clínico a longo prazo das próteses fabricadas usando protótipos RSB forneceria insights valiosos sobre a aplicabilidade clínica deste fluxo de trabalho digital.

Conclusões

Em conclusão, este estudo demonstrou que o IOS oferece uma precisão superior em comparação com scanners de mesa para impressões digitais de arcos edêntulos usando protótipos RSB. Os resultados sugerem que os protótipos RSB são uma alternativa viável aos SBs originais para fluxos de trabalho totalmente digitais em reabilitações All-on-4. No entanto, um treinamento adequado é essencial para maximizar a precisão e a confiabilidade dos RSBs. A altura e o revestimento dos protótipos RSB não influenciaram a precisão geral. Olhando para o futuro, esses resultados contribuem para otimizar fluxos de trabalho digitais na odontologia de implantes, abrindo caminho para soluções restauradoras mais eficientes e precisas para pacientes edêntulos; no entanto, mais ensaios controlados randomizados com cálculos de tamanho de amostra são necessários para confirmar esses resultados preliminares.

Marco Tallarico, Mohammad Qaddomi, Elena De Rosa, Carlotta Cacciò, Yeo Jin Jung, Silvio Mario Meloni, Francesco Mattia Ceruso, Aurea Immacolata Lumbau e Milena Pisano

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