Viabilidad del uso de una plantilla de impresión basada en prótesis para mejorar la veracidad y precisión de una impresión digital de arco completo en cuatro y seis implantes: un estudio in vitro.

Resumen

Antecedentes: Los escáneres intraorales (IOS) en implantología representan un enfoque viable para dientes individuales o arcos parciales. Sin embargo, cuando se utilizan para arcos completamente edéntulos o áreas edéntulas de gran longitud, se ha demostrado que hay una necesidad de mejorar las técnicas relacionadas con los IOS. Por lo tanto, el objetivo de este estudio in vitro fue evaluar la veracidad y precisión de una impresión digital de arco completo en cuatro y seis implantes tomadas con o sin una plantilla de impresión personalizada basada en prótesis.

Materiales y Métodos: Se prepararon dos modelos experimentales, representativos de una mandíbula edéntula completa restaurada con cuatro y seis implantes con pilares de escaneo incorporados. Los modelos fueron escaneados con (grupo de prueba, TG) o sin (grupo de control, CG) la plantilla de impresión basada en prótesis. Se tomaron ocho escaneos para cada modelo. Se evaluaron el tiempo necesario para tomar impresiones, el error, la veracidad y la precisión. Se realizó un análisis estadístico.

Resultados: En el caso de cuatro implantes, el tiempo necesario para la impresión fue de 128.7 ± 55.3 s en el TG y 81.0 ± 23.5 s en el CG (p = 0.0416). Con seis pilares de escaneo, el tiempo fue de 197.5 ± 26.8 y 110.6 ± 25.2 s en el TG y CG, respectivamente (p = 0.0000). En el TG, no se experimentaron errores, mientras que en el CG, se volvieron a tomar 13 impresiones debido a procesos de costura incorrectos. En la impresión de cuatro implantes, la desviación angular media fue de 0.252 ± 0.068° (IC del 95% 0.021–0.115°) en el CG y 0.134 ± 0.053° (IC del 95% 0.016–0.090°) en el TG. La diferencia fue estadísticamente significativa (p = 0.002). En la impresión de seis implantes, la desviación angular media fue de 0.373 ± 0.117° (IC del 95% 0.036–0.198°) en el CG y 0.100 ± 0.029° (IC del 95% 0.009–0.049°) en el TG (p = 0.000). En el TG, no hubo diferencias estadísticamente significativas en la desviación angular media dentro del grupo (p > 0.05), pero sí las hubo en el CG. Un análisis colorimétrico mostró mayores desviaciones del modelo original para la impresión de seis implantes sin una plantilla protésica.

Conclusiones: Aunque todas las impresiones mostraron desviaciones del modelo original dentro del rango de aceptabilidad clínica, la plantilla de impresión basada en prótesis mejoró significativamente la veracidad y precisión de arcos completamente edéntulos rehabilitados con cuatro o seis implantes, haciendo que la impresión digital del arco completo sea más predecible.

Introducción

En los últimos años, los escáneres intraorales (IOS) han representado un enfoque viable para el diagnóstico, planificación y ejecución de tratamientos. Una de las principales contribuciones a la rápida difusión de las impresiones digitales es el hecho de que se ha demostrado que los IOS funcionan dentro del mismo rango de precisión que las impresiones convencionales cuando se utilizan para áreas de corto alcance (dientes individuales o arcos parciales). Esto permite que los modelos digitales alcancen la alta precisión necesaria para garantizar el ajuste adecuado de las restauraciones dentales. Además, en comparación con las impresiones analógicas, las tecnologías digitales ofrecen varios beneficios, como la aceptación por parte del paciente, la eficiencia en el tiempo, la visualización directa de la impresión y la repetibilidad rápida y fácil. Por último, pero no menos importante, los IOS se pueden utilizar en combinación con otras tecnologías digitales, como las tecnologías de diseño asistido por computadora/fabricación asistida por computadora (CAD/CAM), para la producción en el sillón, o en combinación con la tomografía computarizada de haz cónico (CBCT), para facilitar la cirugía guiada por computadora. Sin embargo, cuando se utilizan para arcos completamente edéntulos o áreas edéntulas de largo alcance, se ha demostrado que hay una necesidad de mejoras en las técnicas relacionadas con los IOS, con el fin de alcanzar los mismos niveles de precisión logrados con las impresiones convencionales. Si bien los escáneres intraorales en polvo mostraron resultados prometedores, han sido retirados del mercado. Además, en el momento de escribir este artículo, no había ensayos controlados aleatorios (RCT) que propusieran técnicas o materiales novedosos para mejorar la precisión de las impresiones digitales basadas en implantes para arcos completamente edéntulos.

Para lo último, la precisión se define con veracidad y precisión. La veracidad se puede evaluar comparando el modelo maestro (geometría original) con la impresión digitalizada. Además, la precisión se puede obtener mediante una comparación intragrupal de los modelos digitalizados.

En 2017 y 2018, Tallarico et al. publicaron un flujo de trabajo completamente digital para rehabilitar pacientes edéntulos. Con el fin de mejorar la precisión de las impresiones digitales, se presentó una plantilla de impresión novedosa, basada en prótesis, hecha mediante planificación virtual. Esta plantilla protésica fue personalizada manteniendo el diseño original del diente, pero incluyendo cuatro ventanas, para permitir el atornillado de los pilares de escaneo, de modo que la impresión pudiera coincidir con la planificación inicial.

El objetivo del presente estudio comparativo in vitro fue evaluar la veracidad y precisión de las impresiones digitales de arco completo en cuatro y seis implantes tomadas con o sin la plantilla de impresión basada en prótesis. La hipótesis nula de esta investigación era que no hay diferencias estadísticamente significativas entre las diferentes técnicas de impresión.

Materiales y Métodos

Se realizaron dos planes de implantes virtuales diferentes del mismo arco mandibular edéntulo completo real, con cuatro y seis implantes, respectivamente (RealGUIDE5, versión 5.0, 3DIEMME srl, Cantù, Italia). En el plan de cuatro implantes, los implantes se colocaron de acuerdo con el protocolo All-on-4, inclinando los implantes distales en 30° (Figura 1). En el plan de seis implantes, todos los implantes se colocaron de acuerdo con un montaje protésico preestablecido, rectos y paralelos entre sí (Figura 2). Luego, se exportaron las posiciones de los implantes virtuales y se diseñaron dos modelos experimentales (Rhino 6, Rhinoceros, McNeel Europe, Barcelona, España) y se fresaron en titanio grado 5 (New Ancorvis SRL, Calderara di Reno (BO), Italia). La decisión de fresar los modelos en titanio se tomó para crear modelos estables y duraderos con una superficie opaca y micro abrasiva (sin necesidad de spray de escaneo), evitando un riesgo de sesgo. Ambos modelos se derivaron del mismo montaje protésico, simulando una dentadura completa. El primer modelo se diseñó colocando los cuatro implantes de acuerdo con el protocolo All-on-4 y con pilares de escaneo integrados (Figura 3), mientras que el segundo modelo se creó colocando seis implantes rectos, con los mismos pilares de escaneo integrados (Figura 4). Cada pilar de escaneo se diseñó para tener 10 mm de longitud y 4 mm de diámetro. Se diseñaron dos plantillas de impresión basadas en prótesis (plantilla protésica) para ser utilizadas durante la digitalización del arco completo (RealGUIDE5) y luego se prepararon para impresión (Materialise Magics 24, Materialise, Leuven Bélgica). En este punto, se crearon cuatro (Figura 5) o seis (Figura 6) ventanas en las plantillas protésicas (Materialise Magics 24) para acomodar los pilares de escaneo, asegurando un ajuste preciso de la plantilla (Figuras 7 y 8). Las ventanas se crearon restando formas sólidas de los archivos STL originales, sin comprometer la estabilidad de la plantilla protésica y manteniendo al menos cinco dientes que actuaron como puntos de referencia entre los pilares de escaneo. Para fijar la plantilla al modelo de titanio, se utilizaron tres tornillos preplanificados. Finalmente, las plantillas se imprimieron utilizando el ProJet MJP 2500 Plus con VisiJet M2R-CL (3D System Inc., Rock Hill, SC, EE. UU.).

Los modelos con una plantilla protésica respectiva fueron inmovilizados utilizando una base metálica personalizada y luego digitalizados manualmente utilizando el escáner intraoral Medit i500 (Medit Corp., Seúl, Corea) con filtrado de nivel 2 y una profundidad de 17.0 mm, siguiendo las pautas del fabricante. El lado derecho de cada modelo fue digitalizado primero (versión 2.2.2.753 del software Medit Link, Medit Corp.). Un operador experto (MT) comenzó colocando la cámara en el implante de escaneo distal más derecho y luego comenzó a digitalizar la superficie oclusal presionando el botón en el escáner. A continuación, el proceso continuó de derecha a izquierda en el arco, girando la cámara hacia las áreas bucal y lingual de los modelos, hasta que toda la superficie oclusal había sido digitalizada. Según el protocolo, al llegar al área anterior, se realizaron movimientos en zigzag entre las áreas lingual y bucal, centrados alrededor del borde central, para extender la zona digitalizada anterior, facilitando la coincidencia de las áreas restantes. Una vez que se escaneó el lado opuesto, se digitalizaron los lados lingual y finalmente bucal. Para pasar de la zona oclusal a la zona lingual, la punta del escáner se inclinó alrededor de 45° hacia el lado lingual y luego se movió hacia el lado opuesto. Una vez completado el lado lingual, la punta del escáner se inclinó hacia el sitio bucal y se movió desde allí hacia el área opuesta. Antes de procesar la impresión, se verificaron los datos del escaneo. En caso de superficies incompletas, la punta del escáner se posicionó en el área para completar los datos. Cada modelo (grupo de prueba, cuatro y seis implantes de escaneo) fue digitalizado ocho veces. Después de eso, las plantillas protésicas fueron retiradas desenroscando los tornillos de fijación, y los modelos fueron digitalizados individualmente ocho veces cada uno, siguiendo el mismo protocolo mencionado anteriormente. El escáner fue calibrado antes de cualquier impresión, de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Todas las impresiones fueron procesadas por el software y luego exportadas en formato de Lenguaje de Triángulo Estándar (STL), en una carpeta compartida, utilizando un servicio de alojamiento de archivos (Dropbox, Inc., San Francisco, CA, EE. UU.).

Las medidas de resultado fueron las siguientes:

El tiempo (segundos) necesario para tomar impresiones se calculó automáticamente utilizando el cronómetro digital del software.

Cualquier error que dictara la repetición de la impresión, como distorsión, un proceso de unión incorrecto o fallo debido a superposición, fue anotado.

La veracidad y precisión se establecieron midiendo la diferencia en ángulo entre la posición del soporte original (la verdad) y la escaneada digitalizada. El archivo STL postoperatorio, derivado del escaneo intraoral, se alineó geométricamente con el archivo STL original, mediante registro de imagen automatizado, utilizando la maximización de la información mutua (Optical RevEng4.0, Open Technologies, Rezzato (BS), Italia). La veracidad se evaluó utilizando GOM Inspect Professional (GOM, Braunschweig, Alemania) después de alinear los modelos experimentales y las impresiones digitalizadas utilizando algoritmos de mejor ajuste. Después de la superposición, se evaluaron las desviaciones entre las superficies seleccionadas y los análisis cualitativos se presentaron utilizando mediciones de escala colorimétrica. Se analizaron desviaciones en niveles de tolerancia de 0.01 a 0.05 mm (Figura 9). La precisión se evaluó como la desviación angular entre la posición del soporte escaneado digitalmente y el original, calculada a lo largo del eje largo de cada soporte escaneado (Rhino 6) después de la alineación de la biblioteca (Exocad Plovdiv, Exocad GmbH, empresa, Darmstadt, Alemania). Un ingeniero biomédico experto realizó todas las mediciones (RA) (Figuras 10 y 11).

Se realizaron análisis estadísticos utilizando NUMBERS, versión 10.0 (6748) (Apple Inc., Cupertino, CA, EE. UU.) y calculadoras en línea. Se calcularon los valores medios, las desviaciones estándar (DE) y el intervalo de confianza (IC) del 95%. Se realizaron comparaciones entre grupos para resultados continuos (tiempo y precisión) mediante pruebas pareadas, con el fin de detectar cualquier cambio en la precisión de la impresión. Se llevó a cabo un análisis de varianza de una vía (ANOVA) para determinar el efecto de la posición y angulación del pilar de escaneo en la precisión general. Las diferencias en la proporción de errores durante la impresión (resultados dicotómicos) se compararon entre grupos utilizando la prueba exacta de Fisher 2 × 2. La impresión fue la unidad estadística. La significancia estadística se estableció en 0.05. Según el conocimiento de los autores, no hay estudios similares en la literatura científica. Por lo tanto, no se realizó un cálculo del tamaño de muestra a priori. Decidimos escanear cada modelo ocho veces, de acuerdo o mejor que estudios in vitro previos que comparan IOS. Se realizó un análisis post hoc de las variabilidades continuas (desviación angular media entre grupos) calculando el tamaño del efecto (d de Cohen) y proporcionando las medias de cada grupo, número de muestras (n = 16) y valor alfa (0.05).

Resultados

El tiempo necesario para tomar las impresiones con cuatro pilares de escaneo fue de 128.7 ± 55.3 y 81.0 ± 23.5 s en el grupo de prueba y en el grupo de control, respectivamente. Las diferencias fueron estadísticamente significativas (p = 0.0416). El tiempo necesario para tomar las impresiones con seis pilares de escaneo fue de 197.5 ± 26.8 y 110.6 ± 25.2 s en el grupo de prueba y en el grupo de control, respectivamente. Las diferencias fueron estadísticamente significativas (p = 0.0000). En el grupo de prueba, no se experimentaron errores durante la toma de impresiones, mientras que en los grupos de control, se repitieron 13 impresiones (11 impresiones con seis pilares de escaneo y dos impresiones con cuatro pilares de escaneo) debido a procesos de costura incorrectos (Figura 12). Las diferencias fueron estadísticamente significativas cuando se digitalizaron seis pilares de escaneo (p = 0.008), pero no cuando se digitalizaron cuatro pilares de escaneo (p = 0.447).

Cuando se digitalizaron cuatro pilares de escaneo, la desviación angular media fue de 0.252 ± 0.068° (IC del 95% 0.021–0.115°) en el grupo de control y 0.134 ± 0.053° (IC del 95% 0.016–0.090°) en el grupo de prueba. La diferencia fue estadísticamente significativa (0.118 ± 0.077°; IC del 95% 0.024–0.131°; p = 0.002). Cuando se digitalizaron seis pilares de escaneo, la desviación angular media fue de 0.373 ± 0.117° (IC del 95% 0.036–0.198°) en el grupo de control y 0.100 ± 0.029° (IC del 95% 0.009–0.049°) en el grupo de prueba. La diferencia fue estadísticamente significativa (0.273 ± 0.111°; IC del 95% 0.034–0.188°; p = 0.000).

En el grupo de prueba, no hubo diferencias estadísticamente significativas en la desviación angular media dentro de los grupos (cuatro pilares de escaneo, p = 0.391 y seis pilares de escaneo, p = 0.372). En el grupo de control, hubo diferencias estadísticamente significativas en la desviación angular media dentro de los grupos. En el caso de cuatro pilares digitalizados, se encontró una mayor desviación angular en el último pilar de escaneo izquierdo (posición 34, 0.510 ± 0.191°, p = 0.00005). En el caso de seis pilares digitalizados, se encontró una mayor desviación angular en el primer pilar de escaneo (posición 46, 0.616 ± 0.306°; p = 0.00766).

El análisis de potencia post hoc demostró una potencia en un rango del 94.9 al 100% en el caso de cuatro y seis implantes, respectivamente. Los valores medios de desviación angular entre grupos se resumen en la Tabla 1.

Representación coloreada que muestra la menor desviación utilizando la plantilla quirúrgica en el modelo de cuatro implantes. Sin embargo, se observaron desviaciones similares cuando se observaron sin plantillas quirúrgicas para el mismo modelo de cuatro implantes. Las desviaciones de los modelos de seis implantes fueron mayores. Sin embargo, los peores resultados se observaron sin las plantillas quirúrgicas.

Discusión

Este estudio in vitro fue diseñado para proporcionar datos preliminares sobre si sería más aconsejable utilizar la plantilla protésica propuesta cuando se tomó una impresión digital para fabricar una restauración de arco completo soportada por implantes. Los resultados del presente estudio demostraron que la plantilla de impresión basada en la prótesis mejoró significativamente la veracidad y precisión de los arcos edéntulos completos rehabilitados con cuatro o seis implantes. Por lo tanto, la hipótesis nula de esta investigación fue rechazada a favor de la hipótesis alternativa de diferencias.

Una impresión precisa sigue siendo uno de los pasos más importantes para fabricar restauraciones dentales y soportadas por implantes con un ajuste adecuado, evitando riesgos de complicaciones mecánicas y biológicas. Se han sugerido impresiones digitales como una alternativa válida a las impresiones convencionales para la rehabilitación de arcos parciales, mientras que las impresiones de arcos completos siguen siendo un desafío cuando se utilizan dispositivos IOS. Los sistemas de escaneo intraoral no están exentos de errores relacionados con la tecnología. La mayoría de los inconvenientes en las impresiones de arcos completos podrían deberse a la falta de referencias fijas. Se ha sugerido que cuanto más largo sea el campo de escaneo, más procesos de unión con posibles errores se presentan.

Para reducir este posible inconveniente, en el presente estudio, se utilizó la plantilla protésica propuesta, derivada de la configuración original del diente al duplicar la dentadura completa utilizando un escáner IOS o de escritorio. El principal beneficio de la plantilla protésica es su capacidad para proporcionar referencias fijas entre los abutments de escaneo, con el fin de mejorar la legibilidad del IOS, incluso en escenarios complejos, haciendo que las impresiones digitales para arcos completos sean más predecibles. Un segundo beneficio es que permite la coincidencia entre las posiciones de los implantes y la configuración protésica original. Esto permite transferir la coincidencia entre el volumen protésico (estético y funcional) de la configuración y la posición final del implante. La dimensión vertical de oclusión y la relación céntrica también se transfieren.

Hasta donde saben los autores, ningún estudio previo ha comparado la precisión de una impresión digital de arco completo en cuatro y seis implantes con y sin una plantilla protésica.

Los datos del presente estudio demuestran que la precisión general de las impresiones digitales es estadísticamente significativamente mayor cuando se utiliza una plantilla protésica. La desviación angular media experimentada al usar la plantilla protésica fue de 0.100 y 0.134◦ con seis y cuatro implantes, respectivamente. Estos valores corresponden a una desviación lineal de aproximadamente 88 y 119 µm. Estudios clínicos previos mostraron que el umbral para un ajuste clínicamente aceptable de una prótesis fija soportada por implantes está dentro de un rango de 59–200 µm. Por otro lado, cuando no se utilizaron las plantillas quirúrgicas, la presente investigación encontró una desviación angular media de 0.252 y 0.373◦ con cuatro y seis implantes,

respectivamente. Estos valores corresponden a una desviación lineal de aproximadamente 224 y 331 µm que parecen estar en desacuerdo con lo que se ha informado previamente. Los hallazgos mencionados sugieren que la impresión digital de arco completo sigue siendo un desafío y se deben realizar esfuerzos para aumentar la precisión. Hasta la fecha, es opinión de los autores que una prueba con un marco de aluminio es obligatoria antes de la fabricación de la prótesis definitiva. Sin embargo, los datos del presente estudio demostraron que al utilizar la plantilla protésica, la precisión media fue estadísticamente significativamente mayor. Esto hace que las impresiones digitales tomadas con la plantilla protésica sean más predecibles. De hecho, incluso si el tiempo total necesario para tomar las impresiones fue menor en el grupo de control, se volvieron a tomar 13 impresiones debido a procesos de costura incorrectos, lo que hizo que las impresiones sin la plantilla protésica fueran más laboriosas. En el presente estudio, no se calculó el tiempo necesario para ajustar adecuadamente la plantilla protésica porque estaba fijada al modelo para todas las impresiones. En una práctica real, la plantilla protésica se puede fijar utilizando los mismos pines de anclaje planificados para la colocación del implante quirúrgico o se puede fijar en oclusión con una resina compuesta fluida, extendiendo el tiempo necesario para tomar la impresión.

El presente estudio no encontró diferencias estadísticamente significativas en la desviación angular media dentro de los grupos cuando se utilizó la plantilla protésica. No se experimentaron los mismos resultados cuando no se utilizó la plantilla protésica, con una mayor desviación angular en los últimos (distales) pilares, tanto en impresiones de cuatro como de seis implantes. Esto significa que al usar la plantilla protésica, la precisión de cada pilar de escaneo es predecible en relación con la posición y angulación del implante. Esto podría ser útil para reducir la curva de aprendizaje, haciendo que la impresión no dependa del operador.

En 2017 y 2018, Tallarico et al. publicaron una plantilla protésica personalizada con el propósito de mejorar la precisión de las impresiones digitales para restauraciones de arco completo soportadas por implantes. Después de eso, se propusieron algunos informes de casos que describían conceptos similares. En 2019, Venezia et al. presentaron la evolución de la técnica BARI previamente publicada, que permitió la transferencia digital de la relación maxilomandibular, desde la dentadura completa hasta la prótesis híbrida impresa en 3D soportada por implantes. Para las impresiones definitivas, se utilizaron estantes protésicos derivados del plan original. A principios de 2020, Ahmed et al. publicaron un flujo de trabajo de escaneo digital y relación maxilomandibular para la restauración de arco completo soportada por implantes maxilares. Incluso en este caso, se utilizó un dispositivo de escaneo personalizado durante el escaneo intraoral de arco completo. Sin embargo, la presente investigación es el único estudio que evalúa la veracidad y precisión de la plantilla protésica.

El template prostético se puede fabricar a partir de la configuración prostética original utilizada para planificar virtualmente los implantes o duplicando la dentadura completa existente del paciente. El template prostético incluye un cierto número de ventanas para permitir el atornillado de los pilares de escaneo, así como superficies de dientes que actúan como puntos de referencia para mejorar la precisión de IOS y luego hacer coincidir la impresión digitalizada con el plan inicial. Existen algunas limitaciones potenciales para el uso del template prostético, como el método de fijación del template, así como sus costos. Cuando se utiliza en combinación con una cirugía guiada, el template prostético se puede diseñar con los mismos pines de anclaje utilizados para estabilizar la guía quirúrgica. Esto permite que el template prostético se estabilice durante la toma de impresiones. Por otro lado, cuando se utiliza después de la cirugía, el template prostético se puede estabilizar en oclusión, fijando los pilares de escaneo al template prostético, evitando posibles efectos negativos debido a los movimientos del template durante el escaneo, y llevando a la grabación de una impresión precisa que se puede tomar en la silla o extraoralmente. Todos estos métodos han sido publicados en informes de casos clínicos anteriores, mostrando resultados prometedores. En cuanto a los costos generales, al observar todo el escenario, el template prostético permite reducir el tiempo total de tratamiento, evitando la grabación de la dimensión vertical y la oclusión. Considerando esto, el costo total podría incluso reducirse.

La principal limitación de esta investigación fue la naturaleza in vitro del diseño del estudio. La evaluación in vitro puede no haber simulado completamente el entorno o la condición de la práctica clínica, como la encía natural. Sin embargo, es muy probable que los beneficios de la plantilla protésica incluso superen los resultados positivos del presente estudio. La precisión del IOS requería tantos puntos de referencia como fuera posible. Además, puede verse afectada por la presencia de saliva, así como por el movimiento del área de tejido blando. El desafío de tomar impresiones digitales de arcos mandibulares edéntulos radica en la elasticidad de la encía. Para superar parcialmente este inconveniente, se podría utilizar encía artificial. No obstante, en el presente estudio, no se utilizó encía artificial para evitar posibles sesgos debido a su posible desplazamiento o desprendimiento. La plantilla protésica también se puede utilizar extraoralmente después de fijar el pilar de escaneo en sus superficies. Por supuesto, los resultados del presente estudio requieren confirmación a través de estudios clínicos adicionales, incluso si el informe clínico sugiere resultados alentadores.

Conclusiones

Aunque todas las impresiones mostraron una desviación media del modelo original dentro del rango de aceptabilidad clínica, la plantilla de impresión basada en prótesis mejoró significativamente la veracidad y precisión de arcos edéntulos completos rehabilitados con cuatro o seis implantes. Debido a las limitaciones de los estudios in vitro, se necesitan más estudios in vitro para confirmar estos resultados preliminares.

Marco Tallarico, Aurea Inmacolata Lumbau, Roberto Scrascia, Gianluca Demelas, Franco Sanseverino, Rocco Amarena y Silvio Mario Meloni

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