Experimental and numerical thermo-mechanical assessment of guided dental surgery

The evolution of the modern implantology, of the imaging technique and, more widely, the digital revolution, have led to the development of new surgical protocols, which is the computer-aided implantology or guided implantology. This new technique allows to position the dental implant using a surgical guide (or template) which is prepared digitally following accurately the prosthetic project. The main target of this technique is to help the surgeon in avoiding possible damages to anatomic-maxillary structures, but also in realizing the correct placement and the right aesthetic function; this whole thing, with a limited invasiveness. Despite the incredible potentials of this new technology, there are concerns in the scientific community about its thermal impact and the risks that it might cause thermal osteonecrosis. This Master Thesis aims at the evaluation of the temperatures developed during guided surgery procedure; in particular, at the assessment of the differences between classic procedure and innovative techniques. This is done both through a tailor-made experimental setup and through different analysis with the finite element method. The results of both the phases showed that the presence of the surgical guide affects the temperature on drilling tool; despite this undesired event, all the activities carried on showed that dangerous conditions from a thermal point of view have never been reached. Moreover, it has been demonstrated in the last part of the study how the use of these tools is strongly suggested in order to drill in the desired position identified in pre-surgery phases.

L'evoluzione dell'implantologia moderna, delle tecniche di imaging diagnostico e, più in generale, la rivoluzione digitale, hanno portato allo sviluppo di nuovi protocolli chirurgici, noti come implantologia computer-guidata o implantologia guidata. Questa nuova tecnologia permette il posizionamento dell'impianto dentale attraverso l'utilizzo di una dima chirurgica progettata seguendo fedelmente il progetto protesico. L'obiettivo principale di questa tecnica è di assistere il professionista ad evitare possibili danni a strutture anatomico-maxillari ma anche a realizzare un corretto inserimento e una corretta funzione estetica immediati, tutto ciò con ridotta invasività. Nonostante le incredibili potenzialità di questa tecnologia, all'interno della communità scientifica ci sono preoccupazioni circa il suo impatto termico e il rischio che possa causare osteonecrosi termica. L'obiettivo di questa Tesi Magistrale è la valutazione delle temperature sviluppate durante la procedura di implantologia guidata; particolare riguardo è stato prestato allo studio di differenze tra la procedura classica e quella guidata. Questo è stato fatto sia attraverso lo sviluppo di un sistema sperimentale su misura, sia attraverso diverse analisi con il metodo degli elementi finiti. I risultati di entrambe le attività hanno mostrato come la presenza delle dime chirurgiche influenzi la temperatura che si sviluppa sulla punta a forare; nonostante ciò, in tutte le fasi non è mai stata raggiunta una condizione termica potenzialmente pericolosa per la riuscita dell'impianto. Infine, nell'ultima fase dello studio è stato dimostrato come l'utilizzo di questi dispositivi sia fortemente suggerito al fine di posizionare l'impianto nella sede stabilita in fase pre-operatoria.