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Capitolo 3

Diagnostica strumentale D.A. DI STEFANO, A. CAZZANIGA, S. TASCHIERI, M. JACOTTI

La diagnostica strumentale ha un ruolo fondamentale nella valutazione preoperatoria in quei pazienti che devono essere sottoposti a prelievi ossei intra- e/o extraorali per la ricostruzione di difetti ossei dei mascellari a scopo pre- e perimplantare. Le indagini strumentali ci danno infatti precise e dettagliate informazioni del distretto maxillo-facciale. Esse consentono di classificare qualitativamente e quantitativamente il difetto osseo determinatosi, fornendoci nello stesso tempo indicazioni sul volume osseo necessario alla ricostruzione preimplantare e indirizzando verso un prelievo intra- e/o extraorale. Tali informazioni sono fornite essenzialmente dalle indagini radiografiche che possono essere classificate in due livelli: il primo livello, o indagini di base, che è sempre il punto di partenza, è rappresentato dalle radiografie endorali, dall’ortopantomografia e dalla teleradiografia latero-laterale del cranio. Nel secondo livello, o indagini avanzate, troviamo la tomografia computerizzata (TC) e i più attuali sistemi di acquisizione tridimensionali (CTCB) dedicati in particolare all’odontoiatria e alla chirurgia maxillo-facciale. A esse si aggiungono la risonanza magnetica nucleare (RMN), la stereolitografia, la densitometria ossea e la mineralogia a ultrasuoni.

Indagini di base Radiografie endorali L’utilizzo delle tradizionali radiografie endorali eseguite con la tecnica del cono parallelo (centratore) permettono di valutare la qualità ossea e la presenza di difetti ossei limitatamente a 2-3 elementi dentari. Tuttavia, non sono in grado, nella diagnostica di importanti difetti ossei o atrofie dei mascellari, di fornire una visione d’insieme. Neppure l’esecuzione di uno status radiografico di tutto il cavo orale è in grado di valutare correttamente tali difetti o atrofie (Fig. 3.1). Le radiografie rappresentano infatti una proiezione bidimensionale e non sono in grado di fornire informazioni precise sulle misure reali del segmento osseo esaminato, salvo che non ci siano reperi di dimensione nota. Le radiografie endorali mirate, eseguite con l’uso di centratori, sono tuttavia utili nel follow-up implantologico perché permettono la raccolta di immagini a livello ambulatoriale con una metodica standardizzata, sovrapponibile e di elevata qualità (Fig. 3.2). 83


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Figura 3.1 Status radiografico eseguito con dodici radiografie endorali con la tecnica del cono parallelo.

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Figura 3.2 Standardizzazione delle radiografie endorali eseguite con la tecnica del cono parallelo per il follow-up implantare. Rx endorali eseguite rispettivamente a (a) uno, (b) due, (c) tre e (d) quattro anni dopo il posizionamento degli impianti.

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Figura 3.3 Moderna apparecchiatura per l’acquisizione di immagini digitali.

È sempre più diffusa l’acquisizione dell’immagine con metodo digitale, detta anche videografia (Fig. 3.3). La tecnica permette anche di elaborare dettagli dell’immagine grazie a software aggiuntivi con una più facile possibilità di archiviazione. Tuttavia l’immagine non è dettagliata come quella analogica per i limiti ancora esistenti della tecnologia di acquisizione. La stampa su supporto cartaceo produce un’ulteriore perdita di qualità.

Teleradiografia latero-laterale del cranio La teleradiografia latero-laterale del cranio è una metodica sottovalutata e viene di solito eseguita, a scopo preimplantare, solo in presenza di un’edentulia completa della mandibola. Tuttavia tale indagine è in grado di fornire importanti indicazioni sui rapporti scheletrici e consente di vedere il profilo dei tessuti molli. L’esecuzione di questa radiografia nei pazienti edentuli, anche con la/e protesi e mascherine prechirurgiche in posizione, permette di valutare preoperatoriamente la relazione tra mascellare superiore e inferiore. Tale indagine consente infine di valutare la morfologia della sinfisi mentoniera nel caso di un prelievo dalla stessa (Figg. 3.4 e 3.5).

Ortopantomografia L’ortopantomografia (OPT) è l’esame di base (Figg. 3.6-3.9), di facile esecuzione, di relativa buona qualità e con una bassa dose di radiazioni, sia essa acquisita sia con tecnica tradizionale sia con metodo digitale. Rappresenta l’esame di routine fondamentale per impostare il piano di trattamento e per richiedere le indagini di secondo livello. L’OPT permette di valutare bidimensionalmente la mandibola, il mascellare superiore e i denti eventualmente presenti in arcata. A livello del mascellare superiore, consente di conoscere l’ubicazione e la morfologia del pavi85


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Figura 3.4 TLL eseguita allo scopo di valutare la morfologia della sinfisi mentoniera.

Figura 3.5 TLL per valutare la relazione tra mascellare superiore e inferiore.

Figura 3.6 L’OPT è l’indagine radiologica di primo livello in grado di valutare bidimensionalmente i mascellari, i denti o gli impianti presenti, il seno mascellare, il tragitto del canale mandibolare e l’emergenza del forame mentoniero.

Figura 3.7 OPT con posizionate due mascherine diagnostico-chirurgiche per valutare il grado di riassorbimento e i rapporti intermascellari, la superficializzazione dei canali mandibolari e l’integrazione degli impianti inseriti.

Figura 3.8 OPT diagnostica eseguita per procedere al piano di trattamento iniziale e per richiedere la TC, indagine radiologica di secondo livello.

Figura 3.9 OPT eseguita al termine della riabilitazione chirurgica e implanto-protesica. È in grado di valutare l’entità dei rialzi dei seni mascellari, l’integrazione degli impianti e il corretto posizionamento dei monconi protesici negli impianti.

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mento del naso e dei seni mascellari e la presenza di un canale incisale evidente; a livello mandibolare documenta i rapporti tra la struttura ossea e il canale mandibolare e la sede dell’emergenza del nervo mentoniero (Fig. 3.10). L’OPT presenta tuttavia un elevato grado di distorsione, variabile da −4 al 27% e i risultati possono essere facilmente alterati da un posizionamento non corretto del paziente nell’ortopantomografo da cui possono derivare artefatti e, soprattutto, alterazioni delle dimensioni verticali e orizzontali. L’introduzione della radiologia digitale, pur con i limiti precedentemente illustrati, ha consentito una riduzione dell’esposizione alle radiazioni del 50-80%, oltre alla possibilità di disporre di sistemi in grado di intensificare il colore e la densitometria delle immagini, nonché di metodi di sottrazione delle stesse. Molte apparecchiature per OPT sono in grado di eseguire delle stratigrafie, attualmente però superate dall’introduzione delle più recenti tecniche di acquisizione di immagini.

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Figura 3.10 Modello in gesso della paziente dell’OPT della Figura 3.7. (a) Si evidenzia l’atrofia marcata della mandibola e centripeta del mascellare superiore con esito in terza classe scheletrica. (b) Viene posizionata la mascherina diagnostico chirurgica (lato destro) che il paziente posizionerà nel cavo orale all’esecuzione della TC. Si mette in evidenza l’atrofia mandibolare. Nella realizzazione della mascherina è indispensabile mantenere il dente radiopaco a livello ideale per non inficiare l’esito dell’esame tomografico. (c) Anche dal lato sinistro l’atrofia è marcata. La TC sarà in grado di determinare tridimensionalmente l’atrofia determinatasi.

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Indagini avanzate Tomografia computerizzata La TC è una metodica diagnostica per immagini che sfrutta le radiazioni ionizzanti (raggi X) e consente di riprodurre sezioni (tomografia) del paziente ed elaborazioni tridimensionali. Per la produzione delle immagini è necessario l’intervento di un elaboratore di dati (computerizzata). L’aggettivo assiale è attualmente inappropriato perché le nuove metodiche non acquisiscono più in un piano assiale, cioè trasversale, che produce un’immagine alla volta, ma viene adottata una tecnica a spirale, così da ottenere più immagini in una scansione (Figg. 3.11-3.15). Anche questa moderna TC, che aveva ridotto i tempi e le dosi, oggi è stata progessivamente sostituita da quelle di ultima generazione, chiamate TC multistrato, in grado di aquisire in 10 secondi dati dalla testa alle ginocchia. Ciò grazie alla possibilità di ottenere un elevato numero di scansioni per singola rotazione, in virtù del numero elevato di detettori.

Metodica L’immagine del corpo da studiare viene creata misurando l’attenuazione di un fascio di raggi X che attraversa tale corpo. L’attenuazione varia in modo proporzionale alla densità elettronica dei tessuti attraversati, cioè alla distribuzione spaziale degli elettroni nello strato corporeo in esame. L’attenuazione è direttamente proporzionale alla densità elettronica del tessuto esaminato: il suo valore, detto “densitometrico”, è misurato in HU (unità di Hounsfield) e viene rappresentato con una scala di grigi. Più il tessuto è ad alta intensità più la gradazione di grigio appare chiara. La dose di radiazioni è molto più elevata rispetto a una radiografia tradizionale. Tomografo computerizzato L’emettitore del fascio di raggi X ruota attorno al paziente e il rilevatore, al lato opposto, raccoglie l’immagine di una sezione del paziente. Le sequenze di immagini, assieme alle informazioni dell’angolo di ripresa, sono elaborate da un computer e ricostruite da un software che riproduce immagini tomografiche di qualsiasi piano spaziale (frontale, sagittale e assiale). La metodica alla base della TC fu ideata e realizzata dall’ingegnere inglese Godfrey Hounsfield e dal fisico sudafricano Allan Cormack, che per le loro scoperte vinsero nel 1979 il premio Nobel per la medicina. Il primo tomografo computerizzato venne prodotto nel 1971. 88


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Figura 3.11 TC del mascellare superiore in una sezione orizzontale. Sono perfettamente visibili i setti di Underwood in entrambi i seni mascellari.

Figura 3.12 Sezione orizzontale di una TC che mostra la presenza, nei seni mascellari, di due impianti.

Figura 3.13 TC: dettaglio di una sezione trasversale che mostra la penetrazione nella cavità nasale di un impianto.

Figura 3.14 TC: sezioni trasversali del mascellare superiore. La distanza tra la mascherina con il dente radiopaco e l’osso basale mostra l’entità della perdita verticale dell’osso alveolare.

Figura 3.15 TC: sezioni trasversali che mostrano una grave atrofia della mandibola con superficializzazione del tragitto del canale mandibolare.

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Il tomografo di prima generazione si basava su di un fascio lineare di raggi X emesso da un tubo radiogeno in movimento di traslazione e di rotazione e rilevato da un detettore solidale nel movimento. Il tempo di esecuzione dello studio era nell’ordine dei minuti. Nel tomografo di seconda generazione, il fascio di raggi X ha una geometria a ventaglio connesso con un gruppo di 20-30 detettori: il tempo di esecuzione si riduce a decine di secondi. I tomografi di terza generazione impiegano un fascio di raggi X a ventaglio di 30-50° che possono comprendere tutta la sezione corporea in esame, attraverso centinaia di detettori contrapposti che compiono una rotazione completa attorno al paziente in 1-4 secondi (Fig. 3.16). I tomografi moderni derivano da quelli di terza generazione, ma hanno una caratteristica fondamentale: quella di acquisire a spirale. Le immagini vengono acquisite in modo continuo con i piani di scansione che descrivono un’elica attorno al paziente, ottenendo una scansione a spirale in pochissimi secondi. In campo odontoiatrico e maxillo-facciale è stata da poco introdotta la cone bean computed tomography (CTCB), una TC volumetrica espressamente dedicata alla chirurgia orale (Fig. 3.17).

Figura 3.16 Paziente posizionata sull’unità principale per eseguire l’esame. La posizione del paziente è estremamente comoda, il quantitativo di radiazioni è notevolmente ridotto e i tempi di acquisizione delle immagini sono rapidi.

Figura 3.17 Apparecchiatura per CTCB composta da un’unità principale che comprende la poltrona e un apparecchio a raggi X ad arco a C.

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L’apparecchiatura è costituita da due unità: l’unità principale e l’unità per i rilievi. L’unità principale comprende la poltrona su cui siede il paziente e un apparecchio a raggi X ad arco a C. La poltrona del paziente permette una posizione confortevole mentre l’arco a C realizza tre rotazioni attorno al paziente per un rilevamento completo. L’arco a C è costituito da una macchina fotografica con amplificatore di immagini e una sorgente di raggi a cono (cone beam) sul lato contro-laterale. In circa 18 secondi viene rilevato il campo d’azione che è un volume cilindrico di 4 x 3 cm. Tale metodica impiega un ridotto dosaggio di raggi X, permette un’ottima definizione dell’area e delle strutture interessate e permette, con una tecnica di sottrazione di immagini, di isolare e visualizzare una singola struttura come per esempio il nervo alveolare inferiore. La CTCB è attualmente l’indagine essenziale per lo studio sia dei difetti ossei del complesso maxillo-facciale sia delle sedi di prelievo intraorale. A livello dei mascellari, la TC permette di visualizzare le strutture ossee esaminate su tre piani: frontale o coronale, sagittale o obliquo e orizzontale o assiale. Le sezioni sagittali sono quelle di maggiore interesse nella chirurgia dei prelievi perché permettono di identificare con estrema precisione la morfologia del canale mandibolare, del canale naso-palatino, delle fosse nasali, dei seni mascellari e dello spessore dell’osso corticale. Attraverso lo studio densitometrico fornito dall’esame tomografico computerizzato è inoltre possibile valutare la mineralizzazione dell’osso. La tecnologia cone beam si sta rapidamente diffondendo in campo odontoiatrico per l’ottimo rapporto costo-beneficio e la possibile gestione dell’apparecchiatura CTCB in qualsiasi ambulatorio odontoiatrico.

Figura 3.18 La TC permette, con una tecnica di sottrazione di immagini, di isolare e visualizzare una singola struttura, come per esempio il nervo alveolare inferiore. Permette di rimuovere selettivamente il tessuto osseo e i denti e di valutare tridimensionalmente i rapporti tra il nervo alveolare e, per esempio, gli impianti posizionati. (segue)

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Figura 3.18 (seguito) Si può quindi, per esempio, vedere per sottrazione la presenza non infrequente delle arterie alveololinguali, che, se non conosciute, possono essere fonte di un inaspettato, e a volte anche significativo, sanguinamento.

Esistono infine software molto sofisticati che, applicati alla TC, permettono la ricostruzione virtuale tridimensionale del massiccio facciale (Fig. 3.18). Tali proiezioni 3D sono utili nella valutazione morfologica dei segmenti ossei interessati, nel visualizzare il percorso di strutture nervose, come il canale mandibolare e nel costruire progetti implanto-protesici virtuali, consentendo di valutare in modo preciso il volume e la forma del tipo di innesto osseo da realizzare. Da queste ricostruzioni si realizzano le dime stereolitografiche. 92


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Altre indagini Risonanza magnetica nucleare La RMN è un tecnica totalmente non invasiva, in quanto usa le onde radio; essa permette di acquisire immagini dirette del corpo in quasi tutte le direzioni. La RMN viene utilizzata per lo studio dei tessuti molli e dei vasi, mentre non è in grado di ottenere dettagli di rilievo delle strutture ossee, anche se ha il grande vantaggio di essere un’indagine priva di radiazioni. La presenza di protesi in metallo è una controindicazione all’effettuazione dell’esame.

Densitometria ossea Può essere utilizzata nello studio di pazienti affetti da osteoporosi allorché si debbano valutare qualitativamente le ossa del massiccio facciale per interventi di prelievi ossei, ricostruzione preimplantare o per il posizionamento di impianti osteointegrati. La densitometria ossea permette attualmente di poter effettuare una valutazione qualitativa anche di ogni singolo osso preso in esame, con risultati molto simili per risoluzione e definizione a quelli che si ottengono con le radiografie. La MOC è attualmente l’indagine che meglio di altre è in grado di diagnosticare la robustezza di un segmento osseo esaminato.

Stereolitografia La stereolitografia si basa sulla ricostruzione tridimensionale, con materiali diversi (polveri addensate, resina epossidica, termopolimeri, ABS, carta, polveri polimeriche, ceramiche e metalliche), di segmenti ossei, senza essere circondati da tutto ciò che ne maschera l’osservazione. Di fatto il chirurgo orale ha il vantaggio di una conoscenza immediata e realistica della morfologia del tessuto osseo sul quale dovrà intervenire. L’acquisizione dei dati radiologici costituisce la prima fase del processo di realizzazione. La TC, salvata come file in formato DICOM 3, è l’esame di elezione per l’acquisizione dei dati perché permette di avere un’eccellente risoluzione del tessuto osseo che presenta densità più elevata e ben distinta dei tessuti molli circostanti. A partire dai contorni ottenuti si ricava, mediante tecnica CAD 3D, un modello virtuale dal quale è possibile ottenere una riproduzione fisica mediante tecniche di prototipazione rapida, che è la costruzione in modo automatico, diretto e veloce, mediante apposizione di materiale, piano per piano, della struttura ossea di qualsiasi geometria, partendo dal modello tridimensionale virtuale. 93


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Una rappresentazione fedele della reale anatomia del sito di prelievo può essere ottenuta con l’utilizzo di repliche anatomiche tridimensionali a partire dalle immagini della diagnostica digitale: mediante successive elaborazioni e facendo uso di tecnologie di prototipazione rapida, si ricavano modelli fisici che riproducono qualsiasi tipo di geometria. Le repliche ottenute consentono una pianificazione e una simulazione degli interventi di prelievo e di innesto osseo, utilizzando e sagomando anche blocchi di osso eterologo risterilizzabili (Fig. 3.19).

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Figura 3.19 Software di progettazione implantare applicato all’immagine TC. (a) Il posizionamento dell’impianto protesicamente guidato dalla mascherina non è possibile per la presenza di una grave atrofia, che necessita di una ricostruzione ossea preimplantare. (b) Il software di progettazione permette di visualizzare anche i tessuti molli. (c) Il software di progettazione implantare è in grado di definire tridimensionalmente la morfologia dell’innesto in funzione del piano di trattamento implantare. (d) Dalla TC è possibile ottenere, mediante la prototipazione rapida, una replica anatomica del mascellare atrofico su cui premodellare blocchi di osso omologo (Puros®, Zimmer Dental). (e) La replica anatomica consente la pianificazione dell’intervento ricostruttivo con blocchi di osso eterologo, simulando l’intervento di innesto. (f) Visione clinica dell’atrofia del mascellare superiore. (g) I blocchi di osso eterologo, premodellati e risterilizzati, vengono innestati nell’osso esattamente come nella simulazione sulla replica anatomica. (h) Dopo la fissazione degli innesti si posiziona una membrana in collagene per la protezione degli stessi, per una tecnica di rigenerazione tissutale. (i) I lembi sono accostati e suturati senza tensione dopo una plastica periostale che ne permette l’allungamento. (l) Alla riapertura, dopo quattro mesi, si nota l’innesto in fase di avanzato rimodellamento. (m) Vengono posizionati i sei impianti per la riabilitazione protesica. (segue)

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Figura 3.19 (seguito)

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Processo di realizzazione stereolitografico Il processo di trasformazione che conduce alla realizzazione di una replica anatomica, si può riassumere in tre passi fondamentali: l’acquisizione dei dati della diagnostica digitale, il progetto che conduce all’ottenimento di un modello virtuale e il processo di prototipazione rapida che realizza la vera e propria riproduzione fisica 3D. Acquisizione dei dati. L’acquisizione dei dati radiologici costituisce la prima fase del

processo di realizzazione. I dati occorrenti per ottenere una replica anatomica sono costituiti dalla serie di immagini assiali di un esame tomografico che comprendano le strutture da riprodurre, salvate come file in formato DICOM 3 standard. La TC è l’esame di elezione per evidenziare il tessuto osseo che risulta avere densità più elevata e ben distinta da quella dei tessuti molli. Progetto virtuale. In

fase di progetto si effettua manualmente la segmentazione delle immagini in modo da ottenere i contorni della regione da riprodurre. Come ogni processo manuale, esso assume carattere di criticità essendo operatore-dipendente. Solo una lunga esperienza nell’interpretazione delle immagini radiologiche conduce a buoni risultati benché la discrezionalità debba essere ridotta attraverso buone immagini per non compromettere l’affidabilità della riproduzione anatomica. A partire dai contorni estratti si effettuano poi una serie di passaggi mediante modellatori CAD 3D fino a ottenere il modello virtuale. Ottenuto il modello virtuale, è possibile tradurlo in oggetto fisico mediante tecniche di prototipazione rapida (RP), realizzando così il prodotto finito. L’idea che sta alla base della prototipazione rapida è la costruzione in modo automatico, diretto e veloce, mediante apposizione di materiale piano per piano, di oggetti aventi qualsiasi geometria, partendo da una definizione matematica tridimensionale ottenuta mediante disegno CAD 3D: una sinergia di informatica, matematica, chimica e fisica. Tenendo conto di tutto il processo di trasformazione a partire dai dati fino alla realizzazione fisica, l’accuratezza che si può raggiungere con le repliche anatomiche è di circa 0,2 mm rispetto alla dimensione massima della singola replica. La replica anatomica così ottenuta permette una percezione impareggiabile dell’anatomia reale. Attraverso il modello fisico è possibile effettuare misurazioni agevoli e avere informazioni visive immediate, che consentono una vera e propria simulazione dell’intervento chirurgico. Realizzazione fisica 3D: la prototipazione rapida.

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Riproduzioni anatomiche nei prelievi ossei Se si deve effettuare un prelievo osseo intra- o extraorale, un’accurata conoscenza del sito donatore consente di evitare complicazioni chirurgiche che possono sorgere da supposizioni arbitrarie o da una stima approssimativa della natura e della morfologia dello stesso. Per ciò che concerne il prelievo da calvaria, la rappresentazione del tessuto corticale, distinto da quello spongioso, consente di valutare la presenza di quest’ultimo, che generalmente è ipotizzata o confermata da un imaging incompleto, assumendo un ruolo delicato durante l’operazione di prelievo osseo dalla teca cranica. Riguardo al prelievo dalla tibia e dalla cresta iliaca, è possibile valutare la presenza di tessuto osseo spongioso di consistenza inferiore a quella desiderata o viceversa l’eventuale assenza di tale tessuto. Infine, in riferimento ai prelievi intraorali, la rappresentazione delle strutture nervose della mandibola mediante la riproduzione delle rispettive cavità anatomiche che le accolgono fornisce un elemento in più per valutare possibilità, posizione ed estensione di un prelievo osseo, ottimizzando così la procedura medesima (Figg. 3.20-3.28).

Figura 3.21 La riproduzione dell’edentulia emimandibolare, legata alla conseguente atrofia crestale, consente di valutare i volumi ossei mancanti e il preciso decorso del fascio vascolonervoso alveolare. Inoltre permette la pianificazione di un eventuale prelievo dall’area retromolare-branca ascendente della mandibola. (Repliche realizzate da BioSolutions).

Figura 3.20 La riproduzione anatomica del mascellare superiore evidenzia il grado di atrofia della cresta alveolare e consente una pianificazione chirurgica adeguata e certa.

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Figura 3.23 Blocco di osso eterologo di origine equina, deantigenato e collagenato, modellato per essere adattato perfettamente sul difetto mandibolare (3DIEMME).

Figura 3.22 Replica anatomica del difetto osseo mandibolare (3DIEMME).

Figura 3.24 Il blocco osseo ben si adatta al difetto osseo sulla replica anatomica stereolitografica.

Figura 3.25 Il blocco di osso eterologo, dopo essere stato sterilizzato, viene fissato con una vite da osteosintesi al difetto mandibolare.

Figura 3.26 Il blocco eterologo viene ricoperto da una membrana in collagene. Viene subito dopo preparata una membrana biologica da un concentrato piastrinico PRGF.

Figura 3.27 La membrana in PRGF viene posizionata sopra l'innesto per favorire un attecchimento precoce al sito ricevente e migliorare la guarigione dei tessuti molli (BTI Implant Italia).

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