Utilizzo di modelli a elementi finiti per il confronto tra materiali per restauro dentale prodotti con stampa 3D e con metodi tradizionali = Comparison of dental restorative materials produced with 3D printing and traditional methods using finite element analysis

Tra le pratiche odontoiatriche più diffuse, la ricostruzione dei denti danneggiati da carie riveste un’importanza fondamentale per il ripristino della struttura e della funzionalità dentale, specialmente se si considera che oltre 3.5 miliardi di persone nel mondo sono affette da questa condizione. Nonostante il notevole impegno nella ricerca per il miglioramento di tali procedure, permane ancora un ampio dibattito riguardo a quale sia il metodo di ricostruzione dentale più efficace e durevole. L’introduzione della stampa 3D rappresenta una delle maggiori innovazioni in questo ambito. Tale tecnologia si propone di affiancarsi ai tradizionali metodi di restauro, come le resine e i materiali ceramici, offrendo la capacità di generare supporti direttamente impiantabili, migliorando l'efficienza produttiva e consentendo un alto grado di personalizzazione per il paziente, il tutto senza compromettere la resistenza e la durata degli impianti. Questa tesi si propone di comprendere se la stampa 3D possa costituire una valida alternativa ai metodi convenzionali attraverso il loro confronto mediante modelli ad elementi finiti (FE). Per condurre questo studio, è stato creato un modello 3D di un molare basato su una scansione micro-CT, la quale ha permesso di distinguere i volumi di dentina, smalto, restauro e cemento. Dopo l’ottenimento del modello geometrico mediante segmentazione, questo è stato discretizzato con mesh tetraedrica di dimensioni comprese tra 0.4 mm e 0.18 mm. Ai diversi componenti sono state assegnate proprietà meccaniche lineari ed isotrope impostando un modulo di Young pari a: 30 GPa e 6 GPa per i due tipi di restauro, 4.8 GPa per il cemento, 77 GPa per lo smalto e 18 GPa per quanto riguarda la dentina; con coefficiente di Poisson pari a 0.3 per tutti i componenti ad eccezione dello smalto al quale è stato attribuito un valore di 0.29. Condizioni al contorno analoghe a quelle con cui vengono eseguiti test sperimentali a fatica sono state applicate al modello. In particolare il modello è stato sottoposto a compressione statica generata da una sfera posta in contatto con la superficie occlusale del dente. Sono state inoltre simulate due diverse configurazioni: in un primo caso è stato definito un contatto che vincola completamente le interfacce dei componenti a contatto, mentre successivamente è stata inclusa la contrazione volumetrica pari al 4% sul cemento. Le variabili biomeccaniche considerate per il confronto sono state le tensioni di Von Mises e le deformazioni principali all’interno dei vari componenti e all’interfaccia tra di essi. Nelle simulazioni si nota come la deformazione del cemento influisca significativamente sulla distribuzione delle tensioni di Von Mises, determinando notevoli variazioni nei valori massimi delle diverse componenti. Per esempio, la tensione massima registrata nel cemento varia da 71.2 MPa a 461.5 MPa. Ciò sottolinea l’importanza cruciale di considerare la deformazione del cemento nelle simulazioni relative all’impianto di un restauro, al fine di valutare in maniera ottimale il comportamento del dente. Considerando comunque i minimi divari nei risultati tra i due materiali di restauro, i dati suggeriscono che le parti create tramite la stampa 3D potrebbero diventare uno standard nella cura della carie dentale, offrendo così un’alternativa valida, e potenzialmente unica, ai metodi tradizionali.