Prototipagem em cirurgia e traumatologia bucomaxilofacial: uma revisão simples das principais possibilidades / Prototyping in oral and maxillofacial surgery: a simple review of the main possibilities

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Brazilian Journal of Health Review
ISSN: 2595-6825
12481
Brazilian Journal of Health Review, Curitiba, v.4, n.3, p.12481-12491 may./jun. 2021
Prototipagem em cirurgia e traumatologia bucomaxilofacial: uma
revisão simples das principais possibilidades
Prototyping in oral and maxillofacial surgery: a simple review of the
main possibilities
DOI:10.34119/bjhrv4n3-221
Recebimento dos originais: 08/05/2021
Aceitação para publicação: 08/06/2021
Eduardo Gazola Santineli Vilar
Graduado em Odontologia
Universidade de Marília – UNIMAR
Cirurgião-Dentista
Endereço: Rua Dona Anália Franco, 7, apto 302, Aparecida, Santos – SP.
E-mail: eduardogazolasv@hotmail.com
Hygor Santos Andrade
Graduando em Odontologia
Centro Universitário Tocantinense Presidente Antônio Carlos – UNITPAC
Endereço: Av. Filadélfia, 1.314, Setor Oeste, Araguaína – TO.
E-mail: hygorsantosandrade@hotmail.com
Gustavo Lucas da Silva Lima
Graduando em Odontologia
Faculdade de Ciências Médicas e da Saúde de Juiz de Fora – SUPREMA
Endereço: Rua Padre Café, n° 126, apto 101, Juiz de Fora - MG
E-mail: gustavo.lucasglsl@gmail.com
Jackson Florindo Sales
Graduando em odontologia
Faculdade Vértice - UNIVERTIX
Endereço: Rua Miguel Monteiro, 349, Centro, Matipó - MG
E-mail: jackson.fs@outlook.com
Marina Rosa Barbosa
Graduanda em Odontologia
Faculdade de Odontologia de Recife – FOR
Endereço: Rua do Cardeal, 96, Terceira Etapa Rio Doce, Olinda – PE
E-mail: marinab.odonto@gmail.com
Otavio Adailson Koch
Graduado em Odontologia
Faculdade Especializada na Area da Saúde do Rio Grande do Sul – FASURGS
Cirurgião-Dentista
Endereço: Rua Pulador, 285, Boqueirão, Passo Fundo – RS
Anderson Luís da Silva
Pós-Graduado em Direito Constitucional Aplicado

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Pós-Graduado em Direito Administrativo
Pós-Graduado em Direito Público
Pós-Graduado em Ciência Política
União Brasileira de Faculdades – UniBF
Endereço: Rua Dona Anália Franco, 7, apto 302, Aparecida, Santos – SP.
E-mail: andersontsm.silva@gmail.com
RESUMO
Com o advento e disseminação das tecnologias de aquisição de imagens tridimensionais
e com o intuito inicial de auxiliar diagnósticos, a reconstrução 3D se tornou possível e
cada vez mais viável. A partir disso, técnicas para planejamento virtual ganhou
visibilidade na Cirurgia e Traumatologia Bucomaxilofacial. Assim, as tecnologias de
manufaturas têm ganhado espaço no atual senário da especialidade. Existem diversas
técnicas de impressão 3D, cada uma com vantagens e limitações especificas; várias
possibilidades para os protótipos em CTBMF, como guia para implantes, guias de
reconstrução pela técnica de espelhamento, guias de corte cirúrgico, splinters oclusais,
entre outras. Objetiva-se com o presente estudo expor as principais possibilidades que a
prototipagem trouxe para a especialidade CTBMF nos últimos tempos. Conclui-se que
ainda existem obstáculos, como o alto custo de impressoras especificas e exigência de
conhecimento avançado em softwares de modelagem 3D. Todavia, essas tecnologias
possibilitam uma maior precisão ao se comparar com técnicas convencionais,
proporcionando uma previsibilidade mais concreta.
Palavras-Chaves: Cirurgia e Traumatologia Bucomaxilofacial, Prototipagem em
CTBMF, Tecnologias Aplicadas à CTBMF.
ABSTRACT
With the advent and dissemination of three-dimensional image acquisition technologists
and with the initial aim of assisting diagnostics, 3D reconstruction became viable and
increasingly possible. From this, techniques for virtual planning gained visibility in Oral
and Maxillofacial Surgery and Traumatology. Thus, manufacturing technologies have
gained space in the current scenario of the specialty. There are several 3D printing
techniques, each with specific advantages and limitations; several possibilities for
CTBMF prototypes, such as implant guides, reconstruction guides by mirroring
technique, surgical cutting guides, occlusal splinters, among others. The objective of this
study is to expose the main possibilities that prototyping has brought to the CTBMF
specialty in recent times. It is concluded that there are still obstacles, such as the high cost
of specific printers and the need for advanced knowledge in 3D modeling software.
However, these technologies enable greater precision when compared to conventional
techniques, providing more concrete predictability.
Keywords: Oral and Maxillofacial Surgery and Traumatology, Prototyping in CTBMF,
Technologies Applied to CTBMF.
1 INTRODUÇÃO
A prototipagem em si, nada mais é do que a reprodução física tridimensional (3D)
de um arquivo digital, no qual, normalmente, é utilizado uma impressora 3D. Para isso,

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é necessário obedecer a uma série de etapas para seu êxito, iniciando na aquisição de
modelos, podendo passar pela modelagem em software, finalizando com impressão 3D
por intermédio de um dispositivo apropriado. Esse processo pode ser aplicado em várias
áreas de atuação. Relevante e astronômica se faz sua utilização na engenharia, entretanto
pode ser útil nas ciências da saúde, inclusive na especialidade odontológica em Cirurgia
Bucomaxilofacial. Para interesse do cirurgião bucomaxilofacial, toda essa sequência da
tecnologia possibilita diversas aplicações práticas, a citar: o auxílio no diagnóstico, por
meio da obtenção de imagens tridimensionais do paciente; planejamento do tratamento,
em softwares específicos e, por fim, obtenção de modelos 3D e guias cirúrgicos. Objetiva-
se com este estudo realizar uma análise simples da literatura, a fim de reunir as principais
possibilidades que a tecnologia tridimensional de manufatura pode oferecer à cirurgia
bucomaxilofacial (FREITAS, 2020).
A aquisição da imagem pode ser realizada a partir de algumas tecnologias
específicas, tais como ressonância magnética, ultrassonografia e tomografia
computadorizada sendo esta a mais utilizada. A ressonância magnética apresenta ampla
aplicação clínica dentro da odontologia. Porém, ela se limita a oferecer excelência de
imagem apenas para tecido mole, tornando, ultimamente, um padrão ouro para
diagnóstico das afecções da articulação temporomandibular (ATM). A ultrassonografia é
utilizada o suficiente na ginecologia, obstetrícia, oftalmologia e, em menor escala, na
odontologia. Sua importância está ligada à avaliação de doenças que acometem tecidos
moles. A tomografia computadorizada (TC) se divide em dois principais tipos: a
helicoidal e de feixe cônico (TCFC), este utilizado nas ciências odontológicas, em
especial na Cirurgia Bucomaxilofacial. Por ser de menor custo, a TCFC teve seu acesso
foi difundido e, atualmente é considerado padrão ouro para diagnóstico dos maxilares.
Todavia, TCFC é pobre em detalhes de tecido mole, e riquíssima para tecidos duros. Seu
mecanismo se baseia em obter imagens em cortes nas três dimensões: cortes axiais,
coronais e sagitais. Ao juntar esses cortes temos uma unidade funcional em forma de
cubo, denominado voxels. Quando obtido um arquivo em computador a partir da TCFC,
tem-se um arquivo de extensão DICOM. Logo, para o acessar, deve-se fazer uso
recorrente de um programa que interprete, por leitura, o tipo de arquivo supramencionado
(SANTOS et al., 2017).
Uma vez feita a aquisição da imagem e obtido o documento na extensão DICOM,
faz-se necessário o adequado armazenamento em padrões que reflitam a qualidade do
exame e permitam sua análise e identificação de estruturas específicas que se tornam o

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objeto principal do estudo, denominado segmentação. Tal termo, refere-se o
delineamento de regiões ou estruturas de interesse no exame. Isso é realizado por
algoritmos matemáticos de softwares específicos. Nos programas que leem arquivos
DICOM já se promove essa segmentação para que se possa ter uma imagem
tridimensional da área de interesse, no caso, o viscerocrânio. Com isso, pode-se dizer que
estamos trabalhando com um projeto auxiliado por computador, no entanto a
nomenclatura difundida é a sigla em inglês CAD (Computer-Aided Design). O que
melhor representa as ações supracitadas é a sigla BioCAD, a qual consiste em um
protocolo que preconiza a identificação de marcos anatômicos de estruturas biológicas e
sua modelagem a partir da representação por entidades geométricas parametrizadas. Esse
conceito foi desenvolvido pela divisão de tecnologia tridimensionais do CTI Renato
Archer (BÜHRER et al., 2016).
Quando incluso em plataforma de BioCAD, deve-se ter o CAE, computer-aided
engineering, que em vernáculo nacional, significa engenharia auxiliada por computador.
Tal sistema auxilia na previsibilidade de forças de tenção e compressão em eventuais
modificações das estruturas, sendo útil no planejamento virtual de cirurgias de correção
de anomalias faciais. Este sistema é algo inerente ao algoritmo matemático dos softwares
de modelagem (FREITAS, 2020).
A sigla, em inglês, CAM Computer-Aided Manufacturing expressa a manufatura
do que se planejou na etapa de CAD, ou seja, é a materialização tridimensional expressa
do que se adquiriu e planejou nas etapas de modelagem em software 3D, transformando
em um protótipo. Existem vários materiais e técnicas para impressão 3D. A impressão
em polímeros ou materiais plásticos podem ser processados em estado sólido ou líquido
(BÜHRER et al., 2016).
A estereolitografia (SLA) consiste numa técnica de impressão tridimensional em
que um vasilhame munido de resina acrílica fotocurável é alcançado em sua extremidade
por um feixe de laser para sua fotopolimerização, que é conduzido utilizando como
orientação o modelo CAD. O feixe de laser, usualmente ultra violeta (UV), polimeriza a
camada superficial da resina e o eixo Z desce para a polimerização da camada posterior
(ARGÔLO, 2019). Sendo assim, um modelo 3D é arquitetado por adição. Modelos
cardíacos e vasculares são, usualmente, construídos por esta técnica, já que é indicada
para modelos anatômicos, principalmente, quando a transparência do material é
importante (SANTOS, 2018).

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No jateamento de material (PolyJet) um injetor de resina fotocurável se
movimenta no eixo XY e coloca o material sobre um palanque de eixo Z, formando
camadas. Nesta técnica de impressão, é formado um modelo 3D por adição de camadas
de resina fotopolimerizada. A partir disso, pode-se obter modelos de densidade, dureza e
cores diferentes em um mesmo projeto (UEBELHART, 2013).
Modelagem por fusão e deposição (FDM) é uma técnica que utiliza filamentos de
polímero que são estruturados por meio de um cabeçote aquecido, construindo um
modelo 3D, camada por camada. Em odontologia tem-se utilizado para impressão 3D de
modelos das arcadas dentárias, antes feitas em gesso (MOREIRA, 2017).
Sinterização seletiva a laser (SLS) é a técnica em que um polímero bem fino é
depositado sobre uma plataforma que se movimenta no eixo Z e um feixe de laser se
movimenta no eixo XY faz um varredura sobre a superfície do pó automaticamente em
função do modelo CAD a ser construído. Essa técnica é muito utilizada para criação de
guias cirúrgicos ou modelos anatômicos em que a opacidade do material é dispensável.
Modelos de boas propriedades mecânicas e estáveis podem ser gerados neste técnica. São
utilizados para estudo e comunicação com os pacientes, geração de guias cirúrgicos,
modelos para geração de próteses entre outros (FREITAS, 2010).
Fusão seletiva a laser no metal (SLM), é uma técnica que muito se assemelha ao
SLS para polímero, no entanto ao invés de polímero é um pó metálico no lugar,
normalmente titânio e outras ligas. Um laser de alta potência vai soldando o polímero em
camadas, dando forma ao projeto tridimensional. Essa técnica é útil para próteses
customizadas implantáveis (FREITAS, 2010).
2 METODOLOGIA
A pesquisa se trata de uma revisão da literatura nacional e internacional sobre o
assunto. Para confecção da malha de conhecimento do presente estudo, utilizou-se tais
bases de dados para pesquisa: Google scholar, Scielo, Bireme e Pubmed. Diversas
palavras chaves foram utilizadas, tais como: prototipagem bucomaxilofacial, CAD-CAM,
impressora 3D.
Dentre tantos artigos de pesquisas e relatos de casos encontrados, tanto na esfera
de conhecimento das ciências exatas quanto da saúde, os mais relevantes para o tema
foram selecionados para leitura completa para formação da discussão.

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3 RESULADOS E DISCUSSÃO
As principais indicações para prototipagem em CTBMF são cirurgia de implante
dentário, reconstrução mandibular, cirurgia ortognática e reconstrução do terço médio da
face. Em relação à cirurgia de implante dentário, os objetos 3D mais impressos são guias
cirúrgicas destinadas a facilitar a orientação e execução de perfurações, permitindo uma
correta colocação do implante, conforme previsto no planejamento pré-operatório. Com
relação à reconstrução mandibular, os objetos 3D mais impressos são guias cirúrgicos.
Esses guias têm como objetivo ajudar o cirurgião obter o correto posicionamento e
angulação das linhas de osteotomia (guias de corte), inserir os parafusos em locais
predefinidos no modelo (guia de perfuração) e posicionar o osso osteotomizado em
segmentos de acordo com o planejamento (guia de posicionamento) (STEINBACHER,
2015). Outras equipes usam impressões anatômicas modelos para praticar o
procedimento no pré-operatório e pré-moldar a osteossíntese ou placas de reconstrução.
Alguns autores relatam a impressão de SLM, como placas de osteossíntese feitas sob
medida ou peças de reconstrução mandibular com formato anatômico. A maioria desses
SLM é impressa em titânio (LEVINE, 2012). No que diz respeito à cirurgia ortognática,
os autores utilizam principalmente guias cirúrgicos impressos e placas oclusais. Os guias
são projetados para colocar as linhas de osteotomia de acordo com o planejamento pré-
operatório e para evitar estruturas anatômicas, como raízes de dentes. Os furos feitos para
a estabilização dos guias de corte são normalmente utilizados para a inserção dos
parafusos da placa de osteossíntese. Tais guias são, normalmente, também guias de
perfuração. Placas oclusais são usadas para o posicionamento do arcadas dentárias na
oclusão planejada, visto que uma oclusão correta também implica uma correta posição do
segmento ósseo (RITSCHL, et al., 2016). Por serem implantados, os materiais devem
estar de acordo com o ISO 10993-2010.
O segundo objeto mais impresso em 3D são modelos anatômicos destinados a uma
melhor análise do esqueleto desarmonias e, em alguns casos, para treinamento pré-
operatório do modelo e para osteossíntese pré-moldada / pré-dobrada ou placas de
reconstrução de acordo com o resultado planejado. Estes modelos anatômicos geralmente
nunca entram em contato com o corpo humano e, portanto, não são considerados médicos.
A fabricação desses modelos não está sujeita a nenhum regulamento. No entanto, o
processo de impressão de modelos anatômicos deve, pelo menos, permitir a suficiente
precisão dimensional para aplicações cirúrgicas. Este parece ser o caso para a maioria dos
3D impressoras, incluindo impressoras de uso geral (SALMI et al., 2013). Placas de

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osteossíntese / reconstrução padrão (classe IIb MDs (significando dispositivos
terapêuticos, cirurgicamente invasivos e de uso de longo prazo) são destinados à
adaptação à anatomia do paciente. A pré-moldagem / pré-flexão pré-operatória dessas
placas em uma estrutura anatômica modelo não modifica seu uso normal, não modifica
sua classificação e, portanto, é permitido sem qualquer limitação regulamentar. Os Guias
oclusais utilizados no trans operatório também devem estar de acordo com o ISSO 10993-
2010 (MONTMARTIN et at., 2015).
Os três principais objetos impressos em 3D relatados na literatura, guias
cirúrgicos, talas oclusais e modelos anatômicos, não precisam de altos requisitos
biomecânicos. Eles exigem apenas materiais fáceis de usar, como resinas, plásticos,
polímeros reabsorvíveis, etc., e tecnologias de hardware e software muito acessíveis. Isso
provavelmente explica seu uso extensivo. A impressão, geralmente feitos de metal,
cerâmica ou poliéter éter cetona, é a mais tecnológica existente (sinterização seletiva a
laser, fusão por feixe elétrico), e, exceto ter feito industrialmente, é quase inacessível. De
acordo com a ISO 10993-10, a maioria desses protótipos são de classe II (feitos sob
medida placas de osteossíntese ou peças de reconstrução esquelética, por exemplo), mas
algumas delas (cranioplastia prótese, prótese da articulação temporo-mandibular) são de
classe III, os mais exigentes em termos de requisitos. A fabricação desses tipos de
protótipos, é claro, é muito rigorosa regulamentação. A epítese facial impressa em 3D
raramente é usada, principalmente na reconstrução do terço médio e auricular. Eles devem
ser considerados como médicos de classe I.
A maioria dos autores menciona um aumento na precisão e uma redução do tempo
cirúrgico mesmo que este raramente foi avaliado ou medido com precisão. Tarsitano et
al. demonstrou que o uso de 3D a impressão permitiu que sua equipe obtivesse um melhor
resultado morfológico na reconstrução mandibular. Seruya et al. concluiu que a
reconstrução craniofacial microcirúrgica usando um computador assistido técnica de
retalho de fíbula rendeu tempos de isquemia significativamente mais curtos em
comparação com o convencional técnicas.
A impressão do modelo anatômico, que é relativamente rápido, simples e barato,
pode ser facilmente feita no hospital e não está submetido a limitações regulatórias. Ele
permite uma análise mais detalhada da anatomia do paciente, simulações realistas de
procedimentos cirúrgicos e modelagem de placa pré-operatória (LOIOLA, 2016).
Guias cirúrgicos são geralmente feitos por técnicas de engenharia reversa, o que
significa que são projetados partindo do resultado planejado. Portanto, esses guias contêm

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as informações necessárias que permite que o planejamento seja transferido para a sala
de cirurgia. Eles podem ajudar a orientar os cortes ósseos ou as perfurações e o
posicionamento dos segmentos ósseos osteotomizados. A comparação entre o
planejamento pré-operatório em modelos virtuais e os controles reais de raios-X pós-
operatórios foi feito por diversos autores e mostra que os guias cirúrgicos permitem um
ganho de precisão, seja em cirurgia reconstrutiva, em cirurgia ortognática ou em cirurgia
de implante dentário (MAZZONI et al., 2015).
Por outro lado, o planejamento pré-operatório é mais demorado, mais complexo e
precisa de certo grau de domínio da informática se feito pela própria equipe cirúrgica. O
tempo de planejamento adicionado ao tempo de impressão pode facilmente levar várias
semanas se fornecido à indústria e pode atrasar a cirurgia, o que pode ser prejudicial no
caso de câncer. Em qualquer caso, em tumores de crescimento rápido, as margens de
ressecção devem ser sempre reavaliadas antes de usar as guias de corte (VOLPINI, 2007)
A utilização de talas oclusais impressas possibilita o posicionamento ideal dos
segmentos ósseos, de acordo com o planejamento pré-operatório, principalmente em
cirurgia ortognática. Quanto aos guias cirúrgicos, a comparação entre o planejamento pré-
operatório e o controle radiológico pós-operatório confirma a maior precisão desta técnica
( MOREIRA et al., 2013).
4 CONCLUSÃO
Diante do exposto, a impressão 3D é uma ferramenta relativamente recente na
Cirurgia Bucomaxilofacial, particularmente em sua versão feita em hospitais. Além dos
modelos anatômicos, todos os outros objetos impressos em 3D devem seguir as regras
regulamentares de esterilização recomendada para cada caso. Objetos impressos em 3D
reduzem o tempo cirúrgico e melhora a precisão. No entanto, esses benefícios devem ser
avaliados com mais precisão durante o planejamento em comparação com técnicas
convencionais. A precisão aprimorada não vem apenas do próprio objeto impresso, mas
também da etapa de planejamento pré-operatório, que é muito mais exigente do que nas
técnicas convencionais. Comparando a impressão 3D industrial e hospitalar, a principal
vantagem desta última, além do custo, é a disponibilidade imediata da tecnologia. As
principais desvantagens são as limitações regulamentares, o custo das impressoras 3D
profissionais projetadas para imprimir outros materiais além de plástico e resina, o custo
do software profissional (o software de acesso gratuito é muito imprevisível e às vezes

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demorado), e a necessidade de uma compreensão relativamente boa de informática e
cursos de aperfeiçoamentos.

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