La tecnologia piezoelettrica in odontoiatria

L’effetto piezoelettrico è un fenomeno fisico per cui certi materiali, come il quarzo o la ceramica piezoelettrica, generano una carica elettrica quando vengono sottoposti a una deformazione meccanica (compressione o trazione). L’effetto piezoelettrico è la base di molte tecnologie, incluse quelle ultrasoniche.
L’utilizzo degli ultrasuoni in medicina è ampiamente diffuso; possono essere utilizzati per diversi scopi a seconda della frequenza e della potenza impostate. Alte frequenze e bassa potenza (> 100 KHz - 0,1-0,5 W/cm2) sono utilizzate a scopi diagnostici (si pensi all’ecografo o ai doppler) mentre basse frequenze e alta potenza (20-60 KHz - 10-300 W/cm2) sono utilizzate per scopi terapeutici e chirurgici (O’Daly et al., 2008).
In chirurgia si sfrutta l’azione di taglio sui tessuti ottenuta tramite microvibrazioni di un terminale intercambiabile innestato su un manipolo.
Tali microvibrazioni sono generate per effetto piezoelettrico inverso e, nei dispositivi per il taglio osseo, hanno una frequenza di 25-32 KHz. Nel manipolo, che è il cuore del sistema, l’energia elettrica viene convertita in energia meccanica, la quale è successivamente trasferita al terminale. Quest’ultimo, durante l’esecuzione delle procedure, cede al tessuto bersaglio parte della sua energia sotto forma di calore. Una soluzione refrigerante attraversa il manipolo e fuoriesce da un foro posizionato nell’inserto, consentendo l’abbassamento della temperatura e, allo stesso tempo, generando il “fenomeno della cavitazione” che, a sua volta, rilascia altra energia.
Questo fenomeno è responsabile dell’emostasi e della pulizia del solco di osteotomia, consentendo di mantenere la massima visibilità del campo operatorio e la migliore efficienza di taglio dello strumento.
La stessa energia è anche sfruttata per favorire il distacco di tessuto molle da cavità o tasche parodontali o per evidenziare il clivaggio tra due tessuti.
Difatti, fin dall’inizio degli anni Cinquanta, gli ultrasuoni sono stati utilizzati in odontoiatria per l’incisione selettiva del tessuto osseo (O’Daly et al., 2008; Catuna, 1953) suscitando l’interesse dell’intera comunità scientifica (Horton et al., 1975; Aro et al., 1981).
Le esperienze cliniche (Shubhangini C et al, 2022; Costa DL et al, 2021) hanno dimostrato che l’osteotomia con ultrasuoni ha i seguenti vantaggi:

• precisione e selettività; il dispositivo piezoelettrico permette un’incisione precisa e selettiva del tessuto osseo senza danneggiare i tessuti molli circostanti, grazie alla sua azione meccanica controllata e localizzata;
• riduzione del trauma tissutale; rispetto agli strumenti rotanti convenzionali, il piezoelettrico riduce significativamente il trauma ai tessuti molli e ossei, diminuendo il rischio di danni iatrogeni;
• migliore visione del campo operatorio; la tecnica piezoelettrica minimizza il sanguinamento intraoperatorio, migliorando la visibilità del campo chirurgico e facilitando l’accuratezza della procedura;
• riduzione del dolore postoperatorio; studi hanno dimostrato che l’uso del piezoelettrico è associato a minori livelli di dolore postoperatorio rispetto agli strumenti rotanti, migliorando il comfort del paziente (Mantovani et al., 2014);
• diminuzione del gonfiore e del trisma; il piezoelettrico tende a causare meno gonfiore e trisma postoperatori, favorendo un recupero più rapido e con minori complicazioni;
• conservazione dell’osso; questa tecnologia permette una rimozione dell’osso più conservativa, preservando una maggiore quantità di tessuto osseo sano e migliorando il processo di guarigione;
• versatilità di utilizzo; il piezoelettrico può essere utilizzato in una varietà di procedure odontoiatriche, tra cui estrazioni dentali, innesti ossei, chirurgia parodontale e implantologia;
• riduzione delle vibrazioni e del rumore; rispetto agli strumenti tradizionali, il piezoelettrico genera meno vibrazioni e rumore, riducendo lo stress e l’ansia del paziente durante la procedura;
• maggiore accettazione da parte dei pazienti; grazie al miglior comfort e alla riduzione delle complicazioni postoperatorie, i pazienti tendono ad accettare più facilmente le procedure eseguite con il piezoelettrico;
• maggior sicurezza; la selettività del dispositivo piezoelettrico consente di operare in prossimità di strutture delicate come nervi e vasi sanguigni con un rischio ridotto di lesioni.

Forma dei terminali

La forma e il design dei terminali piezoelettrici sono studiati per garantire un’azione selettiva sul tessuto osseo, minimizzando il rischio di danni ai tessuti molli adiacenti e consentendo l’utilizzo del piezoelettrico in molteplici procedure odontoiatriche, dalla parodontologia all’implantologia, fino alle estrazioni complesse.
Le forme più comuni in commercio sono le seguenti:

• punte sottili e affilate, utilizzate per incisioni precise e per la rimozione di piccole quantità di osso; sono ideali per procedure che richiedono dettagli fini, come la chirurgia parodontale;
• punte smusse e arrotondate. Questi terminali, utilizzati per levigare e modellare l’osso, sono meno invasivi e riducono il rischio di danneggiare i tessuti circostanti;
• punte a scalpello, utilizzate per tagliare l’osso in maniera più aggressiva e quindi per le osteotomie, che richiedono una rimozione più significativa del tessuto osseo;
• punte a forma di canna, impiegate per eseguire tagli profondi e precisi particolarmente utili nelle estrazioni dei denti del giudizio e nelle procedure implantari;
• punte a sfera, utilizzate per la preparazione di cavità ossee arrotondate e levigate, adatte per alloggiare gli impianti dentali;
• punte a lamella, utilizzate per eseguire tagli lunghi e diritti nell’osso, specie nelle procedure di innesto osseo e nelle osteotomie maggiori;
• punte a punta di diamante, ossia terminali rivestiti di particelle di diamante utilizzati per levigare l’osso e per le finiture di precisione.

Campi di applicazione chirurgica

Estrazioni dentali

L’estrazione del terzo molare è una procedura comune in chirurgia orale, spesso seguita da un decorso postoperatorio che include edema, trisma e dolore. Se eseguita con strumentazione ultrasonica, il decorso postoperatorio sembra essere migliore sia per riduzione del sanguinamento (Barone et al., 2010), sia per un sollevamento meno ampio del lembo. Laddove si renda necessario eseguire osteotomie periradicolari in vicinanza del nervo alveolare, ad esempio per estrarre radici o apici fratturati, il taglio selettivo e la maggiore visibilità, consentono di intervenire con maggior sicurezza (Liu J et al, 2018) (Figure 1a-d).

 

 

Preparazione del sito implantare

Una delle peculiarità dell’utilizzo degli ultrasuoni è l’assenza del momento dislocante durante l’osteotomia, con un ottimo controllo chirurgico soprattutto quando la perforazione è eseguita su un piano inclinato. Viceversa, un sistema rotante porta a far scivolare la fresa lungo la superficie ossea, se non adeguatamente compensato.
D’altro canto, la progressione dell’osteotomia a ultrasuoni è molto lenta e ha bisogno di un numero maggiore di passaggi rispetto alla strumentazione rotante per arrivare al diametro implantare idoneo, con conseguente aumento dei relativi tempi chirurgici (Bovi, 2010).

Split crest

L’osteotomia precisa, micrometrica, profonda e rapida dei dispositivi a ultrasuoni ne permette l’utilizzo in questa chirurgia. Il comfort del paziente risulta notevolmente migliorato, sia per la riduzione dei tempi chirurgici, sia per l’assenza delle macrovibrazioni da percussione (Iraqui O et al., 2016).

Rialzo del seno mascellare

I dispositivi ultrasonici hanno permesso di ridurre notevolmente la perforazione della membrana sinusale che può verificarsi con una probabilità variabile dal 14 al 56% dei casi (Del Fabbro et al., 2004). In particolare, la chirurgia piezoelettrica evita quelle perforazioni che si verificano durante l’esecuzione dell’antrostomia e durante l’elevazione iniziale della mucosa antrale. La strumentazione ultrasonica garantisce un elevato controllo chirurgico grazie alla selettività del taglio (Jordi C et al., 2018) (Figure 2a-c).

 

 

Trattamento ortodontico accelerato e corticotomie

I dispositivi piezoelettrici possono essere utilizzati per eseguire micro-osteoperforazioni, che creano piccoli fori o tagli (corticotomie) nell’osso alveolare. Questa tecnica stimola il processo di rimodellamento osseo, accelerando cosìmil movimento dei denti durante il trattamento ortodontico (Sinha A et al., 2024, Toodehzaeim MH et al., 2024).

 

 

Conclusioni

In questi anni la strumentazione ultrasonica è diventata molto popolare e accettata in diverse discipline chirurgiche. Numerosi vantaggi, come la maggiore precisione e selettività del taglio nonché la riduzione della pressione, rendono la chirurgia meno traumatica e più confortevole per il paziente. Ciò ha permesso di progettare interventi più sicuri e di proporre alternative significative alle tecniche chirurgiche già consolidate.