Generazione di calore nelle frese per raccolta di osso autologo: uno studio in vitro

Perché frese più calde contano nella pratica odontoiatrica quotidiana

Quando i dentisti inseriscono impianti o ricostruiscono l’osso mascellare perso, spesso riutilizzano l’osso del paziente perforando delicatamente e raccogliendo microframmenti ossei. Questo sembra semplice, ma esiste un rischio nascosto: la perforazione può surriscaldare l’osso, uccidendo le cellule e compromettendo la guarigione dell’impianto. Questo studio ha valutato quanto calore generano queste frese speciali per la raccolta di osso, come le impostazioni e l’usura delle frese influenzino le temperature e cosa ciò significhi per la sicurezza del trattamento.

I microframmenti ossei come materiale di innesto naturale

I chirurghi preferiscono usare l’osso del paziente come materiale di innesto naturale perché contiene cellule vive e fattori di crescita che favoriscono la rigenerazione ossea. Un modo per ottenere questo innesto è utilizzare una fresa cava che raccoglie i frammenti all’interno del suo corpo mentre taglia. Diversamente dalle frese ordinarie, che espellono i detriti dal foro e allontanano il calore, le frese raccoglitrici intrappolano i frammenti caldi. Allo stesso tempo, l’osso ha una bassa conducibilità termica, perciò il calore può accumularsi facilmente e danneggiare i tessuti. Se l’osso viene esposto a temperature elevate anche per brevi periodi, parti di esso possono necrotizzarsi, rallentando la guarigione o indebolendo l’ancoraggio di un impianto posizionato in quell’area.

Costruire un modello di perforazione controllato in laboratorio

Per testare in modo sicuro quanto calore producono queste frese, i ricercatori hanno impiegato costole fresche di suino, che si comportano in modo simile all’osso mascellare umano. Hanno utilizzato una torre di perforazione costruita su misura che spingeva un manipolo chirurgico verso il basso con una forza precisamente controllata, eliminando la variabilità umana nel processo. Il team ha testato una fresa commerciale per raccolta di osso a quattro velocità di rotazione (300, 600, 1200 e 2000 giri al minuto) e tre forze di spinta, o carichi assiali (15, 20 e 25 newton). Piccoli sensori di temperatura sono stati posizionati a soli 0,5 millimetri dalla cavità perforata per monitorare le variazioni all’interno dell’osso, mentre un termometro a infrarossi senza contatto ha misurato la temperatura dei microframmenti ossei intrappolati nella fresa. Tutte le perforazioni sono state eseguite con un ampio raffreddamento fluido, come avviene nella pratica clinica attenta.

Quanto si sono effettivamente riscaldati osso e microframmenti

La domanda centrale era se la perforazione portasse la temperatura dell’osso in una zona di rischio. In questo modello, un aumento di circa 10 gradi Celsius è stato considerato pericoloso per la vitalità delle cellule ossee. Tra le combinazioni testate, l’aumento di temperatura nei microframmenti raccolti è rimasto sempre al di sotto dei 5 gradi—una notizia rassicurante per la qualità del materiale d’innesto. L’osso donatore circostante il foro mostrava aumenti maggiori, ma la maggior parte delle impostazioni restava sotto la soglia di 10 gradi. La condizione più calda ha raggiunto un aumento medio poco superiore ai 10 gradi a 1200 giri al minuto con la massima forza di spinta. Al contrario, l’uso di una forza moderata di 20 newton ha mantenuto gli incrementi di temperatura dell’osso tra circa 3 e 5 gradi a tutte le velocità, e la perforazione a 600 giri al minuto è rimasta al di sotto della soglia indipendentemente dalla forza.

Quando velocità, pressione e usura diventano rischiose

Lo studio ha anche valutato la durata delle perforazioni e l’usura delle frese. Le velocità più alte, in particolare 2000 giri al minuto, hanno tagliato molto rapidamente, spesso completando la perforazione in meno di due secondi, mentre le combinazioni più lente potevano richiedere oltre sei secondi. Le immagini microscopiche hanno mostrato solo lieve smussamento del filo dopo dieci utilizzi, ma arrotondamento e sfaldature pronunciati dopo trenta impieghi, con alcune punte che iniziavano a spaccarsi. Queste frese usurate funzionavano più calde e più lentamente: gli aumenti medi di temperatura dell’osso più che raddoppiavano e i tempi di taglio aumentavano quasi del doppio. Sebbene i microframmenti ossei rimanessero sotto un incremento di 5 gradi, l’osso donatore circostante si avvicinava o superava più frequentemente la zona di pericolo, aumentando il rischio di danno termico in un paziente reale.

Tradurre i risultati alla poltrona del dentista

Per dentisti e chirurghi orali, il messaggio è pratico e chiaro. Le frese per raccolta di osso possono prelevare in sicurezza materiale d’innesto utile se si scelgono impostazioni adeguate e si garantisce un buon raffreddamento. In questo studio, le combinazioni più sicure sono state una forza di spinta intorno a 20 newton—indipendentemente dalla velocità—oppure l’utilizzo di 600 giri al minuto a uno qualsiasi dei carichi testati, condizioni che hanno mantenuto il riscaldamento osseo al di sotto di livelli dannosi. Tuttavia, le frese non dovrebbero essere impiegate oltre circa 30 utilizzi, perché l’usura marcata aumenta l’attrito, innalza le temperature ossee e allunga i tempi di perforazione, anche se i microframmenti stessi rimangono relativamente freddi. Controlli visivi regolari della punta della fresa e una sostituzione tempestiva possono quindi aiutare a proteggere la salute dell’osso e migliorare le probabilità di impianti forti e duraturi.

Citazione: Jáni, F., Köhler, N., Lempel, E. et al. Heat generation of autologous bone harvesting drills: an in vitro study. Sci Rep 16, 5093 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35988-3

Parole chiave: perforazione per impianti dentali, innesto osseo, usura della fresa, lesione termica, chirurgia orale