Nouveaux protocoles d’élaboration des gouttières chirurgicales dans les traitements orthodontico-chirurgicaux

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� 2010 CEOPublished by / Edite par Elsevier Masson SAS

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New protocols for the manufacture ofsurgical splints in surgical-orthodontictreatment

Nouveaux protocoles d’�elaboration des goutti�ereschirurgicales dans les traitements orthodontico-chirurgicaux

Serge DAHANa,*, Michel LE GALLb, Daniel JULI�Ec, Andr�e SALVADORIb

a4, square Cantini, 13006 Marseille, FrancebService d’odontologie, hopital de la Timone, 264, rue Saint-Pierre, 13005 Marseille, FrancecLaboratoire ortho-concept, Actimart II no 12, 1140, avenue Amp�ere, 13851 Aix-en-Provence,France

Available online: 12 February 2011 / Disponible en ligne : 12 fevrier 2011

SummaryThe role of the orthodontist is important in the management ofsurgical-orthodontic treatment. It is particularly vital duringthe preoperative stage when the arches are prepared for surgery,but also in the manufacture of the surgical splints. Many toolsare available to help forecast the surgical outcome and preparethe surgical splints. Some, although time-consuming and dif-ficult to implement are still being used but are most oftendelegated to the prosthetics laboratory. Here, we present twoinnovations which provide the most precise surgical simulationachievable and which, most importantly, are the easiest toimplement. The first involves the making of a set of articulatorset-up plates. The second is computer-based and entails thecreation of a user-friendly virtual surgical set-up.

� 2010 CEO. Published by Elsevier Masson SAS. All rightsreserved

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R�esum�e

Le role de l’orthodontiste est important dans le d�eroulementdes traitements orthodontico-chirurgicaux. Il est notammentprimordial en pr�eop�eratoire, pour la pr�eparation des arcadesa la chirurgie, mais �egalement dans la r�ealisation des gout-ti�eres op�eratoires. De nombreuses possibilit�es nous sontoffertes pour la pr�evision de la chirurgie et la pr�eparationdes goutti�eres chirurgicales. Certaines, tr�es longues et diffi-ciles a r�ealiser, sont toujours utilis�ees, mais le plus souventd�el�egu�ees aux laboratoires de proth�ese. Nous pr�esentonsdeux innovations qui permettront d’avoir une simulation chir-urgicale la plus parfaite possible, et surtout la plus simplea effectuer. La premi�ere innovation d�ecoule de la r�ealisationd’un jeu de plaques de montage pour articulateurs. La deux-i�eme innovation est apport�ee par l’informatique, avec lar�ealisation d’un set-up chirurgical virtuel facile d’utilisation.� 2010 CEO. Edite par Elsevier Masson SAS. Tous droitsreserves

*Correspondence and reprints / Correspondance et tir�es a part.

e-mail address / Adresse e-mail : [email protected] (Serge Dahan)

International Orthodontics 2011 ; 9 : 42-62doi:10.1016/j.ortho.2010.12.009

mailto: [email protected]

http://dx.doi.org/10.1016/j.ortho.2010.12.009

New protocols for the manufacture of surgical splints in surgical-orthodontic treatmentNouveaux protocoles d’�elaboration des goutti�eres chirurgicales dans les traitements orthodontico-chirurgicaux

Key-words

·Dentofacial orthopedics.
·Orthognathic surgery. ·Simulation. ·Splint. ·Computer technology.Introduction
The aim of all orthodontic treatment is to improve function bycreating, or recreating, optimal occlusal stability as well as toenhance facial esthetics. Most malformations encountered byorthodontists, whether sagittal, vertical or transverse, can becorrected by straightforward orthodontic treatment combined,where necessary, with orthopedic therapy. However, there arephysiological limits to what orthodontic treatment canachieve, depending, for instance, on patient age or the severityof the dysmorphosis. Practitioners can also encounter techni-cal problems related to the orthodontic appliance used or to alack of patient compliance. This is why, in certain cases,combined surgical-orthodontic treatment can offer the solu-tion of choice.

The growing number of adult patients seeking treatment hasalso led us, more and more frequently, to consider surgical-orthodontic options. It is a fact that the absence of residualgrowth makes it impossible or esthetically unadvisable tocorrect skeletal discrepancies.

Consequently, in many adult cases, the orthodontist is obligedto seek help and to assemble a quality team in order to carryout a joint treatment plan combining orthodontics, surgery andperiodontal or prosthetic treatment and in which the aims ofeach of the practitioners is defined in advance prior totreatment.

The tandem formed by orthodontist and surgeon provides agood illustration of this distribution of roles according to theskills of each, particularly when it comes to performing sur-gical simulations and manufacturing surgical splints (alsocalled occlusal wafers).Simulation of the dental movements is done at the end of theorthodontic preparation shortly before the surgical procedureand using molds mounted on semi-adjustable articulators. Theaim is two-fold: firstly, to give a three-dimensional preview ofthe osteotomy and, secondly, to facilitate manufacture of thedifferent splints. Simulation can also be complemented by acephalometric preview and the combination of the two tech-niques supported by clinical observation can assist us inmaking the surgical choices (uni- or bi-maxillary, the amountof bone displacement, etc).

Various methods for surgical simulation and splint manufac-ture can be used depending on the technique adopted by themaxillofacial surgeon.

International Orthodontics 2011 ; 9 : 42-62

Mots-cl�es

·Orthop�edie dento-faciale.

·Chirurgie orthognathique.

·Simulation.

·Goutti�ere.

·Informatique.

Introduction

L’objectif de tout traitement orthodontique est d’am�eliorer lafonction, en cr�eant ou recr�eant une stabilit�e occlusale opti-male, ainsi que l’esth�etique faciale. La plupart des dysmor-phoses rencontr�ees en pratique orthodontique, qu’elles soientsagittales, verticales ou transversales, peuvent etre corrig�eespar un traitement orthodontique simple �eventuellementcombin�e a une th�erapie orthop�edique. Cependant, il existedes limites de nature physiologique a un traitement orthodon-tique comme l’age du patient ou l’importance de la dysmor-phose. Le praticien peut �egalement rencontrer des difficult�esd’ordre technique li�ees a l’appareil orthodontique ou dues a unmanque de collaboration de la part du patient. C’est pourquoiun traitement combin�e ortho-chirurgical peut s’av�erer, danscertains cas, etre la solution de choix.Le nombre croissant de patients adultes d�esireux de traite-ments nous a �egalement pouss�e a envisager de plus en plusfr�equemment les th�erapeutiques ortho-chirurgicales. En effet,l’absence de croissance r�esiduelle rend impossible ouesth�etiquement non satisfaisante la correction des d�ecalagessquelettiques.Dans de nombreux cas de traitements de l’adulte, l’orthodon-tiste ne peut donc entreprendre un traitement seul. Il estn�ecessaire de s’entourer de correspondants de qualit�e pourr�ealiser un plan de traitement conjoint, associant orthodontie,chirurgie, traitements parodontaux ou proth�etiques, et end�efinissant a l’avance et en d�ebut de traitement les objectifsde chacun des praticiens.La symbiose ortho-chirurgicale illustre bien cet objectif der�epartition des taches en fonction des comp�etences, et elleest particuli�erement importante lors de la r�ealisation des simu-lations chirurgicales et de la fabrication des goutti�eres(appel�ees �egalement plans de morsure).La simulation des mouvements dentaires est r�ealis�ee sur desmoulages mont�es sur articulateur semi-adaptable. On lar�ealise en fin de pr�eparation orthodontique, peu de tempsavant l’intervention chirurgicale. L’objectif est double : celava permettre de visualiser l’ost�eotomie dans les trois dimen-sions et permettre la r�ealisation des diff�erentes goutti�eres.Cette simulation peut etre compl�et�ee par une pr�evisualisationc�ephalom�etrique, et l’association des deux �el�ements ainsi quenos observations cliniques vont nous guider dans la d�ecisionop�eratoire (chirurgie uni- ou bimaxillaire, quantification desd�eplacements osseux. . .)Diff�erents proc�ed�es existent pour la simulation chirurgicale etla r�ealisation de ces goutti�eres, en fonction de la techniqueutilis�ee par le chirurgien maxillo-facial.

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Serge DAHAN et al.

We will first review the indications for different types ofsplints before describing two innovative methods for conduct-ing surgical simulations and manufacturing splints.

The different types of surgicalprocedure [1]

Le Fort I complete maxillary osteotomy

Currently regarded as the technique of choice for the treat-ment of sagittal and vertical dysmorphias of the midfacialthird, this osteotomy is designed to correct malformations ofthe maxilla. It entails a section extending from the pterygo-maxillary cleft to the nasal septum, just superior to the apicesof the maxillary teeth (Fig. 1), and allows movement in thethree directions of space. The surgeon can thus perform:— advancement or set-back (sagittal dimension);— rotation (transverse dimension);— expansion by disjunction (transverse dimension);— impaction (vertical dimension).The repositioned maxilla is fixated with appropriate surgicalmaterials (osteosynthesis plates) placed at the level of thecanine pillars and the maxillary-malar ridges.

Complete mandibular osteotomy

Originally described by Obwegeser in 1957, later modified byDalpont in 1961, this technique is the reference for mandib-ular procedures. The aim is to dissociate the mandibularbranches by splitting the internal and external cortex. Thismobilization enables displacement of the toothed part in alldirections of space and allows:— advancement or set-back (sagittal dimension);— rotation (transverse dimension);— raising or lowering (vertical dimension).

[(Fig._1)TD$FIG]

Fig. 1: Le Fort I osteotomy.Fig. 1 : Ost�eotomie de Le Fort I.

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Apr�es avoir pass�e en revue les indications relatives aux diff�e-rents types de goutti�eres, cet article d�etaillera deux m�ethodesinnovantes d�evelopp�ees pour la r�ealisation de simulationschirurgicales et la fabrication de ces goutti�eres.

Les diff�erents types de chirurgies [1]

Ost�eotomie totale maxillaire de Le Fort I

Elle est actuellement consid�er�ee comme la technique de choixpour le traitement des dysmorphoses sagittales et verticalesde l’�etage moyen de la face. Elle sert a corriger les malforma-tions du maxillaire. Elle s’�etend de la fente pt�erygo-maxillaireau seuil narinaire (Fig. 1). Elle permet un d�eplacement dumaxillaire dans les trois sens de l’espace. Le chirurgien peutdonc r�ealiser :— une avanc�ee ou un recul (sens sagittal) ;— une rotation (sens transversal) ;— une expansion par disjonction (sens transversal) ;— une impaction (sens vertical).La contention du repositionnement chirurgical du maxillaireainsi obtenu est r�ealis�ee a l’aide d’un mat�eriel chirurgicalsp�ecifique (plaques d’ost�eosynth�ese) plac�e au niveau despiliers canins et des cretes maxillo-malaires.

Ost�eotomie mandibulaire totale

Initialement d�ecrite par Obwegeser en 1957, puismodifi�ee parDalpont en 1961, cette technique fait r�ef�erence pour les inter-ventions mandibulaires. L’objectif est de r�ealiser un clivagedes branches mandibulaires par s�eparation des corticalesinterne et externe. Cette mobilisation permet le d�eplacementde la partie dent�ee dans tous les sens de l’espace, r�ealisant :— une avanc�ee ou un recul (sens sagittal) ;— une rotation (sens transversal) ;— une �el�evation ou un abaissement (sens vertical).



The repositioned mandible is fixated with appropriate surgicalmaterials (osteosynthesis plates or transcortical screws).

Bimaxillary osteotomy

This type of osteotomy combines the two above-mentionedprocedures, which are performed during a single operationbut in an order defined by the maxillofacial surgeon at his/her discretion.In France, most surgeons prefer to operate first on the maxillabefore proceeding with the mandible. However, B�eziat et al.[2] in particular prefers the reverse order. After a study of 50patients, he has achieved a lower error score for repositionedmaxillas and mandibles.

The different types of splints and theirindications

Intermediary splint [3,4]

Used only in bimaxillary procedures, this splint enables thesurgeon to perform the first surgical stage, i.e., placement of amobilized part in relation to a landmark (e.g. the maxillamobilized and displaced after Le Fort I osteotomy taking themandible as a landmark).

Following maxillary osteotomy and mobilization, the interme-diary splint is positioned between the upper and lower archesand fixated with steel ties. The whole unit is then fitted incentric relation. The maxilla now sits in its corrected positionwithin the dentofacial complex and is fixated using osteo-synthesis screws (Fig. 2).

Note that when the first stage involves mandibular osteotomy,the maxilla is not yet separated from the facial block and willact as landmark for the displacement of the toothed mandib-ular unit.

Final splint [5–7]

This splint is designed to enable the surgeon to place thearches in an occlusion decided on in consultation with theorthodontist. It can be used both during the peri-operativestage or post-operatively. It is not used systematically but itdoes possess a variety of indications.Peri-operatively, it can prove useful when:

— there has been insufficient orthodontic preparation;— there is a lack of post-operative stability (often associatedwith insufficient orthodontic treatment, or with technicalproblems);— there are uncompensated absent teeth and inadequatewedging (Fig. 3).


La contention du repositionnement chirurgical de lamandibuleest r�ealis�ee a l’aide d’un mat�eriel chirurgical sp�ecifique (pla-ques d’ost�eosynth�ese ou vis transcorticales).

Ost�eotomie bimaxillaire

Ce type d’intervention associe les deux chirurgies pr�ec�edem-ment cit�ees. Elles sont r�ealis�ees au cours de la meme inter-vention, mais dans un ordre d�efini par le chirurgien maxillo-facial selon sa convenance.En France, la plupart des chirurgiens privil�egient une interven-tion avec un premier temps sur le maxillaire et un deuxi�emetemps sur la mandibule, bien que B�eziat et al. [2] notammentpr�ef�ere r�ealiser la s�equence inverse, obtenant apr�es �etude sur50 patients op�er�es, un taux plus faible d’erreur de positionne-ment du maxillaire et de la mandibule.

Les diff�erentes goutti�eres et leurs indications

La goutti�ere interm�ediaire [3,4]

Cette goutti�ere trouve son utilit�e uniquement dans les cas dechirurgie bimaxillaire. Elle est employ�ee par le chirurgien pourr�ealiser le premier temps chirurgical, c’est-a-dire pour placerun �el�ement mobilis�e par rapport a un �el�ement rep�ere (parexemple le maxillaire mobilis�e et d�eplac�e apr�es ost�eotomiede Le Fort I, avec la mandibule utilis�ee comme rep�ere).Apr�es ost�eotomie et mobilisation du maxillaire, la goutti�ereinterm�ediaire est interpos�ee entre les arcades dentaires max-illaire et mandibulaire, fix�ees par des ligatures d’acier, etl’ensemble est positionn�e en relation centr�ee. Le maxillairese retrouvera situ�e en position corrig�ee par rapport au massiffacial, et sa fixation se fera par l’utilisation de plaquesd’ost�eosynth�ese (Fig. 2).On notera qu’en cas de chirurgie avec un premier temps man-dibulaire, c’est le maxillaire rest�e solidaire du massif facial quiservira ensuite de rep�ere pour le d�eplacement de la partiedent�ee mandibulaire.

La goutti�ere finale ou terminale [5–7]

Cette goutti�ere a pour but de permettre au chirurgien de placerles arcades avec une occlusion d�etermin�ee en collaborationavec l’orthodontiste. Elle peut etre utilis�ee aussi bien pendantla phase perop�eratoire que postop�eratoire. Elle n’est passyst�ematiquement utilis�ee mais ses indications sont vari�ees.En perop�eratoire, la goutti�ere finale peut se r�ev�eler utile dansles cas suivants :— lorsque la pr�eparation orthodontique est insuffisante ;— lorsqu’on a un manque de stabilit�e postop�eratoire (souventen relation avec une pr�eparation orthodontique insuffisante,ou li�e a des difficult�es techniques) ;— lorsqu’on a des �edentements non compens�es assurant uncalage insuffisant (Fig. 3).

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[(Fig._2)TD$FIG]

Fig. 2: Maxilla displaced and ligated to the mandible with inter-positioned intermediary splint (photo: Pr. Blanc).Fig. 2 :Maxillaire d�eplac�e puis ligatur�e a la mandibule avec interposi-

tion de la goutti�ere interm�ediaire (photo: Pr. Blanc).

Serge DAHAN et al.

Nevertheless, even in cases where there has been satisfactorypre-surgical orthodontic preparation and the arches fittogether perfectly in the corrected position, a final splintcan still be beneficial for the comfort and accuracy it providesthe surgeon.Postoperatively, during the “surgical retention” stage, thesplint will limit the risk of relapse and promote consolidationof the displaced fragments of bone. The splint is then used in asimilar way to splints used to help consolidate fractures. It isparticularly useful for maintaining transverse expansion afterintermaxillary surgical disjunction.

During orthodontic finishing, the final splint can be groundselectively and gradually in order to promote movement ofsingle tooth or dental segments as, for example, with dentalextrusions designed to fill an open bite. It can also maintainoverjet after correction of a Class III malocclusion if themandibular incisors have not been decompensated

[(Fig._3)TD$FIG]

Fig. 3: a, b: manufacture of a final splint in a suNote the lateral open bite and the missing teeth inoperative instability.Fig. 3 : a, b : r�ealisation d’une goutti�ere finale d

proth�etique. On note la b�eance lat�erale et l’�ede

instabilit�e postop�eratoire pr�evisible.

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Toutefois, meme dans les cas ou la pr�eparation orthodontiquepr�echirurgicale est satisfaisante et que les arcadess’engr�enent parfaitement en position corrig�ee, l’utilisationd’une goutti�ere finale peut se justifier par le confort et la pr�eci-sion qu’elle apporte au chirurgien.En postop�eratoire, pendant la phase de « contentionchirurgicale », la goutti�ere permet de limiter le risque der�ecidive et favorise la consolidation des fragments osseuxd�eplac�es. L’utilisationde la goutti�ereest alors compar�ee a celled’une attelle lors des cas de fractures. Son utilit�e est particu-li�erement importante pour maintenir l’expansion transversaleapr�es une disjonction chirurgicale intermaxillaire.Lors de la phase orthodontique post-chirurgicale, la goutti�erefinale peut etremeul�ee s�electivement et progressivement pourr�ealiser des mouvements dentaires unitaires ou sectoriels,comme par exemple des �egressions dentaires pour fermerune b�eance. Elle permettra �egalement de maintenir un sur-plomb apr�es correction d’une malocclusion de classe III si l’on

rgical case prior to prosthetic rehabilitation.segment IV, liable to trigger foreseeable post-

ans un cas de chirurgie avant r�ehabilitation

ntement du secteur IV, responsables d’une



presurgically. Finally, it can also be used to supply anchoragesupport by bringing several teeth into contact.

Impression-taking and registration ofinter-maxillary relationship

Impression-taking

Before taking impressions, one needs to ensure that the sur-gical archwires used for the surgery have been in place for amonth since teeth displacement is to be avoided after impres-sion-taking. Consequently, the archwires must be passive.This stage should thus be performed as near as possible tothe day of the procedure itself, between a week and one daybefore, depending on the author [8–11].The impression is taken using alginate. The surgical archwiresare generally removed beforehand. To avoid tearing out thebrackets, the latter should be protected using elastomeric ties,elastic separators (Fig. 4) or hard wax.

By using a very high quality alginate and by applying theprotective hard wax, one can avoid removing the wires andthus save chair time without running the risk of displacingteeth during wire reinsertion and ligation.

The aim is to achieve a perfect, bubble-free registration of theocclusal surfaces of the cusped teeth as well as the palatal orlingual surfaces and the incisal edges.

Registration of the intermaxillary relationship

Which of the two options should one choose: centric relation-ship (CR) or maximum intercuspation position (MIP)?

[(Fig._4)TD$FIG]

Fig. 4: Arches prepared forSeparators have been placed aroundFig. 4 : Arcades pr�epar�ees pour la pr

Des s�eparateurs ont �et�e plac�es auto


n’a pas d�ecompens�e les incisives mandibulaires en pr�e-chirurgical. Elle peut enfin servir de renfort d’ancrage ensolidarisant plusieurs dents entre elles.

Prise d’empreintes et de la relationintermaxillaire

Prise d’empreintes

Avant de r�ealiser la prise d’empreintes, il faut s’assurer que lesarcs chirurgicaux utilis�es pour la chirurgie sont en placedepuis unmois. En effet, aucun d�eplacement dentaire ne seratol�er�e apr�es la prise des empreintes, donc les arcs doivent etrepassifs. C’est pourquoi cette �etape doit etre r�ealis�ee le pluspr�es possible de la date d’intervention, entre une semaine etun jour avant, selon les auteurs [8–11].L’empreinte est r�ealis�ee avec un mat�eriau alginate. Les arcschirurgicaux sont g�en�eralement d�epos�es avant et, pour �eviterl’arrachement, on prot�egera les attaches avec des ligatures�elastom�eriques, des s�eparateurs �elastiques (Fig. 4) ou de lacire d’�et�e.L’utilisation d’un alginate de tr�es bonne qualit�e ainsi qu’uneprotection a la cire d’�et�e permet cependant de se passer de lad�epose des arcs, et ainsi de limiter la perte de temps aufauteuil et les risques de mouvements dentaires li�es a laremise en place et a la ligature des arcs.On cherche a obtenir une d�efinition parfaite des faces occlu-sales des dents cuspid�ees, exemptes de bulles, ainsi que de laface palatine ou linguale et du bord libre des incisives.

Enregistrement de la relation intermaxillaire

Deux possibilit�es s’offrant a nous, laquelle choisir : relationcentr�ee (RC) ou position d’intercuspidation maximale(PIM) ?

pre-surgery impression-taking.the brackets.

ise d’empreintes avant chirurgie.

ur des attaches.

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Serge DAHAN et al.

MIP is a dento-dental reference position when there is max-imum interarch interdigitation. It is highly dependent upontooth position and on the patient’s dental history (loss of dentalorgans, prosthetic restorations, etc). This position is not repro-ducible over time on account of dental pathologies and isgradually replaced by a convenience occlusion [12].

The CR is a coaptation articular relationship between thecondyle, the disk and the glenoid cavity. For Slavicek [13],it constitutes the cranio-mandibular reference position as it isindependent of dental relationships. It can therefore be usedeven in the event of tooth loss or to eliminate any risk ofinaccuracy due to prosliding, for instance.

Consequently, centric relation has our preference for the reg-istration of interarch relationships. In addition, when thepatient is operated under general anesthetic, the position ofthe condyles in the glenoid cavities is very close to CR.Conventionally, for occlusal registration, we use a wax such asMoyco� Pink Extra Hard which is hard at room temperatureand has a softening point of 52 �C. The wax should be as thinas possible in order to avoid interference during registration.

After warming and taking of the intermaxillary relationship,the wax is cooled down using cold water in order to restore itsrigidity and avoid deformation. Several waxes can be made inorder to check the quality of the initial registration.Use of a facial arch is recommended but not mandatory if thereis no pronounced misalignment of the occlusal plane. Walfordand Galiano [14] have proposed a simplified method formounting articulator models by transferring the orientationof the occlusal plane taken from the patient’s lateral headfilmonto a mounting table.

Manual technique for simulating andmanufacturing splints

Given the fact that surgical simulation and splint manufactur-ing are extremely important and time-consuming treatmentsteps, our aim was to achieve a degree of simulation andmanufacturing quality at least equivalent to traditionalmethods.

Designing and manufacturing the double split-cast

We created two computerized plates to enable simplified butextremely accurate and reproducible simulation of the displa-cements on the models. Designs were made using CADCAMsoftware in order to create 3D images.

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La PIM est une position de r�ef�erence dento-dentaire, lorsquel’engr�enement inter-arcades est maximal. Elle est tr�esd�ependante de la position des dents, et d�epend du « pass�edentaire » du patient (pertes d’organes dentaires, reconstitu-tions proth�etiques. . .). Cette position n’est pas reproductibleau cours du temps, du fait des pathologies dentaires, et elle estprogressivement remplac�ee par une occlusion de convenance[12].La RC est une relation articulaire de coaptation entre lecondyle, le disque et la cavit�e gl�enoıde. Pour Slavicek [13],c’est la position mandibulo-cranienne de r�ef�erence car elle estind�ependante des relations dentaires. Elle peut donc etreutilis�ee meme en cas de perte de certaines dents, ou pour�eliminer tout risque d’impr�ecision li�e a un proglissement parexemple.La relation centr�ee a donc notre pr�ef�erence pour l’enregistre-ment de la relation inter-arcades. De plus, lorsque le patientsera op�er�e sous anesth�esie g�en�erale, la position des condylesdans les cavit�es gl�enoıdes est tr�es proche de la RC.Classiquement, on utilise pour l’enregistrement occlusal de lacire, dure a temp�erature ambiante, type Moyco� Pink ExtraHard, dont la temp�erature de ramollissement est de 52 �C. Lacire sera la plus fine possible afin de ne pas provoquer d’inter-f�erence lors de l’enregistrement.Apr�es r�echauffage et prise de relation intermaxillaire, la ciresera refroidie a l’eau froide pour qu’elle redevienne rigide et nepuisse plus se d�eformer. On pourra prendre plusieurs ciresafin de controler la qualit�e de l’enregistrement initial.L’utilisation d’un arc facial est recommand�ee mais pas obliga-toire si l’on n’a pas de perturbation notable de l’orientation duplan d’occlusion. Wolford et Galiano [14] ont propos�e unem�ethode simplifi�ee de montage des mod�eles sur articulateuren reportant sur une table de montage l’orientation du pland’occlusion, analys�ee sur la t�el�eradiographie de profil dupatient.

Technique manuelle de simulation et der�ealisation des goutti�eres

Partant du constat que la simulation chirurgicale et lar�ealisation des goutti�eres sont des �etapes de traitementextremement importantes qui n�ecessitent un temps der�ealisation cons�equent, nous avions pour objectifs d’obtenirune pr�ecision de simulation et une qualit�e de fabrication aumoins �equivalentes aux m�ethodes traditionnelles.

�Elaboration et fabrication d’un split-cast double

Nous avons cr�e�e informatiquement deux plaquettes permet-tant de simuler les d�eplacements des mod�eles de facon sim-ple, extremement pr�ecise et reproductible. Les dessins ont �et�er�ealis�es a l’aide d’un logiciel de conception assist�ee par ordi-nateur (CAO) afin de cr�eer les images d’objets en 3D.



Our apparatus consisted of two small plates which could beadapted to any commercially available articulator and whichallowed us to simulate advancement/setback movements inthe sagittal plane, and rotation/derotation in the transversedimension.

The sagittal simulation plate

The following characteristics were required of the platelet:— reusable;— easy to use;— needing little plaster handling;— direct reading of amount of movement;— self-retaining in order to dispense with bonding wax.To meet these requirements, we designed a plate with milli-metric graduations and two self-retaining sagittal grooves (Fig.5). In this way, a plaster model mounted on the plate can slidesagittally and be fixated, and the amount of displacement canbe read directly on the graduated scale.

The transverse simulation plate

Requirements were the same as for the sagittal simulationplate. The plate needed to enable rotation/derotation of themodels.Thus, we designed a plate, which was graduated in millimeterswith a central round retainer lug about which the model couldrotate (Fig. 6).In order to combine the displacement readings from bothplates, we fitted them together tightly in order to ensure bothunits were held firm and remained complementary. Thisallowed us to integrate the sagittal and transverse displace-ments by sliding the transverse simulator plate along thesagittal plate (Fig. 7).

[(Fig._5)TD$FIG]

Fig. 5: Sagittal displacement plamillimeters.Fig. 5 : Plaquette de d�eplacement sa

les millim�etres.


Notre syst�eme se compose de deux plaquettes, adaptablessur l’ensemble des articulateurs du march�e, permettant desimuler les mouvements d’avanc�ee/recul dans le sens sagit-tal, et de rotation/d�erotation dans le sens transversal.

La plaquette de simulation sagittale

Ses pr�erequis �etaient les suivants :— r�eutilisable ;— simple d’utilisation ;— n�ecessitant peu de manipulations de platre ;— lecture directe de l’amplitude des d�eplacements ;— syst�eme auto-r�etentif pour se passer de cire collante.Pour r�epondre a ces imp�eratifs, nous avons dessin�e une pla-quette comportant des graduations millim�etriques, avec deuxrainures sagittales auto-r�etentives (Fig. 5). Ainsi, un mod�eleen platre mont�e « dessus » peut coulisser dans le sens sagit-tal, etre retenu, et le d�eplacement peut etre appr�eci�e par lec-ture directe des graduations.

La plaquette de simulation transversale

Ses pr�erequis �etaient identiques a ceux de la plaquette desimulation sagittale. Elle doit permettre les rotations/d�erotations des mod�eles.Nous avons donc dessin�e une plaquette gradu�ee tous lesmillim�etres, avec un ergot central rond et r�etentif, permettantla rotation du mod�ele directement dessus (Fig. 6).Afin de pouvoir cumuler les d�eplacements propos�es par cesdeux plaquettes, nous avons fait en sorte qu’elles s’emboıtentintimement, afin d’assurer a la fois r�etention etcompl�ementarit�e des deux �el�ements. Ainsi, nous pouvonscombiner les d�eplacements sagittaux et transversaux par glis-sement de la plaquette de simulation transversale sur la pla-quette sagittale (Fig. 7).

te, grooved and graduated in

gittale, rainur�ee et gradu�ee tous

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[(Fig._6)TD$FIG]

Fig. 6: Transverse simulation plate allowing model rotation.Fig. 6 : Plaquette de simulation transversale, permettant la rotation

des mod�eles.

[(Fig._7)TD$FIG]

Fig. 7: Displacement of the transverse plate (in blue) on the sagittal plate (in orange).Fig. 7 :D�eplacement de la plaquette transversale (en bleu) sur la plaquette sagittale (en orange).

Serge DAHAN et al.

Management of the vertical dimension has not been incorpo-rated into the two plates. This problem can be overcome either:— by using an appliance such as the Artist� articulator byAmann Girrbach which allows precise control over the verticaldimension;— or by using plates intermediary between the sagittal andtransverse plates and calibrated according to the movementsto be recorded.

Manufacturing the plates

After creating the 3D CADCAM design, we used a 3D printerto roll out the platelets layer after layer. The material chosenfor this operation was an ABS resin. ABS resins provide one ofthe finest blends of resin and elastomer and offer excellentqualities (Fig. 8). The initials ABS stand for acrylonitrile,butadiene and styrene, the three monomers composing thechemical formula. The main properties of these resins are theirbreaking tenacity, shock resistance and surface hardness. Aclinical study is described to illustrate the use of these platesin surgical simulation.

Surgical simulation

Case study: Simulation of a 6 mmmaxillary advancement withrecentering of the interincisal midline (Figs. 9–14).

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La gestion du sens vertical n’est pas incorpor�ee dans cesplaquettes. Deux solutions existent pour pallier ce probl�eme :— l’utilisation d’un articulateur permettant la gestion fine dusens vertical, tel l’articulateur Artist� de Amann Girrbach ;

— l’utilisation de plaquettes calibr�ees en fonction du mouve-ment a effectuer, interm�ediaires entre les plaquettes sagittaleset transversales.

Fabrication des plaquettes

Apr�es la conception en 3D a l’aide d’un logiciel informatique,nous avons fait r�ealiser a l’aide d’une imprimante 3D, couchepar couche, le montage des plaquettes. Le choix du mat�eriaupour les r�ealiser s’est pos�e sur une r�esine ABS. Les r�esinesABS repr�esentent l’un des m�elanges les plus pr�ecieux der�esine et d’�elastom�ere et elles pr�esentent d’excellentespropri�et�es provenant de cette alliance (Fig. 8). Le sigle ABSest compos�e des initiales des trois monom�eres de baseutilis�es pour leur pr�eparation : l’acrylonitrile, le butadi�ene etle styr�ene. Leurs propri�et�es fondamentales sont la t�enacit�e, lar�esistance aux chocs et la duret�e superficielle. L’utilisation deces plaquettes pour la simulation chirurgicale est illustr�eedans un cas clinique.

Simulation chirurgicale

Cas clinique : simulation pour une avanc�ee maxillaire de6 mm avec recentrage du milieu inter-incisif (Fig. 9–14).


[(Fig._8)TD$FIG]

Fig. 8: The sagittal and transverse plates, both made with ABS resin.Fig. 8 : Les deux plaquettes sagittale et transversale fabriqu�ees en r�esine ABS.

[(Fig._9)TD$FIG]

Fig. 9: a, b: presurgery articulator mounting of the malocclusion. The double split-cast ismounted on the maxilla ready for displacement simulation.Fig. 9 : a, b : montage sur articulateur de la malocclusion avant chirurgie. Le split-cast double est

mont�e au maxillaire afin de r�ealiser la simulation de son d�eplacement.


Manufacturing splints in photocurable resin

Once simulation is complete using the plates and the modelshave been insulated with separating varnish, a photocurabledimethacrylate resin (e.g. Triad VLC� by Dentsply) plate isplaced between the models and is fashioned using a finger or aspatula. Excess is easily eliminated on the buccal and lingualsides as the plate remains malleable until it has been light-cured. The plate + models unit is then placed in the photo-curing oven (Triad 2000� by Dentsply) for 3 minutes (Fig. 15).The maxillary model is then removed in order to light-cure theimpression of the occlusal surfaces for 3 minutes. The reverseoperation is then conducted to cure the mandibular impres-sion. Total photocuring time is approximately 10 minutes.


R�ealisation des goutti�eres en r�esinephotopolym�erisable

Apr�es avoir r�ealis�e la simulation a l’aide des plaquettes et isol�eles mod�eles avec du vernis s�eparateur, une plaque de r�esinedim�ethacrylate photopolym�erisable (type Triad VLC� deDentsply) est interpos�ee entre les mod�eles et faconn�ee audoigt ou avec une spatule. Les exc�es sont facilement �elimin�esdu cot�e vestibulaire et lingual, car la plaque est dans un �etatplastique tant qu’elle n’est pas polym�eris�ee. L’ensemble pla-que + mod�eles est alors pass�e au four a polym�eriser (mod�eleTriad 2000� de Dentsply) pendant trois minutes (Fig. 15). Onretire ensuite le mod�ele maxillaire pour polym�eriserl’empreinte des faces occlusales pendant trois minutes, eton fait ensuite l’inverse pour polym�eriser l’empreinte de lamandibule. Le temps total de polym�erisation est doncd’environ 10 minutes.

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[(Fig._10)TD$FIG]

Fig. 10: a, b: derotation of the maxilla, evidenced by the landmark on the plaster.Fig. 10 : a, b : d�erotation du maxillaire, objectiv�ee par le rep�ere r�ealis�e sur le platre.

[(Fig._11)TD$FIG]

Fig. 11: “Impression” of the transverse plate on the base of theplaster to allow the model to rotate on the plate.Fig. 11 : « Empreinte » de la plaquette transversale dans l’intrados du

platre, permettant la rotation du mod�ele sur la plaquette.

52 International Orthodontics 2011 ; 9 : 42-62

Serge DAHAN et al.

[(Fig._12)TD$FIG]

Fig. 12: a, b: derotation of the maxilla in frontal view. Note the recentering of the interincisalmidlines.Fig. 12 : a, b: d�erotation du maxillaire, en vue de face. Observez le recentrage des milieux inter-

incisifs.

[(Fig._13)TD$FIG]

Fig. 13: a, b: after derotation of the model, the model and plate are glided forwards on thegrooves along the middle of the sagittal simulation plate to obtain 6 mmmaxillary advancement.Fig. 13 : a, b: apr�es la d�erotation du mod�ele, on fait glisser le mod�ele et la plaque vers l’avant,

grace a la glissi�ere pr�esente dans la plaque de simulation sagittale, pour r�ealiser une avanc�ee de

6 mm du maxillaire.


Once curing is complete, the splint is rough ground and thenpolished in order to remove any sharp edges (Fig. 16). It needsto be as thin as possible in order to avoid interference duringthe operation while preserving sufficient thickness to remainrigid and not deform before or during surgery. An averagethickness of 2 mm would appear to be a satisfactory compro-mise between thinness and rigidity [15]. The splint may beperforated in places, notably in the anterior region, but this isof no consequence.

Dimethacrylate resin offers numerous advantages:— very accurate registration of occlusal surfaces;


Apr�es polym�erisation compl�ete, la goutti�ere est d�egrossie puispolie a la fraise, afin d’�eliminer toute arete (Fig. 16). Elle doitetre la plus fine possible afin de ne pas gener lors de l’op�era-tion, mais doit quand meme conserver une �epaisseur suffi-sante pour etre rigide et ne pas se d�eformer avant ou pendantla chirurgie. Une �epaisseur moyenne d’environ 2 mm sembleun bon compromis entre finesse et rigidit�e [15]. Il est possibleque la goutti�ere soit perc�ee par endroits du fait de l’indentation,notamment au niveau ant�erieur, ce qui ne pose aucunprobl�eme.La r�esine dim�ethacrylate pr�esente de nombreux avantages :— bonne pr�ecision dans l’enregistrement des facesocclusales ;

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[(Fig._14)TD$FIG]

Fig. 14: a, b: simulation of 6 mm maxillary advancement using the slide grooves.Fig. 14 : a, b : simulation d’une avanc�ee maxillaire de 6 mm grace au syst�eme de glissi�ere.

[(Fig._15)TD$FIG]

Fig. 15: TRIAD 2000� photocuring oven with the models andsplint.Fig. 15 : Four a polym�eriser TRIAD 2000� avec les mod�eles et la

goutti�ere.

Serge DAHAN et al.

— good biocompatibility and mucosal tolerance;— no particular or unpleasant taste for the patient;— fairly inexpensive material;— the splint can be autoclaved prior to surgery.

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— bonne biocompatibilit�e et tol�erance muqueuse ;— pas de gout particulier ou d�esagr�eable pour le patient ;— mat�eriau assez peu couteux ;— la goutti�ere peut etre autoclav�ee avant la chirurgie.


[(Fig._16)TD$FIG]

Fig. 16: Intermediary splint in photocurable resin.Fig. 16 : Goutti�ere interm�ediaire en r�esine photopolym�erisable.


Splint simulation and manufacture are rapid processes thanksto the new technique and the use of new materials.Consequently, it is very possible to considerably reduce theinterval between impression-taking and surgery since the lab-oratory stages are no longer required.

It is advisable to see the patient the day before the procedurein order to try the splint in the mouth to ensure perfect fit onboth occlusal surfaces. By reducing the time needed to man-ufacture the splints, only one clinical session is needed withthe patient, two or three days prior to surgery. During thisappointment, the practitioner can take impressions, makethe plaster casts and mount them on the simulator, performthe surgical simulation and manufacture the splints, and thentry them in the patient’s mouth (Fig. 17).

Computer-assisted simulation and splintmanufacturing technique

The advances in IT and scanning technologies have providednew tools which dispense with physical models [16–19].

Impression processing

The alginate impression-taking stage remains unchanged. Theonly new feature is the need for non-metal impression-trays asmetal trays deform the scans. The inter-maxillary relationshipis registered using wax or silicone.

The impressions are then dispatched to the laboratory wherethey are sorted, labeled and placed on racks for scanning in a


La simulation et la r�ealisation de la goutti�ere �etant des gestesrapides a effectuer grace a cette nouvelle technique et a l’uti-lisation de nouveaux mat�eriaux, il est tout a fait envisageablede r�eduire au maximum les d�elais entre la prise d’empreinteset la chirurgie, car nous pouvons nous affranchir des �etapesde laboratoire.Il est conseill�e de revoir le patient la veille de l’intervention afinde r�ealiser l’essayage de la goutti�ere en bouche pour v�erifierson adaptation parfaite sur les faces occlusales. Le fait der�eduire le temps de r�ealisation des goutti�eres nous permetd’envisager une seule s�eance clinique avec le patient, deuxou trois jours avant l’intervention, au cours de laquelle nousr�ealisons la prise d’empreintes, la coul�ee en platre et le mon-tage sur simulateur, la simulation chirurgicale et la r�ealisationdes goutti�eres, puis l’essayage en bouche (Fig. 17).

Technique de simulation et de r�ealisation desgoutti�eres assist�ees par ordinateur

L’essor des technologies informatiques et scanner a permis led�eveloppement de nouveaux outils permettant de se passerde mod�eles physiques [16–19].

Traitement des empreintes

L’�etape de la prise d’empreintes a l’alginate est inchang�ee. Laseule particularit�e est la n�ecessit�e d’utiliser des porte-empreintes non m�etalliques, car les porte-empreintesm�etalliques ne passent pas dans le scanner. La relation inter-maxillaire est prise a l’aide d’une cire ou d’un silicone.Les empreintes sont ensuite envoy�ees au laboratoire ou ellesseront tri�ees, �etiquet�ees et ins�er�ees dans des racks pour etre

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[(Fig._17)TD$FIG]

Fig. 17: Mandibular splint try-in.Fig. 17 : Essayage de la goutti�ere a la mandibule.

[(Fig._18)TD$FIG]

Fig. 18: a, b: 3D molds obtained from scans of alginate impressions.Fig. 18 : a, b : moulages 3D obtenus apr�es scannage des empreintes a l’alginate.

Serge DAHAN et al.

64 array CT scan providing final spatial resolution (precision)of less than 20 mm.The DICOM image files obtained by scanner acquisition arethen processed by the laboratory in order to obtain a 3Dreconstruction of the models in occlusion (Fig. 18). The resultcan be viewed using software provided by the laboratory.

Computer-assisted virtual surgical simulation

We used Model Viewer� software from the Ortho-Conceptlaboratory to perform surgical simulation on the models.Having determined the initial position (with the molds in“occlusion” in centric relation), we can displace the modelsvery precisely in the different directions of space in order to

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scann�ees dans un scanner m�edical a 64 barrettes, fournissantune r�esolution spatiale finale (pr�ecision) inf�erieure a 20 mm.Les fichiers images DICOM qui r�esultent de l’acquisition scan-ner sont ensuite trait�es par le laboratoire afin d’obtenir unereconstruction tridimensionnelle des mod�eles en occlusion(Fig. 18). Le r�esultat peut etre visualis�e a l’aide d’un logicielfourni par le laboratoire.

Simulation chirurgicale virtuelle informatis�ee

Nous avons utilis�e le logiciel Model Viewer� du LaboratoireOrtho-Concept, afin de r�ealiser la simulation chirurgicale surles mod�eles. En effet, a partir d’une position de d�epartpr�ed�etermin�ee (les moulages en « occlusion » de relationcentr�ee), nous pouvons d�eplacer les mod�eles dans les



achieve the different movements needed to simulate the sur-gical procedure.

A scrolling menu allows the practitioner to select the amountof movement (increments ranging from 0.1 to 5 mm) while agraphic menu gives access to the required view, whetherfrontal or sagittal.As a result, movements can be made in all three directions ofspace:— in the sagittal dimension: advancement/retraction, roll for-ward / roll back (autorotation);— in the vertical dimension: impaction/ disimpaction (differ-ential or not), lowering/raising parallel to the occlusal plane;— in the transverse dimension: rotation to the right/left, trans-lation to the right/left.In this way, simulations can be made both easily and quicklyon the molds using indications selected by the surgeon for thedifferent movements to be performed. The deltas supplied bythe software indicate the range of movement in millimeters inthe three directions of space. Once the simulation has beendone on the models, we lock their relative positions asrequired with a view to manufacturing an intermediate and/or final splint (Fig. 19).This simulation stage is, of course, performed by the ortho-dontist in accord with the maxillofacial surgeon. One of thebenefits of using this software is that it greatly facilitatescommunication between the different members of the treat-ment team. This is particularly useful when orthodontist andsurgeon are separated by long distances as they can quiteeasily perform simulations together by computer andexchange comments, and even make “live” modifications.

Another advantage is related to communications with thelaboratory. Once the position of the models has been lockedand registered, the file can be transferred electronically to thelaboratory which then receives the simulation exactly as we

[(Fig._19)TD$FIG]

Fig. 19: Interface and details of theachieve virtual displacement of theFig. 19 : Interface et d�etails du lo

d�eplacer virtuellement les mod�eles.


diff�erents sens de l’espace, de facon tr�es pr�ecise, afin der�ealiser tous les mouvements n�ecessaires pour simuler unechirurgie.Un menu d�eroulant permet de choisir la pr�ecision de l’ampli-tude du mouvement a r�ealiser (par paliers de 0,1 a 5 mm), etun menu graphique nous laisse libre de s�electionner lacommande a r�ealiser, en vue frontale ou en vue sagittale.Il est ainsi possible d’effectuer des mouvements dans les troissens de l’espace :— dans le sens sagittal : avanc�ee/recul, enroulementant�erieur (autorotation) ou post�erieur ;— dans le sens vertical : impaction/�epaction diff�erentielle ounon, abaissement/�el�evation parall�ele au plan d’occlusion ;— dans le sens transversal : rotation droite/gauche, transla-tion droite/gauche.Il est ainsi tr�es ais�e et rapide de r�ealiser une simulation sur lesmoulages, a partir des indications d�ecid�ees avec le chirurgienpour les diff�erentsmouvements a r�ealiser. Les deltas exprim�essur le logiciel correspondent a l’amplitude en millim�etres desd�eplacements, dans les trois sens de l’espace. Une foiseffectu�ee la simulation sur les mod�eles, nous verrouillons leurposition relative dans la situation souhait�ee, en vue de lar�ealisation d’une goutti�ere interm�ediaire et/ou finale (Fig. 19).Cette �etape de simulation est bien entendu r�ealis�ee parl’orthodontiste en accord avec le chirurgien maxillo-facial.Un des int�erets de l’utilisation de ce logiciel est qu’il permetun dialogue tr�es ais�e entre les diff�erents acteurs du traitement.C’est notamment particuli�erement int�eressant lorsqu’il existeune distance importante entre l’orthodontiste et le chirurgien,car ils peuvent tr�es bien r�ealiser les simulations ensemblepar ordinateur et s’�echanger leurs remarques, voire faire desmodifications en direct.Un autre int�eret se trouve dans la communication avec lelaboratoire. En effet, une fois la position des mod�elesverrouill�ee et enregistr�ee, il suffit de transmettre le fichierde facon �electronique au laboratoire pour qu’il r�ecup�ere la

Model Viewer� software used tomodels.giciel Model Viewer� servant a

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Serge DAHAN et al.

planned it and will manufacture it to match the position cho-sen and validated by ourselves.

Computer-assisted splint design

CADCAM software is used to produce the 3D splint design.

The principle is to begin with a “blank” splint, i.e., one that istotally smooth and standardized, for storage in the softwarememory. From this, we made several splint shapes based onthe different arch shapes described by orthodontic wiremanufacturers.The blank was also standardized to fit the majority of surgicalsituations in terms of thickness and stiffness. The standardblank is 1.5 mm thick in the anterior segment and 4 mm in theposterior (Fig. 20).

The shape and thickness of the blanks can, of course, be easilyadapted to fit all clinical situations.

The virtual models are memorized along with the simulation oftheir relative position. They take the form of 3-dimensionalcoordinates, which define them within an orthonormal land-mark. If problems arise at this stage of splint design, assis-tance can be sought from the prosthetist who can, for instance,slightly separate the occlusion of the two models in order toallow sufficient splint thickness.The blank splint which best matches the arch shape is thenloaded in the memory and inserted between the two models(Fig. 21).It then suffices to have the software create a “negative” of themodels on blank splints in order to obtain a dentulous splint.To do this, the different molds are taken with their correspond-ing splints and any overlap is eliminated. This processinvolves a Boolean subtraction of one object from another:object A (the mold) removes from object B (the splint) the

[(Fig._20)TD$FIG]

Fig. 20: Blank splint memorizedobject bank.Fig. 20 : Goutti�ere en « blank » m�em

du logiciel de CAO 3D.

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simulation telle que nous l’avons voulue. Il r�ealisera ainsi lagoutti�ere selon une position choisie et valid�ee par nos soins.

Conception des goutti�eres assist�ee par informatique

Un logiciel de CAO est utilis�e afin de r�ealiser le dessin 3D desgoutti�eres.L’id�ee est de partir d’une goutti�ere en « blank », c’est-a-diretotalement lisse, standardis�ee, qui est gard�ee en m�emoiredans le logiciel. Nous avons r�ealis�e plusieurs formes de gout-ti�eres a partir des diff�erentes formes d’arcades usuellementd�ecrites par les fabricants de fils orthodontiques.Une standardisation de l’�epaisseur des goutti�eres en« blank » a permis de s’adapter a la majorit�e des situationscliniques, afin de respecter des crit�eres de finesse et derigidit�e. Elle mesure 1,5 mm dans sa portion ant�erieure, et4 mm dans sa portion post�erieure (Fig. 20).Bien entendu, la forme et l’�epaisseur de la goutti�ere en« blank » peuvent etre modul�ees ais�ement pour s’adaptera toutes les situations cliniques.Les mod�eles virtuels sont charg�es en m�emoire avec la simu-lation de leur position relative. Il s’agit en fait de coordonn�eestridimensionnelles qui les d�efinissent dans un rep�ereorthonorm�e. Si des probl�emes existent a ce niveau-la de laconception des goutti�eres, le proth�esiste peut encore interve-nir, pour par exemple s�eparer l�eg�erement l’occlusion de deuxmod�eles afin d’avoir une goutti�ere d’�epaisseur suffisante.La goutti�ere en « blank » correspondant le mieux a la formed’arcade est alors charg�ee enm�emoire et interpos�ee entre lesmod�eles (Fig. 21).Il suffit alors de faire r�ealiser au logiciel le « n�egatif » desmod�eles dans la goutti�eres en « blank » afin d’avoir une gout-ti�ere indent�ee. Pour cela, on prend les objets deux a deux,c’est-a-dire unmoulage avec la goutti�ere, et l’on supprime tousles �el�ements qui se chevauchent. Il s’agit d’une soustractionbool�eenne entre deux objets : l’objet A (le moulage) enl�eve

in the 3D CADCAM software

oris�ee dans la banque d’objets


[(Fig._21)TD$FIG]

Fig. 21: Blank splint placed between the two models.Fig. 21 : Goutti�ere en « blank » interpos�ee entre les deux mod�eles.

[(Fig._22)TD$FIG]

Fig. 22: a, b: overlap of the two objects, the splint and the mold, and the result of the Booleansubtraction designed to achieve virtual indentation of the splint.Fig. 22 : a, b : chevauchement des deux objets, la goutti�ere et le moulage, et r�esultat de la

soustraction bool�eenne visant a indenter virtuellement la goutti�ere.


“matter” that they have in common. Themold has been used asa “tool” in order to “indent” the splint (Fig. 22).

This operation is performed twice, once for each splint, inorder to achieve indentations on both sides of the splints.The result is an image of the desired surgical splint, anindented 3D object reproducing the occlusion selected duringthe computerized surgical simulation

Computer-assisted splint manufacture

In order to produce a “hard” version of a splint, we need toconvert the computerized data for the 3D splint into data thatcan be read by a machine. The 3-dimensional object is thenbroken down into a series of layers – 120 bi-dimensionallayers in all for surgical splints (Fig. 23) – which will besuperimposed to form a 3-dimensional object. Each layer isroughly 0.3 mm in thickness, thus allowing an excellent levelof accuracy during splint manufacture.

The next stage of splint manufacture is performed by a 3Dprinter which builds up layer upon layer of resin in order toproduce the 3-dimensional object. The design of the 120


a l’objet B (la goutti�ere) la « mati�ere » qu’ils ont en commun.Le moulage a �et�e utilis�e comme « outil » pour « creuser » lagoutti�ere (Fig. 22).On r�ealise l’op�eration deux fois, une pour chaque moulage,afin d’avoir les indentations des deux cot�es sur les goutti�eres.Apr�es avoir r�ealis�e cette op�eration, nous obtenons donc unobjet 3D repr�esentant la goutti�ere indent�ee selon l’occlusionsouhait�ee lors de la simulation chirurgicale informatique : ils’agit de l’image de notre goutti�ere chirurgicale.

Fabrication des goutti�eres assist�ee par informatique

Afin de pouvoir produire une goutti�ere « en dur », il estn�ecessaire de traduire les donn�ees informatiques de la gout-ti�ere 3D en donn�ees exploitables par une machine. L’objet entrois dimensions est alors d�ecompos�e en une succession decouches ou strates (layers en anglais). Dans le cas des gout-ti�eres chirurgicales, il y a un total de 120 couches bidimen-sionnelles cr�e�ees (Fig. 23), qui vont se superposer pour for-mer un objet en trois dimensions. Chaque couche a une�epaisseur d’environ 0,3 mm, ce qui procurera une excellentepr�ecision lors de la production de la goutti�ere.La production des goutti�eres sera ensuite confi�ee a une impri-mante 3Dqui vamonter couche par couche de la r�esine afin deproduire l’objet en trois dimensions. Le dessin des 120

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[(Fig._23)TD$FIG]

Fig. 23: Conversion of the 3D splint into a series of very fine layers.Fig. 23 : Transformation de la goutti�ere en 3D en succession de couches de tr�es faible �epaisseur.

Serge DAHAN et al.

layers is transferred to the printer control center which pro-cesses them one after another. A product is placed between thedifferent layers “drawn” by the printer to bond them together.

No intervention on the part of the practitioner is required fromthe moment the manufacturing process is set in motion.Moreover, the machine can produce several splints at the sametime, thus boosting productivity.The 3D printer can also project tiny wax bubbles in order toproduce a mock-up which can later be cast in resin after firingin a dental flask.In this latter case, two types of wax are used. One is red (Fig.24) and fills the empty spaces in the splint while acting as acasing. This wax is easily eliminated at moderate temperatures(35 �C). The second is green, extremely hard and resistant atmuch higher temperatures and will constitute the wax mock-up of the future splint.

If wax is used to make the mock-up splint, it is then placed in adental flask to obtain a splint in the material of one’s choice,even a flexible or elastic material such as polyvinyl siloxane.Alternatively, the splint can be made directly out of resinusing the printer. The splint will then be immediately readyfor use and require no finishing or additional polishing as thesurface will be faultless (Fig. 25). The resin used to make thesplint is extremely tough and deformation-resistant and can beautoclaved prior to surgery.

[(Fig._24)TD$FIG]

Fig. 24: a, b: the splint is mounted in a successi(same principle as an ink-jet printer: tiny wax buFig. 24 : a, b : la goutti�ere est mont�ee par couch

projet�ee (meme principe qu’une imprimante a jet d

la buse de l’imprimante).

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couches est envoy�e au centre de controle de l’imprimante quiva les traiter l’une apr�es l’autre. Entre chaque couche« dessin�ee » par l’imprimante, un produit permettant la liaisonentre les diff�erentes strates est d�epos�e.Aucune intervention de notre part n’est n�ecessaire a partir dumoment ou la fabrication est lanc�ee. De plus, la machine peutproduire plusieurs goutti�eres simultan�ement, ce qui en aug-mente la productivit�e.L’imprimante 3D peut projeter �egalement des petites bulles decire, afin de r�ealiser une maquette qui sera ensuite trans-form�ee en r�esine apr�es mise en moufle.Dans ce cas-la, elle utilise deux types de cires : une de couleurrouge dans nos illustrations (Fig. 24), qui remplira les vides dela goutti�ere et servira de « coffrage », et qui s’�eliminera facile-ment a temp�erature mod�er�ee (35 �C), et une cire de couleurverte, tr�es dure, qui r�esiste a des temp�eratures beaucoup plus�elev�ees, et qui formera la maquette en cire de la futuregoutti�ere.Si l’on fait r�ealiser lamaquette de la goutti�ere en cire, on pourraensuite la mettre en moufle et r�ealiser la goutti�ere dans lemat�eriau que l’on souhaite, meme un mat�eriau souple ou�elastique de type polyvinyle siloxane, ou bien l’on peut fairer�ealiser la goutti�ere par l’imprimante directement en r�esine. Lagoutti�ere sera alors imm�ediatement utilisable, sans retoucheou polissage suppl�ementaire, son aspect de surface �etantimpeccable (Fig. 25). La r�esine utilis�ee pour la goutti�ere estextremement r�esistante et peu d�eformable. Elle peut etrepass�ee a l’autoclave avant l’intervention chirurgicale.

on of 0.3 mm layers, here using projected waxbbles are ejected from the printer nozzles).es successives de 0,3 mm a l’aide ici de cire

’encre: de tr�es petites bulles sont �eject�ees par


[(Fig._25)TD$FIG]

Fig. 25: Resin splint immediately following print-out and ready foruse by the surgeon.Fig. 25 :Goutti�ere en r�esine, directement apr�es impression, utilisable

imm�ediatement par le chirurgien.


Conclusion

Splints for use in ortho-surgery have proven their worth timeand again. They supply an essential feature of the maxilla-facial procedure, guaranteeing both the surgeon’s comfort andprecision.While previously-developed techniques permit surgical sim-ulation in all three dimensions of space, they also fall short onprecision. The creation of a novel simulation tool which can beadapted to virtually all articulators has enabled us to improveour precision and, above all, save chair time, by reducing thenumber of steps required by simulation. The use of photocur-able resins for splint fabrication has also allowed us toenhance accuracy while reducing the time spent on this oper-ation. The average time needed for simulation and making thesplints has been cut from 2 h 30 to 45 minutes (including thecasting of the plaster for the models). Moreover, once themolds are mounted on the articulator using this system, theycan be dismounted and moved as required, thus allowing us tomake as many simulations as necessary to adjust the move-ments in agreement with the surgeon. They also facilitatecommunication with the patient who is able to preview thesurgical displacements to be performed. Tests and simulationscan be conducted directly on the models.

The second innovation – and here we can claim a majoradvance – involves the use of IT. Current technology nowenables us to achieve simulations, which are at once extremelyprecise, easy to perform, dematerialized, capable of beingmade remotely by orthodontist and surgeon and in association


Conclusion

L’utilit�e des goutti�eres pour la r�ealisation des traitementsortho-chirurgicaux a �et�e maintes fois prouv�ee. C’est un�el�ement essentiel, garant du confort et de la pr�ecision du gesteop�eratoire du chirurgien maxillo-facial.Les techniques pr�ec�edemment d�evelopp�ees permettent lasimulation chirurgicale dans les trois sens de l’espace maismanquent de pr�ecision. L’�elaboration d’un nouvel outil desimulation, adaptable sur la quasi-totalit�e des articulateurs,nous a permis de gagner en pr�ecision et surtout en tempsde travail, en r�eduisant les manipulations n�ecessaires a lasimulation. L’utilisation de r�esines photopolym�erisables pourr�ealiser les goutti�eres nous a �egalement permis de gagner dutemps et de la pr�ecision. Le temps moyen de simulation etd’�elaboration des goutti�eres est ainsi pass�e de 2 h 30a 45 minutes (en tenant compte de la coul�ee du platre desmod�eles). De plus, une fois les moulages mont�es sur articu-lateur a l’aide de ce syst�eme, ils sont d�emontables etd�eplacables a volont�e, ce qui nous permet de r�ealiser autantde simulations que n�ecessaire, d’ajuster les mouvementsavec le chirurgien, mais aussi de communiquer avec le patienten lui montrant les d�eplacements chirurgicaux qui vont etreeffectu�es. Nous pouvons r�ealiser des tests et des simulationsen direct sur les mod�eles.La seconde innovation, et cette fois nous pouvons parlerd’�evolutionmajeure, consiste a utiliser l’informatique. En effet,la technologie actuelle nous permet d’obtenir une simulationextremement pr�ecise, tr�es rapide a effectuer, d�emat�erialis�ee,r�ealisable a distance pour l’orthodontiste ou le chirurgien,

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Serge DAHAN et al.

with a particularly precise splint manufacturing process.Other techniques using cranial scans have also been devel-oped but, for the present, they are much more complex to useand are very costly. They should be reserved for the rareextreme cases, which cannot be resolved using the tools wehave designed.

Conflict of interest

None

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associ�ee a une fabrication de goutti�eres elle aussi particuli�ere-ment pr�ecise. Des techniques a partir de scanner du crane dupatient ont �egalement �et�e d�evelopp�ees, mais elles sont pour lemoment beaucoup plus complexes a r�ealiser et tr�es on�ereuses.On les r�eservera aux rares cas extremes qui ne trouvent pasleur solution avec les outils que nous avons d�evelopp�es.

Conflit d’int�eret

Aucun.

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Documents

Nouveaux protocoles d’élaboration des gouttières chirurgicales dans les traitements orthodontico-chirurgicaux