Les Céramiques Dentaires – Prothèse Dentaire

Les Céramiques Dentaires – Prothèse Dentaire

Introduction

Le terme céramique provient de « keramos », mot grec signifiant argile. La céramique correspond à un matériau inorganique, fragile, et mis en forme à haute température à partir d’une poudre dont la consolidation se fait par frittage, cristallisation ou prise d’un liant hydraulique.

En odontologie, les céramiques sont essentiellement employées dans les restaurations prothétiques, mais également en implantologie et en orthodontie.

Les céramiques sont un type de verre obtenu par la fusion d’oxydes métalliques à haute température qui deviennent solides à température ambiante. Les céramiques dentaires sont des matériaux de structure composite comprenant une structure vitreuse appelée matrice de verre renforcée par différentes phases cristallines. La phase cristalline accroît la résistance et réduit les fractures.

Ces matériaux sont soumis à deux types de défauts, sources de leur fragilité :

• Des défauts de fabrication (inclusion de porosités lors de l’élaboration).
• Des défauts de surface (différence de contraction entre les deux phases vitreuse et cristalline lors du refroidissement) et aussi des défauts de surface liés aux meulages lors de l’élaboration.

Définitions

La Céramique

C’est un composé minéral fabriqué qui présente une structure biphasée constituée par une phase vitreuse et une phase cristalline dispersée dans le verre (cette dernière phase augmentant les propriétés mécaniques du verre en rendant plus difficile la propagation des fissures préexistantes).

Porcelaine

La porcelaine est une céramique contenant de l’argile sous forme de kaolin (aluminosilicate hydraté) et du feldspath (XOR

Céramiques Dentaires

Ce sont des matériaux composés à 99 % d’oxydes mis en forme par frittage en phase liquide ou solide. La plupart ont une structure biphasée de verre chargé (une phase vitreuse et une phase cristalline). Ce sont des matériaux fragiles.

Verre

Un verre est un composé minéral fabriqué à base de silice, qui possède une structure vitreuse désordonnée. Il est mis en forme par frittage et possède une grande stabilité chimique. Ce sont des matériaux fragiles : ils n’ont pratiquement aucune possibilité de déformation plastique.

Historique

Le matériau de base pour la poterie est l’argile, mais il existe des difficultés. Le principal problème dans le développement de la poterie est le choix de la température de cuisson des pots. La transformation de l’argile, d’une masse de particules individuelles liées entre elles par de l’eau, en un solide est appelé frittage.

Le processus est le suivant : lorsque la température atteint un niveau suffisamment élevé, les points de contact entre les particules individuelles fusionnent. À une température de 900 °C, les poteries cuites à cette température étaient et sont encore appelées terres cuites ; celles-ci étaient poreuses car le frittage n’est pas complet.

Petit à petit, des températures de fours plus élevées seront obtenues. Le secret de la porcelaine chinoise fut révélé en 1717, qui permit de connaître ses composants : kaolin, silice et feldspath. Le kaolin est un aluminosilicate hydraté, la silice sous forme de quartz, et le feldspath est un mélange d’aluminosilicates de sodium et de potassium.

Les applications dentaires de la porcelaine datent de 1774, lorsqu’un apothicaire français, Alexis Duchateau, inventa les premières prothèses totales entièrement en porcelaine. Il connaissait bien les qualités de la porcelaine : matériau imputrescible, inaltérable, facilement modelable, pouvant être maquillé et résistant. Cependant, il y avait de nombreux problèmes techniques de fabrication et des inconforts buccaux générés par l’importante contraction de la céramique à la cuisson, qui rendait les dentiers inadaptés à la taille réelle des maxillaires.

En odontologie, les céramiques sont essentiellement employées dans les restaurations prothétiques, mais également en implantologie et en orthodontie.

Classification des Céramiques

Classification Traditionnelle

Les céramiques sont classées en fonction de la température de frittage (température de “fusion” ou de “cuisson”) :

1. Haute fusion : 1289 à 1390 °C (dents artificielles des prothèses amovibles).
2. Moyenne fusion : 1090 à 1260 °C (jackets cuites sur platine).
3. Basse fusion : 870 à 1065 °C (émaillage couronnes céramométalliques).
4. Très basse fusion : 660 à 780 °C (depuis 1992) : émaillage du titane, émaillage d’alliage à haute teneur en or, réalisation d’éléments entièrement en céramique et de joints céramique-dent.

Classification Actuelle (Saadoun et Ferrari)

Les propriétés finales des prothèses en céramique résultent de la nature chimique du matériau et du procédé de mise en forme. La classification est basée sur :

• La composition chimique.
• La microstructure.
• Les procédés de mise en forme.

Classification selon la Composition Chimique

1. Céramiques feldspathiques : Ce sont les céramiques traditionnelles destinées à l’émaillage des coiffes céramométalliques. Les céramiques feldspathiques à haute teneur en cristaux de leucite ont une résistance mécanique améliorée et un coefficient de dilatation thermique augmenté.Composition :
   • La poudre est composée de grains de diamètre compris entre 4 et 100 μm.
   • Feldspath et feldspathoïdes composent la matrice vitreuse des céramiques et le quartz compose la charpente cristalline.
   • Oxyde d’aluminium (alumine, Al₂O₃).
   • Oxyde de silicium (silice, SiO₂) : 55 à 78 %.
2. Vitro-céramiques : Ce sont des matériaux mis en forme à l’état de verre puis traités thermiquement pour obtenir une cristallisation contrôlée et partielle. La phase vitreuse infiltrée de cristaux donne une meilleure résistance mécanique. Ces matériaux peuvent aujourd’hui servir à la fabrication de tous les types de restaurations (inlays/onlays, couronnes, facettes ou armatures céramiques). L’indication dépend du type de cristaux qui y sont infiltrés. Elles sont généralement usinées CAD/CAM à partir d’un bloc ou bien pressées en cylindre de manière similaire à la technique de la cire perdue pour les armatures en métal.Nous avons 2 types de vitro-céramiques :
   • Céramique renforcée aux cristaux de leucite : Empress.
   • Céramique renforcée aux cristaux de disilicate de lithium : IPS eMax.
3. Céramiques alumineuses : Leur constituant principal est l’alumine (Al₂O₃). On les distingue en fonction de la teneur en alumine :
   • 40 % : Jacket de Mac Lean.
   • 65 % : Cerestore®, Allceram®.
   • 85 % : Inceram®.
   • In-Ceram Alumina® : Standard.
   • In-Ceram Zirconia® : Plus résistante, composée d’alumine et de zircone (ZrO₂).
   • In-Ceram Spinelle® : Plus translucide et moins résistante, composée de MgAl₂O₄.
   • 98 % : Procera®.
4. Céramiques à base d’oxyde de zirconium (zircone) : Apparues plus récemment, ces matériaux possèdent des propriétés mécaniques très élevées. Elles ne possèdent pas de phase vitreuse, seulement des cristaux d’oxyde d’alumine ou d’oxyde de zircone condensés par frittage. Elles sont extrêmement résistantes mais complètement opaques. Elles doivent donc être maquillées d’une céramique cosmétique pour simuler une teinte naturelle. Leur mise en œuvre au laboratoire ne peut se faire que par usinage CAD/CAM ou CFAO (Conception et Fabrication Assistée par Ordinateur).La zircone, céramique à base de cristaux de dioxyde de zirconium (ZrO₂), est mise en œuvre par CFAO. De par ses propriétés mécaniques, la zircone peut être employée pour la confection de couronnes dans tous les secteurs et de bridges antérieurs.

Classification selon le Procédé de Mise en Forme

1. Avec armature métallique : Le rôle de ce support métallique est de renforcer la prothèse mécaniquement et de servir de support de cuisson, sur lequel la rétraction de frittage sera annulée grâce à la plasticité de la phase vitreuse à haute température.Cette armature peut être :
   • Une feuille d’or ou de platine brunie sur le MPU.
   • Une armature coulée en alliage précieux ou non précieux.
2. Sans armature métallique :
   • Cuisson sur revêtement : Presque toutes les céramiques peuvent être frittées sur un revêtement compatible.
   • Coulée et vitrocéramisation : Le procédé s’effectue comme pour les restaurations métalliques, par coulée à la cire perdue. Le traitement thermique de céramisation se fait dans un four programmé pendant 6 heures à une température finale de 1075 °C.
   • Injection :
     • À basse température.
     • À haute température : Empress® (Ivoclar).
   • Usinage :
     • CFAO directe : Sur fauteuil à l’aide d’une empreinte optique (onlay, inlay et couronne unitaire).
     • CFAO indirecte : Une empreinte est réalisée sur fauteuil de manière traditionnelle, puis le modèle de travail est réalisé par le prothésiste.

Classification selon la Microstructure

• Matrice vitreuse avec charges dispersées, ou matrice hautement voire totalement cristalline.

Propriétés Mécaniques des Céramiques

Les céramiques dentaires sont peu résistantes en traction et flexion et très résistantes en compression. Leur caractéristique principale est la rupture dite fragile, c’est-à-dire sans déformation plastique.

• Ténacité : C’est la résistance à la progression d’une fissure préexistante. Une ténacité élevée va permettre une importante pérennité de la prothèse céramique.

Propriétés Physiques

Thermiques

Les céramiques sont des isolants thermiques.

Optiques

Les rendus des diverses céramiques vont de l’opaque au transparent, avec des luminosités variables. La zircone Y-TZP possède une forte biocompatibilité, permet à la gencive marginale de venir se plaquer sur les limites de la restauration.

Électriques

Ce sont des isolants électriques.

Tableau des Propriétés

Matériau	Composition	Flexion (MPa)	Translucidité (Propriété optique)
Vitrocéramique	Céramique feldspathique + disilicate de lithium	350	+++
Céramique infiltrée Spinell	Oxyde d’alumine et de magnésium	350	+++
Céramique infiltrée Alumina	Oxyde d’alumine	500	+
Céramique infiltrée Zirconia	Oxyde d’alumine et de zircone (30 %)	700	–
Alumine de haute densité	Oxyde d’alumine	700	+
Zircone Y-TZP/HIP	Dioxyde de zirconium partiellement stabilisé par l’yttrium	1100	+/-

Conclusion

La vision de l’expansion de la dentisterie du futur s’exprime ainsi pour le cabinet et le laboratoire, elle s’appuie sur des céramiques de hautes performances, s’étend au choix de la teinte et au placement d’implants.

Les Céramiques Dentaires – Prothèse Dentaire

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