Biomécanique en implantologie

Biomécanique en implantologie

I-INTRODUCTION
Un implant et sa prothèse doivent être conçus, posés et équilibrés pour résister aux forces développées lors des fonctions occlusales et surtout lors des mouvements de parafonctions.

L’étude de la biomécanique permet de mieux comprendre la résistance du complexe implant / prothèse au sein de la cavité buccale.

II-DEFINITION

1. La Biomécanique
   C’est l’application de la mécanique à des systèmes biologiques, ce qui entraine la compréhension du fonctionnement biologique des êtres vivants d’une part et d’autre part une approche physique incluant l’analyse des contraintes.
   La biomécanique implantaire a pour objectif de comprendre et d’anticiper les comportements mécaniques (déformation, contrainte) des implants dentaires ostéointégrés et soumis à des forces. Cette compréhension est nécessaire Afin de cibler les causes des échecs, affiner l’indication implantaire et conduire à la réussite de ces traitements.
   L’utilisation grandissante des biomatériaux et leur intégration à l’organisme vivant, a conduit au développement d’outils tels que la modélisation numérique. Le principe est au départ utilisé dans le domaine de l’ingénierie et par la suite appliqué au domaine médical. Il présente un large champ d’application et permet la réalisation de tests précliniques de prothèse. Un modèle numérique s’appuyant sur les propriétés mécaniques de l’os maxillaire et mandibulaire et sa modélisation numérique serait intéressant dans les situations complexes de réhabilitation dentaire.
2. Une force : est une action ou une influence telle qu’une traction ou une pression qui, appliquée à un corps libre le déforme.
   Elle est exprimée en newton (N).
3. Une contrainte (stress) :
   La contrainte est la réponse interne d’un corps à l’application de forces extérieures, en pratique une contrainte est la force par unité de section appliquée à un corps qui résiste à une force extérieure.

On notera que les deux actions (force et contrainte) sont d’intensité égales mais de directions différentes ou de sens différent si l’on considère les deux vecteurs.

La force extérieure (par unité de mesure) est désignée par le terme de charge
La contrainte est exprimée $\mathrm{Kg} / \mathrm{cm} 2$ ou en newton par mètre carré $(1 \mathrm{~N} / \mathrm{m} 2=$ $1 \mathrm{~Pa}$ ), parfois en $\mathrm{N} / \mathrm{mm} 2$ (1 N/mm2 – 1 méga pascal ou MPa).

La biomécanique en implantologie repose sur l’étude de l’équilibre entre :
D’une part ta résistance du complexe implantaire à savoir:

• L’os : selon sa densité.
• L’implant et ses propriétés géométriques : le nombre; longueur , diamètre; type de connexion.
• La prothèse : type d’infrastructure, visserie, hauteur de l’ensemble pilier/prothèse.

Et d’autre part

III- BASES FONDAMENTALES EN BIOMECANIQUE IMPLANTAIRE :
La mise en place d’implants à pour objectif de supporter une restauration prothétique, l’unité implantaire se comporte différemment par rapport à l’unité dentaire.

L’absence de agament fait perdre aux implants osteo-ritogres la capacite d’amortissement et les mecanorecep teus parodontaux tres impliques dans la percepition et la regulation des forces occlusales.

1- Comparaison entre la Mobilité des dents et des implants :
Sur une dent : Dans le sens axial, elle peut varier de 25 à $100 \mu$, donc Il existe un effet d’amortissement et de stimulation osseuse.

Au niveau de l’implant : L’amplitude du déplacement est faible entre $3 \mu$ et $5 \mu$, en relation directe avec la densité osseuse l’effet * amortisseur * n’existe pas

On note une Concentration créstale des forces autour de l’implantaire. (Adapté de Rangert Bo 1996).

• Pour une contrainte horizontale (force d’environ $100 \mathrm{~g}$):
  Sur une dent : il y’a une répartition des forces de tensions et de compressions tout le long du désmodonte (notion d’hypomochlion).
  Au niveau de l’implant : comportement différent
• Transmission des contraintes plus directe à l’os,
• Concentration cervicale des résultantes des forces appliquées.

1. Les forces occlusales :
   La méthode la plus adaptée pour enregistrer les forces occlusales physiologiques qui s’exercent sur une reconstitution supra implantaire consiste à placer une jauge de contrainte directement dans la suprastructure. L’intensité des forces pendant la mastication, la déglutition et l’intensité maximale en occlusion forcée peuvent être enregistrées.

Les forces occlusales physiologiques subies par une denture naturelle et une reconstitution implantaire partielle sont comparables. Sur les secteurs postérieurs les forces occlusales pendant la mastication sont comprises entre 130 et $400 \mathrm{~N}$.

Les forces induites par la déglutition sont légèrement supérieures aux forces enregistrées pendant la mastication et le mouvement de déglutition est beaucoup plus fréquent que le mouvement de mastication (environ 1500/j).

Le bruxisme est caractérisé par des contractions musculaires inconscientes des muscles masticateurs essentiellement pendant le sommeil. Pendant ces contractions, les forces occlusales peuvent atteindre deux fois l’intensité des forces occlusales maximales volontaires avec une durée moyenne d’application de 7 ${({1 s (seconde) et une fréquence d’application supérieure. De plus, la direction des forces est essentiellement horizontale.

3. Transmission des forces occlusales :
   Le comportement biomécanique des restaurations implantaires est en rapport avec l’absence de desmodonte : les forces occlusales sont directement et immédiatement transmises à l’os, les contraintes se concentrent au niveau de l’os cortical de la région cervicale ( $1 / 3$ cervical).

Les facteurs qui influencent le transfert des charges à l’interface os-implant d’une prothèse supra-implantaire unitaire ou plurale sont :

• Le type de force ;
• Les propriétés mécaniques des matériaux ;
• La dimension des implants ;
• La géométrie et l’état de surface des implants.

3.1 Le type de force :
L’analyse de la distribution des contraintes par une prothèse supra implantaire plurale grâce à un modèle expérimental prouve que les contraintes transmises aux tissus péri implantaires sont directement proportionnelles aux forces appliquées.

Pour des forces verticales qui s’exercent dans l’axe de l’implant, les contraintes se concentrent sur l’implant soumis à la force occlusale et sur les deux implants directement adjacents, au-delà les contraintes sont quasi-nulles.

Quand les forces verticales s’appliquent à distance de l’axe implantaire, ou quand il s’agit de forces horizontales, les contraintes atteignent des valeurs très supérieures.

Leur intensité est directement proportionnelle à la distance entre le point d’application et le centre de gravité (bras de levier).

Le réglage occlusal permet de contrôler les contraintes qui s’exercent sur une reconstitution supra-implantaire.

Dans une expérience in vitro* l’interposition de fines épaisseurs de métal (100um) simulent des prématurités occlusales. Les prématurités inférieures à 200 um peuvent être tolérées sur les reconstitutions supra implantaires. Au-delà les charges occlusales exercées sur les implants sont doublées (sur les dents naturelles ce seuil est de 300um). Sur un modèle numérique, une reconstitution supra-implantaire est soumise à des forces verticales. Les forces s’exercent sur un (sommet de la cuspide vestibulaire), deux (sommet de la cuspide vestibulaire et fosse distale) ou trois (sommet de la cuspide vestibulaire, fosse distale et fosse mésiale) contacts occlusaux. La modélisation numérique prouve qu’un réglage des contacts occlusaux statiques sur deux ou trois emplacements permet de répartir les contraintes sur la suprastructure prothétique et de diminuer les contraintes transmises à l’os.

3.2 Propriétés mécaniques des matériaux :
Plusieurs solutions ont été proposées pour amortir les forces occlusales par l’utilisation de matériau avec un faible module d’élasticité ou de composant implantaire résilient.

Hors, les modèles expérimentaux et numériques prouvent que les contraintes transmises à l’os péri implantaire ne sont pas diminuées par un matériau occlusal type résine ou céramique basse fusion (Soumeire J. Transmission des chocs occlusaux à l’interface os-implant en fonction du matériau de reconstitution occlusale. In: Actualités en biomateriaux. volume IV Romillat, 1998. 517-526.), Ces résultats sont confirmés par la comparaison sur 6 ans de reconstitutions supra-implantaires partielles avec des faces occlusales en résine composite ou en céramique: aucune différence de niveau osseux n’est trouvée entre les deux groupesl’.

3.3 Dimension des implants
Du point de vue de la transmission des contraintes, augmenter le diamètre d’un implant est plus bénéfique que d’augmenter la longueur”, Cependant les dimensions optimales de l’implant sont imposées par le site receveur :

3.4 Géométrie et état de surface des implants
Trois implants” sont posés dans chacun des secteurs postérieurs chez des singes. Trois types d’implants sont testés:

• vissés avec surface usinée CpTi (Branemarks® MK II, Nobel Biocare)
• vissés avec surface sablée mordancée et GBAE (Grit-Blasted Acid-Etched, Friatec(B)
• impactés avec surface modifiée par projection de particule de plasma TPS (Titane Plasma Spray, Frialens®)

Après ostéointégration les implants sont mis en fonction pendant plusieurs mois. Les animaux sont ensuite sacrifiés, l’ostéointégration est étudiée sur le plan qualitatif (histologie) et quantitatif (histomorphométrie).

L’ostéointégration est obtenue quels que soient la géométrie et l’état de surface. Au maxillaire l’analyse qualitative et quantitative de l’ostéointégration montre une différence significative en faveur de la géométrie vissée par rapport à la géométrie cylindrique. Au maxillaire les implants vissés apportent le meilleur résultat. A la mandibule l’état de surface semble être un paramètre plus important que la géométrie : les implants sablés mordancés permettent un meilleur résultat que la surface usinée.

4- Facteurs intervenant dans la biomécanique implantaire :
a- Nombre d’implants :
Idéalement doit correspondre au nombre d’unités radiculaires (UR) à remplacer ; par exemple une canine vaut $1 \mathrm{UR}$, tandis qu’une molaire vaut $2 \mathrm{UR}$.
Cette évaluation n’est pas appliquer sur le plan strict plusieurs facteurs sont pris en compte : tel que la situation clinique et anatomique, ainsi que la conception de la future prothèse, donc il est possible d’avoir un nombre d’implants inférieur au nombre d’UR à remplacer sans augmentation importante du risque de surcharge.

b- Diamètre de l’implant : l’augmentation du diamètre implantaire; Augmente la résistance du complexe implant/prothèse et réduit le bras de levier généré par cette dernière.

c- La surface portante implantaire : Macroscopiquement l’interface os-implant peut voir sa surface augmenter en jouant sur la longueur et le diamètre de l’implant; Plus l’os se rapproche du type I, plus la surface portante peut être faible; plus l’os se rapproche du type IV, plus la surface portante doit être augmentée. Cet objectif peut généralement être atteint par un choix raisonné du nombre, de la longueur, du diamètre et de la position.

d- Implants placés en tripode : le positionnement des implants en tripode permet d’avoir un polygone de sustentation, beaucoup plus stable qu’un alignement implantaire.

e- Les parafonctions ou patient bruxomane :
Ce n’est pas une contre-indication formelle; mais considéré comme un facteur d’échec si certaines précautions ne sont pas prisent en comptes :
*La restauration prothétique doit être suffisamment résistante par l’utilisation de composants appropriés (implants larges) de façon à supporter une charge occlusale très importante.

• Il est important de réduire la largcur des tables occlusales et de réduire l’inclinaison des pentes cuspidiénnes de façon à rapprocher au maximum l’orientation de la composante de la charge du grand axe de l’implant.
  *Prise en charge des trajets d’excursion mandibulaire essentiellement par les dents naturelles, si l’édentement est encastré.

IV-CONCLUSION
L’étude de la biomécanique implantaire permet au praticien de mieux gérer ses actions et sa thérapeutique implanto-prothétique, l’objectif essentiel est de minimiser au maximum l’effet des contraintes sur le complexe implant/prothèse résumé sur ce schéma :

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Biomécanique en implantologie

Voici une sélection de livres:

Parodontologie Relié – 1 novembre 2005

Guide pratique de chirurgie parodontale Broché – 19 octobre 2011

Parodontologie Broché – 19 septembre 1996

MEDECINE ORALE ET CHIRURGIE ORALE PARODONTOLOGIE

Parodontologie: Le contrôle du facteur bactérien par le practicien et par le patient

Parodontologie clinique: Dentisterie implantaire, traitements et santé

Parodontologie & Dentisterie implantaire : Volume 1

Endodontie, prothese et parodontologie

La parodontologie tout simplement Broché – Grand livre, 1 juillet 2020

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