Différents Types d’Implants et Matériaux / Implantologie

Différents Types d’Implants et Matériaux / Implantologie

Introduction

Les implants dentaires sont devenus incontournables dans l’arsenal thérapeutique du praticien, offrant au patient de nouvelles options de prise en charge prothétique. Face à la multitude des designs implantaires et de leurs composants sur les plans matériel et technique, le praticien peut se perdre dans le choix de l’implant adapté au cas clinique.

Objectif Général du Cours

Initier l’étudiant aux notions fondamentales de l’implantologie dentaire.

Objectifs Spécifiques du Cours

• Connaître et reconnaître les variantes morphologiques implantaires.
• Distinguer les différentes parties des implants.
• Connaître les indications et limites des différents types d’implants.

Chapitre I : Différents Types d’Implants

Historique

L’évolution de l’implantologie orale peut être illustrée en six périodes distinctes :

Période Antique (avant JC à 1000 après JC)

• Utilisation de dents d’animaux ou de dents sculptées dans de l’ivoire.

Période Médiévale (1000 à 1800)

• Essentiellement limitée aux transplantations.

Période Fondamentale (1800 – 1910)

• 1809 : Maggilio utilise un implant en or dans un site d’extraction.
• 1888 : Berry élabore les principes de biocompatibilité et de stabilité.

Période Pré-moderne (1910 – 1930)

• 1910 : Greenfield établit le premier protocole scientifique, insistant sur l’importance d’un contact étroit os-implant.

Période Moderne (1930 à 1978)

• 1947 : Formiggini présente un implant hélicoïdal en spirale en acier inoxydable.
• Cherchève développe l’implant en double hélice spirale.
• Scialom promeut l’implant en trépied (implant aiguille).
• 1967 : Linkow introduit l’implant lame.
• Début des années 70 : Implants en céramique frittée et en carbone vitrifié.
• 1975 : Développement de l’implant tridimensionnel.

Période Contemporaine

• 1965 : Un premier patient est traité selon les principes de l’ostéointégration.
• Début des années 80 : Brånemark introduit le concept de l’ostéointégration avec l’utilisation d’implants en titane.

Notions Fondamentales

L’Interface Os-Implant

• Fibro-intégration : Interposition d’une couche de tissu fibreux entre l’implant et l’os.
• Ostéo-intégration : Jonction anatomique et fonctionnelle directe entre un os haversien vivant et remanié et la surface d’un implant mis en charge, observable en microscopie optique et électronique (Brånemark et al., 1969).

Définition d’un Implant

Les implants sont des dispositifs destinés à créer, au maxillaire ou à la mandibule, des ancrages stables, résistants, efficaces, non iatrogènes et durables, sur lesquels s’adapte une prothèse amovible ou fixée, pour redonner au patient partiellement ou complètement édenté une fonction adéquate, un confort satisfaisant et une esthétique compatible avec toute fonction sociale (ANDEM, 1993).

Classification des Principales Méthodes Implantaires

Implants Dentaires Muqueux

• Utilisés en prothèse adjointe, avec un socle inclus dans la prothèse, la tête et le cou en intra-muqueux.

Implants Juxta-osseux (Sous-périostés)

• Implants en contact avec l’os sous le périoste, confectionnés au laboratoire après prise d’empreinte.

Implants Trans-osseux (Transmandibulaires)

• Utilisés à la mandibule au niveau antérieur, traversant l’épaisseur du menton.

Implants Endo-osseux

• Prennent appui à l’intérieur de l’os, présentés sous divers aspects :
  • Implant hélicoïdal de Formiggini en spirale.
  • Implant en double hélice spirale de Cherchève.
  • Implant en aiguille de Scialom.
  • Implant lame de Linkow.
  • Implant tridimensionnel de Juillet.
• Jusqu’à l’introduction du concept d’ostéointégration par Brånemark avec des implants en titane, ces implants ont souvent conduit à des échecs à court ou moyen terme.
• Aujourd’hui, l’implant en forme de vis s’est imposé comme le plus pertinent.

Classification des Différents Types d’Implants

Un implant présente trois parties : le col, le pilier et l’apex. Les implants diffèrent selon leurs caractéristiques macro et microstructurales.

Classification selon la Macrostructure

Selon la Morphologie Implantaire

• Col de l’implant : Zone de jonction entre l’implant et le pilier, pouvant être en contact avec les tissus mous ou enfoui dans l’os.
  • Col droit.
  • Col évasé : Meilleure stabilité primaire, ancrage cortical plus large, ferme le site d’extraction.
  • Col large : Répond aux impératifs prothétiques des dents larges (molaires).
  • Col à conicité inversée : Augmente la largeur des lamelles osseuses au niveau de la crête alvéolaire, meilleure stabilité primaire.
  • Col intégrant le platform-switching : Diamètre du pilier inférieur au diamètre du col, pour une meilleure stabilisation de la crête osseuse.
  • Col triangulaire : Augmente le volume osseux en face des méplats.
  • Col transgingival : Position juxta-gingivale lors de la pose, la jonction pilier-implant n’est plus près de l’émergence gingivale.
• Corps de l’implant : Partie entre le col et l’apex, définit la silhouette de l’implant et comprend des spires.
  • Corps cylindrique : Forme standard, indiquée pour un os bien guéri, avec le recul clinique le plus important.
  • Corps conique : Diamètre diminuant du col vers l’apex, indiqué pour extraction-implantation ou en présence de difficultés anatomiques.
• Spires : Contribuent à la stabilité primaire par la pression exercée entre spires et os, lieu de dispersion des forces.
• Apex :
  • Apex arrondi : Associé aux implants non auto-taraudants, indiqué pour les structures fragiles.
  • Apex travaillant : Permet de tarauder le logement implantaire et de progresser apicalement jusqu’à l’assise complète.

Selon le Diamètre

Implants	Mini Implants	Implants Réduits	Implants Standards	Implants Larges
Diamètres	< 3 mm	3 à 3,5 mm	3,6 à 4,5 mm	> 4,5 mm
Indications	Orthodontie, chirurgie osseuse, implants provisoires	Espace mésiodistal insuffisant, espace osseux inter-radiculaire réduit, crête alvéolaire fine, incisives maxillaires/mandibulaires, implants provisoires	Incisives centrales, prémolaires maxillaires/mandibulaires	Implantation immédiate après extraction, remplacement d’un implant non ostéointégré, molaires maxillaires/mandibulaires

Selon la Longueur

• Longueur minimale (6-8 mm, implants courts) : Zones anatomiques postérieures, alternative/complément aux greffes osseuses.
• Longueur maximale (15-17 mm) : Mise en charge immédiate, implants ptérygoïdiens.

Selon le Nombre d’Éléments

• Implants monobloc : Pilier intégré à l’implant, usiné dans le même matériau, sans connexion.
• Systèmes à un étage : Pilier et prothèse forment un seul élément, une seule connexion.
• Systèmes à deux étages : Pilier connecté à l’implant, prothèse connectée au pilier par scellement ou vissage, deux connexions.
• Systèmes à trois étages : Utilise une bague transgingivale fixée sur l’implant, avec une armature connectée au pilier, trois interfaces.

Selon la Localisation de l’Interface Implant-Pilier

• Implants trans-muqueux (non enfouis) : Stabilisés au-dessus de la crête osseuse, réalisés en une seule étape chirurgicale.
• Implants juxta-osseux (enfouis) : Limite supérieure affleurant la crête osseuse, nécessitant une seconde intervention chirurgicale.

Selon le Type de Fixation

• Connexion passive : Présente un élément anti-rotationnel (hexagone, octogone, etc.), maintenu par une vis.
  • Connexions externes : Pilier prothétique (partie femelle) pénètre dans le pôle prothétique de l’implant (partie mâle).
  • Connexions internes : Pilier prothétique (partie mâle) pénètre dans le pôle prothétique de l’implant (partie femelle).
• Connexion active (cône morse) : Pilier fileté vissé dans l’implant, maintenu par pression et friction, sans élément anti-rotationnel.

Classification selon la Microstructure

Selon les Matériaux

• Principalement implants en titane ou en zircone.

Selon les Caractéristiques de Surface

• Surface lisse ou rugueuse.

Accastillage Prothétique

L’accastillage regroupe l’ensemble des pièces utilisées lors de la réalisation prothétique.

Vis

• Vis de couverture : Technique en deux temps chirurgicaux, permet la mise en nourrice de l’implant et empêche la croissance des tissus à l’intérieur.
• Vis de cicatrisation : Technique en un temps chirurgical, guide la cicatrisation de la gencive et prépare l’émergence de la couronne.
• Vis du pilier : Maintient le pilier et l’implant.
• Vis de prothèse : Maintient la couronne et le pilier.

Piliers

• Diamètre et hauteur transgingivale variables, angulés ou droits.
• Pilier pour prothèse vissée.
• Pilier pour prothèse scellée : Modifiables ou non, piliers anatomiques.
• Pilier pour PACSI : Bouton-pression, barre de conjonction, cavalier.

Transfert

• Permet le placement précis de l’analogue d’implant ou du pilier dans l’empreinte.

Analogue d’Implant

• Reproduit une réplique de l’implant sur le modèle en plâtre.

Trousse Implantaire ou Chirurgicale

• Forets : Instruments rotatifs pour réaliser le site de l’implant.
• Taraud implantaire : Prépare le pas de vis dans le site de l’implant.
• Porte-implant : Manipule l’implant sans risques de détérioration ou contamination.
• Clé, tournevis, contre-angle dynamométrique : Permet le vissage de l’implant au torque correspondant.

Conclusion

Le choix de l’implant doit répondre à un cahier des charges chirurgicales et prothétiques. Face à la multitude de systèmes implantaires, de connexions et de matériaux, il est crucial pour le praticien de connaître la diversité des morphologies pour une prise en charge optimale des patients par prothèse implantaire.

Chapitre II : Matériaux

Le Titane

Quatrième élément en abondance sur Terre, le titane se trouve sous deux formes : le rutile (bioxyde de titane, TiO2) et l’ilménite (titanate de fer, TiO3Fe).

Élaboration du Titane

1. Extraction du bioxyde de titane :
   • Séparation et concentration par flottation et triage magnétique : 98 % de TiO2 à partir du rutile, 50 % à partir de l’ilménite.
2. Obtention d’une éponge de titane (procédé de Kroll) :
   • Chloration du bioxyde de titane à 800 °C en présence de coke :
     TiO2 + 2Cl2 (gaz) + C → 2CO + TiCl4
   • Réduction à 800 °C sous vide :
     TiCl4 + 2Mg (liq) → 2MgCl2 (liq) + Ti (sol)
3. Obtention d’un lingot de titane : Fusion de l’éponge sous vide au four à arc à électrodes.

Composition et Classification

En odontologie, le titane est :

• Titane commercialement pur (Ti-cp) : Contient des éléments comme l’oxygène, le fer, le carbone, l’azote et l’hydrogène. Quatre grades existent, le grade 1 étant le plus pur.
• Titane allié : Ex. Ti-6Al-4V (grade V), alliage biphasé alpha-bêta.

Titane	N	C	H	Fe	O	Al	V	Ti
cp grade I	0,03	0,10	0,015	0,02	0,18	–	–	balance
cp grade II	0,03	0,10	0,015	0,03	0,25	–	–	balance
cp grade III	0,03	0,10	0,015	0,03	0,35	–	–	balance
cp grade IV	0,03	0,10	0,015	0,03	0,40	–	–	balance
Ti-6Al-4V	0,05	0,06	0,015	0,03	0,40	5.50-6.75	3.50-4.50	balance

Rôle des constituants :

• O, C, N : Modifient la maille cristalline, diminuent la ductilité.
• Hydrogène : Fragilise l’alliage, nécessite des opérations sous vide.
• Aluminium : Améliore la résistance, diminue la ductilité, augmente la tenue au fluage.
• Vanadium : Améliore la ductilité, diminue la tenue à l’oxydation.
• Fer : Améliore le compromis résistance-ductilité-fluage, abaisse la température de transformation.
• Mo : Améliore résistance, ductilité, fluage et tenue à l’oxydation.

Structure du Titane

• Deux formes allotropiques :
  • Phase α (hexagonale, stable < 882,5 °C).
  • Phase β (cubique, > 882,5 °C).
• Les alliages peuvent être α, β ou un mélange des deux.

Les États de Surface

Le traitement de surface vise à augmenter la stabilité primaire et favoriser l’ostéointégration.

• Surface usinée : Aspect lisse à faible grossissement, stries visibles à fort grossissement (rugosité linéaire : 0,53 à 0,84 μm).
• Surface rugueuse :
  • Méthode par addition :
    • Projection par torche à plasma : Propulse une poudre de titane, d’hydrure de titane ou d’hydroxyapatite à 15 000 °C (implants TPS ou HA).
    • Oxydation anodique : Dépose une couche d’oxyde de titane (TiO2) par procédé électrochimique.
    • Inconvénient : Risque de décohésion du revêtement.
  • Méthode par soustraction :
    • Sablage : Projection de particules (oxyde de titane, oxyde d’alumine, corindon) formant des crevasses.
    • Mordançage : Immersion dans des bains acides, créant des pores irréguliers (1-2 μm). Peut être précédé d’un sablage (macro-rugosité : 10-20 μm).

Propriétés

• Propriétés physiques :
  • Numéro atomique : 22.
  • Masse atomique : 47,9.
  • Point de fusion : 1720 °C.
  • Masse volumique : 4,507 g/cm³.
  • Mouillabilité : Élevée, due à l’énergie libre de surface.
  • Magnétisme : Amagnétique.
  • Conductivité thermique : 20 W·m⁻¹·K⁻¹ à 20 °C.
  • Coefficient de dilatation thermique : 9,7·10⁻⁶ °C⁻¹, proche de la dentine (11,4·10⁻⁶ °C⁻¹).
• Propriétés mécaniques :
  • Rigidité : Module de Young de 100 GPa.
  • Traction : 290 à 410 MPa.
  • Dureté : Influencée par O, N, C (augmentent dureté et élasticité, diminuent ductilité) ; H fragilise.
• Propriétés biologiques :
  • Inerte, résistant à la corrosion grâce à une couche d’oxyde.
  • Biocompatible.

Avantages

• Traitement de surface favorisant l’ostéointégration.
• Module de Young faible, absorbant les contraintes.
• Large choix de systèmes implantaires.
• Distribution commerciale développée.
• Recul clinique important (taux de survie ~98 %).
• Coût relativement faible.

La Zircone

La zircone (oxyde de zirconium, ZrO2) est une céramique extraite de la baddeleyite ou du zircon.

Production de la Zircone

• Obtenue par oxydation du zirconium pur :
  Zr + O2 → Zr convencionaleO2

Polymorphisme de la Zircone

• Phase tétragonale : Propriétés mécaniques recherchées.
• Zircone yttriée 3Y-TZP : Stabilisée avec 3 % d’oxyde d’yttrium (Y2O3) pour éviter la fracture lors du refroidissement post-frittage.
• Implants monoblocs, sans connexion.

Mise en Forme

• Préparation des blocs : Poudre de zircone.
• Pré-frittage : Cuisson de blocs pressés isostatiquement.
• Frittage : Densification par HIP (Hot Isostatic Pressing).
• Usinage : Avant ou après frittage.

Propriétés de la Zircone

• Mouillabilité : Élevée, due à son caractère ionique.
• Coefficient de dilatation thermique : 10·10⁻⁶ °C⁻¹ (25-500 °C).
• Conductivité thermique : Faible (1,9 W·m⁻¹·K⁻¹ à 20 °C).
• Résistance : Rupture fragile, sans déformation plastique.
• Ténacité à la rupture : Parmi les plus élevées pour une céramique.
• Module d’élasticité : Relativement bas.
• Biocompatibilité : Excellente, aspect sain et naturel des tissus péri-implantaires.
• Ostéointégration comparable au titane pour les surfaces rugueuses.

Avantages et Inconvénients

• Avantages :
  • Absence de corrosion.
  • Esthétique en cas de récession gingivale.
• Inconvénients :
  • Manque de recul clinique.
  • Implants de faible diamètre sujets à la fracture.
  • Conception monobloc.

Indications et Contre-indications

• Indications :
  • Allergie/sensibilisation au titane.
  • Esthétique (parodonte fin).
  • Refus de métal en bouche.
• Contre-indications :
  • Rattrapage d’axe.
  • Os insuffisant.

Autres Matériaux

Tantale

• Abandonné dans les années 60 pour son coût, réapparu en 2012 sous la dénomination « Trabecular Metal ».
• Structure poreuse (jusqu’à 80 %), comparable à l’os trabéculaire.
• Résistant à la corrosion, inerte, biocompatible, non toxique.
• Propriétés : Dense, malléable, très dur, ductile.

PEEK (Polyétheréthercétone)

• Polymère semi-cristallin, polyaromatique.
• Densité : Comparable à l’os cortical.
• Bio-flexibilité lors de la mise en charge, bonne acceptation biologique.
• Module d’élasticité : 6 fois inférieur à l’acier, 3,6 fois inférieur au titane.

Conclusion

La majorité des implants sont en titane, avec des études à long terme démontrant sa tolérance biologique et sa résistance mécanique. La zircone et les matériaux poreux (tantale, PEEK) semblent prometteurs pour l’ostéointégration. Le col en zircone offre une meilleure compatibilité avec le tissu gingival, mais le recul clinique est insuffisant pour confirmer leur fiabilité biologique et mécanique.

Différents Types d’Implants et Matériaux / Implantologie

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