Les Céramiques en ODF – Orthopédie dento-faciale ODF

Les Céramiques en ODF – Orthopédie dento-faciale ODF

Présentation du matériau

Définition

Par définition, les céramiques sont des produits ni métalliques, ni polymériques, incluant des matériaux tels que les pierres précieuses, les verres, les oxydes métalliques. Ces matériaux sont mis en forme à partir d’une poudre dont la consolidation fait appel à un frittage en phase liquide.

Les différentes céramiques utilisées en ODF

Les attaches en céramique sont constituées de deux oxydes métalliques :

• L’oxyde de zirconium (ZrO2)
• L’oxyde d’alumine (Al2O3), le plus utilisé pour la fabrication des attaches.

Cet oxyde d’alumine peut se décliner en deux grands types de structures (qui diffèrent par leurs modes de fabrication et leurs propriétés) :

Les céramiques monocristallines

Elles s’obtiennent en fondant une masse d’alumine à 2100°C puis en la refroidissant lentement pour contrôler la cristallisation. Le cristal obtenu est pur. Il est meulé grâce aux ultrasons et aux instruments diamantés pour obtenir des attaches, lesquelles sont traitées thermiquement pour éliminer les contraintes et les imperfections. Ce procédé est complexe et onéreux mais permet d’obtenir une transparence optimale.

Les céramiques polycristallines

Elles s’obtiennent en mélangeant des particules d’alumine de 0,3 μm avec un liant. Ce mélange est coulé dans un moule puis cuit à 1800°C pour éliminer le liant. Les particules s’agrègent entre elles, on obtient des grains de 20 à 30 μm d’où la translucidité du matériau. L’attache est meulée avec des instruments diamantés puis traitée thermiquement pour éliminer les aspérités et les contraintes liées à l’usinage. C’est un procédé peu coûteux et simple. Cependant, il subsiste quelques imperfections dans la structure et des impuretés à la limite des grains, qui altèrent les propriétés optiques et mécaniques de ces attaches.

Propriétés et conséquences sur les attaches orthodontiques

Propriétés optiques

Ce sont ces propriétés qui ont déterminé le choix de la céramique pour la confection des attaches esthétiques. Il existe cependant des différences entre les attaches mono et polycristallines liées à divers facteurs.

Selon le type de cristallisation

Les boîtiers monocristallins sont transparents. Les brackets polycristallins sont soit opaques si les grains sont petits, soit translucides lorsque leur taille augmente. Les polycristaux d’alumine de zircone sont de couleur crème, proche de celle des dents. La dispersion de la lumière dépend en fait de :

• L’orientation des cristaux,
• Des limites entre les grains qui assurent une diffusion notable de la lumière,
• Des pores et des zones de faible intensité.

Selon la nature de l’oxyde métallique utilisé

L’oxyde de zirconium est plus réflecteur que l’alumine.

Selon la présence d’impuretés

La translucidité, voire la transparence, ne présentent pas que des avantages : les ailettes tendent à réfléchir et même amplifier la couleur des ligatures esthétiques utilisées. La couleur trop blanche, par rapport à celle des dents, des ligatures métalliques recouvertes de téflon, est d’autant plus amplifiée que le bracket est transparent (monocristallin). Les ailettes agissent comme une loupe grossissante, faisant ressortir la blancheur des ligatures sur l’émail des dents, ce qui est assez inesthétique. Le positionnement en bouche est plus délicat que pour une attache métallique, dans la mesure où ces verrous esthétiques ont une couleur proche ou voisine de l’émail. Le collage indirect permet de pallier à cet inconvénient.

Propriétés chimiques

Les céramiques sont :

• Chimiquement inertes vis-à-vis de l’air, des fluides oraux, des acides et des bases.
• Biocompatibles, ne provoquent pas d’allergies, n’absorbent pas l’eau, ne se tachent pas et ne se décolorent pas.

Propriétés mécaniques

La dureté

• La dureté de la céramique est au minimum deux fois plus élevée que celle de l’acier inoxydable.
• Cette dureté, comparée à celle de l’émail, ne constitue pas cliniquement un avantage puisque les cas d’abrasion causée par le contact bracket-dent antagoniste sont fréquents.

La fragilité

Résistance à l’étirement de la céramique

• Les céramiques présentent une très faible résistance à la fracture, ce qui les rend extrêmement fragiles.
• Résistance à la déformation très élevée mais n’ont pratiquement pas de plasticité.
• Elles présentent une très faible déformation à la rupture et résistent très peu au choc mécanique qu’elles subissent.

Facteurs influençant la fragilité de la céramique

• Nature chimique du bracket : Decker et Sadoun ont montré que le module de rupture en flexion du zircone est deux fois supérieur à celui d’un monocristal d’alumine, et quatre fois supérieur à celui d’un polycristal d’alumine. La ténacité de la zircone est quatre fois supérieure au polycristal d’alumine, et deux à deux fois et demie supérieure à celle du monocristal d’alumine. Le zircone montre une moindre propension à la propagation des fissures. En clinique, les fractures sont rares avec le zircone, elles se produisent surtout lors de l’insertion de l’arc.
• Taille des grains : Lorsqu’elle dépasse 30 μm, la fragilité augmente.
• La structure de la céramique et la présence d’impuretés : Les céramiques monocristallines sont moins fragiles que les céramiques polycristallines de même composition.
• État de surface : Les imperfections, les stries superficielles, les impuretés sont tous des facteurs de fragilité pour les attaches céramiques.
• Géométrie des attaches : La forme des boîtiers est conçue par ordinateur afin d’analyser le niveau de stress et sa redistribution. Pour pallier le problème de la fragilité des brackets céramiques, les premières attaches étaient grandes et arrondies, les insertions arrondies minimisant la probabilité de cassure.
• Type de force utilisée : Un torque excessif de l’arc expose beaucoup plus les attaches en céramique à la fracture aux dépens de l’ailette ou de la gorge.
• Type de ligature utilisée : Le type de ligature utilisé – élastomérique ou métallique – n’a pas d’influence sur la résistance à la fracture des attaches en céramique. Éviter tout contact entre les mors de la pince et l’attache afin d’éviter de fracturer l’ailette, voire même toute l’attache.

La friction

La friction est la résistance au mouvement de glissement d’un objet solide sur un autre. D’après Kusy, le coefficient de friction d’une attache en céramique est significativement plus important que celui d’une attache métallique. Ceci est lié à l’irrégularité de l’état de surface et la rugosité particulière de l’attache qui freine le glissement de l’arc dans la gorge.

La rétention des attaches céramiques

Deux types de rétention différents ont donc été développés : mécanique et chimique.

Rétention mécanique

Rétention macro mécanique

Réalisée par des formes variées situées sur la base même de l’attache (cannelures, carrés ou croix taillés). But : augmenter la surface de contact entre le bracket et l’adhésif et créer des zones de contre-dépouille.

Rétention micromécanique

Cette technique utilise l’adjonction de pointes de diamant ou de verre sur la base du bracket, ce qui donne à l’intrados de la base l’aspect d’une fraise diamantée. C’est le relief de la base qui permet d’augmenter la surface de contact et la rétention entre le bracket et l’adhésif.

Rétention chimique

Une couche de pâte de verre (oxyde de silice) est ajoutée à la base du bracket, puis un agent de couplage (silane) est appliqué. Les groupes silanol du silane activé adhèrent sur la couche des cristaux d’alumine hydratée du bracket par l’intermédiaire de liaisons hydrogènes et les groupes méthacrylates réagissent avec la résine adhésive par des liaisons covalentes.

Rétention mixte

Ce procédé, en passe d’être abandonné aujourd’hui, utilise à la fois la rétention chimique et la rétention mécanique.

Autres moyens de rétention

À titre d’exemple, on peut citer :

• Le bracket Ceramaflex : Il comporte à sa base une fine couche de plastique de la famille des polycarbonates. Cette couche présente une certaine ductilité qui permet de compenser la fragilité de la céramique en créant une interface de rupture entre la dent et le bracket.
• Le bracket Spirit : Il présente une feuille de bicarbonate sur sa base.

La pose des attaches en céramique

Deux techniques de pose sont possibles :

• Le collage direct : Réalisé entièrement au fauteuil, elle consiste à coller directement les brackets sur les dents du patient.
• Le collage indirect : Ce procédé consiste à positionner de façon rigoureuse, au laboratoire, les attaches sur une arcade en plâtre puis de les repositionner en bouche et de les coller grâce à une clé de repositionnement. Cela permet d’accéder facilement aux secteurs difficiles et d’équiper toute l’arcade en un seul temps.

La dépose des attaches en céramique

La dépose des attaches céramiques pose plus de problèmes que celle des attaches métalliques pour deux raisons :

• L’adhésion des attaches céramiques sur l’émail est très importante et même supérieure à ce qui est nécessaire.
• Contrairement aux brackets métalliques, les brackets céramiques ne peuvent pas se déformer et sont donc incapables d’absorber l’énergie développée lors de la dépose.

Tous ces éléments font que l’on peut provoquer des lésions iatrogènes au niveau de l’émail lors de la dépose, car l’émail est l’élément faible de l’ensemble émail-adhésif-brackets.

Protocole de dépose des brackets en céramique

La dépose mécanique

La dépose à la pince a été la première technique proposée et reste aujourd’hui encore la méthode la plus utilisée. Le principe est d’entraîner une déformation du bracket, déformation qui doit occasionner la rupture au niveau de l’interface bracket-adhésif ou au sein même de la résine. Risque : fracture du bracket céramique ainsi qu’un risque de fracture de l’émail plus important qu’avec les attaches métalliques.

La dépose ou bain d’eau chaude

Méthode empirique, elle consiste à demander au patient de faire un bain de bouche avec de l’eau chaude pendant environ 1 min avant de procéder au décollage manuel des brackets céramiques à la pince.

La dépose aux ultrasons

Le décollement se fait principalement près de la jonction bracket-adhésif, ce qui réduit les risques de lésion de l’émail. Pour Bishara et Trulove, les méthodes de dépose ultrasoniques et ultra-thermiques engendrent peu de fractures du bracket. Cependant, il existe un risque de lésions tissulaires, d’où la nécessité d’utiliser un spray pour éviter les lésions pulpaires dues à la chaleur.

La dépose électrothermique

Une pince reliée à un accumulateur est fixée sur le bracket à déposer. Le passage du courant provoque une augmentation de température au niveau du bracket qui se transmet ensuite à l’interface bracket-adhésif et affaiblit la cohésion moléculaire. L’attache est alors facilement éliminée avec une force faible, sans risque de lésion de l’émail. Inconvénients : liés notamment à l’augmentation de température. Au niveau de la pulpe, celle-ci peut provoquer une gêne, une hyperhémie, voire même une nécrose.

La dépose au laser

Cette technique favoriserait la rupture au niveau de l’interface bracket-adhésif, sans dommage pour l’émail ou pour le bracket. Elle permet une action rapide et indolore pour le patient.

Réhabilitation de la surface dentaire après dépose

Une fois le bracket décollé, il faut éliminer la partie d’adhésif restée sur la dent et polir la surface dentaire.

Conclusion

Les attaches en céramique occupent aujourd’hui une place de premier choix parmi l’ensemble des appareils orthodontiques qui permettent de prendre en compte le souci esthétique du patient, cependant quelques précautions, notamment celle d’éviter tout contact du bracket avec les dents antagonistes, sous peine de s’exposer à une usure importante de l’émail.

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