Composants prothétiques et connexions en prothèse sur implants

La prothèse sur implant, fixée ou amovible, permet de répondre à de nombreuses indications de traitement prothétique. Ces thérapeutiques implantaires de l'édentement unitaire ou plural, de petite ou grande étendue, voire de l'édentement complet, font appel à des systèmes prothétiques variés qui s'appuient toujours sur la présence d'éléments de substitutions radiculaires implantés et ostéointégrés, mais présentant des différences importantes : conceptions, contraintes, méthodologies de réalisation, composants prothétiques..., susceptibles de rebuter le débutant en implantologie.

Cette multitude de possibilités représente pourtant un avantage pour l'utilisateur plus expérimenté qui, en possédant toutes les facettes du système utilisé, augmente son potentiel thérapeutique et en tire la quintessence fonctionnelle, biologique ou esthétique.

Aussi, une connaissance approfondie des différents principes de la prothèse sur implant permet au clinicien un large éventail thérapeutique, donc le choix du traitement le plus approprié, et une plus grande ergonomie, génératrice de confort, de gain de temps et de satisfaction partagée du clinicien et de son patient.

Cet article a pour but de mettre en exergue et d'expliquer les spécificités de la jonction d'une prothèse sur un ou des implants. Ces spécificités qui doivent être présentes à l'esprit du débutant en implantologie sont de 4 ordres :

- le mode de connexion qui est fonction de l'architecture de l'implant (connexion passive ou active) est à l'origine de comportements mécaniques et de protocoles opératoires différents ;

- l'existence de limites cervicales implantaires obtenues par usinage permet d'utiliser des pièces (infra- et suprastructures) parfaitement adaptées ;

- l'existence d'une multitude de composants prothétiques s'adapte aux diverses situations cliniques ;

- une adaptation passive de la suprastructure prothétique est nécessaire.

Connexion implantaire

Parmi les nombreux critères de sélection d'un système implantaire, celui de la connexion entre implant et prothèse est sans doute l'un des plus importants. Cette connexion conditionne l'ergonomie au quotidien et détermine, pour une grande part, les succès biologique et mécanique à court, moyen et long terme des restaurations sur implants.

Appréhender les principes des différents types de connexion permet de guider le praticien vers la réponse la plus adaptée aux exigences de la situation clinique et du patient. Le cahier des charges de la connexion prothèse/implant lui impose :

- de présenter des propriétés mécaniques élevées pour maintenir l'intégrité des composants soumis aux contraintes occlusales ;

- d'être biocompatible ;

- d'être étanche ;

- d'être antirotationnelle ;

- d'être précise ;

- d'être ergonomique ;

- d'être esthétique ;

- d'avoir un rapport qualité/prix optimal.

Les connexions se classent en deux grandes familles : passive et active, qui reposent sur des principes mécaniques totalement différents. Au sein de chaque famille, on distingue à nouveau les connexions externes des connexions internes en fonction de la localisation, sur l'implant ou sur le pilier, des parties mâle et femelle.

Connexions passives

Elles sont constituées d'un dispositif géométrique (hexagone, octogone, dodécagone, créneaux, cames...) (fig. ^1a à ^1c) et d'une vis. Aucune force n'est développée à l'interface des parties mâle et femelle, c'est pourquoi ces connexions sont dites passives, l'assemblage et le maintien des composants étant assurés par la vis seule. Le rôle du dispositif géométrique est d'empêcher la mobilisation du pilier en flexion et en rotation et de protéger ainsi la vis qui, par ses dimensions, représente le plus souvent le maillon faible.

Cette géométrie sert également à la préhension de l'implant lors de sa mise en place chirurgicale et permet le positionnement et l'orientation des piliers de manière précise et reproductible entre la clinique et le laboratoire.

La performance d'une connexion passive dépend directement de sa géométrie, mais également du jeu (gap) entre les pièces mâle et femelle. Ce jeu est la conséquence de la tolérance qui est nécessaire pour permettre l'emboîtement et est responsable d'une certaine liberté de rotation d'angle a (fig. ²). Videt et al. [¹] ont démontré mathématiquement qu'à jeu égal, plus le polygone de la connexion possède de côtés, plus le jeu en rotation autorisé est grand [¹]. Ainsi, la stabilité en rotation des connexions passives croît des dodécagones (12 côtés) aux hexagones. Ils démontrent également la supériorité des connexions à cames et à créneaux (fig. ³).

La vis dans les connexions passives

Dans les connexions passives, la vis a un rôle majeur, quelques notions de mécanique sont donc indispensables à leur utilisation. Lorsqu'une vis est engagée dans son pas de vis, elle descend de manière passive jusqu'à son enfoncement complet. Ce n'est qu'alors qu'intervient le serrage qui correspond à l'application d'un couple ou torque, appliqué à la tête de la vis et caractérisé par un moment en Ncm^-1 (unité de pression), qui plaque fortement les spires de la vis dans leurs contreparties. La vis s'allonge, mettant la tige et les spires sous tension. Cette élasticité de la vis permet le rapprochement de la prothèse et de l'implant [²]. Le moment est donc appliqué le long de l'interface vis/implant. Cette force transformée induit la force de cohésion [³], que l'on désigne sous le terme de précharge [⁴,⁵]. Cette précharge représente en quelque sorte la « quantité d'énergie » que l'on a fourni à l'assemblage pour s'opposer à la séparation des composants.

Parmi les paramètres influençant la relation entre le couple que l'on applique et la précharge obtenue, le coefficient de friction est intéressant. Cliniquement, il y a intérêt à le diminuer. La conversion du couple est alors meilleure et la précharge obtenue plus grande. C'est pourquoi certains fabricants comme Nobel ou 3I ont développé des vis présentant un traitement de surface, au téflon chez Nobel , par pellicule d'or à 24 carats chez 3I .

Cependant, cette précharge a tendance à s'éroder dans le temps, aboutissant parfois à des dévissages, sources de complications mécaniques et biologiques. Deux types de phénomènes en sont à l'origine : les phénomènes immédiats de déformations plastiques et de relaxation des alliages et, à plus long terme, l'application des contraintes occlusales.

Connexion externe ou interne ?

Le facteur distinctif est la présence ou non d'un dispositif géométrique dépassant du col de l'implant [⁶]. Les connexions internes permettent une liaison plus profonde entre l'implant et le pilier, procurant une résistance à la flexion et une protection mécanique de la vis supérieure [⁷, ⁸et ⁹] ainsi qu'une résistance à la fatigue accrue [¹⁰] (fig. ^1a).

Les connexions internes présentent d'autre part des avantages sur les connexions externes en permettant :

- une diminution de la hauteur des composants prothétiques ;

- une diminution des contraintes s'exerçant sur la vis de pilier ;

- une diminution de l'ouverture du plan de joint sous contrainte horizontale [⁶].

De plus, les connexions externes sont plus difficiles à gérer sur le plan esthétique [⁶]. Leur géométrie dépassant de la plateforme de l'implant impose un diamètre minimal des composants prothétiques, ce qui réduit la marge de manoeuvre en épaisseur. Enfin, toute connexion externe a tendance à « pincer » le manchon gingival entre les parties mâle et femelle lors de l'insertion, ce qui est douloureux et peut empêcher une mise en place correcte et provoquer des saignements, qui contaminent l'intrados implantaire.

Connexions actives

Leur principe est totalement différent. Dans ce type de connexion, la vis n'est pas le moyen d'union de l'implant et du pilier, les spires n'apparaissant pas contribuer à la connexion [¹¹]. Il s'agit d'un mécanisme d'interférence relevant du principe du cône morse, c'est-à-dire la mise en place en force d'un cône mâle dans un cône femelle (fig. ⁴ et ⁵). L'union des deux pièces est assurée par la pression et la friction développées entre elles à leur interface. La partie mâle présentant un diamètre très légèrement supérieur à celui de la partie femelle, si l'on place passivement le pilier dans l'implant, l'engagement n'est pas complet. Ce n'est qu'après l'insertion active que se développent les forces de pression et de friction [¹²]. Ces forces perdurent même en cas de dévissage de la vis ou de fracture entre la partie conique et le pas de vis [¹³].

C'est pourquoi une liaison conique doit être libre d'exprimer son élasticité et donc de se positionner à un niveau favorable. Pour cela, il est nécessaire que les pièces soient parfaitement propres, sans interposition quelconque (sang, salive). Seules les parties coniques doivent être en contact avec leurs contreparties sans qu'aucune autre pièce ne vienne buter dans le plan vertical, où elle occasionnerait un effet limitant de l'élasticité recherchée.

Les performances de ces connexions sont liées, là encore, à leurs caractéristiques géométriques comme la conicité et la longueur des cônes, mais également aux propriétés des matériaux comme leur module d'élasticité et le coefficient de friction s'exerçant entre eux.

Avantages

Ces connexions opposent un verrouillage aux déplacements et permettent de protéger la vis du pilier contre les dévissages et les flexions néfastes [¹⁴]. Ces forces sont transmises au corps de l'implant par l'interface en friction et soulagent donc la vis [¹⁵] qui représente un maillon faible [¹³].

Spécificités de la jonction prothèse/ implants en connexion active

Les connexions actives sont moins simples à utiliser cliniquement car si la rotation relative des cônes offre une infinité de positions, le repositionnement entre le laboratoire et la clinique s'en trouve compliqué. Le transfert de la position du pilier du moulage de travail, sur lequel a été réalisée la prothèse, à l'implant en bouche, peut s'avérer délicat et imprécis.

De plus, dans le sens vertical, ces connexions présentent une imprécision de positionnement, car l'enfoncement de la partie mâle est mal contrôlé. Lors des prises d'empreinte, les transferts d'empreinte ne sont pas vissés en « actif », mais en « passif », sinon ils ne se désinséreraient pas avec l'empreinte lors du retrait, déchirant celle-ci ou provoquant des déformations permanentes inacceptables. Il en est de même lors de la mise en place des répliques d'implants dans l'empreinte, car là encore, il serait extrêmement difficile d'appliquer le couple nécessaire à la mise en place, en situation active, sans provoquer de déformations.

Il peut résulter de ces successions d'imprécisions, si elles sont mal contrôlées, une non-passivité dommageable pour la restauration et le maintien de l'ostéointégration. Cela ne signifie pas que ces connexions représentent un risque. Il faut simplement garder à l'esprit leurs défauts pour les maîtriser et tirer partie au mieux de leurs excellentes qualités.

Apparition de connexions « hybrides »

Conscients de ces difficultés de repositionnement, les fabricants ont développé des connexions qui cherchent à allier le cône des connexions actives aux artifices géométriques (hexagones, octogones...) des connexions passives, tirant ainsi partie de la sécurité mécanique des actives et de la simplicité des passives (fig. ⁵). Ces connexions, qui ont tendance à se développer, semblent en effet représenter un bon compromis à condition toutefois que la géométrie permette aux cônes d'exprimer leur élasticité.

Conseils cliniques

Utiliser un contrôleur de couple à cliquet ou une clé dynamométrique. Elle permet de quantifier et de reproduire les couples indiqués par le fabricant qu'il convient impérativement de respecter.

Resserrer quelques minutes après le premier serrage afin de limiter l'érosion de précharge, liée aux déformations plastiques et à la relaxation.

Limiter autant que possible le nombre de vissages/dévissages, qui usent la vis, la fragilisent et augmentent le coefficient de friction.

Privilégier les systèmes proposant des modes de préhension des vis autres qu'une simple fente comme, par exemple, les hexagones ou les étoiles. Ces caractéristiques permettent une meilleure prise et donc une meilleure conversion du couple en précharge.

Quels matériaux pour la connexion ?

Deux matériaux sont tout particulièrement recommandés pour la fabrication des pièces de connexion : l'alliage de titane TiAl6V4 et l'oxyde de zirconium [¹⁶et ¹⁷]. L'alliage de titane TiAl6V4, bien que souvent considéré comme légèrement moins biocompatible que le titane, commercialement pur, donne d'excellents résultats et offre des propriétés mécaniques supérieures.

L'oxyde de zirconium associe une biocompatibilité, une esthétique et des propriétés mécaniques excellentes. La seule précaution à prendre est liée à son extrême dureté. Il convient de limiter au strict minimum le nombre de mises en place et de retraits du pilier, sans quoi la zircone peut être responsable d'une usure de la partie de connexion située sur l'implant.

Ces deux matériaux situés en zone transmuqueuse permettent l'établissement d'une attache pseudo-épithélio-conjonctive [¹⁷]. Les alliages précieux à base or peuvent aussi être utilisés. Il s'agit des piliers dit « UCLA » (du nom de l'université de Californie où ils ont été développés). Ils sont réalisés par coulée intégrale ou surcoulée d'une bague de connexion usinée. Cependant, leur biocompatibilité moyenne ne permet pas la création d'une attache conjonctive. Par conséquent, leur utilisation dans des situations sous-gingivales dépassant les 3 mm est hasardeuse sur le plan de la réponse biologique. En outre, l'absence de partie usinée pour la connexion aboutit à une qualité d'adaptation inférieure à celle obtenue par des piliers usinés. C'est pourquoi leur utilisation pour des implants unitaires disposant de connexions externes, souvent de faible hauteur, est déconseillée.

Pièces usinées favorisant l'interface entre l'implant et les composants prothétiques

Quel que soit le type de connexion, l'existence de limites cervicales implantaires connues (construction par usinage) permet d'utiliser des pièces usinées (infra- et suprastructures) parfaitement adaptées [¹⁸, ¹⁹et ²⁰]. En effet, les implants et leurs composants prothétiques sont des pièces usinées dont la précision d'usinage est d'environ 15 µm. L'obtention d'une excellente interface prothétique qui est délicate en prothèse sur dent naturelle devient ici plus aisée... et impérative puisque dans certaines situations, l'interface se situe au niveau osseux.

Selon les fabricants, des solutions existent permettant de substituer aux pièces usinées des pièces calcinables à couler, dont la précision est identique... à l'imprécision de coulée près.

Différents types de composants prothétiques (fig. 6)

Quel que soit le type de connexion implantaire, un grand nombre de composants prothétiques permet une adaptation prothétique optimisée pour la réalisation de prothèses fixées transvissées ou scellées ou de prothèses amovibles stabilisées sur implants.

Prothèse transvissée

C'est une spécificité de la prothèse sur implant. Elle peut prendre deux formes : la prothèse transvissée directement sur implant et la prothèse vissée avec pilier transgingival (système « vissé sur vissé »).

Prothèse transvissée directement sur implant

Elle peut être réalisée pour des bridges de type Brånemark (résine cuite sur armature métallique titane) (fig. ⁷), pour des bridges conventionnels, voire pour des restaurations unitaires. Des suprastructures usinées en or ou usinées en alliage (paladié) avec gaine calcinable permettant la surcoulée (fig. ^8a et ^8b) ou des pièces entièrement calcinables permettant la coulée assurent la jonction de la prothèse avec le ou les implants. Une méthode faisant appel à la conception et la fabrication assistée par ordinateur existe : elle permet l'obtention d'armature en titane fraisée (ex. : système Procera®, Nobel Biocare). La qualité de son adaptation est celle des pièces usinées.

Avantages/inconvénients

^{tabl. I}

Prothèse transvissée sur pilier transgingival (système « vissé sur vissé »)

Ces piliers ont comme rôle, pour les implants à col juxtacrestal (type implant en 2 temps), de transférer en zone supragingivale la connexion avec un système « non titane » à la biocompatibilité plus réduite et de permettre une compensation plus importante des axes (les piliers étant coniques). L'implant est équipé d'un pilier dont la hauteur est dictée par l'épaisseur de muqueuse et le choix prothétique (limites sus ou supragingivales) (fig. ⁹). Ce système peut être utilisé en prothèse ostéo-ancrée transvissée ou en prothèse partielle transvissée (fig. ^10a à ^10c).

Avantages/inconvénients

(^{tabl. I})

Prothèse scellée (système « scellé sur vissé »)

Elle se rapproche des méthodes de prothèse fixée conventionnelle, l'élément prothétique, unitaire ou plural, étant scellé sur des piliers qui peuvent prendre plusieurs formes.

Piliers pleins vissés ou monoblocs

Ils sont généralement en titane (fig. ¹¹) : ils sont vissés définitivement par rotation sur l'implant, et ont par construction une hauteur et une morphologie connues. L'empreinte de situation d'un transfert (transfert de pilier) est réalisée. La chape correspondant au pilier peut être coulée ou surcoulée à partir d'un composant calcinable usiné. Pendant l'interséance, ils sont recouverts d'une prothèse provisoire ou d'un simple capuchon provisoire [²¹].

Ils sont indiqués plus particulièrement pour la prothèse unitaire (ils disposent alors d'un système antirotationnel) dans les secteurs postérieurs ou si les axes implantaires sont suffisamment parallèles, en prothèse plurale de petite étendue. Ils représentent une simplification technique intéressante, mais sont, toutefois, d'une indication limitée.

Piliers usinés en titane, droits ou angulés, transvissés sur les implants (fig. 12)

Ce sont les plus utilisés, possédant, ou non, une partie transgingivale dont la hauteur et l'évasement peuvent varier, et une partie coronaire qui assure le support et la rétention de la future coiffe.

Le choix de leur axe coronaire (droit ou angulé) (fig. ¹²) et de leur positionnement exact nécessite de procéder à l'empreinte préalable (en direct implant) ou d'utiliser des répliques de pilier en matière plastique jetables ou stérilisables qui, placées en bouche, permettent de vérifier le parallélisme et les relations occlusales. Ces piliers usinés peuvent être retouchés uniquement par soustraction au laboratoire pour compenser des axes divergents, favoriser l'insertion... Ces retouches sont malgré tout limitées par l'orifice de la vis et les classiques exigences de la prothèse fixée (insertion-rétention-sustentation-stabilité) (fig. ¹³).

Piliers anatomiques transvissés sur les implants

Ils sont très utilisés dans les situations complexes (axes divergents esthétiquement non adaptés...), car ils permettent une grande variété de formes. Ils peuvent être réalisés de différentes façons :

- surcoulés en or à partir d'une partie coronaire calcinable surmontant une base en or ou titane usinée dont il faut déterminer cliniquement la hauteur (hauteur transgingivale) au préalable (fig. ^14a et ^14b) ;

- coulés en alliage semi ou non précieux à partir d'une pièce intégralement calcinable : cette solution est moins onéreuse, mais moins précise, la qualité de la connexion passive étant alors fonction de la qualité de la coulée (fig. ¹⁵) ;

- usinés en FAO à partir d'une pièce en titane ou en zircone, avec une conception par copie d'une cire réalisée au laboratoire (Pantographe) ou partiellement (Procera®, Nobel Biocare) ou totalement (Lava®, Denstply) numérique (fig. ¹⁶).

Avantages/inconvénients

Prothèse amovible

Les PACSI (prothèses amovibles complètes supra-implantaires) sont des prothèses amovibles complètes conventionnelles qui bénéficient d'un complément de rétention et de stabilisation par boutons-pressions ou cavaliers sur barre de conjonction. Les prothèses partielles amovibles peuvent également bénéficier de ce complément de stabilisation. Les composants prothétiques utilisés sont similaires à ceux des systèmes sur dents naturelles.

Boutons-pressions

Le système classique d'attachement axial de type O-Ring est universellement répandu dans toutes les marques d'implants. Il est composé d'une partie mâle vissée dans l'implant (avec hauteur transgingivale variable, à déterminer cliniquement) et d'une partie femelle dans l'intrados de la prothèse (fixée au laboratoire ou par le clinicien).

La partie mâle est généralement fixée directement sur l'implant (fig. ^17a).

Inspirés de ce principe, de nombreux systèmes de connexion existent, développés par des fabricants d'implants ou d'attachements de précision (Syncone® de Friadent ; Locator® de Zest Anchors (fig. ^17b)...

Barre de conjonction et cavaliers (fig. 18)

Ce système de rétention se compose d'une barre qui relie deux suprastructures transvissées sur des piliers transgingivaux en titane mis en place au préalable, et de cavaliers dans l'intrados de la prothèse amovible. Les piliers transgingivaux coniques corrigent la convergence des axes des implants pour autoriser la mise en place d'une pièce unique (la barre de conjonction) (fig. ¹⁸).

La passivité de l'adaptation des composants prothétiques est impérative.

L'anisostatisme est une des causes d'échec de la prothèse implantaire. Les contraintes générées par une suprastructure prothétique non passive fait partie des causes d'échecs mécaniques fréquemment rencontrés [²²].

Les contraintes sont plus importantes avec les composants prothétiques vissés sur plusieurs éléments, le vissage ayant une capacité de mise en tension importante des suprastructures prothétiques plurales [²³,²⁴]. La conséquence est prothétique : insertion incomplète et risque biologique à l'interface, mécanique par dévissage des vis prothétiques.

Conclusion

L'objectif de l'implantologie est d'apporter le support indispensable à la prothèse qu'elle soit fixée ou amovible. La méthodologie prothétique, la qualité esthétique et fonctionnelle du résultat final, sa pérennité dépendent pour beaucoup à la fois du type de connexion actif ou passif, interne ou externe, mais aussi du choix judicieux des composants prothétiques.

Une bonne connaissance des principes fondamentaux et directeurs permet une bonne maîtrise des composants prothétiques, une grande ergonomie au quotidien et assure la fiabilité et la prévisibilité des traitements prothétiques faisant intervenir des implants. Le praticien débutant pourra tirer partie du temps passé à la compréhension et la manipulation de ces différents composants prothétiques.

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