Apport de la CFAO dans les techniques d'augmentation osseuse par ROG

Introduction

La mise en place d'implants dentaires constitue une alternative thérapeutique fiable et prédictive pour restaurer la fonction et l'esthétique chez des patients édentés^[].

La réussite et la pérennité d'un traitement implantaire sont conditionnées par la nécessité d'un volume osseux suffisant^[], or la résorption post-extractionnelle, la maladie parodontale, les traumas sont autant de paramètres pouvant conduire à la réduction de ce volume osseux^[]. C'est pourquoi, dans ces situations, l'indication d'augmentation osseuse est posée, avant ou pendant la chirurgie implantaire^[].

Diverses méthodes existent pour reconstruire la crête osseuse afin d'obtenir un volume suffisant. Les techniques d'appositions de greffons osseux prélevés sur un site extra- ou intra-oral, l'utilisation de blocs constitués de matériau allogénique^[], la distraction osseuse^[], l'ostéotomie^[], associées à différents biomatériaux de comblement des espaces résiduels autour du greffon apposé, sont des méthodes qui permettent d'améliorer le volume osseux verticalement et horizontalement^[]. Néanmoins, la littérature rapporte une fréquence élevée d'échecs et de complications lors de ces différentes interventions^[]. C'est pourquoi l'obtention d'une adéquation optimale entre l'architecture du greffon et le site receveur par une configuration tridimensionnelle appropriée se révèle une proposition intéressante en termes de modalité thérapeutique, dans le cadre des augmentations de la crête alvéolaire par des techniques de ROG associant une grille rigide, un biomatériau et/ou de l'os autogène^[].

Jusqu'à récemment, pour ces techniques, le volume de l'augmentation osseuse voulue était évalué sur des examens radiographiques afin de décider de la forme finale de la grille en titane qui était découpée manuellement à la forme souhaitée^[]. Malheureusement, cette approche est complexe, chronophage, et la taille ainsi que la forme obtenues peuvent être très imprécises, car dépendant en grande partie de la capacité des praticiens à façonner manuellement les formes 3D de la future reconstruction osseuse.

Grâce à la combinaison de techniques numériques et de la CFAO, de nouvelles solutions pour planifier ainsi que pour concevoir les chirurgies reconstructives osseuses, en optimisant l'adéquation de l'architecture du greffon et du site receveur, sont actuellement proposées.

L'utilisation de grilles personnalisées, conçues pour s'adapter précisément à la forme tridimensionnelle des défauts osseux à compenser, devrait permettre d'améliorer la vascularisation du site opéré ainsi que la biocompatibilité de la reconstruction, limitant d'autant la morbidité associée à cette intervention^[].

Le but de cet article est de synthétiser les connaissances cliniques et scientifiques actuelles concernant les protocoles de ROG, associées aux grilles en différents matériaux mis en forme par CFAO.

ROG avec grille titane de forme standard à découper

Les grilles en titane ont été largement utilisées pour la reconstruction des défauts buccaux et maxillo-faciaux^{[, ]}. Du fait de leur rigidité, elles permettent de maintenir le volume créé au niveau du site greffé et d'éviter l'affaissement des tissus mous^{[, ]}, autorisant ainsi la croissance osseuse^[]. Elles présentent également d'autres avantages, tels que la biocompatibilité ou la résistance à la corrosion, se révélant indiquées dans les techniques d'augmentation osseuse en association avec une greffe osseuse particulaire^{[, ]}. En outre, les grilles en titane ont une bonne résistance mécanique^{[, ]} et peuvent être facilement découpées, façonnées puis fixées avec des vis d'ostéosynthèse ou des clous chirurgicaux. Cependant, pour Miyamoto et al.^[], les résultats cliniques concernant l'augmentation dépendent du type d'architecture du défaut osseux préopératoire.

Pour ce qui est des matériaux, l'os autogène a toujours été considéré comme la référence, ou « gold standard », en raison de ses propriétés ostéogéniques, ostéo-inductives et ostéoconductives. Mais la nécessité d'un site de prélèvement distant de la zone à reconstruire, la disponibilité plus ou moins limitée de tissu osseux, les risques de morbidité en rapport avec le site donneur sont autant d'inconvénients à son utilisation.

Pour pallier ces inconvénients, des substituts osseux ont été développés, tels que l'os allogénique, xénogénique ou synthétique, qui peuvent être utilisés seuls ou en mélange avec de l'os autologue en différentes proportions selon les auteurs^[].

Le procédé conventionnel de ROG avec grille titane non personnalisée entraîne des inconvénients relatifs à la découpe et au pliage manuel de la grille pour lui donner la forme souhaitée. Ces étapes prolongent la durée de la chirurgie. C'est pourquoi il a été développé des procédés de conception et de production de ces grilles par CFAO pour optimiser la forme de celles-ci, tout en réduisant le temps opératoire.

Grille titane manuellement ajustée sur un modèle réalisé par CFAO

Le prototypage rapide (RP) recouvre l'ensemble des moyens industriels de fabrication d'objets construits virtuellement. La production de ces projets virtuels s'effectue soit par des procédés additifs (par ajouts de matière), soit par des procédés soustractifs (par usinage d'un bloc).

L'impression 3D (FDM) et la stéréolithographie (SLA) sont deux technologies couramment utilisées pour la production immédiate de modèles individuels (prototypes) par ajouts de matière.

Ces technologies peuvent être utilisées dans la production de modèles conçus pour effectuer le modelage et la préparation de la grille en titane. Durant cette étape, il est possible également de préparer la perforation de la grille afin de prévoir la transfixation par la vis d'ostéosynthèse lors de la chirurgie^{[, ]}.

Pratiquement, les fichiers DICOM correspondant aux données numériques acquises lors de l'examen radiologique par CBCT sont importés dans un logiciel de conception type 3D Slicer (logiciel en accès libre). La zone intéressée par la greffe osseuse est délimitée et une augmentation virtuelle du volume est effectuée. Un fichier de format .STL de ce projet est généré, permettant la réalisation d'un modèle par impression 3D ou par stéréolithographie.

C'est sur ce modèle que le praticien peut, en amont de l'intervention, découper et modeler la grille titane^[].

L'utilisation d'un modèle imprimé dans la phase préopératoire raccourcit ainsi le temps de l'intervention, et donc les risques d'exposition des tissus à l'infection, de manque de vascularisation à long terme ainsi que d'étirement des tissus^{[, ]}.

L'avantage de cette technique de préparation d'une grille standard réside également dans son coût plus limité que celui d'un procédé complet de fabrication par CFAO d'une grille spécifique sur mesure.

Grille titane fabriquée sur mesure par CFAO

La reconstruction osseuse par technique de ROG est également possible grâce à l'utilisation de grilles titanes fabriquées par CFAO et combinée à de l'os autogène ou à de xénogreffes en diverses proportions.

Les grilles en titane produites par CFAO (type Yxoss CBR®, Reoss) présentent une épaisseur de 0,2 mm. Ceci leur conférerait la rigidité pour maintenir le greffon osseux et protéger l'os néoformé, ainsi que la possibilité d'être suffisamment flexibles pour permettre un maintien de la fermeture des tissus mous, prévenant ainsi le risque de déhiscence des muqueuses^[]. La présence de perforations permet de ne pas bloquer le flux sanguin en provenance de l'os et de la muqueuse^[].

À la surface du titane, une couche d'oxyde se forme passivement, permettant l'adhésion et la colonisation cellulaire ainsi que la différenciation des cellules en ostéocytes du côté greffé.

La forme du maillage de la grille est conçue lors de la planification et permet d'aménager des perforations pour les vis de stabilisation ou pour les futurs implants. En outre, la conception par microfusion laser permet d'obtenir une forme régulière et lisse, par opposition à celle adaptée manuellement, limitant ainsi le risque de déhiscence des tissus mous^[].

Néanmoins, étant non résorbable, cette grille devra être retirée dans un second temps lors de la pose des implants^[].

Protocole opératoire d'utilisation d'une grille titane sur mesure

Lorsque l'indication d'une ROG avec membrane titane est posée (^fig. 1) et que sa réalisation par CFAO est décidée, le patient reçoit une information complète par le praticien sur l'intervention, les matériaux utilisés ainsi que sur les alternatives existantes au traitement. Un consentement éclairé doit être obtenu.

Les images DICOM issues de l'examen radiographique CBCT sont transférées sur un site sécurisé (https://www.reoss.eu/myreoss). Cette interface permet de communiquer avec le technicien en charge de la conception numérique de la grille et de sa fabrication. Une fois la planification effectuée, la grille titane est conçue et fabriquée en générant un modèle 3D du défaut osseux à partir des fichiers DICOM obtenus lors du CBCT (^fig. 2 et ³). L'architecture de la grille titane est conçue en fonction du volume d'augmentation souhaité, puis validée par le praticien grâce à un fichier PDF actif, avant d'être fabriquée (^fig. 4 à ⁷). La grille produite est vérifiée puis stérilisée par le praticien.

Au niveau chirurgical, un lambeau muco-périosté est réalisé, puis un curetage minutieux de la zone à greffer est effectué, et la grille est essayée (^fig. 8 et ⁹). En cas d'utilisation d'os autologue, le prélèvement intra-oral est effectué, celui-ci est broyé puis mélangé avec un substitut osseux, l'ensemble est positionné sous la grille (^fig. 10). Celle-ci est mise en place avec un ajustement passif sans tension au niveau des tissus mous. La structure est stabilisée par des vis d'ostéosynthèse placées au niveau de perforations prévues dans la grille titane (^fig. 11).

Une membrane résorbable recouvre ensuite la grille pour stimuler la régénération des tissus mous et prévenir leur invagination. La plaie est refermée sans tension. Un contrôle radiographie postopératoire permet de contrôler la situation de la grille et du biomatériau maintenu sur le site opéré (^fig. 12).

Dans une étude récente^[] sur modèle animal, les auteurs concluent à une meilleure régénération osseuse quand la grille titane est utilisée en association avec une membrane de collagène, par rapport à l'utilisation d'une membrane seule ou d'une grille seule.

Une antibiothérapie ainsi que des antalgiques sont prescrits. Les instructions postopératoires classiques sont délivrées au patient ainsi que des recommandations sur l'hygiène buccale à adopter. Les patients opérés doivent ménager la zone d'intervention et respecter une alimentation molle pendant 3 semaines. Le maintien d'une hygiène rigoureuse adéquate est nécessaire, nécessitant des bains de bouche avec une solution à 0,2 % de chlorhexidine et l'application d'un gel de chlorhexidine à 0,2 % sur la plaie 2 fois par jour. Le port d'une prothèse amovible doit être proscrit durant 1 mois après la chirurgie^[].

Six mois après l'intervention, un nouvel examen radiologique CBCT permet de vérifier l'augmentation osseuse et de planifier la chirurgie implantaire. Durant cette intervention, un lambeau de pleine épaisseur est réalisé, les vis de fixation sont retirées et la grille est séparée en 2, puis extraite grâce aux zones de fragilité planifiées durant la conception. Le ou les implants sont ensuite mis en place dans l'os néoformé en suivant un protocole opératoire classique.

ROG et utilisation de grilles titane : Littérature et résultats thérapeutiques

Actuellement, peu d'études permettent d'évaluer les résultats de ces protocoles utilisant des grilles en titane. En outre, la plupart de ces travaux sont consacrés aux grilles titane non personnalisées.

Dans l'étude de Proussaefs et Lozada^[], une carotte osseuse d'un diamètre de 2,6 mm est réalisée sur le site greffé lors de la réouverture, avant la pose de l'implant. Après une préparation histologique appropriée, il est observé une proportion osseuse nouvellement formée de 36 %, associés à 49 % de tissu conjonctif et à environ 4 % de particules d'hydroxyapatite d'origine bovine (Bio-oss®, Geistlich). Les auteurs ne rapportent aucune trace d'inflammation ou de résorption.

Dans le cas d'une exposition précoce de la grille, la proportion d'os néoformé dans l'échantillon était plus limitée. Des mesures de l'os nouvellement formé ont également été effectuées à partir des examens 3D pré- et postopératoires. Un mois après la greffe, le gain d'os néoformé verticalement était de 2,9 mm et de 4,5 mm horizontalement. Six mois après l'insertion implantaire, il s'était réduit à 2,6 mm verticalement et à 3,8 mm horizontalement, soit une résorption osseuse de 15 %.

L'étude de Miyamoto et al.^[], qui est effectuée sur 41 patients et 50 sites traités par greffe osseuse utilisant des grilles en titane non personnalisées associées à de l'os autogène, évalue le gain osseux lors du retrait de la grille 6 mois après sa mise en place.

Cette étude conclut à un succès des augmentations osseuses grâce à cette technique, en séparant les types de défauts en 3 catégories : horizontaux (H), socket (S) ainsi que horizontaux et verticaux (HV).

Le gain horizontal moyen avec le défaut de type H était de 3,9 ± 1,9 mm. Le défaut de type S a entraîné l'augmentation osseuse la plus efficace (gain horizontal moyen : 5,7 ± 1,4 mm ; gain vertical moyen : 12,4 ± 3,1 mm).

Les défauts à la fois horizontaux (H) et verticaux (V) sont les plus difficiles à augmenter (gain horizontal moyen : 3,7 ± 2,0 mm ; gain vertical moyen : 5,4 ± 3,4 mm).

Le défaut de type HV a montré une résorption osseuse significativement plus élevée que les autres types de défauts.

Dans l'étude récente de Ciocca et al.^[], sur 9 patients traités avec des grilles titanes personnalisées et un mélange d'os autogène associé à des cristaux d'hydroxyapatite d'origine bovine en proportion 1/1, à 7 mois postopératoires, les auteurs observent une augmentation osseuse verticale et horizontale en moyenne de 3,8 mm à la mandibule et de 3,9 mm au maxillaire. Par ailleurs, les auteurs ne signalent pas de perte implantaire après deux ans de suivi.

Dans l'étude de Sumida et al.^[], les auteurs comparent 2 groupes de 13 patients qui doivent subir une augmentation osseuse avant la pose d'implants dentaires.

Ils notent une durée d'opération plus courte dans le groupe traité avec des grilles personnalisées en titane, 75,4 ± 11,6 mn contre 111,9 ± 17,8 mn dans le groupe traité avec des grilles du commerce adaptées en peropératoire.

Les auteurs signalent une moindre utilisation de vis de transfixation des grilles dans le groupe traité avec des grilles personnalisées, par rapport à celles de forme standard.

Enfin, le nombre d'infections et de déhiscences muqueuses ne se révèle pas statistiquement différent entre les deux groupes.

En termes d'inconvénients, la littérature rapporte que la complication postopératoire la plus fréquente réside dans la déhiscence des tissus mous. Néanmoins, le risque serait beaucoup plus limité qu'en utilisant des membranes résorbables en raison de la biocompatibilité du titane, ce qui limiterait l'inflammation sur le site exposé^[].

Selon les travaux de Lizio et al.^[], chaque surface non couverte de la grille de 1 cm* réduirait de 16 % la croissance osseuse prévue. Pour ces auteurs, il existerait également une relation entre l'exposition précoce et la formation d'os nouvellement formé.

Proussaefs et Lozada^[] signalent que l'exposition des grilles en titane entraînerait une perte osseuse horizontale et verticale de 8 à 10 %. Le risque de déhiscence pourrait être accru en fonction de la position des muscles superficiels et de la quantité de gencive kératinisée présente.

D'après Miyamoto et al.^[], les principales complications post-chirurgicales seraient l'exposition de la grille, les infections, les résorptions osseuses (totales ou partielles) ainsi que des troubles neurologiques temporaires.

Sur le plan clinique, l'inconvénient majeur de ces grilles en titane réside dans l'obligation de retrait pour limiter le risque de fibrose des tissus mous^[]. Ceci nécessite une approche invasive similaire à celle de la chirurgie initiale^[].

Par ailleurs, il faut noter le coût significatif de ces dispositifs, particulièrement en cas d'utilisation de membrane personnalisée par CFAO (de 350 à 780 €), qui serait justifié par les procédés de conception puis de mise en forme par microfusion laser. D'autres coûts annexes sont à ajouter, liés à la situation des implants projetés et à l'utilisation d'une membrane résorbable de recouvrement.

Ceci limite d'autant le développement actuel de ces protocoles et explique l'apparition sur le marché d'autres biomatériaux mis en forme par CFAO pour réaliser ces membranes d'espacement personnalisées utilisées dans les techniques de ROG.

Membranes et autres biomatériaux mis en forme par CFAO

D'autres procédures basées sur la modélisation peropératoire du greffon ont été décrites dans la littérature.

Il est désormais possible de fabriquer des membranes 3D sur mesure, dans des matériaux biocompatibles autres que le titane, répondant ainsi à la difficulté représentée par la dépose nécessaire du matériel non résorbable.

C'est le cas notamment de l'association hydroxyapatite et acide polylactique, qui se résorbe totalement entre 3 et 5 ans^[]. Ces membranes sont plus résistantes mécaniquement que celles en PLLA pure et permettraient une formation osseuse plus rapide^[]. Elles sont fabriquées par stéréolithographie (SLA) à partir d'une modélisation tridimensionnelle.

La recherche développe aujourd'hui une autre membrane avec des surfaces extérieures lisses et intérieures poreuses associant le poly-lactide-co-glycolide (PLGA) et le phosphate tricalcique (TCP), créant une structure architecturale censée être similaire à celle de l'os spongieux^[]. Le temps total de dégradation serait similaire à celui de la formation osseuse naturelle^[].

En association avec ces membranes et dans une logique de résorbabilité totale du matériel implantable, des vis en polymère d'acide lactidique (PLA), résorbable intégralement sous 9 mois, ont été mises au point et sont disponibles sur le marché (SonicWeld Rx®, KLS Martin).

Conclusion

À l'issue de cette présentation des membranes mises en forme par CFAO et utilisées dans les techniques de ROG, il apparaît qu'actuellement la membrane en titane de forme standard adaptée manuellement sur un modèle imprimé représente la solution la plus pertinente en termes de coût pour un gain notable de temps opératoire.

Concernant l'utilisation clinique des grilles en titane conçues et fabriquées par CFAO, peu de publications sont disponibles dans la littérature et les résultats en termes de gains osseux tridimensionnels sont à confirmer. Par ailleurs, d'autres matériaux que le titane peuvent être mis en forme par CFAO et contribuer ainsi à la réalisation de membranes dont la résorbabilité éviterait un deuxième temps opératoire, tout en limitant la morbidité et les coûts associés.

Auteurs

Mickael ARROCHE, Guillaume DROUHET, Anne BENHAMOU, Pierre WINTENBERGER, Olivier FROMENTIN.

DUCICP Université Paris 7-Denis Diderot, hôpital Rothschild (AP-HP)

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