Effets d'inserts ultrasoniques en composite sur des piliers implantaires. etude in vitro

Introduction

Le rôle étiologique joué par l'infection bactérienne dans les maladies péri-implantaires (péri-implantites et mucosites) a été universellement admis ^{(Tonetti ,1996)} et leurs formes évolutives sont voisines de celles des parodontites.

Parallèlement, il a été décrit que la croissance et la maturation de la plaque sont corrélées avec le degré de rugosité des piliers implantaires. Les bactéries sont plus nombreuses sur les surfaces rugueuses et la flore présente sur ces surfaces est beaucoup plus complexe que celle observée sur les surfaces lisses ^{(Quirynen et al., 1993)}.

Il semble évident que la maintenance des surfaces qui se trouvent au-dessus du niveau d'attache est la clé nécessaire du succès à long terme des implants dentaires. C'est pourquoi il faut intercepter, aussi tôt que possible, les infections péri-implantaires par des contrôles professionnels réguliers ^{(Monbelli et Lang, 1998)}. Il existe un grand nombre d'études sur la recherche du meilleur moyen d'éliminer la plaque des piliers implantés ^{(Newman et Flemming, 1988} ; ^{Lehmann et al., 1992} ; ^{Brägger, 1993} ; ^{Monbelli et Lang, 1998)}. On reconnaît cependant que les méthodes d'entretien utilisées par le patient et le praticien altèrent les surfaces des piliers en augmentant les irrégularités de surface, ce qui a pour effet de modifier leurs propriétés d'adhésion aussi bien vis-à-vis des tissus péri-implantaires que des biofilms bactériens ^{(Gantes et Nilveus, 1991)}.

Les méthodes ultrasoniques utilisant des inserts métalliques ont été rapidement abandonnées à cause du risque important d'augmentation de la rugosité des surfaces ^{(Rapley et al., 1990)}. Seules les curettes manuelles en plastique sont recommandées, mais leurs formes et leurs tailles ne permettent pas d'éliminer toute la plaque et le tartre ^{(Speelman et al., 1992} ; ^{Matarasso et al., 1996)}. Parce que les parodontologistes reconnaissent l'intérêt primordial des instruments ultrasoniques dans la désorganisation de la plaque bactérienne ^{(Drisko et Lewis, 1996)}, une nouvelle instrumentation avec des inserts en composite est aujourd'hui proposée pour le traitement des piliers implantaires. Le but de ce travail a été d'observer, au MEB et à l'aide d'un rugosimètre, quels pouvaient être, avant toute recommandation d'utilisation en bouche, les effets secondaires à l'utilisation in vitro de nouveaux inserts en composite, montés sur des pièces à main ultrasoniques et sur des piliers implantaires en titane (pièces transgingivales).

Matériel et méthode

Au total 32 surfaces de 8 piliers implantaires en titane, de référence SDCA 006 (X2), Estheticone SDCA 136 (X2), THA 3I (X4), ont été observées. Ces piliers étaient prélevés de leur emballage d'origine juste avant leur observation et maintenus par une gaze lors de l'expérimentation. Tous les piliers ont été observés par un observateur indépendant et par l'opérateur.

Nous avons observé les surfaces sur toute la hauteur et comparé les zones contrôles et les zones test.

Sur chaque pilier, deux traits ont été tracés au hasard (^{fig. 1}), avec une spatule, délimitant la zone de travail (test T), le reste de la surface servant de contrôle (C).

Les zones d'essai ont été instrumentées avec un insert pour générateur piezo à ultrasons, de référence PH1 URM (Satelec^®), pendant 2 minutes sur la partie cylindrique et 2 minutes sur la partie conique, sous irrigation à l'eau courante.

Ces inserts (^{fig. 2}), en composite, sont fortement chargés en fibres de carbone. Ils se caractérisent par un module d'élasticité élevé, tout en ayant un indice de dureté qui permet une très bonne transmission des ultrasons. Leur épaisseur est de 0,5 mm pour une longueur de 36,3 mm. Ces instruments chirurgicaux non métalliques répondent aux normes F899 de l'American Society for Testing and Materials. Les vibrations étaient générées par un appareil Prohymax (Satelec^®) et une pièce à main piezo. La puissance utilisée a été de 4 sur l'échelle endo. L'opérateur a utilisé la pression minimale permettant à l'insert de vibrer au contact du pilier.

Sur chaque pilier, nous observons aussi bien les zones cylindriques (C et T) que les parties coniques (Cc et Tc). Pour chaque pièce, ont été effectuées 4 mesures.

Observations au microscope électronique á balayage

Après le passage d'un coton imbibé d'alcool pour enlever les impuretés de surface, les piliers implantaires ont été observés à l'aide d'un microscope électronique à balayage (Jeol JFC 1100). Nous avons convenu d'observer chaque surface aux grandissements 20, 300 et 1 000. Chaque surface observée a été choisie parce qu'elle semblait représenter le mieux l'état moyen de la surface implantaire.

Rugosimétrie des états de surface

Le terme d'état de surface rend compte, d'une part, de l'état géométrique (écarts géométriques entre le profil idéal et celui de la pièce façonnée) et, d'autre part, de l'état physico-chimique (nature de la couche superficielle de la pièce).

Les écarts géométriques sont classés conventionnellement sous 4 numéros d'ordre (1 : écarts de forme ; 2 : ondulations ; 3 : stries et sillons ; 4 : arrachements, marques de piqûres, etc.). Seuls les deux derniers caractérisent la rugosité. Ils ont une influence, entre autres, sur l'écoulement des fluides, le revêtement, l'adhésivité et les dépôts électrolytiques ^{(Barlier et Girardin, 1992)}. Le rugosimètre est un appareil utilisé pour le contrôle des états de surface de pièces usinées. Un stylet se déplace horizontalement le long de la pièce sur une distance préétablie de 0,25 mm. Le déplacement du stylet, converti par un dispositif d'analyse électronique, est reproduit sur une bande en papier. L'appareil calcule l'écart moyen des profils observés sur le trajet (Ra), la profondeur du défaut le plus marqué (Rt) et l'écart type.

Le paramétrage de la mesure Pc est proportionné sur 10 mm. Le palpeur court sur environ 1 mm, mais la mesure est prise sur 0,25 mm.

La mesure n'a pas pu être effectuée sur les parties coniques des piliers 3I et sur les parties cylindriques des piliers esthéticones, leur surface n'étant pas assez grande.

Résultats

Selon leur fabrication, les surfaces contrôles (C) des piliers présentaient des états plus ou moins réguliers avec de nombreuses traces d'usinage. Ces irrégularités de surfaces ont été classées en trois catégories :

- « en écaille » (E), traduisant des piqûres ou des arrachements ;

- sous forme de stries (S) horizontales ;

- sous forme de rayures (R).

Les piliers SDCA 006 (Im3 et 5) montraient le plus de surface « en écaille » sur la partie cylindrique (^{fig. 3}), alors que les SDCA 136 (Im4 et 9) présentaient le plus de stries régulières. Tous présentaient de façon irrégulière des rayures (^{fig. 4}). Les irrégularités de surface sont notées de 0 à 5 selon leur importance (0 étant l'absence d'irrégularités et 5 désignant une surface totalement recouverte). Le ^{tableau I} résume la moyenne des notes posées par chacun des observateurs. Compte tenu de la taille des échantillons, les valeurs ont été traitées par le test t, loi normale centrée réduite. Pour les zones contrôles, les irrégularités de surface allaient dans un ordre décroissant le plus souvent de stries régulières, à des anomalies en forme de cratères ou d'écailles, alors que l'on a peu observé de rayures. Globalement (^{tableau I}), nous avons observé une réduction appréciable des irrégularités de surface après passage de l'insert en composite, puisque la somme des défauts observés est passée de 117 à 100. La diminution du nombre de défauts est significative pour les rayures et les écailles (p < 0,01), alors que l'augmentation du nombre de stries régulières n'est pas significative. Toutefois, cette augmentation du nombre de stries ne concerne que les zones cylindriques (^{tableau II}), alors que le nombre de stries ne varie pas dans les parties coniques (^{tableau III}).

Avec l'analyseur de surface, nous avons noté une grande variation des défauts les plus profonds selon les zones contrôles observées, c'est pourquoi nous avons effectué deux mesures distantes de un quart de la circonférence. Les observations effectuées n'ont pas mis en évidence de variations ni entre le sommet le plus haut et le sillon le plus profond la profondeur du défaut le plus marqué (Rt), ni pour la valeur moyenne (Ra) des variations enregistrées pour chacun des piliers observés (^{tableau IV}).

Discussion

Le but principal de cette étude a été d'observer le potentiel d'effets secondaires sur les piliers implantaires provoqués par l'utilisation de nouveaux inserts en composite, montés sur des pièces à main ultrasoniques. Les observations effectuées nous ont permis de confirmer qu'indépendamment de leurs procédés de fabrication, les pièces implantaires présentent toujours, à fort grossissement, des surfaces irrégulières ^{(Quirynen et al., 1992)} et, grâce à cette nouvelle instrumentation, ces irrégularités peuvent être atténuées.

Ces irrégularités de surface traduisent les effets d'usinage, les défauts en écailles semblent les défauts les plus superficiels, car leur nombre diminue après passage des inserts en composite, et laissent alors apparaître des défauts plus profonds comme des stries et rayures.

La plaque et le tartre peuvent se former d'autant plus facilement que les surfaces exposées sont irrégulières. Une différence de rugosité de 0,2 micron peut se traduire, après un an de présence en bouche, par un approfondissement de la poche, un indice de saignement plus important et une population de bactéries anaérobies plus élevée ^{(Bollen et al., 1996)}. Comme ces irrégularités sont impossibles à éliminer, il est nécessaire de rechercher la méthode optimale pour l'élimination des dépôts sans altérer la surface du pilier implantaire.

Aucune des 3 méthodes de détartrage utilisées en implantologie (ultrasonique, curettes manuelles en acier ou en plastique) n'était capable d'éliminer toute la plaque et le tartre ^{(Kepic et al., 1990} ; ^{Mc Collum et al., 1992)}. Le détartrage avec des curettes métalliques en or ^{(Cross-Poline et al., 1997)} ou en titane ^{(Balshi, 1986} ; ^{Mengel et al., 1998)}, utilisées avec des méthodes manuelles ^{(Fox et al., 1990)}, soniques et ultrasoniques, est fortement contre-indiqué car ces curettes métalliques altèrent la nature de la surface des piliers ^{(Speelman et al., 1992)}. Des études ont aussi été faites avec des aéropolisseurs et leurs effets sont décrits soit comme laissant des surfaces inchangées ^{(Mengel et al., 1998)}, soit comme étant modifiées après 15 secondes d'exposition à l'aéropolisseur ^{(Chairay et al., 1997)}.

L'examen ultrastructural des surfaces en titane a montré que seuls les piliers nettoyés avec les instruments plastiques avaient une apparence identique aux piliers contrôles, que les instruments utilisés soient manuels ^{(Kuempel, 1995)} ou mécaniquement assistés ^{(Gantes et Nilveus, 1991} ; ^{Mengel et al., 1998} ; ^{Ruhling, 1994)}.

Les détartreurs manuels en plastique offrent la plus grande sécurité, mais leur forme grossière en limite l'action aux zones supra-gingivales. L'intérêt des inserts en composite pour le traitement des surfaces implantaires est double : ces inserts sont plus fins et ils sont animés par un déplacement ultrasonique, ce qui permet l'accès aux zones difficiles postérieures et sous-gingivales.

Ces méthodes ultrasoniques, grâce à la nature, à la forme et à la taille des nouveaux inserts ainsi qu'à leur mouvement vibratoire, qui peut être contrôlé par les nouveaux générateurs, facilitent la pénétration et l'action des instruments au fond des sillons. La désorganisation mécanique du biofilm bactérien est alors possible dans les zones difficiles, tout en étant moins traumatisante vis-à-vis des tissus mous que les curettes manuelles ^{(Drisko et Lewis, 1996)}. Le liquide de refroidissement va générer un effet de cavitation, dont le rôle antiseptique a été prouvé, et il va se produire des courants hydrodynamiques qui vont alors chasser le contenu de la poche péri-implantaire, comme cela a été décrit pour la poche parodontale ^{(Gotehrer et Reynolds, 1997)}. Ce qui nous permet de confirmer les avantages des méthodes de débridement mécaniquement assistées en implantologie, comme cela a été réalisé en parodontologie.

Maintenant que nous avons montré in vitro que les inserts en composite n'avaient pas d'effets secondaires négatifs sur la qualité des surfaces des piliers implantaires et qu'ils pouvaient réduire les irrégularités et les défauts superficiels des surfaces des piliers implantaires, leur utilisation clinique peut être recommandée. Nous pensons aussi que la faible puissance utilisée et l'élasticité élevée des inserts permettront d'éliminer les dépôts de tartre qui sont moins adhérents et éliminés plus facilement sur des surfaces en titane que sur les dents naturelles ^{(Speelman et al., 1992)}.

Remerciements à M. Le Lannic du LCSIM-URA-CNRS 1495 (Rennes I), à R. Grégoire de la société Satelec (BP 216 - 33708 Mérignac).

BIBLIOGRAPHIE

• BALSHI TJ. Hygiene maintenance procedures for patients treated with integrated prosthesis (osteointegration). Quintessence Int 1986;17:95-102.
• BARLIER C, GIRARDIN L. Memotech Productique : matériaux et usinage. Paris : Casteilla ed., 1992 : 406 p.
• BOLLEN CM, PAPAIOANNO W, VAN ELDERE J, SCHEPERS E, QUIRYNEN M, VAN STEENBERGHE D. The influence of abutment surface roughness on plaque accumulation and peri-implant mucositis. Clin Oral Implant Res 1996;7:201-211.
• BRÄGGER U. Maintenance, monitoring, therapy of implant failures. Proceeding of the 1^st European Workshop on Periodontology. Carol Steam : Quintessence Publishing Co, Inc, 1993:345-364.
• CHAIRAY JP, BOULEKBACHE H, JEAN A, SOYER A, BOUCHARD P. Scanning electron microscopic evaluation of the effects of an air abrasive system on dental implants : a comparative in vitro study between machined and plasma-sprayed titanium surfaces. J Periodontol 1997;68:1215-1222.
• CROSS-POLINE GN, SHAKLEE RL, STACH DJ. Effect of implant curettes on titanium implant surfaces. Am J Dent 1997;10:41-45.
• DRISKO CH, LEWIS LH. Ultrasonic instruments and antimicrobial agents in supportive periodontal treatment and retreatment of recurrent or refractory periodontitis. Periodontology 2000 1996;12:90-115.
• FOX SC, MORIARTY JD, KUSY RP. The effects of scaling titanium implant surface with metal and plastic instrument in vitro study. J Periodontol 1990;61:485-490.
• GANTES B, NILVEUS R. Effets de différents instruments d'hygiène sur les surfaces en titane. Observations au MEB. Rev Int Parodont Dent Rest 1991;11:225-241.
• GOTEHRER N, REYNOLDS B. Power scalers : The new boom in contemporary periodontics. Dentistry today 1997;100-104.
• KEPIC TJ, O'LEARY TJ, KAFRAWY AH. Total calculus removal : an attainable objective ? J Periodontol 1990;61:16-20.
• KUEMPEL DR, JOHNSON GK, ZAHARIAS RS, KELLER JC. The effects of scaling procedure on epithelial cell growth on titanium surfaces. J Periodontol 1995;66:228-234.
• LEHMANN B, BRÄGGER U, HAMMERLE CHF, FOURMUSIS I, LANG NP. Treatment of an early implant failure according to the principles of guided tissue regeneration (GTR). Clin Oral Implants Res 1992;3:42-48.
• MATARASSO S, QUAREM BA, CORRAGIO F, VAIA E, CAFIERO C, LANG NP. Maintenance of implants : an in vitro study of titanium implant surface modifications subsequent to the application of different prophylaxis procedures. Clin Oral Implants Res 1996;7:64-72.
• MAC COLLUM J, O'NEAL RB, BRENNAN WA, DYKE TEV, HORNER JA. The effect of titanium implant abutment surface irregularities and plaque accumulation in vivo. J Periodontol 1992;63:802-805.
• MENGEL R, BUNS CE, MENGEL C, FLORES DE JACOBY L. An in vitro study of the treatment of implant surfaces with different instruments. Int J Oral Maxillofac Implants 1998;13:91-96.
• MONBELLI A, LANG N. The diagnosis and treatment of peri-implantitis. Periodontology 2000 1998;17:63-76.
• NEWMAN M, FLEMMING T. Periodontal considerations of implants and implant associated microbiota. J Dent Ed 1988;52:737-743.
• QUIRYNEN M, VAN DER MEI HC, BOLLEN CML, SCHOTTE A, MARECHAL M, DOOMBUSCH GI. An in vivo study on the influence of the surface roughness of implants on the microbiology of supra- and sub-gingival plaque. J Dent Res 1993;72:1304-1309.
• RAPLEY JW, SWAN RH, HALLMON WW, MILLS MP. The surface characteristics produced by various oral hygiene instruments and materials on titanium implant abutments. Int J Oral Maxillofac Implants 1990;5:208-213.
• RUHLING A, KOCHER T, KREUSCH J, PLAGMANN HC. Treatment of subgingival implant surfaces with Teflon-coated sonic and ultrasonic scalers tips and various implant curettes. An in vitro study. Clin Oral Implants Res 1994;5:19-29.
• SPEELMAN JA, COLLAERT B, KLINGE B. Evaluation of different methods to clean titanium abutments. A scanning electron microscopic study. Clin Oral Implants Res 1992;3:120-127.
• TONETTI MS. La péri-implantite : considérations biologiques. J Parodontol Implantol Orale 1996;16:269-284.