Les facettes céramiques collées

Les techniques restauratrices actuelles, économes en tissus, permettent de résoudre certains problèmes esthétiques. Les facettes céramiques sont des artifices prothétiques fiables [¹] à condition de respecter le cadre strict de leurs indications (^{tabl. I}) [²]. Elles permettent de restaurer forme et fonction (en partie) des dents antérieures, tout en apportant un haut degré d'esthétique.

Le principe de la préparation de la face vestibulaire a minima (préparation pelliculaire) [³] pour éviter le surcontour est admis aujourd'hui. Toutefois, la fabrication et le collage des facettes céramiques ne constituent pas une solution simple aux problèmes esthétiques. Les différents protocoles, au laboratoire pour la construction et au fauteuil pour l'agrégation, sont très minutieux. Leur respect permet de limiter les risques d'échec : risque de décollement, risque de fracture de la facette, risque d'un mauvais rendu esthétique.

Les préparations pour facettes dans le secteur antérieur doivent tenir compte du double souci de la simplicité et de l'économie tissulaire. Si nous sommes conscients que le risque de décohésion ou de fracture des facettes céramiques dépend de nombreux paramètres (épaisseur de la facette, qualité mécanique de la céramique utilisée, importance des retours proximaux, qualité du polymère de collage…), nous ne considérons dans ce travail que la nécessité ou l'importance d'un retour lingual (au maxillaire), qui n'apparaît pas évidente pour tous les auteurs. Dans ce travail, nous proposons une analyse des conséquences mécaniques de différents types de préparation coronaire.

La préparation dentaire

La préparation dentaire pour facette céramique doit répondre à trois impératifs :

• économie tissulaire ;

• espace nécessaire à la céramique ;

• conservation maximale de surfaces amélaires pour obtenir une adhérence accrue à l'interface composite-émail.

La préparation doit rester, si possible, exclusivement amélaire. L'importance de la réduction est de 0,4 à 0,6 mm en moyenne. Cependant, dans certains cas (caries, fracture, dysplasie, malposition), l'exposition de plages dentinaires peut être inévitable.

La limite cervicale, juxta ou supra-gingivale, a la forme classique d'un congé de 0,4 mm d'épaisseur qui favorise l'obtention d'un profil d'émergence plat, favorable au maintien de la santé parodontale. Le congé a, de plus, un rôle d'appui stabilisateur. Les limites proximales sont matérialisées par des cannelures verticales situées dans les embrasures pour éviter la visibilité de la future jonction dentoprothétique. Le point de contact naturel, s'il existe, doit être conservé. Si ce n'est pas possible, la zone des contacts proximaux doit être franchie. La limite cervicale suit le collet et le contour de la papille. La réduction de la face vestibulaire est homothétique. En effet, il faut veiller à respecter la convexité naturelle de la dent. À ce stade, les conceptions concernant l'inclusion ou non du bord libre dans la préparation divergent. La forme de préparation, dite « en fenêtre », ne subsiste que dans une minorité de cas favorables, où le bord incisif est épais, peu caractérisé en l'absence de parafonction et lorsqu'il n'est pas nécessaire de modifier la position de ce bord dans le sens vertical et transversal. Dans tous les autres cas, le retour lingual est une nécessité (^{fig. 1}). L'importance de ce retour lingual est sous la dépendance des contacts occlusaux ; la limite de la préparation doit être située au-delà ou en deçà de la zone de contacts. Dans un article récent, Touati [⁴] propose une préparation modifiée du bord incisif. Il recommande un raccourcissement du bord incisif de 1,5 mm en créant une forte pente inclinée en bas vers le côté lingual, puis réalisée avec une fraise boule diamantée, une cannelure horizontale à mi-distance entre les faces vestibulaires et linguales (^fig.2).

Objectifs de l'étude

Parmi les échecs rapportés, les décollements et les fractures sont souvent cités. Nous proposons, dans cette étude, d'évaluer et de quantifier le comportement mécanique des facettes de différentes formes. Dans ce travail, nous étudions les contraintes et déformations subies par des facettes céramiques soumises à une charge fonctionnelle. Nous poursuivons les objectifs suivants :

- comparer l'amplitude et la localisation des déformations apparaissant sur les différentes facettes afin de quantifier le risque de fracture ;

- comparer les contraintes de cisaillement apparaissant à l'interface facette-dent afin de quantifier le risque de décohésion du matériau d'agrégation entraînant le décollement de la facette.

Matériel et méthode

La méthode choisie (méthode des éléments finis), dont nous avons déjà exposé le principe et les limites [⁵-⁷] (analyse statique, élastique linéaire, concernant des structures homogènes et isotropes), est adaptée pour l'étude mécanique des associations de structures, dont nous connaissons les propriétés (^{tabl. II}), en particulier l'association facette-dent. L'analyse tridimensionnelle nécessite l'utilisation d'un matériel informatique dont les caractéristiques apparaissent dans le ^{tableau III} .

Structure des modèles

Dans cette étude, nous avons créé une incisive centrale supérieure (^{fig. 3}) préparée pour recevoir trois types de facette (^{fig. 4}, ⁵ et ⁶) :

- une facette sans retour lingual, mais remplaçant le bord libre (^{fig. 7}) ;

- une facette avec un faible retour lingual de 1 mm (^{fig. 8}) ;

- une facette avec un retour lingual plus important de 2 mm (^{fig. 9}).

Ces facettes sont chacune agrégées à la dent (^{fig. 10}, ¹¹, ¹² et ¹³). La base de l'incisive est considérée comme encastrée. Une charge oblique de 30 newtons, choisie arbitrairement, est appliquée sur le versant lingual du bord libre en direction vestibulo-cervicale. Cette orientation simule la charge fonctionnelle transmise par les incisives mandibulaires. La composition des modèles créés (assemblage dent-facette) apparaît dans le ^{tableau IV} .

Résultats

Caractéristiques des contraintes et des déformations

Intensité des contraintes

Le risque de fracture des facettes céramiques peut être mis en relation avec l'intensité des contraintes de traction qu'elles subissent. Une forte tension peut provoquer l'apparition d'un défaut de structure de la pièce et initier une fracture. La céramique présente en revanche une forte résistance à la compression. Nous ne nous intéresserons donc qu'à l'étude des contraintes et déformations en traction [¹⁰]. Le ^{tableau V} donne les intensités maximales des contraintes de traction exprimées en pascals (Pa) dans les trois directions X (linguo-vestibulaire), Y (mésio-distale) et Z (occluso-cervicale) en fonction des modèles. La comparaison (^{fig. 14}) fait apparaître clairement que :

- quelles que soient les directions, les contraintes les plus intenses apparaissent sur la facette du modèle n° 2 (facette avec un faible recouvrement du bord incisif). Les facettes des modèles n° 1 et 3 sont très nettement moins sollicitées en traction. C'est pour la facette du modèle n° 3 que les contraintes sont les plus faibles en intensité ;

- quels que soient les modèles, comme attendu, étant donné l'orientation du chargement, c'est dans la direction X (linguo-vestibulaire) que les contraintes sont les plus intenses. Dans la direction Y (mésio-distale), les contraintes sont de très faible intensité.

Amplitude des déformations

Le ^{tableau VI} donne les amplitudes maximales des déformations en traction dans la direction X (direction dans laquelle les facettes sont le plus sollicitées) en fonction des modèles. Les résultats apparaissent sur la ^{figure 15} . Les déformations les plus grandes apparaissent sur la facette du modèle n° 2 (facette avec un faible recouvrement du bord incisif). Les facettes des modèles n° 1 et 3 sont très nettement moins sollicitées en traction. C'est pour la facette du modèle n° 3 que les déformations sont les plus faibles en amplitude.

Par rapport au modèle n° 3 (recouvrement important du bord incisif), la mesure des pourcentages fait apparaître une augmentation de l'amplitude de la déformation de 33 % pour le modèle n° 1 (sans recouvrement) et une augmentation spectaculaire de 400 % pour le modèle n° 2 (faible recouvrement).

Localisation des déformations

Pour permettre l'analyse de la localisation des déformations que subit la facette, nous choisissons de l'isoler du reste du modèle ; le support dentaire a été éliminé. Une coupe dans le plan XOZ, correspondant à une coupe dans le plan sagittal médian, à partir de laquelle on obtient une vue vestibulo-proximale, permet l'observation des déformations au sein et en surface de la facette (^{fig. 16}). La visualisation des résultats est permise sur les différentes figures par l'apparition de zones colorées d'isodéformations moyennes ; le code des couleurs est indiqué sur les illustrations (^{fig. 17}, ¹⁸ et ¹⁹). Pour chacune des facettes, la visualisation à trois différentes échelles d'amplitude permet d'apprécier la topographie et l'évolution des plages d'isodéformations.

• Modèle n° 1 : facette sans recouvrement

Dans un ordre décroissant, la zone cervicale apparaît la plus sollicitée ( ^{fig. 17} , zone 1, plages rouges). Viennent ensuite la région située en regard de la limite linguale de la facette (zone 2) et la partie centrale de la face vestibulaire (zone 3).

• Modèle n° 2 : facette avec faible recouvrement

Dans un ordre décroissant, la zone vestibulaire à hauteur du bord libre de la dent préparée apparaît la plus sollicitée ( ^{fig. 18} , zone 1). Vient ensuite la région située à la frontière entre le 1/4 cervical et les 3/4 occlusaux de la facette (zone 2).

• Modèle n° 3 : facette avec recouvrement important

Dans un ordre décroissant, la zone en regard du bord libre de la dent préparée est la plus sollicitée ( ^{fig. 19} , zone 1). Vient ensuite la moitié occlusale de la facette (zone 2).

Contraintes de cisaillement à l'interface

Intensités des contraintes

Le risque de décollement des facettes céramiques peut être mis en relation avec l'intensité des contraintes de cisaillement (assimilables aux contraintes de von Mises) que subit l'interface facette-dent. Le ^{tableau VII} donne les intensités maximales des contraintes de von Mises (exprimées en Pa). La comparaison (^{fig. 20}) fait apparaître que les contraintes les plus intenses apparaissent à l'interface de la facette du modèle n° 1 (facette sans recouvrement du bord incisif). Les facettes des modèles n° 2 et 3 sont très nettement moins sollicitées. C'est à l'interface du modèle n° 3 que les contraintes sont les plus faibles en intensité. Par rapport au modèle n° 3 (recouvrement important du bord incisif), la mesure des pourcentages fait apparaître une augmentation de l'intensité des contraintes de 244 % pour le modèle n° 2 (faible recouvrement) et une augmentation spectaculaire de 511 % pour le modèle n° 1 (sans recouvrement).

Distribution des contraintes

Pour permettre l'analyse de la localisation des contraintes de cisaillement à l'interface facettedent, nous isolons la dent préparée ; la facette a été éliminée. Une coupe dans le plan XOZ, correspondant à une coupe dans le plan sagittal médian à partir de laquelle on obtient une vue vestibulo-proximale, permet l'observation des contraintes à la surface de la face vestibulaire et au niveau du bord libre préparé (^{fig. 21}). La visualisation des résultats est permise sur les différentes figures par l'apparition de zones colorées d'iso-contraintes moyennes ; le code des couleurs est indiqué sur les illustrations (^{fig. 22}, ²³ et ²⁴). Pour chacune des dents, la visualisation à la même échelle d'intensité permet d'apprécier la topographie des contraintes et de comparer les différents modèles.

L'examen des figures fait apparaître que :

- sur les modèles n° 1 (sans recouvrement) et n° 2 (léger recouvrement), la zone cervicale apparaît la plus sollicitée ( ^{fig. 22} et ²³ , zones 1). L'intensité des contraintes est supérieure à 1,1.10⁷ Pa pour le modèle n° 1 et supérieure à 0,6.10⁷ Pa pour le modèle n° 2 ;

- sur le modèle n° 3 (^{fig. 24}, zone 1), on observe une concentration de contraintes au milieu de la face vestibulaire, mais de moindre intensité (supérieure à 0,18.10⁷ Pa).

Les ^{figures 22}, ²³ et ²⁴ montrent très clairement la plus grande sollicitation à l'interface du modèle n° 1 (sans recouvrement) et, comparativement, la très faible sollicitation à l'interface du modèle n° 3.

Discussion

La méthode des éléments finis nous permet de résoudre numériquement un certain nombre de problèmes mettant en jeu des associations de structures. Le principe de la modélisation consiste à substituer à une structure vivante un modèle simplifié ne réalisant que quelques propriétés jugées importantes. Nous avons adopté pour cette étude une modélisation tridimensionnelle qui permet, au prix d'un maillage très dense, l'obtention de modèles très précis. Cette option, très exigeante en capacité informatique, permet selon nous d'obtenir des résultats plus proches de la réalité clinique que la modélisation plane qui exclut toute composante normale au plan du dessin.

Quoi qu'il en soit, il est clair que les réactions des structures modélisées soumises à des efforts ne peuvent être analysées qu'au prix d'une certaine approximation. Si sur nos modèles, les compressions sont nécessairement plus intenses en valeur absolue que les tractions, ceci est dû à l'encastrement de la base et, par conséquent, à l'absence du ligament et de l'os alvéolaire. Par rapport à la réalité clinique, le biais ainsi créé, commun à tous les modèles, ne constitue pas un obstacle à l'analyse comparative des résultats et à l'extrapolation clinique. En d'autres termes, la méthode trouve son intérêt dans les possibilités qu'elle offre de prendre en compte des hypothèses variées et de comparer l'influence de différents paramètres.

Pour quantifier le risque de fracture des facettes en céramique, nous avons choisi de quantifier les déformations en traction. En effet, la faiblesse du matériau céramique réside dans sa faible résistance à la traction. Aux endroits où ces déformations sont les plus grandes correspondent les risques d'initiation de fêlures avec, éventuellement, propagation et fracture.

Pour quantifier le risque de décollement des facettes, nous avons considéré les contraintes équivalentes de von Mises qui donnent un résultat cumulé des différentes contraintes. Elles permettent d'avoir en une seule fois le niveau de sollicitation en un point donné, même si son utilisation annule les notions de direction et de signe puisqu'il s'agit d'un scalaire positif. Elle permet une reconnaissance rapide des zones fortement ou faiblement chargées. Les zones où les contraintes de von Mises sont les plus intenses correspondent aux contraintes de cisaillement qui, localisées à l'interface dento-prothétique, peuvent entraîner la décohésion de l'agent d'agrégation (ici un polymère de collage).

Le chargement appliqué sur les facettes, par sa surface d'application et par son orientation, simule l'action des incisives mandibulaires. Le choix arbitraire de l'intensité (30 N), bien que réaliste [¹⁰], est parfaitement justifié par la réponse élastique linéaire des structures aux efforts et par la nature comparative de l'analyse.

Conclusion

Dans ce travail, nous avons étudié les contraintes et déformations subies par des facettes céramiques de formes différentes, mais soumises à une même charge fonctionnelle.

• À propos du risque de fracture de la facette

Les comparaisons de l'intensité des contraintes, de l'amplitude et de la localisation des déformations apparaissant sur les différentes facettes montrent que la facette du modèle présentant un recouvrement lingual important est la moins sollicitée. Les contraintes et déformations les plus intenses apparaissent sur la facette du modèle avec un faible recouvrement du bord incisif (+ 400 %). Pour ce modèle, c'est principalement dans la zone vestibulaire, à hauteur du bord libre de la dent préparée, que se situe le risque de fracture. Le risque est moindre pour la facette dite sans recouvrement (+ 33 %) ; pour ce modèle, il apparaît dans la région cervicale.

• À propos du risque de décohésion à l'interface facette-dent

La comparaison des contraintes de cisaillement fait apparaître que l'interface dent-facette du modèle présentant un recouvrement important est la moins sollicitée. Le risque de décohésion est majeur avec une préparation sans recouvrement (+ 511 %). Pour la préparation avec un faible recouvrement, le risque est moindre, mais non négligeable (+ 244 %).

Dans cette étude, nous n'avons pas modélisé la forme de préparation dite « en fenêtre », probablement la plus apte à éviter les risques de fracture et de décohésion [¹¹, ¹²]. En effet, son indication ne subsiste que dans une minorité de cas favorables où le bord incisif est épais, peu caractérisé en l'absence de parafonction et lorsqu'il n'est pas nécessaire de modifier la position de ce bord dans le sens vertical et transversal. Avec l'augmentation des exigences esthétiques et dans le but de restituer aux bords incisifs des facettes leur translucidité, leur opalescence et leur structure en « mamelons », les préparations doivent envelopper les bords incisifs. Le retour lingual est une nécessité fonctionnelle et esthétique pour permettre la stratification de la céramique afin de créer un bord aux effets naturels et permettre son déplacement. Nos résultats montrent que ce recouvrement est une nécessité mécanique pour éviter les risques de décohésion et que son importance est un facteur essentiel pour assurer la pérennité des facettes. Lorsque le recouvrement est faible, nos conclusions corroborent l'expérience clinique qui montre que cette région incisive est fragile.

La méthode des éléments finis permet de confirmer les données de l'expérience, mais aussi de contrer certains a priori cliniques. Quoi qu'il en soit, elle présente l'intérêt de permettre la quantification du risque dans tous les domaines de la prothèse dentaire.

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