Céramique sans armature métallique

Les techniques et les matériaux permettant la réalisation de prothèses fixées sans infrastructure métallique se multiplient. Deux groupes peuvent être distingués: les systèmes qui s'appuient sur l'utilisation de résine renforcée par des fibres et les systèmes tirant profit de l'amélioration des qualités mécaniques des céramiques. Dans les deux cas, la suppression du métal permet d'améliorer l'intégration biologique et le résultat esthétique des restaurations.

L'objectif de cet article est d'étudier les éléments prothétiques entièrement en céramique, en comparant leurs qualités, leurs indications et leur mise en œuvre pour en tirer le meilleur parti.

Les différents matériaux et procédés de mise en œuvre

D'un point de vue théorique, les procédés de fabrication et les matériaux utilisés doivent être différenciés. Le procédé de fabrication peut s'adresser à plusieurs types de céramiques. Inversement, certaines céramiques peuvent être utilisées dans plusieurs procédés de mise en œuvre.

Céramique conventionnelle frittée

Les premières tentatives de coiffes en céramique sans métal utilisaient des matériaux destinés à la technique céramo-métallique (céramique feldspathique conventionnelle) : mélange de poudre et d'eau directement monté sur une réplique en revêtement de la préparation (^{fig. 1a} et ^1b) ou sur feuille de platine [¹]. Ces matériaux sont des verres siliciques chargés de cristaux de quartz, dispersés dans la matrice, parfois renforcés par des cristaux de leucite (Optec^® de Sympyse) ou d'alumine (Vitadur^® N de Vita créée pour la jaquette de Mac Lean). La faible cohésion de ces céramiques nécessite la présence d'un soutien (revêtement ou platine) pendant toutes les phases de cuisson. Une fois terminée, l'élimination du support interdit toute nouvelle cuisson.

Céramique frittée, puis infiltrée

Mise au point par Sadoun en 1985, cette technique repose sur l'utilisation d'une barbotine (suspension stable de grains dans un milieu le plus souvent aqueux), montée sur un modèle poreux absorbant le milieu de dispersion des grains [²]. Après déshydratation, les grains sont « soudés » entre eux par des ponts de frittage. À ce stade, le matériau est facilement retouché ou usiné. Les espaces libres entre les grains sont secondairement infiltrés par un verre pour obtenir la résistance finale. Contrairement à la technique conventionnelle, les grains ou charges qui occupent la majeure partie du volume sont reliés entre eux pour limiter la propagation des fissures dans la matrice. Le verre comble les espaces laissés libres entre les grains. Cette technique permet la fabrication d'infrastructures à recouvrir d'une céramique à vocation esthétique (^{fig. 2a}, ^2b, ^2c et ^2d).

Depuis 1989, la société Vita Zahnfabrik (Bad Säckingen) commercialise des matériaux compatibles avec cette technique dont les noms varient avec la composition des particules:

- In-Ceram^® Alumina (grains d'alumine);

- In-Ceram^® Zirconia (alumine dopée à 30 % de zircone) ;

- In-Ceram^® Spinell (particules de MgAl₂O₃).

Céramique usinée

Réellement diffusé depuis 1991 avec le procédé Cerec^®, l'usinage de la céramique a connu un essor particulier depuis le développement de la technique Procera^® [³]. Pour cette dernière technique, le matériau, exclusivement composé de grains d'alumine, est aggloméré sous haute pression sur une réplique de la préparation, puis usiné pour donner la forme de l'extrados. Un frittage entre 1 600 et 1 700 °C pendant 3 heures « soude » les grains entre eux pour donner la résistance finale sans phase vitreuse, fragile. Là encore, la technique ne permet que la fabrication d'infrastructures (^{fig. 3a}, ^3b, ^3c, ^3d et ^3e). Pour la technique Procera^®, le laboratoire de prothèse numérise le modèle positif unitaire à l'aide d'un scanner en 3 dimensions et envoie les informations à une unité de fabrication unique et éloignée géographiquement (Suède). D'autres techniques proposent l'utilisation d'unités de fabrication plus proches géographiquement, au cabinet dentaire ou au laboratoire. Les procédés Cerec^® et Cerec Inlab^® (Sirona) proposent l'usinage de céramiques conventionnelles renforcées ou d'In-Ceram^® avant infiltration. Le procédé Cercon^® (Degussa) propose l'usinage d'oxyde de zirconium préfritté. Ces procédés permettent d'obtenir des infrastructures ou des éléments complets à maquiller [⁴].

Céramique pressée

Reposant sur la technique de la cire perdue, cette méthode utilise des lingotins de céramique réchauffés devant plusieurs heures, puis injectés dans un moule en revêtement de l'élément à fabriquer. Différents matériaux ont été conçus pour cette technique: céramique conventionnelle à haute teneur en leucite (Empress^® d'Ivoclar-Vivadent, Finess^® de Ceramco) [⁵] ou chargée de 60 % de cristaux de disilicate de lithium (Empress II^® d'Ivoclar-Vivadent) [⁶-⁹]. La pressée permet d'obtenir des armatures sur lesquelles sont stratifiés des composants esthétiques adaptés ou des coiffes monochromes simplement maquillées en surface (^{fig. 4a}, ^4b, ^4c, ^4d, ^4e, ^4f et ^4g).

Propriétés comparées des différents systèmes

Propriétés mécaniques

Les céramiques, contrairement aux métaux ou aux résines, sont toujours des matériaux fragiles, c'est-à-dire cassants sans déformation préalable. En revanche, en fonction de leur constitution, la force à mettre en jeu pour les rompre est plus ou moins importante et la céramique est dite plus ou moins résistante. Enfin, si la résistance est maintenue lors de sollicitations répétées, la céramique a une bonne ténacité. Les valeurs des résistances en flexion et de la ténacité de différentes céramiques sont regroupées dans le ^{tableau I}.

C'est l'augmentation de la résistance et de la ténacité des céramiques qui permet la suppression du métal comme infrastructure. Ces améliorations des qualités mécaniques sont directement liées à la diminution de la phase vitreuse fragile et à l'augmentation des charges qui sont autant de barrières à la progression des dislocations.

Précision d'adaptation

La variabilité des résultats observés selon les publications ainsi que les valeurs du joint dento-prothétique données par différentes études laissent penser qu'il n'existe pas de différence d'adaptation majeure entre les différentes céramiques, voire entre coiffe céramo-métallique et coiffe entièrement en céramique [¹⁰-¹⁴]. En outre, dans la quasi-totalité des études, les valeurs du joint obtenues sont inférieures aux 120 μm considérés par Mac Lean comme cliniquement acceptables et durables [¹⁵].

Biocompatibilité

La bonne tolérance parodontale des céramiques sans armature a été cliniquement constatée depuis la réalisation des premières jaquettes en céramique feldspathique. Elle s'est encore améliorée avec l'utilisation de composites de collage pour l'assemblage de facettes ou de coiffes sans métal. Cette biocompatibilité que l'on retrouve avec toutes les céramiques semble davantage liée à la nature du matériau qu'à une hypothétique diminution d'épaisseur du joint dento-prothétique. En outre, l'utilisation de matériau hautement mimétique évite l'enfouissement systématique du joint dans le sulcus, qui représente une agression immédiate et retardée pour le parodonte marginal.

Qualités esthétiques

La réflexion de la lumière est liée au nombre et à la composition des charges dans la céramique, les qualités esthétiques en découlent. Or, les qualités mécaniques augmentent avec la présence des charges. Il est donc logique de penser que les céramiques qui offrent les meilleures propriétés mécaniques sont moins aptes à diffuser la lumière.

Néanmoins, toutes les céramiques sans armature métallique offrent un mimétisme supérieur à celui des coiffes céramo-métalliques, particulièrement pour les teintes peu saturées difficiles à obtenir [³]. L'apport esthétique est très important dans la zone cervicale, où l'affleurement de l'opaque, voire du métal est toujours difficile à masquer. Les joints céramique/dent pouvaient résoudre le problème esthétique, mais restaient de réalisation très délicate [¹⁶, ¹⁷].

Certains systèmes offrent la possibilité de réaliser des coiffes céramiques secondairement maquillées en surface: le rendu esthétique est alors toujours inférieur aux techniques par stratification où l'armature donnant la solidité est ensuite recouverte d'une céramique moins chargée. Dans certains cas, l'opacité de la chape peut être un avantage pour masquer des obturations métalliques sous-jacentes (^{fig. 5a} et ^5b) ou des dyschromies marquées. À l'inverse, la transparence obtenue avec les systèmes Empress^® et équivalents est intéressante sur dents pulpées non discolorées même si les travaux de Fleiter et al. mettent en évidence une rapide décroissance du passage de la lumière avec l'épaisseur de céramique [¹⁸, ¹⁹].

Notons enfin que le résultat final est largement conditionné par l'expérience de l'opérateur: l'observation de la teinte naturelle des dents et la transmission de celle-ci au laboratoire sont essentielles. Les techniques modernes de communication: photographies numériques et transmission par voie électronique constituent un apport intéressant. Mais le sens artistique du prothésiste de laboratoire, son habileté et son expérience sont déterminants pour le résultat final.

Indications, spécificités cliniques et mode d'assemblage

En fonction des situations cliniques et des qualités des matériaux décrites précédemment, certains choix peuvent être proposés.

Restaurations coronaires partielles

Réalisées la plupart du temps sur des dents pulpées et faisant appel à des matériaux de collage pour leur assemblage, les facettes en céramique doivent principalement répondre à deux impératifs: qualités esthétiques optimales et maîtrise de la liaison colle/céramique. L'expérience tirée des facettes en céramique conventionnelle feldspathique aux faibles qualités mécaniques a démontré que grâce à la cohésion obtenue avec la structure dentaire résiduelle [²⁰], la résistance du matériau n'est pas déterminante (^{fig. 6a}, ^6b et ^6c).

Pour autant, il est aujourd'hui possible de tirer parti de l'amélioration des qualités mécaniques des céramiques à haute teneur en leucite tout en profitant de leur translucidité importante (Empress II^® ou Finess^®, par exemple). Ces systèmes permettent une cuisson du cosmétique ou des maquillants sur une armature en céramique plus résistante, mais moins esthétique. Le support indispensable au soutien des céramiques feldspathiques pendant les phases d'élaboration n'est plus nécessaire, ce qui facilite les étapes de laboratoire et les éventuelles retouches.

Concernant l'assemblage, les systèmes Empress^® ou équivalents conservent une phase silicique importante, mordançable par l'acide fluorhydrique et compatible avec l'application d'un silane (matériau à double affinité, pour la silice d'une part et la résine d'autre part), propriétés que l'alumine ne possède pas (^{fig. 4e}). L'utilisation d'un polymère de collage dual ou chémopolymérisable est indiquée. Les résultats sont prédictibles grâce à une bonne connaissance de la liaison céramique mordançée, silanée et du polymère de collage [²¹].

Les onlays nécessitent l'utilisation de matériaux plus résistants, mais offrant les mêmes qualités de liaison avec la colle d'assemblage. Les céramiques alumineuses (In-Ceram^® de Vita ou Procera^® de Nobel Biocare) doivent présenter, sans prétraitement, un état de surface compatible avec un micro-clavetage de la résine de collage. Seul un sablage à l'alumine 50 μm est préconisé pour décaper la surface. Une certaine prudence dans les indications paraît cependant souhaitable. Pour le Procera^®, l'accessibilité nécessaire pour le scanner implique certaines précautions lors de la préparation [²²]. Des matériaux à base de résine renforcée par des fibres peuvent ici entrer en concurrence avec les céramiques. Leur élasticité relative et une adhésion bien maîtrisée plaident en leur faveur (^{fig. 7a} et ^7b).

Restaurations corono-périphériques

Sur les dents antérieures, l'ensemble des systèmes entièrement céramique récents présente des qualités mécaniques suffisantes pour supporter les charges dévolues à ces dents. Les céramiques plus translucides, conventionnelles ou renforcées (Empress^®, Finess^®), semblent séduisantes sur des dents pulpées ou présentant des reconstitutions corono-radiculaires non métalliques. Elles doivent être, en revanche, impérativement collées [¹⁰], ce qui complique leur mise en place.

Les céramiques sur chape d'alumine offrent une résistance plus importante à condition de soutenir le matériau cosmétique par une forme d'armature adaptée [²³] (^{fig. 8}). Leur utilisation sur les dents postérieures paraît plus adaptée [²⁴] et leurs qualités esthétiques sont suffisantes pour les indiquer sur tous les secteurs d'arcade. Leur fixation au pilier dentaire peut être assurée par tous types de scellement ou de collage, même si l'utilisation de verre ionomère modifié par adjonction de résine semble allier simplicité d'emploi et efficacité [²⁵-²⁷]. Sur des dents présentant des dyschromies ou en présence de reconstitutions sous-jacentes inesthétiques, l'opacité de l'armature est avantageuse.

Bridge

Plusieurs systèmes permettent la réalisation de bridges de trois éléments.

Le système Empress II^® présente l'inconvénient d'utiliser un matériau dont la résistance mécanique est la plus faible. Il est d'ailleurs contre-indiqué pour les bridges postérieurs [⁶].

Le système Procera^® utilise un matériau résistant, mais dont la mise en œuvre conduit à réaliser trois éléments séparés (2 piliers et 1 inter) secondairement assemblés par un verre d'infiltration. Cette connexion, bien que réalisée avec des préformes étudiées pour orienter les forces reçues, semble représenter un point de faiblesse (^{fig. 9a}, ^9b, ^9c et ^9d).

Le système In-Ceram^®, qui offre simultanément l'utilisation d'un matériau résistant (In-Ceram^® Zirconia) et monolithique, paraît être le plus fiable. Le plus grand recul d'utilisation plaide également en sa faveur [²]. Les procédés d'usinage appliqués à des blocs de céramique In-Ceram^® Zirconia, préfrittée, mais non infiltrée, permettent également la réalisation de bridge monolithique (Cerec Inlab^® de Sirona) [⁴]. Il est possible d'obtenir des résultats similaires avec d'autres systèmes et d'autres matériaux (Cercon^® de Degussa).

Pour autant, quel que soit le système, les indications des bridges restent limitées principalement par la portée (11 à 12 mm d'intermédiaire) et surtout par l'importance des connexions, qui nécessitent des hauteurs et des largeurs incompatibles avec certains piliers, voire en contradiction avec l'amélioration esthétique souhaitée.

Reconstitution corono-radiculaire

Dans ce domaine aussi, plusieurs systèmes sont utilisables [²⁸, ²⁹]. Ils font généralement appel à des tenons préfabriqués englobés dans la céramique (tenon Cosmopost^® + Empress^®) [⁶] (^{fig. 10a} et ^10b) ou servant de clavette (In-Ceram^® et tenon en fibre de carbone) [²]. L'utilisation de ces matériaux dans la réalisation de faux moignons est discutable pour plusieurs raisons:

- leurs qualités mécaniques ne se rapprochent pas davantage de la dentine que le métal, contrairement aux résines renforcées par des fibres utilisées en technique directe (tenon carbone ou fibre de quartz et composite) ou indirecte (Targis-Vectris^® d'Ivoclar-Vivadent) [³⁰] (^{fig. 11}) ;

- le gain esthétique ne se justifie que lorsqu'une céramique très translucide doit les recouvrir;

- la réalisation au laboratoire est complexe et coûteuse;

- la nomenclature des actes professionnels ne reconnaît pas l'utilisation de ce type de matériau.

Le mode d'assemblage, comme c'est également le cas pour les inlays-cores métalliques, fait appel à des matériaux adhésifs chémopolymérisables après élimination de toute trace d'eugénol.

Pilier prothétique sur implant

Très intéressantes pour leur biocompatibilité et leur apport esthétique, les céramiques alumineuses permettent la réalisation de piliers prothétiques personnalisés. La fabrication sur mesure associée aux qualités des céramiques permet dans les secteurs esthétiques des corrections d'émergence par rapport à la position des implants. Elles facilitent également la transition entre la forme et le diamètre de l'implant d'une part et la forme et le diamètre de la dent d'autre part. En revanche, le choix du système et du matériau devient, pour des raisons d'exclusivité commerciale, dépendant du type d'implant utilisé: Procera^® pour les implants Brånemark [³¹] et In-Ceram^® (dopée à 50 % de zircone) pour les implants ITI.

Conclusion

L'utilisation des céramiques sans métal, pour la réalisation de restaurations corono-périphériques ou coronaires partielles, n'est plus d'ordre expérimental, mais s'inscrit dans une pratique quotidienne au cabinet dentaire. Pour la réalisation de reconstitutions corono-radiculaires, de bridges ou de piliers prothétiques, les indications sont à poser avec discernement.

Les différents procédés proposés offrent des avantages différents qu'il faut savoir exploiter, sans dogmatisme ni parti pris, même si la collaboration avec différents laboratoires de prothèse, dotés de l'infrastructure nécessaire, ne facilite pas la gestion quotidienne.

Enfin le recul clinique et l'évolution rapide des matériaux et des procédés rendront très vite les débats d'aujourd'hui obsolètes. Les procédés d'usinage, qui diminuent l'intervention humaine et, par là même, la plus importante source d'aléas, sont sûrement porteurs d'un grand potentiel d'avenir.

Remerciements au laboratoire Gambardella pour ses photographies de la céramique Empress^® au laboratoire.

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