La CFAO pour la réalisation des maquettes de fonderie en prothèse fixée

La CFAO, ou conception et fabrication assistées par ordinateur, a été développée pour l’odontologie dès 1973 avec F. Duret [¹, ²]. Ce procédé de fabrication a longtemps été mis en avant au profit des céramiques dentaires, notamment de la zircone, et c’est dans cette application qu’il reste à l’esprit de bon nombre de praticiens.

Toutefois, la CFAO s’est développée aussi pour satisfaire à une demande plus diversifiée et de nombreux systèmes proposent la mise en œuvre de matériaux aussi divers que les résines calcinables, la cire ou les alliages métalliques. Ces systèmes permettant d’exploiter la métallurgie ont fait leur apparition dans les laboratoires au début des années 2000, pour optimiser la chaîne technologique prothétique.

Le protocole de réalisation ne modifie pas les différentes étapes cliniques du traitement, si bien que le praticien peut mettre en place une prothèse issue de la CFAO sans le savoir. Ce type de CFAO « silencieuse » est intéressant, car il permet de concilier les derniers apports de la technique informatique pour les réalisations métallo-céramiques traditionnelles qui n’ont pas perdu leurs indications [³]. Le système Cynovad®, comme d’autres systèmes (Bego, Kavo Everest, Digiléa…), répond à ces critères.

Cet article décrit, dans une première partie, ce système avec ses différentes possibilités d’utilisation, puis aborde, dans une deuxième partie, à travers une réhabilitation clinique, les différents temps cliniques et de laboratoire dans l’ordre chronologique.

Le système Cynovad®

Cynovad met à la disposition des laboratoires de prothèse dentaire un système complet de conception et fabrication assistées par ordinateur. Il offre un large plateau technique et de nombreuses possibilités d’utilisation en prothèse amovible et fixée avec comme moyens : différents scanners, logiciels, matériaux et plusieurs centres de production dans le monde (Dijon en France).

Le prothésiste de laboratoire a plusieurs possibilités de lieu de production :

– au sein de son laboratoire en faisant l’acquisition des machines à usiner ou de la machine à prototypage rapide ;

– dans l’un des centres de la société Cynovad ou dans n’importe quelle unité de production qui accepte les fichiers STL (norme standard des fichiers pour usinage) en faisant l’acquisition d’un scanner et d’un logiciel.

Matériaux mis en œuvre

Le centre de production Cynovad propose l’utilisation des matériaux suivants : titane, nickel chrome, chrome cobalt, or, résine calcinable, zircone TZP, alumine.

Le format de fichier STL est le format standard de fichiers utilisé dans l’industrie. Ce format de fichier est supporté par de nombreuses autres sociétés, centres et machines de production. Il est largement utilisé pour faire du prototypage rapide et de la fabrication assistée par ordinateur. Le format de fichier STL ne décrit que la géométrie de surface d’un objet en 3 dimensions. Ce format ne comporte pas d’informations concernant la couleur, la texture ou les autres paramètres habituels d’un modèle de conception assistée par ordinateur. Avec ce format de fichier, Cynovad rentre dans la catégorie des systèmes ouverts, ce qui permet au laboratoire d’opter pour l’acquisition d’une partie matériel chez Cynovad, par exemple le scanner et le logiciel pour la confection (CAO), et de déléguer la fabrication à un autre système de son choix (FAO) [⁴].

Les différents outils techniques [5]

Scanners

Trois scanners sont proposés pour différents niveaux de production, de la petite production à la grande production en chaîne : scanner Pro50 (2001), scanner Ovascan (2006), scanner i3 évolution (2008). Ils permettent de traiter la prothèse fixée ou amovible. Ils utilisent une méthode de lecture optique. Ils fournissent des fichiers STL ouverts, qui peuvent être traités dans de nombreux centres de production et par une large gamme de machines d’usinage ou de frittage.

Logiciels

Les logiciels prennent en charge la gestion des travaux depuis la numérisation jusqu’à la production des éléments et permettent la traçabilité. Ils sont compatibles avec tous les scanners ouverts (cet article s’intéressera plus particulièrement au logiciel de prothèse fixée).

Avec l’interface intuitive du logiciel, le prothésiste de laboratoire peut retrouver les gestes et les outils habituels (spatule, chalumeau, couteau à cire), permettant la réalisation de tous types de prothèses fixées, de la chape simple au bridge complet. Il est doté d’un articulateur virtuel avec une table incisive réglable et un plan d’occlusion, permettant une gestion de l’occlusion statique et dynamique.

Une bibliothèque d’images permet le choix de différents types de reconstruction :

– chape simple ;

– CIV ;

– couronne pleine ;

– bridges jusqu’à 16 éléments ;

– gestion des connexions de bridges.

Machine à prototypage rapide

Il s’agit d’une imprimante fabriquant en 3D les maquettes des prothèses. Par projection de gouttes de résine sur un plot de cire, elle construit les éléments prothétiques à partir de la conception réalisée virtuellement par le logiciel. La CAO guide une FAO de maquettes destinées à la coulée et non de pièces finies comme pour la plupart des systèmes d’usinage [⁶]. Elle remplace, au laboratoire, le travail de cire ajoutée sur le moulage positif issu de l’empreinte.

Cette machine de prototypage par addition de matières, « imprimante en 3D », présente en effet de nombreux avantages dans la création des maquettes :

– qualité de l’état de surface ;

– précision et constance des ajustages ;

– régularité des épaisseurs (au minimum 0,25 mm) ;

– plusieurs domaines d’applications, de la chape au bridge complet et au châssis pour prothèse amovible partielle ;

– paramétrage de l’espace et du joint dentoprothétique particulièrement appréciable pour les grandes reconstructions, évitant dans une grande majorité des cas les phénomènes de friction.

Ces pièces de résine additionnées sur leur support de cire seront destinées à la fonderie.

Différentes machines d’usinage

Différents matériaux peuvent être utilisés en fonction des machines : production de céramiques, résines calcinables, zircone préfrittée et titane.

Les scanners comme les différentes machines de production du système Cynovad® sont ouverts au fichier STL.

Applications cliniques

La réalisation prothétique présentée montre l’évolution de la chaîne technologique. Pour le cas clinique traité et décrit étape par étape, le laboratoire a utilisé différents outils CFAO spécifiques : scanner, logiciel de création de prothèse fixée et machine de prototypage avec les mêmes exigences qu’un traitement classique.

Démarche prothétique clinique

État clinique initial

Le patient a consulté pour traiter ses problèmes dentaires dans leur globalité. L’état clinique initial révélait des édentements importants non compensés (^fig. 1, ² et ³). Les facettes d’abrasion et la position antérieure de la mandibule étaient les signes d’une situation ancienne.

Avec la perte des molaires, le calage postérieur de la mandibule avait disparu, entraînant une perte de la dimension verticale d’occlusion.

À l’issue d’empreintes primaires et à partir de supports de cire, la relation centrée a été enregistrée pour transférer les moulages sur un simulateur d’occlusion. Le laboratoire a ainsi pu concevoir le projet prothétique par apport de cires ajoutées sur les dents résiduelles et réhabiliter les zones édentées par un montage directeur de dents en résine destinées à une prothèse amovible (^fig. 4) [⁷].

La première démarche thérapeutique a consisté à retrouver, par le biais de ces éléments provisoires, l’harmonie des relations mandibulo-maxillaires et donc la fonction manducatrice.

Les soins préprothétiques et prothétiques effectués, il a été décidé de réaliser des prothèses provisoires immédiates à partir de la clef du montage diagnostique sur l’ensemble des dents restantes.

Prothèses provisoires de première génération

Issues du montage directeur, elles ne concernaient que les piliers dentaires et ont simplement permis la temporisation afin de fabriquer au laboratoire des prothèses transitoires de deuxième génération.

Prothèses transitoires de deuxième génération

À partir d’empreintes précises (hydro-alginate), le laboratoire a réalisé un bridge complet maxillaire en résine avec un renfort métallique coulé sur les préparations des dents restantes, un bridge mandibulaire en résine renforcé de la même manière ainsi qu’une prothèse partielle en résine pour compenser l’édentement mandibulaire (^fig. 5).

Le patient a ainsi, durant plusieurs semaines, pu évaluer le confort de cette nouvelle situation. Cela a également permis de dépister d’éventuels symptômes articulaires ou simplement l’état d’usure ou de fragilité des prothèses transitoires. En effet, l’abrasion sévère initiale pouvait être le signe de bruxisme.

Après plusieurs contrôles et des corrections précises de l’occlusion, une situation occlusale stable et confortable pour le patient a été trouvée et maintenue dans le temps.

Décisions thérapeutiques

La solution implantaire a été évoquée pour reconstruire le maxillaire, les implants permettant dans cette situation de réduire la portée des bridges et donc d’avoir des éléments plus réduits à gérer dans le temps.

L’absence de calage postérieur, l’affaissement de la dimension verticale, un guide antérieur inefficace imposaient une réhabilitation globale incluant :

– la réévaluation de la dimension verticale d’occlusion ;

– la reconstruction du guide antérieur ;

– la relation centrée comme référence.

Au maxillaire

La réalisation d’un bridge monolithique permettait de restaurer les 4 prémolaires et un guide antérieur fonctionnel et stable dans le temps : « Lorsque le guidage antérieur est à reconstruire ainsi que les secteurs latéraux pour une fonction occlusale harmonieuse, il est impossible d’envisager des “ réparations sectorielles ” [⁸]. »

À la mandibule

L’indication la mieux adaptée est une prothèse composite comprenant un bridge antérieur en harmonie avec le bridge maxillaire et une prothèse amovible métallique pour réhabiliter les secteurs cuspidés. Le traitement des secteurs postérieurs édentés par des implants dentaires n’était possible qu’après un aménagement osseux, technique qui, dans ces cas, aurait nécessité une certaine quantité de prélèvement d’os autogène.

Le patient a opté pour une prothèse amovible partielle. La prothèse transitoire ayant été parfaitement acceptée, la solution adoptée était constituée d’une prothèse composite assemblée par un système d’attachements.

Déroulement des étapes cliniques de traitement

• Après finition des préparations, la prise d’empreinte a été réalisée par la technique du double mélange de silicones par addition pour la réalisation des prothèses d’usage. Les empreintes ont été traitées au laboratoire. Des cires d’occlusion recouvrant l’ensemble des préparations ont été réalisées et retournées au cabinet dentaire.

• Après la prise de l’arc de transfert et le montage du maître moulage sur simulateur, la DVO a été évaluée, puis la relation mandibulo-maxillaire (RMM) a été enregistrée, permettant le transfert du moulage mandibulaire (^fig. 6).

Processus de fabrication des armatures

Il s’agit des différentes étapes de conception et de fabrication des armatures des 2 bridges.

Scannage des moulages

Les 2 moulages issus des empreintes ont été scannés, permettant la réalisation par CAO des maquettes de fonderie des prothèses fixées (bridges maxillaires et mandibulaires) à l’aide du logiciel Cynovad® (^fig. 7).

Conception des prothèses

Cette conception nécessite la compétence d’un prothésiste de laboratoire formé à la CFAO et ayant l’expérience à la fois de l’outil informatique et des techniques de laboratoire pour créer une prothèse répondant aux exigences cliniques.

Il apparaît indispensable en effet que les « info-prothésistes » possèdent cette double culture : la maîtrise des logiciels et de l’outil informatique complétant les connaissances en prothèse dentaire.

• Les moulages ont été scannés, puis le logiciel a permis de déterminer les aires de délimitation de la situation clinique pour ensuite définir les attributs cliniques de chaque élément : les préparations, la gencive, les dents adjacentes (^fig. 8).

• Une fois les limites contrôlées et validées, la situation clinique, c’est-à-dire tous les éléments préparés, les intermédiaires de bridges, les dents adjacentes à la prothèse non préparée s’il y en a, ont pu être visualisés (^fig. 9).

• Le même travail a été effectué pour les 2 moulages.

• L’étape suivante a été la conception de la prothèse : le choix du matériau et la définition du nombre d’éléments prothétiques.

• Chaque élément unitaire a ensuite été créé selon différentes options, permettant :

– la gestion sur le modèle informatique de l’intrados : choix de l’espacement et optimisation des axes d’insertion avec comblement des contre-dépouilles éventuelles ;

– la gestion de la finition des marges avec la possibilité de prévoir un joint céramique/dent et de définir l’épaisseur de la chape (^fig. 10) ;

– les différents choix pour la morphologie des extrados : plusieurs morphologies possibles avec la retouche éventuelle des points de contact (^fig. 11).

• Une fois l’ensemble des éléments créés, le logiciel a proposé la conception des intermédiaires de bridge. À ce stade et pour l’ensemble des éléments conçus, des retouches étaient possibles avec l’aide des outils de sculpture virtuelle.

• L’occlusion a ensuite pu être gérée par une mise en articulateur également virtuelle et par le choix du type de contacts dentaires (^fig. 12 et ¹³).

Cette option concernant l’occlusion n’est pas aboutie à ce jour pour un travail précis et de qualité. Pour mettre les modèles en occlusion virtuelle, il faut préparer une clé d’occlusion (qu’elle soit en cire, en silicone ou en résine), ce qui permet le montage des moulages en simulateur en appliquant un révélateur (comme pour le système Cerec) et le scanner : un repositionnement des modèles est effectué par le biais de l’image virtuelle de la clé.

• Les éléments de l’armature en vue d’un bridge céramo-métallique ont été choisis et les éléments ont été connectés dans leur forme et dans leur position.

• Après visualisation du travail final, celui-ci a été envoyé en production (^fig. 14).

Fabrication des armatures en résine calcinable

La machine de prototypage, suivant le projet conçu avec le logiciel, fabrique par projection de gouttelettes de résine sur un support de cire les maquettes calcinables des prothèses. Les maquettes ont ensuite été portées à une température de 65,4 °C pour éliminer le support de cire (^fig. 15, ¹⁶ et ¹⁷).

La fabrication des maquettes (généralement la nuit) dure entre 3 h 30 et 6 h 00, la différence résidant uniquement dans la hauteur des éléments (du bord libre jusqu’au collet) et non leur nombre. Sur le plateau, il y a la possibilité de créer plusieurs maquettes. Celui-ci oscille d’avant en arrière de façon constante avec au départ une projection de cire, puis de résine jusqu’à la fabrication complète de la pièce.

Étapes cliniques et de laboratoire de la chaîne technologique

• Les maquettes en résine ont pu être essayées cliniquement, cette étape permettant de contrôler l’insertion passive de l’armature, la qualité des limites et de valider l’occlusion (^fig. 18 et ¹⁹). Cet essayage clinique, s’il n’est pas concluant, peut éviter l’étape d’une coulée erronée du bridge au laboratoire.

• Au laboratoire, les formes de finition des armatures en résine ont été reprises et améliorées par ajout de cire, notamment au niveau des zones de connexion et de finition de la morphologie des piliers ; les attachements calcinables ont également été mis en place ; c’est sans aucun doute cette étape qui montre le mieux actuellement, la limite de la conception virtuelle et encore une fois la nécessité du contrôle visuel du technicien sur la retouche du travail informatique.

• À ce stade, la chaîne technologique prothétique reprend classiquement, avec la mise en revêtement et le procédé de transformation de la résine calcinable en alliage métallique (^fig. 20 et ²¹).

• Après la sortie du cylindre et le grattage, les armatures coulées ont été repositionnées sur le moulage de travail.

• L’ensemble de la chaîne technologique depuis les empreintes jusqu’à l’essayage clinique de l’armature en bouche est illustré dans la figure 22.

• L’occlusion a été validée cliniquement au moment de l’essayage des armatures (^fig. 22).

• Après stratification de la céramique feldspathique, l’ensemble a été à nouveau contrôlé en bouche avec, à cette étape, l’empreinte secondaire avec le bridge emporté pour la fabrication de la PAPM mandibulaire (^fig. 23).

• Après la pose des prothèses, le patient a été informé de la nécessité de contrôles rapprochés, puis réguliers pour surveiller la bonne adaptation de l’ensemble prothétique (^fig. 24 et ²⁵).

Discussion

Dans la situation présentée, la FAO a permis de créer une maquette en résine et non une pièce prothétique aboutie [⁷].

Plusieurs autres possibilités auraient pu être exploitées :

– le transfert des données numériques vers un centre d’usinage acceptant les fichiers STL ;

– le scannage de la maquette avec le palpeur Procera® (il est possible de coupler les 2 systèmes, Cynovad® et Procera®) : d’une part, la fabrication d’une maquette en cire avec Cynovad® ; d’autre part, le MPU ainsi que l’extrados de la maquette sont scannés avec le palpeur Procera®, ce double scannage permettant la conception virtuelle de la maquette avec une grande précision pour une fabrication dans le centre d’usinage de Procera®.

Pour une armature de volume important comme dans le cas clinique présenté, c’est le chrome/cobalt qui a été choisi :

– le problème du titane est la difficulté de la coulée et un travail complexe de liaison avec la céramique de recouvrement. En outre, le résultat esthétique est souvent décevant.

– la zircone est très rigide et, sur de grandes armatures, la liaison avec la céramique feldspathique est peu fiable et a tendance à céder.

Actuellement, seule la société Bego propose un procédé de fabrication métallurgique par addition.

Conclusion

Avec ce procédé de CFAO utilisé comme un outil technique, la chaîne technologique prothétique a été optimisée [⁸, ⁹]. En effet, le protocole retenu donne une constance des résultats quant à la qualité de l’adaptation des prothèses cliniquement. Les résultats sont reproductibles pour des traitements allant de la couronne unitaire jusqu’à la reconstruction complète.

Nos partenaires du laboratoire gagnent aussi en sérénité, en assurant la reproductibilité de leurs réalisations. Le matériel une fois amorti, le coût de revient d’une prothèse peut diminuer.

Le patient au centre de ces traitements bénéficie ainsi d’un travail dont les étapes d’élaboration ont été suivies avec rigueur.

Cette technologie nécessite malgré tout le savoir-faire et donc la compétence d’une équipe de techniciens initiés à l’utilisation des logiciels informatiques. La CAO montre ses limites actuellement dans les dispositifs offerts par les logiciels, car les banques de données informatiques n’offrent pas encore de solutions universelles et comme il a été démontré, l’œil attentif du technicien et du clinicien reste une règle de travail.

Remerciements à l’ensemble du laboratoire DT (Montpellier) pour la qualité de leur iconographie, leur passion pour la prothèse dentaire et la compétence de chacun des collaborateurs à travers les différentes étapes de la chaîne technologique (CAO, métallurgie, céramique) et au groupe FLAP pour leur soutien.

bibliographie

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• 2 Duret F, Duret B, Pelissier B. CFAO histoire vécue : le temps des démonstrations. Inf Dent 2008;89(29):1663-1668.
• 3 Unger F. La CFAO dentaire. Stratégie Prothet 2003;3:327-339.
• 4 Nunès S. Un regard nouveau sur la CAO/FAO dentaire. AOD 30/12/2006. www.art-of-design.com.
• 5 Bourrelly G. La conception des armatures par CFAO. Rev Int Proth Dent 2009;1:18-28.
• 6 Witkowski S, Lange R. Application de la stéréolithographie dans la technique dentaire. Rev Mens Suisse Odontol 2003;113(8):881-884.
• 7 Laurent M, Amsellem J, Ré JP, Laborde G. La simulation de l’occlusion en prothèse fixée. Cah Prothèse 2004;128:21-30.
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