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  1. 1. 1 | P a g e République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université d’Alger Faculté de Médecine Département de Médecine Dentaire Mémoire pour l’obtention du titre de docteur en Médecine Dentaire Titre : Techniques nouvelles pour la réalisation des prothèses conjointes Présenté par : ARRAR ANES DAOUDI FAYCEL Encadré par : DR BETTOUCHE Année universitaire : 2014/2015
  2. 2. 2 | P a g e Contents INTRODUCTION :........................................................................................................................... 3 Généralités................................................................................................................................... 3 Définition.................................................................................................................................. 3 2.2 Historique ........................................................................................................................... 3 2.3 Avantages de la CFAO .........................................................................................................13 2.4. BASES FONDAMMENTALESDE LA CONCEPTION ETFABRICATION ASSISTEESPAR ORDINATEUR :..........................................................................................................................14 2.3.2 LA CONCEPTION ASSISTEE PAR ORDINATEUR .................................................................18 2.3.2.2 PHASE DE MODELISATION OU CONCEPTION................................................................18 Réflexion sur le chapitre :..........................................................................................................18 III. SITUATION DE PRODUCTION DES ELEMENTS PROTHETIQUES.....................................................19 AU CABINET : LA CFAO DIRECTE ................................................................................................20 Définition.............................................................................................................................20 Empreinte optique................................................................................................................25 Définition :...........................................................................................................................25 Avantage de l’empreinte optique:..........................................................................................30 Les inconvénients de l’empreinte optique..............................................................................31 exemples des caméras intra-orales :......................................................................................31 Cas clinique..........................................................................................................................35 AU LABORATOIRE OU INTERNALISEE : LA CFAO INDIRECTE .........................................................48 EXTERNALISEE....................................................................................................................58 Réflexion sur le chapitre :..........................................................................................................60 IV TECHNIQUES DE PRODUCTIONS NUMERIQUES ..........................................................................60 4.1 PROCEDES SOUSTRACTIFS A PARTIR D’UN BLOC DE MATERIAU.............................................61 4.2. PROCEDES ADDITIFS SUR UNE REPLIQUE DE MOIGNON .......................................................63 4.3. PROCEDES ADDITIFS DE FORMAGE LIBRE PAR STRATES........................................................64 4.3.1 L’IMPRESSION 3D. ........................................................................................................64 4.3.2 LE FRITTAGE SELECTIF PAR LASER (Selective Laser Sintering, SLS) OU...............................66 FABRICATION DIRECTE METAL (FDM).....................................................................................66 4.3.3 LA STEREOLITHOGRAPHIE .............................................................................................66 Réflexion sur le chapitre :..........................................................................................................71 LES DIFFIRENTS MATERIAUX UTILISABLES EN CFAO........................................................................71 LES CERAMIQUES INFILTREES.................................................................................................82 In Ceram Zirconia (33 % Zr et 66 % d’alumine)........................................................................82 LES CERAMIQUES POLYCRISTALLINES.........................................................................................83
  3. 3. 3 | P a g e L’alumine pure......................................................................................................................83 RESINES ET COMPOSITES..........................................................................................................91 Conclusion ................................................................................................................................102 INTRODUCTION : La recherche scientifique a fait un grand pas dans le sens de développement technologique, avec l’apparition de nouvelle technologie, ainsi que le développement d’autre. Déroulé comme toute l’invention en se nourrissant des sciences existantes et de l’imagination de ses créateurs La CFAO dentaire propose à l’omnipraticien des solutions alternatives aux techniques conventionnelles de réalisation prothétique. ELLE EST Introduite par François Duret en dentisterie voici plus de 37 ans, cette CFAO est déjà omniprésente dans la fabrication de certaines prothèses (infrastructures de prothèses fixées principalement) et a permis l’utilisation de matériaux nécessitant un fraisage (titane, zircone). L’évolution actuelle met à la disposition du praticien des méthodes de CFAO directes (prise d’empreinte numérique au cabinet) et indirectes (empreinte surfacique et scannage du moulage ainsi obtenu) qui permettent une conception et une fabrication localisée ou délocalisée. On parle dans notre thèse sur cette technique, on détaille les différents composants de cette technologie, ainsi que leur mode de fonctionnement et les matériaux utilisés. Généralités Définition La CFAO ou Conception et Fabrication Assistée par Ordinateur (en anglais CAD-CAM : Computer Assisted Design, Computer Assisted Manufacturing), désigne un ensemble de processus industriels qui ont été développés pour simplifier et standardiser les techniques dans les tâches répétitives. Dans le domaine de la prothèse dentaire, par le sigle CFAO, la profession désigne tous les équipements utilisés dans la chaîne numérique allant de la modélisation à la fabrication des prothèses dentaires. Ainsi, au-delà des logiciels de conception et fabrication assistées par ordinateur, la « CFAO dentaire » comprend, en amont, les équipements de numérisation 3D (Scanners) et, en aval, les équipements de fabrication à commande numérique. Les équipements de fabrication sont de deux types : les machines d’usinage (mise en forme par enlèvement de matière) et les machines defabrication additive (mise en forme par ajout de matière). 2.2 Historique Le temps des pionniers
  4. 4. 4 | P a g e Il est facile d’établir une chronologie dans l’histoire de la CFAO dentaire. L’informatique et l’optique faisant revers et l’usinage automatique apparaissait dans les grandes usines d’automobile ou d’aviation. En dentisterie, profession médicale qui était alors plus qu’un art qu’une science, l’idée a commencé à murir lentement inconscienement dans l’esprit des chercheurs de haut niveau qui avaient besoin de ces nouveaux outils technologique. Elle s’est ensuite cristallisée dans la tête de son inventeur. il était nécessaire de comprendre ce qu’est l’optique tridimensionnelle ou l’informatique capable de numériser notre champ de travail et d’intégrer ce savoir-faire du dentiste et du prothésiste si lentement acquis. Il fallait aussi découvrir la robotique et son usinage trop dépendant d matériaux si spécifiques. Enfin, tout le périphérique nécessaire à l’accomplissement de la tache (articulateurs électronique, spectrophotomètre…) était un domaine encore peu exploré. La deuxième approche s’est faite au début des années 60 à nouveau sous l’impulsion de Savara et de son célèbre ami Leitz, travaux reprise par l’université du Michigan à partir de 1968. Ces deux approches ont conduit la dentisterie à la formulation de la cfao dentaire au début des années 70. Grâce et avec les connaissances et le soutien inconditionnel du professeur Jacques Dumas Duret’s équipe a pu commencer notre travail en 1971 (400 pages ne s’écrivent pas en 6 mois). C’est en 1973 que la synthèse de ces travaux a vu enfin le jour et a été publiée sous la forme d’une thèse intitulée « e m p r e i n t o p t i q u e » Dans cette thèse sont décrites toutes les techniques aujourd’hui utilisées en CFAO : la lecture 3D par interférométrie, la conversion analogique digitale, la modélisation informatique avec l’utilisation des dents théoriques pour construire intrados et extrados, les commandes numériques des machines-outils et l’usinage par soustraction (fraisage, électro- érosion) ou par addition (électrodéposition) De 1975 à 1981 seulement deux pays s’impliquèrent fortement, sans se connaître, dans cette invention : la France très en avance et les USA. Bien sûr au Japon l’idée était dans l’air, mais ce n’est qu’à partir de 1980 que ce pays s’est vraiment lancé dans cet axe de recherche Certes les éléments constitutifs de la chaîne n’étaient pas complètement reliés par des liens informatiques mais cette liaison (type RS) allait être présentée et démontrée deux ans plus tard au congrès de l’ADF en novembre 1985. Une première prémolaire du bas allait être scellée en direct 1 heure après l’empreinte optique, dans la bouche de la femme de l’inventeur, tradition oblige (fig. 1-2). Cette « première mondiale » avait été possible grâce à l’équipe de la Société Hennson et une équipe de dentistes généreux de leur temps et de leurs grandes compétences : les Drs To u b o l, Hinault, Georget, Paillet, Sangiolo, Nhamani… et, bien sûr, Fabienne Jordan, Bernard Duret et toute l’équipe du Dubip….
  5. 5. 5 | P a g e Fig.1. Fig.2. Aux USA, durant cette période, nous n’assistons toujours pas à un lancement franc et total de la CFAO dentaire. Il faudra attendre les présentations de Diane Rekow à la fin des années 80, puis surtout les années 2000 pour voir les USA réellement impliqués (Lava avec 3M puis D4D de Schein). Ce sont donc toujours des travaux, certes intéressants mais épars, qui sont publiés ou présentés Outre-Atlantique. Les uns traitent de nouvelles méthodes d’empreinte optique de palpage 3D (fig. 3) et des autres types d’usinage. Nous y découvrons des méthodes expérimentales ou des propositions hypothétiques pour la réalisation d’inlays ou de couronnes.
  6. 6. 6 | P a g e Fig.3. Même si ces présentations restent trop théoriques dans leur fondement scientifique et sans aucune explication ou application rationnelle, cela montre bien que « l’idée de la CFAO dentaire était dans l’air » aux Etats-Unis. Malheureusement, la plupart de ces chercheurs américains resteront cantonnés dans leurs lectures et leurs usinages occlusaux à l’exception de certaines équipes petites mais très motivées. Parmi elles, on notera l’équipe de la Michigan University qui continua son avancée grâce à Schmith, et qui réalisera les premières couronnes sur die entre 1980 et 1984 puis celle de l’Université de Stanford, sans doute sous l’impulsion de Duncan, celle de Macovski (45) et enfin celle de Rekow (46). Trop peu soutenues pour aboutir à de réels résultats, elles abandonneront les unes après les autres. De ces travaux, une étude allait être fondamentale pour l’avenir de la CFAO dentaire. Elle allait être mise en application dans le Cerec dès 1984 pour ressortir 15 ans plus tard dans l’ensemble des lecteurs de laboratoire utilisés aujourd’hui (Kavo, Lava, Cynovad, DCS…). Il s’agit de la méthode de projection de franges à pas variable remarquablement décrite en 1981 par Altschuler (ceci n’est qu’un exemple parmi d’autres travaux fondamentaux que nous avons trouvés dans notre longue recherche historique u e) À la fin de la période des pionniers, sans doute à la suite des travaux de l’américain William E Swinson d’Atlanta, apparaît pour la première fois une équipe qui va s’imposer dans la CFAO dentaire en développant le magnifique CEREC system (fig.4).
  7. 7. 7 | P a g e Fig.4. L’association du sympathique et brillant Professeur W. Moerman qui travaille alors sur les composites (élève de Lutz à l’École dentaire de Zurich) et de l’excellent ingénieur M. Brandestini (Brains Gmbh) a permis la mise au point dès 1984 d’un petit appareil génial. Gros comme un Macintosh, le Cerec mark 1 appelé aussi « l e m o n » à cause de sa couleur jaune citron, est, dès sa première présentation, capable de faire des empreintes en bouche et d’usiner des inlays en quelques minutes. Le premier inlay fut sans doute usiné entre 1 9 8 4e t 1985.Grâce à l’ardeur de Moerman, de ses amis comme B. Reiss et de la remarquable équipe de Siemens, il allait connaître l’avenir que nous lui connaissons aujourd’hui. Temps de démonstration La période de la démonstration pouvait commencer. Cette nouvelle période de lutte scientifique et technologique entre les pionniers mais aussi un temps ou tous les acteurs de la première heure se sont découverts, rapproches et estimes. En 1986, f duret et son équipe ont fait 57 conférence et ou démonstration, publie 8 articles scientifique. L’équipe de Henson se sont alors concentrés sur la fiabilisation et la diversification des cartes et programmes informatique. Il a fallu perfectionner et miniaturiser la camera endo-buccale avec la société Bertin (Jm Decaudin), développer de nouveau logiciel avec Matra Data vision, et optimiser l’usinage (fig.5).
  8. 8. 8 | P a g e Fig.5. Une équipe de plus de 15 ingénieurs travaillait uniquement sur la cfao avec le soutien de l’industriel, de la ville de Vienne et de L’ANVAR, équipe à laquelle s’étaient joints des dentistes bénévoles avec leur connaissance et leur personnalité si attachantes comme JP.Toubol, F.JORDAN. ET R SANGIOLO. Cette équipe a permis la naissance et la mise au point, non seulement de la cfao, mais aussi d’appareils copies et recopies depuis comme le Spectrophotomètres dentaire (Shade master de bertin) (fig.6), l’articulateur électronique d’enregistrement des mouvements mandibulaires pour la cfao, les logiciels d’implantologie ou aussi fait son apparition. Fig.6. Alors que Duret’s system et le Cerec ont choisi la prise de vue en bouche par camera 3D et l’usinage par fraisage, Matt Anderson a choisi la solution du micro palage de modèle de
  9. 9. 9 | P a g e l’usinage par electro-erosion. Ce choix est essentiellement dicte par le matériau utilise : le titane (très dur a usiner). La fabrication de la coiffe en suède se fait de la manière suivante : à réception du die on fait une lecture par palage de la préparation (ce qui donne l’information de l’information de la coiffe) et on usine en même temps, grâce à un bras pantographique, une coiffe en matériau électroniquement conducteur, une copie du die va usiner l’intérieur d’un barreau de titane par électro érosion alors que l’extérieur est usiner en épaisseur constante par fraisage (légèrement dilatée). Si cette période ne fut pas celle du Procera (il faudra attendre 1995-2000 pour qu’il devient un grand système CFAO) la présentation de cette configuration a eu l’avantage de mettre au point et de valider l’idée des grandes centres délocalises pour la fabrication des prothèses par CFAO. Ces centres industriels paraissent indépendants mais ils sont en réalité en coordination étroite avec les laboratoires de prothèse. C’est la première décentralisation partielle du travail du prothésiste. Ce concept évoluera constamment et s’entendra aux céramiques pour couronnes et bridges puis aux implants. D’autres systèmes en Europe verront le jour durant et à la fin de cette période des démonstrations (entre 1992 et 2000) avec plus ou moins de succès on verra apparaitre le Ceramitic le Celay (Microdenta), le Cicero (Elephant), Circom (fig.7), le DCS titan (par palage puis par empreinte optique) (fig.8), le Digident, le Ritter, le ou autre CAD esthétique d’Ivoclar. Tous ces systèmes auront, à quelque chose près les mémés bases générales (empreintes sur modèle, CAO plus ou moins sophistiquée, et machines-outils intégrée, déportée ou indépendante). Ils se différencieront par des points de détail et survivront surtout grâce la puissance industrielle de la société supportrice. Fig.7.
  10. 10. 10 | P a g e Fig.8. La période pré industrielle… ou la substitution du rêve par la réalité : Cette période a commencé en 1992 et s’est terminée autour de l’année 2000. Elle a été caractérise par la domination progressive des grands groupes industriels et dentaires aux dépens des petites équipes innovatrices. On a assisté à la naissance d’un développement très professionnel incompatible avec l’évolution imaginative et spectaculaire connue jusqu’alors. La CFAO dentaire n’évolua particulièrement plus mais cette étape était nécessaire. Il y’aura donc une fiabilisation des développements précédents, une redistribution des équipes et une disparition des plus faibles. Cette période a été marquée par les premiers grands congrès spécialises en CFAO dentaire et portes par l’Int. Collège of Prosthodontic à Hiroshima en 1991, los Angeles en 1992, puis Houston en 1993. C’est aussi à cette époque, grâce à M.HASS de Quintessence et à B.Reiss qu’allait naitre le premier journal spécialisé en informatique dentaire et CFAO : Int J Of Computerized Dentistry. En France, alors qu’en 1989 à berlin Hennson présentait l’usinage des premiers bridges, des inlays et des coiffes en titane (fig.9), nous assistons à une véritable implosion financière de la société Hennson, leader du marché. Cette destruction parfaitement organisée par des instances supérieures, aboutit à son rachat par une société incompétente et incapable de maintenir l’extraordinaire vitalité qui avait animé l’équipe de JL Blouin ou de G Deschelettes. En moins d’un an, cette société réussira l’exploit de briser 20 ans de travail ! Ne subsisteront de ces équipes que des ingénieurs de talent, complétement formes a cette société technologie. Ils iront rejoindre la concurrence, les uns en Suédé, les autres en Allemagne et les troisièmes au
  11. 11. 11 | P a g e Canada. C’est à cette époque qu’est créé la CFAO à USC (Los Angeles) et que GC (Tokyo, Japon) devient le sponsor de nos travaux. Fig.9. Dans le reste de l’Europe existe une véritable explosion du nombre des systèmes de CFAO. Ceci sera particulièrement impressionnant a L’IDS 2000 ou presque 10% de la surface du congrès sont occupés par ces machines. A côté du Celay, du Ceramitic ou du Cicero disparaissant, se renforcent le DCS, le Procera et, bien sûr, le Cerec, apparaissent enfin sur le marché après une longue période d’incubation le Cercon de Degussa. Le Pro 50 de Cynovad et l’Everest de Kavo (avec une très belle machine- outil 5 axes) (fig.10). Fig.10. Le CEREC évolue du système mark 1 au mark 2 en 1993 avec une machine-outil indépendante travaillant avec deux usinages simultanés, l’un pour dégrossir et l’autre pour affiner la précession, mais aussi avec une caméra deux fois plus précise. Enfin en 2000, le Mark 3 (qui deviendra le Mark 3D en 2002) est présente son premier programme de modélisation surfacique très convivial et très attrayant rappelant… celui présente par Hennson 15ans plus tôt. Au Japon le leader de l’industrie dentaire Nipponse, GC (GENERAL CHEMISTRY) s’engage dans le développement d’un système CFAO dentaire totalement japonais. Ce travail se fait sous l’égide de son patron visionnaire M.Nakao, de l’aide financière de l’état et de la coopération de Nikon (pour le capteur et les logiciels de CAO) et Hitachi (pour la machine- outil). GC est le manager du projet avec A.Kikuchi et est responsable des matériaux pour la
  12. 12. 12 | P a g e CFAO avec son directeur R&D ( M.Hirota). De 1993 à 1998 sera développé, mis au point et fabrique industriellement le GN1, G comme GC et N (comme NIKON) (fig.11). Grace au soutien de cette grande et de 1993 à 2003, Duret’s équipe a pu concevoir notre troisième système CFAO ! (après ceux de Hennson et de Sopha). Ce système comprend une tête de scannage à lecture par point, une CFAO reprenant les principes que nous avions développes déjà en France mais avec un logiciel convivial et très réaliste et une machine-outil pouvant travailler 24h/24 avec changement automatique d’outil et de préforme. En parallèle, deux autre sociétés ont développé des petites systèmes ‘’chairside’’. Il s’agit des systèmes Cadim et Decsy. Visant le marché du Cerec, ces deux systèmes sont extrêmement miniaturises tant au niveau du lecteur que de la chambre d’usinage. De la taille d’un four ils concernent aussi les petits laboratoires. Fig.11. Enfin aux USA, mis à part quelques essais injustement manqués de D. Rekow (après avoir quitté Bego) avec le DentiCAM puis le ProCAM, il n’existe toujours pas de lancement industriel. La société Cynovad a quitté la France pour s’installer au Canada avec des aides d’état. Elle introduit sur le marché le système Pro50, avec un lecteur pour laboratoire, une CAO remarquablement bien faite par une partie de l’ancienne équipe de Hennson (J.M. Perrot) (voir article p. 1704) et son centre d’usinage industriel déporté dans le même esprit que le Procera. En Amérique du Nord, peu d’articles traitent du sujet hormis ceux consacrés au Cerec ou au Procera qui font une pénétration en force sur ce marché. La précision et l’intérêt clinique de ces deux systèmes sont largement débattus et de plus en plus d’Universités s’équipent pour les TP de leurs étudiants (à USC, nous avons utilisé d’abord le Hennson/Sopha puis le Celay et le Cerec en T P à partir de 1990).
  13. 13. 13 | P a g e 2.3 Avantages de la CFAO 1- aucune modification dans le travail du chirurgien-dentiste au fauteuil 2- empreinte optique de manipulation simple, évitant la procédure fastueuse des duplicatas ou des palages toujours incertains. 3- numérisation de l’empreinte évitant toute modification de l’information initiale (modèle).en particulier, le fait de travailler sur des formes digitales permet d’éviter l’erreur des transferts ou d’ l’usure du plâtre. 4- Indication de points uniquement dentaires, ne nécessitant donc à aucun instant une formation informatique. 5- stockage de l’information permettant de refaire indéfiniment la même prothèse ou de créer à chaque fois une forme différence sur un modèle inusable. 6-Processus automatiquement n’obligeant à travailler six à sept minutes pour la réalisation d’une céramique. 7-Travail sur céramique traditionnelle permettant d’utiliser des méthodes largement éprouvés, possibilité de passer sur tout autre type de matériaux sans aucune modification de la procédure de base, que ce soit du titane ou des composites structurés 8-Materaix permettant de retrouver les qualités esthétiques idéales de la céramique pure ou des infrastructures. 9-Esthétisme respecté dans le temps, du fait de la stabilité des colorants utilisés, aux agressions du milieu buccal. 10-Qualité optimale du matériau utilisé, du fait des conditions industrielles de sa céramisation. 11-Maintien des qualités physiques exigées entre autres pour les raisons évoquées ci- dessus, et en particulier pour l’usure par les choix de matériaux dont le coefficient d’usure est celui de l’émail. 12-Méthode de scellement largement éprouvée aujourd’hui (collage) 13-Economie par la diversité des matériaux utilisables, du titane à la céramique, évitant à chaque fois l’investissement dans des matériaux couteux, vite dépassé, et un apprentissage à chaque fois différent. 14-Economie par la suppression des duplicatas, des mises en articulateur. Des montages en cire sur des dies individualisée et de la coulée à la cire perdue. 15-Amortissement rapide puisque atteinte du seuil de rentabilité à partir d’une fabrication de 2,5 éléments par jour.
  14. 14. 14 | P a g e 16-Ergonomie remarquable pour le cabinet qui peut travailler dans un environnement informatique propre et esthétique et au laboratoire par une intégration possible des modules informatiques dans les meuble existants. Cela donne une image de haute technologie indiscutable en dehors du confort de travail. 17-Précision su situant à la ligne de finition entre 0 et 50 Um 18-Contrôle de l’espace attribué au ciment et de toutes les épaisseurs dans la couronne. 19-Tlep considérablement diminué puisqu’il est possible de faire temps sur le même modèle de réaliser plusieurs empreintes optique en même temps sur le même modèle, de réaliser plusieurs prothèses, comme, par exemple, les couronnes Dicor, en quelques heures, et de n’avoir qu’une seule visite pour la livraison. 2.4. BASES FONDAMMENTALES DE LA CONCEPTION ET FABRICATION ASSISTEES PAR ORDINATEUR : Tout d’abord le chirurgien-dentiste doit préparer la dent qui recevra la pièce prothétique. La pièce prothétique sera donc fabriquée par une machine-outil spécifique. Les machines-outils ayant des capacités spécifiques, et notamment des incapacités le chirurgien-dentiste doit suivre certaines indications lors de la taille de la dent. De même que le choix du matériau utilisé pour la future prothèse va définir d’autres indications de la taille de la dent. On peut décomposer la CFAO en trois étapes distinctes : -La saisie des informations -La conception assistée par ordinateur de la pièce -la fabrication assistée par ordinateur cette pièce. Donc 3 unités sont indispensables : La CFAO dentaire se compose de 3 unités distinctes : • une numérisation de la zone préparée (directe par empreinte optique ou indirecte par scannage au laboratoire d’un moulage d’empreinte surfacique conventionnelle), • un logiciel de Conception Assistée par Ordinateur permettant la conception virtuelle de la pièce prothétique, • une unité d’usinage localisée (au cabinet ou au laboratoire) ou délocalisée (dans un centre d’usinage). 2.3.1 LA SAISIE DES INFORMATIONS C’est l’acquisition numérique de l’image. Le but est d’enregistrer le maximum d’informations sur la situation présente. L’unité d’acquisition comprend deux parties -Un récepteur : il est au contact de l’objet et permet la prise d’information. -Un centre de numérisation : il transpose les données analogiques collectées par le récepteur en données numériques.
  15. 15. 15 | P a g e A la fin de cette étape de numérisation, on obtient un modèle de travail virtuel sur lequel on pourra réaliser la future prothèse. Cette acquisition peut être soit intra-orale donc directe, soit extra-orale donc indirecte L’acquisition intra-orale ne peut être que non tactile en comparaison de la numérisation extraorale qui peut être tactile ou non tactile. Marche à suivre en fonction du type d’acquisition des données.(116) Il existe donc deux types de numérisations possibles. 2.3.1.1 LA NUMERISATION TACTILE Il y a donc un contact entre la surface de l’objet à analyser et un palpeur Ce palpeur balaye donc la surface de l’objet et enregistre par micro palpation la forme et la taille de l’objet. Il existe deux méthodes de réalisation : --‐ A la volée, c’est-à-dire manuelle, méthode qui a disparu. --‐ Et la méthode universelle, qui est automatisée, plus rapide et plus précise.
  16. 16. 16 | P a g e Problèmes rencontrés avec une numérisation tactile. (91) 2.3.1.2 LA NUMERISATION NON TACTILE Il n’y a donc pas de contact physique entre l’objet et le capteur. Le capteur envoie grâce à un émetteur de lumière un rayonnement sur l’objet et enregistre son retour grâce à un récepteur. Il existe 2 méthodes de réalisation : --‐ La méthode par triangulation active Schéma de la triangulation active (107) Cette méthode connait plusieurs variantes : -Projection d’un point lumineux -Projection d’une ligne lumineuse
  17. 17. 17 | P a g e -Masque projeté -Ondulation d’une onde ou système d’interférométrie optique (Cerec) Toutes ces méthodes utilisent le même type de récepteur : les camera CCD (Charged Couple Device). Elles sont photosensibles et convertissent un rayonnement électromagnétique (Ultraviolet, visible, Infra rouge) en signal électrique analogique. Le signal est amplifié, numérisé par un convertisseur analogique-numérique puis traité, on obtient ainsi une image numérique. -La méthode par temps de vol On mesure le temps de propagation aller-retour de la lumière entre le capteur et la pièce à mesurer, c’est l’écho lumineux. Cela résout les problèmes de projection d’ombre présents dans l’autre méthode (le rayon incident peut être sur la même ligne que le rayon réfléchi, ce qui est impossible par des techniques de triangulation) Différences entre triangulation active et l’holographie conoscopique (107) 2.3.1.3 LES STANDARDS NUMERIQUES (Standard STL) Les données enregistrées doivent être formatées dans un format de fichier standard afin d’être partagées entre les différentes unités de la CFAO. Le format STL (STereoLithographie) est le format le plus souvent utilisé par les systèmes dits « ouverts ». Les systèmes dits « fermés » utilisent un format de fichier spécifique ne pouvant être utilisés uniquement par le logiciel et la machine-outil correspondants, mais sont à l’origine, calqués sur le standard STL. Que ce soit à partir d’une numérisation intra ou extra buccale, il s’agit d’un procédé qui génère un maillage de points reliés entre eux pour constituer une modélisation 3D par triangulation. Ce modèle en trois dimensions, assimilé à un ensemble de polygones, est ensuite importé dans le logiciel de CAO.
  18. 18. 18 | P a g e 2.3.2 LA CONCEPTION ASSISTEE PAR ORDINATEUR Cette phase correspond à l’élaboration numérique de la prothèse, c’est-à-dire virtuelle. Elle peut se subdiviser en deux phases : -Une phase de traitement des données -Une phase de modélisation 2.3.2.1 PHASE DE TRAITEMENT DES DONNEES La phase de saisie des informations génère un flot trop important de données. Un logiciel doit donc réduire ces données pour pouvoir être traitées par un ordinateur sans pour autant nuire à la qualité de l’information enregistrée L’ensemble des points sont reliés pour constituer un modèle en trois dimensions par triangulation. Ce modèle 3D est un ensemble de polygones qui différencie l’intérieur du modèle de l’extérieur par une orientation différente de ces polygones. L’ensemble peut alors être transféré vers un logiciel de modélisation 3D sous le nom de format de fichier STL pour concevoir la prothèse. 2.3.2.2 PHASE DE MODELISATION OU CONCEPTION Il apparait sur l’écran un modèle de travail numérique virtuel en trois dimensions. Ce modèle peut être vu sous tous les angles et toutes les tailles. Il peut être retravaillé (détouré, corrigé, etc.…) et l’opérateur va élaborer la future prothèse. Les logiciels de CAO disposent de préformes qui vont être testées puis adaptées au modèle positif unitaire (M.P.U) en fonction de la correspondance entre les préformes existantes et les caractéristiques des autres dents du patient. La prothèse se positionne sur le modèle puis s’adapte à la limite cervicale de la préparation prédéfinie par l’opérateur. L’opérateur peut intervenir sur toutes les caractéristiques générales de la prothèse : sur l’épaisseur occlusale, cervicale, sur les limites cervicales, sur l’espacement entre la prothèse et le modèle de travail (place laissée aux ciments ou colles), etc.… Il peut intervenir également sur des endroits précis de la prothèse avec des outils de lissage, soustraction, addition, de bascule de la prothèse, de position, de forme, etc.… L’opérateur peut alors à partir de la prothèse proposée par le logiciel de CAO, la redessiner complètement , la modifier en fonction de ses envies, de ses connaissances de la bouche du patient, donc des caractéristiques propres à la bouche du patient, etc.… Cette opération peut être plus ou moins rapide en fonction de la connaissance du logiciel, de l’expérience de l’opérateur, et de la prothèse à réaliser. Actuellement dans les laboratoires de prothèse, on voit apparaitre des « info-prothésistes » qui se spécialisent dans la C.F.A.O. Réflexion sur le chapitre : Ainsi, depuis les années 1970 sous l’initiative de F. DURET, la recherche se penche sur la
  19. 19. 19 | P a g e CFAO et ses possibilités. Cependant, l’organisation même de la CFAO ne change pas et se décline en trois phases : -La saisie des informations. -La conception assistée par ordinateur de la pièce -la fabrication assistée par ordinateur cette pièce. La saisie des informations ou numérisation, est presque exclusivement non tactile aujourd’hui permettant un gain de temps et évitant ainsi tous les problèmes rencontrés par la numérisation tactile. Par ailleurs, l’empreinte optique intra-buccale est aujourd’hui réalisable et suscite de nombreuses recherches. L’ensemble des données numériques est transmis à un ordinateur contenant un logiciel pour réaliser la conception de la pièce prothétique. Le traitement des données est réalisé par le logiciel lui-même. La conception virtuelle de la pièce prothétique nécessite un travail du praticien ou du prothésiste afin de créer cette pièce. Une machine-outil à commande numérique reçoit les informations transmises depuis le centre de conception et se charge par plusieurs procédés possibles, de la réalisation de cette pièce prothétique virtuelle en un objet réel. III. SITUATION DE PRODUCTION DES ELEMENTS PROTHETIQUES Plusieurs situations sont possibles pour la production de la prothèse à réaliser. L’opérateur, en fonction du choix du matériel de CFAO qu’il possède au cabinet ou en fonction des matériaux qu’il veut utiliser ou encore en fonction de la prothèse à réaliser, va devoir réaliser la prothèse dans des lieux géographiques différents. Ainsi s’offre à lui trois possibilités : --‐ Directement au cabinet --‐ Internalisé c’est à dire au laboratoire de sa région --‐ Externalisé c’est-à-dire dans un centre d’usinage délocalisé par rapport à son laboratoire. Parmi les choix possibles il faut également distinguer si le système est « ouvert » ou « fermé ». Dans un système ouvert, les étapes de la CFAO peuvent être réalisées par des machines de fabricants différents communiquant entre les modules (scanner, CAO et FAO) par des fichiers en format ouvert (STL), c’est-à-dire lisibles par les divers modules bien qu’ils n’aient pas le même fabricant. Ce système n’est possible qu’avec une numérisation extra-buccale. Les principaux systèmes ouverts sont : -‐ Bien Air ,Cynovad,Daos-Dental, Dental Wings, NobilMetal, Schein, SID-Laserdenta, Simeda,Suntech Dans un système fermé, le fabricant oblige l’opérateur à utiliser un seul et unique système de CFAO, ainsi le lien entre le scanner, la CAO, et la FAO n’est possible qu’avec les modules d’un même système. Les fichiers sont donc spécifiques à chaque système et ne peuvent être lus par les autres. Les principaux systèmes fermés sont
  20. 20. 20 | P a g e -3M-LAVA, Bego, Degudent-Cercon, Kavo-Everest, Metalor-Metanova, Nobel-Procera, Oratio-Cyrtina, Sirona-Cerec, Straumann-Ekton AU CABINET : LA CFAO DIRECTE Définition : La CFAO directe, c’est la Conception et Fabrication Assistée par Ordinateur d’éléments prothétiques par le praticien, directement au fauteuil. Présentation du système CFAO et intégration au cabinet Le système est constitué de deux principaux unités : d’une unité d’acquisition et d’une unité d’usinage. L’unité d’acquisition (fig. 1) comprend une caméra 3D intra-buccale (fig. 2) pour la prise d’empreinte, connectée à un ordinateur dédié. L’ordinateur (PC Windows®) exploite le logiciel capable d’analyser les images de la caméra, de les assembler et permet la conception des prothèses par le praticien. (fig. 1)
  21. 21. 21 | P a g e Fig.2 L’unité d’acquisition est d’encombrement réduit et mobile (fig. 3). Elle trouvera sa place naturelle intégration ment à côté du fauteuil, à portée du praticien. Fig.3 On pourra y adjoindre un onduleur permettant de partager l’unité de prise d’empreinte entre plusieurs salles de soins sans éteindre l’ordinateur (fig. 4).
  22. 22. 22 | P a g e Fig.4 L’unité d’usinage (fig. 5) est une machine-outil capable de tailler avec précision dans un bloc de céramique la pièce prothétique conçue sur le logiciel. La pièce prothétique est usinée par 2 fraises diamantées spécifiques ayant une durée de vie comprise entre 10 et 25 cycles. Leur remplacement est demandé par la machine en cas de fracture ou d’usure d’une des fraises. Fig.5 Les consommables nécessaires au bon fonctionnement du système ne sont pas très encombrants, tout peut prendre place dans un ou deux tiroirs que l’on réservera à la CFAO (fig. 6) :
  23. 23. 23 | P a g e • spray de poudrage, • fraises de rechange et liquide lubrifiant “Dentatec®” pour l’unité d’usinage, Fig.6 • assortiment de blocs de céramique dans des teintes et tailles variées (fig. 7), Fig.7 • kit de maquillage (fig. 8).
  24. 24. 24 | P a g e Fig.8 Il faut également un emplacement pour un four céramique avec un plan de travail permettant le maquillage et disposant d’un éclairage satisfaisant pour la caractérisation des pièces prothétiques. Un liquide lubrifiant est nécessaire pour éviter l’échauffement et l’usure des fraises au cours de l’usinage et pour préserver la durée de vie des moteurs. L’unité d’usinage, reliée par onde radio (wifi), est volontairement déportée en dehors de la salle de soin en raison du bruit désagréable de la machine. Elle peut rester accessible pour en faire un outil de communication avec le patient. (Il existe une technique semi-direct l’empreinte optique realisé par le chirurgien-dentiste, et envoyer sous forme d’un fichier spécifique via internet vers le laboratoire de prothése pour la conception et la fabrication de la prothése.)
  25. 25. 25 | P a g e Empreinte optique Définition : L’empreinte se définit comme une technique indirecte permettant l’enregistrement en négatif de la topographie d’une région de la cavité buccale ou d’un modèle. D’autres techniques, dites directes, permettent d’obtenir une maquette en positif de l’élément prothétique. Enfin, l’empreinte optique autorise, par une conversion numérique, l’enregistrement dématérialisé de la topographie d’une région de la cavité buccale. Nous voyons ainsi au travers de cette définition qu’il n’existe pas un seul type d’empreinte. L’empreinte optique intra-buccale réalisée à l’aide d’une caméra est «une étape fondamentale de la Conception Assistée par Ordinateur – Fabrication Assistée par Ordinateur car elle permet à elle seule de casser la chaîne des imprécisions» selon le Pr François Duret. Elle intervient lors de l’étape d’acquisition en CFAO directe ou CFAO. La prise d’empreinte optique intra buccale repose sur trois enregistrements distincts : l’arcade concernée, l’arcade antagoniste, et un enregistrement vestibulaire en position d’intercuspidation maximale permettant la mise en occlusion des deux arcades. La prise d’empreinte peut être arrêtée à tout moment, les données numériques déjà acquises seront conservées. Le temps nécessaire à la réalisation varie en fonction du nombre de piliers à enregistrer et de l’expérience de l’utilisateur. Il faut compter entre 2 et 5 minutes en fonction de la situation clinique pour un praticien entrainé. Réussir son empreinte optique Comme tout geste clinique l’empreinte optique a ses propres règles et son protocole. Un bon logiciel corrigera cependant de nombreux artefacts et s’adaptera en permanence à la position de la caméra. Mais avoir le bon geste au bon moment est un plus pour réussir son empreinte. Les prérequis Le poudrage des surfaces est indispensable si le système n’est pas « powder free ». (Systèmes CEREC 3D, CEREC Bluecam, Appolo DI, Lava™ COS, Lava™ True Definition…). À la mandibule, l’isolation de la salive et la réclinaison de la langue sont importants surtout en cas de poudrage. On utilise au choix différents dispositifs comme le Cap°Dent du Dr Berruet, ou le système Isolite®. Dans tous les cas les surfaces devront être séchées et les limites des préparations exemptes de saignement.
  26. 26. 26 | P a g e Poudrage des surfaces avec OptiSpray™ sous dispositif Isolite® et empreinte optique au CEREC (Bluecam). Scanner vite et bien Si l’empreinte optique est rapide et si les derniers scanners permettent de descendre en dessous du temps de prise d’empreinte conventionnelle, encore faut-il avoir à l’esprit certains paramètres. Le temps de balayage de la zone à enregistrer est dépendant de 3 facteurs : • le «hardware» (mémoire RAM, carte graphique, cadence du processeur...). Par exemple, l’Omnicam (Sirona) fonctionne avec un processeur Intel® Core™ i7, la 3M True Definition™ avec un processeur double quad Core Intel Xeon3, 6 GHz... Ces puissants processeurs aux nombreux «cœurs» sont prévus pour faire fonctionner sans interruption les algorithmes de traitement simultané des données. Il est important de garder ceci à l’esprit lorsqu’on branche une caméra «ouverte», sur un port USB. La puissance de la machine doit être suffisante, pour éviter un scannage trop saccadé. • la technologie d’acquisition de la caméra : Les scanners de type «point & clic» (CEREC3D, CEREC Bluecam, iTero® 1, Carestream CS3500) collectent des images fixes une par une et utilisent le logiciel pour relier les différentes images ensemble. Les technologies de scannage en flux continu («full motion») de l’Omnicam, du Lava™ COS (technologie “3D-in-Motion”) ou du Trios® 3Shape («Fast Optical Sectionning») enregistrent les données en continu dans un film vidéo. Avec la caméra 3M True Definition™ par exemple, chaque seconde, 20 images 3D sont générées. • le troisième facteur influençant la vitesse d’enregistrement est la dextérité du praticien. À chaque scanner, il existe une gestuelle bien précise permettant avec un peu d’expérience
  27. 27. 27 | P a g e d’organiser une « stratégie de scannage » comme par exemple scanner de distal en médial, scanner les surfaces occlusales, puis vestibulaires et linguales/palatines des dents). L’idéal est d’acquérir au final un geste fluide de balayage. On recommande pour cela de s’affranchir progressivement de ce qui se passe en bouche pour coordonner sa gestuelle avec ce que l’on voit à l’écran. Éviter les erreurs de positionnement En empreinte optique, comme dans tout geste clinique, une bonne ergonomie est indispensable. On recommande de se placer à midi par rapport au patient afin d’éviter toute contorsion lors du balayage des arcades et de visualiser le déroulement du scannage sur l’écran du fauteuil. Pour cela, un dédoublement de la sortie vidéo de l’ordinateur ou du « kart » recevant les images du scanner est avantageux pour l’ergonomie et pour la communication avec le patient. Empreinte optique avec un CEREC branché en sortie vidéo directement sur l’écran du fauteuil.
  28. 28. 28 | P a g e Condorscan : embout stabilisateur. Les CEREC 3D / CEREC Bluecam, nécessitent un calage au niveau des dents. Ce calage se fait avec angulation d’environ 10° par rapport aux surfaces occlusales sur les CEREC. L’utilisateur déplace la caméra, de sorte que le nouveau champ de vue chevauche le précédent sur au moins 40 % afin que la corrélation informatique avec le cliché précédent se fasse correctement. Pour les empreintes complémentaires, il faut incliner la caméra d’un angle de 30°. Pour aider à la stabilisation, les caméras CEREC Bluecam mais aussi Carestream CS3500 sont équipées d’un déclenchement automatique du cliché à la distance et à l’angulation optimales. Les machines de dernière génération en « full motion » s’adaptent en permanence à la position de la caméra pour « retrouver leur chemin ». Mais un balayage trop rapide entraîne une frustrante « perte de tracking» ce qui exige, en général, le replacement de la caméra dans une position connue de la machine. La distance de scannage a également son importance. La Planscan™, l’iTero® ou la Carestream scannent au plus près des surfaces. Une Omnicam se tient à moins de 15 mm des surfaces à scanner, une Condorscan doit être gardée à une distance constante oscillant entre 6 et 20 mm. Pour garder cette distance constante, la Condorscan comporte un embout stabilisateur. Bien communiquer avec son laboratoire …ou avec son usineuse Une fois l’empreinte effectuée en trois étapes successives (empreinte des préparations, empreinte de l’arcade antagoniste, empreinte des arcades en occlusion), un fichier est généré par le logiciel de prise d’empreinte. Si avec les anciens systèmes fermés, comme CEREC 3D, le logiciel de prise d’empreinte intégrait aussi le design et l’usinage, désormais ce n’est pas obligatoirement le même. C’est à l’utilisateur de choisir son «Workflow» ou flux de travail numérique, c’est-à-dire la série d’étapes successives du design de la couronne jusqu’ à la reconstruction prothétique finale. On doit déterminer ici quel acteur va intervenir et à quel moment du processus (empreinte optique, CAO ou conception assistée par ordinateur, FAO ou fabrication assistée par ordinateur) et avec quelle machine et logiciel. Il faut aussi se poser la question « le travail est-il réalisable dans le cadre d’une séance unique » ou pas ? Sinon, il faudra déléguer la tâche à son prothésiste en lui envoyant le fichier d’empreinte. Dans la dernière version du Trios® 3Shape, les données transmises au laboratoire intègrent la saisie automatique de la teinte du patient ainsi qu’une photo HD de la préparation. L’arcade complète un vrai défi pour les scanners intra oraux L’amélioration des performances de numérisation a conduit tout naturellement les utilisateurs à un scan de zones de plus en plus importantes voire à un scan d’arcade édentée, complète ou partielle, en vue de la réalisation de prothèse amovible. C’est désormais sur ce terrain que la compétition se joue entre les différents scanners intra-oraux. Une étude a comparé in vitro 4
  29. 29. 29 | P a g e systèmes de scanners intra oraux (3M True Definition ™, CEREC Bluecam (Sirona), iTero™ (AlignTech), Trios® 3Shape) pour mesurer les distances séparant 3 cylindres sur un maître modèle par rapport à un scanner de référence industriel de métrologie. On a relevé les mesures de précision suivantes : Scanners Cerec Bluecam iTero® TRIOS® 3M True Definition® Précision (en μm) -287,5 à 132,6 -222,2 à 158,4 -298,2 à 83,8 -93,2 à -23,9 Précision en μm de différents types de scanners sur une arcade complète (Moyenne des mesures sur 3 piliers espacés sur une arcade). Dans une autre étude, un modèle correspondant à une arcade complète reconstituée in vitro (14 piliers) a été scanné avec 4 scanners différents et les résultats ont été comparés avec ceux d’un scanner métrologique de référence. La justesse de mesure moyenne des scanners (en comparaison avec le scanner de référence) se situait entre 38 (Lava™ COS) et 332.9 μm.(CEREC Bluecam). La précision de mesure moyenne (en comparaison avec les autres groupes) se situait entre 37.9 (Lava™ COS) et 99.1 μm (CEREC Bluecam) Bien que la plupart des scanners testés aient montré des valeurs comparables, les auteurs suggèrent que les inexactitudes des ensembles de données obtenues peuvent contribuer à des inexactitudes dans les restaurations définitives. Si l’on s’en tient aux données acquises de la science, la prudence est donc encore de mise pour des scans de grande étendue Justesse Précision Valeur moyenne + ou - SD (μm) Valeur moyenne maximum + ou - SD (μm) Valeur moyenne + ou - SD (μm) Valeur moyenne maximum + ou - SD (μm) iTero® (3Shape) 49.0 ± 13.6 1919.43 ± 1138.94 40.4 ± 11.3 683.80 ± 723.08 iTero® (Dentalwings) 49.6 ± 14.0 49.6 ± 14.0 40.5 ± 11.2 691.90 ± 741.05 CEREC AC Bluecam 332.9 ± 64.8 4858.78 ± 227.13 99.1 ± 37.4 4337.57 ± 552.20 Lava™ COS 38.0 ± 14.3 38.0 ± 14.3 37.9 ± 19.1 821.35 ± 1002.20 Zfx IntraScan 73.7 ± 26.6 2091.02 ± 1218.39 90.2 ± 26.7 1779.30 ± 1317.45 IScan D101 (scanner de référence) Non déterminé (≤20 selon le fabricant) Non déterminé (≤20 selon le fabricant) 3.3 ± 1.7 (≤10 selon le fabricant) 12.8 ± 3.6 Valeurs des justesses et précision moyenne et justesse et précision maximum + ou – SD (Standard Déviation), analyse de variance (ANOVA).
  30. 30. 30 | P a g e Avantage de l’empreinte optique:  -Augmenter la précision : La cfao dentaire a comme principal objectif de casser la chaine d’imprécision successive qui domine l’acte dentaire. pour cela a été décrit ce qu’on l’appela asymptote qui l’importance accorder au développement de l’empreinte en bouche, les critères la justifiant trois critères et au moins de base.  -la précision métrologie, seul un repérage mathématique virtuel peut nous donner satisfaction.  -les montages optique étant les méthodes de mesure les plus précise, tant au niveau de leur précision (connaissance de la position par rapport au repéré virtuel) que de leur résolution.  -le fait de travailler directement en bouche diminue théoriquement les imprécisions.  L’empreinte optique est intolérable : le respect de l’histoire du patient est aussi un objectifs la de l’empreinte optique en bouche de la cfao en général : le stockage sous forme numérique permet une pérennisation des informatiques ou numériques pourra agir sur leur valeur et leur existence  L’empreinte optique est cliniquement ergonomique : le confort clinique ne doit pas être perdu de vue. La rapidité de la mesure optique (quelque seconde) permet un confort jamais atteint et évite bien de l’inconfort pour le patient. Elle permet aussi une magnification de la vue (X2 0 50) rendant l’analyse de la bouche particulièrement précise (effet zoom).  Rétablir un rapport confraternel dentiste / prothésiste : il sera plus facile au prothésiste dentaire de disposer d’une caméra 3D d’empreinte optique à côté de sa pièce à main de travail que de devoir disposer d’un matériel lourd et volumineux dans une pièce spécifique. De même, pour le dentiste, la communication entre le laboratoire et le cabinet dentaire se fera en temps réel ce qui lui permettra de modifier son empreinte durant la séance de taille, voire même… de modifier sa préparation en fonction des besoins du prothésiste dentaire, sans la moindre perte de temps, ce qui me parait majeur dans la réussite d’une future prothèse. Elle est fondamentale, car elle va dans le sens de l’avenir. Le cout des systèmes
  31. 31. 31 | P a g e informatiques et optiques numériques est en chute libre alors que leur précision et leur efficacité sont multipliées par 100 chaque année.  la possibilité de compléter une empreinte : déjà prise sans matériau, sans tirage et sans protocole de désinfection. Les inconvénients de l’empreinte optique  L’empreinte optique n’est pas encore précise dans les grands espaces comme une arcade complète. C’est ici que nous soulignons l’intérêt de la poudre (caoting).  L’utilisation de l’empreinte optique nécessite une courbe d’apprentissage plus ou moins longue en fonction du praticien.  L’empreinte optique n’enregistrant que ce qu’elle voit, la préparation parodontale, la maîtrise des préparations et des techniques d’accès au sulcus sont des prérequis indispensables à la réalisation d’une empreinte optique intra orale de qualité. exemples des caméras intra-orales : Carestream CS3500 La Carestream est une caméra qui fonctionne par cliché, ce qui peut paraître désuet à l’heure du scannage en « full motion » mais qui a l’avantage de la simplicité d’utilisation, même si les possibilités moindres par rapport à ses concurrentes la dédient actuellement davantage pour des reconstructions unitaires. Planscan™ La Planscan™ est la première tentative du fabricant Planmeca d’intégrer l’empreinte optique. D’une vitesse de scannage tout à fait intéressante, et sans poudrage, elle ne bénéficie pas d’image couleur ce qui en comparaison avec d’autres systèmes peut être un désavantage pour l’interprétation des limites des préparations. Empreinte optique avec la caméra Planscan™. Condorscan
  32. 32. 32 | P a g e La dernière innovation dans le monde de l’empreinte optique, est une caméra ouverte, ultra légère présentée en France à l’ADF 2013 : la Condor Scan (AABAM, REMEDENT MFI) de François Duret qui n’est autre que l’inventeur de l’empreinte optique et de la CFAO dentaire5 - 6. Dans ce type de caméra, qui préfigure sans doute la caméra du futur, la technologie se situe davantage au niveau du logiciel que de la sonde elle-même, ce qui explique son « poids plume ». Système Condorscan de François Duret : empreinte optique sans poudrage et en couleur. La numérisation des données : on peut citer comme donner : •références du cabinet, • les références client (nom, prénom, âge), • date de livraison, • type de restauration, • teinte de la préparation et teinte finale, • photo numérique jointe (fig. 6). Conception Assisté par ordinateur Définition : Il s’agit de construire la couronne sur l’écran à partir de l’empreinte optique précédemment modélisée et d’une bibliothèque de dents théorique. L’opérateur a le choix entre un mode automatique u un mode interactif.
  33. 33. 33 | P a g e Mode automatique : toutes les phases décrites dans le mode interactif sont réalisées automatiquement. Mode interactif : le logiciel dentaire donne à la manipulation de l’opérateur un caractère clinique et laboratoire absolu. La conception de la prothèse comporte les quatre phases suivantes : 1-intrados : pour concevoir la surface interne de la couronne en tenant compte de l’espace ciment et éventuellement corriger la ligne de finition. Détermination automatique de la limite cervicale, on peut Ajuster à la main si nécessaire 2-environement : pour contrôler les paramètres définis interactivement mors de la prise d’empreinte (cuspides zone de contacts) et disposer d’une boite dans laquelle viendra se déformer la dent théorique préalablement mémorisée dans l’ordinateur. 3-placement : pour extraire la dent théorique de la mémoire de l’ordinateur et contrôler son adaptation dans la boite précédemment définie. 4- calcul couronne : pour obtenir automatiquement la surface externe de la couronne par une adaptation de la dent théorique en une dent cliniquement adaptée à la morphologie du patient Il est alors possible de suivre les quatre étapes optionnelles suivantes : 1- mise en occlusion : pour réaliser la mise en occlusion statique de la couronne. Elle se fait en deux temps : en premier, mise en correspondance dans le plan d’occlusion des
  34. 34. 34 | P a g e cuspides et des fosses antagonistes sur les centres fosses cuspides de la couronne en second déplacement verticaux des centres de la couronne. 2- correction : pour modifier la couronne obtenue depuis le simple déplacement d’un point de surface jusqu’à la modification d’un angle cuspidien, comme si nous ajoutions ou retirions de la cire. 3- contrôle matière : pour définir l’espace minimum acceptable entre la surface externe et interne de la prothèse (v compte tenu du choix du matériau). 4- Fin CAO : pour lancer l’usinage de la couronne sur la machine-outil DMS, à partir d’une préforme en céramique. Conception de la couronne Les zones colorés sur la couronne marqués a rectifie
  35. 35. 35 | P a g e Vue finale de la couronne Cas clinique Fig.1- Situation initiale.
  36. 36. 36 | P a g e Fig. 2 - Situation initiale en vue occlusale Fig.3- Choix de la teinte de masse de la dent.
  37. 37. 37 | P a g e Fig.4- Dépose de la restauration défectueuse et exérèse des tissus carieux. Fig.5- Application de l’adhésif amélodentinaire sous digue individuelle.
  38. 38. 38 | P a g e Fig.6- Restauration au composite terminée.
  39. 39. 39 | P a g e Fig.7-Préparation de la dent en Protégeant les dents adjacentes. Fig.8- Dent préparée.
  40. 40. 40 | P a g e Fig.9-Mordu d’occlusion en place. Fig.10- Maitre modèle avec mordu
  41. 41. 41 | P a g e Fig.11- Dent préparée poudrée. Fig.12- Image d’acquisition de la caméra optique.
  42. 42. 42 | P a g e Fig.13- Maitre modèle de la préparation.
  43. 43. 43 | P a g e Fig.14- Corrélation des deux empreintes optiques avec repositionnement du mordu d’occlusion. Fig.15- Modélisation de la couronne.
  44. 44. 44 | P a g e Fig.16- Visualisation de la couronne avant l’usinage. Fig.17- Couronne brute d’usinage avant cuissonde cristallisation. Fig.18- Vérificationdescontacts occlusaux.
  45. 45. 45 | P a g e Applicationd’ue fine couche de glaçure. Applicationdes “shades”. Applicationdes“stains”dansles sillonsaupinceau. Applicationdes“stains”dansles sillonsàl’aide d’une sonde. Applicationdes“stains”incisaux. Applicationdes “stains”blancs matérialisantl’émail surlesarêtes cuspidiennes.
  46. 46. 46 | P a g e Applicationdes“stains”blancspour simulerles particularitésamélaires vestibulaires (fêlure,white spot,hypoou hyperplasieamélaire). Aspectaprèsapplicationdes “shadesetstains”(vue proximale). Aspectaprèsapplicationdes “shadesetstains”(vue vestibulaire). Applicationde laglaçure en spray. Aspectgivré aprèsapplicationde la glaçure. Résultataprèscuissonde cristallisation.
  47. 47. 47 | P a g e Celle-ci est alors usinée dans le bloc de céramique précristallisée choisi, de couleur bleue. Les propriétés mécaniques de la céramique à ce stade nous permettent, après l’usinage, d’effectuer des essais cliniques : mise en place de la restauration, adaptation des limites, réglage des contacts proximaux et occlusaux. La couronne est ensuite nettoyée (à l’aide d’un jet de vapeur) puis mise en place sur une tige de cuisson et stabilisée par de la pâte (Object Fix Putty®). Nous réalisons le maquillage à l’aide des colorants de masse et les intensifs (« shades and stains ») spécifiques à cette céramique. Ces étapes de maquillage se réalisent très rapidement : • application d’une fine couche de liquide glaçure Résultatfinal à3 joursenvue vestibulaire. Résultatfinal à3 joursenvue occlusale. Intégrationde laprothèse dansle schémaocclusal. Cas clinique DrMoussally
  48. 48. 48 | P a g e • application des colorants de masse (shades) • application au pinceau ou à l’aide d’une sonde des intensifs (stains) foncés pour les sillons • application de l’intensif bleu • application de l’intensif blanc La glaçure est alors pulvérisée en spray donnant à la couronne un aspect givré caractéristique La couronne est placée dans un four à céramique pour finir le processus de cristallisation donnant à la céramique, ses propriétés mécaniques et optiques finales optimales. L’assemblage est réalisé à l’aide d’une colle auto-adhésive. La simplicité du protocole de ce matériau (sans traitement de surface) a été préférée pour répondre à ces situations où le contrôle du champ opératoire est plus délicat (accessibilité et proximité anatomique). Après le collage, les limites sont polies et les réglages occlusaux sont vérifiés. Le résultat final confirme le niveau d’intégration esthétique et parodontal de ce type de restauration. AU LABORATOIRE OU INTERNALISEE : LA CFAO INDIRECTE Dans ce cas l’empreinte est réalisée selon des méthodes conventionnelles au cabinet dentaire et envoyée vers un laboratoire équipé d’un système de CFAO Les étapes préparatoires Après coulée conventionnelle de l’antagoniste et du maître modèle, le prothésiste peut évaluer la qualité des empreintes, la difficulté du travail et en réaliser la planification. Les étapes de scannage Un scanner optique 5 axes de haute précision reçoit le moulage. Un pré-scannage rapide de l’arcade entière est réalisé, le logiciel demandant de préciser la zone concernée par la préparation qui va être scannée cette fois-ci à haute résolution. À partir de ces informations, le logiciel reconstruit le modèle virtuel sur lequel la CAO est réalisée -La reproduction de l’occlusion peut être réalisée de plusieurs façons : • scannage sur le modèle du mordu réalisé en bouche, • scannage de l’arcade antagoniste et prise de vue vestibulaire des moulages engrenés en OIM. L’occlusion peut ensuite être reproduite virtuellement et visualisée sous tous les angles
  49. 49. 49 | P a g e FIGURE 1 2- MODELE MAXILLAIRE AVEC LES PREPARATIONS [1]. 3- Modèle mandibulaire (antagoniste) [1].
  50. 50. 50 | P a g e FIGURE 4 5-MODELES EN OCCLUSION [1]. Ces deux étapes (préparatoires et scannage du modèle) n’existent plus lorsque le laboratoire reçoit directement l’empreinte numérique du cabinet dentaire. Paramétrages Après le scannage du modèle (ou de l’empreinte), la limite cervicale du ou des préparations est déterminée soit automatiquement, soit manuellement. Une correction manuelle de la limite permet d’ajuster la détermination automatisée de celle- ci, à l’aide de la souris de l’ordinateur, chaque point de la limite peut alors être modifié informatiquement L’axe d’insertion est recherché de manière automatique par le logiciel de scannage.
  51. 51. 51 | P a g e - Détermination de la limite cervicale. La correction manuelle permet de mieux définir, si nécessaire, le contour de la limite des préparations. [1]. Cependant, selon les logiciels et dans le cas de travaux de longue portée pouvant poser certains problèmes d’insertion (contre dépouilles, problème de parallélisme…), une alerte signale par une couleur rouge le défaut d’axe d’insertion. La réalisation de la prothèse par un système informatique permet d’autre part de s’affranchir du vernis d’espacement (die spacer), ce qui offre la possibilité d’accroître l’homothétie lors de la fabrication de la pièce prothétique, diminuant ainsi les erreurs d’occlusion (sur occlusion) et les défauts d’ajustage cervicaux. Modélisation Une cire de diagnostic (wax up) est proposée par le logiciel grâce à une banque de données de morphologies dentaires qui peuvent être modifiées, permettant de visualiser le projet prothétique. Il est souvent recommandé de réaliser une étude esthétique en amont puis de scanner les cires de diagnostic validées cliniquement avant la modélisation 6-cires virtuelles de diagnostic pour visualiser les futures morphologies prothétiques [1].
  52. 52. 52 | P a g e Cette étape d’ajustage des cires de diagnostic va permettre la réduction homothétique de ces cires. Les poignets d’ajustage et de modification de la forme (ou morphing) permettent certaines corrections anatomiques de la future pièce prothétique. Les points de contact sont placés sur la ligne du plus grand contour coronaire des dents adjacentes, tout en conservant une possibilité de modification manuelle. Les logiciels de CFAO imposent des épaisseurs minimales de matériau pour les connexions entre les intermédiaires de bridge et les chapes des dents piliers afin de répondre aux caractéristiques mécaniques de chaque matériau par ex : pour une armature en zircone, la connexion doit être aux environs de 9 mm2. Rappelons que pour une connexion métallique, l’épaisseur de la connexion se situe aux environs de 6 mm2 [2]. Puis, une superposition du wax up virtuel par transparence est recommandée pour contrôler l’adéquation avec le projet final, tout comme les clés en silicone le permettent en technique conventionnelle. La modélisation de l’infrastructure est ainsi finalisée -les connexions [1].
  53. 53. 53 | P a g e -Superposition du projet prothétique sur les armatures permettant le contrôle des épaisseurs. -vue vestibulaire [1]. -vue linguale [1].
  54. 54. 54 | P a g e Usinage La terminologie distingue deux types de machines d’usinage dans le cadre de la CFAO indirecte : Les machines d’établi dont la particularité réside dans leur dimension, compatible avec un laboratoire, et les stations d’usinage, destinées à la production de masse. Le logiciel utilisé va permettre l’usinage du design prothétique dans des disques de dimension s’échelonnant de 98,2 à 98,5 mm de diamètre pour 25 à30 mm d’épaisseur et selon des axes bien définis [3] Les différentes machines d’usinage se différencient par le nombre d’axes de déplacement qu’elles comportent et qui leur permettent de déplacer de façon plus ou moins précise leurs outils et les blocs à usiner. Selon les machines, ces axes sont au nombre de 3 à 5. • Axe 1 : axe vertical. • Axe 2 et 3 : déplacement de la pièce à plat de droite à gauche et inversement. • Axe 4 : basculement de la pièce à gauche et à droite, ce qui permet de répondre aux problèmes de contre-dépouilles dans les plans latéraux. • Axe 5 : basculement de la pièce d’avant en arrière, ce qui permet de répondre aux problèmes de contre-dépouilles dans les plans frontaux La stratégie d’usinage débute par un dégrossissage avec des outils de gros diamètre, pour poursuivre sur les finitions via des outils très précis et fins. Les premières machines de CFAO travaillaient comme telles, par soustraction ou usinage, terme employé par analogie aux usines et autres machines-outils [4,5]. Cette technique existe encore de nos jours et consiste en la conception d’une pièce prothétique modélisée informatiquement à partir d’un bloc de matériau. Une autre technique de prototypage de particules de métal en poudre fusionnées par l’intermédiaire d’un rayon laser, contrôlée informatiquement, permet d’aboutir à la future restauration souhaitée [4,6]. De la même manière, il est possible de concevoir par adjonction de matière des maquettes en résine photo polymérisable Cas clinique : [7,8,9].
  55. 55. 55 | P a g e Réalisation, à l’aide de la technique CFAO indirecte, d’un projet esthétique, de coiffes provisoires en polyméthacrylate de méthyl et d’une armature en zircone [7, 8,9]. La première étape clinique va consister à démonter l’ancien bridge Etat initial. À faire une empreinte des dents sous-jacentes et à réaliser des coiffes provisoires de première génération par isomoulage grâce à une empreinte effectuée avant le démontage. L’empreinte des dents va permettre, après étude des Photographies et analyse de l’esthétique, la réalisation de cires de diagnostic (wax up) a. Préparations avec fils permettant l’ouverture sulculaire, le jour de l’empreinte traditionnelle
  56. 56. 56 | P a g e b. Modélisation des préparations. Préparation du projet prothétique. a. Cires de diagnostic réalisées de façon « classique ». b. Modélisation virtuelle du projet esthétique. a b Le projet esthétique en cire va pouvoir alors être modélisé et transformé en résine pour élaborer un masque esthétique de validation (mock up).
  57. 57. 57 | P a g e - Modélisation du nouveau bridge provisoire Après validation en bouche du projet esthétique en résine, il est possible de réaliser un bridge provisoire de seconde génération en CFAO indirecte en résine PMMA. Ce second bridge provisoire est conçu à partir de la modélisation des cires de diagnostic et de la modélisation de l’empreinte des piliers en bouche -Une fois le bridge de seconde génération validé d’un Point de vue fonctionnel et esthétique Une nouvelle empreinte des préparations terminées Est réalisée. - Provisoire de seconde génération (CFAO indirecte) en situation. Cette empreinte va être modélisée. Les différents éléments modélisés, l’empreinte et les cires de diagnostic vont permettre la conception d’armatures en zircone de deux bridges de trois éléments qui, après essayage, seront finis d’un point de vue esthétique
  58. 58. 58 | P a g e 11. Conception prothétique et finition clinique. a. Armatures sur le modèle en plâtre. b. Mise en place le jour de la pose. EXTERNALISEE Ici, le scannage et l’élaboration de la maquette numérique sont toujours réalisés par le laboratoire (bien qu’il puisse aussi réaliser une maquette en cire s’il ne possède pas le matériel nécessaire), mais la FAO est réalisée par un autre laboratoire qui possède un équipement spécifique plus performant demandant un investissement lourd.
  59. 59. 59 | P a g e Le prothésiste envoie ses fichiers numériques par mail au centre d’usinage spécifique après avoir scanné la prothèse et éventuellement réalisé la CAO (Attention, il peut se contenter d’envoyer l’empreinte s’il ne possède pas le matériel nécessaire donc il faut vérifier que la chaine de CFAO comporte tous les éléments entre les différents acteurs). C’est Procera qui mit en place ce procédé avec son centre d’usinage en Suède, traitant les cas provenant de toute l’Europe, et un autre centre aux Etats Unis. D’autres ont vu le jour notamment en Suède comme Astra, ou encore en Allemagne : Ekton Straumann, Cercon, Bego, … Procera mettait à disposition deux scanners à palpeur de modèles et maquettes : -Le Piccolo pour dent unitaire. -Le Forte pour les arcades complètes. Aujourd’hui ces deux scanners sont remplacés par un scanner laser. La CAO intéresse uniquement la prothèse conjointe (Procera Lab Design) mais étoffe son système avec NobelGuide qui est un outil de planification et de guide chirurgical pour l’implantologie. Procera a son centre de production en Suède pour la zone européenne. A la réception du modèle ou du fichier du scanner, il propose plusieurs choix possibles/ -Usinage pour la zircone préfrittée et le titane : bridges, piliers et bridges sur implants. -Addition de céramique puis Haute pression puis frittage : Procera Alumina (chape unitaire, facette) et Procera Zirconia (Chape unitaire facette, pilier implantaire). En France, le système LAVA (3M ESPE) est présent dans cinq laboratoires, ce qui confère une certaine proximité entre le prothésiste et le centre d’usinage permettant ainsi des réponses rapides et efficaces des prothésistes aux praticiens. On peut noter qu’il existe des différences qualitatives entre les différents centre d’usinage du système LAVA étant donné que même si la Fabrication est assistée par ordinateur, ce sont des humains qui règlent les paramètres de la machine, et qu’ils l’entretiennent eux même également. Ainsi les laboratoires se doivent de visiter régulièrement les différents centres d’usinage et de bien contrôler le retour de la prothèse. A l’exception du système Procera de nombreux systèmes tendent à travailler avec des logiciels ouverts afin de pouvoir concurrencer les autres systèmes. Cela permet de limiter les investissements pour les petits laboratoires qui se contentent d’acheter un scanner ouvert qui pourra envoyer des fichiers de CAO en format 3D STL lus par plusieurs systèmes de FAO. Les fichiers exportés par la plupart des logiciels de CAO dentaire sont des fichiers au format STL. Il convient de préciser qu’il existe malgré tout diverses formes de formats de fichiers STL ; aussi, leur compatibilité d’une chaîne à l’autre est toujours à vérifier Les différentes étapes de la chaîne numérique nécessitent une transmission des données. Ce flux de données peut-être : --‐ Fermé, c'est à dire dédié à un système bien particulier. --‐ Ouvert : les données peuvent être transmises d’un système à un autre (demarque différente).
  60. 60. 60 | P a g e L’utilisation des fichiers au format STL permet une compatibilité entre les différents systèmes de conception et de fabrication (systèmes ouverts). Réflexion sur le chapitre : Ainsi, plusieurs choix sont possibles pour l’ensemble de la chaine de CFAO : on parlera de CFAO directe ou indirecte. La CFAO directe sera réalisée au cabinet dentaire alors que la CFAO indirecte pourra être réalisée soit au laboratoire (internalisée), soit dans un centre de production spécifique délocalisé (externalisée). Le choix de la CFAO directe ou non dépend des dispositifs que l’on possède ou non au cabinet mais également de l’implication que l’on veut avoir dans la réalisation même de la pièce prothétique (et également du type de pièces prothétiques réalisables actuellement par CFAO directe : la prothèse unitaire). Dans le choix de la CFAO directe, l’élaboration de la prothèse est réalisée au cabinet donc par nos compétences, c’est une implication totale dans la réalisation de la prothèse. Le cas du Cerec permet même une implication dans la réalisation de la CAO et de déléguer la FAO au laboratoire. Dans le choix de la CFAO indirecte, cela est plus fonction du laboratoire pour une réalisation internalisée ou externalisée de la prothèse en fonction des dispositifs qu’il possède. Le laboratoire peut, en fonction des cas, réaliser une ou plusieurs étapes de la CFAO, voir toutes les étapes s’il possède un système complet. Dans le cas d’un système incomplet, soit il ne réalise aucune étape, soit une étape (la numérisation), soit deux étapes (numérisation et CAO), puis délègue les autres étapes de la CFAO à un centre de production externalisé. IV TECHNIQUES DE PRODUCTIONS NUMERIQUES Deux types de systèmes existent : les systèmes analogiques et les systèmes numériques. 1-Les systèmes analogiques : ils font uniquement la fabrication qui est réalisée par ordinateur. C’est le prothésiste qui réalise un support en cire ou résine. Il existe deux types de système analogique : -Le pantographe : Un bras de transmission pantographique scanne par micro-palpage, une pièce en matériau provisoire, et envois les données à un système d’usinage, qui usine par fraisage, la pièce scannée en matériau définitif (métal, céramique, …) C’est donc une machine à deux bras articulés, et la pièce usinée est la copie de la pièce provisoire. -L’électroérosion ou usinage par étincelage est un procédé d’usinage par soustraction de matière (par décharge électrique). Il faut que le matériau soit conducteur comme le titane et il faut réaliser un modèle en négatif de l’intrados et de l’extrados de la pièce prothétique à réaliser. 2-Les systèmes numériques : il existe trois catégories de systèmes de CFAO dentaire
  61. 61. 61 | P a g e 4.1 PROCEDES SOUSTRACTIFS A PARTIR D’UN BLOC DE MATERIAU C’est le procédé le plus courant pour les systèmes de CFAO. Une pièce prothétique est usinée par fraisage, donc soustraction de matière, à partir d’un bloc de matériau pré fabriqué. La taille du bloc est déterminée en fonction de la taille de la pièce prothétique à réaliser de même que la nature du matériau qui est déterminée selon la nature de la pièce prothétique. Plusieurs pièces peuvent être usinées sur une même pièce d’usinage (lingot, disque, plateau…) dans un souci d’économie de matière perdue. Il est possible de réutiliser les pièces où il reste de la matière. La FAO est régie par un logiciel de FAO qui pilote la machine-outil. Ce logiciel programme le parcours des outils qui composent la machine en fonction des outils qu’elle contient, de la vitesse de coupe et d’avance, et de la stratégie d’usinage Cette stratégie d’usinage est semblable en fonction du type de restauration car la morphologie des armatures répond aux mêmes critères (une chape aura toujours sensiblement la même forme). Ainsi les programmes d’usinage sont automatisés en fonction de la prothèse à réaliser (couronne, bridge, pilier, etc.). Les machines-outils qui usinent ces blocs de matériaux sont plus ou moins complexes. On parle selon le nombre de moteurs et donc d’axes de déplacement, ou de rotation, de machines- outils allant de trois à cinq axes. Les machines à 3 axes peuvent usiner des couronnes, des barres simples, des bridges et des chapes. Les machines à 4 axes sont capables, en plus des indications des machines à 3 axes, d’usiner des piliers implantaires. Les machines à 5 axes peuvent usiner, en plus des autres machines, des pièces prothétiques complexes (barres divergentes) et plusieurs piliers simultanément 4.1.1. Précision sur les axes de fraisages : On parle de machine à trois axes quand la pièce à usiner peut se déplacer par rapport à l’outil selon les trois sens de l’espace : l’axe X est celui des déplacements latéraux (droite/gauche), l’axe Y est celui du déplacement d’avancement (avant/arrière), l’axe Z est celui du déplacement vertical (haut/bas). Cependant, la complexité des pièces prothétiques (contre-dépouilles, sillon des faces occlusales…) et la finesse des détails de finition sont tels qu’une machine trois axes s’avère insuffisante. C’est pourquoi, les machines à cinq axes ont été mises au point. Aux trois axes de translations classiques s’ajoutent deux axes de rotation : l’axe A est celui de la rotation du plateau portant les pièces en cours d’usinage, ce qui permet de les faire pivoter de 240°, l’axe B est celui de la rotation de la broche porte outils (pivotement de 240°). Le principal avantage de l’usinage à cinq axes est que le positionnement de l’outil par rapport à la pièce à usiner (angle d’attaque) est toujours optimal du fait du mouvement de pivotement que permet cette technique. Ce qui se
  62. 62. 62 | P a g e traduit non seulement par une meilleure qualité de surface de la pièce, mais aussi par une moindre usure des outils de coupe et par des temps d’usinage plus courts. La mobilité est optimale du fait que les cinq axes sont déplaçables simultanément, permettant de réaliser divers mouvements complexes en translation et rotation. De plus, la machine/outil est équipée de : -matériaux amortissant les vibrations, - fraises calibrées au laser, -broches qui portent simultanément deux outils de dégrossissage et de polissage. Ces conditions d’usinage ont pour but d’augmenter la production et sont capables de reproduire tous les détails scannés d’une maquette en cire, d’une face occlusale complexe aux bords cervicaux, et qui plus est, avec un niveau d’état de surface quasiment fini. (107) L’usinage est la technique de choix pour l’usinage de l’alumine, de la zircone et de la céramique. C’est également la technique de choix pour la réalisation d’infrastructures supra implantaires. Toutes les machines-outils à commande numérique peuvent usiner de la zircone pré-frittée, des matériaux résines calcinables, et des matériaux plastiques pour la réalisation de prothèses provisoires. Certaines machines plus imposantes, plus spécifiques et plus onéreuses permettent l’usinage du titane, du chrome-cobalt et de la zircone frittée
  63. 63. 63 | P a g e 4.2. PROCEDES ADDITIFS SUR UNE REPLIQUE DE MOIGNON -Certains systèmes (Procera, Wolceram) utilisent des moignons ou carottes pour créer des pièces prothétiques par addition de matériau. L’addition de matériau permet la réalisation de chapes et d’armatures entièrement céramiques (In-Ceram Alumina, In-Céram Zirconia par Vita) -Pour le système Procera (Nobel Biocare), il y a addition de matériau à partir d’une réplique en métal, copiée et agrandie (20%) de la carotte en plâtre. Il utilise de la céramique pressée : on obtient une chape par compactage de poudre d’alumine ou de zircone à très haute pression, le contour est par la suite usiné. -Pour le système Wolceram (Wol-dent), il y a addition de matériau directement sur la carotte en plâtre par électrophorèse : la céramique (particule négative) migre vers le modèle traité avec un électrolyte (pole positif). Cette technique permet une augmentation de 30% des propriétés mécaniques de la céramique.
  64. 64. 64 | P a g e 4.3. PROCEDES ADDITIFS DE FORMAGE LIBRE PAR STRATES Il s’agit de machines qui utilisent une adjonction de matériau, donc une addition, qui se dépose par couches successives. Ces procédés sont utilisés pour des pièces prothétiques complexes impossibles à obtenir par usinage classique ou par coulée. Cette technique de fabrication permet la production simultanée de pièces de morphologies différentes. Plusieurs techniques sont utilisées ayant comme base le « prototypage rapide ». Trois techniques principales sont issues du prototypage rapide : l’impression tridimensionnelle, le frittage sélectif par laser (SLS), et la stéréo lithographie. 4.3.1 L’IMPRESSION 3D. Ces machines (Cynovad avec le WaxPro) permettent la fabrication d’intermédiaires de pièces prothétiques (couronnes, armatures), qui vont servir à la coulée de précision. La machine procède à un dépôt mécanique prédéfini de matière plastique par couches successives qui vont réaliser l’ébauche de la prothèse (à la manière d’une imprimante à jet d’encre) le tout construit sur un plateau Ce dépôt de matière est réalisé par une tête d’impression contenant plusieurs buses (multi jets). Principe de l’impression 3D. (107) 4.3.1.1PROCEDESPARINJECTIONDE CIRE Les couches successives (13 à 76 microns) se font par l’injection simultanée de deux cires : -Celle du modèle -Celle du support La cire se solidifie naturellement.
  65. 65. 65 | P a g e Entre chaque couche, est réalisé un fraisage pour assurer une planification parfaite et augmenter la précision (Solidscape) Entre chaque passage, un test de vérification est réalisé pour vérifier l’état des buses de la tête d’impression. (107) Une fois la pièce obtenue, il reste à la couler par la technique de la cire perdue. Même si ce procédé que propose Solidscape reste facile d’utilisation et que l’on obtient des résultats extrêmement précis le temps de fabrication est long même pour des petites pièces : 24 heures, de 750 à 1500 éléments par mois. Elle est surtout indiquée pour l’orthodontie. 4.3.1.2PROCEDESPARINJECTIONDE RESINE ET POLYMERISATIONPAR ULTRAVIOLETS. C’est donc un assemblage par couches successives (16 à 32 microns de micro gouttelettes de matériau thermoplastique, appliquées par micro-buses qui vont se solidifier par UV aboutissant à l’ébauche de la prothèse (projet DP 3000) Le support est éliminé par une dilution dans un bain de solvant élevé en température ou par le jet d’un solvant (107) Les objets finis sont nettoyés, puis les pièces résultantes sont coulées en fonderie par une technique de cire perdue. Elle est indiquée pour la réalisation de maquettes calcinables de couronnes, d’armatures de bridges et de châssis de prothèses amovibles partielles.
  66. 66. 66 | P a g e Cette machine peut réaliser 160 éléments par cycles de 5 heures. Cette machine que propose 3D Systèms ne possède pas de vérification automatisée de ses buses, il faut donc les nettoyer soi-même régulièrement. Cependant, elle est plus productive que la précédente. Mais son matériau de base a un coût élevé et elle n’est paramétrée que pour ce matériau 4.3.2 LE FRITTAGE SELECTIF PAR LASER (Selective Laser Sintering, SLS) OU FABRICATION DIRECTE METAL (FDM). La machine (Bego avec le système Medifacturing) permet la construction d’une pièce prothétique par addition de couches successives d’un matériau en poudre solidifié par échauffement, grain par grain, par un laser qui va souder les particules entre elles Cette étape se répète couche par couche. A chaque nouvelle étape, une nouvelle couche de poudre est déposée, puis le processus se répète pour solidifier une strate de matière sur la précédente. Cela se répète jusqu’à l’obtention du produit fini. Ce procédé s’effectue dans un environnement contrôlé (Azote, Argon…) pour éviter une oxydation possible à haute température. L’ensemble est commandé numériquement. C’est le même principe que l’impression 3D sauf que l’on aboutit ici à la prothèse finie sans intermédiaire en cire Ce système permet la fabrication d’armatures de prothèses en alliages précieux, non précieux, en titane et en céramique. Ces machines restent chères, limitant les ventes à de gros laboratoires, cependant il n’y a pas d’usure des outils de coupe, et peu de perte de matière, ce qui en fait une technique de fabrication compétitive, une fois le système acheté. Principe du frittage sélectif par laser. (107) 4.3.3 LA STEREOLITHOGRAPHIE Elle utilise comme procédé la réalisation d’une pièce prothétique intermédiaire obtenue par une résine liquide photosensible polymérisée par un laser ou une lumière adaptée
  67. 67. 67 | P a g e La technologie DLP (Direct Light Project) projette l’image d’une strate qui se durcit. Un processeur de lumière numérique, qui contient un million de miroirs numériques, est orienté sélectivement, soit vers la source de lumière qui va durcir la résine, soit dans une autre direction pour bloquer la lumière. La source de lumière ainsi projetée sélectivement, va durcir la matière par strates successives. Le tout est construit sur un support en forme de tige qu’il faudra enlever par la suite manuellement. La pièce prothétique ainsi obtenue en résine calcinable peut donc être coulée dans un alliage désiré par la technique conventionnelle Principe de la stéréolithographie. (107)
  68. 68. 68 | P a g e (107) Le modèle Desktop peut produire 50 éléments par jour, et le modèle DDP jusqu’à 70 éléments par cycle de 2h30. La mise en place des supports n’est pas automatisée et la machine possède une lampe à UV d’une durée de vie de 1500 heures, or si l’on éteint la machine pour économiser sa lampe, il faut penser à calibrer la machine à chaque démarrage, ce qui peut être long et fastidieux. A cause de sa taille réduite, elle est limitée à la réalisation de bridges de 10 éléments. On peut donc résumer l’ensemble de ces techniques ainsi
  69. 69. 69 | P a g e Résumé en graphique des technologies de la CFAO dentaire (101)
  70. 70. 70 | P a g e X = Peu adapté X X = Adapté X X X = Bien adapté Indications prothétiques en fonction des techniques de fabrication. (107)
  71. 71. 71 | P a g e Réflexion sur le chapitre : Deux grands principes s’opposent : le plus ancien, le procédé soustractif à partir d’un bloc de matériau, et les plus récent : les procédés additifs. De ce fait, la plupart des laboratoires équipés de systèmes de CFAO possèdent un procédé soustractif. Contrairement à ce que l’on pourrait penser, les laboratoires ne se soucient pas réellement du nombre d’axes de la machine ou encore du type de procédé de la machine, mais ils font leur choix en fonction des matériaux qu’elle peut utiliser, de son rendement, de l’état de surface de la pièce prothétique obtenue, et bien sûr du prix. Certaines machines qui paraissent pourtant équivalentes à d’autres, ne permettent pas d’obtenir une pièce prothétique avec un état de surface convenable. Cela nécessite une étape supplémentaire et donc une perte de temps. LES DIFFIRENTS MATERIAUX UTILISABLES EN CFAO 1 INTRODUCTION -Pratiquementtouslesmatériauxpeuventêtre utilisésenCFAO. -L’Aristée®(matériaurésine fibrée) aété le premiermatériauutilisé enCFAOparle Dr DuretF. Le choix desmatériaux pourlesdifférentessituationscliniquesestfacile lorsqu’onconnaîtbienleurs avantagesetleurslimites, dépendantsengénéral de leursdifférentespropriétés matériaux accessiblesparlaCFAO (3) LES METAUX -Généralité
  72. 72. 72 | P a g e -L’utilisationdesmétauxestlamême qu’endentisterie traditionnelle.Lesmétaux sontsoitusinésà partir de blocsou de disquessoitmisenforme pardestechniquesaulaser.EnCFAO,le titane etle CoCr sontlesplusutilisés,même si nouspouvonsaussiutiliserdesmétaux précieuxousemi- précieux.Le titane constitueune bonne alternative àlacéramique,il estconsidéré comme unmétal ayant une résistance mécanique importante etune bonne ductilité.Le titane estl’undesmétauxles plusbiocompatibles.Il n’aabsolumentaucune toxicitéetpossèdeune résistance trèsélevée àla corrosion.De plus,il possède une haute résistance mécaniqueetunmodule d’élasticité trèsbas,ce qui le rendcompatible aveclesstructuresosseuses.Le développementde nouvellestechniquesetde la CFAO,a élargi le domaine d’applicationdutitane dansladentisteriemoderne.Lesalliagesprécieux sontaccessiblesmaispeudiffusésenraisonessentiellementducoûtfinancierqui enrésulte. Il n’y a pas de modificationentre leChrome-cobaltutilisé pourlaCFAOetpourlestechniques traditionnelles.Seul sonprocédé d’élaborationvachanger. 1-Disqueet blocsde titane.(16) 2-Disque de titaneusinés.(16) 3-Plateau d’armature fusion laser avec sa poudre de CoCr.(16)
  73. 73. 73 | P a g e 4-Résultat obtenue du plateau de fusion laser après élimination de la poudre de CoCr.(16) 5-Armatures en CoCr réalisées par fusion laser. (16) 5.3.1 Titane 5.3.1.1 Définition Le titane n’est pas utilisé pur (99 % de titane) en dentisterie ; il se présente sous la forme d’alliages de titane dont la composition varie en fonction des propriétés recherchées et des applications auxquelles il est destiné. Le titane est un métal amagnétique à haute réactivité, en raison de sa structure électronique insaturée. Il présente une forte affinité pour l’oxygène. Inconvénient lors de sa coulée (haute température) où l’oxygène favorise l’apparition de porosités, il devient avantage à température ambiante par sa passivation immédiate. En effet, la couche d’oxydes adhérente et protectrice qui le recouvre est à l’origine de ses propriétés biologiques. Par contre une modification structurale à haute température, entraînant une variation dimensionnelle, implique l’utilisation de céramique basse fusion pour rester sous la température critique lors de la cuisson de la céramique cosmétique.
  74. 74. 74 | P a g e 3 modes de mise en forme existent : la coulée, l’usinage et l’électro-érosion. En raison de leur importante réactivité à haute température, les alliages de titane sont plus faciles à usiner qu’à couler (sa forte réactivité à l’oxygène favorisant l’inclusion de porosités lors de la coulée). Les alliages de type TA6V4 ont des excellentes propriétés mécaniques, ils sont donc utilisés pour la confection d’implants, et peuvent être usinés. 6-Propriétés mécaniques comparées des alliages précieux, non précieux avec le titane.(10)
  75. 75. 75 | P a g e 7-Comparaison des propriétés mécaniques et physiques du titane et des alliages dentaires conventionnels (d’après Meyer et Degrange, 1992, Degorge, 1994).(48)
  76. 76. 76 | P a g e 8-Piliers implantaires en titane (Atlantis, Astra) avant et après la séparation du cylindre de titane dans lequel il a été usiné.(106) LES CERAMIQUES (1, Définitions Les céramiques sont des matériaux inorganiques, composés d’oxydes, de carbures, de nitrures et de borures. Les céramiques présentent des liaisons chimiques fortes de nature ionique ou covalente. Les céramiques sont mises en forme à partir d’une poudre de granulométrie adaptée qui est agglomérée. Puis une deuxième étape consiste à densifier et consolider cet agglomérat par un traitement thermique appelé frittage. Le frittage est un traitement thermique avec ou sans application de pression externe, grâce auquel un système de particules individuelles ou un corps poreux modifie certaines de ses propriétés dans le sens d’une évolution vers un état de compacité maximale. Actuellement, on considère que le traitement de consolidation peut être aussi une cristallisation ou une prise hydraulique Porcelaine La porcelaine est une céramique contenant de l’argile sous forme de kaolin (aluminosilicate hydraté) et du feldspath (aluminosilicate). Céramiques dentaires Ce sont des matériaux composés à 99 % d’oxydes mis en forme par frittage en phase liquide ou solide. Pour la plupart, ils ont une structure biphasée de verre chargé (une phase vitreuse et une phase cristalline). Ce sont des matériaux fragiles. Verre Un verre est un composé minéral fabriqué à base de silice, qui possède une structure vitreuse désordonnée car constituée d’atomes de dimensions très différentes. Il est mis en forme par frittage et possède une grande stabilité chimique car ses atomes constitutifs sont unis par des liaisons chimiques fortes, covalentes ou ioniques. Cette propriété leur confère une très bonne biocompatibilité. Les verres sont des matériaux fragiles : ils n’ont pratiquement aucune possibilité de déformation plastique.
  77. 77. 77 | P a g e Annexe historique des céramiques. (50) J.-M. Poujade, C. Zerbib, D. Serre Céramiques dentaires © 2008 Elsevier Masson SAS. PROPRIETES DES CERAMIQUES Propriétésmécaniques (50)
  78. 78. 78 | P a g e Les céramiques contrairement aux métaux, 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. 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 dislocations20. Les céramiques présentent, comme les métaux, un module d’Young bien défini, c'est-à-dire que le module reste constant pendant l’application d’une charge. En outre, les céramiques sont constitués d’atomes légers (C, O, Si, Al) et présente une structure cristalline souvent non compacte. Deux critères de choix essentiels sont à prendre en considération : - La pérennité de la prothèse, c'est-à-dire son comportement mécanique ainsi que la stabilité de sa structure physico-chimique (solubilité chimique…). - La qualité du rendu esthétique, quelles que soient les conditions environnementales. Ces critères de choix dépendent eux-mêmes d’autres paramètres physico-chimiques mesurables permettant de différencier entre eux les matériaux. a) Dureté Les céramiques présentent la plus grande dureté de tous les matériaux. Elles sont utilisées comme abrasifs pour couper, meuler ou polir tous les matériaux, y compris le verre. b) Résistance mécanique en flexion Ce paramètre est pris comme référence dès que l’on veut définir les propriétés mécaniques d’un système céramo-céramique. Les céramiques sont caractérisées par une résistance en traction très faible, une très bonne résistance en compression et une résistance en flexion moyenne. On estime qu’en situation clinique, la résistance en compression ainsi qu’une flexion restent primordiales. c) Résistance à la rupture C’est la plasticité qui confère aux métaux leur ténacité élevée. Dans la conception des pièces céramiques il n’est jamais nécessaire d’envisager la défaillance par plastification de la pièce car la rupture brutale (fragile) dans la zone linéaire d’un essai de traction intervient toujours. Le fait que les céramiques contiennent toujours des fissures et des porosités diminue largement leur ténacité. La résistance en traction décroit lorsque la longueur de la plus grande fissure augmente, l’application numérique montre que les tailles caractéristiques des fissures provoquant la rupture sont très faibles, de l’ordre de la taille des grains d’un matériau fritté. Dès qu’une fissure atteint dans un matériau céramique la taille critique, elle se déplace instantanément sans perte d’énergie alors que dans le cas d’un matériau métallique ayant la même résistance en flexion, la fracture du métal (matériau ductile) nécessitera une énergie beaucoup plus importante en raison de la forte déformation qu’il subit avant de casser. Il existe deux manières d’améliorer la résistance mécanique des céramiques :

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