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CERAMIQUES BASSE FUSION POUR TITANE : ( 4 Auclair, 11Cai, 26        Deschaumes,40Hung, 47 48Kurdiyik, 71Oshida, 73 Pang,77...
INTRODUCTION :                 4
oumis en permanence à l’électrolyte salivaire et aux conditions du milieu buccal, lesS   biomatériaux dentaires métallique...
A l ‘époque, la machine ne réalisait que des inlays, avec une précision médiocre, maispermettait de poser des reconstituti...
CORROSION ETBIOCOMPATIBILITE:                    7
1. Généralités :SPECIFICITE DES IMPLANTS DENTAIRES :Les implants dentaires sont amenés à émerger dans la cavité buccaleSoi...
   Doit avoir des qualités mécaniques suffisantes pour résister aux contraintes imposées       par la fonction.      Dev...
Ces métaux sont donc portés à des potentiels électriques variables, selon les propriétésoxydoréductrices du métal lui-même...
CORROSION ELECTROCHIMIQUE : Corrosion en milieu humideUne réaction électrochimique fait intervenir des électrons.Lorsqu’un...
Dautre part, larrivée de molécules doxygène tend à provoquer sa réduction :1/2 O2 + H2O + 2e- 2 OH-ce qui tend à porter le...
Fig. 6 : Schématisation du phénomène de corrosion dune restauration métalliqueDIFFERENTES FORMES DE CORROSION :Il existe d...
Corrosion par piqûre résultant de laération différentielle (micro pile) :                                 Fig.. 7 : Corros...
Exemples en dentisterie :cavité restaurée à lamalgame(Fig. 8); Fig. 8 :Vue clinique dun amalgame corrodé. Noter le process...
Ce sont les zones les moins aérées qui sont corrodées préférentiellement. En circulant au seindu métal, les électrons vont...
Labaissement du pH local, associé à laugmentation de la concentration en ions Cl-, permetlamorçage et la propagation de la...
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3. Comportement électrochimique des alliages      dentaires :Les biomatériaux métalliques utilisés en odontologie ne sont ...
Chez un patient présentant des couronnes ou inlays en or, les phénomènes de corrosion sont enprincipe inexistants. Lorsque...
V 0,03 Cd 0,3 Co 3,5 Mn 15Cr 0,06 Hg 0,5 Zn 6,8 Pb 37Ru 0,1 Ni 1,1 Cu 8,6 Fe 59Fig.15 : Toxicité des métaux (sous forme de...
LES CERAMIQUES  DENTAIRES:                 22
Le terme céramique provient de « keramos », mot grec signifiant argile. Il a dabord désigné despoteries recouvertes démail...
PORCELAINE :La porcelaine est une céramique contenant de l’argile sous forme de kaolin (aluminosilicatehydraté) et du feld...
1985 Sadoun met au point le slip-casting. Ce nest quen 1989 que la firme Vita commercialise leprocédé In-Céram1987 Sharer ...
85 % : In-Céram ;98 % : Procera.Vitrocéramiques :Elles comportent des matériaux de nature chimique différente.    Apatite ...
3. Céramiques feldspathiques :COMPOSITION :Composition physique :La poudre est composée de grains de diamètre de 4 à 100 m...
Élaboration dune maquette en cire, mise en revêtement réfractaire spécial, chauffage du cylindre à850 °C (3 à 6 °C par min...
5. Propriétés mécaniques des céramiques :     Les céramiques dentaires sont peu résistantes en traction et en flexion mais...
les défauts de surface jouent un rôle important. Pour remédier aux défauts de surface, le glaçagethermique ou lemploi dune...
LA FLUORESCENCE :Aptitude dun corps à absorber des photons de longueur donde en dehors du visible. Ladésexcitation se prod...
céramique entre elles, avec des valeurs décroissantes en progressant vers la surface de larestauration (58)Les différentes...
CERAMIQUES COULEES :Céramique de verre à base de mica : DicorLe contrôle thermodynamique de la nucléation des cristaux dan...
La forte agrégation des particules dalumine et la réduction de porosité par linterpénétration desdeux phases confère à la ...
Dates     Procédés                  Couronne            Bridges                  Inlay/Onlay/Facettes                     ...
CERAMIQUES UTILISEES POUR LE SYSTEME CEREC :VITA Blocs / ProCAD Blocs:Les plus courants : VITA Zahnfabrik utilise déjà dep...
L’utilisation d’une céramique à structure fine permet d’effectuer une restauration dans un tempstrès court. Dès que la piè...
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Fig 23 : Chape unitaire et chape de bridgeZirconia                       Alumina                            SpinellFig. 24...
Lutilisation de blocs frittés industriellement a permis daugmenter la résistance et la fiabilité. Lafabrication industriel...
Fig. 25 : Résistance des céramiques ( Source : www.planetcerec.com)NOUVEAUX SYSTEMES DE CERAMIQUE DITS « TOUT CERAMIQUE » ...
facettes, inlays et bridges 3 éléments jusquà la seconde prémolaire (résistance à la flexion 350 MPa)(2), (5), (9), (15) ,...
avec le CDT de la chape alumine qui est de 7 × 10-6 °C. La société Ducera a donc élaboré unecéramique appropriée et commer...
aucun liseré métallique visiblegrande qualité dajustageconductibilité lumineuse avantageuse (absence d’effet parasol)haute...
HISTORIQUE ETEVOLUTION DU SYSTEME       CEREC :                       46
L  e CEREC est fabriqué en Allemagne par SIRONA, selon les normes européennes de qualité (DIN ISO  9001, DIN EN 46001)  Le...
Fig. 27 : Première prise d’empreinte optique réalisée en avril 1983 par l’équipe du professeur                            ...
Fig. 28 : Evolution du Cerec expérimental au Cerec 1, commercialisé en 19881994 : Arrivée du CEREC 2 :Cette machine marque...
1997 : Apparition du logiciel de réalisation decouronnes sur le CEREC 2Fig. 30 : Réalisation de couronne sur le CEREC 2200...
Fig. 32 : Vue d’une proposition decouronne en CEREC 3D (Source :SIRONA DENTAL SYSTEMS)2004 : Logiciel 3D pour les laborato...
En 2006, sortie du nouveau programme :Ce programme est accompagné d’une nouvelle fraise à 3 étages (Fig. 42, p. 56), perme...
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Interet du systeme cerec en implantologie n.reynaud

  1. 1. UNIVERSITE DE POLYNESIE FRANCAISE MEMOIRE Pour l’obtention du Diplôme Universitaire en Implantologie Orale Année 2005/2006 Présenté et soutenu par Jean-Pierre LEVAUX INTERET DU SYSTEME CEREC EN IMPLANTOLOGIEJURY :Professeur Marie -Françoise HARMAND (Directeur deRecherche au C.N.R.S.)Docteur Francis - André POULMAIRE (Président de laSFBSI et Académie de Chirurgie Dentaire) 1
  2. 2. SOMMAIRE :INTRODUCTION :.............................................................................. 4CORROSION ET BIOCOMPATIBILITE: ...................................... 7 1. Généralités : ........................................................................................... 8 SPECIFICITE DES IMPLANTS DENTAIRES : ..................................................... 8 BIOCOMPATIBILITE ET BIOFONCTIONNALITE :.......................................... 8 CORROSION DES METAUX : ................................................................................. 9 2. Définitions : .......................................................................................... 10 CORROSION CHIMIQUE OU OXYDATION : ................................................... 10 CORROSION ELECTROCHIMIQUE : Corrosion en milieu humide ................ 11 DIFFERENTES FORMES DE CORROSION : ..................................................... 13 3. Comportement électrochimique des alliages dentaires : ................. 19 ALLIAGES PRECIEUX : ......................................................................................... 19 ALLIAGES ACTIFS OU CORRODABLES : AMALGAMES DENTAIRES : .. 20 ALLIAGES PASSIVABLES :................................................................................... 20LES CERAMIQUES DENTAIRES: ................................................ 22 1. Généralités : ......................................................................................... 23 DEFINITIONS : ......................................................................................................... 23 PORCELAINE : ......................................................................................................... 24 CERAMIQUES DENTAIRES : ................................................................................ 24 VERRE :...................................................................................................................... 24 2. Classification des céramiques :........................................................... 24 SELON L’HISTORIQUE : ...................................................................................... 24 CLASSIFICATION TRADITIONELLE EN FONCTION DE LA TEMPERATURE DE CUISSON : ........................................................................... 25 CLASSIFICATION DE SADOUN ET FERRARI : ............................................... 25 3. Céramiques feldspathiques : .............................................................. 27 COMPOSITION : ...................................................................................................... 27 FABRICATION INDUSTRIELLE : ........................................................................ 27 NOUVELLES CERAMIQUES : .............................................................................. 27 4. Céramiques alumineuses : .................................................................. 28 5. Propriétés mécaniques des céramiques : ........................................... 29 FACTEURS INFLUENCANT LA RESISTANCE MECANIQUE : .................... 29 6. Propriétés physiques des céramiques : .............................................. 30 THERMIQUES : ........................................................................................................ 30 ELECTRIQUES :....................................................................................................... 30 OPTIQUES : ............................................................................................................... 30 LA REFLEXION : ..................................................................................................... 30 INDICE DE REFRACTION : ................................................................................... 30 LA FLUORESCENCE : ............................................................................................ 31 LA COULEUR : ......................................................................................................... 31 7. Céramiques « basse fusion » :............................................................. 31 2
  3. 3. CERAMIQUES BASSE FUSION POUR TITANE : ( 4 Auclair, 11Cai, 26 Deschaumes,40Hung, 47 48Kurdiyik, 71Oshida, 73 Pang,77 Praud ..................... 31 8. Matériaux pour céramiques sans armature métallique : (1) (51) (97) Albers Laurent Tinschert .................................................................................................... 32 CERAMIQUES FRITTEES : ................................................................................... 32 CERAMIQUES COULEES : .................................................................................... 33 CERAMIQUES UTILISEES POUR LE SYSTEME CEREC : ............................ 36 9. Différents systèmes de céramique sans support métallique : .......... 41 HISTORIQUE DES ANCIENS SYSTEMES : ........................................................ 41 NOUVEAUX SYSTEMES DE CERAMIQUE DITS « TOUT CERAMIQUE » : ...................................................................................................................................... 42 10. Conclusion : ...................................................................................... 44HISTORIQUE ET EVOLUTION DU SYSTEME CEREC : ....... 46 1. Débuts de la conception assistée par ordinateur en dentisterie (Pr. DURET, pr. MÖRMANN, pr. REKOW) : .............................................. 47 2. Evolution du CEREC : de l’inlay aux facettes et couronnes : ........ 48 3. Présentation du matériel :................................................................... 52 UNITE D’ACQUISITION: ....................................................................................... 52 CAMERA :.................................................................................................................. 53 UNITE D’USINAGE : ............................................................................................... 54 LOGICIEL : ............................................................................................................... 57 LES BLOCS : ............................................................................................................. 83 4. Utilisation en implantologie: ............................................................... 85 AVANTAGES : .......................................................................................................... 85 CONTRAINTES LIEES A L’UTILISATION DU CEREC EN IMPLANTOLOGIE : ................................................................................................ 90CONCLUSION : ................................................................................ 94CAS CLINIQUES : .......................................................................... 97BIBLIOGRAPHIE ........................................................................... 103 3
  4. 4. INTRODUCTION : 4
  5. 5. oumis en permanence à l’électrolyte salivaire et aux conditions du milieu buccal, lesS biomatériaux dentaires métalliques se comportent, à différents degrés, comme des électrodes La stabilité et le comportement électrochimique d’un alliage sont des paramètres importants pour assurer la durée des restaurations et minimiser les effets néfastes de la corrosion, tels que l’émission d’ions métalliques dans l’environnement immédiat ou à distance. En ce qui concerne les implants, la corrosion est essentiellement de nature électrochimique, produite par l’hétérogénéité des éléments en présence. Les progrès spectaculaires réalisées en dentisterie durant les vingt dernières années ont généré une pléthore de produits dentaires . Les praticiens sont confrontés à des choix difficiles, alors que les modalités thérapeutiques sont de plus en plus nombreuses et que les changements technologiques ne simplifient pas toujours la technique ni ne diminuent les coûts engagés. Lorsque le but est d’améliorer la sécurité et le bien-être de nos patients, il convient d’associer le progrès et les connaissances avec beaucoup de prudence et de sagesse. Dans ce contexte confus, nul ne peut contester le besoin de substituts moins coûteux, satisfaisants et rationnels aux traitements classiques. Nous voyons progressivement se développer la biomimétique qui tend à développer des restaurations imitant le plus possible la dent originale : les restaurations adhésives en céramique. Nous sommes convaincus depuis longtemps que les avancées importantes obtenues dans les domaines des biomatériaux, des matériaux esthétiques et également dans celui de l’adhésion, nous feront évoluer vers une odontologie faisant de moins en moins appel à l’utilisation de biomatériaux métalliques, c’est la raison qui nous a poussé à utiliser le système CEREC 1 en 1992, dans un premier temps pour remplacer au maximum les reconstitutions à l’amalgame. Fig.. 1 : Inlay cerec sur la dent n° 14, posé en 1993, à 12 ans post opératoire 5
  6. 6. A l ‘époque, la machine ne réalisait que des inlays, avec une précision médiocre, maispermettait de poser des reconstitutions biocompatibles et esthétiques avec plus de 85 % detaux de succès à 10 ans selon plusieurs publications récentes, les travaux ayant été réalisésavec le Cerec 1, c’est à dire avec une machine beaucoup moins précise (83), (73)Le logiciel et la machine n’étaient pas des plus aisés à utiliser et nous en avons abandonnél’utilisation en 1998, suite à de nombreuses pannes.Depuis, le système a beaucoup évolué, tant au niveau du matériel que du logiciel ; laconvivialité et les possibilités n’ont plus rien à voir avec celles des débuts, permettant mêmede travailler en 3D et de réaliser rapidement et de manière reproductible différents types dereconstitutions, allant des inlays occlusaux aux facettes en passant par les onlays, lescouronnes, pour arriver aux armatures de bridges 3ou 4 éléments en oxyde de Zirconium. Fig.. 2 : Exemple de cas clinique de reconstruction de quadrant par couronnes ou inlay onlays CerecTous ces paramètres nous ont orienté dans la réalisation de ce mémoire vers létude dunsystème dont la mise en oeuvre reste compatible avec la gestion normale dun cabinet dentairelibéral et qui peut apporter une aide précieuse aux praticiens conscients des avantagesapportés aux patients par des reconstitutions parfaitement biocompatibles en implantologie.C’est la raison pour laquelle, après quelques rappels concernant la corrosion, labiocompatibilité et l’évolution des céramiques dentaires, nous nous intéresserons dans cemémoire à la possibilité d’utiliser le système CEREC, maintenant éprouvé, en essayant devoir ce qu’il peut apporter dans le cadre d’une pratique implantaire. 6
  7. 7. CORROSION ETBIOCOMPATIBILITE: 7
  8. 8. 1. Généralités :SPECIFICITE DES IMPLANTS DENTAIRES :Les implants dentaires sont amenés à émerger dans la cavité buccaleSoit immédiatement, lors de leur insertion,Soit de manière différée, après avoir été enfouis pendant un délai de quelques mois.Cette émergence au niveau du milieu buccal constitue la spécificité des implants dentaires parrapport aux implants utilisés en chirurgie orthopédique. A l’idéal, elle supposerait un jointétanche afin que l’os ne soit pas en communication avec la cavité buccale dont on connaît ledegré de septicité ainsi que le pouvoir électrolytique de la salive La réalité d’une attacheépithélio-conjonctive sur le col des implants est contestée, mais certains auteurs (87) décriventl’existence d’un bandeau collagénique circulaire qui s’opposerait à la pénétration desbactéries.BIOCOMPATIBILITE ET BIOFONCTIONNALITE :Ce sont deux notions différentes, mais complémentaires : La bio fonctionnalité fait référence à la mise en charge de l’implant en tant que supportprothétique ; c’est elle qui conditionne la pérennité de l’implant en faisant intervenir lastructure prothétique ; La biocompatibilité fait appel au choix du matériau constitutif de l’implant qui doitavoir des qualités à la fois biologiques et mécaniques : Un matériau biocompatible (33), (68)est un matériau qui a la capacité de remplir sa fonction avec une réponse acceptable del’hôte receveur pour une application spécifique.Pour servir de support à une prothèse, le biomatériau :  Ne doit pas être résorbable, du moins pour l’essentiel de sa structure ; 8
  9. 9.  Doit avoir des qualités mécaniques suffisantes pour résister aux contraintes imposées par la fonction.  Devrait donc être bio-inerte, c’est à dire ne pas présenter d’activité au sein des tissus vivants.CORROSION DES METAUX :La corrosion des métaux est connue depuis longtemps, elle a entraîné l’utilisation dedifférents alliages : aciers inoxydables ou alliages d’or.Tous les métaux (sauf l’or pur qui n’est pas utilisable en dentisterie car trop mou) se corrodentcar à l’état naturel ils sont sous forme combinée. Pour les extraire, on doit les faire passer à unétat d’énergie plus élevé et ils auront toujours tendance à revenir à un état d’énergie moinsélevé.A partir du moment où l’on met des métaux dans la bouche, ils se comportent comme desélectrodes au contact de la salive qui constitue un électrolyte au sens des physicochimistes. Fig. 3 : Corrosion sur une ancienne couronne en alliage semi précieux Fig. 4 : Relargage de métaux suite à la fracture radiculaire d’une dent porteuse d’inlay-core en alliage Nickel chrome 9
  10. 10. Ces métaux sont donc portés à des potentiels électriques variables, selon les propriétésoxydoréductrices du métal lui-même et des différents solutés présents dans la salive ; Du faitde ces potentiels, la plupart des biomatériaux métalliques sont voués aux phénomènes decorrosion électrochimique dans le milieu buccal. Ces phénomènes aboutissent d’une part àl’altération plus ou moins lente des prothèses ou obturations métalliques, d’autre part sontsusceptibles, par ce processus d’oxydation, de libérer des substances potentiellement nocivesou allergisantes.Le comportement vis-à-vis de la corrosion et la biocompatibilité sont étroitement liés:l’interaction du milieu salivaire et tissulaire sur les métaux aboutit au phénomène decorrosion ; les composés issus de cette corrosion peuvent engendrer des réactions tissulairesou biologiques.Les micro courants engendrés par les interactions métaux-salive (spécialement en cas de polymétallisme), peuvent donner lieu à une symptomatologie à type de brûlure buccale ou de goûtmétallique, invalidante chez certains patients.En prenant conscience de ces phénomènes, le praticien va pouvoir, aussi bien dans le choixd’un dispositif médical ou d’un alliage métallique, que dans son protocole de mise en œuvre,minimiser les effets de cette corrosion ; il est également indispensable de tenir à jour ledossier des alliages métalliques utilisés pour chaque patient.Par ailleurs, les critères de résistance à la corrosion et de biocompatibilité, répondant à desnormes précises, doivent être parfaitement indiqués par les fabricants.Il est primordial également que les prothésistes respectent soigneusement les procéduresrecommandées afin de limiter les phénomènes de corrosion (par exemple corrosion interdendritique des nickel chrome lorsqu’ils subissent un traitement thermique inapproprié). 2. Définitions :Excepté un petit nombre de métaux précieux comme l’or ou le platine, la réaction denimporte quel métal avec loxygène de lair est une réaction exothermique. Ceci signifie quetout métal au contact de l’air doit soxyder ; autrement dit, aucun métal au contact deloxygène ne peut exister à létat de métal. Tous les alliages utilisés en odontologie sontsoumis au processus de la corrosion.CORROSION CHIMIQUE OU OXYDATION :En présence d’oxygène sec, les métaux donnent lieu à une réaction purement chimique parcombinaison directe (10). La corrosion purement chimique ne fait donc pas intervenir lepassage dun courant électrique. De plus, dans lintervalle de température habituelle, à lair sec,les métaux se recouvrent dune pellicule doxyde invisible protectrice. Ce phénomène, répartiuniformément sur toute la surface, a des conséquences négligeables. 10
  11. 11. CORROSION ELECTROCHIMIQUE : Corrosion en milieu humideUne réaction électrochimique fait intervenir des électrons.Lorsqu’un métal est au contact de l’humidité, on constate une corrosion rapide et insidieused’origine électrochimique (90). C’est un phénomène dangereux car l’initiation du phénomène,bien que localisée, peut aboutir à une détérioration importante ou même une destruction de lapièce métallique.On distingue - les réactions d’oxydation ou réactions anodiques, qui entraînent une perte d’électron associée à une dissolution du métal, - les réactions de réduction principalement de l’oxygène présent ou réactions cathodiques, qui entraînent un gain d’électrons et une élévation locale du pH.La corrosion correspond au phénomène d’oxydation. L’intervention des électrons fait penserà celle de l’électricité : par exemple, dans toute électrolyse, on produit une oxydation àl’anode (pôle +) et une réduction à la cathode (pôle -). Dans le phénomène de corrosion, lesdeux réactions électrochimiques se produisent sur le même métal, de sorte que le courantélectrique est en apparence inexistant, bien qu’il existe (50) comme l’a prouvé l’expérience deEvans. Fig. 5 : Expérience de EVANSDans cette expérience, on plonge verticalement une tige de fer dans un récipient rempli d’eauchlorurée initialement désaérée. Rien ne se passe. Si on abandonne le système à l’air,l’oxygène diffuse à partir de la surface libre dans la solution et on constate que la partiesupérieure du métal demeure brillante alors que celle qui est située au fond du récipient secorrode rapidement ; on constate également que l’oxyde formé précipite au sein de la solutionsans protéger le métal. En raison de la tendance à l’ionisation, Fe donne Fe ++ + 2 e-Le métal tend à prendre un potentiel négatif, voisin de - 0,4 V/ENH (potentielthermodynamique standard E° du fer par rapport à lélectrode normale à hydrogène). 11
  12. 12. Dautre part, larrivée de molécules doxygène tend à provoquer sa réduction :1/2 O2 + H2O + 2e- 2 OH-ce qui tend à porter le métal à un potentiel positif voisin de +0,8 V/ENH.Le métal prend alors spontanément un potentiel intermédiaire entre ces deux valeurs, il sagitdu potentiel de repos, encore appelé potentiel libre ou potentiel de corrosion. Ce potentiel estdonc suffisamment positif pour induire lionisation du fer, et suffisamment négatif pourassurer la réduction de loxygène, cette réaction se produit sur la partie supérieure du métalqui demeure inaltérée.Cependant, la corrosion va se propager rapidement du fait de laération différentielle.Les ions Fe2+ et OH- formés en solution, par suite des processus de diffusion et de convection,se rencontrent pour former le précipité Fe(OH)2 qui se transforme ensuite en Fe(OH)3. Ceprécipité se forme au sein de la solution et ne protège pas le métal.Le courant électrique nest pas visible car le système fonctionne comme une pile court-circuitée.Parallèle avec le milieu dentaire :La salive représente un milieu électrolytique (conducteur ionique) : cest en effet une solutionaqueuse de matières minérales et organiques, leau entrant pour 99,4 % dans sa composition + + ++ - -- -(10) .Parmi les cations minéraux on trouve Na , K , Ca , parmi les anions Cl , PO4 , F .Dans ce milieu oxygéné et chloruré, les restaurations métalliques vont donc subir la corrosionhumide. Il est important de noter la grande variabilité du milieu salivaire, dun individu àlautre, mais aussi chez un même individu, dun moment de la journée à lautre. Le pHsalivaire dont la valeur, proche de la neutralité, est régie par le pouvoir tampon, peut subir desvariations si le patient prend certains médicaments. Certaines maladies générales oumédicaments (psychotropes) engendrent une diminution du débit salivaire, provoquant unexérostomie : tout cela a des répercussions sur les phénomènes de corrosion et sur lasymptomatologie qui peut y être rattachée (98)Cest toujours leffet Evans qui explique que la corrosion sinstalle dans les parties occlusesdune obturation à lamalgame par exemple ou bien même dun implant dans certainesconditions, alors que les parties apparentes apparaissent intactes. 12
  13. 13. Fig. 6 : Schématisation du phénomène de corrosion dune restauration métalliqueDIFFERENTES FORMES DE CORROSION :Il existe différentes formes de corrosion : uniforme, inter granulaire, par piqûre, par crevasse,engendrées par différentes conditions, aération différentielle, sous contrainte, parbimétallisme... (6)La forme la moins dangereuse est la corrosion uniforme qui se manifeste avec la mêmevitesse en tous points du métal. On lobserve généralement dans le cas de la corrosion sèche ettrès rarement en milieu liquide. Les caractéristiques mécaniques du métal, rapportées à lunitéde section ou de longueur, ne sont pas modifiées.Dans le cadre de la corrosion endobuccale, trois formes se rencontrent principalement et sontparticulièrement dangereuses : la corrosion par piqûres engendrée par aération différentielle,la formation de crevasses dues à des effets de confinement, et la corrosion galvanique parpoly métallisme. 13
  14. 14. Corrosion par piqûre résultant de laération différentielle (micro pile) : Fig.. 7 : Corrosion par piqûre :Elle se localise en certains points de la surface métallique. Elle se développe de façoninsidieuse : quand le démarrage a lieu, le processus de propagation de la piqûre est entretenupar le degré dacidité élevé que lon rencontre au fond de la cavité créée, acidité résultant delhydrolyse des ions métalliques dissous.Il sagit dune micro pile de concentration en oxygène, dont lorigine peut être :- lexistence dune solution de continuité dans la couche protectrice ou la couche passive ;- l existence dinclusions ;- une situation d aération différentielle.Lexemple classique est celui de la goutte deau qui repose sur une plaque de fer. Laconcentration de loxygène dans la goutte nest pas uniforme : les parties les plus aérées dumétal, situées à la périphérie de la goutte, jouent le rôle de cathode ; les parties les moinsaérées, situées au centre, fonctionnent comme une anode. 14
  15. 15. Exemples en dentisterie :cavité restaurée à lamalgame(Fig. 8); Fig. 8 :Vue clinique dun amalgame corrodé. Noter le processus de détérioration marginale.situations daération différentielle présentes dans la zone du contact inter proximal parexemple, ou bien sous un dépôt de plaque bactérienne. Fig. 9 : Illustration de la corrosion par aération différentielle. 15
  16. 16. Ce sont les zones les moins aérées qui sont corrodées préférentiellement. En circulant au seindu métal, les électrons vont réduire loxygène des zones les plus aérées (effet Evans). Il y aformation de piles locales, engendrant des micro courants galvaniques endobuccaux. Fig. 10 :Exemple damalgame corrodé remplacé par un inlay Cerec.Corrosion par crevasse : Fig.11 : Corrosion par crevasseCette forme de corrosion sapparente fortement aux phénomènes daération différentielle, ladifférence de potentiel ayant pour origine une différence daccessibilité de loxygène (50).La dégradation métallique sinitie aux interstices existant entre une pièce métallique et uneautre pièce, quelle soit ou non métallique. La stagnation de lélectrolyte à ce niveau la rendparticulièrement dangereuse, surtout dans le cas des aciers inoxydables. 16
  17. 17. Labaissement du pH local, associé à laugmentation de la concentration en ions Cl-, permetlamorçage et la propagation de la crevasse. La stagnation de lélectrolyte acide conduit à ladétérioration de la couche passive et à laccélération du phénomène de corrosion. Cette formede corrosion touche préférentiellement les alliages non précieux qui paraissent parfaitementinaltérables grâce à la formation dune mince couche de passivation constituée dun oxydeprotecteur.Corrosion par bimétallisme ou corrosion galvanique:Rappel sur le principe des piles (85)Deux solutions salines sont séparées par un diaphragme poreux, lune renfermant des ionsCu++ dans laquelle plonge une lame de cuivre, lautre renfermant des ions Zn++ dans laquelleplonge une lame de zinc.Si on relie la lame de zinc à la lame de cuivre par un fil conducteur, les électrons vont pouvoirsécouler du compartiment II au compartiment I par un fil, on aura alors les deux réactionsélectrochimiques suivantes :- réduction dans le compartiment I : Cu2+ + 2e- Cu- oxydation dans le compartiment II : Zn Zn2+ + 2e-- et globalement : Zn + Cu2+ Zn2+ + CuCette réaction correspond au fonctionnement de la pile de Daniell Fig.12 : Schéma de la pile de DaniellLe compartiment I, siège de la réduction des ions Cu2+, est le pôle positif de la pile, doù sortle courant électrique ; cest la cathode, puisque cest le siège dune réduction. Le compartimentII, siège de loxydation du zinc, est le pôle négatif de la pile ; cest lanode. Pour quil y aitpassage de courant dans lensemble, il importe que les électrons soient produits ouconsommés aux interfaces électrodes/solution avec des vitesses appréciables, et que lesélectrons puissent circuler au travers dune connexion métallique.La corrosion par bimétallisme est une autre forme de corrosion galvanique : il sagit ici demacro piles : à la différence de précédemment, la cellule galvanique comporte un électrolyteet deux métaux différents. On rappellera à ce propos que les métaux, ne sont pas égaux en 17
  18. 18. termes de tendance spontanée à loxydation ; ils peuvent être classés en fonction de leurpotentiel standard E°, par rapport à lélectrode normale à hydrogène (ENH) (Voir fig. 14 p19)En cas de couplage, plus les métaux en présence sont éloignés sur léchelle, plus la différencede potentiel entre eux est importante, plus la pile formée dispose dénergie pour provoquer lestransformations. Les phénomènes de corrosion sont amplifiés à la fois dans la cinétique dedégradation et dans la génération dions dans le milieu biologique. Lexemple clinique le plusévident relève du contact entre une restauration à lamalgame et une couronne en or, le toutbaigné par lélectrolyte salivaire. Lamalgame, qui possède un potentiel négatif joue le rôledanode et verra sa dégradation par corrosion accélérée, Fig 13 : Corrosion galvanique par bimétallismeen donnant naissance à des ions Sn++ et Cu++ qui diffusent vers la pulpe via les tubuli dentinaires.La couronne (Au : élément noble à potentiel positif) constitue la cathode. Dans ce type decorrosion accélérée, il faut tenir compte de la loi des aires relatives (10) : si la surface anodique(exemple : lamalgame) est faible par rapport à la surface cathodique (exemple : la couronne en or),il en résultera une corrosion intense de la région anodique. Au contraire, si la surface anodique estgrande par rapport à celle de la cathode, lattaque sera faible.Si ce couplage or-amalgame est évident, et quil faut bien sûr le proscrire en clinique, il existedautres couplages moins apparents : par exemple entre deux amalgames de compositionschimiques différentes ou encore simplement entre deux amalgames dâges différents.Le problème de couplage peut être évité si les différentes restaurations métalliques ne sont pas encontact, ou, mieux encore, si elles sont éloignées les unes des autres. Autrement, on minimisera lescouplages en faisant intervenir des biomatériaux non métalliques . 18
  19. 19. 3. Comportement électrochimique des alliages dentaires :Les biomatériaux métalliques utilisés en odontologie ne sont pas des métaux purs mais desalliages, constitués de métaux dont les caractéristiques électrochimiques sont souvent différentes.On doit, dans un premier temps, garder à lesprit la classification des métaux suivant leur échelle depotentiel standard. Fig.14 : classement des métaux en fonction de leur potentiel standard.Les métaux nobles (Au, Pt), caractérisés par un potentiel électrochimique positif, ne soxydent pasdans les conditions du milieu buccal et jouent le rôle de cathode dans les situations de couplage.Les métaux « actifs » ont un potentiel négatif (aluminium, zinc), ils montrent une forte tendant àloxydation et constituent préférentiellement des pôles anodiques .Cette classification, utile pour connaître la tendance naturelle dun métal à passer en solution, neprésume en rien de son comportement vis-à-vis de la corrosion : un potentiel standard franchementnégatif peut être associé au développement dune couche passivante protectrice conférant à lalliageun excellent comportement électrochimique.Schématiquement on peut classer les biomatériaux dentaires métalliques en trois catégories.ALLIAGES PRECIEUX :Quasi inaltérables dans les conditions du milieu buccal, ils représentent la classe des privilégiés entermes de comportement électrochimique. Appelés métaux nobles, ils sont caractérisés par desvaleurs de potentiels déquilibre positif. Il est important dindiquer que ces métaux se comportentsimplement comme des réservoirs délectrons et ne contribuent pas au processus dionisation. 19
  20. 20. Chez un patient présentant des couronnes ou inlays en or, les phénomènes de corrosion sont enprincipe inexistants. Lorsque dautres restaurations doivent être réalisées dans ce contexte, il fautproscrire lutilisation dalliages différents, en particulier du type amalgame. Il est important derester homogène dans les métaux utilisés : choisir le même alliage dor ou bien un matériauesthétique non métallique.ALLIAGES ACTIFS OU CORRODABLES : AMALGAMES DENTAIRES :Par opposition au métaux passifs, les métaux actifs sont au contact direct avec la solution.Résultant de la combinaison du mercure avec une poudre dalliages composée principalementdargent, détain et de cuivre, lun des principaux inconvénients de lamalgame demeure sacorrosion en milieu buccal.Il est maintenant bien établi que la nature de lalliage (composition, structure) constitue un facteurprépondérant quant à sa résistance vis-à-vis de la corrosion en milieu humide.ALLIAGES PASSIVABLES :Parmi les métaux passivables utilisés en odontologie, le titane et ses alliages sont réputés pour leurexcellent comportement électrochimique. Le potentiel standard du titane est franchement négatif,ce qui indique une forte tendance à loxydation. Cependant, ils possèdent la capacité de développerune couche de passivation très isolante du point de vue électrochimique et chimique, ce qui justifieen particulier son utilisation étendue en implantologie ; en outre, cette couche passivante constituéeprincipalement doxyde de titane, dont lépaisseur est estimée entre 10 et 20 nm, conditionne leprocessus dostéointégration des implants (75)Il est important de signaler que la présence des ions fluor est susceptible de perméabiliser la couchedoxyde protectrice, leffet étant aggravé si le pH du milieu est rendu acide. Ainsi, malgré leurexcellent comportement vis-à-vis de la corrosion, le titane pur, de même que les alliages Ti6Al4Vet TA6V peuvent subir une importante dégradation lorsquil se trouvent en milieu acide et fluoré(97).Les alliages nickel chrome et chrome cobalt font également partie des métaux passivables utilisésen odontologie. Cependant leur couche de passivation peut être fragilisée lors de couplages avecdes métaux plus positifs, car, en fonctionnement cathodique, elle peut donner lieu à desphénomènes de destruction alternant avec des processus de cicatrisation. De même, la présenced’ions chlorures et fluorures peut engendrer un processus de dépassivation et donner naissance àune corrosion par piqûre des restaurations en nickel chrome (37), (64).La meilleure prévention des phénomènes de corrosion buccale consisterait, sans nul doute, à ne pasintroduire de métal en bouche. Cependant la majeure partie des implants est actuellement réaliséeen titane commercialement pur à 99,9%.Le grade, c’est à dire le pourcentage d’impuretés, augmente du grade I au grade IV, améliorantainsi les propriétés mécaniques. Pour un même grade, les propriétés mécaniques peuvent aussi êtreaméliorées par des procédés physiques. Certains fabricants, pour augmenter la résistancemécanique, utilisent le titane allié (TiAl6V4), mais le relargage d’ions métalliques toxiques nepeut être totalement exclu (voir Fig. 15 ) 20
  21. 21. V 0,03 Cd 0,3 Co 3,5 Mn 15Cr 0,06 Hg 0,5 Zn 6,8 Pb 37Ru 0,1 Ni 1,1 Cu 8,6 Fe 59Fig.15 : Toxicité des métaux (sous forme de chlorure, sauf pour le chrome sous forme dechromate). Test sur cellules. Mortalité 50%, Concentration en microgrammes parmillilitre (source : Pr. Jean-Paul BELLIER)Les phénomènes de corrosion des biomatériaux métalliques sont bien établis. Nous pensons quelutilisation de couronnes en céramique permet dune part déviter le contact dautres métaux surlinfrastructure implantaire, dautre part, de réduire la surface de contact entre le titane et la salive 21
  22. 22. LES CERAMIQUES DENTAIRES: 22
  23. 23. Le terme céramique provient de « keramos », mot grec signifiant argile. Il a dabord désigné despoteries recouvertes démail avant dêtre étendu à toute la porcelaine et à dautres produitsessentiellement constitués de silicates et qui représentent les céramiques classiques. Peut êtreconsidéré comme céramique tout matériau inorganique, fragile, et mis en forme à hautetempérature à partir dune poudre dont la consolidation se fait par frittage, cristallisation ou prisedun liant hydraulique. En odontologie, les céramiques sont essentiellement employées dans desapplications prothétiques mais peuvent également être utilisées en implantologie, en orthodontie,en matériau de restauration esthétique comme dans le cas dinlays, onlays ou facettes. La plusgrande partie des nouveaux systèmes très sophistiqués apparus ces dernières années sont desaméliorations technologiques dun produit apparu il y a plus dun siècle.Les céramiques sont un type de verre obtenu par la fusion doxydes métalliques à hautetempérature qui deviennent solides à température ambiante. Les céramiques dentaires sont desmatériaux de structure composite comprenant une structure vitreuse appelée matrice de verrerenforcée par différentes phases cristallines qui permet dadapter le coefficient de dilatationthermique du matériau. La fabrication se fait en chauffant le mélange au-dessus de la températurede fusion de la matrice vitreuse et en dessous de celle des cristaux. La phase cristalline accroît larésistance et réduit les fractures. Un autre facteur clef est le contrôle de la rétraction thermiquerésiduelle.La nature de la phase cristalline présente dans la céramique conditionne principalement lespropriétés physiques, mécaniques et optiques (réflexion lumineuse et couleur) de la restaurationfinale. Elle soppose notamment à la propagation des dislocations et micro fractures de surface ausein du matériau. Ces matériaux sont soumis à deux types de défauts, sources de leur fragilité : desdéfauts de fabrication (inclusion de porosités lors de lélaboration) et des défauts de surface(différence de contraction entre les deux phases vitreuse et cristalline lors du refroidissement) etaussi des défauts de surface liés aux meulages lors de lélaboration.Durant cette décennie, un grand nombre de matériaux et de procédés délaboration de restaurationtout céramique ont été mis à notre disposition. Ils peuvent être classés suivant leur techniquedélaboration et aussi suivant la composition de leur phase cristalline. 1. Généralités :DEFINITIONS :Les céramiques sont des matériaux inorganiques, composés d’oxydes, de carbures, de nitrures et deborures. 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 estagglomérée. Puis une deuxième étape consiste à densifier et consolider cet agglomérat par untraitement thermique appelé frittage. Le frittage est un traitement thermique avec ou sansapplication de pression externe, grâce auquel un système de particules individuelles ou un corpsporeux modifie certaines de ses propriétés dans le sens d’une évolution vers un état de compacitémaximale. Actuellement, on considère que le traitement de consolidation peut être aussi unecristallisation ou une prise hydraulique. 23
  24. 24. PORCELAINE :La porcelaine est une céramique contenant de l’argile sous forme de kaolin (aluminosilicatehydraté) et du feldspath (aluminosilicate).CERAMIQUES DENTAIRES :Ce sont des matériaux composés à 99 % doxydes mis en forme par frittage en phase liquide ousolide. Pour la plupart, ils ont une structure biphasée de verre chargé (une phase vitreuse et unephase cristalline). Ce sont des matériaux fragiles.VERRE :Un verre est un composé minéral fabriqué à base de silice, qui possède une structure vitreusedésordonnée car constituée datomes de dimensions très différentes. Il est mis en forme par frittageet possède une grande stabilité chimique car ses atomes constitutifs sont unis par des liaisonschimiques fortes, covalentes ou ioniques. Cette propriété leur confère une très bonnebiocompatibilité. Les verres sont des matériaux fragiles : ils nont pratiquement aucune possibilitéde déformation plastique. 2. Classification des céramiques :SELON L’HISTORIQUE :1774 La céramique est introduite dans lart dentaire par Alexis Duchateau et développée parDubois de Chement1808 Fonzi développe les dents individuelles avec tige de platine1886 Land dépose le brevet de la couronne « Jacket »1952 Stookey développe la technique de la céramique de verre pour la société Corning Glass1958 Vines et al. développent la cuisson sous vide des poudres fines de céramique1962 Weinstein et al. décrivent une composition moyenne pour obtenir l´adhésioncéramométallique1963 Par ajout de l´alumine Mc Lean et Hughes créent la première coiffe porcelaine alumineuse1968 Mc Culloch applique la céramique de verre à la dentisterie pour les dents de prothèseamovible1977 Hobo et Hiwata créent le procédé Cérapearl1983 Riley et Sozio proposent le procédé Cérestore1984 Grossman et Adair proposent une nouvelle expression de la vitrocéramique que la firme DeTrey commercialise sous le nom de Dicor 24
  25. 25. 1985 Sadoun met au point le slip-casting. Ce nest quen 1989 que la firme Vita commercialise leprocédé In-Céram1987 Sharer et Wohlwend proposent une céramique pressée. Le laboratoire Ivodar Vivadent en1991 développe ainsi le système IPS Empress1988 Duret introduit la CAO/CFAO en dentisterie1989 Mörmann et Brandestini développent le procédé Cerec1993 Anderson et Oden créent le procédé ProceraCLASSIFICATION TRADITIONELLE EN FONCTION DE LATEMPERATURE DE CUISSON :Céramique haute fusion 1280 °C-1390 °C Prothèse adjointeCéramique moyenne fusion 1090 °C-1260 °C « Jacket » ou matrice platineCéramique basse fusion 870 °C-1065 °C CéramométalliqueCLASSIFICATION DE SADOUN ET FERRARI :Les propriétés finales des prothèses céramiques – résistance mécanique, microstructure, précisiond’adaptation et propriétés optiques – résultent de la nature chimique du matériau et du procédé demise en forme. Un même matériau peut être mis en forme de façons différentes, modifiant ainsi cespropriétés. Un même procédé de mise en forme peut être utilisé pour différents matériaux. Il estdonc indispensable d’établir une classification basée sur la nature chimique, la microstructure et lesprocédés de mise en forme.Selon les constituants chimiques.Céramiques feldspathiques :Ce sont les céramiques traditionnelles destinées à l’émaillage des couronnes cristal De nouvellescéramiques feldspathiques à haute teneur en leucite, ont une résistance mécanique améliorée et uncoefficient de dilatation thermique augmenté. Elles sont alors utilisées sans armature.Céramiques alumineuses :Leur constituant principal est l’alumine (Al2O3). On distingue en fonction de la teneur en alumine :40 % : « Jacket » de Mac Lean ;65 % : Cérestore, AllCeram ; 25
  26. 26. 85 % : In-Céram ;98 % : Procera.Vitrocéramiques :Elles comportent des matériaux de nature chimique différente. Apatite : Cérapearl ;Micatétrafluorosilicate : Dicor, matériau mis en forme à l’état de verre puis traité thermiquementpour obtenir une cristallisation contrôlée et partielle.Matériaux en cours d’évolution :Zircone (ZrO2) : propriétés mécaniques amélioréesSpinelle : contient du magnésium améliorant la résistance et la translucidité.Selon le procédé de mise en forme :Avec support métallique :Le rôle de ce support métallique est de renforcer mécaniquement la prothèse et de servir de supportde cuisson sur lequel va s’annuler la rétraction de frittage par pyroplasticité de la phase vitreuse.Cette armature peut être :une feuille d’or ou de platine brunie sur le modèle positif unitaire. Diverses évolutions visant àrenforcer mécaniquement ce support ont été décrites. Il existe différentes expressionscommerciales de ce principe ;une armature coulée en alliage précieux ou non précieux.Sans support métallique :Cuite sur revêtement : à peu près toutes les céramiques peuvent être frittées sur un revêtementcompatible et chimiquement inerte.Coulée et vitrocéramisée : usinée ou injectée :à basse température ;à haute température ;Barbotine + frittage + infiltrationSelon la microstructure :Matrice vitreuse avec charges dispersées ou matrice cristalline avec phase vitreuse infiltrée. 26
  27. 27. 3. Céramiques feldspathiques :COMPOSITION :Composition physique :La poudre est composée de grains de diamètre de 4 à 100 m. Elle contient de plus des plastifiantshydrosolubles (alginate, sucre) facilitant la mise en forme et des colorants.Composition minéralogique :5 % dargile 15 % de quartz 80 % de fondant ou flux. Largile facilite le remodelage etlopacification ; le quartz renforce la structure ; le rapport sodium sur potassium règle la viscosité etle fluage.Composition chimique :Oxydes principaux :- Oxyde de silicium SiO2 : 55 à 78 % (phase vitreuse et phase cristalline dispersée) ;- Oxyde daluminium Al2O3 : < 10 % (phase vitreuse essentiellement mais aussi parfois phasecristalline, diminue alors la translucidité).Ces oxydes augmentent la température de cuisson, la tension superficielle, la résistance et larétraction à la cuisson.Oxydes alcalins modificateurs :Oxydes mineurs :- Opacifiants (ZrO2, SnO2, TiO2), 6 à 15 % ;- Fondants (B2O3, Na2B4O7), 0 à 5 %, ils abaissent la température de cuisson ; - Colorants (oxydes métalliques et terres rares) : TiO2 pour le jaune, Fe2O3 pour le marron, CoO pour le bleu, NiO pour le gris, V2O5 pour le jaune. -FABRICATION INDUSTRIELLE :Broyage des éléments, mélange des poudres obtenues avec de leau à saturation, frittage à 1 300 °C(température inférieure à la température de fusion) lequel entraîne une fusion partielle, puisbroyage de la fritte obtenue et adjonction de colorants et de plastifiants pour le modelage.NOUVELLES CERAMIQUES :La leucite contenue dans ces céramiques entraîne une rétraction plus importante de ces matériauxlors du refroidissement. Ceci est dû à leur important coefficient de dilatation thermique et auchangement de structure cristalline lors du refroidissement. La formation de fissures peut alorscompromettre le renforcement de ces matériaux. De plus, ce coefficient de dilatation thermique nepermet pas la cuisson de ces matériaux sur des armatures métalliques.Mise en forme par injection à haute température : Empress (Ivoclar) (46) 27
  28. 28. Élaboration dune maquette en cire, mise en revêtement réfractaire spécial, chauffage du cylindre à850 °C (3 à 6 °C par minute) et maintien pendant 1,5 heures. Puis préchauffage des lingotins decéramique et du piston en Al2O3 (montée en température jusquà 280 °C ,[6 °C/min], palier de 1 heure, montée en température jusquà 850 °C en 1 heure). Mise en placedans le four, montée en température à 1 100 °C (60 °C/min), palier de 20 minutes puis injectionsous 3,5 bars. Enfin, refroidissement, démoulage et élimination du revêtement par sablage àlalumine.Deux techniques sont alors possibles :- maquillage : la totalité de la restauration est réalisée par injection puis maquillée en surface ;- stratification : une armature en Empress est réalisée et recouverte par une céramiquefeldspathique adaptée au procédé.Céramiques très basse fusion :Leur originalité provient du verre qui les constitue, dans lequel ont été incorporés des ionshydroxyles. Les verres ainsi obtenus ont des propriétés chimiques améliorées, une meilleurestabilité et une température de cuisson plus basse. Ces produits sont utilisés dans la techniquecéramométallique avec des armatures à très haute teneur en or ou en titane. Ils sont aussi utilisésseuls pour confectionner des inlays, onlays et coiffes en céramique pure.Fabrication assistée par ordinateur :Lempreinte optique et la fabrication assistée par ordinateur permettent déliminer létape de laréalisation des modèles positifs unitaires, de la fabrication de la maquette en cire, de la coulée...pour la réalisation des restaurations.Exemple : les systèmes Cerec (1987) et Procera (1992). 4. Céramiques alumineuses :Elles contiennent une proportion importante dalumine dans le but de renforcer les produits.Plusieurs types de matériaux ont été successivement développés.La « Jacket » de Mac Lean : la céramique proposée par Mac Lean contient 40 % en poidsdalumine et sert dinfrastructure à une céramique cosmétique dont le coefficient de dilatationthermique est adapté.Le Cérestore : mis au point par Riley et Sozio, le procédé consiste à substituer aux infrastructuresmétalliques des couronnes cristal une chape à base dalumine mise en forme par injection dunepâte thermoplastique. Cette céramique dinfrastructure contient :- minéraux : Al2O3 granulométrie 2,5 m et 40 m : 17,3 % ;- verre aluminosilicate de baryum (BaO 53 %, SiO2 42 %, Al2O3 5 %) : 13 % ;- MgO : 8,5 % ;- liant thermoplastique : résine silicone 12 % ;- plastifiants : 6 %.La mise en forme est réalisée classiquement par modelage en cire de la chape sur un modèle enrésine époxy. 28
  29. 29. 5. Propriétés mécaniques des céramiques : Les céramiques dentaires sont peu résistantes en traction et en flexion mais sont très résistantes en compression. La caractéristique principale est la rupture dite fragile, cest-à-dire sans déformation plastique. Depuis Griffith, on sait que la fracture dune céramique se fait par propagation dune fissure à partir dun défaut initial. Les propriétés mécaniques des céramiques conventionnelles sont résumées dans le Tableau numéro 1 Opaque Céramique Émail DentineModule élastique (GPa) 95 60 80 20Résistance à la rupture (compression) 1000 500 500 230 (MPa)Résistance à la rupture (en tension) 130 60 7 60(MPa)Dureté (VHN) 410 380 320 70 Tableau 1 - Propriétés mécaniques des céramiques conventionnelles, de l´émail et de la dentine FACTEURS INFLUENCANT LA RESISTANCE MECANIQUE : Elle est directement liée au nombre et à la taille des défauts issus de la mise en oeuvre, du montage, de la poudre de céramique, de la cuisson et du glaçage. Taux de porosité : il dépend de la distribution granulométrique et du mode de mise en forme de la pâte crue (compactage). Le compactage par vibration permet daugmenter de 40 % la résistance par rapport à une céramique non compactée. La cuisson sous vide fait passer le taux de porosité de 4 % à 0,1 %. Température et cycle de cuisson : lélévation de la température et de la durée de cuisson entraîne une augmentation de la résistance. Cependant, au-delà dun certain seuil ou lors de la multiplication des cuissons, on assiste à une diminution de ces caractéristiques, due à une dissolution dans le verre des phases cristallines dispersées. Contraintes internes : elles résultent dun différentiel de coefficient de dilatation thermique entre les différentes phases du matériau ou entre le matériau et le support (métal ou céramique dinfrastructure). Microstructure : la résistance augmente avec la proportion de phase cristalline et avec la quantité dinterfaces verre/cristal et donc la dispersion de cette phase cristalline. Létat de surface et surtout 29
  30. 30. les défauts de surface jouent un rôle important. Pour remédier aux défauts de surface, le glaçagethermique ou lemploi dune glaçure permet en obturant les pores et en refermant les fissuresdaméliorer les propriétés mécaniques des céramiques feldspathiques denviron 400 %. De plus, laglaçure possédant un coefficient dexpansion thermique plus faible que celui de la céramique sous-jacente met la surface en compression. 6. Propriétés physiques des céramiques :THERMIQUES : Les céramiques sont des isolants thermiques (conductivité = 0,01 J/s/cm2 ou °C/cm2). Leurcoefficient de dilatation thermique est adaptable en fonction de leur utilisation en modifiant lateneur en K2O du verre.ELECTRIQUES : Le déplacement des charges électriques ne pouvant se produire que par diffusion ionique, lescéramiques sont des isolants électriques.OPTIQUES :Au-delà des propriétés optiques, cest limpression visuelle qui compte. Celle-ci résulte de lacombinaison de nombreux facteurs relatifs aux propriétés optiques de la surface, des différentesphases et des différentes couches, de la couleur et du spectre de la lumière incident. Les rendus desdiverses céramiques vont de lopaque au transparent, avec des luminosités variables, des effets defluorescence, dopalescence, avec des couleurs et des saturations différentes. Tout ceci est obtenuen jouant sur la composition, la nature chimique, la taille, la quantité et lindice de réfraction descharges cristallines et des pigments répartis dans la phase vitreuse.LA REFLEXION :Il existe la réflexion spéculaire qui est celle du miroir et la réflexion diffuse qui est celle dune dentnaturelle. Lorsque la surface dun corps est plane on a une réflexion spéculaire. Lorsque la surfaceprésente des reliefs, il existe différents angles dincidence et en conséquence, différentes directionsde réflexion, le faisceau réfléchi apparaît diffus.INDICE DE REFRACTION :Si un faisceau lumineux passe de lair dans un verre, sa vitesse de propagation est réduite ; silangle dincidence est oblique, la trajectoire est modifiée selon la loi de la réfraction. Toute lalumière ne pénètre pas dans le verre qui possède un pouvoir réfléchissant. Dans un matériau dense,la vitesse de propagation dépend de la longueur donde, de lindice de réfraction, cest lephénomène de dispersion.Dans le cas dune céramique dentaire, une partie du faisceau est absorbée en fonction de salongueur donde, des porosités et de la microstructure, et une partie est réfléchie. La structure de lacéramique présente plusieurs interfaces entre le verre et les cristaux dindices de réfractionsdifférents. Les interactions sont donc multiples et complexes. 30
  31. 31. LA FLUORESCENCE :Aptitude dun corps à absorber des photons de longueur donde en dehors du visible. Ladésexcitation se produit par émission de photons dans le visible.LA COULEUR :Elle présente trois dimensions : la teinte ou tonalité chromatique (longueur donde du photon émis),la luminosité et la saturation. 7. Céramiques « basse fusion » :Devant les exigences esthétiques croissantes des patients, la qualité des matériaux utilisés na cessé desaméliorer et de nouvelles techniques se sont développées. Cest dans ce contexte que sont apparuesdes céramiques aux propriétés optiques et physiques presque « parfaites » (7).Bien que commercialement appelées « basse fusion », les céramiques « basse fusion » sont en faitdes céramiques à « très basse fusion » (de 660 °C à 780 °C), utilisées dans la techniquecéramométallique pour lémaillage dalliages à base de titane ou dor à bas intervalle de fusion, pourréaliser les joints céramique-dent ou bien encore pour réparer des fractures ou des éclats decéramique, enfin, utilisées seules, elles permettent la confection dinlays, donlays céramique (45).CERAMIQUES BASSE FUSION POUR TITANE : ( 4 ), (11), (26), (41), (48), (49), (72), (74), (78)Lintérêt croissant pour le titane en prothèse dentaire ne devait pas être freiné par limpossibilité dele recouvrir par un cosmétique. Pour pouvoir être employé en technique céramométallique surtitane, le matériau céramique doit répondre à une exigence technique principale, le coefficient dedilatation thermique doit être bas, en accord avec celui du titane (8,4 à 8,7 × 10-6 /°C) sinon il seproduit des craquelures et des tensions, dans le corps, néfastes à leurs propriétés mécaniques.(21) ,(38), (39)En effet, pour assurer une liaison satisfaisante, il est admis que les coefficients de dilatationthermique (CDT) de la céramique et de la chape titane doivent être aussi proches que possible,avec toutefois, celui de lalliage légèrement supérieur (dans un rapport de 10 à 15 %) pour créer uneffet de compression dans la céramique (58) Outre ce facteur, on sait que le titane change destructure cristallographique à 882,5 °C, lorsque la température est supérieure à 882,5 °C, il devientcubique centré (en phase ß). Ces modifications structurales sont irréversibles avec une persistancepartielle, après refroidissement, de phase ß, à lorigine dune variation dimensionnelle néfaste. Ceciimplique lemploi dune céramique basse fusion dont la température de cuisson doit être inférieureà 882,5 °C (81)Les propriétés particulières du titane entraînent la conception de céramiques nouvelles adaptéesaux exigences spécifiques de ce métal. La rétention céramique-titane est le fait de trois facteursprincipaux, communs à toute rétention de céramique sur une armature métallique :- une liaison chimique, par la réalisation dune réaction entre la couche doxyde superficielle et lacéramique (21) , (57)- une liaison mécanique, grâce à une fluidité suffisante, la porcelaine peut se glisser entre lesinterstices présents à la surface de larmature (21) (82). Il existe une différence dadhérencesignificative de la céramique selon le traitement de surface effectué (sablage à 50 m laissant unfilm doxyde de 0,4 m, et sablage à 100 m laissant un film de 0,2 m) (25) ;- une liaison par compression de la céramique sur larmature durant la cuisson. Cette rétention estpermise par ladaptation des coefficients de dilatation thermique des différentes couches de 31
  32. 32. céramique entre elles, avec des valeurs décroissantes en progressant vers la surface de larestauration (58)Les différentes céramiques pour titane actuellement sur le marché sont des céramiques pour titaneappartenant à la famille des céramiques « basse fusion » dont la recherche a été relancéeintensivement avec le titane. Aujourdhui, les propriétés de ces céramiques sannoncentéquivalentes à celles des céramiques conventionnelles grâce à lamélioration de leurs propriétésphysiques et chimiques qui étaient leurs points faibles. Elles se caractérisent par une températurede transition vitreuse relativement basse (500 °C) (56)Les céramiques spécialement développées pour le titane cuisent nécessairement en dessous de882,5 °C. 8. Matériaux pour céramiques sans armature métallique : (1) (51) (96)La double composition vitreuse et cristalline des céramiques a permis durant cette décennielélaboration de nouveaux matériaux et procédés de restauration tout céramique tels que le slip-casting, la pressée à chaud et lusinage (24).Ces matériaux peuvent être classés suivant la technique délaboration et aussi suivant lacomposition de leur phase cristalline (93).CERAMIQUES FRITTEES :Céramique feldspathique renforcée à la leucite : Optec HSPOptec HSP est une céramique contenant plus de 45 % en volume de leucite tétragonale, ce quiaugmente fortement sa résistance à la rupture et à la compression et lui confère un coefficient dedilatation thermique (CDT) élevé.Céramique feldspathique renforcée à lalumine : Hi-CéramLa chape alumineuse est lexemple typique de laugmentation des propriétés physiques parladjonction dune phase cristalline représentant 40 à 50 % en poids. Lalumine a un haut moduledélasticité (350 GPa) et une résistance à la rupture élevée (4 MPa.m1/2).Céramique feldspathique renforcée à la zircone :Des fibres de zircone tétragonale sont incluses dans une céramique feldspathique conventionnelle.La zircone subit une transformation cristallographique à 1173 °C et lutilisation doxydes (CaO,MgO, Y2O3 et CeO) permet sa stabilisation à température ambiante. Cette propriétécristallographique permet de stopper la propagation des craquelures de surface. La zirconestabilisée par lyttria augmente fortement la résistance à la fracture et aux chocs thermiques.Toutefois, les propriétés optiques et la température de fusion sont modifiées. 32
  33. 33. CERAMIQUES COULEES :Céramique de verre à base de mica : DicorLe contrôle thermodynamique de la nucléation des cristaux dans la phase vitreuse permet sonutilisation comme restauration et conduit à un produit final homogène en comparaison descéramiques feldspathiques. La céramique de verre à base de mica (aluminosilicate de magnésium)compose le procédé Dicor. La phase cristalline principale (45 %) est le fluormica-tétrasilicic(K2Mg5-Si4-O10-F2). Au sein de la matrice de verre, les cristaux de mica sont fortement enchevêtrésformant une structure en « nid dabeilles » donnant sa résistance au matériau et leur orientationaléatoire soppose à la propagation des fêlures. (34), (35) Le Dicor est le plus translucide des matériauxmais ses propriétés mécaniques 90 à 120 MPa ont limité son utilisation. Le système Dicor nestplus utilisé, mais il a permis douvrir la voie vers les procédés actuels qui lui sont proches.Céramiques de verre :À base dhydroxyapatite et de disilicate de lithium, elles ont été utilisées à titre expérimental.Céramiques pressées à chaud :Céramique feldspathique renforcée : EmpressLa structure finale de lIPS Empress présente 40 à 50 % en volume dun cristal tétragonal de leucite(K2O-Al2O3-4SiO2). Les cristaux mesurent de 1 à 5 m et sont répartis au sein dune matrice deverre. La résistance à la flexion est augmentée par la pressée à chaud (120 MPa) et les cuissons(160 à 180 MPa), ce résultat est dû à la répartition des fins cristaux de leucite et aux forcescompressives issues du refroidissement entre les cristaux et la matrice (24). Les restaurations sonttrès translucides mais moins que le Dicor. Lutilisation en région canine et postérieure montre untaux déchec élevé pouvant atteindre 15 % à 7 ans (34) .Dautres systèmes basés sur ce principe existent comme le système OPC de Jeneric Pentron, lesystème Finesse de Ceramco et le système Vitapress Oméga 900 de Vita. Tous ces procédés ont lespropriétés mécaniques de lOPC (150 à 160 MPa) dues à leur finesse de grain de 3 m et uneconcentration optimale de 55 % en volume.Empress IILa structure finale de lIPS Empress II présente 70 % en volume dun cristal de silicate de lithium(Li2O-2SiO2). Les cristaux mesurent de 0,5 à 4 m. La résistance à la flexion approche 320 à 350MPa. La structure du matériau et celle de la céramique de recouvrement sont totalement différentesde lIPS Empress et non compatibles. Avec un seul pontique, les bridges sont possibles jusquà la 2eprémolaire (34), (40), le taux de succès récent est bon.Céramiques frittées puis infiltrées : In-CéramLa proportion dalumine contenue dans le produit slip-cast est de 90 % au moins avec desparticules de tailles comprises entre 0,5 et 3,5 m. Après cuisson (1100 °C) la chape dalumineporeuse est infiltrée lors dune deuxième cuisson (1150 °C) par un verre de lanthanum. 33
  34. 34. La forte agrégation des particules dalumine et la réduction de porosité par linterpénétration desdeux phases confère à la restauration ses propriétés mécaniques (450 à 600 MPa).In-Céram Spinelle est renforcé par une poudre de magnésium aluminate de structure cristalline detype MgAl2O4. Les grains de 1 à 5 m occupent un volume de plus de 8 % qui confère à larestauration ses propriétés mécaniques (350 MPa). Le spinelle est 40 % plus translucide, mais 20% plus fragile que lAlumina.In-Céram Zirconia est renforcé par de lalumine pour 67 % et de la zircone pour 33 %. Les grainsde 1 à 5 m avec un volume de plus de 85 % confèrent à la restauration ses propriétés mécaniques(750 MPa). Les grains de zircone ont un pouvoir dabsorption des contraintes par changement devolume de 3 % et font obstacle à la propagation des fractures.Céramiques usinées :Céramique feldspathique renforcée- Vita Mark II et Vita Celay sont une céramique feldspathique renforcée par du cristal de sanidine(KAlSi3O8) au sein dune matrice vitreuse. La sanidine rend opaque le matériau. Résistance à laflexion 3 points 120 N/mm2 .(100) ;Pro CAD Ivoclar est une céramique feldspathique renforcée à la leucite. Résistance à la flexion 3points 180 à 200 N/mm2.Céramique préfrittéeIn-Céram pré fritté Alumina est dune structure plus homogène (taille des particules) que lematériau destiné à la barbotine, sa teneur en oxyde dalumine est de 80 %. Infiltré avec un verre delanthane, sa résistance à la flexion avoisine celle de loxyde dalumine très pure (500 MPa).In-Céram Spinelle renforcé par Mag.alumin.spinel (MgAl2O4) : résistance à la flexion 3 points 292N/mm2. Le matériau présente une grande translucidité.In-Céram Zirconia : le mécanisme de renforcement du matériau (ténacité à la rupture) par lescristaux de zircone sexplique par le changement de structure du cristal qui passe dune structuretétragonale métastable à une structure monocyclique avec augmentation de volume, dissipantlénergie de la fissure.Procera All CéramElle est composée de grains dalumine pure agglomérés, sous haute pression, sur une réplique de lapréparation puis usinée pour lextrados. Un frittage entre 1600 °C et 1700 °C pendant 3 heures«soude » les grains entre eux pour donner à la chape poly cristalline sa résistance finale sans phasevitreuse (600 MPa).Zircon TZPLa zircone subit une transformation cristallographique à 1173 °C et lutilisation doxydes (CaO,MgO, Y2O3 et CeO) permet sa stabilisation à température ambiante. La zircone pure, oxyde dezirconium (ZrO2 : 93 % Y2O3 : 5 % HfO2 : 2 %) est un poly cristal tétragonal stabilisé par lyttriumet lafnium. Sa résistance à la flexion est la plus élevée avec 900 MPa. Ces propriétés mécaniquesdeux fois plus élevées que lIn-Céram Alumina et lEmpress II, vont permettre son utilisation pourdes bridges postérieurs et aussi de réduire lépaisseur des armatures. La dureté élevée (490 HV02)du matériau allonge le temps dusinage (30) . 34
  35. 35. Dates Procédés Couronne Bridges Inlay/Onlay/Facettes AntR PostR1984 DICOR Oui Non Non Oui1987 EMPRESS Oui Non Non Oui1987 CEREC 1 Oui Oui Non Oui1987 OPTEC HSP Oui Non Non Oui1990 IN-CÉRAM Oui Oui Oui Oui1992 CELAY Oui Oui Non Oui1993 EMPRESS 2 Oui Oui Oui (seulement 3 Oui éléments)1993 CEREC 2 Oui Oui Non Oui1993 OPC SYSTEM Oui Oui Non Oui FINESSE ALL CERAM GOLDEN GATE CERA QUICKPRESS1995 PROCERA Oui Oui Oui Non1998 WOL CERAM Oui Oui Oui Oui FIT CICERO2000 GIRRBACH Oui Oui Oui (toute portée) Oui DIGIDENT2001 CEREC 3 Oui Oui Oui Oui2002 CYNOVAD PRO 50 Oui Oui Oui Oui2002 CERCON Oui Oui Oui Oui Tableau 2 :Tableau récapitulatif de lutilisation de différentes céramiques en prothèse fixée 35
  36. 36. CERAMIQUES UTILISEES POUR LE SYSTEME CEREC :VITA Blocs / ProCAD Blocs:Les plus courants : VITA Zahnfabrik utilise déjà depuis 1985 des céramiques à structure fine entant que « céramiques usinables ». Plusieurs études indépendantes conduites par des institutsuniversitaires attestent de leurs avantages techniques, tant au niveau du matériau qu’à celui de samise en œuvre.En plus de la biocompatibilité de la céramique, ces blocs bénéficient des propriétés suivantes :Effet « caméléon »Translucidité naturelleRadio-opacitéFacilité de polissageComportement à l’abrasion voisin de celui de la dentPossibilité de personnaliser la teinte Fig. 17 :Bloc de céramique Vita Mk2 usinable Fig. 18 : Réalisations unitaires effectuées à partir de blocs Vita Mk2 36
  37. 37. L’utilisation d’une céramique à structure fine permet d’effectuer une restauration dans un tempstrès court. Dès que la pièce prothétique est usinée, elle peut être insérée en bouche et polie sanscuisson, sans frittage, sans infiltration, sans maquillageLa coloration d’une restauration implique une nouvelle phase de cuisson. En revanche, si aucuneindividualisation n’est nécessaire, il est possible d’insérer la pièce prothétique dès qu’elle estfaçonnée..On distingue les blocs suivants :VITABLOCS Mark II :Céramique feldspathique monochrome à structure fine, forte résistance à la flexion et ténacité à larupture, disponible dans les nuances VITA System 3D-Master.VITABLOCS TriLuxe :Céramique feldspathique à structure fine, 3 couches colorées, s’adapte aux nuances voisines,gamme de couleurs restreinte. Fig. 19 : Bloc de céramique Vita TriluxeVITABLOCS ESTHETIC LINE:Céramique feldspathique à structure fine, très translucide, disponible dans les nuances VITASystem 3D-Master (EL-1M1C) 37
  38. 38. IVOCLAR VIVADENT ProCAD Blocs :Vitrocéramique renforcée à la leucite, extrêmement translucide, forte résistance à la flexion etténacité à la rupture, disponible dans les nouvelles teintes du chromascope E100-E300Oxyde de zirconium :L’oxyde de zirconium occupe une place de tout premier rang parmi les matériaux céramiques. Misen œuvre dans de nombreux secteurs – construction mécanique, aéronautique, astronautique etchirurgie –, il est déjà surnommé « céramique acier. Fig 20 : Bloc usinable (flip bloc) et armature en oxyde de zirconiumCette céramique produite à partir de l’oxyde de zirconium stabilisé à l’yttrium (VITA In-Ceram YZ CUBES) est celle qui offre la plus grande rigidité après le frittage.L’oxyde de zirconium est donc indiqué pour la fabrication d’armatures de bridges trèsrésistantes. Il est également optimal pour les télescopes internes primaires, surtout enassociation avec des structures secondaires galvanisées. En revanche, il est « surqualifié »pour les chapes. Fig 21: A gauche : VITA In-Ceram YZ CUBE avant le frittage, A droite VITA In-Ceram YZ CUBE après le frittage à densité maximale grossissement 20 000 fois 38
  39. 39. Propriétés des VITA In-Ceram YZ CUBES (céramique à base d’oxyde de zirconium) :Céramique pour armatures de bridges à plusieurs éléments (jusqu’à deux pontiquesintermédiaires)Jusqu’à 32 mm de longueur anatomique, voire 40 mm pour le Flip Block (depuis 2004)Réalisation possible d’armatures ultra-finesEpaisseur de paroi minimaleSurface minimale de la zone de jonctionPlusieurs colorations « naturelles » de la restauration (depuis janvier 2004).Dureté et précision :Les VITA In-Ceram YZ CUBES se distinguent par un degré de préfrittage très élevé quigarantit une grande solidité à l’usinage : les armatures réalisées sont ultra-fines et précises. Deplus, la lecture automatique par scanner des paramètres de la charge indiqués dans le code àbarres permet de tenir compte de la rétraction du matériau avant le dernier frittage.La société VITA Zahnfabrik propose une céramique cosmétique spéciale pour les VITA In-Ceram YZ CUBES : la VITA Verblendkeramik D, remplacée par la VITAVM 9. Disponibledans les teintes VITA System 3D-Master, cette variante est conseillée pour le revêtementcosmétique de céramiques ayant un CET d’environ 10,5. Elle possède des propriétés deréfraction et de réflexion de la lumière identiques à celles de l’émail.In-Ceram :In-Ceram répond aux exigences les plus diverses en matière de solidité et de translucidité. Cematériau est donc idéal pour l’individualisation des restaurations. Trois variantes VITA In-Ceram sont proposées : ZIRCONIA, ALUMINA et SPINELL. Une fois la pièce usinée, elleest « infiltrée » : la structure poreuse est alors remplie de verre spécial de lanthane, ce quirenforce considérablement sa solidité. Fig 22: Blocs Vita Alumina, Spinell et Zirconia avant usinage 39
  40. 40. Fig 23 : Chape unitaire et chape de bridgeZirconia Alumina SpinellFig. 24 : Céramiques d’infrastructure VITA In-Ceram : les petites photos REM montrent la structure à l’état poreux (à gauche) et après infiltration (à droite), grossissement 10 000 fois.Les blocs Vita In-Céram Zirconia sont des blocs AL2 O3ZrO2 frittés, poreux. Ils se présentent enquatre tailles et sont translucide.Les blocs vita In-céram Alumina sont des blocs d’Al2O3 frittés, poreux. Ils se présentent en deuxtailles et sont très translucides.Les blocs vita In Céram Spinell sont des blocs de Mg Al2O3 frittés, poreux. Ils se présentent en uneseule taille et sont extrêmement translucides. 40
  41. 41. Lutilisation de blocs frittés industriellement a permis daugmenter la résistance et la fiabilité. Lafabrication industrielle du matériau en bloc, liée à un frittage plus prononcé que le matériau barbotinefournit un matériau ayant de très bonnes qualités dusinage et garantissant une manipulation sur auxlaboratoires de prothèse dans des délais courts.Pour recouvrir ses blocs, la société Vita à sorti une céramique a structure fine. 9. Différents systèmes de céramique sans support métallique :HISTORIQUE DES ANCIENS SYSTEMES :La céramique fut introduite dans lart dentaire au XVIIIe siècle par Alexis Duchateau et développée parDubois de Chement (43) , (55) . Au début, les restaurations esthétiques furent élaborées à partir defacettes préfabriquées incluses dans larmature ou de restaurations « tout céramique » sur une feuille deplatine au demeurant très fragile (20) (43). En 1958, apparaissent les premières dents prothétiquescéramiques pour prothèses amovibles, confectionnées à partir de poudres fines de céramique, cuitessous vide.À la fin des années 1970 apparaissent les céramiques sur feuille (53) ,(62),(63), (94), qui bien quecommercialisées sous différentes formes et délaboration aisée nont pas obtenu un succès clinique cardautres types de céramique sont apparus. En effet, au cours des années 1970, de nouvelles techniquesde réalisation de couronnes céramiques sans collier métallique remplacent la couronne « Jacket »classique (18) , (59) . Lacte de naissance de cette construction est antérieur au siècle et la paternité doit enêtre attribuée à C.H. Land qui a déposé le brevet en 1887 (43) ,(52) ,(55), (70). Lidée déliminer la feuilledor et de la remplacer par lapplication dune céramique de haute résistance sera bientôt obtenue parles céramiques alumineuses (54), (59). Dans celles-ci, la dispersion de cristaux de céramique de hauterésistance à lintérieur de la matrice de verre augmente la résistance et le module délasticité delensemble. Mc Lean et Hughes (61) utilisent ce procédé pour réaliser la première coiffe porcelainealumineuse qui ouvrira la voie aux procédés Cérestore et Hi-Céram (17) (18) , (20)..Au cours des années 1980, les céramiques de verre sont introduites sur le marché. Grossman et Adairproposent une nouvelle expression de la vitrocéramique, que la firme De Trey commercialise sous lenom de Dicor. (36). La transparence du Dicor procure un effet de mimétisme caméléon avec les dentsadjacentes. Bien que très esthétique, la fragilité des restaurations collées a limité son utilisation.En 1985, Michaël Sadoun met au point le slip-casting, procédé délaboration simple permettantdobtenir une coque dalumine avec une capacité de résistance suffisamment importante pour permettrede réduire son épaisseur et de la rendre comparable avec une chape métallique conventionnelle (8) , (29),(60), (65), (88). Ce procédé est commercialisé par la firme Vita en 1989 avec lappellation In-Céram. Cettenouvelle céramique montre à la fois la plus grande résistance à la flexion et à la rupture de toutes lescéramiques disponibles actuellement (80). 41
  42. 42. Fig. 25 : Résistance des céramiques ( Source : www.planetcerec.com)NOUVEAUX SYSTEMES DE CERAMIQUE DITS « TOUT CERAMIQUE » :Systèmes pressés :Empress II (Ivoclar) : après lEmpress I, précurseur en la matière, dont la résistance en flexion était de117 MPa, la société Ivoclar a développé un nouveau produit à base de disilicate de lithium permettantdaugmenter sa résistance à la flexion à 350 MPa (soit 3 fois celle de lIPS Empress I). Cette hauterésistance permet la réalisation de petits bridges ainsi quun scellement conventionnel dans les casfavorables. La technique de mise en oeuvre reste simple puisquil convient de réaliser uneinfrastructure en cire en respectant une épaisseur minimale de 0,8 mm pour les coiffes et uneconnexion de 4 × 4 mm entre lélément intermédiaire et lélément pilier. Une tige dalimentation estfixée sur chacun des éléments piliers puis on procède à la mise en revêtement. Après que le cylindre aitatteint la température de 850 °C lors dune montée progressive en température, un lingotin est ensuiteplacé dans le conduit et lensemble est placé sur le support du four qui effectue automatiquement lecycle de pressée à une température de 990 °C pour le concept de stratification et de 1075 °C pour leconcept de colorisation. Le bridge est adapté sur le modèle de travail et une première cuisson deconnexion est réalisée à 800 °C. On procède ensuite à lélaboration de la pièce prothétique avec lacéramique IPS Empress II, qui est adaptée au coefficient de dilatation thermique du matériau pressé.Sa température de frittage est de 800 °C, et le glaçage seffectue à 770 °C. Le temps de réalisationdune pièce pressée est de 3 à 4 heures. Elle est destinée à la réalisation de couronnes unitaires, 42
  43. 43. facettes, inlays et bridges 3 éléments jusquà la seconde prémolaire (résistance à la flexion 350 MPa)(2), (5), (9), (15) , (22) , (19) , (31), (32) , (40) , (42) , (44), (77) , (95) .Dautres systèmes sont basés sur le même principe. On trouve principalement :- OPC System (Jeneric Pentron) ;- Finesse All-Ceram (Ceramco) ;- Cera Quick-Press (Elephant).Systèmes à usinage :Il faut distinguer les procédés selon la technique dacquisition par la lecture optique (rayon laser) oumécanique (palpeur) du die (ou de la maquette). Lusinage de linfrastructure prothétique se fait aulaboratoire ou dans un centre spécifique dédié à la méthode.Procédé CELAY :Le procédé Celay est une technique de reproduction mécanique, permettant de réaliser desrestaurations tout céramique (sans armature métallique). Le procédé Celay permet lusinage descouronnes et des bridges par fraisage. Sur le maître modèle est dabord fabriquée une maquette encomposite photo polymérisable sous vide nécessaire à la copie. La prothèse définitive est découpéedans un bloc de céramique. Un palpeur, guidé manuellement, suit les contours de la restaurationtémoin. La reconstitution esthétique et anatomique de la dent est faite classiquement par couchessuccessives avec la céramique Vitadur alpha. En fonction des indications (inlays, onlays, couronnespartielles ou facettes), différents matériaux sont utilisables : céramique feldspathique, In-CéramAlumina, In-Céram Spinelle... Cette méthode convient également pour les couronnes jaquettes desmoignons dimplants unitaires ( 1) , (79), (80) , (91).Système PROCERA (Nobelbiocare):Destiné à la réalisation de couronnes cristal antérieures et postérieures, cest le système le plus solidemais également le plus lourd en investissement et en gestion du temps dans les systèmes pressés.Laccès au système implique la possession dun scanner, dun ordinateur et dun modem pourtransmettre après analyse les données informatiques vers la station de fabrication des chapes en Suède.Après avoir préparé le die, il est fixé sur un support qui, par un système rotatif, va permettre à unpalpeur denregistrer environ 30 000 points de mesure afin de reproduire la forme exacte du moignon.Ces données numériques digitalisées sont transmises sur un écran pour permettre au prothésiste dedéfinir la limite cervicale très précisément. Il peut également définir langle démergence de la chape,son épaisseur et sa forme. Lempreinte optique est ensuite transmise par modem sous forme de fichier àla station Procera en Suède. Là-bas, deux copies du die sont fraisées à laide dune machine-outil, dontlune est surdimensionnée de 20 % pour compenser le retrait de lalumine lors du frittage. La secondecopie sert au contrôle de lajustage après cuisson. Une poudre doxyde dalumine de très grande puretéest compactée et pressée sur le die surdimensionné positionné dans un moule spécifique subissant unepression denviron 2 tonnes, cest ce qui confère la densité et lhomogénéité parfaite nécessaire à ladureté de la chape. La forme extérieure est obtenue par fraisage puis la pièce est frittée entre 1 600 et 1700 °C pendant 3 heures. La chape en alumine frittée est ajustée sur le die de contrôle et expédiée en48 heures par courrier express au laboratoire. La céramique cosmétique utilisée doit être compatible 43
  44. 44. avec le CDT de la chape alumine qui est de 7 × 10-6 °C. La société Ducera a donc élaboré unecéramique appropriée et commercialisée sous le nom de All Ceram. La résistance à la flexion est de687 Mpa (1) (3).Un des points forts de cette céramique cosmétique est sa finesse de grains qui lui confère une moindrerétraction après la cuisson à 910 °C. Sa surface tendre et facile à polir présente également lavantage delimiter lusure des dents naturelles.La technique de scellement du Procera est similaire aux techniques de scellement descéramométalliques et ne nécessite aucun mordançage. La couronne peut être scellée à laide dun verreionomère, de ciment oxyphosphate, de Vitremer ou de ciment composite (12). Le risque de fracture concernant les dents antérieures est similaire pour les systèmes de restaurationtout céramique In-Céram, IPS Empress, Procera et Cerec.Pour Oden et Robbiani ( 71), (84), le Procera présente 96,9 % de taux de succès (13, (23), (28) , (89).Système CEREC (SIRONA) :Le système Cerec existe depuis 1987, depuis 1993 dans sa version 2 et récemment sont apparus laversion 3 et le Cerec InLab (27), (47).Cette machine-outil à commande numérique est conçue pour usiner un plot de céramique à partir duneempreinte optique réalisée par une caméra et dun logiciel de traitement de limage. Le Cerec 2permettait déjà de réaliser toutes les restaurations unitaires, inlays, onlays et facettes mais aussi lescouronnes dont on décrit trois types : couronne simplement maquillée, couronne réduite complétée parapport de céramique cosmétique, et chape Alumina Vita secondairement stratifiée..Le système Cerec, conçu initialement pour remplacer de façon extemporanée les amalgames par desinlays de céramique, a considérablement évolué du fait des grandes possibilités de la machine et desperformances de linformatique. Si le Cerec 1 ne permettait de faire que des pièces prothétiques dunajustage médiocre, il en est tout autrement pour le Cerec 2 qui permettrait une précision cervicale delordre de 20 m. Le système est en évolution permanente, ainsi le Cerec 3D permet de réaliseraujourdhui des bridges de trois éléments (14), (66), (92).Autres procédés d’usinage :Dautres procédés dusinage sont également commercialisés. On trouve principalement :- DCS Precident (Dental AG Suisse) ;- Cicero (Computer Integrated Ceramic Reconstruction) ;Digital Dental System (Cynovad PRO50). 10. Conclusion :Le choix du matériau et du système de restauration repose sur la réponse à une série de questionsconcernant la biocompatibilité et la résistance du matériau, la quantité de réduction nécessaire pour lapréparation, la qualité du joint dentoprothétique, le gain esthétique, labrasion, létude clinique à longterme, la réalisation des bridges, la commodité pour le praticien et pour le patient ainsi que le coût.Les restaurations en céramo-céramique sont cliniquement éprouvées depuis 1993 . Elles offrent lesavantages suivants pour le patient : 44
  45. 45. aucun liseré métallique visiblegrande qualité dajustageconductibilité lumineuse avantageuse (absence d’effet parasol)haute résistance aux sollicitations grâce à dexceptionnelles valeurs physiquesaucune irritation thermique du fait de la faible conductibilité thermiqueabsence de pluri métallismeaucun investissement en alliageLanalyse comparative des propriétés mécaniques des nouveaux matériaux pour restauration toutcéramique montre des propriétés très supérieures aux procédés déjà existants (résistance à la rupturesupérieure à 350 MPa). Le matériau de base de fabrication des bridges soriente vers loxyde dezirconium. La porcelaine a été utilisée comme matériau de choix pour les restaurations esthétiquesdurant la dernière moitié de ce siècle pour ses qualités esthétiques et sa résistance. À cause de sonpouvoir abrasif, de la transmission des impacts occlusaux et des possibilités limitées de réparation,pourra-t-elle être remplacée ?Lanalyse des résultats de résistance à la fracture des matériaux pour restauration tout céramiqueindique que la céramique pour usinage présente une très faible probabilité de fracture à long termesous contrainte. Si le procédé industriel garantit la stabilité de structure du matériau, linfluence desimperfections dues à lusinage nest cependant pas encore connue. Si les propriétés mécaniquespeuvent présager de bonnes performances, seul lessai clinique confirme la validité des tests.Tous ces paramètres nous ont orienté dans la réalisation de ce mémoire vers létude dun système dontla mise en oeuvre reste compatible avec la gestion normale dun cabinet dentaire libéral et qui peutapporter une aide précieuse aux praticiens conscients des avantages apportés aux patients par desreconstitutions parfaitement biocompatibles en implantologie.Pour sa facilité de mise en oeuvre et dutilisation, nous avons choisi détudier ce que peut apporter leCerec 3D dans le cadre dune pratique dimplantologie. 45
  46. 46. HISTORIQUE ETEVOLUTION DU SYSTEME CEREC : 46
  47. 47. L e CEREC est fabriqué en Allemagne par SIRONA, selon les normes européennes de qualité (DIN ISO 9001, DIN EN 46001) Le siège et le site de production de SIRONA DENTAL SYSTEMS sont basés à Bensheim, en Allemagne (Fig. 26). Avec 1500 employés et 310 millions d’euros, c’est un groupe relativement important qui investit régulièrement dans le développement du matériel depuis sa création.Fig.. 26 : Siège et site de production de SIRONA DENTAL SYSTEMS à Bensheim en Allemagne (Source : SIRONA DENTAL SYSTEMS) 1. Débuts de la conception assistée par ordinateur en dentisterie (Pr. DURET, pr. MÖRMANN, pr. REKOW) : Le projet a démarré dans les années 1980 grâce à 3 équipes : à l’université de ZURICH, celle du professeur Mörmann , en France, celle du professeur DURET, et en Suède, celle du professeur REKOW. L’idée était de mettre à la disposition des praticiens un système de conception et fabrication assistée par ordinateur pour la dentisterie. Les deux premières équipes ont abouti à des prises d’empreintes optiques en 1983 (Fig. 27), puis des traitements expérimentaux sur patients en 1985, mais seul le matériel de l’équipe suisse a connu un développement commercial important pour aboutir à la présentation du CEREC 1 en 1988 et à son évolution constante depuis cette date. 47
  48. 48. Fig. 27 : Première prise d’empreinte optique réalisée en avril 1983 par l’équipe du professeur MORMANN 2. Evolution du CEREC : de l’inlay aux facettes et couronnes :De 1985 à 1988 :Fin des essais cliniques et présentation internationale du CEREC 1 qui permettait laréalisation d’inlays taillés dans un bloc de céramique par un seul moteur commandant undisque diamanté. La précision était discutable, le logiciel assez difficile à utiliser sur un écranmonochrome, et la machine elle-même assez fragile avec des cartes électroniques spécifiqueset donc très onéreuses à remplacer. 48
  49. 49. Fig. 28 : Evolution du Cerec expérimental au Cerec 1, commercialisé en 19881994 : Arrivée du CEREC 2 :Cette machine marque une évolution notable:l’utilisation simultanée de deux moteurs électriquescommandés par un ordinateur pour creuserdans un plot de céramique. Fig. 29 : CEREC 2 49
  50. 50. 1997 : Apparition du logiciel de réalisation decouronnes sur le CEREC 2Fig. 30 : Réalisation de couronne sur le CEREC 22000 : Sortie du CEREC 3 :Remplacement du disque par une deuxième fraise, moniteur haute définition : La précisionaugmente ; remplacement duHardware par des composants PCplus grande fiabilité et réparationsplus aisées; software fonctionnantsous WINDOWS XP Fig. 31 : CEREC 32001 : Sortie du système INLAB :réalisation de chapes de couronnes pour les laboratoires de prothèse.2003 : Sortie du logiciel CEREC 3D : qui apporte en convivialité et en facilité d’utilisation (Fig.. 32) par la possibilité de voir lesreconstitutions en 3 dimensions 50
  51. 51. Fig. 32 : Vue d’une proposition decouronne en CEREC 3D (Source :SIRONA DENTAL SYSTEMS)2004 : Logiciel 3D pour les laboratoires :Fig. 33 : Proposition d’armature deBridge en CEREC INLAB 3D(source SIRONA DENTAL SYSTEMS) Fig. 34 : Système Cerec Inlab. 51
  52. 52. En 2006, sortie du nouveau programme :Ce programme est accompagné d’une nouvelle fraise à 3 étages (Fig. 42, p. 56), permettantd’une part plus de précision pour les usinages fins, d’autre part plus de rapidité pour ledégrossissage ; il y a plus de 17500 CEREC installés dans le monde dont plus de 10 000CEREC 3D et 1500 machines IN LAB : c’est le système CAD CAM le plus répandu dans lemonde. 3. Présentation du matériel :UNITE D’ACQUISITION:Lunité dacquisition consiste en un ordinateur puissant fonctionnant sous Windows X. P. etéquipé dun écran 17 pouces haute définition avec un logiciel embarqué permettant laréalisation de différentes pièces prothétiques en les usinant à partir de blocs de céramique oude composite 3 M. Figure 35 : Cerec 3 D : unité dusinage et unité dacquisition. 52

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