République Algérienne Démocratique et PopulaireMinistère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche

ScientifiqueUniversité 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

1 | P a g e

Année universitaire : 2014/2015

ContentsINTRODUCTION :....................................................................................................................................3

Généralités.............................................................................................................................................3

Définition............................................................................................................................................3

2.2 Historique.....................................................................................................................................3

2.3 Avantages de la CFAO.................................................................................................................13

2.4. BASES FONDAMMENTALES DE LA CONCEPTION ET FABRICATION ASSISTEES PAR 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

2 | P a g e

In Ceram Zirconia (33 % Zr et 66 % d’alumine).............................................................................82

LES CERAMIQUES POLYCRISTALLINES...............................................................................................83

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.

3 | P a g e

Généralités DéfinitionLa 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 HistoriqueLe temps des pionniers

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

4 | P a g e

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….

Fig.1.

5 | P a g e

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.

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

6 | P a g e

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).

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.

7 | P a g e

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).

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.

8 | P a g e

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 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.

9 | 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

10 | 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

11 | 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).

12 | P a g e

2.3 Avantages de la CFAO1- 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.

13 | 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-outilsayant 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.

14 | 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.

15 | 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

16 | 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.

17 | P a g e

2.3.2 LA CONCEPTION ASSISTEE PAR ORDINATEURCette 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 CFAO et ses possibilités. Cependant, l’organisation même de la CFAO ne change pas et se

18 | P a g e

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 fichiersen format ouvert (STL), c’est-à-dire lisibles par les divers modules bien qu’ils n’aient pas lemême 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,SuntechDans un système fermé, le fabricant oblige l’opérateur à utiliser un seul et unique système deCFAO, ainsi le lien entre le scanner, la CAO, et la FAO n’est possible qu’avec les modulesd’un même système. Les fichiers sont donc spécifiques à chaque système et ne peuvent êtrelus par les autres.Les principaux systèmes fermés sont

19 | 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)

20 | 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).

21 | 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) :

22 | 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).

23 | 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.)

24 | 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.

25 | 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

26 | 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.

27 | 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

28 | 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 TrueDefinition®

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

Valeurmoyenne+ ou - SD (μm)

Valeurmoyennemaximum+ ou - SD (μm)

Valeurmoyenne+ ou - SD (μm)

Valeurmoyennemaximum+ 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 ACBluecam

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(scannerde référence)

Non déterminé(≤20 selonle fabricant)

Non déterminé(≤20 selonle fabricant)

3.3 ± 1.7(≤10 selonle fabricant)

12.8 ± 3.6

Valeurs des justesses et précision moyenne et justesse et précision maximum + ou – SD (Standard Déviation), analyse de variance (ANOVA).

29 | 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 informatiques et optiques numériques est en chute libre alors que leur précision et leur efficacité sont multipliées par 100 chaque année.

30 | P a g e

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

31 | 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.

Mode automatique : toutes les phases décrites dans le mode interactif sont réalisées automatiquement.

32 | P a g e

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 cuspides et des fosses antagonistes sur les centres fosses cuspides de la couronne en second déplacement verticaux des centres de la couronne.

33 | P a g e

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

34 | P a g e

Vue finale de la couronne

Cas clinique

35 | P a g e

Fig.1- Situation initiale.

36 | P a g e

Fig. 2 -   Situation initiale en vue occlusale

Fig.3- Choix de la teinte de masse de la dent.

37 | P a g e

Fig.4- Dépose de la restauration

défectueuse et exérèse des tissus 

Fig.5- Application de l’adhésif amélodentinaire sous digue individuelle.

38 | P a g e

Fig.6- Restauration au composite terminée.

39 | P a g e

Fig.7-Préparation de la dent en Protégeant les dents 

adjacentes.

Fig.8- Dent préparée.

40 | P a g e

Fig.9-Mordu d’occlusion en place.

Fig.10- Maitre modèle avec mordu

41 | P a g e

Fig.11- Dent préparée poudrée.

Fig.12- Image d’acquisition de la caméra optique.

42 | P a g e

Fig.13- Maitre modèle de la préparation.

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 | P a g e

Fig.16- Visualisation de la couronne avant l’usinage.

Fig.17- Couronne brute d’usinage avant

cuisson de cristallisation.

Fig.18- Vérification des contacts

occlusaux.

45 | P a g e

Application d’ue fine couche de

glaçure.

Application des “shades”.

Application des “stains” dans les

sillons au pinceau.

Application des “stains” dans les

sillons à l’aide d’une sonde.

Application des “stains” incisaux. Application des “stains” blancs

matérialisant l’émail sur les arêtes

cuspidiennes.

46 | P a g e

Application des “stains” blancs pour

simuler les particularités amélaires vestibulaires

(fêlure, white spot, hypo ou hyperplasie amélaire).

Aspect après application des

“shades et stains” (vue proximale).

Aspect après application des

“shades et stains” (vue vestibulaire).Application de la glaçure en spray.

Aspect givré après application de

la glaçure.

Résultat après cuisson de

cristallisation.

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

47 | P a g e

Résultat final à 3 jours en vue

vestibulaire.

Résultat final à 3 jours en vue

occlusale.

Intégration de la prothèse dans le schéma occlusal.

Cas clinique Dr Moussally

• 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 CFAOLes 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 scannageUn 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,

48 | P a g e

• 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

FIGURE 1 2- MODÈLE MAXILLAIRE AVEC LES PRÉPARATIONS [1].

3- Modèle mandibulaire (antagoniste) [1].

49 | 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.

50 | 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].

51 | 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].

52 | P a g e

-Superposition du projet prothétique sur

les armatures permettant le contrôle des épaisseurs.-vue vestibulaire [1].

-vue linguale [1].

Usinage

53 | P a g e

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].

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].

54 | P a g e

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

55 | 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

bLe projet esthétique en cire va pouvoir alors être modélisé et transformé en résine pour élaborer un masque esthétique de validation (mock up).

56 | 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

57 | 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.

58 | 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 fichiersSTL ; 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).

59 | 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 NUMERIQUESDeux 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

60 | 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 lavitesse 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

61 | 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 depolissage. Ces conditions d’usinage ont pour but d’augmenter la productionet sont capables de reproduire tous les détails scannés d’une maquette encire, d’une face occlusale complexe aux bords cervicaux, et qui plus est, avecun 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

62 | 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.

63 | 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)

4.3.1.1 PROCEDES PAR INJECTION DE CIRELes couches successives (13 à 76 microns) se font par l’injection simultanée de deux cires :-Celle du modèle-Celle du supportLa cire se solidifie naturellement.

64 | 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.

4.3.1.2 PROCEDES PAR INJECTION DE RESINE ET POLYMERISATION PAR 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.Cette machine peut réaliser 160 éléments par cycles de 5 heures.

65 | P a g e

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 cireCe 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 La technologie DLP (Direct Light Project) projette l’image d’une strate qui se durcit. Un

66 | P a g e

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)

67 | 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

68 | P a g e

Résumé en graphique des technologies de la CFAO dentaire (101)

69 | P a g e

X = Peu adaptéX X = AdaptéX X X = Bien adapté Indications prothétiques en fonction des techniques de fabrication. (107)

70 | 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 -Pratiquement tous les matériaux peuvent être utilisés en CFAO.-L’Aristée® (matériau résine fibrée) a été le premier matériau utilisé en CFAO par le Dr Duret F.Le choix des matériaux pour les différentes situations cliniques est facile  lorsqu’on connaît bien leurs avantages et leurs limites, dépendants en général de leurs différentes propriétés

matériaux accessibles par la CFAO  (3) LES METAUX -Généralité

71 | P a g e

-L’utilisation des métaux est la même qu’en dentisterie traditionnelle. Les métaux sont soit usinés à partir de blocs ou de disques soit mis en forme par des techniques au laser. En CFAO, le titane et le CoCr sont les plus utilisés, même si nous pouvons aussi utiliser des métaux précieux ou semi-précieux. Le titane constitue une bonne alternative à la céramique, il est considéré comme un métal ayant une résistance mécanique importante et une bonne ductilité. Le titane est l’un des métaux les plus biocompatibles. Il n’a absolument aucune toxicité et possède une résistance très élevée à la corrosion. De plus, il possède une haute résistance mécanique et un module d’élasticité très bas, ce qui le rend compatible avec les structures osseuses. Le développement de nouvelles techniques et de la CFAO, a élargi le domaine d’application du titane dans la dentisterie moderne. Les alliages précieux sont accessibles mais peu diffusés en raison essentiellement du coût financier qui en résulte.Il n’y a pas de modification entre le Chrome-cobalt utilisé pour la CFAO et pour les techniques traditionnelles. Seul son procédé d’élaboration va changer.

1-Disque et blocs de titane.(16) 2-Disque de titane usinés.(16)

3-Plateau d’armature fusion laser avec sa poudre de CoCr.(16)

72 | 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.

73 | 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)

74 | 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)

75 | 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,DéfinitionsLes 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 hydrauliquePorcelaineLa 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.VerreUn 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.

76 | 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 

Propriétés mécaniques

(50)

77 | 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) DuretéLes 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 flexionCe 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 ruptureC’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 :

78 | P a g e

- Diminuer la longueur de la plus grande fissure par un contrôle de la granulométrie des poudres et des méthodes de mise en œuvre.- Augmenter la ténacité à l’aide de composites ou d’alliage, comme en incorporant de la paille hachée dans les briques ou de la fibre de verre dans le ciment.d) Coefficient de dilatation thermiqueLe coefficient de dilatation thermique est caractéristique de l’évolution dimensionnelle d’un échantillon de matériau en fonction de l’élévation de température.Pour cela on enregistre avec un dilatomètre la variation de longueur, en micron, d’un barreau du matériau à tester, à l’aide de capteurs positionnés à chaque extrémité de l’échantillon. On a ainsi un coefficient de dilatation thermique exprimé généralement sous la forme : 10-6 C-1 généralement défini entre une température T0 et T.Dans le cas des céramiques, le CDT dépend étroitement de l’histoire thermique de l’échantillon, c'est-à-dire de la température à laquelle la fusion a été effectuée, de la vitesse de refroidissement et du traitement thermique qu’il a subi.Le plus souvent une contraction du matériau apparait lorsque la phase stable se forme à plus basse température. Dans certains cas cependant, une dilatation se produit comme lorsque la zircone se transforme de la phase quadratique stable à haute température à la phase monoclinique.Plus la valeur du CDT est élevée, plus le matériau aura tendance à se dilater lors de la cuisson et plus il aura tendance à se rétracter lors du refroidissement. On comprend aisément la nécessité d’avoir des CDT relativement voisins entre la céramique structurale et la céramique de recouvrement afin d’éviter les fêlures de dilatation. Le cas idéal apparait lorsque les coefficients sont similaires, en ayant toutefois un coefficient pour la céramique de recouvrement légèrement supérieur à celui de l’armature, de sorte à mettre en compression l’infrastructure prothétique.5.4.2.2/ Propriétés chimiquesa) Biocompatibilité

La bonne tolérance parodontale des céramiques sans armatures a été cliniquement constatée depuis la réalisation des premières jaquettes en céramique feldspathique.Les céramiques utilisées pour la réalisation de prothèses céramo-céramiques appartiennent à la classe des biomatériaux inertes. Ce concept de céramiques inertes se réfère au comportement stable des matériaux dans le milieu buccal.Cette biocompatibilité que l’on retrouve avec toutes les céramiques semble davantage liée à la nature du matériau qu’à une hypothétique diminution d’épaisseur du joint dento-prothétique.En outre, l’utilisation de matériau hautement mimétique évite l’enfouissement systématique du joint dans le sulcus, qui représente une agression immédiate et retardée pour le parodonte marginal.b) Liaisons céramo-céramiquesLes liaisons céramo-céramiques résultent de la combinaison de plusieurs phénomènes :- Des liaisons physiques de type force de Van der Vals. Elles interviennent lorsque deux ou plusieurs molécules se lient entre elles sans réactions chimiques grâce à l’attraction électrostatique intermoléculaire.

79 | P a g e

- Des liaisons dues aux phénomènes de mouillabilité. La fusion de la céramique cosmétique sur l’armature assure une bonne adhésion entre matériaux grâce à un bon mouillage dépendant de la température de frittage et de la viscosité des matériaux céramiques. Cette mouillabilité permet à la céramique d’épouser les irrégularités de surfaces, ce qui améliore le collage par pénétration de la céramique cosmétique dans les micro-rétentions de surfaces.- Des liaisons mécaniques. Elles sont liées à l’état de surface de la céramique et aux irrégularités qui sont créés durant le traitement mécanique du matériau (usinage, sablage …). Si les rugosités microscopiques peuvent, associées au mouillage des matériaux entre eux, permettre une bonne liaison céramo-céramique, les rugosités macroscopiques sont souvent néfastes. Elles peuvent être la source de fissures au sein du matériau tout comme être le siège de rétention d’air qui, par la suite, engendre des remontées de bulles en surface au cours des cuissons de la céramique.Des liaisons chimiques : elles se font par migration des éléments au sein des différents matériaux céramiques, souvent de type oxyde-oxyde.Plus encore qu’au travers des différents tests d’adhésion ou de chocs thermiques, c’est au cours du vieillissement que le comportement des interfaces céramo-céramiques présente un avantage majeur par rapport aux interfaces céramo-métalliques. Là où l’adhésion entre métal et céramique diminue significativement dans le milieu buccal, les interfaces céramo-céramiques présentent des comportements plus stables tendant à assurer une meilleure pérennité des reconstructions prothétiques.5.4.2.3 /Propriétés physiques des céramiques• Thermiques : les céramiques sont des isolants thermiques (conductivité = 0,01 J/s/cm2 ou °C/cm2). Leur coefficient de dilatation thermique est adaptable en fonction de leur utilisation en modifiant la teneur en K2O du verre.• Électriques : le déplacement des charges électriques ne pouvant se produire que par diffusion ionique, les céramiques sont des isolants électriques.• Optiques : au-delà des propriétés optiques, c’est l’impression visuelle qui compte. Celle-ci résulte de la combinaison de nombreux facteurs relatifs aux propriétés optiques de la surface, des différentes phases et des différentes couches, de la couleur et du spectre de la lumière incident. Les rendus des diverses céramiques vont de l’opaque au transparent, avec des luminosités variables, des effets de fluorescence, d’opalescence, avec des couleurs et des saturations différentes. Tout ceci est obtenu en jouant sur la composition, la nature chimique, la taille, la quantité et l’indice de réfraction des charges cristallines et des pigments répartis dans la phase vitreuse.-La réflexion : il existe la réflexion spéculaire qui est celle du miroir et la réflexion diffuse qui est celle d’une dent naturelle. Lorsque la surface d’un corps est plane on a une réflexion spéculaire. Lorsque la surface présente des reliefs, il existe différents angles d’incidence et en conséquence, différentes directions de réflexion, le faisceau réfléchi apparaît diffus.-Indice de réfraction : si un faisceau lumineux passe de l’air dans un verre, sa vitesse de propagation est réduite ; si l’angle d’incidence est oblique, la trajectoire est modifiée selon la loi de la réfraction. Toute la lumière ne pénètre pas dans le verre qui possède un pouvoir réfléchissant. Dans un matériau dense, la vitesse de propagation dépend de la longueur d’onde, de l’indice de réfraction, c’est le phénomène de dispersion Dans le cas d’une céramique dentaire, une partie du faisceau est absorbée en fonction de sa

80 | P a g e

longueur d’onde, des porosités et de la microstructure, et une partie est réfléchie. La structure de la céramique présente plusieurs interfaces entre le verre et les cristaux d’indices de réfractions différents. Les interactions sont donc multiples et complexes.-La fluorescence : aptitude d’un corps à absorber des photons de longueur d’onde en dehors du visible. La désexcitation se produit par émission de photons dans levisible.-La couleur : elle présente trois dimensions : la teinte ou tonalité chromatique (longueur d’onde du photon émis), la luminosité et la saturation.

LES DIFFERENTS TYPES DE CERAMIQUES LES CERAMIQUES FELDSPATHIQUESElles possèdent de très bonnes propriétés optiques. Cependant, pour encore améliorer ces propriétés, et éviter un maquillage trop important après l’usinage et pour mieux reproduire la stratification naturelle de la dent, on a sur le marché des blocs multicouches (Vitabloc triluxs, IPS empress CAD multi). Un maquillage, un traitement thermique et un polissage sont réalisés après l’usinage.De nombreux systèmes proposent l’usinage de céramique feldspathique renforcée à l’albite ou à la leucite sous la forme de blocs. L’indication concerne essentiellement les inlays/onlays, les facettes ou les couronnes unitaires du secteur antérieur. Cela peut être réalisé en CFAO directe grâce au Cerec 3D ou en CFAO indirecte à l’aide du Cerec Inlab. Leurs propriétés esthétiques ne sont plus à démontrer.

a) Blocs de céramiques feldspathiques(16)

Les vitrocéramiques Les blocs de céramiques au disilicate de lithium (IPS e.max CAD,Ivoclar) présentent des propriétés optiques similaires aux céramiques feldspathiques mais avec des propriétés mécaniques supérieures. Ces vitrocéramiques peuvent être utilisées avec (en CFAO indirecte) ou sans infrastructure (en CFAO directe) - certains utilisateurs expérimentés du Cerec 3D l’utilisent quotidiennement). Un traitement thermique spécifique est nécessaire après usinage du bloc. Elles représentent une indication réelle pour la réalisation de facettes ou de couronnes unitaires antérieures sur dents pulpées. Pour étendre encore leur indication, les industriels (Ivoclar) ont proposé 4 niveaux de translucidité HT (Haute translucidité),LT (basse translucidité), MO (moyenne opacité), HO (haute opacité).Notons qu’elles sont, comme les céramiques feldspathiques, très aptes au collage et que leur mode d’assemblage doit impérativement faire appel au collage.

81 | P a g e

b) Blocs de vitrocéramiques (bloc bleu - Ivoclar). (16)LES CERAMIQUES INFILTREES.Cette technique mise au point par Michael SADOUN, permet d’obtenir d’excellents résultats cliniques. Ces céramiques accessibles artisanalement par le procédé de la barbotine, se sont démocratisées grâce à la CFAO. Il existe des blocs de céramique infiltrés poreux, et après l’usinage, l’infrastructure est infiltrée par un verre, puis subit un traitement thermique. Il existe 3 expressions de céramique infiltrée permettant la réalisation d’infrastructure pour couronne céramocéramique :

c) Blocs de céramiques infiltrées (spinell, alumina, zirconia). (16)

In Ceram Spinell (MgAl2O4)

Cette céramique possède une très grande translucidité et permet donc d’obtenir d’excellents résultats esthétiques sur les dents antérieures vivantes très lumineuses.In Ceram Alumina (Al2O3)Cette céramique permet la réalisation d’infrastructures pour couronne unitaire dans le secteur antérieur et postérieur.Assez opaque et avec de très bonnes propriétés mécaniques, elle correspond au bon In Ceram Zirconia (33 % Zr et 66 % d’alumine)Cette céramique, qu’il ne faut pas confondre avec la zircone, est la plus tenace mécaniquement et la plus opaque.Elle sera donc utilisée pour cacher un support très coloré ou avec un inlay core ou dans les situations cliniques où les propriétés mécaniques sont indispensables (infrastructures unitaires postérieures, ou pour de petits bridges).Cette famille des céramiques infiltrées (InCeram, Vita) de haute ténacité n’était, jusqu’à l’apparition de la CFAO, qu’accessible par voie artisanale avec le procédé de la barbotine. Ce procédé artisanal, mis au point par Michael Sadoun, permet d’obtenir des infrastructures avec d’excellents résultats cliniques mais nécessite une certaine rigueur de mise en oeuvre. Avec l’apparition de la CFAO, une certaine « démocratisation » des céramiques infiltrées a pu 

82 | P a g e

voir le jour. En effet, des blocs de céramiques infiltrées poreuses sont maintenant disponibles. Après usinage, l’infrastructure est infiltrée par un verre puis subit un traitement thermique.

LES CERAMIQUES POLYCRISTALLINESDans cette catégorie, il convient de classer l’alumine et la zircone. Ce sont deux céramiques aux propriétés mécaniques remarquables, qui n’étaient pas accessibles avant l’apparition de la CFAO.

L’alumine pure : l’alumine est semi-translucide et ses propriétés mécaniques sont excellentes.

En CFAO, il s’agit de blocs d’alumine pure préfrittée.Ses indications concernent les couronnes unitaires (secteurs antérieur et postérieur) et les petits bridges. L’alumine, du fait de sa translucidité, est proposée par Procera® pour les éléments antérieurs unitaires sur dents vivantes. Sa relative fragilité ne permet pas de réaliser des armatures de bridges de longue portée. Elles ne contiennent que des cristaux d'alumine AI203 sans phase vitreuse. L'alumine an un haut module de Youg (350 GPa) et une grande résistance à la rupture (4 MPa.m1/ 2).On peut citer les procédés Procera'" et les blocs In Ceram AL®. Les blocs In Ceram AL® (Vita) sont frittés dans un four spécial à haute température (VITA Zvrcornat'") à plus de 1500°c. La céramique pré-frittée sert à réaliser des infrastructures très résistantes de couronnes et bridges de petite portée. Les liquides In Ceram AL COLORING LIQUID® servent à colorer les infrastructures après leur usinage. Ils sont disponibles dans 5 degrés de luminosité différents calqués sur le teintier 3D Master®. Le recouvrement se fait avec la vitrocéramique VITA VM7®. Le procédé Procera'" existe en 2 versions: Alumina (AIlCeram®) et Zirconia (AIiZircon®).

d) Blocs de céramiques polycristallines (zircone et alumine de chez 3M,Cercon, Vita et Kavo). (16)

LA ZIRCONE

83 | P a g e

LA ZIRCONE Y-TZP (Yttrium Tetragonal Zirconia Polycristals).

La zircone est un composé minéral de dioxyde d'yttrium obtenu à partir de minerais naturels comme le zircon ou la zirkite. La zircone subit une transformation cristallographique à 1173 oC et l'utilisation d'oxydes (CaO, MgO, Y203 et CeO) permet sa stabilisation à température ambiante. La zircone pure, oxyde de zirconium (Zr02 : 93 %, Y203 : 5 %, HfO2 : 2 %) est un polycristal tétragonal stabilisé par l'yttrium et l'afniumSa résistance à la flexion est la plus élevée avec 900 MPa. Ces propriétés mécaniques vont permettre son utilisation pour des bridges postérieurs et aussi de réduire l'épaisseur des armatures. La dureté élevée du matériau allonge le temps d'usinage et augmente l'usure des instruments de taille.La zircone possède trois phases cristallographiques suivant la température où elle se situe:- forme monoclinique: stable jusqu'à 1173°c.- forme quadratique: stable entre 1173°C et 2370°c.- forme cubique: stable de 2370°C jusqu'au point de fusion 2690°c.Lorsqu'elle passe de la forme quadratique à la forme monoclinique, une augmentation de volume d'environ 3 % se produit. C'est pour cette raison que l'on stabilise la forme cubique lors du refroidissement avec de l'oxyde d'yttrium ou de magnésium. La zircone est dite stabilisée et l'oxyde d'yttrium représente entre 2 et 5 % de la structure en masse: c'est la zircone Y-TZP (Yttrium Tetragonal Zirconia Polycristals).

84 | P a g e

(51)

La zircone ne peut être qu'usinée par des procédés CFAO. Afin d'éviter une usure excessive des fraises, c'est la forme pré-frittée qui est utilisée préférentiellement. Dans ce cas, le matériau est pressé puis fritté à basse température de manière à agréger les grains mais sans densification totale du matériau. L'usinage est ainsi plus facile, plus rapide et use moins les fraises de taille. Après l'usinage de la pièce prothétique, une coloration va donner à l'infrastructure une teinte précise. Puis un post-frittage (entre 1300°C et 1500°C) est nécessaire pour densifier totalement l'infrastructure. La densification totale va éliminer les espaces entre les grains ce qui va entraîner un retrait de l'ordre de 30 %, donnée intégrée dans le logiciel CFAO.

85 | P a g e

e) Bloc de zircone TZP après une phase d’usinage.

f) Trois armatures en zircone TZP (une blanche, deux colorées).(16)

LA ZIRCONE HIP (Hot Isostatic Pressing) est un type particulier de zircone qui a subi un traitement particulier en usine. Les blocs de zircone sont obtenus à très haute température par application d'une pression homogène de pressage dans toutes les directions (pressage isostatique). Ici, la zircone est frittée en une seule opération et les propriétés mécaniques et optiques sont obtenues d'emblée. Sa résistance à la flexion est comprise entre 1000 et 1200 MPa, ce qui en fait le matériau de restauration le plus résistant mais aussi le plus dur et rigide. Au niveau de la structure chimique, la zircone Y-TZP et HIP sont équivalentes, c'est juste le procédé de fabrication qui diffère; la zircone HIP est un type particulier de zircone Y-TZP. La zircone Y-TZP est pressée puis préfrittée, usinée, colorée et post-frittée, alors que la HIP est frittée directement et usinée La zircone possède une très grande résistance à la corrosion et une excellente inertie chimique. De plus, elle permet d'éviter les flashs au scanner ou à l'IRM à l'inverse des restaurations métalliques. La présence d'impuretés radioactives dans certaines poudres d'oxyde de zirconium sont négligeables et n'ont aucun effet sur la santé compte tenu de la radioactivité extrêmement faible qu'elles génèrent (100 nGyjh).L'avantage des céramiques polycristallines et de la zircone en particulier (Y-TZP) est de pouvoir concevoir des infrastructures très solides pour des restaurations soumises à des efforts mécaniques importants. Les chapes peuvent être conçues avec une épaisseur moins importante que pour les vitrocéramiques, en moyenne de 0,6 mm ce qui est comparable à celle des restaurations céramo-métalliques. Pour les connexions de bridge, la zircone permet

86 | P a g e

également de concevoir des infrastructures moins envahissantes L'inconvénient des céramiques à base de zircone est l'impossibilité de retoucher les infrastructures autant dans les intrados que dans les extrados. En effet, ces retouches peuvent altérer les propriétés mécaniques en créant des rayures (amorce potentielle de fêlures) ou en modifiant la variété cristallographique de surface.Les infrastructures en alumine quant à elles, peuvent être retouchées en cas de besoin sans risque de fragilisation, ce qui la privilégie à la zircone dans les cas où les propriétés mécaniques ne sont pas primordiales.On ne distingue aucune réaction chimique avec la zirconeAucune toxicité ou allergie n’est connue, de même, on ne constate aucun problème de plaque dentaire,On observe une excellente réponse des tissus gingivaux en présence d’armatures en zircone, d’où l’aspect très naturel des prothèses, elles émergent d’une gencive rose et saine qui laisse passer la lumière.

87 | P a g e

Ténacité et résistance des céramiques produites par la CFAO (3)

88 | P a g e

(50) J.-M. Poujade, C. Zerbib, D. Serre Céramiques dentaires © 2008 Elsevier Masson SAS.

89 | P a g e

Caractéristiques des différents blocs de céramiques pour l’usinage par CFAO. (116)

90 | P a g e

RESINES ET COMPOSITES Il peut s’agir :• soit de résine calcinable mise en forme qui sera coulée secondairement à cire perdue. Dans ce cas l’intérêt réside dans le fait que l’étape de réalisation de la cire n’est plus nécessaire

7-DISQUE ET BLOCS DE RÉSINE CALCINABLE.(16)

91 | P a g e

2- Armature réalisée en résine calcinable.(16)

• soit de résine destinée à la réalisation de bridge provisoire par exemple usinée dans un disque.Ici l’avantage est plus net. En effet, la réalisation de bridge provisoire au laboratoire peut être plus fastidieuse.

3- Disque usiné des différents éléments provisoires.(16)• soit de résine chargée de fibres de verre (Kavo) destinée à la réalisation d’armature de bridge composite ou de résine

4- ARMATURE USINÉE DANS UN BLOC DE RÉSINE CHARGÉ.(16)

92 | P a g e

En effet, on peut les utiliser dans le cadre de couronnes provisoires dans les zones antérieures ainsi que pour les zones postérieures de la cavité buccale. Ils sont également indiqués dans le cadre de bridges provisoires d’une portée limite de 60 mm. Cependant, pour le port des couronnes ou bridges, la durée de port maximale est de 12 mois. Les principaux avantages offerts par les restaurations réalisées sont d’une part, un grand confort au port grâce à une légèreté, d’autre part une faible solubilisation du matériau. Il représente une fabrication aisée d’éléments aux propriétés optimales (mécaniques, de surface, limites marginales, translucidité radiologique….)Ces matériaux résines sont très importants dans les plans de traitements complexes qui demandent des temporisations cliniques à moyen ou plus long terme avant d’effectuer la restauration finale globale.Réflexion sur le chapitreEn comparaison, les restaurations céramo-céramiques présentent un potentiel esthétique plus élevé en raison de leur translucidité et de leur transparence améliorée. Leur biocompatibilité exceptionnelle ainsi que leur faible affinité pour la plaque dentaire en font un matériau idéal pour les restaurations dentaires.L’élargissement des indications des systèmes céramo-céramiques n’a pu être obtenu qu’à travers l’utilisation de céramiques présentant une résistance vraiment augmentée comme par exemple pour l’oxyde d’aluminium ou l’oxyde de zirconium.L’utilisation d’armatures poreuses en oxyde d’aluminiums infiltrés de verre fortement vitrifiées conduit à un pronostic clinique satisfaisant pour les couronnes unitaires et les petits ponts antérieurs.La fabrication de ponts postérieurs avec ce matériau n’est pas recommandée du fait de leurs propriétés mécaniques limitées.Pour le secteur postérieur, les restaurations céramo-métalliques furent pendant longtemps la seule combinaison de matériaux disponible présentant une longévité clinique suffisante.Du fait de sa résistance encore augmentée par rapport à l’oxyde d’aluminium, l’oxyde de zirconium stabilisé à l’oxyde d’yttrium est le matériau approprié pour la réalisation d’armatures en céramique pour bridges postérieurs.La résistance à la rupture statique est deux à trois fois plus élevée pour les bridges postérieurs fraisés de trois éléments à base d’oxyde de zirconium par rapport aux ponts de trois éléments en alumine.Des essais in vitro de résistance à la rupture pour les couronnes antérieures à base d’oxyde de zirconium ont donné des résultats comparables à ceux des CCM en alliages précieux.L’oxyde de zirconium stabilisé à l’yttrium ne possède pas seulement l’avantage d’avoir une résistance extrêmement élevée, il est aussi un matériau translucide. Avec une transparence d’environ 50% en lumière incidente, il est possible de donner un aspect naturel à la prothèse. En même temps, la semi-opacité permet aussi le montage en présence de moignons dentaires colorés.Il y a en plus la possibilité d’utiliser des blocs d’oxyde de zirconium pré-colorés afin d’optimiser encore d’avantage les propriétés esthétiques.L’oxyde de zirconium stabilisé est un matériau idéal pour réaliser des restaurations prothétiques parfaitement ajustées du fait de ses propriétés esthétiques, de son excellente biocompatibilité éprouvée ainsi que de sa faible conductivité thermique.

93 | P a g e

Les indications des différentes matériaux de restauration prothétique, développés en CFAO (16)

94 | P a g e

95 | P a g e

                                        Tous les matériaux pour la CFAO (3)

INDICATION DE LA CFAO DANS LA PROTHESE CONJOINTE La technologie cfao permet la production de tous types de prothèses dentaire, en partant de la prothèse amovible temporaire en résine à La prothèse fixe sur dents naturelles, ainsi que la prothèse implantaire qu’elles soient métalliques ou en céramique.

Une grande indication de la prothèse en CFAO en zircone est liée à sa biocompatibilité. La véritable limite de la zircone comme infrastructure prothétique est la difficulté de la réalisation de la connexion entre les différents piliers inter dentaire, qui doivent respecter certaines dimensions et donc, mettre en jeu la santé des papilles inter dentaires. La prothèse céramo-métallique conserve ainsi toute son indication.

Indication de la cafo en prothèse conjointe et dentisterie restauratrice

96 | P a g e

Synthèse des indications et des contre-indications du système Cerec.

Sur dent naturelle

Après la pose d’indication de restauration par la cfao, on doit étudier les critères qui nous facilitent le choix de matériaux à utiliser, à savoir la situation de dent antérieur, ou postérieur. Au sein de ce critère, les notions de résistance mécanique, de respect du parodonte et d’esthétique sont à respecter.

Sur dent antérieur

Indications sur dent naturelle :

- chapes et structures des différents matériaux (oxyde d’aluminium, Oxyde de zirconium, cobalt-chrome.)

- inlay-onlay.

- facettes. Secteur prémolo molaire

Lorsque la dent nécessite d’être couronnée, La zircone et le titane sont des matériaux performants qui semblent les mieux indiqués pour réaliser des infrastructures de prothèses dentaires

Face à une molaire dépulpée présentant une importante perte de substance coronaire, il n’y a pas d’autre alternative que de réaliser un inlay-core ou une Reconstitution foulée, et de poursuivre la réhabilitation de la dent avec une Couronne classique métallique ou céramo-métallique

97 | P a g e

Les progrès de la CFAO ont permis la réalisation d’endocouronne en céramique grâce à l’informatique.

La notion de biocompatibilité parodontale et esthétique sont respecté on utilisant des matériaux tel que tel que la vitrocéramique ou la céramique alumineuse, Le matériau de base de fabrication des bridges en CFAO s’oriente vers l’oxyde de zirconium.

Indications sur implant

Indications, systèmes sur implant :

- piliers : oxyde de zirconium

- structures implanto-portées fixes ou amovibles

CFAO et implantologie :

Plusieurs logiciels - ouverts, associés à des systèmes de fabrication ou reliés à des centres de production - proposent un module pour la conception de chapes, de bridges et de piliers sur implants. Des industriels, forts de leur savoir-faire en usinage, se sont également lancés sur ce nouveau marché. Les logiciels ouverts sont les plus complets en termes de fonctionnalités ; ils permettent notamment la modélisation de barres.

Dans la pratique, le prothésiste numérise sa préparation en plâtre avec piliers pour l’importer dans son logiciel de CAO. L’idéal serait que le prothésiste dispose d’une bibliothèque de composants

3D de l’ensemble des marques d’implants pour répondre aux différentes demandes de ses clients dentistes. Mais les éditeurs de logiciels ouverts rencontrent des difficultés à passer des accords avec les fabricants d’implants. Ces derniers, qui sont aussi des centres de production et/ou des fournisseurs de systèmes de CFAO, protègent leur marché. Pourtant la plupart d’entre eux propose des piliers et la fabrication de supra-structures compatibles avec les implants de leurs concurrents.

L’autre difficulté, en termes de CFAO de prothèses sur implants, est d’être en mesure de modéliser et de fabriquer tous les composants avec la précision dimensionnelle exigée pour une excellente passivité de la prothèse. Il existe bien sûr des machines-outils industrielles capables d’usiner tous les composants d’une supra-structure avec une grande précision, mais l’offre de logiciels de FAO capables de générer automatiquement les programmes d’usinage est encore naissante.(107)

98 | P a g e

Exemple de conception chape + couronne d’une dent posée sur pillier. Exemple de conception d’un bridge vissé directement source : euromax monaco sur implants avec logiciel CAO de 3Shape. Source : 3Shape (107)

Barre sur pilliers conçue avec le module AbutmentDesigner du logiciel de CAO de 3Shape. (107)

1. Les piliers implantairesLa CFAO permet le travail du design des piliers implantaires.

99 | P a g e

Il a été démontré que la concavité transgingivale des piliers implantaires est un point primordial dans la stabilité des tissus gingivaux et donc dans l’esthétique finale de nos restaurations. Grâce à la CFAO, la réalisation de piliers anatomiques est possible. Les prothèses transitoires permettent le travail du profil d’émergence et, après la prise d’empreinte, le laboratoire de prothèse peut fabriquer des piliers implantaires reproduisant parfaitement le travail des prothèses provisoires (Fig. 1 et 2).

FIGURE 8 (53)

FIGURE 9 (53)2.LES INFRASTRUCTURES

100 | P a g e

La CFAO a permis d’améliorer la passivité de nos infrastructures (Fig. 3). Auparavant, nos techniciens de laboratoire devaient en permanence compenser les variations dimensionnelles des différentes étapes de la conception prothétique (empreintes, coulée des modèles en plâtre, réalisation des infrastructures en cire, mise en revêtement, coulée du métal, montage de la céramique). À chaque étape, le risque d’erreur existe or la physiologie osseuse autour des implants nous oblige à avoir une adaptation et une passivité optimales. Avec la CFAO, nous pouvons aujourd’hui supprimer tout ou une partie de ces étapes et donc des risques d’erreur. Si nous partons de l’empreinte optique (LAVA COS de 3M, Itero de Straumann, etc.) alors toutes les étapes sont conçues par informatique et donc le risque d’erreur est quasi-nul. Si nous réalisons des empreintes conventionnelles, nous pouvons soit scanner l’empreinte et ensuite tout réaliser par informatique, soit couler le modèle de travail en plâtre puis le scanner et réaliser le reste du travail par informatique. L’apport de la CFAO est très important pour la réalisation de prothèses transvissées partielles ou complètes ainsi que dans la réalisation de barres (Fig. 4).

FIGURE 10 (53)6

FIGURE 11 (53)3. LE TRAVAIL DU TECHNICIEN

La CFAO a permis de faciliter le travail du technicien dans l’élaboration des infrastructures. En effet, nous savons tous que l’homothétie des infrastructures, la surface des connecteurs de bridge, l’épaisseur des barres supra-implantaires doivent respecter des épaisseurs minimales sous peine de fractures (Fig. 5). Sans la CFAO, le technicien travaillait par soustraction avec une clef en silicone, aujourd’hui avec la CFAO, les logiciels indiquent en temps réel toutes les mesures des épaisseurs des infrastructures.

101 | P a g e

De plus, il est possible de scanner les prothèses provisoires et instantanément les logiciels nous proposent une infrastructure parfaitement homothétique avec celles-ci.

FIGURE 12 (53

Conclusion Après avoir passé en revue tous les moyens mis à notre disposition, on se rend compte que nous ne sommes qu’au début de cette révolution et que la CFAO promet un bel avenir pour notre profession.Les techniques de C.F.A.O. dentaire sont fiables, pratiques et toutes les indications en prothèses fixées sont réalisables tant en prothèse unitaire ou plurale, qu’en implantologie unitaire ou prothèse totale sur implant. De plus, tous les matériaux sont disponibles (titane, alliages précieux ou non précieux et surtout toutes les céramiques). Ainsi, la C.F.A.O. dentaire est rentrée dans une logique commerciale. Il est légitime que plusieurs voies soient actuellement explorées pour optimiser le rapport entre l’offre et la demande et pour anticiper concrètement l’avenir de la prothèse dentaire dans le monde. Les changements les plus marquants de cette innovation sont pour le moment dans pour les laboratoires de prothèse dentaire, qui doivent investir dans des systèmes de C.F.A.O dentaires assez coûteux. Mais l’évolution future, et surtout le développement des empreintes optiques directement en bouche, vont profondément modifier le travail et l’organisation des chirurgiens-dentistes.La C.F.A.O dentaire est donc bien lancée. Le recours à ces innovations dans la production prothétique qui modifie profondément la profession dentaire, semble être un mouvement logique et inéluctable.Un avenir un peu plus proche se tourne vers une configuration unique généralisée, proche de ce que nous connaissons avec le Cerec, dans les cabinets dentaires avec une intégration totale dans les laboratoires de prothèse et une communication simplifiée entre le dentiste et le prothésiste.Ainsi le principe de base ne changera pas : il y aura toujours un appareil de prise d’empreinte, un poste de CAO et une machine-outil à commande numérique, mais le dialogue dentiste prothésiste, ainsi que l’ergonomie de chaque élément, seront améliorés.

C’est donc une grande page de notre histoire qui s’ouvre, et étant donné l’évolution croissante de ces techniques, il faut s’y intéresser dès maintenant pour ne pas avoir un retard trop important dans quelques années.

102 | P a g e

Résumé : 

La cfao dentaire ou conception et fabrication assisté par ordinateur, est une technique informatisé qui permet la réalisation de tous  prothèse dentaire en une seule séance (technique direct), ou deux séance (technique indirect).  

Cette machine est composé de d’une unité d’acquisition des données, qui peut être intra-orale ou empreinte optique, ou bien extra orale par un scanner, un logiciel sur ordinateur PC Windows  de conception de la futur prothèse, et unité d’usinage de la prothèse.

La machine d’usinage ou de fabrication fonctionne selon deux mode, tout dépend son type on rencontre : des machine de fabrication  par des procédés soustractif (soustrait de la matière à partir d’un bloc de matériaux) ou additif (on ajoute de la matière).

Les matériaux accessible par la cfao sont les céramique, les métaux, les résines, et le composite.

103 | P a g e