Intérêt des alliages poreux en dentisterie : application au cas d’une prothèse transvissée sur quatre implants

Interests of porous alloys in dentistry : Application to the case of a screw-retained prosthesis on four implants

• Auteur / Autrice : Samuel Lemaire
• Direction : Valérie Berry-Kromer, Frédéric Thiebaud, Céline Bouby
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des matériaux
• Date : Soutenance le 04/10/2024
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale C2MP - Chimie mécanique matériaux physique (Lorraine ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Etude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux (Metz ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Mohamed Haboussi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valérie Berry-Kromer, Frédéric Thiebaud, Céline Bouby, Tien-Tuan Dao, Marie-Christine Ho Ba Tho, Yannick Josset, Anne-Sophie Bonnet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Tien-Tuan Dao, Marie-Christine Ho Ba Tho

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments finis, Méthode des

Prothèses dentaires

Alliages

Matériaux poreux

Biomécanique

Mots clés libres

Biomécanique

Alliages poreux

Prothèse dentaire

Modélisation par éléments finis

Porous alloys

Biomechanics

Finite element modeling

Dental prosthesis

Résumé

Le concept All-on-Four®, mis en avant à la fin du XXe siècle, est une possibilité de restauration pour les patients totalement édentés, à l'aide d'une prothèse implanto-portée sur seulement quatre implants. Cette méthode permet d'éviter certaines zones anatomiques et de réduire ainsi les interventions chirurgicales complexes et les coûts associés aux greffes osseuses, pour des reconstructions mandibulaires. Le traitement conventionnel utilise une barre prothétique en titane monolithique, dont la rigidité élevée entrave la cinématique naturelle de la mandibule et peut conduire à diverses complications implantaires. Plusieurs cas de défaillance précoces sont relevés dans la littérature tels que le descellement d'implants, des fractures de la cosmétique en résine (fausse gencive et fausses dents) ou des composants de la prothèse (éléments de fixation, vis, piliers). Des ruptures de la barre prothétique métallique sont également constatés. Enfin, des complications biologiques peuvent également survenir à l'interface os-implant, comme des péri-implantites. Pour prévenir ces complications, ce travail propose une amélioration du concept prothétique, au niveau mandibulaire, allant dans le sens d'un meilleur biomimétisme. L'idée est de réduire la rigidité de la barre prothétique en introduisant des porosités dans le matériau, à l'aide d'une structure lattice de type BCC. L'apport de la fabrication additive métallique (SLM) est considéré afin de concevoir ce type de structure architecturée. Pour analyser la solution alternative proposée dans ces travaux, un modèle numérique par éléments finis a été développé afin de représenter au mieux les conditions physiologiques de trois phases masticatoires. Une étude comparative est réalisée entre la solution alternative et la solution conventionnelle avec comme référence la mandibule sans prothèse. Une étude de la tenue en service de la solution prothétique envisagée est également proposée. Les résultats montrent que la solution alternative permet de mieux préserver les mouvements naturels de la mandibule et améliorer ainsi la durabilité et la fonctionnalité de la prothèse en intégrant une approche biomimétique. Enfin, cette solution s'inscrit dans une démarche de traitement centré sur le patient et pourrait permettre de proposer une prothèse entièrement personnalisée, depuis le cabinet dentaire jusqu'au centre d'usinage.

The All-on-Four® concept, introduced at the end of the 20th century, is a restorative solution for totally edentulous patients using an implant-supported prosthesis with only four implants. This method permits avoiding specific anatomical areas, thereby minimizing the need for complex surgery and the costs associated with bone grafting for mandibular treatment. Conventional treatment uses a monolithic titanium prosthetic framework, whose high stiffness limits the natural kinematics of the mandible and can lead to various implant complications. Several cases of early failure have been reported in the literature, including loosening of implants, fracture of resin cosmetics (false gingiva and false teeth) or prosthetic components (fixation elements, screws, abutments). Some fractures of the metal prosthetic framework have also been observed. Furthermore, biological complications can occur at the bone-implant interface, such as peri-implantitis. To prevent these complications, this PhD proposal will focus on improving the prosthetic concept at mandibular level, in the direction of a better biomimicry. The goal is to reduce the stiffness of the prosthetic framework by introducing porosities into the material, using a BCC-type lattice structure. The contribution of metal additive manufacturing (SLM) is considered in order to manufacture this type of lattice structure. To examine the alternative solution proposed in this work, a finite element numerical model was developed to simulate as closely as possible the physiological conditions of three masticatory phases. A comparative study was carried out between the alternative solution and the conventional solution, using the mandible without prosthesis as a reference. A study of the in-service strength of the alternative prosthetic solution is also proposed. The results show that the alternative solution provides a more effective solution for preserving the natural movements of the mandible, thus improving the durability and functionality of the prosthesis by assuming a biomimetic approach. Finally, this solution is part of a patient-centered treatment approach and could offer a fully customized prosthesis, from the dentist's office to the machining center.