Essais mécaniques quasi-statiques pour la conception assistée par ordinateur et la fabrication de facettes occlusales cimentées sur un matériau analogue à la dentine fraisée

Résumé

Un essai de charge à la rupture quasi-statique avec une bille en acier inoxydable non fixée a été mis au point pour déterminer la résistance à la rupture des restaurations postérieures mini-invasives de conception et de fabrication assistées par ordinateur cimentées à des matériaux analogues à la dentine. Ce test modélise le régime de charge typique responsable de la fracture des restaurations dentaires.

Résumé

Dans le cadre des régimes de traitement mini-invasifs actuels, une préparation dentaire mineure et une restauration en céramique biomimétique plus mince sont utilisées pour préserver la vitalité, l’esthétique et la fonction de la dent restaurée. De nouveaux matériaux de conception assistée par ordinateur et de fabrication assistée par ordinateur (CAD/CAM) de type céramique sont maintenant disponibles. Pour garantir la longévité, un clinicien dentaire doit connaître la résistance mécanique de ces produits nouvellement lancés par rapport à la céramique à matrice de verre relativement fragile. De plus, un substitut dentaire a été promu pour l’investigation en laboratoire, en particulier après la pandémie, et davantage de preuves sont nécessaires pour son application.

Cette étude a développé un protocole de laboratoire pour un test de charge à la rupture monotone afin de déterminer la résistance à la rupture des facettes occlusales CAD/CAM de 1 mm d’épaisseur. Les matrices maîtresses ont été usinées à partir d’un stratifié de fibre de verre haute pression, qui a un module d’élasticité et une force d’adhérence similaires à ceux de la dentine hydratée. Ils ont été montés dans des embouts en polychlorure de vinyle (PVC) avec de la résine époxy durcissable à froid. Les facettes occlusales, également appelées restaurations de table, ont été fraisées à partir de disilicate de lithium (LD) et de blocs de nanocéramique de résine (RNC) et cimentées sur des matrices mères préparées à l’aide d’un ciment résine adhésif à double polymérisation. Ils ont été laissés durcir complètement en les stockant dans de l’eau distillée pendant 48 h à 37 °C.

Tous les échantillons ont ensuite été placés dans une machine d’essai universelle et chargés à l’aide d’une bille en acier inoxydable non fixe de 5,5 mm qui permet un mouvement latéral comme cela se produirait contre les dents antagonistes. La compression a été appliquée à un taux de 1 mm/min, et le graphique charge-déplacement a été généré. La capacité de charge maximale moyenne des restaurations dans le groupe RNC (3 212,80 ± 558,67 N) était significativement plus élevée que dans le groupe LD (2727,10 ± 472,41 N) (p < 0,05). Aucun décollement n’a été constaté lors du test. Les deux matériaux CAD/CAM peuvent avoir une distribution de défauts similaire. Une fissure conique hertzienne a été trouvée au site de chargement, tandis que des fissures radiales se propageant à partir de la surface de cimentation ont été trouvées près de la marge dans les deux groupes.

Introduction

Les restaurations sans métal sont aujourd’hui très préférées dans les dentitions antérieures et postérieures en raison de leurs excellentes caractéristiques optiques et de leur biocompatibilité¹. Cependant, l’inconvénient majeur de ces matériaux est leur susceptibilité à la rupture². La plupart des céramiques sont vulnérables aux fissures générées par les contraintes de traction, même sous une faible déformation³. Les fractures des prothèses dentaires en céramique se développent généralement à partir d’une croissance lente des fissures radiales en raison d’une exposition à long terme aux contraintes de traction générées lors de la mastication⁴. Leurs faiblesses s’intensifient avec des défauts ou des défauts intrinsèques dans les matériaux et des défauts extrinsèques de fabrication et de post-traitement⁵. La résistance à la flexion, c’est-à-dire la capacité à résister aux contraintes de traction, des matériaux CFAO dentaires peut être obtenue et comparée par des essais standard tels que les essais de flexion uniaxiale (flexion en 3 ou 4 points) et biaxiale (bille sur anneau, anneau sur anneau et piston sur trois billes). Pendant ce temps, la ténacité à la rupture, la capacité d’un matériau à résister à la croissance des fissures, peut être dérivée d’une poutre à encoche à un seul bord et d’un essai d’indentation. Cependant, ces tests ne peuvent pas entièrement prédire et représenter le comportement des prothèses cimentées avec différentes configurations anatomiques⁶. D’autres essais mécaniques monotones ou dynamiques ont été introduits pour justifier leurs performances avec divers aspects cliniques ^7,8.

Un test de charge à la fracture ou de « craquement de la couronne » a été largement utilisé en dentisterie pour étudier et comparer les résistances des restaurations en céramique à géométries complexes ^9,10. La compression uniaxiale monotone est exercée de manière quasi statique sur les restaurations dans une direction verticale ou latérale jusqu’à ce qu’une fracture catastrophique se produise. La résistance à la rupture du matériau peut être déterminée à partir de la force de charge maximale, tandis que les modes de rupture, y compris le site et la direction de la ou des fissures, peuvent être examinés au microscope. Une bonne restauration doit être capable de résister à la fois aux contraintes de compression et de traction de la force de morsure maximale volontaire, à la force masticatoire la plus élevée générée par les muscles élévateurs de la mâchoire sous l’influence de la biomécanique craniomandibulaire et de la voie réflexe^11,12, qui pourrait aller jusqu’à 900 N dans les dents postérieures³. De plus, le bruxisme peut involontairement augmenter la force à 1 200 N dans la même région¹³. En plus des propriétés du matériau (c’est-à-dire le module d’élasticité), les géométries, les épaisseurs, le ciment adhésif et la répartition des défauts influencent la résistance de toute prothèse¹⁴. Cependant, des arguments ont été soulevés sur la pertinence clinique de ces tests en raison des forces élevées non cliniques et des mécanismes de défaillance qui sont similaires aux situations cliniques ^6,14. Un test de résistance à la fatigue impliquant une analyse des contraintes par paliers et une condition intrabuccale peut être une approche plus réaliste pour prédire la longévité des restaurations dentaires⁷. Néanmoins, la charge à la rupture reste un test in vitro rapide, simple et reproductible pour comparer les résistances des nouveaux matériaux céramiques CAD/CAM lancés sur le marché où les données du fabricant peuvent ne pas être fiables 15,16,17. Le résultat peut refléter la tolérance de la prothèse aux forces extrêmes des activités parafonctionnelles et des situations cliniques inattendues telles que mordre sur des graines dures ou des graviers, ce qui provoque également une défaillance des prothèses dentaires 18,19,20,21.

Avec leur utilisation croissante pour réhabiliter les dents postérieures, les performances mécaniques des facettes occlusales fabriquées à partir de matériaux CAD/CAM fraisés et imprimés ont été étudiées pour divers aspects, notamment les types de matériaux, les conceptions prothétiques, la conception de la préparation du pilier dentaire, les épaisseurs, les traitements de surface, le collage et le système de ciment de scellement^22,23. Cependant, les données sont encore limitées et les matériaux d’essai sont issus de la céramique à matrice de verre et des matériaux composites conventionnels CAD/CAM. Un matériau hybride alternatif, la résine nanocéramique, est maintenant disponible. Il prétend incorporer la résistance des charges nanocéramiques et la résilience de la matrice de résine, ce qui peut convenir à une restauration mince et peu invasive. Cependant, ses performances mécaniques, en particulier dans la région des molaires, nécessitent davantage de preuves à l’appui pour des implications cliniques.

Jusqu’à présent, les chercheurs n’ont pas eu de matériaux pouvant remplacer les dents naturelles dans les tests de laboratoire. Stratifié en fibre de verre haute pression (National Electrical Manufacturers Association ; NEMA grade G10) avec le nom commercial de Garolite est proposé comme matériau analogue de la dentine pour les essais mécaniques des céramiques dentaires depuis 2010¹⁴. Il s’agit d’un matériau composite thermodurcissable composé de plusieurs couches de fibre de verre imbibées de résine époxy sous haute pression. Il peut résister à des conditions de stress élevées avec des propriétés élastiques, un comportement à la fatigue et des forces de liaison adhésive similaires à ceux de la dentine hydratée^14,24. Elle offre des avantages par rapport aux dents naturelles en ce qui concerne la préparation des échantillons, la normalisation et l’autorisation éthique, avec des économies de temps dues à la réduction des problèmes de biosécurité²⁴. Le traitement de surface peut être effectué par gravure avec de l’acide fluorhydrique à 5 % ou 10 % de 60 s à 90 s et l’application d’un agent de couplage silane^14,24. Néanmoins, les études sur les prothèses cimentées avec ce matériau sont limitées et la fiabilité des preuves existantes est encore discutable^24,25.

Dans cette étude, un protocole de laboratoire pour un test monotone de charge à la rupture de facettes occlusales de 1 mm d’épaisseur cimentées aux matrices maîtresses usinées à partir d’un matériau analogue à la dentine contre une bille d’acier inoxydable non fixée a été développé. Les capacités de charge maximales de deux matériaux dentaires CAD/CAM : le disilicate de lithium (LD) - IPS e.max CAD et la résine nanocéramique (RNC) - Lava Ultimate, avec n = 15 par groupe, ont été quantifiées et comparées statistiquement par le biais d’un test t indépendant de deux échantillons et d’une analyse statistique Weibull. Les modèles de fracture ont également été étudiés par stéréomicroscopie optique et microscopie électronique à balayage. L’hypothèse de l’étude était qu’il s’agissait d’une méthode appropriée pour modéliser l’échec des facettes occlusales dans les applications cliniques. L’hypothèse nulle statistique était qu’il ne devrait pas y avoir de différence dans les capacités de charge maximales entre les facettes occlusales fabriquées à partir des deux matériaux.

Protocole

1. Fabrication analogique de la dent

1. Réduire anatomiquement la surface occlusale d’une première molaire mandibulaire typodonte (avec racine bifurquée) de 1 mm et biseauter le bord à l’aide de fraises diamantées grossières et fines.
2. Numérisez le typodonte préparé à l’aide d’un scanner de laboratoire dentaire.
3. Ouvrez le fichier numérisé avec OrthoAnalyzer dans le logiciel de CAO. Dans la fenêtre de la boîte à outils Sculpt , cliquez sur l’outil Couteau à cire et réglez son diamètre et son niveau sur 2,6 mm et 63 μm, respectivement. Tirez progressivement chaque surface racinaire l’une vers l’autre pour fusionner les racines bifurquées en une seule racine afin de faciliter le processus de broyage (Figure 1).
4. Fraisez les matrices analogiques de la dent à partir d’un stratifié de fibre de verre haute pression (n = 30) (Garolite, National Electrical Manufacturers Association [NEMA] grade G10) à l’aide d’une fraiseuse à cinq axes (Figure 2).

2. Montage

1. Utilisez un logiciel de CAO approprié (par exemple, Autodesk Inventor Professional 2025) pour concevoir un gabarit qui s’adapte à la section de la racine de la dent du modèle et à l’espace à l’intérieur des embouts en PVC afin d’assurer une position et une orientation normalisées de l’échantillon d’essai.
2. Imprimez un gabarit par pouce-test en PMMA ou en matériau à module similaire à l’aide d’une imprimante 3D.
3. Combinez les parties de racine et les matrices avec l’embout en PVC, généralement de 25 mm de diamètre intérieur, 21,5 mm de hauteur et 5,5 mm d’épaisseur de paroi.
4. Mélangez la résine époxy à faible viscosité durcissable à froid et versez-la jusqu’à la région de jonction cémento-émail des dents du modèle. Veillez à ne pas contaminer la surface occlusale des dents du modèle avec la résine qui coule. Laisser reposer complètement à température ambiante pendant au moins 24 h (Figure 3).

3. Fabrication de facettes occlusales

1. Importez le fichier numérisé de tooth analog dans le logiciel de CAO.
2. Sous Directions, déterminez le sens d’insertion de la facette occlusale.
3. Sous Interfaces, sélectionnez Ligne de marge et marquez la ligne de marge de l’analogue de la dent numérisée. Ensuite, sélectionnez Interface de matrice | Avancez les réglages et ajustez l’écart de ciment à 0,025 mm et l’espace de ciment supplémentaire à 0,050 mm.
4. Sous Conception d’anatomie, concevez un facette occlusale de 1 mm d’épaisseur à l’aide d’un modèle de la bibliothèque Smile et ajustez-la à l’aide des outils de Sculpt.
5. Broyer les blocs de disilicate de lithium (IPS e.max CAD) et de nanocéramique de résine (Lava Ultimate) (n = 15 par groupe) à l’aide d’une fraiseuse à cinq axes et en suivant les instructions du fabricant (Figure 4).

4. Collage et scellement

1. Nettoyez toutes les matrices maîtresses pendant 90 s dans une machine à ultrasons et faites sécher à l’air. Ensuite, appliquez de l’acide fluorhydrique à 5 % sur la surface occlusale pendant 60 secondes, rincez abondamment à l’eau et laissez sécher à l’air.
2. Pour le groupe LD, gravez la surface interne avec de l’acide fluorhydrique à 5 % pendant 20 s, rincez abondamment à l’eau et séchez à l’air.
3. Pour le groupe RNC, abraser à l’air avec une granulométrie de poudre d’oxyde d’aluminium de 50 μm à 2 bars (200 kPa, 30 psi) pendant 10 s. Enlevez l’excès de sable avec de l’alcool et laissez sécher à l’air.
4. Appliquez du silane, un agent de liaison universel, et chargez du ciment adhésif à double durcissement sur la taille-douce de restauration. Placez la restauration sur les matrices mères préparées en les chargeant sous une tête de compression remplie de silicone dans une machine d’essai universelle avec une charge de 40 N.
5. Durcir avec une diode électroluminescente (LED) en utilisant une intensité lumineuse en mode normal de 1 000-1 200 mW/cm² pendant 1-2 s. Retirez l’excès de ciment, continuez la lampe à polymériser sur chaque surface pendant 20 s et laissez-la dans la machine d’essai universelle pendant 5 min.
6. Retirer de la machine d’essai universelle et laisser dans de l’eau distillée à 37 °C pendant 48 h pour permettre au ciment de durcir complètement.
7. Avant le test, utilisez des marqueurs permanents fins pour tracer trois lignes de référence médiales-latérales (sinistrale, centrale et dextre) et trois lignes de référence antéro-postérieures (supérieure, centrale et inférieure) de différentes couleurs à l’aide de marqueurs permanents fins.

5. Essais mécaniques quasi-statiques

1. Positionnez l’éprouvette au centre du plateau inférieur d’une machine d’essai mécanique avec un capteur de pesage de 5 kN configuré pour les essais de compression.
2. Placez une bille en acier inoxydable de 5,5 mm de diamètre dans la fosse centrale de la restauration à l’intersection des lignes de référence centrales (Figure 5).
3. Placez un anneau de protection en acrylique autour de l’échantillon et un bouclier anti-débris devant la machine d’essai pour limiter les débris volants.
4. Abaissez la traverse jusqu’à ce qu’elle soit presque en contact avec la bille d’acier et qu’elle soit à charge et déplacement nuls.
5. Appliquez une compression à 1 mm/min jusqu’à ce que la restauration se fracture, indiquée par une chute soudaine de la charge. Enregistrez cette charge (Figure 5).
6. Après la fracture, retirez le bouclier et l’anneau en acrylique et prélevez soigneusement l’échantillon d’essai et ses fragments. Les lignes colorées aident à placer les fragments de céramique dans leurs positions d’origine pour une analyse ultérieure (Figure 5).
7. Placez l’échantillon d’essai suivant et suivez les étapes 5.2 à 5.6 jusqu’à ce que les groupes soient complets.

6. Analyse statistique

1. Remplissez les feuilles Minitab avec les codes de matériau et les valeurs de charge maximale (N) récupérées de l’expérience dans la première et la deuxième colonne, respectivement.
2. Effectuez un test t indépendant pour deux échantillons en sélectionnant Stat | Statistiques de base | 2 échantillons t. Définissez le niveau de confiance à 95 % et supposez des variances égales.
3. Créez le tracé de distribution de Weibull en sélectionnant Statistiques | Fiabilité/Survie | Analyse de la distribution (censure à droite) | Tracé de l’ID de distribution. Choisissez les valeurs de charge maximales dans la zone Variable , cochez et choisissez les noms des matériaux dans la zone Par variable , spécifiez la distribution en tant que Weibull, puis cliquez sur OK.
4. Effectuez l’analyse statistique de Weibull en sélectionnant Stat | Fiabilité/Survie | Analyse de la distribution (censure à droite) | Analyse de distribution paramétrique | Weibull | Graphiques. Choisissez le graphique de probabilité | Affichez les intervalles de confiance sur les graphiques ci-dessus et cliquez sur OK.

7. Analyse fractographique

1. Pour la stéréomicroscopie, montez la caméra oculaire et capturez des images (20x) des vues aériennes et latérales des échantillons via le logiciel de stéréomicroscopie.
2. Pour la microscopie électronique à balayage, coupez l’échantillon à la jonction cémento-émail (CEJ), placez-le dans un bain d’acétone dans un nettoyeur à ultrasons, puis séchez-le à l’air. Habillage et capture des images (grossissement de 250-300) des vues aériennes et latérales des échantillons.

Résultats

Le calcul de la taille de l’échantillon a été effectué à l’aide du logiciel référencé, qui a généré une taille d’effet de 0,39 et suggéré une taille d’échantillon minimale de n = 13 par groupe. Cependant, une taille d’échantillon de n = 15 a été choisie dans cette étude pour détecter la différence de 5 %. L’hypothèse nulle a été rejetée. Malgré une plus grande résistance à la flexion, les valeurs moyennes de la force de charge maximale des facettes occlusales de 1 mm d’épaisseur (n = 15 par groupe) fabriquées à partir du groupe LD (disilicate de lithium : 2 727,10 ± 472,41 N) étaient significativement inférieures à celles du groupe RNC (résine nanocéramique : 3 212,80 ± 558,67 N) (p < 0,05). Le paramètre d’échelle ou résistance caractéristique (σ) de LD lorsque la probabilité de défaillance est de 63,2 % est légèrement inférieur à celui du groupe RNC. Cependant, le paramètre de forme ou module de Weibull (m) représenté par la pente du graphique de probabilité (IC à 95 %) de la LD était similaire à celui du groupe RNC, comme le montre la figure 6, ce qui montre que les deux matériaux peuvent posséder une distribution similaire de défauts ou de défauts internes. Toutes les données sont présentées dans le tableau 1.

Des images stéréoscopiques de facettes occlusales de LD et de RNC fracturées en vues aériennes et latérales sont présentées à la figure 7 et à la figure 8, respectivement. Les deux groupes d’essai ont représenté les fissures de surface en forme d’anneau à l’intersection des lignes de référence centrales au niveau de la fosse centrale. La fissure était, en fait, une partie du système de fissures coniques hertziennes qui s’étend largement dans la couche profonde des restaurations. Il s’agissait généralement d’une fissure externe (OC), d’une fissure interne (IC) et d’une fissure médiane (MC), comme le montre la figure 9. La fissure radiale qui prenait naissance et se propageait à partir de la surface de scellement opposée au site d’impaction était difficile à identifier en raison de la minceur des restaurations et de la nature de l’essai de craquement de la couronne. Cependant, l’origine secondaire de la rupture causée par la contrainte de traction se présentant sous forme de fissures radiales a pu être observée au niveau de la zone marginale de la restauration restante attachée aux matrices maîtresses. La figure 10 présente des fragments montrant les caractéristiques fractographiques de la direction de propagation radiale de la fissure à partir de l’origine secondaire de la rupture. Les fractures globales complètes étaient systématiquement localisées à l’aspect distolingual des deux groupes de restauration, à l’exception d’un échantillon dans le groupe RNC où la fracture s’est produite de manière buccolinguale à l’aspect distal.

Les figures 11 et 12 montrent des images représentatives à fort grossissement au microscope électronique à balayage dans les vues aériennes et latérales des deux groupes d’essai. En raison de l’imprégnation de charges nanocéramiques à 80 % en poids dans la matrice polymère hautement réticulée à 20 % en poids, les surfaces de rupture des facettes en RNC présentaient des aspects rugueux et fibreux, caractéristiques de la déformation plastique dans les fractures ductiles. En revanche, les restaurations réalisées à partir de LD se sont brisées en plusieurs morceaux, les fissures se propageant des origines de la fracture (FO) aux couches plus profondes de manière directe, avec peu de perturbations ou de dérivations de fissures. De plus, la zone d’impact d’origine d’une bille en acier inoxydable a pu être repérée dans la partie supérieure droite à environ 1 mm d’une ligne fracturée chez certains échantillons, quel que soit le type de matériau. Cela montre que la bille pouvait glisser dans sa position finale lorsqu’elle n’était pas parfaitement alignée sur la fosse centrale lors de la charge compressive.

Figure 1 : Images numériques du logiciel de conception assistée par ordinateur dentaire montrant la racine bifurquée fusionnée d’une première molaire mandibulaire typodonte. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Matrice maîtresse usinée à partir d’un disque stratifié en fibre de verre haute pression à l’aide d’une fraiseuse dentaire à 5 axes. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 3 : Montage des matrices maîtresses. (A) Les gabarits sont fabriqués à partir de filament PMMA imprimé. (B) Ils sont solidement placés dans un embout en PVC pour normaliser l’orientation et la position de l’analogue de la dent. (C) La résine époxy à faible viscosité durcissable à froid est versée jusqu’à la jonction cémento-émail de l’analogue de la dent et laissée à température ambiante pendant au moins 24 h pour durcir. Abréviations : PMMA = polyméthacrylate de méthyle ; PVC = chlorure de polyvinyle. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : Blocs CAD/CAM après fraisage et finition selon les instructions du fabricant. (A) Disilicate de lithium, (B) Résine nanocéramique. Abréviations : CAD = conception assistée par ordinateur ; FAO = fabrication assistée par ordinateur. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 5 : Essais mécaniques quasi-statiques. (A) Une bille en acier inoxydable de 5,5 mm est placée sur la fosse centrale de la restauration. (B) L’échantillon est placé au centre de la machine d’essai universelle à l’aide d’un capteur de charge de 5 kN et comprimé à l’aide d’une plaque de compression à 1 mm/min protégée par l’anneau acrylique et le bouclier anti-débris. L’extension (mm) et la force de charge maximale (N) seront enregistrées dans le logiciel. (C) Les morceaux en vrac des échantillons fracturés sont soigneusement collectés et remis dans leur position d’origine en suivant les lignes colorées du marqueur permanent. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 6 : Diagramme de probabilité de Weibull de la charge de fracture maximale à IC à 95 % entre les facettes occlusales fabriquées à partir de LD et de RNC. La charge de fracture maximale (N) à IC à 95 % se situait entre les facettes occlusales en LD (ligne bleue) et RNC (ligne rouge). Le paramètre de forme ou module de Weibull (m) représente la pente du graphique, tandis que le paramètre d’échelle ou la résistance caractéristique (σ) représente la valeur de résistance des matériaux lorsque la probabilité de défaillance est de 63,2 % (ligne verte). Les paramètres et la ligne ajustée montrent l’analyse du maximum de vraisemblance. Abréviations : LD = disilicate de lithium ; RNC = résine nanocéramique. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 7 : Facettes occlusales en disilicate de lithium sous stéréomicroscope (20x). (A) Vue aérienne ; (B) vue latérale. Barres d’échelle = 2 mm (A), 1 mm (B). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 8 : Facettes occlusales en nanocéramique de résine sous stéréomicroscope (20x). (A) Vue aérienne ; (B) vue latérale. Barres d’échelle = 2 mm (A), 1 mm (B). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 9 : Caractéristiques fractographiques représentatives des facettes occlusales. (A) LD et (B) RNC. Les flèches blanches pointent vers la fissure annulaire où l’origine primaire de la fracture s’est produite et s’est propagée à partir de la compression de la bille, générant des fissures de cône hertziennes typiques avec des fissures de cône externe, des fissures de cône interne et une fissure médiane. L’origine secondaire de la rupture causée par la contrainte de traction a été trouvée près de la région marginale. Les flèches pointillées marquent la direction de propagation de la fissure où d’autres caractéristiques, telles que les lignes d’arrêt, peuvent également être remarquées en fonction des conditions d’imagerie. Barres d’échelle = 2 mm (A), 1 mm (B). Abréviations : LD = disilicate de lithium ; RNC = résine nanocéramique ; 1° FO = origine primaire de la fracture ; 2° FO = origine secondaire de la fracture ; OC = fissure du cône externe ; IC = fissures du cône intérieur ; MC = fissure médiane ; DCP = direction de propagation de la fissure ; AL = lignes d’arrêt. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 10 : Caractéristiques fractographiques représentatives de fragments de facettes occlusales. (A) LD et (B) RNC. L’origine secondaire de la fracture était proche du bord de la facette occlusale. Les flèches pointillées marquent la direction de la propagation de la fissure avec d’autres caractéristiques fractographiques telles que la zone de brouillard, le hackle tordu, la ligne de Wallner et la ligne d’arrêt. Barres d’échelle = 1 mm. Abréviations : LD = disilicate de lithium ; RNC = résine nanocéramique ; 2° FO = origine secondaire de la fracture ; DCP = direction de propagation de la fissure ; AL = lignes d’arrêt ; M = zone de brouillard ; TH = hackle tordu ; WL = ligne de Wallner. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 11 : Images MEB représentatives de facettes occlusales LD fracturées. (A) Vue aérienne ; (B) vue de côté. La flèche blanche représente l’impact initial de la bille en acier inoxydable. Barres d’échelle = 1 mm. Abréviations : LD = disilicate de lithium ; MEB = microscope électronique à balayage. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 12 : Images MEB représentatives de facettes occlusales fracturées du RNC. (A) Vue aérienne ; (B) vue de côté. Barres d’échelle = 1 mm. Abréviations : RNC = résine nanocéramique ; MEB = microscope électronique à balayage. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Tableau 1. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce tableau.

Discussion

Ces dernières années, les facettes occlusales mini-invasives ont reçu de plus en plus d’attention dans la dentisterie restauratrice contemporaine. Ces restaurations sont généralement fabriquées à partir de céramiques monolithiques à matrice de verre CAD/CAM, de matériaux polycristallins et hybrides²⁶. La préparation conservatrice des dents, la facilité d’accès et la visibilité pendant la préparation des dents, la prise d’empreintes et le scellement, ainsi que la préservation de la gencive marginale ont été promues comme des avantages^26,27. Les directives actuelles recommandent une épaisseur de 1,5 à 2,0 mm au niveau de la pointe de support et de la fosse centrale pour assurer la durabilité et les performances mécaniques^28,29. Cependant, en raison de taux de survie expérimentaux favorables, les facettes occlusales ultraminces de 0,7 à 1,0 mm d’épaisseur sont maintenant largement utilisées comme approche de restauration mini-invasive 26,30,31.

Les différences dans les composants microstructuraux et les techniques de traitement peuvent affecter les propriétés du matériau dentaire CAD/CAM, notamment les propriétés physicomécaniques, les propriétés optiques, le coefficient de dilatation thermique (CTE) et la solubilité chimique³. Après l’usinage, le LD nécessite généralement un traitement thermique pour convertir les cristallites de métasilicate en cristaux de disilicate de lithium entièrement cristallisés avec une résistance à la flexion de ~377 MPa et un module d’élasticité de 67,2 GPa 32,33,34. En revanche, le RNC ne nécessitait pas de post-traitement et avait une résistance à la flexion allant jusqu’à 200 MPa et un module d’élasticité de 12,7 GPa³⁴. Plusieurs études ont montré que les valeurs de résistance à la flexion des essais standard généraux utilisant des dimensions simples n’étaient pas corrélées avec les charges de défaillance des restaurations dentaires de morphologie et d’épaisseurs complexes différentes 15,16,17.

Dans cette étude, la résistance à la fracture des facettes occlusales de 1 mm fabriquées à partir de RNC était supérieure à celle du groupe LD, avec des résultats similaires aux études précédentes réalisées avec des dents naturelles 35,36,37. La capacité de charge plus élevée de ce matériau hybride peut provenir de la résistance et de la résilience des charges céramiques et de la matrice composite de résine, qui permettent l’harmonisation de son module d’élasticité avec la dentine (15 GPa) et le matériau analogue à la dentine (16,5 GPa), améliorant ainsi la répartition des contraintes^14,38. Cette étude n’a pas intégré le processus de vieillissement et la simulation de mastication dans le calcul, et n’a donc pas pu représenter les valeurs de résistance à long terme de ces restaurations. Cependant, le taux de survie des facettes occlusales fabriquées à partir de résine composite CFAO précoce serait supérieur à celui de LD^39,40.

Contrairement aux alliages dentaires, les céramiques dentaires ne présentent pas de distribution gaussienne ou normale des valeurs de résistance en raison de la variation de la distribution des tailles de défauts⁴¹. Leur défaillance est généralement associée à la population de défauts de grande taille, qui pèse généralement la fréquence des défaillances du côté droit de la distribution. Par conséquent, une régression paramétrique serait nécessaire pour confirmer la fiabilité de la résistance du matériau. Selon la norme BS EN 61649 : 2008, l’analyse statistique de Weibull pouvait être appliquée avec une taille d’échantillon aussi petite que n = 10, mais avec un niveau de confiance limité^{de 42}. Une grande taille d’échantillon, généralement supérieure à 20, serait nécessaire pour assurer la fiabilité statistique et des erreurs d’estimation plus mineures⁴³. Les matériaux avec de faibles valeurs de module de Weibull (m) peuvent tomber en panne ou se rompre dans une large région. En revanche, ceux avec des valeurs élevées sont plus susceptibles de tomber en panne dans la région de contrainte la plus élevée en raison d’une distribution de résistance étroite. La plupart des valeurs m des céramiques dentaires commerciales se situent entre 5 et 15 ⁴³, tandis que le résultat des deux matériaux CAD/CAM utilisés dans cette étude est de ~6,7, ce qui pourrait différer lorsque davantage d’échantillons de test sont inclus.

Les recherches dentaires futures, lorsque davantage d’inquiétudes auront été exprimées sur les questions de biosécurité et les lois sur les droits de l’homme⁴⁴, pourraient s’appuyer davantage sur des matériaux de substitution pour les tests expérimentaux in vitro . Cette étude promeut l’utilisation d’un matériau analogue à la dentine broyée à partir de fibre de verre tissée imprégnée de résine époxy sur du polyméthacrylate de méthyle (PMMA), qui présente des problèmes de résistance mécanique et de décollement inférieurs⁴⁵. Un polyamide chargé de verre a également été suggéré comme autre substitut de matériau pour les expériences de laboratoire²⁴. Néanmoins, ces matériaux synthétiques peuvent ne pas être en mesure de remplacer complètement les dents naturelles malgré des propriétés élastiques et une capacité de liaison similaires. Une étude récente a révélé que les couronnes en disilicate de lithium cimentées avec un stratifié de verre époxy ou un polyamide chargé de verre présentaient une résistance à la fatigue plus élevée que lorsqu’elles étaient collées à de la dentine^{naturelle 25}.

Cette étude ne peut pas comparer de tels résultats car elle n’a pas inclus les dents naturelles dans un groupe témoin. Cependant, lorsque l’on compare deux ou plusieurs matériaux de facettes différents, l’utilisation d’un modèle artificiel pour les dents naturelles montre une répétabilité accrue et ne présente aucun problème d’approvisionnement, de stockage, de stérilisation ou de transmission de maladies. Le seul problème du verre stratifié époxy est sa dureté de surface, qui a entravé le processus de fraisage, en particulier au niveau de la bifurcation de la racine. Une simplification de l’utilisation d’une seule racine non anatomique avec l’absence de ligament parodontal n’altère pas le comportement porteur de la restauration⁴⁶. D’autres études sont nécessaires pour justifier pleinement les propriétés mécaniques et les performances de liaison de ces matériaux de substitution avec d’autres matériaux de restauration par différentes approches.

Cette étude met également en évidence la faisabilité de l’utilisation d’une bille en acier inoxydable non fixée comme pénétrateur pour un essai de compression uniaxiale monotone. Plusieurs types de pénétrateurs fixes ont été utilisés dans les tests en laboratoire, notamment les formes émoussées, à piston, à demi-bille et à bille 14,47,48,49,50. Cependant, ceux-ci peuvent créer des contraintes indésirables à un endroit des matériaux d’essai. De plus, il ne modélise pas la position clinique, où les cuspides antagonistes peuvent se déplacer jusqu’à 0,5 ou 1 mm de manière excentrique^51,52. Contrairement à un pénétrateur fixe, la bille en acier inoxydable utilisée dans cette étude peut légèrement se déplacer pour entrer en contact et dissiper la contrainte au centre de la prothèse, empêchant ainsi l’accumulation de contraintes sur une seule surface inclinée. Comme les études précédentes, l’étude fractographique a révélé que la charge à la rupture avec charge monotone pourrait ne pas être en mesure de décrire complètement le système de fissure souterraine provenant de la surface de liaison opposée au site de chargement ^6,14. Cependant, dans cette étude, des fissures radiales souterraines sur les marges ont pu être observées dans les deux groupes de restauration, marquant l’échec commun de la prothèse en céramique lors d’une utilisation quotidienne à long terme^53,54. Par conséquent, il est essentiel de prêter attention au processus d’usinage de la marge des prothèses mini-invasives pour ne pas créer de défauts ou de défauts extrinsèques qui pourraient aggraver les événements de défaillance.

Dans les limites de cette étude, on peut conclure que les facettes occlusales de 1 mm fabriquées à partir de nanocéramique de résine CAD/CAM ont une résistance à la rupture supérieure à celle du disilicate de lithium conventionnel. Pourtant, les deux ont démontré une résistance de fracture adéquate contre la force de morsure maximale volontaire et involontaire et sont des matériaux prometteurs pour restaurer les dents postérieures dans le cadre d’un schéma peu invasif. Les essais mécaniques quasi-statiques de cette étude peuvent donner un indice sur la résistance des matériaux de restauration dentaires CAD/CAM, probablement à un stade précoce après la mise en place, grâce à une capacité de charge maximale avec des systèmes de fissures cliniquement pertinents. De nouveaux matériaux de restauration, tels que le silicate d’aluminium et de lithium (LAS), le disilicate de lithium renforcé de zircone (ZLS) et d’autres matériaux analogues dentaires, pourraient être étudiés plus en détail dans le cadre du laboratoire proposé dans le cadre du vieillissement artificiel et de la simulation de conditions buccales.

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Impression 3D (SLA)	; Formlabs, Somerville, MA, États-Unis		Form3+
3Shape Dental Designer Logiciel de CAO  ;	3Shape A/S, Copenhague, Danemark		Logiciel de CAO pour l’analogue dentaire et les facettes d’acide
fluorhydrique à 5 %.	Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein		IPS Céramique Gravure Gel Poudre
d’alumine	Ronvig Dental Mfg. A/S, Daugaard, Danemark
Logiciel d’essai des matériaux Bluehill Universal  ;	Instron Mechanical Testing Systems, Norwood, MA, États-Unis
Logiciel CamLabLite  ;	Bresser UK Ltd, Kent, Royaume-Uni		Logiciel de stéréomicroscopie
Résine époxy à faible viscosité durcissable à froid  ;	Struers SAS, Champigny-sur-Marne, France
Ciment résine à double polymérisation	3M, Saint Paul, MN, États-Unis		Rely X Ultimate Adhesive Resin Cement
Eyepiece camera  ;	ToupTek Photonics Co., Ltd., Hangzhou, Chine
Disques stratifiés en fibre de verre haute pression  ; (G10)	PAR Group Ltd, Lancashire, Royaume-Uni
IPS e.max CAD	Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein	YB54G9/605330	Faible translucidité, A3, C14
Scanner de laboratoire  ;	3Shape A/S, Copenhague, Danemark		D900L
Lava Ultimate	3M ESPE, Saint Paul, MN,	États-Unis 9541467/3314A3-LT	Faible translucidité, A3, 14L
Lampe à polymériser à diodes électroluminescentes (LED)  ;	Woodpecker Medical Instrument, Guilin, Chine
Fraiseuse  ;	VHF camfacture AG, Amnnerbuch, Allemagne		VHF S2
Minitab 18  ;	Minitab Inc, State College, Pennsylvanie, États-Unis
nQuery Advisor version 9.2.10  ;	Statistical Solutions Ltd., CA, États-Unis		Statistical Software
Capuchon d’extrémité en polychlorure de vinyle  ;	Plastic Pipe Shop Ltd, Stirling, Royaume-Uni		25 mm X 21,5 mm ;
Microscope électronique à balayage  ;	Tescan, Brno, République		Tescan Vega
Silane agent de couplage  ;	3M, Saint Paul, MN, États-Unis		RelyX Ceramic Primer
Autodesk Inventor Professional 2024	Autodesk, San Francisco, CA, États-Unis Logiciel de		CAO pour gabarit
Pulvérisateur sous vide  ;   ;	Quorum, East Sussex, Royaume-Uni		MiniQS Sputter Coater
Stata18  ;	StataCorp LLC, College Station, TX, États-Unis
Stéréomicroscope  ;	Carl Zeiss AG, Oberkoche, Allemagne		Zeiss Stemi 508
Typodonte mandibulaire première molaire  ;	Frasaco GmbH, Tettnang, Allemagne		ANA-4 Z3RN-36
Agent de liaison dentaire universel  ;	; 3M, Saint Paul, MN, États-Unis		Adhésif universel Scotch Bond Machine
d’essai universelle	Instron Mechanical Testing Systems, Norwood, MA, États-Unis		Intron 5900-84  ;