M1 Science des matériaux - matériaux pour la médecine - D. Bazin - Sept 2011

Chirurgie faciale - 1 -

M1 Science des matériaux

Matériaux pour la médecine

Chapitre 1.E.19.5

Chirurgie Faciale

Science des mat ériauxTechniques de

caractérisation

Médecine

Biomat ériaux

D. Bazin

Laboratoire de Physique des Solides UMR 8502,

Université Paris Sud, Bât 510 91405 Orsay Cedex, France.

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Chirurgie faciale - 2 -

Chapitre 1 E

Chapitre 1.E.19.1 adhésion bactérienne Chapitre 1.E.19.1.a Polymères bactériostatiques

Chapitre 1.E.19.1.b Les biomatériaux inhibiteurs de l’adhérence

Chapitre 1.E.19.2 Articulation Ligaments, Poignet

Chapitre 1.E.19.2.a Histologie - Ligaments

Chapitre 1.E.19.2.b Reconstruction

Chapitre 1.E.19.2.c du collagène au tendon

Chapitre 1.E.19.2.d Le collagène

Chapitre 1.E.19.2.e Le polyéthylène téréphtalate

Chapitre 1.E.19.2.f Le carbone

Chapitre 1.E.19.2.g le silicone

Chapitre 1.E.19.2.h polymère poreux

Chapitre 1.E.19.2.i Le PMMA

Chapitre 1.E.19.2.j Évolution des prothèses des sprinters amputés de membre inférieur

Chapitre 1.E.19.2.k Faut-il cimenter les vertèbres ostéoporotiques ?

Chapitre 1.E.19.3 Prothèses mammaires Chapitre 1.E.19.3.a Faut-il changer les prothèses mammaires en gel de silicone ?

Chapitre 1.E.19.3.b Les prothèses mammaires implantables & l'irradiation externe ?

Chapitre 1.E.19.3.c Voies de recherche pour la mise au point de nouvelles prothèses

Chapitre 1.E.19.4. Chirurgie cardiaque

Chapitre 1.E.19.4.1 Valves cardiaques synthétiques (polycarbonaturethane)

Chapitre 1.E.19.4.2 Prévention du processus de calcification des valves

Chapitre 1.E.19.4.3 Caractérisation des calcifications de valves aortiques

Chapitre 1.E.19.4.4 Vaisseaux synthétiques

Chapitre 1.E.19.4. Chirurgie faciale

Chapitre 1.E.19.4.1Reconstruction nansale

Chapitre 1.E.19.4.2 Dents artificielles et prostheses amovibles

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Chapitre 1.E.19.5 Le Visage

Chapitre 1.E.19.5.a Reconstruction of traumatic nasal

deformity in Orientals1

To restore an esthetic profile of the nose after a traumatic nasal deformity,

a considerable volume of graft is often required.

Autogenous tissues, such as bone and cartilage, have been the primary

choices for nasal reconstruction. The biocompatibility is unsurpassed, and

the risk for infection and protrusion is far less as compared with alloplast.

However, there are some drawbacks, including donor-site morbidity,

limited supply, potential warping of cartilage graft and unpredictable bony

resorption. These disadvantages have restrained the use of the autogenous graft

and have stimulated a search for proper synthetic materials desirable in various

conditions.

1. Chen et al., Reconstruction of traumatic nasal deformity in Orientals, Journal of Plastic,

Reconstructive & Aesthetic Surgery (2010) 63, 257-264.

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Many characteristics have been delineated for an ideal implant such as

- inertness,

- non-toxicity,

- ease of sculpting,

- resistance to extrusion and favourable interaction with surrounding

tissue.

Although, to date, no ideal material has fulfilled all the criteria, there are

some less-than-perfect but feasible alloplasts. Porous polyethylene (Medpor_;

Porex Surgical, Newnan, GA) is formed by a latticework with pore size ranging

from 100 to 250 mm, which allows ingrowth of soft tissue and leads to

incorporation of the implant. This article presents our experiences in the

reconstruction of traumatic nasal deformity using porous polyethylene implant

in Orientals.

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Materials and methods

From May 1998 to January 2005, rhinoplasty was performed on 32

consecutive patients (15 males and 17 females) with post-traumatic nasal

deformities. All of the patients suffered from a high-energy motorcycle or

vehicle accident at the initial injury, with 10 cases of intracranial haemorrhage

or pneumocranium; three cases of blunt abdominal trauma; two cases of

haemopneumothroax and five cases of long-bone or pelvic fractures. The nasal

deformities were secondary to nasal bone fractures in all patients;

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Chapitre 1.E.19.5.b Dents artificielles et prothèse amovible2

Historique

Dès l’Antiquité (Étrusques, Phéniciens, Égyptiens ou Romains) nous

fournit pourtant quelques solutions prothétiques s’apparentant plutôt à des

techniques de solidarisation des dents mobiles ou de contentions de dents

fracturées. En ce qui concerne l’Égypte, les travaux connus ont

vraisemblablement été effectués en post mortem afin que le corps du défunt soit

intact pour son passage dans sa nouvelle vie.

Matériaux

Quelques matériaux sont déjà utilisés à cette époque pour le remplacement des

dents extraites :

- des dents humaines ou de cheval ont été retrouvées lors de fouilles de

sépultures inviolées.

- Des dents humaines de récupération sont utilisées jusqu’au XIXe siècle

avec d’autres matériaux d’origine animale comme la défense d’éléphant,

d’hippopotame, ou de phoque, le fémur de mulet ou de boeuf.

Premiers Matériaux utilisés

La porcelaine,

La résine acrylique,

2. A. Morin et al., EMC-Ondotologie 1 (2005) 1–12

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La porcelaine : Si Duchateau propose pour la première fois, en 1776,

l’utilisation de la porcelaine pour la réalisation de prothèses dentaires, c’est

Nicolas Dubois de Chement en 1791 qui dépose le premier brevet portant sur la

dent artificielle en porcelaine.

Fonzi (1808) ajoute à ces dents des crampons de platine. En 1848, les

dents en porcelaine sont largement commercialisées par la société SS White.

La production des dents en porcelaine atteint un total de 200

millions d’unités en 1929, alors que les premières résines de base

prothétique commencent à faire leur apparition en remplacement du caoutchouc

vulcanisé.

La résine acrylique : Elle apparaît sur le marché américain en 1934.

Trois ans plus tard, la production et la qualité des dents en résine acrylique

atteignent un niveau satisfaisant (Kulzer, 1937).

Elles se répandent progressivement en Europe et en France

pour représenter aujourd’hui environ 90 % des dents

commercialisées contre 10 % pour les dents en porcelaine.

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Matériaux

Deux familles de matériaux sont donc retrouvées aujourd’hui :

- d’une part de nature organique, dérivés de matériaux polymériques

(résine acrylique et résine composite),

- d’autre part de nature minérale, les dents en porcelaine.

Dents en résine

Composition des résines

Composition des résines acryliques1

La préparation du matériau avant cuisson correspond au mélange du monomère

liquide avec le polymère.

• Le monomère est liquide, instable, volatil, inflammable et toxique : acide

acrylique (Fig. 1) ; acide méthacrylique (Fig. 2).

• Le polymère (polyméthacrylate de méthyle ou PMMA) est obtenu à partir du

monomère méthacrylate de méthyle par chauffage sous pression

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Autres éléments entrant dans la composition

1/ Des oxydes métalliques

La coloration des dents en résine est obtenue par apport de différents oxydes

métalliques comme pigments destinés à caractériser les différentes teintes

commerciales, par exemple :

• brun : oxyde de fer ;

• rouge : oxyde de fer ;

• gris : graphite ;

• bleu : oxyde de cobalt.

2/ Des particules de charges, inorganiques,

3/ Un agent de couplage,

Le silane assure la liaison chimique des charges à la matrice de polymères

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Fabrication

Une dent en résine comporte trois zones différentes,

- une couche émail,

- une couche dentine,

- une couche collet.

3

Le montage de la dent fait appel à trois à cinq pâtes différentes (Ivoclar). Il

se fait suivant une méthode de stratification, où chaque couche comportera des

pigments particuliers.

3. http://dr-ruitort-romain.chirurgiens-dentistes.fr/tv-patient/anatomie-dentaire/comment-est-

constituee-une-dent

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Certains fabricants font varier au cours de la polymérisation le taux de

réticulation des différentes couches : taux élevé pour les couches exposées à

l’abrasion, taux plus faible pour le collet, afin d’améliorer la liaison chimique

avec la base prothétique (Ivoclar). Le nombre, l’agencement et la composition

des couches varient suivant les dents proposées par les fabricants.

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Inconvénients

Risques inhérents à plus faible résistance à l’usure des résines acryliques :

- la dimension verticale et la relation intermaxillaire fixées à l’origine

peuvent s’altérer dans le temps (abrasion de la dent en résine) ;

- la préservation du plan d’occlusion est aussi problématique avec risque

d’égression (Fait, pour une dent, de dépasser le niveau des autres dents,

lorsque sa dent opposée sur l'autre mâchoire fait défaut.) de la dent naturelle

antagoniste face à l’abrasion de la dent en résine ;

- les retouches occlusales sont peu précises.

• Sensible aux fluides buccaux, la dent en résine se décolore dans le temps. Elle

peut retenir les colorants alimentaires, le tabac...La résine acrylique reste

inférieure à la porcelaine en matière de stabilité de teinte4.

• Il existe une certaine dissolution de la résine, phénomène lent mais non

négligeable.

• L’efficacité masticatoire est plus faible que pour la dent en porcelaine et

diminue dans le temps.

4. Mutlu-Sagesen L, Ergün G, Özkan Y, Bek B. Color stability of different denture teeth

materials: an in vitro study. J Oral Sci 2001;43:193–205.

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Dents en porcelaine

Moins utilisées que les dents en résine, les dents prothétiques en porcelaine

présentent des qualités mécaniques largement supérieures qui permettent

d’assurer à long terme la pérennité de la construction prothétique5.

Matériaux

Le composant principal est le feldspath. Il représente une proportion

massique de 80 à 98 % du composé final. Le kaolin présent de façon inconstante

sert essentiellement de liant lors de la préparation des pâtes. La silice sous forme

cristallisée (quartz) améliore la résistance mécanique du composé final. La

porcelaine utilisée pour la réalisation de dents prothétiques est une porcelaine de

type haute fusion, cuite à une température de 1 300 à 1 350 °C. Ceci permet de

diminuer la solubilité de la céramique, et d’augmenter sa résistance6.

- Feldspath potassique ou orthose : K2O, Al2O3,SiO2.

- Kaolin : Al2O3, 2 SiO2, 2 H2O.

- Quartz : SiO2.

5. Rignon-Bret C, Rignon-Bret JM. Prothèse amovible complète, prothèse immédiate,

prothèse supraradiculaire et implantaire. Paris: CdP; 2002.

6. Ferracane JL. Materials in dentistry. Philadelphia: Lippincott Williams and Wilkins; 2001.

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Avantages et inconvénients des dents en porcelaine7,8

Les avantages et les inconvénients des dents en porcelaine découlent

essentiellement de leurs propriétés mécaniques, de loin supérieures à celles des

dents en résine.

Avantages

• Esthétique correcte initialement et dans le temps grâce au bon comportement

de la céramique

en milieu buccal.

• Maintien de la dimension verticale et de la relation.

• Résistance à l’abrasion autorisant sa mise en place face à tous les matériaux

sans risque d’usure.

• Conservation de l’efficacité masticatoire grâce à leur rigidité et à la

conservation de la morphologie initiale dans le temps.

Inconvénients

• Absence de liaison chimique avec la base en résine acrylique favorisant la

coloration de l’interface dans le temps ou la perte de la dent artificielle.

• Les dents du groupe incisivocanin avec présence des crampons (Fig. 7) ne

peuvent être que légèrement corrigées par soustraction dans leur partie cervicale.

Ceci peut empêcher le montage.

7. Mariani P, Sarrochi JP. Nouveaux matériaux pour dents artificielles : étude technique et

clinique. Actual Odontostomatol (Paris) 1986;155:499–510.

8. Ogolnik R, Picard B. Les dents artificielles en prothèse adjointe. Quest Odontostomatol

1978;12:27–9.

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Autres types de Dents : Dents artificielles radio-opaques

Ivoclar Vivadent propose, avec les dents Vivo TAC et Ortho TAC, une

amélioration appréciable dans la réalisation des guides d’imagerie

préimplantaires et dans la matérialisation du volume prothétique.

Ces dents en résine sont radioopaques, de par l’incorporation de sulfate de

baryum dans leur composition9.

9. Margossian P, Laurent M, Lacroix P, Mariani P. Nouvelles dents prothétiques radio-

opaques pour les guides d’imagerie préimplantaires. Cah Prothèse 2004;125: 27–33.