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« Propriétés optiques des systèmes céramocéramiques : implications cliniques »

P. Margossian, G. Laborde, S. Koubi, G. Couderc, G. Maille, S. Botti, Y. Dinardo, P. Mariani
Réalité Clinique 2010, vol 21, n° 3 ; p 197 à 207

RESUME
De nombreux systèmes céramocéramiques ont vu le jour ces dix dernières années. L’amélioration constante des propriétés mécaniques des matériaux a permis d’étendre le champ des indications cliniques. Pour autant, tous les systèmes ne possèdent pas des propriétés optiques équivalentes. Ces propriétés ne se limitent pas à la couleur des restaurations (luminosité, teinte, saturation) et sont directement fonction de la nature du matériau, de son épaisseur, de son état de surface, du mode d’assemblage et du type de substrat sous-jacent. L’interprétation optique de l’observateur sera la synthèse de l’interaction de la lumière avec l’ensemble de ces éléments.

IMPLICATION CLINIQUE
La connaissance des propriétés optiques et mécaniques des différents types de céramique est indispensable au processus décisionnel clinique.

La restauration de l’apparence naturelle d’un sourire ne peut se concevoir sans l’utilisation de systèmes tout céramique » John Mac Lean 1965 (1). Ce père, visionnaire de la céramique moderne, avait vu juste il y a plus de 40 ans. Mais que de progrès accomplis depuis ! Après avoir connu les restaurations résino- métalliques et céramométalliques, l’arrivée des infrastructures céramiques de haute résistance en odontologie prothétique a marqué l’avènement de l’ère du céramocé-
ramique.
Le procédé céramométallique, bien que toujours d’actualité car présentant un large champ d’indications atteint toutefois ses limites en matière de mimétisme et de bio-compatibilité.
La restauration céramocéramique, qui associe une céramique d’infrastructure à une céramique cosmétique d’émaillage, doit assurer une résistance mécanique à long terme, une biocompatibilité ainsi qu’une apparence naturelle. Durant les vingts dernières années, de nombreux systèmes ont vu le jour en améliorant régulièrement les propriétés mécaniques des matériaux a n d’étendre au maximum le champ des indications cliniques. Il est aujourd’hui possible de concevoir des infrastructures zircone allant jusqu’à quatorze éléments et ainsi apporter une solution céramocéramique à tout type d’édentement sur dent ou sur implant. L’aspect mécanique de ces systè- mes a très largement été documenté et leur abilité démontrée, tant sur le plan de leur résistance en fatigue que sur celui de leur biocompatibilité (2).
Pour autant, tous les systèmes céramocé- ramiques sont-ils équivalents au niveau de leurs propriétés optiques et donc de l’apparence naturelle recherchée ? Ces propriétés optiques ne se limitent pas à la couleur de la restauration (luminosité, teinte, saturation). Elles sont directement fonction de la nature du matériau, de son épaisseur, de l’état de surface, du mode d’assem- blage et du type de substrat sous-jacent. L’interprétation optique de l’observateur sera la synthèse de l’interaction de la lumière avec l’ensemble de ces éléments.

NATURE DU MATERIAU CERAMOCERAMIQUE
Lorsque la lumière rencontre la dent naturelle, le rayonnement incident sera partiellement soit transmis, soit absorbé, soit ré échi, soit réfracté sous une couleur et une orientation différentes. À ces caractéristiques de base s’associent les événements optiques simultanés propres à la dent, telles l’opalescence et la uorescence (3).
La dent naturelle est une entité strati ée d’émail et de dentine, deux tissus minéralisés, à la composition et au comportement optique différents. La couche d’émail super cielle très minéralisée est semi-translucide, alors que la couche de dentine sous-jacente, beaucoup plus épaisse, est semi-opaque. L’opalescence est le fait de la dispersion de la lumière par les cristaux d’hydroxyapatite contenus dans l’émail, conférant un effet bleuté aux rayons ré échis et ambré aux rayons transmis.
La uorescence est essentiellement le fait de la dentine, elle est dé nie comme la capacité à absorber une énergie rayonnante et à l’émettre sous la forme d’une longueur d’onde différente. Sous lumière UV, la dent naturelle présente une uorescence bleu mauve caractéristique. Le comportement optique des systèmes céramocéramiques est essentiellement basé sur leur translucidité a n de favoriser une circulation de la lumière dans l’ensemble « dent/restauration » la plus proche possible de celle de la dent naturelle (4). La translucidité dé nit les nuances que l’on rencontre entre l’opacité complète (ex. métal) et la transparence totale (ex. le verre). Cette notion est à mettre directement en rapport avec le type de matériau utilisé, l’épaisseur des matériaux et le nombre de cuissons (5, 6).
La translucidité prend toute sont importance lorsqu’on fait varier le support dentaire sous-jacent (pilier dyschromié, reconstitution coronoradiculaire métallique, pilier implan- taire titane) ( g. 1 et 2). En effet, la connaissance du niveau de translucidité du système permet de rechercher un effet masquant ou au contraire d’aller vers une trans- lucidité extrême capable de véhiculer les rayons incidents au travers de la dent et des tissus marginaux (7, 8, 9, 10). La situation clinique imposera le type de comportement optique à adopter par le choix du bon matériau et de sa bonne épaisseur.
L’opacité totale étant bien entendu à éviter pour ne pas retomber dans les carences esthétiques des systèmes céramométalliques qui empêchent toute pénétration de la lumière, notamment au niveau des zones cervicales et du fait l’obscurcissement des tissus mous péridentaires. ( g. 3). On peut classer les systèmes céramocéramiques en deux grandes catégories : les systèmes translucides et les systèmes semi-translucides.

Les systèmes translucides
Il s’agit entre autres des systèmes suivants : e.max Press, In-ceram Spinell, céramique feldspathique chargée en leucite (Empress I), céramique feldspathique, uoroapatite (e.max Ceram).
Ces systèmes ont une grande capacité à conduire la lumière au travers de la restauration et de la dent qui la supporte. Cela permet d’obtenir un effet optique très proche de celui de la dent naturelle. L’In-ceram Spinell est la céramique la plus translucide du marché devant l’e.max Press, à épaisseur égale bien entendu. L’e.max Press (disilicate de lithium) est disponible avec diffé- rents niveaux de translucidité (HT : High Translucency, LT: Low Translucency, MO: Medium Opacity, HO: Hight Opacity) mais seuls les matériaux HT et LT sont à classer dans la catégorie des matériaux translucides ( g. 4). Les systèmes translucides sont plus sensibles aux variations d’épaisseur que les systèmes semi-translucides et semi- opaques, ainsi le passage d’une épaisseur de 0,4 mm à 0, 8 mm de e.max Press HT induit une diminution de 45 % de sa translucidité alors que le passage d’une épaisseur de Zircone Light Nobel Biocare de 0,4 mm à 0,8 mm ne génère qu’une diminution de 5 % de son niveau de trans- lucidité ( g. 5) (11).

Conséquences cliniques
Les facettes céramiques et les restaurations unitai- res antérieures sur pilier non coloré restent l’indication majeure de ces systèmes translucides. Leur grande capacité à conduire la lumière donnera à la restauration un aspect naturel inégalable ( g. 6). Toutefois, leur utilisa- tion sur un substrat coloré (pilier coloré ou porteur d’une reconstruction métallique) conduira à un échec esthéti- que, de par la présence d’un halo grisâtre visible au tra- vers de la restauration ( g. 7) (9, 12, 13 ,14).
Il est toutefois important de noter que pour les restaurations coronopériphériques, l’épaisseur importante de l’armature (recommandation du fabriquant : 0,8 mm pour l’e.max Press) est à mettre en rapport avec les résultats de certaines céramiques alumineuses ou zircones (ex: Procéra Alumine) à 0,4 mm d’épaisseur. Certes, le niveau de translucidité de celles-ci est légèrement inférieur (d’en- viron 15 %) (15), mais les propriétés mécaniques sont, elles, nettement supérieures (résistance à la exion IPS Empress 350 Mpa, Procera Alumine 700 Mpa et zircone 1100 Mpa) (2). Ce gain de place peut permettre, soit d’être moins délabrant, soit de donner au céramiste un peu plus de liberté sur la strati cation.
Pour les facettes céramiques sur les dents antérieures pulpées, le choix de la vitrocéramique pressée ou de la feldspathique montée sur matériau réfractaire est très étroitement lié aux habitudes de travail du céramiste. Dans la philosophie actuelle d’une dentisterie minimale- ment invasive, il est parfois dif cile d’obtenir des épais- seurs de réduction suf santes pour mettre en place un matériau d’armature et un matériau cosmétique et ce, sans prendre le risque de créer un surcontour incisif ou de rendre monochromatiques les restaurations par une pré- sence trop marquée du matériau d’infrastructure. Pour les restaurations multiples par facettes ou coiffes antérieures, l’utilisation de la vitrocéramique est la plus indiquée et semble plus facile du point de vue de l’utilisation en laboratoire ( g. 8). Cela permet en outre de rester dans le même matériau s’il y a à la fois des facettes et des coiffes à reconstruire dans le sourire. Toutefois, pour les facet- tes (une ou deux restaurations) le gold standard esthéti- que demeure l’utilisation de céramique feldspathique sur matériau réfractaire. En effet, malgré une mise en œuvre de laboratoire dif cile et très technicien dépendante, ce matériau offrira les meilleurs résultats esthétiques, imitant presque parfaitement le comportement optique d’une dent naturelle; l’aspect mécanique à long terme sera quant à lui potentialisé par le collage (4) ( g. 9).

Les systèmes semi-translucides
Il s’agit des céramiques alumineuses frittées puis in l- trées, type In-Ceram Alumina et Zirconia, de la céramique Cerestore, Hicéram, ainsi que de toutes les céramiques zircones issues de la CFAO. On peut ajouter à cette catégorie les vitrocéramiques MO et HO, qui possèdent un certain pouvoir masquant par la diminution de leur niveau de translucidité.
À l’exception de l’In-Ceram Zirconia, qui est presque totalement opaque (16) et de l’In-Ceram Alumine « semi-opaque », les autres systèmes sont « semi-translucides ». ( g. 7, 10 et 11). De façon croissante, l’In-Ceram Alumina® et l’In-Ceram Zirconia® gagnent en opacité avec l’aug- mentation de la résistance mécanique (15, 17). Les trois armatures In-Ceram (Spinell, Alumina, Zircinia) utilisent des verres d’in ltration, choisis en fonction de la teinte de base sélectionnée, in ltrées avec ou sans vide provoquant des effets optiques différenciés.
L’armature alumine Procéra® (0,6 mm) n’est quasiment pas in uencée par la dyschromie du pilier et a donc un bon pouvoir masquant (18) ( g. 12 et 13). Les armatures en matériau Y-TZP sont bien plus translucides que l’armature In-Ceram Zirconia, tout en gardant la possibilité de masquer les piliers présentant des dyschromies (15) ( g. 14). La relative translucidité d’une armature zircone est toutefois très comparable à celle d’une vitrocéramique MO ou HO, conférant à ces matériaux un pouvoir masquant intéressant. Aujourd’hui, quasiment toutes les céramiques à haute résistance sont disponibles avec différents choix de couleur pour les armatures, ce qui facilite leur stratification. Pour tous les systèmes, outre le choix du type d’armature, la maîtrise artisanale de la stratification de la céramique cosmétique conditionne l’aspect naturel de la restauration ( g.15).
Le manque de uorescence du matériau zircone est compensé par l’ajout de terre rare luminophore (europium, terbium, cérium), soit dans la céramique cosmétique (masse dentine), soit au niveau d’un liner de recouvrement de l’armature (19). L’In-Ceram Zirconia représente un cas particulier au comportement optique quasiment opaque très proche de celui du métal. Son armature est très dif cile à masquer par la strati cation du cosmétique sur les dents antérieures peu épaisses (g. 16).

Conséquences cliniques
L’arrivée de la zircone a permis d’élargir au maximum le champ des indications prothétiques, allant de l’élément unitaire jusqu’au bridge de 14 éléments ainsi que la réali- sation de pilier implantaire ( g. 17 et 18). Cette armature semi-translucide permet toutefois une bonne distribution de la lumière, tout en conservant son pouvoir masquant sur d’éventuels piliers colorés ou supportant des reconsti- tutions coronoradiculaires métalliques (20, 21). Les piliers implantaires en zircone ont permis une réelle avancée dans les traitements esthétiques implantaires du secteur antérieur. En plus de leur bonne propriété mécanique et biologique, ils permettent une réelle diffusion de la lumière dans le matériau, ainsi que dans les tissus mous péri- implantaires environnants, ce qui améliore très considé- rablement l’effet naturel recherché ( g. 19 à 23).

EPAISSEURS DE REDUCTION
Celles-ci sont conditionnées par le choix du système et les recommandations minimales données par le fabricant a n de garantir la solidité mécanique de la restauration. Ce facteur devra être analysé avant toute préparation, en tenant compte du projet prothétique. Les préparations seront réalisées avec un contrôle systématique des épaisseurs de réduction par rapport au projet pro- thétique, a n d’être le plus conservateur possible tout en garantissant l’intégration esthétique et fonctionnelle des prothèses. Ce calibrage sera réalisé, soit par l’utilisation de clés en silicone, soit par la réalisation des préparations directement sur le masque résine du projet prothétique. Toujours dans la philosophie d’une dentisterie minimalement invasive, le système idéal sera celui qui offrira les meilleures qualités optiques, une excellente abilité mécanique et une épaisseur minimale a n de préserver au maximum l’organe dentaire. Le comportement optique des céramiques varie en fonction de leur épaisseur, tou- tefois les céramiques translucides restent plus sensibles à ce phénomène que les semi-translucides (22, 23) ( g. 24).

Conséquences cliniques
La mesure, décrite par Chiche et Pinault, de l’épaisseur vestibulolinguale d’une dent antérieure à la jonction des tiers moyen et incisif, est capitale et exige une grande prudence si cette valeur est inférieure à 2,5 mm (24) ( g. 25, 26).
Une préparation minimale de la face palatine peut s’avérer nécessaire pour aménager un espace suf sant en vestibulaire afin de pouvoir positionner le matériau d’armature et son cosmétique sans créer de surcontour inesthétique ou d’hyperfonction du guide incisif. La face palatine de la couronne sera alors presque totalement occupée par le matériau d’armature (25).
Lorsque la situation clinique le permet, il est parfois intéressant de ne pas standardiser les épaisseurs d’armature demandées a n de rechercher un effet plus ou moins masquant sur les dents à restaurer.

ETATS DE SURfACE
En plus de ses propriétés intrinsèques et de son épaisseur, l’état de surface de la céramique joue un rôle important dans l’interprétation optique de l’observateur. L’état de surface de la céramique peut faire varier de façon non négligeable la quantité et l’orientation de la lumière qui est ré échie sur la surface de la restauration. La face vestibulaire d’une incisive centrale est caractérisée par sa macrotexture (succession de formes concaves et convexes) et sa microtexture sous forme de stries souvent horizontales associées à un rendu satiné ou brillant selon les cas ( g. 27).
En denture naturelle, ces caractéristiques de surface sont variables d’un individu à l’autre et évoluent avec l’âge sous différentes actions érosives des muscles périoraux (joues et lèvres) et de la mastication (26, 27).

Conséquences cliniques
La surface de la restauration devra s’inspirer grandement de l’état de surface controlatéral a n de simuler le mieux possible la ré exion lumineuse ( g. 28 et 29). Il est possible de visualiser cet état de surface en frottant sur les faces vestibulaires un papier d’occlusion ( g. 30) ou en appliquant un lm argenté ( g. 31) sur la dent controlatérale du modèle de travail (28). Il est très fréquent de voir au sein d’une même dent des états de surface différents. Les zones convexes sont en général très brillantes alors que les parties concaves, moins soumises au phénomène d’érosion restent plutôt satinées. Cela a pour conséquence d’augmenter la visibilité des lignes de transition de la dent et donc d’accentuer la perception de sa forme. Au même titre, un aspect très brillant et des stries horizontales augmenteront par exemple la sensation de largeur.

MODE D’ASSEMBLAGE
Le mode d’assemblage dépend directement du système utilisé.
Si la céramique possède une phase vitreuse (ex: felds- pathique, vitrocéramique), la survie à long terme peut être obtenue grâce aux phénomènes d’adhérence acquis par mordançage chimique (acide uorhydrique) de cette phase, silanisation et assemblage grâce à un polymère de collage (29-32). Selon Magne (4), le collage apporte une contribution intéressante à la résistance mécanique, la résine de collage permettant de « répartir » les contrain- tes occlusales sur la couronne. De plus, la fermeture des canalicules dentinaires, obtenue après l’application d’un système adhésif, semble être un traitement de choix pour le complexe pulpodentinaire.
Le mordançage par l’acide uorhydrique a peu ou pas d’action sur les autres types d’armatures et ne peut donc pas améliorer l’adhérence de l’interface résine adhésive/ restauration. Tout assemblage utilisant des ciments adhé- sifs (CVI avec adjonction de résine, composites modi és par adjonction de polyacides, résines) peut être choisi avec des résultats cliniques très satisfaisants.
Différents matériaux sont à notre disposition:
• les verres ionomères renforcés à la résine (CVIMAR), • les résines 4 Meta (ex: Super Bond C&B18),
• les résines composites à base de MDP (ex : Panavia®), • les matériaux composites automordançants (ex: RelyXTM Uni-Cem®).

Conséquences cliniques
L’influence de la couleur de l’agent d’assemblage sur le résultat global est estimée entre 10 % et 15 % pour les systèmes translucides (33). Sur des épaisseurs de 60μm de ces différentes colles représentant le joint dento pro- thétique moyen pour les systèmes céramocéramiques, aucune différence de couleur n’a pu être observée. Il parait dans tous les cas illusoire de vouloir modi er la teinte d’une restauration par l’utilisation d’un agent de xation de couleur variable. Pour autant, cette in uence sera plus significative pour les matériaux céramiques très translucides (In-Ceram Spinell et e-max Press HT).

TYPES DE SUPPORT
Le type de support est le dernier facteur à pouvoir influencer la perception optique d’une restauration (34, 35, 36). En fonction du système utilisé et de son épaisseur, des effets masquants ou translucides seront obtenus. La translucidité ou l’opacité de l’armature peut être utilisée comme un atout face à la situation clinique. Dans le cas de piliers pulpés ou sans dyschromie, l’utilisation d’une armature translucide est un avantage a n de permettre la diffusion de la lumière dans la dent et les tissus marginaux. A contrario, un pilier coloré ( g. 32, 33) (dyschromie radiculaire et/ou faux moignon métallique) nécessite une armature moins translucide a n de supprimer toute in uence défavorable du substrat sur le résultat esthétique nal. Chaque fois que le délabrement radiculaire le permet (au moins 1 mm de dentine périphérique résiduelle), il faut privilégier une reconstitution corono-radiculaire esthétique collée (composite + bre de verre) a n de favoriser la circulation de la lumière ( g. 34). Il est en outre intéressant d’utiliser un matériau de reconstitution à la uorescence proche de celle de la dentine naturelle, a n de favoriser le biomimétisme ( g. 35). En n, en présence d’une dyschromie radiculaire associée à un parodonte n, un épaississement des tissus marginaux sera nécessaire a n d’éviter toute in uence de la couleur radiculaire sur l’apparence naturelle des tissus gingivaux (37). Il est primordial d’adapter le système céramique utilisé au type de support et non l’inverse, a n de ne pas dépasser les indications cliniques de certaines reconstitutions coronoradiculaires esthétiques (38). Dans le secteur antérieur implantaire, l’utilisation des piliers en zircone est aujourd’hui systématique. En plus de leur parfaite intégration biologique, ils garantissent une bonne circulation de la lumière au travers de la restauration, mais également au niveau du parodonte marginal. La lumière peut ainsi être diffusée dans la zone transgingivale, sans l’apparition de grisé caractéristique des piliers implantaires métalliques ( g. 36).

CONCLUSION
Une très bonne connaissance des propriétés optiques et de la résistance mécanique des différents systèmes céramocéramiques est fondamentale pour indiquer leur bonne utilisation en fonction de la situation clinique (tableau I et II). Le talent du céramiste dans la maîtrise de la technique de strati cation et du rendu des états de surface reste néanmoins le facteur clé de réussite de toute restauration esthétique en céramique.

Abstract
OPTICAL PROPERTIES OF FULL CERAMIC RESTORATIONS
Numerous full ceramic systems have been developed during the past 10 years. The constant improvement of mechanical properties of these materials has enabled us to enlarge their field of clinical indications. However, all of the systems do not possess the same optical properties. These properties are not limited to the color of the restorations (luminosity, shade, saturation), and are directly a function of the type of material, its thickness, its surface state, the method of assembly and the type of adjacent substrate. The observer’s optical interpretation will be derived from the synthesis of the interaction of light with all of these elements.

RESUMEN
PROPIEDADES óPTICAS
DE LAS RESTAURACIONES ENTERAMENTE EN CERáMICA
En los últimos 10 años han aparecido numerosos sistemas ceramocerámicos. El constante mejoramiento de las propiedades mecánicas de los materiales ha permitido extender el campo de las indicaciones clínicas. Sin embargo, todos los sistemas no poseen propiedades ópticas equivalentes. Estas propiedades no se limitan al color de las restauraciones (luminosidad, color, saturación) y dependen directamente de la naturaleza del material, de su espesor, de su estado de super cie, del modo de ensamblaje y del tipo de sustrato subyacente. La interpretación óptica del observador será la síntesis de la interacción de la luz con el conjunto de estos elementos.

Chirurgien dentiste à Marseille, le Docteur Patrice Margossian est spécialisé dans les reconstructions osseuses et gingivales (greffes) et l’Implantologie orale. Il maîtrise notamment les techniques d’extraction, implantation et mise en charge immédiate.

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