Une étude préclinique comparant un seul

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 862 (2023) Citer cet article

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Récemment, les implants à double racine ont été étudiés à l'aide de la technologie d'impression 3D. Ici, nous avons étudié la capacité d'amortissement, les analyses tomographiques micro-calculées (micro-CT) et histologiques des implants imprimés en 3D à double racine par rapport aux implants imprimés en 3D à racine unique. Des implants imprimés en 3D à racine simple et double ont été fabriqués et placés des deux côtés des troisième et quatrième prémolaires mandibulaires chez quatre chiens beagle. La capacité d'amortissement a été mesurée et des radiographies périapicales ont été prises toutes les 2 semaines pendant 12 semaines. Le volume osseux/volume tissulaire (BV/TV) et la densité minérale osseuse (DMO) autour des implants ont été mesurés par micro-CT. Le contact os-implant (BIC) et l'occupation de la fraction osseuse (BAFO) ont été mesurés dans des échantillons histologiques. Les valeurs de stabilité des implants entre les groupes n'étaient pas significativement différentes, sauf à 4 et 12 semaines. Les modifications osseuses marginales étaient similaires dans les zones mésiales et distales entre les groupes. Les valeurs BV/TV et BMD des implants imprimés en 3D à double racine n'ont montré aucune différence statistique par analyse micro-CT, mais les implants imprimés en 3D à double racine ont montré des valeurs BIC et BAFO inférieures grâce à l'analyse histomorphométrique par rapport aux implants imprimés en 3D à racine unique. Par rapport aux implants à racine unique, les implants à double racine imprimés en 3D ont démontré une stabilité et un remodelage osseux comparables autour des appareils, mais la perte osseuse statistiquement significative dans la zone de la furcation reste problématique.

Avec l'augmentation récente de la population âgée, le nombre de personnes nécessitant une réhabilitation dentaire dans les zones édentées augmente également1. La recherche sur les conceptions, les matériaux et les techniques d'implants a prospéré au cours des dernières décennies, et de telles avancées ont conduit à un taux de survie des implants d'environ 95 % selon des observations cliniques sur 10 ans2,3,4,5. À partir de ces preuves, les implants dentaires sont considérés comme une option idéale pour restaurer fonctionnellement et esthétiquement les zones dentaires manquantes. Cependant, les implants dentaires conventionnels sont quelque peu en décalage avec les stratégies de traitement spécifiques au patient, nécessitant des procédures chirurgicales supplémentaires, telles que le forage ou la greffe osseuse.

Divers efforts ont été déployés pour mettre en œuvre des implants analogues de racine afin de fournir un traitement dentaire spécifique au patient. La première tentative d'application d'un implant analogue de racine spécifique au patient a été faite par Hodosh et al. en 19696. Ils ont rapporté que des fibres collagènes du ligament parodontal s'inséraient dans l'implant ; cependant, lorsqu'elle est interprétée sur la base des connaissances histologiques actuelles, l'ostéointégration a échoué et a été considérée comme fibrointégrée7. Comme le matériau est passé du polyméthacrylate au titane, la fabrication d'implants analogues de racine est devenue possible, et de nombreuses études ont rapporté des résultats précliniques et cliniques réussis d'implants analogues de racine7.

Avec l'avancée des technologies et des matériaux numériques, la fabrication élaborée d'implants personnalisés imprimés en 3D est devenue possible8,9,10. Grâce au développement de la tomodensitométrie (TDM) à faisceau conique, de la numérisation orale et des logiciels de conception assistée par ordinateur, des structures d'implant personnalisées imprimées en 3D peuvent être manipulées et ensuite fabriquées avec la fabrication additive. Un grand nombre d'études ont rapporté des implants imprimés en 3D affichant une ostéointégration réussie et une bonne biocompatibilité in vivo11,12,13. En termes de matériau, l'échantillon de Ti-6Al-4V sablé et imprimé en 3D avait des propriétés biologiques similaires en termes de nombre de cellules adhérentes, d'intensité de vinculine, d'expression de gènes ostéogéniques et de biominéralisation à celles de l'homologue découpé à la machine, indiquant l'utilité potentielle de la technologie d'impression 3D dans l'implant dentaire14. Des études in vitro d'implants Ti – 6Al – 4V imprimés en 3D ont également révélé qu'il n'y avait aucun effet nocif ou indésirable sur la prolifération ou la propagation des cellules, ce qui indique qu'il est biocompatible. Comme prévu, les implants micro/nano-structurés de surface ont surpassé les implants polis en termes de différenciation ostéogénique au niveau des protéines et des gènes13. De plus, Shaoki et al. ont démontré que les implants imprimés en 3D avaient des valeurs BV/TV et des rapports BIC similaires à ceux des implants usinés, même si l'adhésion cellulaire, la différenciation des ostéoblastes et le couple de retrait étaient plus élevés sur les premiers15.

Des implants imprimés en 3D avec plusieurs racines dans la région postérieure ont été proposés comme alternative pour atténuer les complications mécaniques des implants conventionnels et des procédures régénératives. Récemment, nous avons étudié des implants à double racine imprimés en 3D conçus sous un flux de travail numérique avec des données numériques, des logiciels et fabriqués avec une machine de frittage laser direct de métal utilisant de la poudre Ti-6Al-4V in vivo16. À partir de cette étude, nous avons constaté que la macroconception d'un implant imprimé en 3D avec une rainure a un effet positif significatif sur la stabilité secondaire de l'implant.

Cependant, une particularité a été trouvée en ce que les changements osseux marginaux dans la zone de la furcation étaient plus importants que ceux dans les zones mésiales ou distales pour les implants imprimés en 3D de type treillis. Comme il est difficile d'effectuer un auto-nettoyage quotidien des dents atteintes de furcation, l'accumulation bactérienne progresse continuellement et le pronostic à long terme des dents ne peut être garanti17. Par conséquent, avant de mettre en œuvre des implants à double racine dans des situations cliniques, il est nécessaire d'étudier le résultat des implants à double racine impliquant une furcation et d'examiner si des conditions parodontales saines peuvent être garanties par rapport aux implants à racine unique.

Par conséquent, le but de cette étude est d'étudier les modifications osseuses marginales des implants imprimés en 3D à double racine utilisant de la poudre Ti – 6Al – 4V par rapport aux implants imprimés en 3D à racine unique, en plus de la stabilité de l'implant et des analyses micro-CT et histologiques.

Toutes les méthodes de cette expérimentation animale ont été réalisées conformément aux principes des 3R (remplacement, réduction et raffinement) et à deux lois majeures en Corée, à savoir la loi sur la protection des animaux établie par le ministère de l'Agriculture, de l'Alimentation et des Affaires rurales, et la loi sur les animaux de laboratoire établie par le ministère de la Sécurité alimentaire et pharmaceutique. L'expérimentation animale a été évaluée et autorisée par le Comité institutionnel de protection et d'utilisation des animaux de l'Université nationale de Séoul (IACUC ; approbation n° SNU-210115-–1) et réalisée conformément aux lignes directrices de la recherche animale : rapports d'expériences in vivo (ARRIVE). L'étude comprenait quatre chiens beagle mâles âgés d'un an, pesant environ 10 à 12 kg. Le manuscrit a été rédigé conformément aux directives ARRIVE. La chronologie de cette étude est présentée dans la Fig. 1.

Photographie clinique et radiographique d'un implant imprimé en 3D à une ou deux racines. Tous les capuchons de protection ont été retirés 2 semaines après la pose de l'implant pour le contrôle de la plaque et les mesures de stabilité de l'implant. Il n'y avait aucun signe clinique d'inflammation péri-implantaire, y compris rougeur, saignement spontané, gonflement ou ulcération. Les photos cliniques et radiographiques ont été prises au moment de la pose de l'implant et 2, 4, 6, 8, 10, 12 semaines après la pose de l'implant.

Le processus de fabrication des implants imprimés en 3D a été mené selon une étude précédente16. En bref, les ensembles de données CT de la mandibule ont été obtenus à l'aide d'un scanner CT (GE, Boston, États-Unis) et ont été importés dans un logiciel de reconstruction 3D (Materialise, Louvain, Belgique) via le format Digital Imaging and Communications in Medicine. Les deux côtés des troisième et quatrième prémolaires mandibulaires ont été virtuellement extraits et isolés sous forme de fichier de stéréolithographie (STL) avec le logiciel. Le fichier STL a été transféré dans un logiciel (Materialise) pour fabriquer des implants 3D à racine unique à la racine distale de la troisième zone prémolaire et des implants à double racine à la quatrième zone prémolaire (Fig. 1) avec une machine de frittage laser direct de métal utilisant de la poudre Ti – 6Al – 4V via Dentium Build Processor 1.4.7 (Dentium, Séoul, Corée) alimenté par KETI Slicing Engine. L'implant à racine unique et la racine mésiale des implants à double racine ont été fabriqués pour être 2 mm plus longs que les dents correspondantes avec une rainure pour obtenir une stabilité primaire. Les implants étaient marqués de chiffres et de lettres dans la partie supérieure pour désigner les animaux et les emplacements. Les dimensions des racines des implants imprimés en 3D étaient différentes pour chaque dent, mais le pilier a été fabriqué avec une taille constante. Après un traitement de surface par sablage à gros grains et mordançage à l'acide (SLA) selon une étude précédente, les implants imprimés en 3D ont été stérilisés à l'aide d'une irradiation aux rayons gamma, qui émet une lumière à courte longueur d'onde à partir d'un isotope radioactif au cobalt-60 (60Co). Un guide chirurgical et des forets pour effectuer des ostéotomies au niveau des racines mésiales des sites prévus ont été fabriqués à l'aide d'une imprimante 3D à traitement numérique de la lumière (DLP) (Dental 3DPrinter-P, Dentium, Séoul, Corée) à l'aide du matériau Guide chirurgical (DG-1). Le capuchon protecteur a été fabriqué avec un polymère d'une épaisseur de 1 mm pour minimiser la charge sur l'implant (DG-1, Hephzibah, Inchon, Corée).

Les animaux ont été anesthésiés par un vétérinaire à l'aide d'injections intraveineuses de tilétamine/zolazépam (5 mg/kg, Virbac, Carros, France), de xylazine (2,3 mg/kg, Bayer Korea, Ansan, Corée) et de 0,05 mg/kg de sulfate d'atropine pour la chirurgie. Une anesthésie locale complémentaire a été injectée dans la région des troisième et quatrième prémolaires mandibulaires avec du chlorhydrate de lidocaïne à 2 % avec de l'épinéphrine (1:1 000 000, Huons, Seongnam, Corée). Les troisième et quatrième prémolaires ont été hémisectionnées avec une fraise à fissure diamantée dans le sens bucco-lingual des dents et extraites de manière atraumatique avec un élévateur et des pinces sans réflexion de lambeau. La partie apicale de l'alvéole d'extraction a été préparée à l'aide d'une perceuse de 2,3 mm avec une pièce à main motorisée (EXPERTsurg LUX, KaVo, Warthausen, Allemagne) pour être 2 mm plus longue que la racine correspondante pour l'implant imprimé en 3D à racine unique et la racine mésiale pour l'implant imprimé en 3D à double racine. Les têtes d'implants imprimées en 3D ont été directement taraudées à l'aide d'un maillet chirurgical. Le capuchon protecteur a été fixé aux dents adjacentes à l'aide d'un ciment verre ionomère modifié à la résine (GC FujiCEM2, Tokyo, Japon).

Un antibiotique (céfazoline, 20 mg/kg, Chongkundang Pharm., Séoul, Corée) et un analgésique (chlorhydrate de tramadol, 5 mg/kg, Samsung Pharm., Hwaseong, Corée) ont été injectés par voie intraveineuse après la chirurgie pour soulager la douleur et l'inflammation postopératoires. Pendant 3 jours après la chirurgie, des antibiotiques et des analgésiques ont été administrés en mélange avec l'alimentation des animaux. Afin d'éviter toute pression mécanique susceptible d'entraver la cicatrisation des plaies, une alimentation molle a été administrée pendant un mois. Les sites chirurgicaux ont été inspectés toutes les 2 semaines et rincés avec une solution de gluconate de chlorhexidine à 0,12 % (Hexamedine, Bukwang Pharm., Séoul, Corée).

Sur la base d'une étude précédente11,16,18, une analyse de la capacité d'amortissement (Anycheck, Neobiotech, Séoul, Corée) a été réalisée lors de la pose de l'implant et toutes les deux semaines après jusqu'à 12 semaines pour mesurer la stabilité de l'implant. Les mesures ont été prises cinq fois du côté vestibulaire de chaque implant, et la valeur moyenne a été considérée comme représentative.

Le niveau osseux marginal a été mesuré avec des radiographies périapicales prises lors de la pose de l'implant, 6 semaines et 12 semaines suivies de la pose de l'implant. La mesure a été effectuée aux sites mésiaux et distaux de chaque implant et aux sites intermédiaires dans le cas des implants à double racine. La perte osseuse marginale mésiale et distale à 6 semaines et 12 semaines a été comparée entre les deux groupes d'implants imprimés en 3D. La perte osseuse marginale des implants imprimés en 3D à double racine à 6 et 12 semaines a été comparée entre les sites mésiaux, moyens et distaux.

Les animaux ont été sacrifiés 12 semaines après la pose de l'implant avec du chlorure de potassium (75 mg/kg, Jeil Pharm., Daegu, Corée). La biopsie en bloc de chaque site expérimental a été récoltée pour micro-CT et préparation histologique. Le scan a été réalisé à une énergie de 60 kV, une intensité de 167 μA et une résolution de 13,3 μm à l'aide d'un filtre en aluminium de 0,5 mm et d'un micro-CT tridimensionnel (SkyScan 1172, SkyScan, Aartselaar, Belgique). Les données ont été reconstruites avec le logiciel du fabricant (DataViewer 1.5.2.4 version 64 bits, Bruker micro-CT, Skyscan, Kontich, Belgique) et analysées quantitativement avec CTAn (Bruker-CT, Kontich, Belgique). Sur la base d'une étude précédente16, le volume d'intérêt (VOI) a été défini sur une bande circulaire de 190 μm s'étendant de 60 à 2250 μm à partir de la surface de l'implant de chaque racine, limitant 1 mm à 4 mm au-dessus de l'apex de la fixation.

Après 1 semaine dans une solution fixatrice contenant 10 % de tampon formol neutre, les coupes de tissu ont été déshydratées dans une série de solutions d'éthanol. Ensuite, les échantillons ont été inclus dans du méthacrylate (Technovit 7200, Heraeus Kulzer, Hanau, Allemagne). Les coupes mésiodistales centrales ont été préparées et polies à environ 45 ± 5 μm et colorées au trichrome de Goldner.

Les lames histologiques ont été stockées sous forme d'images numériques après numérisation avec Panoramic 250 Flash III (3DHISTECH, Budapest, Hongrie). La région d'intérêt (ROI) a été sélectionnée de 1 à 4 mm au-dessus de l'apex du dispositif à l'aide d'un programme d'analyse d'images de diapositives assisté par ordinateur (CaseViewer 2.2; 3DHISTECH Ltd., Budapest, Hongrie). Comme décrit dans une étude précédente16, le contact os-implant (BIC) et l'occupation de la fraction de surface osseuse (BAFO) ont été mesurés à partir de chaque implant imprimé en 3D.

Un calcul de la taille de l'échantillon n'a pas été effectué en raison de la nature pilote de l'étude. Toutes les données des deux types d'implants imprimés en 3D sont présentées sous forme de moyennes ± SD. Une ANOVA à deux facteurs (type d'implant et période de temps) a été réalisée, et le test de comparaisons multiples de Sidak a été effectué pour la stabilité de l'implant et les modifications osseuses marginales. Un test t non apparié a été effectué dans l'analyse micro-CT. En raison de l'absence de réussite au test de normalité, le test Mann‒Whitney a été effectué pour BIC et BAFO.

Tous les implants à racine simple et double ont survécu (Fig. 1). Il n'y avait aucun signe clinique d'inflammation péri-implantaire, y compris rougeur, saignement spontané, gonflement ou ulcération. Tous les capuchons de protection ont été retirés 2 semaines après l'installation de l'implant, comme décrit dans une étude précédente16.

Les valeurs de stabilité de l'implant sont présentées sur la Fig. 2. La valeur de stabilité de l'implant des implants imprimés en 3D à racine unique était de 72,53 ± 3,38 au moment de la chirurgie implantaire et de 70,83 ± 3,63, 70,60 ± 0,89, 71,73 ± 4,16, 73,73 ± 2,79, 72,93 ± 2,04 et 72,60 ± 1 .46 toutes les 2 semaines jusqu'à 12 semaines après la pose de l'implant. La valeur de stabilité de l'implant des implants imprimés en 3D à double racine était de 75,71 ± 2,03 lors de la pose de l'implant et de 73,97 ± 3,24, 72,92 ± 1,65, 74,51 ± 1,81, 73,65 ± 1,80, 74,20 ± 2,15, 75,54 ± 0,96 à 2 semaines après jusqu'à 12 semaines après l'implantation placement. Il n'y avait pas de différences significatives au sein du groupe à chaque instant, mais des différences statistiquement significatives ont été observées entre les implants à racine simple et double à 4 et 12 semaines (p = 0,0143 et 0,0320).

Valeurs du test de stabilité d'implant (IST) d'implants imprimés en 3D à une ou deux racines. Les valeurs IST étaient significativement plus élevées pour les implants imprimés en 3D à double racine à 4 et 12 semaines que pour les implants imprimés en 3D à racine unique, comme le montre le test de comparaison multiple de Sidak (p = 0,0143, p = 0,0320). Il n'y avait pas de différences significatives au sein du groupe à chaque instant.

Les pertes osseuses marginales au niveau des sites mésiaux des implants imprimés en 3D à racine simple et double étaient de 0,85 ± 0,45 mm et 1,06 ± 0,95 mm, respectivement, à 6 semaines. Ces valeurs étaient de 1,17 ± 1,00 mm et 1,24 ± 1,30 mm, respectivement, à 12 semaines. Aucune différence significative n'a été observée en termes de type d'implant ou de moment (Fig. 3a). Les pertes osseuses marginales aux sites distaux des implants imprimés en 3D à racine simple et double étaient de 1,33 ± 0,94 mm et 1,30 ± 0,99 mm à 6 semaines, respectivement. Les valeurs étaient de 1,70 ± 1,68 mm et 1,42 ± 0,99 mm à 12 semaines. Aucune différence significative n'a été observée en termes de type d'implant ou de moment (Fig. 3b).

Changements radiographiques (a) perte osseuse mésiale dans un implant imprimé en 3D à racine simple et double à 6 et 12 semaines (b) perte osseuse distale dans un implant imprimé en 3D à racine simple et double à 6 et 12 semaines (c) Perte osseuse mésiale, moyenne et distale dans un implant imprimé en 3D à double racine à 6 et 12 semaines. Les astérisques (*) indiquent une différence statistiquement significative dans la perte osseuse marginale dans la zone médiane par rapport aux zones mésiales et distales à 6 semaines et 12 semaines. 3D : 3 dimensions.

Les pertes osseuses marginales aux sites mésial, moyen et distal des implants imprimés en 3D à double racine à 6 semaines étaient de 1,06 ± 0,95 mm, 2,55 ± 0,50 mm et 1,30 ± 0,99 mm, respectivement. Les pertes osseuses marginales aux sites mésial, moyen et distal des implants imprimés en 3D à double racine à 12 semaines étaient de 1,24 ± 1,30 mm, 3,00 ± 0,85 mm et 1,42 ± 0,99 mm, respectivement. La perte osseuse marginale au niveau du site médian de l'implant imprimé en 3D à double racine à chaque instant a montré des valeurs plus élevées que celle aux sites mésial et distal de l'implant imprimé en 3D à double racine (Fig. 3c).

Les résultats de l'analyse micro-CT sont décrits à la Fig. 4. Les valeurs BV/TV des implants imprimés en 3D à racine unique et à double racine étaient de 67,11 ± 13,05 % et 60,76 ± 5,43 %, respectivement, ne montrant aucune différence statistiquement significative. Les densités minérales osseuses des implants imprimés en 3D à racine unique et à double racine étaient de 1,11 ± 0,23 g mm−3 et 1,02 ± 0,08 g mm−3, respectivement, ne montrant aucune différence statistiquement significative.

Tomographie micro-calculée représentative (a) et analyse (b, c). (a) Les zones grises et vertes indiquent respectivement les implants VOI et imprimés en 3D. La DMO et la BV/TV ont été mesurées dans la zone grise. (b) Le BV/TV des implants imprimés en 3D à racine unique et à racines multiples était de 67,11 ± 13,05 % et 60,76 ± 5,43 %, respectivement, ne montrant aucune différence statistiquement significative. (c) La densité minérale osseuse des implants imprimés en 3D à racine unique et à racines multiples était de 1,11 ± 0,23 g mm−3 et 1,02 ± 0,08 g mm−3, respectivement, ne montrant aucune différence statistiquement significative. CT : tomodensitométrie, VOI : volume d'intérêt, 3D : 3 dimensions, DMO : densité minérale osseuse, BV/TV : volume osseux/volume tissulaire.

Les huit implants imprimés en 3D à racine unique et huit à double racine ont survécu. Il n'y avait pas de signes inflammatoires spécifiques. Une perte osseuse marginale aux sites mésiaux et distaux a été observée dans les deux groupes sans différence significative. Un modèle de perte osseuse marginale au niveau de la zone de furcation a été observé pour les implants imprimés en 3D à double racine.

Les résultats de l'analyse micro-CT sont décrits à la Fig. 5. Les valeurs BIC pour les implants imprimés en 3D à racine unique et à double racine étaient significativement différentes (75,87 % ± 6,32 % et 64,18 ± 5,23 %, respectivement, p = 0,0070). Les valeurs BAFO étaient significativement différentes (p = 0,0104) pour les implants imprimés en 3D à racine unique et à double racine (64,88 ± 14,37 % et 45,81 ± 9,01 %, respectivement).

Représentatif de la vue histologique (a, b) et de l'analyse (b, d). (a) Vue histomorphométrique d'un implant imprimé en 3D à double racine. Notez la résorption osseuse dans la zone de la furcation. (b) Vue histomorphométrique d'un implant imprimé en 3D à racine unique (c) Le BIC dans les implants imprimés en 3D à racine unique et à racines multiples présentait une différence statistiquement significative (75,87 % ± 6,32 % et 64,18 ± 5,23 %, respectivement, p = 0,0070) (d) Le BAFO était statistiquement significativement différent (p = 0,0104) dans l'impression 3D à racine unique et à racines multiples implants dentaires (64,88 ± 14,37 % et 45,81 ± 9,01 %, respectivement). 3D : tridimensionnel, BIC : contact os-implant, BAFO : occupation de la fraction de surface osseuse.

Cette étude a comparé la stabilité de l'implant, la perte osseuse marginale, les valeurs BV/TV, BMD, BIC et BAFO d'implants imprimés en 3D à racine simple et double utilisant de la poudre de Ti-6Al-4V par micro-CT, analyses histologiques et histomorphométriques. Les implants imprimés en 3D à double racine ont montré (i) une plus grande stabilité de l'implant, ce qui était statistiquement significatif à 4 et 12 semaines ; (ii) une perte osseuse marginale comparable dans la zone proximale mais une perte osseuse marginale statistiquement plus importante dans la zone médiane ; (iii) pas de valeurs significativement différentes de BV/TV et de BMD par le biais d'analyses micro-CT ; et (iv) des valeurs BIC et BAFO significativement plus faibles grâce à des analyses histomorphométriques par rapport aux implants imprimés en 3D à racine unique.

La technologie d'impression 3D utilisant Ti–6Al–4V a suscité un intérêt accru dans la dentisterie implantaire ces dernières années. Malgré sa demande importante, la fabrication d'un implant Ti6Al4V est difficile en raison de sa faible conductivité thermique16, de sa tendance à l'écrouissage17,18 et de sa réactivité chimique agressive à l'oxygène19. La technique de fabrication conventionnelle Ti – 6Al – 4V repose sur le forgeage, le moulage et le laminage de matières premières en vrac, suivis d'un usinage ultérieur aux formes et dimensions finales; cependant, ces processus produisent invariablement des déchets de matériaux importants, des coûts de fabrication élevés et des délais de livraison prolongés20,21. Dans de tels cas, la fabrication additive (AM), une technique d'impression 3D moderne qui crée des structures de forme quasi nettes directement à partir de modèles CAO en ajoutant des matériaux couche par couche, offre sa capacité avantageuse pour la production de produits Ti–6Al–4V avec une complexité géométrique. Par conséquent, en raison de sa conception libre, de sa personnalisation en une seule pièce et de sa grande efficacité de processus répondant aux besoins urgents du domaine biomédical, les applications cliniques de l'impression 3D ont piqué ces dernières années13.

Des conceptions individualisées peuvent être créées à l'aide de la méthode de fabrication additive, et avec des ajustements de macroconception et des traitements de surface, la faisabilité de l'utilisation d'implants imprimés en 3D a été étudiée12,19,20. Cependant, les preuves des avantages et des inconvénients des implants imprimés en 3D à double racine par rapport aux implants imprimés en 3D à racine unique sont limitées. Cette étude a révélé que les implants imprimés en 3D à double racine ont une stabilité d'implant comparable, mais une plus grande perte osseuse marginale due à la zone de furcation par rapport aux implants imprimés en 3D à racine unique.

Les valeurs de stabilité des implants à 4 et 12 semaines des implants à double racine ont montré des valeurs plus élevées par rapport à celles des implants à racine unique. La plupart des valeurs de stabilité des implants étaient supérieures à 70, indiquant que l'implant était cliniquement stable pour la charge fonctionnelle. Les résultats positifs des deux groupes à tout moment pourraient provenir de leur structure de rainure, qui a entraîné une survie et une stabilité élevées de l'implant en tant que structure de macrorétention pour les implants imprimés en 3D de type treillis dans une étude précédente16. Les valeurs avaient tendance à être réduites à 2 et 4 semaines pour chaque groupe, bien que cela ne soit pas statistiquement significatif au sein des groupes. Cette tendance reflète la baisse de stabilité, qui se traduit par la plus faible valeur de stabilité de l'implant au début de la période de cicatrisation, comme indiqué dans plusieurs études21,22,23. Comme dans les études précédentes, la différence dans la valeur de stabilité de l'implant selon la conception de l'implant semble être la plus évidente au moment de cette baisse de stabilité16,21,22,23. Les valeurs de stabilité plus élevées à 4 semaines sont probablement dues à l'effet supplémentaire de la structure à double racine sur la stabilité de l'implant.

Dans les évaluations radiographiques, les implants imprimés en 3D à racine simple et double affichaient des valeurs de perte osseuse marginale similaires aux sites mésiaux et distaux, quels que soient le type d'implant et le moment. Pour les implants imprimés en 3D à double racine, une perte osseuse marginale significativement plus élevée a été observée au niveau de la zone de furcation (au milieu) à chaque instant. Ce résultat peut s'expliquer par des études antérieures montrant qu'une distance inter-implant étroite (inférieure à 3 mm) entraînait une perte osseuse marginale24. Une étude antérieure a démontré qu'une augmentation de l'espace disponible pour l'infiltrat cellulaire inflammatoire peut réduire la perte osseuse marginale25. Dans notre étude, la distance inter-radiculaire était étroite dans la zone supérieure car les implants imprimés en 3D reflétaient au maximum la forme des dents avec leur morphologie effilée. Pris ensemble, ces résultats montrent qu'un espace étroit entre les racines dans la zone supérieure semble entraîner une perte osseuse marginale dans la zone de la furcation.

Selon les normes acceptées pour évaluer la survie et le succès des implants, le changement du niveau de l'os marginal au cours de la première année devrait être inférieur à 1,5 mm, et ce concept est largement accepté26. L'examen systématique et la méta-analyse de Ragucci et al.27 ont évalué la perte osseuse marginale dans les implants placés immédiatement dans l'alvéole d'extraction dans les zones molaires, y compris les données de 372 implants dans 11 études. La perte osseuse marginale a été estimée à 1,29 ± 0,24 mm sur une période de suivi de plus d'un an avec un IC à 95 % (0,81–1,76). Bien qu'il existe des différences dans la conception de l'étude, le sujet de l'étude et le matériau de l'implant, la perte osseuse marginale trouvée dans les implants imprimés en 3D à racine unique de l'étude actuelle (1,17 ± 1,00 mm en mésial et 1,24 ± 1,30 mm en zone distale) est comparable à celle des études précédentes. La perte osseuse marginale dans les implants imprimés en 3D à double racine montre également des valeurs de perte osseuse marginale comparables au niveau des sites mésiaux et distaux à 12 semaines (1,24 ± 1,30 mm et 1,42 ± 0,99 mm, respectivement), mais la valeur était statistiquement significativement plus élevée au niveau du site médian (3,00 ± 0,85 mm).

Dans les analyses micro-CT, les valeurs BV/TV et BMD des implants imprimés en 3D à racine unique et à double racine ne différaient pas significativement. Par conséquent, il semble que la quantité et la densité de l'os autour des implants imprimés en 3D ne soient pas affectées par le nombre de racines des implants imprimés en 3D. La morphologie de la fixation de l'implant ne semble pas affecter la cicatrisation osseuse péri-implantaire lorsqu'un implant avec la surface appropriée pour l'ostéointégration est maintenu stable. Ces résultats corroborent que la poudre Ti–6Al–4 V est un matériau biocompatible qui convient aux implants dentaires imprimés en 3D. Ce résultat est conforme à notre étude précédente dans laquelle les implants fabriqués avec les mêmes matériaux présentaient des valeurs BV/TV et DMO comparables16.

Dans les analyses histomorphométriques, les valeurs BIC et BAFO étaient statistiquement plus faibles pour les implants imprimés en 3D à double racine que pour les implants 3D à racine unique. Cela peut probablement s'expliquer par le schéma dans lequel la zone de furcation des implants à double racine présentait une résorption osseuse interradiculaire significative. Étant donné que BIC et BAFO se réfèrent à la quantité ou au pourcentage de surface implantaire en contact avec l'os, les valeurs sont inévitablement inférieures à celles des implants à racine unique, qui n'ont pas l'inconvénient de la furcation. Bien que la conception d'implants avec plusieurs racines dans les régions postérieures ait été suggérée pour réduire les complications mécaniques des implants conventionnels, le résultat des zones impliquées par la furcation reste énigmatique.

Dans cette étude, les conditions de chargement prothétique avec des implants imprimés en 3D ont été analysées uniquement jusqu'à l'étape d'installation de l'implant, et non dans les conditions de chargement prothétique. Cependant, l'occlusion est l'un des facteurs les plus importants affectant les tissus durs péri-implantaires et le succès de l'implantation. En réponse au stress mécanique, l'occlusion peut avoir un impact sur le remodelage des tissus durs péri-implantaires. De ce point de vue, les études futures devraient intégrer des conditions complètes pour évaluer la stabilité fonctionnelle.

Une autre limite de cette étude est la méthode d'installation des implants en raison de la forme des implants à double racine. L'implant imprimé en 3D à double racine a été incorporé pour atténuer les complications mécaniques des implants conventionnels et des procédures de régénération, mais la méthode de taraudage de l'implant à double racine divergente à l'aide d'un maillet chirurgical peut augmenter la tension dans l'os. Bien que des racines divergentes répartissent la force occlusale, la nature de la forme de la racine divergente est un obstacle lors de la mise en place de la fixation dans l'os. De plus, ce processus de mise en place de l'implant gêne le positionnement précis de la fixture en apicocoron et en buccolingual, puisque le vecteur et la force de tapotement ne peuvent pas être contrôlés avec précision. D'autres études devraient étudier l'effet de la frappe d'implants 3D dans l'os alvéolaire et les erreurs possibles dérivées du processus.

Dans les limites de cette étude préclinique, les implants à double racine imprimés en 3D ont montré une stabilité, une perte osseuse marginale proximale, des valeurs BV/TV et DMO comparables à celles des implants à racine unique. Cependant, les implants à double racine ont démontré une perte osseuse marginale significative dans la zone de la furcation et des valeurs BIC et BAFO inférieures à celles des implants à racine unique.

Les ensembles de données utilisés et/ou analysés au cours de la présente étude sont disponibles auprès des auteurs correspondants sur demande raisonnable.

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Département de parodontologie et Institut de recherche dentaire, École de médecine dentaire, Université nationale de Séoul, 101 Daehak-ro, Jongno-gu, Séoul, 03080, Corée

Inna Chung, Jungwon Lee, Ling Li, Yang-Jo Seol, Yong-Moo Lee et Ki-Tae Koo

Département de parodontologie, Hôpital dentaire universitaire national de Séoul, Séoul, Corée

La mère de Chung, Yang-Jo Seol, Yong-Moo Lee et Ki-Tae Koo

Centre spécialisé à guichet unique, Hôpital dentaire de l'Université nationale de Séoul, Séoul, Corée

Jungwon Lee

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Conceptualisation : JL, K.-TK ; analyse formelle : Y.-ML, Y.-JS ; investigation : Inna Chung, JL, LL, méthodologie : IC, JL, LL ; administration du projet : K.-TK ; rédaction—ébauche originale : IC, JL ; rédaction—révision et édition : LL, Y.-ML, Y.-JS, K.-TK Tous les auteurs ont révisé le manuscrit.

Correspondance avec Jungwon Lee ou Ki-Tae Koo.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Chung, I., Lee, J., Li, L. et al. Une étude préclinique comparant des implants Ti–6Al–4V imprimés en 3D à racine simple et double. Sci Rep 13, 862 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-27712-2

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Reçu : 05 septembre 2022

Accepté : 06 janvier 2023

Publié: 17 janvier 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-023-27712-2

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