FR3036945A1

FR3036945A1 - Ensemble constitue d'un implant dentaire et d'un element de fixation autobloquant a structures poreuses heterogenes et son procede de fabrication

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Publication number: FR3036945A1
Application number: FR1501133A
Authority: FR
Inventors: Abdelmadjid Djemai; Jean Jacques Fouchet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-06-02
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2016-12-09
Anticipated expiration: 2035-06-02
Also published as: FR3036945B1

Abstract

La présente invention décrit un système d'un implant dentaire (1-1) et d'un élément de fixation (1-2), lequel implant dentaire comporte un corps interne agencé de forme allongé ressemblant sensiblement à une racine de la dent, lequel élément de fixation comprend une structure poreuse hétérogène particulièrement avantageuse (3-3) assurant la croissance osseuse et l'oséo intégration (4-3), ledit élément de fixation comprend un dispositif autobloquant(4-1) qui s'agrippe à la paroi osseuse du milieu implantaire. L'invention apporte avantageusement une double réponse aux problèmes inhérents à l'implantologie dentaire à savoir l'oséo-intégration et la mobilité de l'implant lors de sa pose. L'ensemble de l'implant dentaire et son élément de fixation est réalisé par empilement de couches de poudres métalliques ou non métallique, fusionnées sélectivement par concentration d'une source d'énergie.

Description

1 Ensemble constitué d'un implant dentaire et d'un élément de fixation autobloquant à structures poreuses hétérogènes et son procédé de fabrication. Description Ensemble d'un implant dentaire et d'un élément de fixation, lequel implant dentaire comporte un corps interne agencé de forme allongé ressemblant sensiblement à une racine de la dent, lequel élément de fixation comprend une structure poreuse hétérogène assurant la croissance osseuse, ledit élément de fixation comprend un dispositif autobloquant L'implant est l'infrastructure généralement métallique destinée à soutenir une prothèse dentaire. Il permet de remplacer les piliers naturels que sont les dents, par des piliers mécaniques, placés soit dans l'os mandibulaire, soit dans l'os maxillaire.

L'essentiel dans la pose d'un implant dentaire est d'obtenir un blocage immédiat dans l'os. Une mobilité même faible de l'implant dans l'os entraîne à terme un rejet, une faible disparité entre l'implant et l'os peut entrainer une résorption osseuse. Les techniques actuelles de fabrication d'implants dentaire sont des techniques traditionnelles d'usinage, en général d'une tige filetée. L'implant ainsi réalisé a une surface lisse et brillante. Une fois l'implant introduit dans l'os, une bague taraudée ou vis est mis en place sur la partie extérieure qui est en général une tige filetée. Sur ladite bague taraudée ou vis, est fixée par un ciment la prothèse dentaire. Les principales causes du rejet des implants dentaires sont la mobilité de l'implant (même faible) et la résorption osseuse due en général à l'état de surface de l'implant. L'état de la technique peut être défini par deux catégories de brevets : Des brevets d'implants réalisés par usinage, citons le brevet de Jean-Marc JUILLET déposé le 12 juin 1972 sous le No. 72 21113 et publié le 2 janvier 1974 sous le No. 2.188.445 Les brevets d'implants réalisés par fabrication additive (impression 3d), nous citrons le brevet de l'université de Liverpool déposé le 9 juin 2010 sous le numéro W02010146383A1. Ce brevet décrit un implant dentaire réalisé par fabrication additive, où un procédé de fabrication par fusion sélective laser est longuement expliqué, mais il n'apporte aucune solution aux problèmes du blocage de l'implant à la mise en bouche. D'autres brevets qui traitent des traitements de surface pour l'oséo intégration, nous citons le brevet de Zimmer Dental « Dental implant with improved osseointegration features » dépose le 30 aout 2006 sous le numéro US807512 B2.

Le brevet de Conformis Inc. « Devices and methods for additive manufacturing of implants components" déposé le 13 avril 2013 sous le numéro WO 2013155500 Al Le brevet de Eric Jones « Laser produced porous surfaces » dépose le 6 décembre 2005 sous le numéro US20070142914. Le brevet de Howmedica Osteonics Corp. « Laser produced implants » dépose le 29 décembre 2006 40 sous le numéro US20080004709 Tous ces brevets décrivent des moyens et méthodes de traitement de surface ou une façon de dépôt d'endospores de Tantale par la méthode de dépôt chimique sous forme vapeur, la porosité obtenue est en moyenne de 35% et l'inter connectivité est partielle. 3036945 2 5 Plusieurs publications traitent du sujet de la fabrication additive d'implants dentaire, les plus pertinentes des publications sont : « Direct Metal Laser Sintering Titanium Dental Implants : A Review of the current Literature » publiée le 01 decembre 2014 dans International Journal of Biomaterials. « Histomorphometric Evaluation of Direct Laser Metal Forming (DLMF) Implant Surface in the Type 10 IV Bone: A Controlled Study in Human Jaw" Publié le 25 juillet 2013 dans la revue POSEIDON Journal « Fabrication of Bioactive Porous Ti Metal with Structure Similar to human Cancellous Bone by Selective Laser Melting" Publié le 2 decembre 2010 dans la revue BDA Bioceramics Development and Applications. Toutes les publications s'accordent sur les avantages indéniables de la réalisation d'implants dentaires 15 par fabrication additive dans des matériaux bio compatibles de type Ti6AI4V dans différents grades. La fabrication additive et pour certaines technologies additives précisément (SLM, EBM, SLA) présentent plusieurs possibilités de contrôle de la géométrie, de la porosité, de l'inter connectivité et l'architecture 3D par des changements dans les paramètres de fabrication, citons les principaux paramètres pour la 20 technologie de fusion laser sélective: - la puissance des lasers - la vitesse de scan - le diamètre du spot - la stratégie de parcours du laser 25 - le recouvrement entre deux point de fusion - l'épaisseur des couches de la poudre Le procédé de fusion laser sélective de poudre métallique en terminologie anglaise « Selective Laser Melting(SLM), la dénomination SLM sera maintenue dans tout le texte du brevet. SLM est un procédé utilisé pour la fabrication de composants complexes en trois dimensions à partir de 30 poudres de métal, de céramique ou poudres polymère. La technologie est mature et déjà utilisée dans l'industrie aéronautique et le médical pour fabriquer des composants complexes présentant de hautes densités et homogénéité. Nous citons un des premiers brevets de l'institut Fraunhofer en Allemagne, déposé le 27 oct. 1997 sous le numéro W01998024574A1, qui décrit le procédé SLM d'une façon plus précise. 35 La présente invention décrit un système et son procédé par fabrication additive d'implants dentaire à structures poreuses hétérogènes et autobloquants qui apporte avantageusement une double réponse aux problèmes inhérents à l'implantologie dentaire à savoir l'oséo-intégration et la mobilité de l'implant lors de sa pose. Pour cela la présente invention propose un implant dentaire autobloquant à structures poreuses hétérogènes.

Ladite structure présente une porosité comprise entre 30% et 80%, une taille des pores comprise entre 100pm et 500pm et une distribution des pores comprise entre 500 et 700 pm avec une inter connectivité totale. Dans un mode préférentiel la porosité comprise entre 60% et 70 %, la taille des pores comprise entre 200pm et 300pm avec une distribution de la porosité comprise entre 100 et 600 pm et une inter connectivité totale Ses paramètres sont proches des caractéristiques de l'os humain dans la maxillaire et la mandibule. L'implant dentaire décrit dans la présente invention est composé d'un corps central qui représente la racine ancrée dans l'os de la mâchoire, la tête de l'implant peut être arrondie, plate, creuse, ou de tout forme particulière pour recevoir le pilier prothétique, dans un autre mode de réalisation l'implant peut être solidaire du pilier implantaire. La réalisation en une seule pièce de l'implant et du pilier prothétique se fera par fabrication additive, des angleS de courbure particuliers entre l'implant et le pilier sont calculés suite à un traitement numérique des images tridimensionnelles de la morphologie de la mâchoire.

3036945 3 5 Un revêtement à structures poreuses hétérogènes de forme hélicoïdale pour certains implants à filetage mais ce revêtement peut être de différentes formes et géométries qui viennent en habillage d'une partie ou la totalité de l'implant dentaire. De préférence dans la partie de l'implant dentaire au contact avec l'os. L'implant dentaire et son élément de fixation sont réalisés par empilement de couches de poudre métallique ou non métallique, fusionnés sélectivement, dans le cas de poudre métallique d'alliage de 10 titane/aluminium/vanadium l'épaisseur des couches est généralement de 30pm. Une des techniques de fabrication additive sélectionnée pour notre exemple est la technologie SLM, ce mode de réalisation n'est pas limitatif, d'autres technologies de dépôt peuvent être déployé. Le fichier numérique de l'implant dentaire est réalisé par un logiciel de conception en trois dimensions soit selon des modèles et normes standards ou soit selon un mode de réalisation particulier: dans ce 15 cas, la forme de l'implant dentaire à savoir sa hauteur, sa section basse, sa section haute sont déterminés de manière plus précise. Dans un autre mode de réalisation, l'implant dentaire peut avoir la forme exacte de la dent, ce mode est privilégié dans le cas de remplacement d'une dent juste après son extraction. L'élément de fixation est prédéfini avec une épaisseur particulière comprise entre 1 et 2 mm du corps 20 central de l'implant, dans un mode préférentiel l'épaisseur est comprise entre 0.8 mm et 1.5 mm L'élément de fixation est formé par une structure poreuse. Plusieurs formes de porosités peuvent être sélectionnées avec la possibilité de définir les zones de répartition des pores de différentes tailles. La structure poreuse formant l'élément de fixation présente une porosité comprise entre 30% et 80%, une taille des pores comprise entre 100pm et 500pm et une distribution des pores comprise entre 500 25 et 700 pm avec une inter connectivité totale. Dans un mode préférentiel la structure poreuse présente une porosité comprise entre 60% et 70 %, la taille des pores comprise entre 200pm et 300pm avec une distribution de la porosité comprise entre 100 et 600 pm et une inter connectivité totale. La cellule de base ou cellule unitaire est de forme géométrique en trois dimensions (x,y,z) ,la cellule unitaire est formée par au moins trois arêtes avec une ouverture d'angle d'au moins 10° , et la cellule 30 unitaire peut être de forme régulière ou irrégulier en forme de pyramide, tétraèdre, cubique, octaèdre, icosaèdre, dodécaèdre et sans limitation de forme. Dans un mode de réalisation préférentiel, la cellule unitaire sera de forme dodécaèdre renforcée. Dans un autre mode de réalisation, la cellule unitaire est formée de 12 arêtes avec des angles d'ouverture des arêtes de 30° par rapport à l'axe vertical ou l'axe de construction. Les arêtes peuvent 35 être régulières ou irrégulières selon la densité du maillage et la porosité voulue. Le matériau utilisé pour la réalisation d'un tel implant est un matériau biocompatible de métal pur ou d'alliages métalliques de type Chrome cobalt, tantale, niobium, des composés métallo céramique ou organo-metal ou organo céramique ou une combinaison organo céramique métal. Pour la réalisation de l'implant central, deux alliages de matériaux ont été utilisés 40 un alliage Titane Aluminium vanadium Ti6AI4V de grade 23, avec un taux d'oxygène < 0.2 %, Une combinaison d'un alliage de titane mélangé avantageusement avec un matériau à base de zircone. Pour la réalisation de l'élément de fixation, trois alliages ont été utilisés 45 - Un alliage Titane Aluminium vanadium Ti6AI4V de grade 23, avec un taux d'oxygène < 0.2 3036945 4 5 - Une combinaison d'un alliage de titane mélangé avantageusement avec un matériau à base de zircone - Une combinaison d'un alliage de titane mélangé avantageusement avec un alliage à base de nickel Et dans un mode préférentiel un matériau biocompatible contenant un matériau composite/binaire 10 zircone-titane avec des concentrations de poudre zircone comprise entre 5 % et 25 %. . La présente invention vise à exploiter un système d'implants dentaires autobloquant à structures poreuses hétérogènes et son procédé de réalisation par fabrication additive, et dans un mode préférentiel par la technologie SLM. Le système d'implants dentaires à structures poreuses hétérogène est réalisé par fusion sélective de 15 poudre métallique biocompatible avec un mode de réalisation particulier de la surface de l'implant. Le système autobloquant de l'implant est réalisé par un moyen mécanique qui vient pousser la partie hélicoïdale vers le siège osseux de l'implant. La partie hélicoïdale peut être solidaire (a) ou non solidaire (b) du noyau central de l'implant dentaire, (a) Solidaire : la partie hélicoïdale est maintenue par au moins quatre points de fixation solidaire du pilier 20 central, à la pose de l'implant dentaire, un outil adapté vient chasser les points de fixation afin de libérer la partie hélicoïdale qui vient coller aux parois du creusé de l'implant (b) Non solidaire : l'assemblage de la partie hélicoïdale sur le pilier central se fait par compression latérale par un outil adapté et à la pose de l'implant dentaire, l'ensemble est libéré. D'autres moyens de fixation peuvent être envisagés, citons à titre d'exemples la fixation thermique par 25 dilatation ou la fixation chimique en réaction à un additif ou au contact du milieu implantaire. Un autre mode de fixation peut être envisagé, avec un mélange stoechiométrique de Nickel/Titane formant le Nitinol, un alliage à mémoire de forme et présentant une élasticité supérieure au titane. L'invention sera maintenant décrite plus en détail à l'aide des dessins qui illustrent des formes de réalisation préférentielles d'un ensemble suivant l'invention. Dans les dessins : 30 FIGUE. 1 montre l'ensemble implant dentaire et l'élément de fixation FIGUE.

2 Illustre le flux numérique du mode de réalisation de l'ensemble implant dentaire et élément de fixation FIGUE. 3 illustre le mode de réalisation de la cellule unitaire et sa mise en oeuvre dans l'élément de fixation 35 FIGUE.

4 Illustre la mise en bouche de l'ensemble implant dentaire et élément de fixation et son auto blocage sur la paroi implantaire. L'implant dentaire décrit dans la présente invention est composé d'un corps central qui représente le noyau de l'implant (1-1), la tête du corps central peut être arrondie, plate, creuse, ou tout forme particulière pour recevoir un pilier implantaire, dans un autre mode le noyau de l'implant peut être 40 solidaire du pilier implantaire et réalisé en une seule pièce en fabrication additive avec des angles de courbure particuliers selon la morphologie. Un revêtement à structures poreuses hétérogènes (1-2) de forme hélicoïdale pour certains implants mais ce revêtement peut être de différentes formes et géométries qui viennent en habillage d'une partie ou la totalité de l'implant dentaire.

3036945 5 5 L'implant est réalisé par fabrication additive selon la technologie SLM déjà décrite, l'implant (2-1) est réalisé par un logiciel de conception en trois dimensions selon la morphologie du patient, la hauteur et la section de l'implant sont ainsi définis. La partie poreuse (2-3) est prédéfinie avec une épaisseur particulière comprise entre 1 et 2 mm du corps 10 central de l'implant (2-2). Plusieurs formes de porosité peuvent être sélectionné (2-4 ; 2-5 ; 2-6) avec la possibilité de paramétrer les zones de répartition de pores de différentes tailles.

15 La cellule de base ou cellule unitaire (3) est de forme géométrique en trois dimensions (x,y,z) ,la cellule unitaire est formée par au moins trois arêtes (3-1) , avec un habillage de forme arrondi (3-2), cette forme n'est pas limitative, avec une ouverture d'angle d'au moins 10°, et La cellule unitaire peut être de forme régulière ou irrégulier en forme de pyramide, tétraèdre, cubique, octaèdre, icosaèdre, dodécaèdre et sans limitation de forme.

20 La répartition des cellules unitaires (3-3) peut être régulière ou irrégulière, avec des angles d'ouverture d'au moins 10°. Après habillage des cellules unitaires (3-4) la partie poreuse est constituée. Un foret au diamètre de l'implant vient tarauder l'os, du fait de la faible densité et la porosité naturelle de 25 l'os maxillaire et mandibulaire, le filetage est approximatif. A la mise en bouche de l'implant dentaire (4- 2), de petites cavités apparaissent entre le corps de l'implant et l'os voir détail (4-1). A la libération de l'élément de fixation (4-4) toutes les petites cavités sont comblées, voir le détail (4-3). Le flux d'exécution numérique des tâches est résumé dans la figure 2, 30 Etape 1 : Le fichier numérique de l'implant dentaire est réalisé par un logiciel de conception en trois dimensions (2-1), la forme peut être standardisée selon un modèle pré défini ou personnalisable.

35 Etape 2 : délimitation de la partie de l'élément de fixation (2-3) et la partie solide représentant le corps de l'implant (2-2), Etape 3 : génération d'un type de cellules unitaires ou une combinaison des dites cellules de base (2- 4 ; 2-5 ; 2-6). Lesquelles cellules se caractérisent par la géométrie ainsi 40 réalisée présente l'avantage d'un contrôle de la porosité et sa densité. Etape 4 : Réalisation de l'ensemble implant central+ élément de fixation (2-7) présentant une surface poreuse avantageusement hétérogène.

45 Exemple de paramètres de réalisation de l'ensemble Implant dentaire et élément de fixation sur une machine SLM 125 HL du fabricant SLM SOLUTIONS GMBH De manière préférentielle, il est rappelé que : 50 - L'ensemble suivant l'invention est réalisé par empilement de couches de poudres métalliques ou non métalliques, fusionnées sélectivement par concentration d'une source d'énergie. - L'ensemble suivant l'invention est caractérisé en ce que ledit élément de fixation comporte une structure hétérogène présentant une porosité comprise entre 60% et 80%. - L'ensemble suivant l'invention est caractérisé en ce que ledit élément de fixation est formé par un multiple d'une cellule unitaire, la dite cellule unitaire est formé par au moins trois arêtes et des angles d'ouvertures d'au moins 10°. - L'ensemble suivant l'invention est caractérisé en ce que ledit implant dentaire possède soit une géométrie cylindro-conique, soit la forme morphologique de la dent.

3036945 6 Type de paramètre Implant dentaire Elément de fixation Type de poudre Titane (Ti6AI4V) Titane (Ti6AI4V) Puissance du laser en zone pleine (w) 400 300 Puissance basse du laser (w) 200 100 Puissance du laser en zone poreuse (w) 100 Exposition (ms) 350 380 Limite d'exposition (ms) 300 350 Distance de hachurage (pm) 25 10 Type de paramètre Implant dentaire Elément de fixation Type de poudre Titane/zircone Titane/nickel Puissance du laser en zone pleine (w) 400 200 Puissance basse du laser (w) 200 80 Puissance du laser en zone poreuse (w) 80 Exposition (ms) 350 380 Limite d'exposition (ms) 300 350 Distance de hachurage (pm) 25 10 Type de paramètre Implant dentaire Elément de fixation Type de poudre Titane/zircone Titane/zircone Puissance du laser en zone pleine (w) 400 400 Puissance basse du laser (w) 200 125 Puissance du laser en zone poreuse (w) 125 Exposition (ms) 380 400 Limite d'exposition (ms) 280 320 Distance de hachurage (pm) 30 25 5 10 15

Claims

REVENDICATIONS: 1- Ensemble comprenant un implant dentaire et un élément de fixation, caractérisé en ce que l'implant dentaire comporte un corps interne agencé de forme allongé ressemblant sensiblement à une racine de la dent, et en ce que l'élément de fixation comprend une structure poreuse 10 hétérogène assurant la croissance osseuse, ledit élément de fixation comprend un dispositif autobloquant.
2- Ensemble suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément de fixation comporte une structure hétérogène présentant une porosité comprise entre 60% et 80%. 15
3- Ensemble suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit élément de fixation comporte une structure présentant une épaisseur comprise entre 0.8mm et 1.5mm.
4- Ensemble suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit élément de fixation 20 comporte une structure présentant des tailles de pores comprise entre 200pm et 300pm.
5- Ensemble suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit élément de fixation comporte une structure présentant une distribution de la porosité comprise entre 100pm et 600pm. 25
6- Ensemble suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit élément de fixation est formé par un multiple d'une cellule unitaire, la dite cellule unitaire est formé par au moins trois arêtes et des angles d'ouvertures d'au moins 10°.
7- Ensemble suivant rune des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit implant dentaire 30 possède soit une géométrie cylindro-conique, soit la forme morphologique de la dent.
8- Ensemble suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit implant est fabriqué soit en métal, soit en céramique, soit en un matériau composite, soit en matériau binaire titane zircone ou en une combinaison de ces matériaux, et en ce que ledit élément de fixation est 35 fabriqué soit en métal, soit en un matériau composite, soit en un matériau binaire titane zircone, soit un matériau à mémoire de forme nickel/titane ou en une combinaison de ces matériaux.
9- Procédé de fabrication de l'ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est effectué par empilement de couches de poudres métalliques ou non métalliques, 40 fusionnées sélectivement par concentration d'une source d'énergie. 45