Comparison of Stress Distribution Among Standard Dental Implants Placed in Grafted Bone, Zygomatic Implants, and Subperiosteal Implants in the Atrophic Edentulous Maxilla: 3D Finite Element Analysis

H. Gözde Keleş, Çiğdem Karaca

Lien vers le texte complet : https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37083910/

Comparison of Stress Distribution Among Standard Dental Implants Placed in Grafted Bone, Zygomatic Implants, and Subperiosteal Implants in the Atrophic Edentulous Maxilla: 3D Finite Element Analysis

1. Référence scientifique

• Titre de l’étude : Comparison of Stress Distribution Among Standard Dental Implants Placed in Grafted Bone, Zygomatic Implants, and Subperiosteal Implants in the Atrophic Edentulous Maxilla: 3D Finite Element Analysis
• Auteurs : H. Gözde Keleş, Çiğdem Karaca
• Journal scientifique : Non précisé dans les éléments fournis.
• Année de publication : Non précisée dans les éléments fournis.
• PMID : 37083910
• DOI : 10.11607/jomi.9987

2. Contexte scientifique

La réhabilitation fixe du maxillaire totalement édenté et fortement atrophique constitue une situation biomécanique complexe en implantologie. Plusieurs stratégies chirurgicales peuvent être envisagées lorsque le volume osseux disponible ne permet pas une implantation conventionnelle directe. L’étude s’intéresse à trois approches distinctes : la reconstruction osseuse suivie de la pose d’implants dentaires standards, le recours aux implants zygomatiques et l’utilisation d’implants sous-périostés.

Au-delà de la faisabilité chirurgicale, ces solutions diffèrent par leur manière de transmettre les contraintes aux structures osseuses et aux différents composants de la reconstruction prothétique. L’analyse de ces contraintes peut donc apporter des éléments utiles à la compréhension des risques biomécaniques propres à chaque configuration. Les auteurs abordent cette question à l’aide d’une analyse tridimensionnelle par éléments finis, permettant de comparer plusieurs scénarios dans un même modèle de maxillaire atrophique.

3. Objectif de l’étude

L’objectif était de comparer le comportement biomécanique de différentes stratégies de réhabilitation prothétique fixe implanto-portée du maxillaire édenté atrophique. Les auteurs ont étudié la distribution des contraintes au niveau de l’os, des implants, des piliers et des armatures prothétiques selon quatre configurations associant greffes osseuses et implants conventionnels, implants zygomatiques ou implants sous-périostés fabriqués en titane ou en PEEK.

4. Méthodologie

Il s’agit d’une étude biomécanique numérique par analyse tridimensionnelle par éléments finis (3D FEA). Le modèle a été construit à partir des données tomodensitométriques d’un patient présentant un maxillaire édenté atrophique.

Quatre scénarios ont été simulés. Le premier associait une greffe d’apposition provenant de la crête iliaque antérieure, une augmentation sinusienne et des implants standards bilatéraux dans les régions incisive latérale, prémolaire et molaire. Le deuxième associait une reconstruction antérieure par greffon issu du ramus mandibulaire à des implants zygomatiques postérieurs. Les deux derniers modèles utilisaient des implants sous-périostés en deux parties, respectivement en titane et en PEEK.

Des forces de 150 N verticalement et 50 N latéralement ont été appliquées. Les contraintes ont été analysées dans les structures osseuses, implantaires, prothétiques et les piliers.

5. Résultats principaux

Les simulations montrent que la localisation et l’intensité des contraintes varient sensiblement selon la stratégie reconstructive. Sous charge verticale, les contraintes de traction les plus élevées dans l’os cortical comme dans l’os trabéculaire ont été observées dans le modèle comprenant la greffe iliaque et les implants conventionnels. Ce même scénario présentait également les contraintes de von Mises les plus importantes au niveau des implants.

Le modèle sous-périosté en PEEK générait les contraintes compressives osseuses les plus élevées. Dans l’os trabéculaire, la valeur obtenue dépassait la résistance attribuée à ce tissu dans le modèle.

Concernant les composants de la reconstruction, le modèle sous-périosté en titane présentait la contrainte maximale au niveau des piliers. Il concentrait également les contraintes de von Mises les plus importantes dans l’armature prothétique, aussi bien lors de la sollicitation verticale que latérale.

6. Analyse clinique

Cette étude met surtout en évidence qu’aucune des configurations étudiées ne présente un comportement biomécanique uniformément favorable sur l’ensemble des structures analysées. Une solution peut générer davantage de contraintes dans l’os tandis qu’une autre reporte une part importante des sollicitations sur les composants implantaires ou prothétiques.

Cette observation est particulièrement intéressante pour la réhabilitation implantaire des maxillaires sévèrement atrophiques. La comparaison ne doit pas être interprétée comme un classement clinique direct entre greffe osseuse, implants zygomatiques et implants sous-périostés. Elle permet plutôt d’identifier, dans les conditions spécifiques de la modélisation, les zones susceptibles de concentrer les contraintes pour chacune des architectures étudiées.

Le dépassement de la résistance attribuée à l’os trabéculaire dans le modèle sous-périosté en PEEK mérite notamment l’attention sur le plan biomécanique. De même, les contraintes observées dans l’armature et les piliers du modèle sous-périosté en titane soulignent l’importance potentielle de la conception prothétique.

La portée clinique reste toutefois limitée par la nature numérique de l’étude. Une analyse par éléments finis décrit le comportement d’un modèle soumis à des conditions définies ; elle ne fournit pas directement de données de survie implantaire, de complications cliniques ou de résultats à long terme. Ces résultats doivent donc être considérés comme des éléments d’aide à la compréhension biomécanique plutôt que comme des recommandations thérapeutiques.

7. Applications cliniques

Les résultats sont principalement pertinents pour la réflexion autour des réhabilitations fixes implanto-portées du maxillaire édenté atrophique, notamment lorsque plusieurs stratégies reconstructives peuvent être envisagées.

L’étude apporte des informations sur la manière dont les contraintes peuvent se répartir selon le recours à des implants standards après reconstruction osseuse, à des implants zygomatiques ou à des implants sous-périostés. Elle attire également l’attention sur les composants autres que l’implant lui-même : os cortical et trabéculaire, piliers et armature prothétique.

Ces données peuvent ainsi nourrir la réflexion biomécanique lors de la planification d’une reconstruction complexe. Elles ne permettent cependant pas, à elles seules, de déterminer quelle option doit être privilégiée chez un patient donné.

8. Niveau de preuve, limites et transparence

Cette recherche correspond à une étude de modélisation biomécanique par éléments finis et non à une étude clinique comparative. Son niveau de preuve clinique est donc limité : aucune observation longitudinale de patients ne permet ici d’établir une supériorité en matière de survie implantaire, de complications ou de résultats fonctionnels.

Le modèle repose sur les données tomodensitométriques d’un patient et compare quatre scénarios numériques sous des charges prédéfinies de 150 N et 50 N. Cette caractéristique doit être prise en compte avant toute extrapolation à la diversité des situations cliniques réelles.

Les autres limites méthodologiques ne sont pas détaillées dans les éléments fournis. De même, aucune information relative aux conflits d’intérêts ou aux liens éventuels des auteurs avec des fabricants n’est disponible dans les données communiquées.

9. Points clés de l’étude

• Type d’étude : analyse tridimensionnelle par éléments finis (3D FEA).
• Niveau de preuve : étude biomécanique numérique ; niveau de preuve clinique limité.
• Population ou nombre d’études analysées : modèle établi à partir des données tomodensitométriques d’un patient présentant un maxillaire édenté atrophique.
• Nombre de patients ou d’implants : un patient pour la construction du modèle ; quatre scénarios simulés. Le nombre total d’implants modélisés dans l’ensemble des scénarios n’est pas précisé dans les éléments fournis.
• Durée de suivi : non applicable à cette modélisation ; aucune donnée clinique longitudinale fournie.
• Critère principal évalué : distribution des contraintes dans les structures osseuses, implants, piliers et armatures prothétiques sous charges verticales et latérales.
• Résultat principal : les différentes stratégies présentent des profils distincts de concentration des contraintes, sans qu’une configuration apparaisse favorable pour tous les paramètres étudiés.
• Conclusion scientifique : les simulations ne mettent pas en évidence une modalité thérapeutique idéale sur le seul plan de la distribution des contraintes.
• Limites éventuelles : étude numérique construite à partir des données d’un patient ; autres limites non détaillées dans les éléments fournis.

10. Impact scientifique

L’intérêt de ce travail réside dans la comparaison, au sein d’une même approche de modélisation, de plusieurs architectures thérapeutiques envisageables face à une atrophie maxillaire importante. Plutôt que de considérer uniquement les contraintes appliquées aux implants, l’analyse englobe également les tissus osseux, les piliers et les armatures prothétiques.

Cette lecture globale met en évidence des compromis biomécaniques différents selon la reconstruction choisie. Elle suggère ainsi que l’évaluation d’une solution implantaire complexe ne peut pas se limiter à un seul indicateur de contrainte.

L’étude ouvre surtout une perspective de recherche : déterminer dans quelle mesure les différences mises en évidence par la simulation correspondent à des événements observables cliniquement à moyen et long terme. Les données fournies ne permettent en effet pas d’établir un lien entre les concentrations de contraintes calculées et la survenue réelle de complications biologiques ou mécaniques.

11. Conclusion éditoriale

Cette analyse 3D par éléments finis apporte une lecture comparative intéressante de quatre configurations destinées à la réhabilitation fixe du maxillaire édenté atrophique. Les résultats montrent que les contraintes ne se distribuent pas de la même manière selon la reconstruction osseuse, le recours aux implants zygomatiques ou le choix d’un implant sous-périosté et de son matériau. L’étude constitue avant tout un apport biomécanique : elle invite à considérer conjointement l’os, les implants et la reconstruction prothétique, sans permettre d’établir la supériorité clinique d’une stratégie thérapeutique.