Finite Element Analysis of Subperiosteal Implants in Edentulism—On the Basis of the MaI Implant® by Integra Implants®

Finite Element Analysis of Subperiosteal Implants in Edentulism—On the Basis of the MaI Implant® by Integra Implants®

1. Référence scientifique

• Titre de l’étude : Finite Element Analysis of Subperiosteal Implants in Edentulism—On the Basis of the MaI Implant® by Integra Implants®
• Auteurs : Rafal Zielinski, Jerzy Sowinski, Martyna Piechaczek, Jakub Okulski et Marcin Kozakiewicz
• Journal scientifique : Materials
• Année de publication : 2023
• DOI : 10.3390/ma16237466

2. Contexte scientifique

La réhabilitation implantaire des maxillaires très atrophiés constitue une situation complexe lorsque le volume osseux résiduel ne permet pas la mise en place conventionnelle d’implants endo-osseux. Les auteurs situent notamment cette problématique chez les patients présentant une résorption sévère correspondant aux classes V et VI de Cawood et Howell. Les reconstructions par greffe osseuse autologue restent possibles, mais impliquent un site donneur et une morbidité associée. Les implants zygomatiques représentent une autre approche décrite dans ce contexte, avec des complications potentielles rapportées dans la littérature citée par l’article.

Le développement de la conception numérique et de la fabrication tridimensionnelle a parallèlement renouvelé l’intérêt pour les implants sous-périostés personnalisés. Le système MaI Implant® étudié ici repose sur une structure individualisée adaptée à l’anatomie osseuse à partir des données CBCT. L’enjeu de cette étude n’est toutefois pas d’en démontrer l’efficacité clinique, mais d’en explorer le comportement mécanique par simulation numérique.

3. Objectif de l’étude

Les chercheurs ont cherché à caractériser le comportement biomécanique d’un implant sous-périosté personnalisé MaI Implant® lorsqu’il est soumis à différentes conditions de charge. L’analyse porte principalement sur les déplacements, les déformations et les contraintes générées lorsque l’intensité ou l’orientation des forces appliquées varie.

Un second enjeu important consistait à déterminer l’influence de la qualité de l’appui de la structure sur l’os, notamment lorsqu’un espace subsiste entre l’implant et sa zone anatomique de support.

4. Méthodologie

Il s’agit d’une étude biomécanique numérique par analyse en éléments finis (Finite Element Analysis, FEA), sans patients inclus et sans suivi clinique.

Deux configurations ont été modélisées : un implant sous-périosté isolé et une arcade composée de deux implants reliés par une barre. Les simulations ont été réalisées avec Ansys Workbench 19.4. Le matériau attribué à l’implant était un alliage de titane Ti-6Al-4V. Après comparaison de plusieurs niveaux de discrétisation, un maillage de 1 mm a été retenu ; le modèle isolé comportait 128 626 nœuds et 71 121 éléments, contre 282 424 nœuds et 156 555 éléments pour l’arcade.
Les auteurs ont notamment étudié des charges de 100 et 800 N, ainsi qu’une charge de 800 N appliquée selon différents angles. Les critères analysés étaient les déplacements, les déformations et les contraintes de von Mises.

5. Résultats principaux

La simulation montre une dépendance nette du comportement mécanique à l’intensité et surtout à l’orientation de la charge. Sous une force verticale à 90°, le passage de 100 à 800 N augmente les déplacements dans les différents éléments du modèle. Pour l’arcade, les valeurs observées au niveau des multi-units s’étendaient de 2,1 × 10⁻⁵ à 7,9 × 10⁻⁴ mm selon les conditions étudiées, tandis que la barre présentait des déplacements plus importants.

L’obliquité de la charge accentue fortement ce phénomène. Sur l’implant isolé, le passage d’une orientation de 90° à 30° sous 800 N augmente de 576 % le déplacement moyen mesuré sur la face externe des multi-units et de 551 % sur leur face interne.

Le résultat le plus marquant concerne cependant la stabilisation. Avec un appui sous les multi-units, les déplacements se situent entre 8,9 × 10⁻⁴ et 3,5 × 10⁻³ mm dans la simulation correspondante ; en l’absence de cet appui, ils peuvent atteindre 0,5 mm.

6. Analyse clinique

L’intérêt principal de ce travail réside dans l’identification des paramètres mécaniques susceptibles de fragiliser la stabilité d’une reconstruction sous-périostée personnalisée. La simulation indique que l’augmentation de la charge majore les déplacements et les contraintes, mais elle montre surtout que les sollicitations non axiales entraînent une amplification importante de la réponse mécanique.

Sur le plan de la conception et du positionnement, l’observation la plus pertinente concerne néanmoins l’adaptation de l’implant à son support osseux. Dans le scénario où la structure n’est pas correctement soutenue sous les multi-units, l’amplitude des déplacements augmente de façon majeure. Les auteurs considèrent ainsi qu’un défaut de stabilisation constitue le facteur ayant l’influence la plus importante sur les déplacements observés.

Cette donnée donne une importance particulière à la précision du flux numérique, de la conception personnalisée et du positionnement chirurgical. Elle ne démontre toutefois pas qu’une valeur donnée de déplacement entraînera nécessairement une complication clinique. L’analyse en éléments finis décrit le comportement d’un modèle sous des hypothèses définies ; elle ne mesure ni survie implantaire, ni ostéointégration, ni complications biologiques, ni résultats fonctionnels chez des patients.

Les résultats doivent donc être considérés comme des informations biomécaniques utiles à la compréhension et à l’optimisation du système, et non comme une validation clinique comparative des implants sous-périostés MaI Implant® face aux greffes osseuses, implants endo-osseux ou implants zygomatiques.

7. Applications cliniques

Cette étude concerne principalement la réflexion biomécanique autour des réhabilitations implanto-portées chez les patients présentant une atrophie maxillaire importante et pour lesquels la mise en place d’implants conventionnels peut être difficile sans reconstruction osseuse préalable.

Elle souligne plus particulièrement l’intérêt potentiel d’une adaptation précise entre un implant sous-périosté personnalisé et la surface osseuse. Dans un flux reposant sur le CBCT, la modélisation tridimensionnelle et la fabrication individualisée, la précision de conception et de positionnement apparaît donc comme un paramètre biomécanique à considérer.

En revanche, cette étude ne permet pas d’établir des indications thérapeutiques définitives ni de déterminer quels patients devraient recevoir ce type d’implant plutôt qu’une autre solution de réhabilitation.

8. Niveau de preuve, limites et transparence

Le niveau de preuve clinique est faible, car il s’agit d’une étude numérique préclinique par éléments finis et non d’une étude menée chez des patients. Sa valeur réside principalement dans l’analyse mécanique comparative de différents scénarios de chargement.

Les auteurs reconnaissent plusieurs limites. Les simulations utilisent des charges statiques, alors que des charges masticatoires variables dans le temps pourraient produire un comportement différent. L’application concentrée des forces constitue également une simplification, et l’intégration d’un bridge en Co-Cr ou en titane pourrait modifier la distribution des contraintes en fonction des propriétés mécaniques des matériaux. Des investigations complémentaires sont explicitement demandées.

L’étude n’a reçu aucun financement externe. Integra Implants a fourni les modèles 3D utilisés. Les auteurs déclarent leurs affiliations professionnelles et indiquent, pour les autres auteurs, l’absence de relations commerciales ou financières susceptibles d’être interprétées comme un conflit d’intérêts.

9. Points clés de l’étude

• Type d’étude : étude biomécanique numérique par analyse en éléments finis (FEA).
• Niveau de preuve : préclinique ; faible pour établir une efficacité thérapeutique chez l’être humain.
• Population ou nombre d’études analysées : aucune population clinique ; simulation de deux configurations mécaniques.
• Nombre de patients ou d’implants : aucun patient ; un modèle d’implant isolé et un modèle d’arcade associant deux implants reliés par une barre.
• Durée de suivi : non applicable à cette étude numérique.
• Critère principal évalué : déplacements, déformations et contraintes mécaniques sous différentes conditions de charge et de stabilisation.
• Résultat principal : les charges plus élevées et plus obliques augmentent la réponse mécanique ; l’absence d’un appui adéquat sous les multi-units entraîne l’augmentation la plus importante des déplacements.
• Conclusion scientifique : la qualité de stabilisation et d’adaptation de l’implant au support osseux constitue un déterminant majeur du comportement mécanique du modèle.
• Limites éventuelles : modélisation numérique, hypothèses de conditions aux limites, charges statiques et concentrées, absence de validation clinique à long terme et influence potentielle non étudiée de différents matériaux prothétiques.

10. Impact scientifique

Ce travail contribue à la littérature sur les implants sous-périostés personnalisés en déplaçant la question de leur faisabilité vers celle de leur comportement biomécanique. L’analyse met notamment en évidence l’interaction entre trois paramètres : intensité de la charge, direction des forces et qualité du soutien osseux.

L’étude présente également un intérêt pour le développement des technologies numériques appliquées à l’implantologie complexe. Dans une reconstruction personnalisée, la géométrie de l’implant et son adaptation anatomique ne constituent pas seulement des paramètres de fabrication : les simulations suggèrent qu’elles participent directement aux conditions mécaniques auxquelles la structure sera soumise.

La portée reste néanmoins exploratoire. Les auteurs reconnaissent eux-mêmes que l’efficacité à long terme du système doit encore être établie et appellent à des études prospectives ou observationnelles prolongées. L’article ouvre donc surtout des pistes de validation biomécanique et clinique plutôt qu’il ne fournit une preuve définitive en faveur de cette stratégie thérapeutique.

11. Conclusion éditoriale

Cette analyse en éléments finis apporte un éclairage utile sur la mécanique des implants sous-périostés personnalisés MaI Implant®. Elle montre que les charges obliques augmentent sensiblement déplacements et contraintes et, surtout, qu’un défaut d’appui de la structure sur l’os peut profondément modifier son comportement mécanique.

Ces résultats renforcent l’intérêt porté à la précision de conception et de positionnement des implants personnalisés. Leur traduction en bénéfice clinique demeure toutefois à démontrer par des données prospectives et un suivi à long terme.