Conception et optimisation d’un nouvel implant sous-périosté spécifique au patient fabriqué additivement en zirconium stabilisé à l’yttrium.

Gunpreet Oberoi, Erik Kornfellner, Daniel Alexander Aigner, Ewald Unger, Martin Schwentenwein, Daniel Bomze, Christoph Staudigl, Dieter Pahr, Francesco Moscato

Résumé
Objectif
Concevoir un implant sous-périosté spécifique au patient pour une crête maxillaire sévèrement atrophiée en utilisant du zirconium stabilisé à l’yttrium fabriqué additivement (3YSZ) et évaluer ses propriétés matérielles en appliquant l’optimisation topologique (OT) pour remplacer le matériau de masse par une structure en treillis.
Matériaux
Un modèle de crâne segmenté basé sur le contraste, dérivé des données de tomographie par ordinateur anonymisées d’un patient, a été utilisé pour la conception anatomique initiale de l’implant pour la crête maxillaire atrophiée. L’implant a subi une analyse par éléments finis (AEF) et une optimisation topologique (OT) sous différentes conditions de charges occlusales. Les conceptions d’implant résultantes, en matériau de masse et en treillis, ont été évaluées via des tests de traction in-silico et imprimées en 3D.
Résultats
Le flux de travail a produit deux conceptions sous-périostées spécifiques au patient : a) un implant de masse anatomiquement précis, b) un implant en treillis optimisé par OT. Les tests de traction in-silico ont révélé que le module de Young du zirconium stabilisé à l’yttrium est de 205 GPa pour le matériau de masse et de 83,3 GPa pour le treillis. Les contraintes principales maximales dans l’implant étaient de 61,14 MPa pour le matériau de masse et de 278,63 MPa pour le treillis, toutes deux tolérables, ce qui indique que l’implant redessiné peut supporter des forces occlusales de 125 à 250 N par pilier. De plus, l’OT a permis une réduction de la masse de 13,10 % et une augmentation de la surface de 208,71 %, suggérant un potentiel d’ostéo-intégration amélioré.
Signification
L’étude démontre la planification et l’optimisation de la topologie d’implants en céramique. Une itération supplémentaire de l’implant a été réussie et implantée chez un patient dans un cas d’utilisation spécifique, en utilisant le même processus de fabrication et les mêmes paramètres.

Lien vers l’article : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0109564124002136?via%3Dihub