Analyse d'articles

Applications endodontiques de l’impression 3D

Anderson J, Wealleans J, Ray J.

International Endodontic Journal, Feb 2018, in press doi: 10.1111/iej.12917

Introduction:

Les technologies de construction et fabrication assistées par ordinateur (CFAO) peuvent utiliser des données de CBCT pour la production d’objets utilisés dans des procédures endodontiques chirurgicales ou non-chirurgicales ou encore pour des applications pédagogiques. L’objectif de cet article est d’effectuer une revue de la littérature concernant l’ensemble des applications de l’impression 3D en endodontie et de réfléchir autour des directions futures de cette thématique en recherche et pour des applications cliniques.

Méthodologie

Une recherche bibliographique PubMed, Ovid et Scopus a été effectuée avec ces mots clés : stéréolithographie, impression 3D, prototypage rapide, guide chirurgical, chirurgie endodontique guidée, accès endodontique guidé, fabrication additive, prototypage rapide assisté par ordinateur, prototypage rapide et auto-transplantation, conception assistée par ordinateur et fabrication assistée par ordinateur. Les critères d’inclusion ont été des articles anglophones documentant les applications endodontiques de l’impression 3D.

Résultats

51 articles ont été inclus. La littérature dans ce domaine est principalement limitée à des rapports de cas et des études pré-cliniques. Les solutions documentées à des challenges endodontiques comprennent : des accès guidés avec oblitération du volume canalaire, applications dans des auto-transplantations, la planification pré-chirurgicale, la modélisation pédagogique et la localisation précise des sites d’ostéotomie.

 

Conclusions

La nécessité d’acquérir une expertise technique et un équipement importants représente un obstacle majeur pour généraliser le développement de la CFAO dans la spécialisation endodontique. Les programmes de formation continue d’endodontie devraient inclure l’impression 3D dans leur cursus. Les directions futures de recherche pourraient inclure l’impact de ces nouvelles technologies sur le succès clinique du traitement.

Commentaires

L’analyse d’article de ce mois s’intéresse à un champ d’application de nouvelles technologies peu décrit jusqu’à maintenant en endodontie : la conception et la fabrication d’objets par des techniques additives (impression 3D). Contrairement aux techniques soustractives de mise en forme d’objets, où de la matière est éliminée progressivement, les techniques additives consistent à ajouter couche par couche le matériau pour aboutir à la création de la pièce souhaitée. Ces techniques sont désignées dans les disciplines médicales par le terme d’’impression 3D. Elles sont divisées en 3 étapes :

1. Acquisition des données 3D par cone-beam (CBCT) ou scanner
2. Analyse des données et conception
3. Fabrication des objets.

Parmi les différents types de procédés de mise en forme additive, les principaux utilisés en chirurgie dentaire sont la stéréolithographie (SLA), le dépôt de fil fondu (FDM), et le frittage laser sélectif (SLS).

Les techniques soustractives déjà répandues comme le CEREC ou le LYRA consistent à éliminer de la matière par usinage d’un bloc de matériau. Elles sont limitées par l’usure rapide du consommable, la perte du matériau qui a été éliminé et le caractère fermé des systèmes proposés sur le marché (pas d’interopérabilité entre les systèmes). La démocratisation de l’impression 3D a permis le développement de logiciels libres (open source) avec la manipulation de fichiers au format .STL, quasi-universel. C’est dans les années 90 que les premières applications de l’impression 3D sont apparues en chirurgie maxillo-faciale en produisant des guides chirurgicaux sur-mesure pour identifier plus facilement certaines structures anatomiques. Ceci a permis de réduire les risques et les temps opératoires en se basant sur des données tri-dimensionnelles issues d’un examen radiographique scanner.

 

Dans les années 2000, l’arrivée du CBCT avec ses voxels cubiques a augmenté la précision des reconstitutions 3D par rapport aux données issues de scanners (voxels parallélépipédiques) et a ainsi élargi le champ d’application de l’impression 3D à l’orthodontie (modèles de diagnostic pour pré-coller des brackets, système Invisalign), la chirurgie orale (pièces anatomiques pré-opératoires, pose guidée d’implants), et plus récemment, à l’endodontie pour la gestion des cas complexes.

 

Cinquante-et-un articles ont été étudiés dans cette revue de littérature qui inclut une revue systématique et deux études prospectives concernant l’auto-transplantation. Les autres articles étaient des études pré-cliniques ou bien des rapports de cas avec un plus faible niveau de preuve. Ceci n’est pas surprenant compte tenu du fait que les technologies additives sont relativement récentes. Quatre applications de l’impression 3D en endodontie ont été décrites : accès endodontiques chirurgicaux ou non-chirurgicaux guidés, auto-transplantation, modèles pédagogiques et de simulation clinique.

1. Accès endodontiques chirurgicaux ou non-chirurgicaux guidés

Dans certaines situations (lésion carieuse, restaurations coronaire, traumatisme), une oblitération du système canalaire peut survenir, ce qui mène à de nombreuses difficultés opératoires lorsqu’un traitement endodontique est nécessaire (pulpite ou parodontite apicale). On sait aujourd’hui que ces difficultés sont à l’origine de 75% des cas de perforations iatrogènes. Dans ces cas, l’utilisation d’un guide chirurgical pour retrouver la perméabilité canalaire avec une sécurité accrue a été décrite. Selon les auteurs, une trame de protocole de fabrication existe, mais des spécificités techniques peuvent varier :

• – acquisition CBCT
• – sélection de la région d’intérêt
• – segmentation de l’arcade et de la dent à traiter
• – conception du guide chirurgical
• – sauvegarde en fichier .STL
• – impression 3D du guide chirurgical.

Cette méthode permet d’obtenir une excellente précision de positionnement d’une pointe de fraise long col de l’ordre de 0,12 à 0,34 mm avec une faible variation angulaire (2°), ce qui pourrait limiter le risque opératoire lié au facteur humain. Cependant, aucune étude à ce jour ne compare l’efficacité clinique de l’utilisation d’un guide d’accès endodontique avec celle d’un praticien expérimenté travaillant avec des aides visuelles et une instrumentation spécifique. Par ailleurs, ce type de dispositif médical permettrait de rendre accessible la prise en charge de dents fortement minéralisées à l’omnipraticien qui ne disposerait pas d’un microscope opératoire.

 

Pour les procédures d’endodontie chirurgicales nécessitant une ostéotomie, les techniques additives de mise en forme permettent également d’aider le praticien à réduire le risque de déviation. L’acte opératoire devient ainsi plus prédictible en standardisant l’orientation, l’angulation et la profondeur de préparation. Les procédures de fabrication des guides d’ostéotomie sont similaires à celles décrites précédemment.

 

2. Auto-transplantation

 

Lorsqu’une dent doit être transplantée sur un autre site dans la cavité buccale d’un même patient, la réduction au strict minimum du temps d’exposition extraoral est primordiale afin de préserver au mieux la vitalité des cellules desmodontales et pulpaires. Par ailleurs, l’alvéole réceptrice doit être aménagée selon des dimensions les plus proches possible de la racine de la dent transplantée. Classiquement, c’était la dent qui servait de guide pour le chirurgien. Les techniques de CFAO permettent désormais d’utiliser une copie de la dent imprimée en pré-opératoire comme guide. Strbac et coll sont allés plus loin en proposant d’agrandir le fichier 3D pour préserver les structures apicales nobles (papille apicale) d’une dent immature transplantée pour qu’elle dispose de l’espace nécessaire pour terminer son édification radiculaire.

3. Modèles pédagogiques et de simulation clinique

La simulation pré-clinique en endodontie est importante pour fournir assez d’expérience aux étudiants en formation initiale ou continue avant de traiter des patients. Elle se fait principalement sur dents humaines extraites ce qui pose des problèmes de reproductibilité, de risque infectieux et éthiques quant à leur utilisation. Afin de pallier ces limites, des simulateurs de canaux radiculaires ont été développés dans différents matériaux (résine, céramique) en faisant intervenir des méthodes d’impression 3D. L’utilisation de simulateurs synthétiques résineux a montré certains avantages comme leur caractère aseptique et la standardisation. Mais la morphologie canalaire souvent simplifiée, le manque de courbures à orientation tridimensionnelle, d’irrégularités, de dureté et la plastification de la résine lors de l’instrumentation endodontique limitent leur utilisation. Des modèles en céramique sont en développement et permettent d’obtenir une composition chimique plus proche d’une dent naturelle (hydroxyapatite) que les matériaux résineux actuels, d’améliorer la sensation tactile lors de l’instrumentation et d’utiliser des instruments chauffants sans risque de déformation de la résine. Ces modèles ont également des applications pour fournir des racines dentaires standardisées dans des protocoles de recherche.

 

Les auteurs concluent en expliquant que comme toutes les nouvelles technologies qui apparaissent en endodontie, l’impression 3D évoluera au fil du temps, ce qui aura un impact sur la pratique clinique et la formation des praticiens. Mais le coût important, le manque d’études cliniques et une courbe d’apprentissage très importante relative à ces techniques constituent un frein à leur démocratisation. Il est en effet important de prendre en compte la balance « investissement/retour sur investissement » de l’apprentissage et de la mise en œuvre des techniques de CFAO additives, qui est très défavorable en France au vu de l’absence de valorisation de l’endodontie. Cependant, les coûts des nouvelles technologies diminuent avec le temps et il est tout à fait possible de déléguer/automatiser les parties techniques de conception et de fabrication. Même si ces nouvelles technologies sont encore en cours de développement, elles permettent déjà de prendre en charge des cas extrêmes en réduisant les risques opératoires et en favorisant l’économie tissulaire. Ne perdons donc pas l’espoir de pouvoir un jour démocratiser leur utilisation en France ! Enfin, la précision de ces guides est directement corrélée à la résolution du cone-beam et de l’imprimante 3D qui a permis leur réalisation. Les évolutions rapides dans ce domaine nous permettent d’être optimistes quant aux perspectives de leurs applications cliniques. Dans ce sens, les premiers pas dans l’impression 3D d’instruments endodontiques sans contraintes mécaniques liées à leur mode de fabrication ou encore de matrices (scaffolds) pour les procédures d’endodontie régénérative ouvrent de nouveaux horizons.