Dans le domaine de l’implantologie, la recherche et les innovations technologiques de ces dernières décennies ont visé essentiellement à étendre les indications tout en diminuant les échecs. Ces innovations ont surtout concerné l’implant lui-même, que ce soit au niveau de son état de surface [¹], de ses formes [²] ou de son type de connexion [³].

Cependant, jusqu’à encore récemment, aucun système n’a cherché à améliorer l’ostéo-intégration en limitant le processus traumatisant du protocole de forage. En effet, le protocole de forage de référence et classiquement admis consiste à réaliser une préparation grâce à une série de forets de diamètre croissant, sous irrigation constante de sérum physiologique à des vitesses comprises entre 800 et 2000 RPM (RPM : rotation par minute). Ces protocoles de forage conventionnels restent néanmoins traumatiques et présentent plusieurs limites.

C’est pourquoi les chercheurs et les praticiens s’intéressent de près à de nouveaux protocoles de forage réalisés à basse vitesse entre 20 à 50 RPM et sans irrigation.

LIMITES DES PROTOCOLES CHIRURGICAUX CONVENTIONNELS

Le protocole de forage classique consiste à réaliser une préparation grâce à une série de forets de diamètre croissant sous irrigation constante de sérum physiologique. Dans ces protocoles de forage traditionnels, le moteur est réglé sur une vitesse variant de 800 à 2000 RPM selon le type d’irrigation ou le type de foret. Ces stratégies de forages n’ont pas changé depuis des décennies. Cependant elles soulèvent des problèmes importants.

Dommages thermiques et nécrose périphérique

Les forages à grande vitesse créent effectivement un traumatisme thermique et mécanique qui pourrait nuire au potentiel ostéogénique de la zone et donc influencer négativement l’ostéo-intégration implantaire.

En effet, au-delà d’une limite de températures située entre 45 et 50 °C pendant plus d’une minute [⁴], la chaleur est à l’origine d’une dénaturation des protéines et des membranes cellulaires. Cette dernière entraîne elle-même une réduction de l’activité des ostéoclastes et des ostéoblastes ainsi qu’une déshydratation de la zone lésée. L’ensemble de ces phénomènes aboutit in fine à une zone de nécrose osseuse périphérique au forage et à l’interposition d’un tissu fibreux péri-implantaire [⁵-⁷].

Lors d’un forage conventionnel à haute vitesse (800 à 2000 RPM), des températures bien plus élevées que la température nécrotique, dépassant les 80 °C, ont été enregistrées en périphérie de la coupe du foret et ce malgré l’utilisation d’une irrigation abondante [⁸].

Ces températures augmentent avec la vitesse de rotation du foret, la profondeur du forage et la densité de l’os [⁵, ⁷, ⁹]. La surface de la zone nécrosée et la résorption associée augmentent ainsi avec l’importance de la chaleur générée par la friction des forets.

Ainsi, afin de minimiser au maximum cette zone périphérique de nécrose osseuse, le chirurgien se doit de prendre des précautions (irrigation abondante, adaptation du protocole de forage à la densité osseuse, utilisation de forets à usage unique ou limité, limitation du temps de travail osseux, etc.) [¹⁰].

Cependant, quelles que soient les précautions prises lors du forage, une zone nécrotique apparaîtra inévitablement en réponse au traumatisme infligé au tissu osseux par le forage [¹¹, ¹²].

Irrigation

L’irrigation concomitante aux protocoles de forages conventionnels, destinée à réduire la chaleur générée par le forage, élimine également le contenu du forage appelé coagulum osseux (copeaux d’os, stroma du tissu conjonctif, cellules souches, protéines osseuses et morphogénétiques). Ce coagulum osseux a un rôle important dans la régénération osseuse et peut servir pour une régénération osseuse, ou en cas de volume osseux déficient ou d’exposition de spires [⁶, ⁸, ¹³, ¹⁴].

Compression vasculaire

Lors de l’utilisation d’un protocole de forage classique, le praticien adapte sa stratégie de forage (c’est à dire le diamètre et la longueur du dernier foret utilisé) afin d’obtenir une stabilité primaire satisfaisante mais qui génère une compression de l’os. Selon Klinger [¹⁵], une compression osseuse, dans le cas d’un couple de vissage trop important de l’implant, entraîne un écrasement vasculaire et une compression des faisceaux de collagène chassant les cellules et la substance fondamentale. Ainsi, par manque d’apport nutritif, une zone de dégénérescence cellulaire conduira à un échec d’ostéo-intégration. Les protocoles chirurgicaux et implants conventionnels visent une limitation de la compression de l’os lors de la mise en place de l’implant, en adaptant la séquence de forage à la densité. Cette compression osseuse ainsi qu’un échauffement excessif expliquent le taux d’échec majoré pour les implants mis en place dans un os de type I [¹⁶].

Bruit

Les vitesses de forage élevées génèrent un bruit aigu ainsi que des vibrations sources de stress pour le patient [¹⁷].

Déformation de l’axe de forage

Pour Chen et al., dans les protocoles de forage conventionnels, l’utilisation de forets multiples augmente le risque de s’écarter de l’axe prévu de l’ostéotomie, ce qui à son tour a un impact sur l’axe de l’implant [⁸].

NOUVEAUX PROTOCOLES CHIRURGICAUX À VITESSE LENTE SANS IRRIGATION

Pour pallier les défauts des forages conventionnels à haute vitesse évoqués précédemment, de nouveaux implants utilisant des protocoles de forage à basse vitesse ont été proposés par plusieurs fabricants (BTI, Nobel Biocare, Bicon). Ces protocoles de forage à basse vitesse vont être exposés au travers d’un implant que nous avons testé : l’implant N1 commercialisé par la société Nobel Biocare.

Présentation du système implantaire

Dans ce système, le protocole de forage est simplifié et n’utilise que deux forets dans 90 % des cas (un troisième foret peut être nécessaire en cas d’os de forte densité). Le premier foret, utilisé à haute vitesse (800 à 2000 RPM), donne l’axe et la profondeur du forage. Le deuxième foret est utilisé à basse vitesse (20 à 50 RPM) et sans irrigation. Ce protocole se veut simplifié par une diminution du nombre de forets utilisés.

• Le premier foret ou OsseoDirector : la préparation du site d’implantation nécessite toujours l’utilisation d’un foret pilote hélicoïdal tournant à haute vitesse (800 à 2000 RPM), sous irrigation constante de sérum physiologique. Ce foret crée ainsi le puits de forage initial et permet de déterminer l’axe et la profondeur du forage, mais pas le diamètre définitif. La conception pointue de ce foret favoriserait l’engagement osseux, et le corps conique permettrait des changements de direction tout en réalisant le trou pilote (^{figures 1} à ⁴).

• Le second foret OsseoShaper 1 (OS1). La mise en forme finale de l’implant nécessite ensuite l’utilisation d’un seul autre foret, utilisé avec une vitesse de rotation basse (50 RPM) et irrigation. Ce foret est spécifique aux caractéristiques de l’implant planifié (longueur/diamètre). C’est pourquoi l’OsseoShaper 1 est conditionné dans la même gaine que l’implant. Ce foret permet la mise en forme finale du puits de forage au diamètre de l’implant, sans dévier de l’axe initial et tout en préservant de l’os vital dans et autour de l’ostéotomie. Le couple est progressivement augmenté (20, 30 puis 40 N.cm) jusqu’à la longueur totale du foret. Lorsque le foret atteint la profondeur de forage, la fonction reverse est enclenchée pour désengager le foret (^{figures 5} à ⁹).

• L’OsseoShaper 2 (OS2). Dans le cas où l’os est trop dense et que l’OS1 n’atteint pas la profondeur de forage avec un couple de vissage de 40 ou 50 N.cm, un ultime foret de diamètre supérieur, l’OsseoShaper 2 (OS2) est parfois nécessaire. Ce foret, facultatif, a les mêmes propriétés et le même usage que le précédent.

Cette nouvelle stratégie de forage à basse vitesse sans irrigation a pour but de pallier les défauts liés aux protocoles de forage à haute vitesse évoqués précédemment. Les avantages de cette nouvelle séquence de forage seraient biologiques et pratiques.

• D’un point de vue biologique :

- limiter la zone de nécrose cellulaire liée aux effets mécaniques et thermiques des protocoles de forages conventionnels. L’OsseoShaper génère, en comparaison, des pointes de températures significativement plus basses (~ 40 °C) que celles pouvant provoquer la nécrose des ostéocytes (~ 45 °C) [⁸] (^{figure 10}) ;

- conserver le coagulum osseux : l’absence d’irrigation permet de retenir le coagulum osseux généré par la coupe osseuse dans le forage ; ce coagulum est riche en éléments qui favorisent l’ostéo-intégration.

• D’un point de vue pratique :

- réduire le bruit et les vibrations : l’usage de basse vitesse pour le forage réduit significativement les vibrations et rendent l’intervention moins inconfortable pour le patient [¹⁷] (^{figure 11}) ;

- réduire le nombre de forets : selon le fabricant, la diminution du nombre de forets réduirait le risque de s’écarter de l’axe d’implantation prévu. Par ailleurs, le nombre réduit de forets [²], dont un à usage unique livré avec l’implant, diminue significativement le coût de la pose de l’implant ;

- prédire la stabilité primaire de l’implant lors du forage avec OS1 : en fonction du couple nécessaire pour le passage de OS1, il est possible de prévoir le couple nécessaire à la mise en place de l’implant, c’est-à-dire la stabilité primaire de l’implant. En effet, une forte corrélation positive linéaire a été observée entre le couple d’insertion de l’OsseoShaper 1 et le couple d’insertion de l’implant dans l’os trabéculaire bovin (n = 10) [¹⁸] (^{figure 12}).

Une fois le dernier foret OsseoShaper utilisé, la séquence s’achève par la mise en place de l’implant (^{figures 13} à ¹⁶).

Améliorer l’ostéo-intégration et préserver les tissus durs et mous péri-implantaires sont devenus de réels objectifs pour les fabricants d’implants. Dans le cas présent, le protocole de forage a pour objectif de favoriser activement la cicatrisation de l’os après mise en place de l’implant (en limitant l’élévation de température liée au forage et en préservant le coagulum osseux). Parallèlement, la cicatrisation osseuse est favorisée passivement grâce à une connexion conique tri-ovale réduisant les contraintes sur l’os cortical, contrairement aux implants ronds traditionnels [¹⁹].

Contrairement à une idée très répandue selon laquelle la forme d’une ostéotomie devrait permettre un contact implant-os maximal [²⁰, ²¹], les études les plus récentes montrent au contraire que les sites avec un contact implant-os minimal présentent le taux de guérison le plus rapide (^{figures 17} et ¹⁸).

En effet, la différenciation des ostéoblastes est significativement plus rapide dans des environnements à faible contrainte [²²-²⁴] ; de plus, la formation osseuse semblerait être plus élevée dans les régions « sans contact » autour des implants (^{figure 19}).

Les particularités du protocole de forage et le design du col de l’implant favorisant la stabilité et l’intégration tissulaire précoce font de ce dernier un implant optimisé pour une pose et une mise en fonction immédiate.

DISCUSSION

Le forage sans irrigation à basse vitesse crée une véritable rupture avec les protocoles de forages conventionnels. Cette nouvelle approche permettrait de résoudre certains problèmes liés aux protocoles de forage traditionnels comme l’échauffement, le bruit et les vibrations et aurait pour avantages une diminution du traumatisme osseux, une meilleure ostéo-intégration et une diminution du temps opératoire.

Dommages thermiques et nécrose périphérique

Une étude de Calvo-Guirado et al. [⁶], visant à comparer l’élévation de la température entre un protocole conventionnel à haute vitesse de rotation sous irrigation constante et un protocole à basse vitesse sans irrigation, n’a pas montré de différence significative de cicatrisation osseuse entre les deux protocoles de forage utilisés. Les auteurs en concluent que ce protocole hybride n’endommage pas plus l’os qu’un protocole conventionnel. Ces résultats sont confirmés dans une autre étude de Mihali et al. [²⁵] qui a montré que le protocole de forage court réalisé à basse vitesse sans irrigation n’a pas affecté le remodelage de l’os crestal au cours de la première année après l’insertion.

D’autres études montrent que la préparation du site à basse vitesse et sans irrigation, suivie de l’insertion d’un l’implant avec une connectique tri-ovale, génère beaucoup moins de chaleur que le protocole conventionnel [²⁶].

Chen et al. [⁸] ont utilisé un modèle informatique pour calculer les températures maximales générées par les deux forets : forets conventionnels sous irrigation et OsseoShaper sans irrigation. Ainsi, une température de forage avoisinant les 80 °C a pu être enregistrée en périphérie de la coupe du foret lors de forage conventionnel ; comparativement, l’OsseoShaper a généré des pointes de températures significativement plus basses (environ 40 °C), température inférieure aux températures connues pouvant provoquer la nécrose ostéocytaire [⁸, ¹³] (^{figures 20} et ²¹).

Limmechokai [²⁷] rapporte également des changements de température moyens significativement plus faibles avec l’OsseoShaper par rapport à trois autres systèmes implantaires - Nobel Active (NobelBiocare), V3 (MIS) et BLX (Straumann) - dans des blocs d’os artificiel et d’os bovin (p = 0,05).

Ces différences peuvent être expliquées par le fait que l’OsseoShaper a été conçu pour couper efficacement l’os à faible vitesse (< 50 rpm), ce qui se traduit par moins d’os coupé par unité de temps. il en résulte moins de dégagement de chaleur par unité de temps et moins d’élévation de température de l’os.

Chen et al. se sont également intéressés aux séquelles biologiques d’une moindre génération de chaleur par l’OsseoShaper. Ils ont mis en évidence une apoptose ostéocytaire réduite, ce qui s’est traduit par une moindre résorption osseuse péri-implantaire. Les auteurs ont également montré qu’une néoformation d’os beaucoup plus rapide que celle obtenue avec un protocole de forage conventionnel est observée avec ces nouveaux forets [⁸].

Ce forage à basse vitesse sans irrigation n’empêcherait ainsi pas la mort des ostéocytes mais la limiterait par rapport à un forage à haute vitesse sous irrigation.

Par ailleurs, l’ostéotomie à basse vitesse sans irrigation conserverait significativement plus de matière osseuse dans l’alvéole que les ostéotomies réalisées de manière conventionnelle [¹²].

Temps opératoire

Le protocole de forage hybride (OD 2000 RPM + OS1 50 RPM), impliquant l’utilisation de seulement deux forets avant de pouvoir mettre en place l’implant, implique dans la théorie que la procédure devrait permettre de gagner du temps. Cependant, il n’a pas été montré que cette procédure permettait de gagner du temps mais, au contraire, certaines études ont montré que, dans des cas de réhabilitations plurales, cette procédure allongeait le temps chirurgical [⁶]. L’étude de Limmeechokchai relève également un temps de forage prolongé avec l’OsseoShaper [²⁷]. Cet allongement du temps de forage s’explique, malgré le faible nombre de forets, par le fait que l’OS1 tourne lentement, qu’il faut augmenter au fur et à mesure le couple et qu’il faut activer la fonction reverse pour désengager le foret.

Confort du patient

Les forets utilisés dans les protocoles de forage à basse vitesse (50 RPM) produisent des sons significativement plus assourdis que les forets des protocoles de forage à haute vitesse mais également moins de vibrations, ce qui réduit l’inconfort du patient pendant l’intervention. Ces avantages peuvent être une mesure efficace de prévention de l’anxiété [¹⁷, ²⁷].

Prédictibilité et aide à la prise de décision

La corrélation existant entre la densité osseuse et le couple de l’OsseoShaper 1 peut aider à prédire la qualité osseuse et peut servir de prédicteur du couple d’insertion de l’implant [¹⁸]. Wang et al. [⁹] arrivent aussi à la conclusion que les implants avec une connectique tri-ovale permettent une stabilité initiale avec un couple d’insertion prévisible et fournissent ainsi une aide à la prise de décision (83 %).

Une étude in vitro [²⁸] a ainsi montré que l’implant N1 présentait, dans des sites cicatrisés, des résultats significativement meilleurs que l’implant Nobel Replace en termes de couple d’insertion, de basculement et de micromouvement. Dans des sites d’extractions, l’implant N1 a également obtenu de meilleurs résultats que le NobelActive pour les deux tailles de plate-forme après chargement dynamique (p < 0,05). pour les auteurs, l’implant « N1 a montré un couple d’insertion suffisant pour résister à une charge cyclique d’au moins 70 N ».

Déformation de l’axe de forage

Selon le fabricant, la diminution du nombre de forets chirurgicaux permet de diminuer le risque de déviation de l’axe initial ; l’erreur d’alignement est ainsi réduite [²⁹] et la pose ultérieure de l’implant suivra l’axe du dernier foret [⁸].

Cependant, nous pensons au contraire que cela entraîne une réduction de la capacité de rattrapage d’axe. En effet, si le premier foret OD n’est pas dans le bon axe du premier coup, il est difficile de le corriger avec ce foret et, a fortiori, avec l’OS1. Ce protocole de forage utilisant un nombre réduit de forets semble plus indiqué pour les opérateurs expérimentés ou utilisant des guides chirurgicaux.

CONCLUSION

Le forage sans irrigation à basse vitesse semble être la prochaine révolution en implantologie et balaye 50 ans de certitudes sur le forage de la même manière que lorsque l’on est passé du matching platform au switching platform. Cette nouvelle approche permettrait une production minimale de chaleur, s’accompagnant d’une résorption péri-implantaire réduite et d’une meilleure ostéo-intégration. Ce système apporterait également une aide à la prise de décision et une augmentation du confort du patient.

D’autres études seront évidemment nécessaires pour mieux évaluer les avantages mécaniques et physiologiques des forages à basse vitesse. Cependant, en présence de site osseux à forte densité, contenant moins de cellules osseuses et présentant un potentiel ostéogénique réduit, les protocoles de forage à basse vitesse semblent à privilégier.

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Liens d’intérêt

Les auteurs déclarent n’avoir aucun lien d’intérêts.