cas du titane

ARTEFACTS INDUITS PAR LES MATERIAUX DE
RECONSTRUCTION ODONTO-STOMATOLOGIQUES :
CAS DU TITANE
S. SAVANE (1), A. C. N'DINDIN (2), G. B. N'DINDIN (3), P. A. KOUAME (4), D. DOYON (5)
INTRODUCTION
Figure 1 : Implants expérimentaux testés
Les artéfacts (fausses images) induits par les alliages
précieux et non précieux habituellement utilisés en
odonto-stomatologie est une réalité (4, 11, 13, 16, 27)
parce qu'ils perturbent la lecture des IRM (Imagerie par
Résonance Magnétique) des régions crânio-encéphaliques, du rachis cervical et de la moelle. Cela est à
l'origine de nombreuses erreurs de diagnostic (9, 10,
18, 20, 24, 25, 29, 31).
Les alliages de Titane sont aujourd'hui incontournables
en implantologie pour leur parfaite ostéo-intégration (1,
5) et leurs remarquables propriétés de biocompatibilité
(15, 22, 23, 30).
De plus, leurs propriétés mécaniques exceptionnelles
(19, 26, 30) en font des alliages pleins d'avenir dans de
nombreuses applications odonto-stomatologiques (8,
26).
Quels types d'artéfacts sont induits par le titane et ses
alliages ?
Ces artéfacts sont-ils importants au point d'entraîner
des conséquences sur les IRM ?
C'est à ces questions que nous tenterons d'apporter un
début de réponse dans ce travail qui se propose de
réaliser un essai d'évaluation in vitro de deux types
d'implants expérimentaux en alliage de Titane.
MATERIEL ET METHODE
Deux types d'implants élaborés par la société SIMPA
de Toulouse et offerts par L. GINESTE (14) ont été testés
(fig. 1) dans le service de neuroradiologie du C.H.U. de
BICETRE.
1- Service de Radiologie (UFR d'Odonto-Stomatologie Abidjan)
2-- Service de Prothèse (UFR d'Odonto-Stomatologie Abidjan)
3- Service d'O. D. F. (UFR d'Odonto-Stomatologie Abidjan)
4- Service d'odontologie chirurgicale (UFR d'Odonto-Stomatologie
Abidjan)
5- Service de Neuroradiologie CHU BICETRE
Le premier est en alliage de titane Aluminium 6 Vanadium 4 (T16 A14V) correspondant à la norme ISO
5832, utilisé pour la fabrication des implants chirurgicaux. Sa composition chimique et ses propriétés
mécaniques (conformes à la norme ISO) figurent dans
les tableaux I et Il.
Le deuxième implant a la même composition et les
mêmes propriétés que le premier mais il a été recouvert d'une couche de phosphate de calcium, l'hydroxyapatite, qui permet d'obtenir une interface os implant stable et hautement biocompatible14.
Tableau I : Composition chimique des implants
(L. GINESTE)
Eléments
Limites de la composition %
Aluminium
5,5 à 6,75
Vanadium
3,5 à 4,5
Fer
0,3 max.
Oxygène
0,2 max.
Carbone
0,08 max.
Azote
0,05 max.
Hydrogène
0,015 max.
Titane
Balance
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Artefacts induits par les matériaux...
Tableau II : Propriétés mécaniques des implants (L. GINESTE)
Forme de l'alliage
Résistance à la traction
min. MPA
Limite d'élasticité à 0,2 %
min. MPA
Allongement min. %
Coefficient de striction min.
%
Tôles et feuillards
860
780
8
sans objet
Barres
860
780
10
25
Ces implants sont placés sur un gobelet plastique à une
hauteur prédéterminée et soigneusement installés dans
un bac en plastique contenant de l'eau. Ils ont été
ensuite introduits dans un imageur IRM à haut champ
général à 1,5 Tesla (CHU de PURPAN, Toulouse), avec
une antenne tête, des séquences en spin écho pondérées TI et T2 et des séquences en écho de gradient.
Figure 2 : Artéfacts provoqués par
les implants expérimentaux
A
B
Au cours des séquences en spin écho T1, les matrices
ont été variées. Ainsi, ont été utilisées :
C
D
- des séquences spin écho en pondération T1
- Temps de Répétition (TR) = 500ms
- Temps d'Echo (TE) = 12 ms avec une matrice de
256 x 128.
- Temps d'Echo (TE) = 14 ms avec une matrice de
256 x 192.
- Temps d'Echo (TE) = 17 ms avec une matrice de
256 x 256.
E
Zones arrondies vides de signal
avec des zones d’hypersignaux
situés aux pôles supérieur et
inférieur.
Ces zones augmentent de taille
en fonction de la séquence
choisie.
C - SE pondérée T1 256 x 256
D - SE pondérée T2 256 x 192
E - EG pondérée T1 256 x 192
- des séquences spin écho en pondération T2
- Temps de Répétition (TR) = 2000 ms
- Temps d'Echo (TE) = 100 ms avec une matrice de
256 x 192.
- des séquences en écho de gradient pondérées T1
- Temps de Répétition (TR) = 500ms
- Temps d'Echo (TE) = 11 ms avec une matrice de
256 x 192.
Tableau III : Mesure des surfaces
Surfaces(mm2) /
Séquences
RESULTATS
Les résultats sont présentés à la figure 2 et au tableau III
Le logiciel OPTILAB du laboratoire de Biomatériau de
l'UFR d'Odontologie de Toulouse a été utilisé pour
déterminer le diamètre et la surface des artefacts, de
même que la surface totale de l'image.
DISCUSSION
Les artéfacts observés se présentent sous forme de
zones arrondies vides de signal (hyposignal) avec des
zones d'hypersignaux situés aux pôles supérieurs et
inférieurs (fig 2).
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Implants
Titane
Titane
pur hydroxyapatite
Surfaces
totales
%
Spin Echo T1
Image 1
256 x 256
44,8
72,8
18,6.10
0,24 - 0,39
Image 2
256 x 192
65,97
76,1
18,3.10
0,36 - 0,41
Image 3
256 x 128
68,82
87,39
71.10
0,40 - 0,51
Spin Echo T2
Image 4
256 x 192
75
106
17,8.10
0,42 - 0,69
Echo de gradient
Image 5
256 x 192
234
276
18,3.10
1,27 - 1,50
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Une absence de distorsion d'images est constatée à
l'analyse macroscopique, ainsi qu'une variation de taille en fonction des séquences et des matrices utilisées.
Cette technique se heurte à des difficultés aussi nombreuses que variées qui résultent des caractéristiques
même du méta (13, 26).
En Spin écho pondérée T1, les surfaces d'artéfact des
deux types d'implants, varient de 45 à 87 mm2 soit au
maximum 0,5 % de la surface de l'image.
Mais il faut reconnaître avec MEYER (26) que de nos
jours, les progrès réalisés dans le domaine de la coulée
du titane, avec l'expérience accumulée dans un nombre toujours plus grand de laboratoires odonto-techniques et de recherches, indiquent que le passage dans la
pratique quotidienne est en train, de se faire.
En Spin écho pondérée T2, elles oscillent entre 75 et
106 mm2 représentant 0,69 % de la surface de l'image.
En écho de gradient en pondération T1, elles s'étendent
de 234 à 276 mm2 soit 1,5 % de la surface.
Ainsi, en orthodontie et en chirurgie maxillo-faciale, le
titane entre déjà, respectivement dans la composition
des arcs et fils et également dans la constitution des
plaques d'ostéosynthèse et de fils de contention.
Il apparaît donc clairement que la surface artéfactuelle
est insignifiante car elle n'occupe que 0,4 à 1,5 % de la
surface totale de l'image. Ainsi, les artéfacts induits par
le Titane n'affectent presque pas la lecture de l'examen
surtout en spin écho. Il y a donc absence de déformation des structures de voisinage du titane et de ses
alliages utilisés en odontologie. Cela confirme les travaux précédents réalisés sur les implants orthopédiques
en titane (12, 21, 28).
Le coût des installations, l'effort nécessaire pour passer
d'une technique classique et bien maîtrisée à une technique nouvelle et à certains points plus exigeants sont
certes des facteurs qui ralentissent cette transition quoiqu'il semble maintenant acquis que la coulée du titane
fera demain partie de l'ensemble de nos ressources
odonto-techniques.
Aussi n'y a-t-il pratiquement pas de différence du point
de vue macroscopique entre les artéfacts causés par les
implants en titane pur et les implants recouverts d'hydroxyapatite. Cependant, les études effectuées à l'aide
du logiciel OPTILAB, ou directement sur l'imageur,
objectivent un agrandissement d'un ou de quelques
millimètres en faveur des implants recouverts d'hydroxyapatite. Cependant, si de nombreux auteurs dont
L.GINESTE (14) ont mis en évidence l'importance de
l'hydroxyapatite dans l'amélioration de l'ostéo-intégration des implants, cette étude a montré que ce type
d'implant est un peu plus artéfactant que les implants
en titane commercialement pur.
Dans tous les cas, ces artefacts ne sont pas significatifs
au point de susciter des conséquences majeures dans
l'interprétation des images. Cette qualité est certainement due aux propriétés diamagnétiques du titane (7).
Mais cette part sera-t-elle prédominante au point de
détrôner les alliages précieux ? Les techniciens prothésistes sont-ils prêts à faire les mises de fond nécessaires et les prix des réalisations pourront-ils refléter le
coût plus élevé des installations ?
C'est à ces questions qu'il faut trouver des réponses
précises pour mieux apprécier l'avenir du titane.
CONCLUSION
Le Titane a acquis une place de premier plan en odontologie pour ses remarquables propriétés de biocompatibilité, et ses domaines d'application s'élargissent
constamment (3,26).
La nécessité de connaître la nature des artéfacts induits
par ce biomatériau est d'autant plus important qu'il est
habituellement utilisé sous forme d'implant ostéointégré. Ainsi, une fois inséré chirurgicalement, il reste
à demeure et ne peut être enlevé contrairement à tous
les autres appareils de contention ou de réhabilitation
qui peuvent être déposés avant un examen IRM.
Au vu de ces nombreuses qualités, le titane peut être
considéré comme une alternative nouvelle à l'emploi
des alliages non précieux et même des alliages précieux utilisés pour la reconstruction au niveau de la
sphère odonto-stomatologique (3). Toutefois, sa mise en
forme par coulée constitue un handicap réel pour réaliser des pièces prothétiques comparables à celles que
l'on obtient avec les alliages dentaires traditionnels.
Dans cette étude, il a été montré un effet artéfactuel
insignifiant du Titane quelle que soit la séquence ou la
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Artefacts induits par les matériaux...
matrice choisie.
Ainsi, les nombreux problèmes posés par les artéfacts
d'origine dentaire seraient résolus si tous les appareils
de reconstruction dentaire pouvaient être réalisés en
Titane. Mais malheureusement pour les praticiens et
surtout pour les techniciens de laboratoire, le problème
de la coulée de ce biomatériau constitue encore de nos
jours une réalité.
RESUME
L'IRM devient un important outil d'exploration de la tête et du cou. Cependant, un certain nombre d'alliages
dentaires sont à l'origine d'artéfacts, caractérisés par une perte de signal avec des bandes périphériques d'hypersignaux curvilignes linéaires et parfois des distorsions. Dans ce travail, nous avons étudié les artéfacts causés par le
titane, utilisé en implantologie orale. Deux implants expérimentaux ont été testés dans un imageur à haut champ de
1,5 T, suivant 2 séquences couramment utilisés (SE, EG). L'analyse des images obtenues a montré des surfaces
artéfactuelles mineures sans distorsions. Pour minimiser ces "fausses images", le Titane et ses alliages pourraient être
une alternative.
Mots-clés : IRM - Artéfacts - Titane
ABSTRACT
MRI is becoming an important tool of examination of the head and neck. However, certain dental alloys cause
artifacts characterized by a loss of signal surrounded by bright line and sometimes distortions.
In our work, we studied artifacts caused by Titanium, metallic biomaterial used for oral implantology. Therefore,
2 experimental were investigated in a 1,5 T MR unit, with 2 sequences commonly used (SE, GRE).
The investigation showed minor artefacts, without distortions.
In order to minimize these "ghost images", the Titanium and its alloys should be an alternative.
Key words : MRI - Artifacts - Titane
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