Un groupe de chercheurs d’hôpitaux coréens a mené une étude rétrospective pour vérifier l’efficacité et la sécurité des implants en titane imprimés en 3D spécifiques au patient sur les os maxillo-faciaux.

Au total, 16 patients ont été observés au cours de l’étude, chacun subissant une chirurgie reconstructive pour divers défauts maxillo-faciaux. Les patients ont été équipés d’implants en titane personnalisés et ont reçu des suivis à long terme au cours de plusieurs mois.

Sur les 28 implants posés, un seul n’a pas réussi à s’unir à l’os tandis que les autres ont montré des résultats «satisfaisants» pour le traitement de divers défauts buccaux et maxillo-faciaux.

Reconstruction en titane des défauts mandibulaires induits par la tumeur. Image via la nature.

Implants maxillo-faciaux imprimés en 3D

L’impression 3D est utilisée depuis un certain temps pour produire des guides qui améliorent les résultats des patients et a récemment commencé à être exploitée à titre expérimental pour créer des greffes faciales pouvant être implantées dans le crâne des patients. Par exemple, des scientifiques de la Texas A&M University ont développé un nouvel échafaudage imprimé en 3D qui facilite directement la croissance des cellules osseuses après la chirurgie.

En ce qui concerne les applications d’utilisation finale, le Centre de recherche industrielle du Québec (CRIQ) a déployé une imprimante 3D GE Additive Arcam Q10 pour accélérer sa production d’implants de la mâchoire inférieure sur mesure, tandis que des chercheurs de l’Université Paulista ont imprimé en 3D une prothèse faciale pour un Survivante brésilienne du cancer, qui comprenait tout son œil droit.

Plus récemment, Santé Canada a approuvé son premier implant médical imprimé en 3D fabriqué au Canada, une plaque mandibulaire personnalisable destinée à être utilisée dans la chirurgie de reconstruction faciale principalement pour les patients souffrant de troubles buccaux.

Implant dentaire sur une mandibule en titane.  Image via la nature.
Implant dentaire sur une mandibule en titane. Image via la nature.

L’étude rétrospective

La greffe osseuse autogène ou la pose d’implants est la principale méthode utilisée pour traiter les défauts buccaux et maxillo-faciaux, et bien qu’ils soient largement biocompatibles, il peut y avoir des problèmes concernant la morbidité du site donneur, l’échec chirurgical et la difficulté de réopération.

Les progrès rapides de la technologie numérique ont ouvert de nouvelles voies dans le domaine de la chirurgie buccale et maxillo-faciale, l’impression 3D permettant des chirurgies plus rapides et précises, en particulier en ce qui concerne les matériaux en titane dont la biocompatibilité a déjà été vérifiée en tant qu’implants dentaires.

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Les implants maxillo-faciaux en titane utilisés dans les chirurgies enregistrées par l’étude ont été imprimés en 3D via des processus de fusion par faisceau d’électrons (EBM) et de frittage sélectif par laser (SLS). 28 implants ont été imprimés en 3D au total puis insérés dans le maxillaire (partie dominante du visage), la mandibule (mâchoire inférieure) ou le zygoma (joue/tempe) de 16 patients différents.

Les patients en question, dont sept femmes et neuf hommes, étaient âgés de neuf ans à 78 ans. Au total, 28 zones défectueuses ont été opérées, dont cinq segments mandibulaires, neuf zygomes, dix corps mandibulaires, angles ou mentons et quatre zones maxillaires.

Un processus de suivi à long terme a ensuite été mené, variant en durée par patient de huit à 79 mois. L’étude a principalement analysé la fusion osseuse du corps de l’implant en titane, mais a également enregistré l’infection postopératoire, le cal vicieux de l’implant, les résultats fonctionnels, la satisfaction du patient, l’affaissement, l’ostéolyse autour des implants et toutes les complications qui se sont produites.

L’étude a révélé que sur les 28 implants, un seul n’a pas réussi à s’unir à l’os. L’analyse CBCT a montré que la fusion osseuse six mois après la chirurgie était de 96,5 %. L’étude n’a également observé aucune ostéolyse – une condition progressive où le tissu osseux est détruit – ou un affaissement autour des implants en titane.

Selon l’étude, les patients qui ont participé à l’essai étaient dans l’ensemble satisfaits esthétiquement et fonctionnellement des résultats de leur chirurgie. Cependant, deux des cinq patients qui ont subi une reconstruction de la pommette ont subi une chirurgie de révision en raison de leur mécontentement quant à l’apparence de l’implant.

Photographies de patients atteints du syndrome de Treacher-Collins.  Image via la nature.
Photographies de patients atteints du syndrome de Treacher-Collins. Image via la nature.

Examen des implants

La conception de l’interface os-implant des implants imprimés en 3D était soit un maillage, soit un solide, selon que la stabilité était requise ou non. Comme la surface rugueuse de l’implant en titane maillé s’est avérée plus susceptible de s’intégrer dans l’os du patient, celui-ci a été préféré.

Le SLS permet la fabrication additive avec des métaux tels que le titane à une température de frittage élevée, cependant, en raison d’une précision dimensionnelle limitée et d’une mauvaise rugosité de surface, des améliorations de processus sont apportées pour améliorer ses propriétés. L’EBM utilise un faisceau d’électrons au lieu d’un faisceau laser pour fritter ou fusionner les matériaux. L’EBM peut être utilisé pour fabriquer des géométries complexes en balayant sélectivement chaque couche transversale, contrairement au SLS.

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Les implants imprimés en 3D via EBM étaient plus chers que ceux imprimés en 3D à l’aide de SLS, mais il n’y avait aucune différence dans les résultats cliniques concernant le type d’interface d’implant ou la méthode d’impression 3D.

Les rendez-vous de suivi ont révélé que trois des 16 patients ont présenté des complications telles que des fractures de vis et une insatisfaction esthétique, mais toutes ont finalement été résolues et la récupération postopératoire s’est avérée satisfaisante chez tous les patients.

Sur la base des expériences des patients, l’étude a proposé des lignes directrices pour l’utilisation d’implants spécifiques au patient en titane imprimés en 3D. En bref, l’étude recommande que de tels implants soient utilisés pour les défauts de continuité de l’os facial limités aux tissus durs pour lesquels une reconstruction a déjà été effectuée et il n’y a pas d’option de reconstruction, et pour les cas où il existe un défaut osseux léger ou modéré dû à une préparation osseuse excessive antérieure chez un patient ayant subi une ostéoplastie faciale.

De plus, les directives indiquent que les implants en titane imprimés en 3D doivent également être utilisés dans les cas d’exigences esthétiques élevées telles que la correction de l’asymétrie squelettique, pour les zones qui nécessitent une charge fonctionnelle telle que la mandibule et lorsqu’une reconstruction simultanée avec des implants dentaires est nécessaire.

De plus amples informations sur l’étude peuvent être trouvées dans le document intitulé: « Reconstruction des défauts osseux maxillo-faciaux à l’aide d’implants en titane durables spécifiques au patient, » publié dans la revue Nature. L’étude a été co-écrite par H. Lim, Y. Choi, W. Choi, I. Song et U. Lee.

Une des études de cas de chirurgie réparatrice.  Image via la nature.
Une des études de cas de chirurgie réparatrice. Image via la nature.

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L’image en vedette montre reconstruction en titane des défauts mandibulaires induits par la tumeur. Image via la nature.