CH682301A5

CH682301A5 -

Info

Publication number: CH682301A5
Application number: CH1049/90A
Authority: CH
Inventors: Takashi Miyazaki; Takashi Inamochi; Masaaki Kitamura; Shohei Hayashi
Original assignee: G C Dental Ind Corp
Priority date: 1989-03-29
Filing date: 1990-03-29
Publication date: 1993-08-31
Also published as: DE4009985A1; GB2230452A; GB2230452B; JPH02255135A; DE4009985C2; US5064731A; JPH051019B2; GB9006344D0

Description

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Description

L'invention se rapporte à une prothèse dentaire convenant pour la restauration des dents au moyen de couronnes, ponts dentaires, etc.

Il est exigé jusqu'à présent que les prothèses dentaires placées dans la cavité buccale, tels que des couronnes ou des ponts dentaires, possèdent les propriétés suivantes:

1 ) sécurité d'emploi;

2) biocompatibilité avec les tissus intra-buccaux;

3) résistance à la corrosion dans l'environnement intra-buccal (stabilité chimique);

4) résistance dans l'environnement intra-buccal (stabilité dynamique);

5) durabilité physique dans l'environnement intra-buccal;

6) possibilité d'adaptation à des dents-piliers;

7) esthétique.

Parmi toutes ces propriétés, l'accent a été mis récemment sur l'esthétique. Pour cette raison, on a fréquemment utilisé des prothèses dentaires constituées par de la porcelaine dite métallique cuite comprenant une partie formant une couche interne préparée avec un alliage destiné à être cuit avec la porcelaine selon la technique de moulage à cire perdue et une partie formant une couche externe composée d'une porcelaine dentaire cuite de manière à être liée à la partie de la couche interne, ou encore des prothèses dentaires dites entièrement en céramique comprenant une partie formant la couche interne préparée par dépôt de porcelaine dentaire sur une feuille métallique ou un matériau réfractaire, puis cuisson, et une partie formant la couche interne sur laquelle la partie formant la couche externe est cuite. Relativement récemment, on a mis au point d'autres prothèses dentaires comprenant une partie formant la couche interne composée d'un produit céramique fritté, électriquement conducteur et obtenue par usinage à décharge électrique du type à piston et une partie formant la couche externe, sur laquelle est cuite la porcelaine dentaire.

Toutefois, les prothèses dentaires en porcelaine cuite métallique sont désavantageuses en ce sens qu'elles peuvent donner lieu à une décoloration de l'angle gingival dans la cavité buccale, ou présenter une résistance à la corrosion médiocre lorsqu'on utilise un alliage métallique de base pour les parties formant la couche interne et posent des problèmes de sécurité, par exemple d'allergie, consécutifs aux constituants de l'alliage. Un autre inconvénient réside dans le fait que lorsqu'elles sont préparées suivant la technique de moulage à cire perdue, les parties formant la couche interne ne présentent pas souvent une résistance suffisante, en raison de défauts de moulage tels que des porosités, ou deviennent si médiocres en ce qui concerne la précision d'adaptation à des dents-piliers, comme cela se présente lorsqu'un pont dentaire est appliqué sur un certain nombre de dents, qu'aucune précision suffisante d'adaptation aux dents-piliers ne peut être obtenue, même en ayant recours à un brasage. L'application d'un alliage à métal noble sur les parties formant la couche interne présente l'inconvénient d'entraîner une déformation thermique dans des zones minces, telles que les zones marginales.

D'autre part, les prothèses dentaires réalisées entièrement en céramique présentent une partie formant la couche interne préparée par dépôt et cuisson de porcelaine dentaire. Elles ont toutefois l'inconvénient d'être moins bonnes en ce qui concerne la précision de l'adaptation aux dents-piliers, du fait que le retrait de la porcelaine dentaire augmente après cuisson. Elles ne peuvent pas non plus être appliquées comme ponts dentaires sous la forme de telles prothèses dentaires spécifiques, du fait qu'en général la porcelaine dentaire présente une résistance réduite ou limitée, bien que la porcelaine à base d'alumine soit d'une résistance plus élevée.

Des prothèses dentaires récemment développées, comprenant des parties formant une couche interne, composées d'un produit céramique à base de borure de titane fritté, électriquement conducteur présentent l'avantage d'avoir des parties de couche interne d'une excellente précision d'adaptation à des dents-piliers, du fait qu'elles sont formées par usinage par décharge électrique du type à piston et sont d'une résistance aussi élevée que la porcelaine dentaire, exprimée en tant que résistance à la flexion, s'élevant à environ 700 MPa et ténacité à l'entaille s'élevant à environ 4,0 MN/m3, de sorte qu'elles peuvent être utilisées pour une partie de couche interne d'un pont appliqué sur un certain nombre de dents et qu'elles présentent une déformation réduite ou limitée après cuisson de la porcelaine. Elles ont toutefois l'inconvénient de ne pas présenter une force d'adhérence suffisante, du fait qu'elles ne peuvent guère diffuser entre le produit céramique fritté électriquement conducteur et la porcelaine cuite, en tant que partie de couche externe et leur coefficient de dilatation thermique est faible, avec une valeur de 4 à 6 x 10_6/°C, de sorte qu'il est impossible d'utiliser comme partie de couche externe de la porcelaine à soumettre à une cuisson avec un métal, qui présente un cœfficent de dilatation thermique, par exemple de 10 à 20 x 10_6/°C, ce qui oblige à sélectionner et à utiliser un matériau en porcelaine dentaire ayant un faible coefficient de dilatation thermique. Dans certains cas, la porcelaine dentaire cuite en tant que partie de couche externe peut se fissurer par suite d'une différence de coefficient de dilatation thermique. De plus, le produit céramique de borure de titane fritté, électriquement conducteur, pré2

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sente des difficultés en ce qui concerne la modification de sa forme, du fait que sa dureté Hv s'élève à 3350.

Compte tenu des problèmes précités, les inventeurs ont procédé à des études approfondies de prothèses dentaires convenant pour la restauration des dents, tels que couronnes et ponts dentaires, et ont en conséquence mis au point une prothèse dentaire comprenant une partie constituant une couche interne et une partie constituant une couche externe, caractérisée en ce que ladite partie constituant la couche interne est un produit fritté composé de:

i) 40 à 95% en poids de un ou plusieurs produits céramiques électriquement conducteurs, choisis dans le groupe comprenant des céramiques à base de nitrure, des céramiques à base de borure et des céramiques à base de carbure, tous ces produits ayant une résistance électrique spécifique de 10_1 fl.cm ou moins et ii) 5 à 60% en poids des produits suivants A et/ou B:

A une porcelaine dentaire et

B un ou plusieurs métaux choisis dans le groupe comprenant Ti, Zr, Au, Pt, Pd-, Ag, In et Sn, ladite partie constituant la couche externe étant une porcelaine dentaire.

La présente invention permet ainsi d'obtenir une prothèse dentaire convenant pour la restauration des dents, prothèse, tel que couronne ou pont dentaire, réalisant le meilleur usage des avantages des prothèses dentaires conventionnelles, chacune comprenant une partie constituant une couche interne d'un produit fritté pouvant être usinée au moyen d'une machine à décharge électrique, c'est-à-dire des prothèses dont la précision d'adaptation à des dents-piliers est améliorée et dont la résistance est élevée, tout en fournissant une solution aux problèmes précités.

La porcelaine dentaire présente un point de fusion et une dureté plus faibles que des produits céramiques électriquement conducteurs, à un degré tel qu'elle peut servir pour réduire la température à laquelle des produits frittés sont préparés et peut réduire la dureté des produits frittés, comparativement à ce qui se passe lorsqu'on utilise uniquement des céramiques électriquement conductrices. Lorsqu'un produit fritté comprenant une céramique électriquement conductrice et une porcelaine dentaire est utilisé pour une partie constituant la couche interne, la porcelaine dentaire, cuite en tant que partie constituant la couche externe, fusionne avec la porcelaine dentaire dans la partie constituant la couche interne, de sorte qu'on peut obtenir une prothèse dentaire présentant une force d'adhérence améliorée. La partie de la couche interne obtenue présente également un coefficient de dilatation thermique voisin de celui de la porcelaine dentaire utilisée pour la partie de la couche externe. Il est donc improbable que la porcelaine dentaire de la partie de la couche externe se fissure. Si nécessaire, les formes des prothèses dentaires peuvent être facilement modifiées au moyen d'un produit abrasif dentaire, du fait que leur dureté se trouve réduite à une valeur appropriée.

Les métaux présentent des points de fusion et des duretés plus faibles que des produits céramiques électriquement conducteurs, à un degré tel qu'ils peuvent être frittés à de plus basses températures, comparativement à ce qui se passe lorsqu'on utilise uniquement des céramiques électriquement conductrices, entraînant ainsi un abaissement de la dureté des produits frittés et une amélioration de leurs propriétés d'usinage par décharge électrique. Lorsqu'un produit fritté composé d'une céramique électriquement conductrice et d'un métal est utilisé pour une partie constituant une couche interne, il se produit une diffusion entre la porcelaine dentaire cuite constituant une partie de la couche externe et le métal dans la partie de la couche interne, ce qui fournit une prothèse dentaire ayant une force d'adhérence améliorée. De plus, du fait que le coefficient de dilatation thermique de la partie formant la couche interne peut être convenablement déterminé en fonction du type et de la proportion de métal contenu dans le produit fritté, il peut être rendu voisin du coefficient de dilatation thermique de la porcelaine dentaire utilisée comme partie constituant la couche externe. II est donc improbable que la porcelaine dentaire cuite en tant que partie formant la couche externe se fissure. Si nécessaire, les formes des prothèses dentaires peuvent être facilement modifiées au moyen d'un produit abrasif dentaire, du fait que la dureté de leurs parties formant les couches internes est réduite à une valeur appropriée.

Il est bien entendu que l'incorporation de porcelaine dentaire et de métal dans le produit fritté entraîne des effets similaires à ceux obtenus par incorporation séparée de porcelaine dentaire ou de métal.

Comme produits céramiques électriquement conducteurs contenus dans les produits frittés, on peut utiliser un (ou deux) ou plusieurs produits choisis parmi les céramiques à base de nitrure, les céramiques à base de borure et les céramiques à base de carbure, tous ces produits ayant une résistance électrique spécifique de 10H ß.cm ou moins. Ces produits céramiques électriquement conducteurs peuvent comprendre des systèmes de nitrure, tels que TiN, ZrN, TaN, VN et NbN, des systèmes de borure, tels que TÌB2, ZrB2, TaB2, M0B2, CrB2, NbB2 et WB, et des systèmes de carbure, tels que TiC, ZrC, VC, NbC, TaC et WC. Parmi ceux-ci, la préférence est donnée aux céramiques à base de nitrure TiN et ZrN, en partie en raison du fait qu'elles sont d'une utilisation très fiable et en partie en raison du fait qu'il est facile de régler l'harmonie de coloration de la porcelaine dentaire cuite pour former une partie de la couche externe, de façon qu'elles prennent une couleur or. Avantageusement, la proportion

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dans les produits frittés de céramiques électriquement conductrices se situe dans une gamme comprise entre 40 à 95% en poids. A des valeurs inférieures à 40% en poids, les produits frittés ne présentent pas toutes leurs propriétés voulues. Des valeurs supérieures à 95% en poids ne sont pas avantageuses, vu que l'effet des produits frittés est sensiblement égal à celui obtenu avec des céramiques électriquement conductrices elles-mêmes.

Comme porcelaine dentaire contenue dans les produits frittés, on peut utiliser l'une des porcelaines généralement utilisées dans l'art dentaire, telles qu'une porcelaine à bas point de fusion (verre borosili-caté), une porcelaine à haut point de fusion (porcelaine au feldspath), une porcelaine à base d'alumine (verre borosilicaté à teneur élevée en alumine) et une porcelaine liée à un métal (porcelaine soumise à une cuisson avec un métal). On donne toutefois la préférence à une porcelaine similaire à celle utilisée pour la partie de la couche externe. Comme métaux contenus dans les produits frittés, on donne la préférence à un ou deux ou plusieurs métaux choisis dans le groupe comprenant Ti, Zr, Au, Pt, Pd, Ag, In et Sn, qui sont d'une utilisation très fiable et qui présentent une excellente résistance à la corrosion.

Après frittage, ces porcelaines dentaires et ces métaux entrent de préférence à raison de 5 à 60% en poids dans la composition du produit fritté. Au dessous de 5% en poids, leurs effets propres ne sont pas obtenus à un degré suffisant. A des quantités supérieures à 60% en poids, la conductivité électrique du produit fritté est si réduite lorsque la porcelaine dentaire est incorporée que son usinage par décharge électrique est difficile, cependant que le produit fritté se comporte difficilement comme une céramique électriquement conductrice lorsque des métaux sont incorporés.

Il est bien entendu que, de même que des produits céramiques frittés électriquement conducteurs, les produits frittés peuvent être façonnés en blocs en soumettant un mélange uniforme de poudres de céramique électriquement conductrice, de porcelaine dentaire et de poudres métalliques, à un frittage par un courant électrique, frittage sous pression normale, formage à chaud, compression isotrope à chaud, frittage par réaction, frittage en phase liquide, frittage atmosphérique, etc. Toutefois, les produits frittés seront de préférence préalablement amenés à prendre une forme très voisine de la forme définitive de la partie de la couche interne désirée, ceci en raison du fait que la quantité de matière à traiter par usinage par décharge électrique et la consommation d'électrodes sont toutes deux très réduites, ce qui diminue le temps de production et le coût de l'usinage. De préférence, le type de forme voisine de la forme définitive du produit fritté peut comprendre une structure à double couche contenant de grandes quantités de porcelaine dentaire et de métal sur le côté à soumettre à la cuisson avec la porcelaine dentaire, en tant que partie de la couche externe et aucune quantité ou de petites quantités de porcelaine dentaire et de métal sur le côté opposé (pour le contact avec les dents-piliers), réalisant ainsi une double structure ou lui incorporant des quantités progressivement réduites.

Comme dans le cas de la porcelaine dentaire contenue dans la partie de la couche interne, des produits en porcelaine à bas point de fusion ou à haut point de fusion, à base d'alumine et liés à des métaux, généralement employés en art dentaire, peuvent être utilisés comme porcelaine dentaire appliquée en tant que partie formant la couche externe.

Conformément à ces techniques conventionnelles utilisées pour préparer des prothèses dentaires dans lesquelles les produits céramiques frittés électriquement conducteurs sont utilisés pour les parties formant la couche interne, les prothèses dentaires selon l'invention peuvent être préparées en montant deux électrodes sur une machine à décharge électrique, chacune desdites électrodes étant transférées avec précision avec le côté des articulés dentaires ou des dents-piliers d'un prototype pour les parties de couche interne, puis en positionnant un produit fritté entre les deux électrodes, en vue d'appliquer un courant puisé pour l'usinage par décharge électrique, de manière à réaliser une partie de couche interne et enfin en plaçant la porcelaine dentaire sur la partie de couche interne obtenue, dans l'ordre porcelaine-opaque, porcelaine-dentine et porcelaine-émail et en procédant à la cuisson, afin de constituer la partie formant la couche externe.

EXEMPLES

L'invention sera maintenant décrite spécifiquement, mais non exclusivement, en se référant aux exemples ci-après. On prépare des produits frittés comprenant les constituants indiqués sur le tableau (en % en poids), produits au moyen desquels les prothèses pour ponts dentaires sont fabriquées, après frittage. A titre de comparaison, ces ponts ont été testés de la manière suivante.

Préparation des produits frittés

Dans les exemples 1 à 6 et l'exemple comparatif 2, des produits frittés comprenant les constituants indiqués sur le tableau sont préparés en utilisant des poudres céramiques électriquement conductrices (fabriquées par Nippon Shin-Kinzoku K.K.), des poudres de porcelaine dentaire et des poudres métalliques, par frittage au moyen d'un courant électrique, dans les conditions suivantes: 4000 A, 1600 à 2000°C, pendant 30 à 60 minutes. Dans l'exemple comparatif I, on utilise un produit fritté disponible dans le commerce (Nippon Tungsten K.K.).

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Préparation des prothèses dentaires

En utilisant les produits frittés façonnés en un bloc ou suivant une forme voisine de la forme définitive conformément aux techniques précitées de préparation des produits frittés, des prothèses pour ponts dentaires sont fabriquées de la manière suivante.

1) Des électrodes pour articulés dentaires et dents-piliers transférées avec un prototype pour la partie de la couche interne d'une prothèse à pont dentaire par électroformage sont fixées sur une machine à décharge électrique (machine spéciale de précision, de fabrication I.J.R. Co., Ltd) puis le produit fritté précité est positionné entre les deux électrodes.

2) Pour l'usinage par décharge électrique, un courant puisé de 2 à 16 A d'intensité de pointe, 4 à 100 n sec de durée d'impulsion et 6 à 400 |j. sec d'interruption entre deux impulsions est fourni à la machine à décharge électrique pour conférer au produit fritté la même forme que le prototype pour la partie de la couche interne.

3) Conformément aux instructions du fabricant, la porcelaine dentaire figurant au tableau est placée et frittée à plusieurs reprises sur la partie de la couche interne obtenue, dans l'ordre opaque, émail et dentine, afin de former une partie de couche externe cuite sur celle-ci.

Propriétés physiques et techniques d'essai

1) Nuance: observée visuellement.

2) Dureté: après polissage de chaque produit fritté sur sa surface, au moyen d'un papier abrasif, la dureté de la surface polie est mesurée à l'aide d'un appareil d'essai de micro-dureté et exprimée en dureté micro-Vickers.

3) Résistance à la compression: mesurée en utilisant un échantillon fritté, en forme de colonne (03x6 mm), au moyen d'une machine d'essai universelle.

4) Coefficient de dilatation thermique: il est trouvé à partir d'une courbe de dilatation thermique d'un échantillon fritté en forme de colonne (03x8 mm), obtenue en reportant les mesures effectuées par un dilatomètre thermique sous micro-charge constante, lors d'un chauffage de la température ambiante jusqu'au 1000°C, suivi d'un refroidissement.

5) Force d'adhérence: mesurée sur un échantillon fritté en forme de colonne (03x8 mm), cuit avec une porcelaine dentaire conformément aux instructions du fabricant, en effectuant un essai de résistance à l'adhérence par déchirement au moyen d'une machine d'essai universelle.

6) Propriétés d'usinage par décharge électrique: elles sont exprimées en vitesse d'usinage en mg/ min, consommation % d'électrode et rugosité superficielle (Ra en um) d'un échantillon fritté, lequel est profilé par usinage par décharge électrique avec une électrode en cuivre en forme de colonne de 7 mm de diamètre.

7) Fissuration de la porcelaine dentaire: observée visuellement lorsque la porcelaine dentaire est placée et frittée, en tant que partie de couche externe, sur une partie de couche interne, en vue d'effectuer la cuisson.

8) Précision d'adaptation aux dents-piliers: mesurée en montant sur un modèle de dents la prothèse dentaire préparée.

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Ol Ol

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-N Ol o

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Tableau

Exemple Exemple 1 2

Exemple 3

Exemple 4

Exemple 5

Exemple 6

Exemple comparatif 1

Exemple comparatif 2

Couche Céramique interne électriquement conductrice

TiN ZrN TiB2 NbC

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60

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80

70

100

Porcelaine dentaire

Porcelaine alumineuse (marque:

VITA DUR-N fabriquée par VITA Co.)

Porcelaine liée à un métal (marque: VITA VMK 68 fabriquée par VITA Co.)

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Métal

Ti Au

:

15

:

15

30

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In

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Couche externe

Porcelaine liée à un métal (marque: VITA VMK 68 fabriquée par VITA Co.)

Porcelaine alumineuse (marque:

VITA DUR-N fabriquée par VITA Co.)

Porcelaine alumineuse (marque: VITA DUR-N fabriquée par VITA Co.)

Propriétés Nuance évaluées Dureté (Hv)

Or 782

Or 620

Brun clair 715

Or 750

Gris 730

Gris 870

Noir 3350

Or 920

Résistance à la compression (MPa)

1030

910

950

1080

1020

1050

1400

1130

Cœfficient de dilatation themique (x 10-6/°C)

12,0

13,5

7,2

7,9

7,4

7,1

6,3

8,3

Force d'adhérence (kgf/cm2)

200

250

220

270

262

210

100

190

Usinage par décharge

électrique

Vitesse usinage (mg/min) Consommation d'électrode (%)

12,5 1,5

14,2 1.4

12,8 1,4

14,4 1,7

14,8 1,8

13,0 1,5

15,0 3,4

25,0 1,4

Rugosité superficelle (Ra um)

1,23

1,22

1,28

1,20

1,28

1,18

1,20

1,24

Fissuration de la porcelaine dentaire

Null

Forte

Réduite

Précision d'adaption aux dents-piliers

Bonne

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30

35

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les résultats reportés sur le tableau montrent:

- que les produits frittés utilisés pour les parties de couche interne conformes aux exemples sont supérieurs, en ce qui concerne la résistance à la compression, au produit céramique fritté électriquement conducteur de l'exemple comparatif, du fait qu'ils contiennent de la porcelaine dentaire et un métal;

- que leurs coefficients de dilatation thermique sont réglés à une valeur appropriée et que les parties de couche externe de porcelaine dentaire cuite ne risquent pas de se fissurer;

- que leur dureté est réduite à une valeur adéquate et que leur forme peut être modifiée au moyen d'un abrasif dentaire, tel qu'une roulette en diamant et

- que leur résistance à la compression est suffisamment comparable à celle obtenue en utilisant exclusivement une céramique électriquement conductrice conventionnelle, bien que leur dureté soit réduite à une valeur acceptable. On a également trouvé que les présents produits frittés sont rendus très comparables aux céramiques conventionnelles électriquement conductrices, en matière de propriétés d'usinage par décharge électrique, grâce au choix des conditions d'usinage et sont aussi bien améliorés au point de vue précision d'adaptation aux dents-piliers que des prothèses dentaires conventionnelles en utilisant des céramiques électriquement conductrices.

Comme mentionné précédemment, les prothèses dentaires selon l'invention présentent une résistance suffisante et une possibilité d'adaptation améliorée, même lorsqu'elles sont appliquées à des ponts dentaires fixés à travers un certain nombre de dents. En outre, leurs parties formant la couche interne et la couche externe sont liées mutuellement si rigidement que les parties de la couche externe n'ont aucun risque de se fissurer. De plus, ces prothèses peuvent être modifiées dans leur forme au moyen d'un abrasif dentaire. Par ailleurs, elles répondent de façon satisfaisante aux exigences requises et mentionnées ci-après:

1) sécurité d'emploi;

2) biocompatibilité avec les tissus intra-buccaux;

4) résistance dans l'environnement intra-buccal (stabilité dynamique);

5) durabilité physique dans l'environnement intra-buccal;

6) adaptation aux dents-piliers;

7) esthétique.

Claims

Revendications

1. Prothèse dentaire comprenant une partie constituant une couche interne et une partie constituant une couche externe, caractérisée en ce que ladite partie constituant la couche interne est un produit fritté composé de:

i) 40 à 95% en poids de un ou plusieurs produits céramiques électriquement conducteurs, choisis dans le groupe comprenant des céramiques à base de nitrure, des céramiques à base de borure et des céramiques à base de carbure, tous ces produits ayant une résistance électrique spécifique de 10_1 fì.cm ou moins et ii) 5 à 60% en poids des produits suivants A et/ou B:

A une porcelaine dentaire et

B un ou plusieurs métaux choisis dans le groupe comprenant Ti, Zr, Au, Pt, Pd, Ag, In et Sn, ladite partie constituant la couche externe étant une porcelaine dentaire.

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